1. الخلية( التركيب والوظيفة( The Cell structure and Function
الخلية: الوحدة التركيبية والوظيفية للكائنات الحية
(The cell: Structural and functional unit of all living organisms)

2. أول من أطلق اسم الخلية (Cell)  هو العالم روبرت هوك (Robert Hooke)
منذ الاكتشاف الأول للخلية توالت الدراسات بالمجهر الضوئي على خلايا الأنسجة المختلفة في النبات والحيوان ووجد أنها تتكون من خلايا. ويعتبر العالمان الألمانيان( شوان Schwann) و(شليدن (Schleiden) أول من قالا بأن الحيوانات والنباتات تتكون من خلايا وذلك بعد الدراسات المجهرية التي أجروها كل على حدة سنة 1838م وسنة 1839م وعلى أنواع مختلفة من الأجنة الحيوانية (شوان) والنباتية (شليدن).

3. وقد نتج عن ذلك ظهور نظرية الخلية (Cell theory ” تشترك كل الكائنات الحية في انها تتكون من خلايا أو الخلية هي وحدة بناء الكائن الحي ”
ثم توالت الدراسات بعد ذلك وكان من بين الدراسات الهامة تلك التي أجراها العالم فيرشو (Virchow) سنة 1855م، حيث اثبت أن الخلايا الجديدة تأتي عن طريق انقسام خلايا سابقة. كما أن الخلايا لا يمكن أن تتولد تلقائياً من مواد غير حية. ومنذ ذلك الوقت توالت الدراسات المستفيضة على الخلية ومن جميع الزوايا (النمو، الوراثة، التكوين، ....)، إلى أن أصبحت في الوقت الحاضر علم قائم بذاته يعرف بعلم الخلية (Cytology) أو كما يعرف حديثاً (Cell biology).

4. كان للمجاهر الضوئية دورا كبيرا في معرفة مكونات الخلية من العضيات.
تعتبر المجاهر الوسيلة الأولى التي أمكن استخدامها في دراسة الخلية. ولعلها احد أهم الأسباب التي ساعدت ومازالت تساعد الباحثين في الكشف عن أسرار الخلية. وهناك نوعين من المجاهر المستخدمة في دراسة الخلية، وهي المجاهر الضوئية (The light microscopes) والمجاهر الالكترونية (Electron microscopes).

5. – المجهر الضوئي البسيط (Simple light microscopes): وهو أول وابسط المجاهر التي أستخدمت في دراسة الخلية. ويتكون المجهر البسيط من عدسة زجاجية واحدة محدبة الوجهين. ومصدر الإضاءة فيه ضوء الشمس أو الضوء الكهربائي، وقوة التكبير فيه لا تزيد عن 25 مرة. ولم يعد استخدام مثل هذا النوع من المجاهر شائعاً في الوقت الحالي.
2 - المجهر الضوئي المركب (The compound light microscope): يمتاز هذا النوع من المجاهر الضوئية بقوة تكبير عالية قد تصل إلى ألف مرة. و يعتبر المجهر الضوئي المركب أكثر تعقيداً من المجهر الضوئي البسيط حيث يعتمد نظام التكبير فيه على مرور الضوء خلال العينة (Specimen) المراد فحصها إلى نوعين من العدسات، الأول يعرف بالعدسات الشيئية (Objective lenses) وهي القريبة من العينة. أما النوع الثاني فيعرف بالعدسات العينية (Ocular lenses) وهي العدسات التي يمكن رؤية صورة العينة من خلالها.

6. ب - المجاهر الالكترونية (Electron microscopes): تمتاز هذه المجاهر بقوة تكبير عالية جداً قد تصل إلى أكثر من مليون مرة، كما أن مصدر الإضاءة فيها عبارة عن حزم من الالكترونات، والعدسات المستخدمة فيها هي عدسات كهرومغناطيسية، بالإضافة إلى أسعارها المرتفعة. ومنها الأنواع التالية:
- المجهر الالكتروني النافذ (Transmission electron microscope): وهو من أول المجاهر الالكترونية التي تم استخدامها في دراسة الخلية. حيث بدأ العلماء باستخدام هذا النوع من المجاهر الالكترونية في الخمسينات من القرن الماضي وقد كان للمجهر الالكتروني النافذ الدور الكبير في دراسة التركيب الدقيق للخلية واكتشاف العديد من عضياتها المتناهية في الصغر والتي كان من المتعذر رؤيتها بواسطة المجهر الضوئي مثل الرايبوزومات (Ribosomes) والأجسام الهاضمة (Lysosomes).
- المجهر الالكتروني الماسح (Scanning electron microscope): وهو من المجاهر الحديثة.  تركيب المجهر الالكتروني الماسح والذي يشبه المجهر الالكتروني النافذ من حيث مصدر الإضاءة والعدسات المستخدمة، إلا أنه يختلف عن النافذ في كيفية إظهار صورة العينة. حيث يعتمد إظهار الصورة في هذا النوع من المجاهر الالكترونية على الالكترونات المرتدة من على سطح العينة لتظهر على شاشة تلفزيونية. وعادة ما يستخدم المجهر الالكتروني الماسح في دراسة العينة كاملة أو جزء منها لذلك لا يشترط أن تكون العينات رقيقة.

7. تعريف الخليــة تعريف الخلية : - هي وحدة تركيب الكائن الحي .
1- كائنات حية بسيطة
أبسط الكائنات الحية تتكون غالبا من خلية واحدة مثل البكتيريا.
2- كائنات حية معقدة
الكائنات الحية المعقدة تتكون من مئات الملايين من الخلايا مثل الإنسان.
في الكائنات الحية المعقدة هناك أنواع متعددة من الخلايا تختلف في أحجامها وأشكالها وتخصصها الوظيفي .

8. تصنيف الخليـــــة تصنيف الخلايا : خلايا بدائية الأنوية ( Prokaryotes )
- تصنف الكائنات الحية تبعاً لأنواع الخلايا الأساسية إلى :
خلايا بدائية الأنوية ( Prokaryotes )
خلايا حقيقية النواة ( Eukaryotes )

9. خلايا بدائية الأنوية خلايا بدائية الأنوية ( Prokaryotes )
في هذا الصنف من الخلايا تكون الخلية بسيطة لا تحتوي على نواة واضحة المعالم
تتكون من خلايا صغيرة الحجم
الكائنات في هذه المجموعة غالبا ما تكون وحيدة الخلية لأنها يمكن أن توجد على هيئة مستعمرات متعددة الخلايا.
أمثلة على الخلايا بدائية الأنوية مثل الجراثيم ( البكتيريا ) والطحالب أو الأشنات الخضراء المزرقة .

10. خلية بدائية النواة

11. خلايا حقيقية النواة وهي خلايا متعددة و معقدة في محتوياتها.
وهي خلايا متعددة و معقدة في محتوياتها.
خلايا ذات أحجام كبيرة (حجمها أكبر من حجم الخلايا بدائية النواة ب مرة)
تحتوي على نواة واضحة المعالم ( حقيقية )
وتشمل هذه المجموعة النباتات والحيوانات الراقية ولكنها تحتوي أيضاً على كائنات وحيدة الخلية مثل الفطريات

12. مميزات الخلايا بدائية النواة مميزات الخلايا حقيقية النواة
وجه التشابه و الإختلاف بين الخلايا بدائية النواة و الخلايا حقيقية النواة
مميزات الخلايا بدائية النواة
مميزات الخلايا حقيقية النواة
1- خلية بسيطة تحتوي على عدد قليل من العضيات ولا تحتوي على نواة واضحة المعالم .
1- خلية أكبر حجماً وأكثر تعقيداً وعلى درجة كبيرة من الخصوصية وتحتوي على نواة واضحة المعالم (حقيقية ) و العديد من العضيات.
2- الخلية محاطة بغشاء بلازمي وجدار خلوي وأحياناً كبسولة جيلاتينية تفرز بواسطة الخلية .
2- محاطة بغشاء خلوي .
في الخلايا النباتية فقط يحيط بالخلية جدار خلوي الذي يغلف الغشاء البلازمي للخلية

13. مميزات الخلايا بدائية النواة مميزات الخلايا حقيقة النواة
3- النواة غير محاطة بغشاء نووي وتحتوي على كروموسوم واحد .
والجهاز الوراثي ممثل في قطعة واحدة من شريط دائري مزدوج وهو الـDNA وتسمى المنطقة التي تحوي DNA بالجسم النووي
( Nuclear body ) .
3- تحتوي على عدة كروموسومات
- تحتوي على نواة حقيقية واضحة المعالم محاطة بغشاء نووي .

14. مميزات الخلايا بدائية النواة مميزات الخلايا حقيقة النواة
مكونات أخرى للخلية بدائية النواة:
1- يوجد بالطحالب تراكيب غشائية معقدة داخل خلاياها تشمل أجهزة التركيب الضوئي إلا أنها تختلف عن صانعات الخضراء (الكلوروبلاست) الموجودة في حقيقة النواة
مكونات أخرى للخلية الحقيقية النواة:
- تحتوي على تراكيب غشائية داخلية : 1- الميتوكندريا .
2- جهاز جولجي .
3- الشبكة الإندوبلازمية .
4- وفي النبات توجد الكلوروبلاست
2- يوجد ريبوسومات حرة في السيتوبلازم ( الريبوسومات مصنع البروتين ) وتعتبر الريبوسومات العضيات الحقيقية الوحيدة في بدائية النواة.
5- رايبوسومات

15. مميزات الخلايا بدائية النواة مميزات الخلايا حقيقة النواة
مميزات الخلايا حقيقة النواة
6- لايسوزوم .
7- بيروكسيزوم Peroxisomes
3- لها زوائد مثل أسواط الحركة وأهداب
8- قد توجد أسواط وأهداب فيها إلا أن تركيبها يختلف عن بدائية النواة

16. خلية حقيقية النواة خلية بدائية النواة
Endoplasmic Reticulm

17. الجدار الخلوي في خلية بدائية النواة

18. السيتوبلازم في الخلايا بدائية النواة

19. المحتويات الحية 1-غشاء الخلية
المحتويات الحية 1-غشاء الخلية
يحيط غشاء الخلية بالسيتوبلازم.
خاصة نفاذ تفاضلية (Differential permeability ) تعمل على تنظيم مرور المواد من والى الخلية.
يتكون غشاء الخلية من طبقتين من الدهن الفسفوري يرتبط بهما جزئيات من البروتين وجزئيات من مركب بروتين الكربوهيدرات تسمى الكربوهيدرات المخاطيةMucopoly
saccharides

20. غشاء الخلية

22. 2- السيتوبلازم - Cytoplasm
محلول غروي حقيقي
85-90% ماء.
أنواع مختلفة من البروتينات و الدهون في حالة غروية – سكريات و أملاح ذائبة
يسمى سيتوسول Cytosol

23. 3- النواة تتكون من: الغشاء النووي (Nuclear membrane)
3- النواة
تتكون من:
الغشاء النووي (Nuclear membrane)
الشبكة الكروماتينة ( Chromatin reticulum).
الكروموزومات (Chromosomes).
النوية ( Nucleolus).
السائل النووي (Nuclear sap) .

26. الغشاء النووي يحيط الغشاء النووي بالنواة. يتكون من طبقتين من الأغشية.
تتخلل الغشاء ثقوب نووية (Nuclear pores).
يحط بالنواة وينظم حركة مرور المواد بين النواة و السيتوبلازم.
متصل بالشبكة الاندوبلازمية وغشاء الخلية.
يتكون من البروتينات والدهون الفوسفورية.

28. Nuclear pore complex

30. الشبكة الكروماتينية و الكروموزومات:
الشبكة الكروماتينية هي المظهر الذي تتخذه الكروموزومات في الطور البيني للخلية.
تتكون من خيوط دقيقة متشابكة تملأ فراغ النواة.
حين انقسام الخلية تقصر هذه الخيوط الدقيقة وتسمك بالتدريج متخذة شكل الكروموزومات.
الكروموزومات أشكال عصوية لها عدد معين خاص بكل نوع من الكائنات الحية.
توجد على هيئة أزواج متماثلة.
يتكون كل كروموزوم من الحامض النووي (DNA) ونوع (أنواع) من البروتين متصلة بالحامض.
تحمل الكروموزومات الجينات التي توجه عمليات الوراثة و بالتالي توجه وتنظم جميع العمليات الخلوية

32. السائل النووي: يحيط بجميع محتويات النواة.
يوجد به الإنزيمات اللازمة لتكوين (DNA) والأنواع المختلفة من (RNA) .
يوجد به أيضا المواد اللازمة لتكوين النيوكليوتيدات الداخلة فى تكوين (DNA) ، و (RNA).
يتكون معظمه من الماء و القواعد النتروجينية – سكر الرايبوز- داي أوكسي رايبوز. حمض الفوسفوريك - بروتينات

33. 3- النوية: تتكون من حبيبات من البروتين والحامض النووي (RNA ).
تعمل الكروموزومات على تكوين النوية.
يوجد بكل نواة عدد معين من الانوية.
النوية هي موضع تكوين الرايبوزومات.

34. Ribosome's build a cell’s proteins
Ribosome's contain rRNA and protein.
A ribosome is composed of two subunits that combine to carry out protein synthesis.

35. Cell types that synthesize large quantities of proteins (e. g
Cell types that synthesize large quantities of proteins (e.g., pancreas) have large numbers of ribosome's and prominent nuclei.
Some ribosome's, free ribosome's, are suspended in the cytosol and synthesize proteins that function within the cytosol.
Other ribosome's, bound ribosome's, are attached to the outside of the endoplasmic reticulum.
These synthesize proteins that are either included into membranes or for export from the cell.
Ribosome's can shift between roles depending on the polypeptides they are synthesizing.

36. Endomembrane System
Restrict enzymatic reactions to specific compartments within cell
Consists of:
Nuclear envelope
Membranes of endoplasmic reticulum
Golgi apparatus
Vesicles
Several types
Transport materials between organelles of system

37. The endoplasmic reticulum manufacturers membranes and performs many other biosynthetic functions
The endoplasmic reticulum (ER) accounts for half the membranes in a eukaryotic cell.
The ER includes membranous tubules and internal, fluid-filled spaces, the cisternae.
The ER membrane is continuous with the nuclear envelope and the cisternal space of the ER is continuous with the space between the two membranes of the nuclear envelope.

38. There are two, albeit connected, regions of ER that differ in structure and function.
Smooth ER looks smooth because it lacks ribosome's.
Rough ER looks rough because ribosome's (bound ribosome's) are attached to the outside, including the outside of the nuclear envelope.

39. The smooth ER is rich in enzymes and plays a role in a variety of metabolic processes.
Enzymes of smooth ER synthesize lipids, including oils, phospholipids, and steroids.
These includes the sex hormones of vertebrates and adrenal steroids.
The smooth ER also catalyzes a key step in the mobilization of glucose from stored glycogen in the liver.
An enzyme removes the phosphate group from glucose phosphate, a product of glycogen hydrolysis, permitting glucose to exit the cell.

40. Other enzymes in the smooth ER of the liver help detoxify drugs and poisons.
These include alcohol and barbiturates.
Frequent exposure leads to proliferation of smooth ER, increasing tolerance to the target and other drugs.
Muscle cells are rich in enzymes that pump calcium ions from the cytosol to the cisternae.
When nerve impulse stimulates a muscle cell, calcium rushes from the ER into the cytosol, triggering contraction.
These enzymes then pump the calcium back, readying the cell for the next stimulation.

41. Rough ER is especially abundant in those cells that secrete proteins.
As a polypeptide is synthesized by the ribosome, it is threaded into the cisternal space through a pore formed by a protein in the ER membrane.
Many of these polypeptides are glycoproteins, a polypeptide to which an oligosaccharide is attached.
These secretory proteins are packaged in transport vesicles that carry them to their next stage.
Rough ER is also a membrane factory.
Membrane bound proteins are synthesized directly into the membrane.
Enzymes in the rough ER also synthesize phospholipids from precursors in the cytosol.
As the ER membrane expands, parts can be transferred as transport vesicles to other components of the endomembrane system.

42. Nucleus, Ribosomes, & ER

43. The Golgi apparatus finishes, sorts, and ships cell products
Many transport vesicles from the ER travel to the Golgi apparatus for modification of their contents.
The Golgi is a center of manufacturing, warehousing, sorting, and shipping.
The Golgi apparatus is especially extensive in cells specialized for secretion.
The Golgi apparatus consists of flattened membranous sacs - cisternae - looking like a sac of pita bread.
The membrane of each cisterna separates its internal space from the cytosol
One side of the Golgi, the cis side, receives material by fusing with vesicles, while the other side, the trans side, buds off vesicles that travel to other sites.

44. Golgi Apparatus
Consists of 3-20 flattened, curved saccules
Resembles stack of hollow pancakes
Modifies proteins and lipids
Packages them in vesicles
Receives vesicles from ER on cis face
Prepares for “shipment” in vesicles from trans faceWithin cell
Export from cell (secretion, exocytosis)

45. Fig. 7.12

46. During their transit from the cis to trans pole, products from the ER are modified to reach their final state.
This includes modifications of the oligosaccharide portion of glycoproteins.
The Golgi can also manufacture its own macromolecules, including pectin and other noncellulose polysaccharides.
During processing material is moved from cisterna to cisterna, each with its own set of enzymes.
Finally, the Golgi tags, sorts, and packages materials into transport vesicles.

47. Lysosomes are digestive components
The lysosome is a membrane-bounded sac of hydrolytic enzymes that digests macromolecules.

48. Membrane-bound vesicles (not in plants)
Produced by the Golgi apparatus
Low pH
Contain lytic enzymes
Digestion of large molecules
Recycling of cellular resources
Apoptosis (programmed cell death, like tadpole losing tail)
Some genetic diseases
Caused by defect in lysosomal enzyme

49. These enzymes work best at pH 5.
Lysosomal enzymes can hydrolyze proteins, fats, polysaccharides, and nucleic acids.
These enzymes work best at pH 5.
Proteins in the lysosomal membrane pump hydrogen ions from the cytosol to the lumen of the lysosomes.
While rupturing one or a few lysosomes has little impact on a cell, but massive leakage from lysosomes can destroy an cell by autodigestion.
The lysosomes creates a space where the cell can digest macromolecules safely.

50. The lysosomal enzymes and membrane are synthesized by rough ER and then transferred to the Gouge.
At least some lysosomes bud from the trans face of the Golgi.

51. Lysosomes can also fuse with another organelle or part of the cytosol.
Lysosomes can fuse with food vacuoles, formed when a food item is brought into the cell by phagocytosis.
As the polymers are digested, their monomers pass out to the cytosol to become nutrients of the cell.
Lysosomes can also fuse with another organelle or part of the cytosol.
This recycling, this process of autophagy renews the cell.

52. Several inherited diseases affect lysosomal metabolism.
The lysosomes play a critical role in the programmed destruction of cells in multicellular organisms.
This process allows reconstruction during the developmental process.
Several inherited diseases affect lysosomal metabolism.
These individuals lack a functioning version of a normal hydrolytic enzyme.
Lysosomes are engorged with indigestable substrates.
These diseases include Pompe’s disease in the liver and Tay-Sachs disease in the brain.

53. Endomembrane System: A Visual Summary

54. Vacuoles have diverse functions in cell maintenance
Vesicles and vacuoles (larger versions) are membrane-bound sacs with varied functions.
Food vacuoles, from phagocytosis, fuse with lysosomes.
Contractile vacuoles, found in freshwater protists, pump excess water out of the cell.
Central vacuoles are found in many mature plant cells.

55. The membrane surrounding the central vacuole, the tonoplast, is selective in its transport of solutes into the central vacuole.
The functions of the central vacuole include stockpiling proteins or inorganic ions, depositing metabolic byproducts, storing pigments, and storing defensive compounds against herbivores.
It also increases surface to volume ratio for the whole cell.

57. The endomembrane system plays a key role in the synthesis (and hydrolysis) of macromolecules in the cell.
The various components modify macromolecules for their various functions.

58. Mitochondria is the main energy transformers of cells
Mitochondria and chloroplasts are the organelles that convert energy to forms that cells can use for work.
Mitochondria are the sites of cellular respiration, generating ATP from the catabolism of sugars, fats, and other fuels in the presence of oxygen.

59. Mitochondria and chloroplasts are not part of the endomembrane system.
Their proteins come primarily from free ribosomes in the cytosol and a few from their own ribosomes.
Both organelles have small quantities of DNA that direct the synthesis of the polypeptides produced by these internal ribosomes.
Mitochondria and chloroplasts grow and reproduce as semiautonomous organelles.
Almost all eukaryotic cells have mitochondria.
There may be one very large mitochondrion or hundreds to thousands in individual mitochondria.
The number of mitochondria is correlated with aerobic metabolic activity.
A typical mitochondrion is 1-10 microns long.
Mitochondria are quite dynamic: moving, changing shape, and dividing.

60. Mitochondria have a smooth outer membrane and a highly folded inner membrane, the cristae.
This creates a fluid-filled space between them.
The cristae present ample surface area for the enzymes that synthesize ATP.
The inner membrane encloses the mitochondrial matrix, a fluid-filled space with DNA, ribosomes, and enzymes.

62. Peroxisomes generate and degrade H2O2 in performing various metabolic functions
Peroxisomes contain enzymes that transfer hydrogen from various substrates to oxygen
An intermediate product of this process is hydrogen peroxide (H2O2), a poison, but the peroxisome has another enzyme that converts H2O2 to water.
Some peroxisomes break fatty acids down to smaller molecules that are transported to mitochondria for fuel.
Others detoxify alcohol and other harmful compounds.
Specialized peroxisomes, glyoxysomes, convert the fatty acids in seeds to sugars, an easier energy and carbon source to transport.

63. Similar to lysosomes
Membrane-bounded vesicles
Enclose enzymes
However
Enzymes synthesized by free ribosomes in cytoplasm (instead of ER)
Active in lipid metabolism
Catalyze reactions that produce hydrogen peroxide H2O2
Toxic
Broken down to water & O2 by catalase

64. Peroxisomes are bounded by a single membrane.
They form not from the endomembrane system, but by incorporation of proteins and lipids from the cytosol.
They split in two when they reach a certain size.

65. Cytoskeleton
The cytoskeleton is a network of fibers extending throughout the cytoplasm.
The cytoskeleton organizes the structures and activities of the cell.

66. The Cytoskeleton Maintains cell shape
Assists in movement of cell and organelles
Three types of macromolecular fibers
Actin Filaments
Intermediate Filaments
Microtubules
Assemble and disassemble as needed

67. The cytoskeleton provides mechanical support and maintains shape of the cell.
The cytoskeleton also plays a major role in cell motility.
This involves both changes in cell location and limited movements of parts of the cell.
The cytoskeleton interacts with motor proteins.
In cilia and flagella motor proteins pull components of the cytoskeleton past each other.
This is also true in muscle cells.

68. Motor molecules also carry vesicles or organelles to various destinations along “monorails’ provided by the cytoskeleton.
Interactions of motor proteins and the cytoskeleton circulates materials within a cell via streaming.
Recently, evidence is accumulating that the cytoskeleton may transmit mechanical signals that rearrange the nucleoli and other structures.

69. The Cytoskeleton: Actin Filaments
Extremely thin filaments like twisted pearl necklace
Dense web just under plasma membrane maintains cell shape
Support for microvilli in intestinal cells
Intracellular traffic control
For moving stuff around within cell
Cytoplasmic streaming
Function in pseudopods of amoeboid cells
Pinch mother cell in two after animal mitosis
Important component in muscle contraction (other is myosin)

70. Intermediate Filaments
Intermediate in size between actin filaments and microtubules
Rope-like assembly of fibrous polypeptides
Vary in nature
From tissue to tissue
From time to time
Functions:
Support nuclear envelope
Cell-cell junctions, like those holding skin cells tightly together

71. Microtubules
Hollow cylinders made of two globular proteins called a and b tubulin
Spontaneous pairing of a and b tubulin molecules form structures called dimers
Dimers then arrange themselves into tubular spirals of 13 dimers around
Assembly:
Under control of Microtubule Organizing Center (MTOC)
Most important MTOC is centrosome
Interacts with proteins kinesin and dynein to cause movement of organelles

72. The Cytoskeleton: Microtubule Operation

74. Centrioles Short, hollow cylinders Composed of 27 microtubules
Microtubules arranged into 9 overlapping triplets
One pair per animal cell
Located in centrosome of animal cells
Oriented at right angles to each other
Separate during mitosis to determine plane of division
May give rise to basal bodies of cilia and flagella

75. In animal cells, the centrosome has a pair of centrioles, each with nine triplets of microtubules arranged in a ring.
During cell division the centrioles replicate.

76. Microtubules are the central structural supports in cilia and flagella.
Both can move unicellular and small multicellular organisms by propelling water past the organism.
If these structures are anchored in a large structure, they move fluid over a surface.
For example, cilia sweep mucus carrying trapped debris from the lungs.

77. A flagellum has an undulatory movement.
Force is generated parallel to the flagellum’s axis.

78. Cilia move more like oars with alternating power and recovery strokes.
They generate force perpendicular to the cilia’s axis.

79. In spite of their differences, both cilia and flagella have the same ultrastructure.
Both have a core of microtubules sheathed by the plasma membrane.
Nine doublets of microtubules arranged around a pair at the center, the “9 + 2” pattern.
Flexible “wheels” of proteins connect outer doublets to each other and to the core.
The outer doublets are also connected by motor proteins.
The cilium or flagellum is anchored in the cell by a basal body, whose structure is identical to a centriole.

80. Structure of a Flagellum

81. The bending of cilia and flagella is driven by the arms of a motor protein, dynein.
Addition to dynein of a phosphate group from ATP and its removal causes conformation changes in the protein.
Dynein arms alternately grab, move, and release the outer microtubules.
Protein cross-links limit sliding and the force is expressed as bending.

82. Microfilaments are designed to resist tension.
Microfilaments, the thinnest class of the cytoskeletal fibers, are solid rods of the globular protein actin.
An actin microfilament consists of a twisted double chain of actin subunits.
Microfilaments are designed to resist tension.
With other proteins, they form a three-dimensional network just inside the plasma membrane.

83. In muscle cells, thousands of actin filaments are arranged parallel to one another.
Thicker filaments, composed of a motor protein, myosin, interdigitate with the thinner actin fibers.
Myosin molecules walk along the actin filament, pulling stacks of actin fibers together and shortening the cell.

84. In other cells, these actin-myosin aggregates are less organized but still cause localized contraction.
A contracting belt of microfilaments divides the cytoplasm of animals cells during cell division.
Localized contraction also drives amoeboid movement.
Pseudopodia, cellular extensions, extend and contract through the reversible assembly and contraction of actin subunits into microfilaments.

85. In plant cells (and others), actin-myosin interactions and sol-gel transformations drive cytoplasmic streaming.
This creates a circular flow of cytoplasm in the cell.
This speeds the distribution of materials within the cell.

86. Intermediate filaments, intermediate in size at nanometers, are specialized for bearing tension.
Intermediate filaments are built from a diverse class of subunits from a family of proteins called keratins.
Intermediate filaments are more permanent fixtures of the cytoskeleton than are the other two classes.
They reinforce cell shape and fix organelle location.

87. The extracellular matrix (ECM) of animal cells functions in support, adhesion, movement, and regulation
Lacking cell walls, animals cells do have an elaborate extracellular matrix (ECM).
The primary constituents of the extracellular matrix are glycoproteins, especially collagen fibers, embedded in a network of proteoglycans.
In many cells, fibronectins in the ECM connect to integrins, intrinsic membrane proteins.
The integrins connect the ECM to the cytoskeleton.

88. The interconnections from the ECM to the cytoskeleton via the fibronectin-integrin link permit the interaction of changes inside and outside the cell.

89. Intracellular junctions help integrate cells into higher levels of structure and function
Neighboring cells in tissues, organs, or organ systems often adhere, interact, and communicate through direct physical contact.
Plant cells are perforated with plasmodesmata, channels allowing cysotol to pass between cells.

90. Animal have 3 main types of intercellular links: tight junctions, desmosomes, and gap junctions.
In tight junctions, membranes of adjacent cells are fused, forming continuous belts around cells. This prevents leakage of extracellular fluid.

91. Desmosomes (or anchoring junctions) fasten cells together into strong sheets, much like rivets.
Intermediate filaments of keratin reinforce desmosomes.
Gap junctions (or communicating junctions) provide cytoplasmic channels between adjacent cells.
Special membrane proteins surround these pores.
Salt ions, sugar, amino acids, and other small molecules can pass.
In embryos, gap junctions facilitate chemical communication during development.