Big Idea 4 — Systems Interactions (SYI): Biological systems interact, and these systems and their interactions exhibit complex properties.
Learning Objective 2.1.A: Explain how the structure and function of subcellular components and organelles contribute to the function of cells.
- 2.1.A.1 Ribosomes are comprised of ribosomal RNA (rRNA) and protein. These non-membrane, subcellular structures are found in cells in all forms of life and reflect the common ancestry in all known life. Ribosomes synthesize proteins according to messenger RNA (mRNA) sequences.
- 2.1.A.2 The endomembrane system consists of a group of membrane-bound organelles and subcellular components (endoplasmic reticulum (ER), Golgi complex, lysosomes, vacuoles and transport vesicles, the nuclear envelope, and the plasma membrane) that work together to modify, package, and transport polysaccharides, lipids, and proteins intercellularly.
- 2.1.A.3 Endoplasmic reticulum provides mechanical support by helping cells maintain shape and plays a role in intracellular transport.
- i. Rough ER is associated with membrane-bound ribosomes, allows for the compartmentalization of cells, and helps carry out protein synthesis.
- ii. Smooth ER functions include the detoxification of cells and lipid synthesis.
- Exclusion statement: Knowledge of the specific functions of smooth ER in specialized cells is beyond the scope of the AP Exam.
- 2.1.A.4 The Golgi complex is a membrane-bound structure that consists of a series of flattened membrane sacs. Functions of the Golgi include:
- i. Correctly folding and chemically modifying newly synthesized cellular products
- ii. Packaging proteins for trafficking
- Exclusion statement: Knowledge of the role of Golgi in the synthesis of specific phospholipids and packaging of specific enzymes for lysosomes, peroxisomes, and secretory vesicles is beyond the scope of the AP Exam.
- Illustrative examples for 2.1.A.4:
- Glycosylation and other chemical modifications of proteins that take place within the Golgi and determine protein function or targeting
- 2.1.A.5 Mitochondria have a double membrane that provides compartments for different metabolic reactions involved in aerobic cellular respiration. The outer membrane is smooth, while the inner membrane is highly convoluted, forming folds that enable ATP to be synthesized more efficiently.
- 2.1.A.6 Lysosomes are membrane-enclosed sacs that contain hydrolytic enzymes that digest material. Lysosomes also play a role in programmed cell death (apoptosis).
- 2.1.A.7 Vacuoles are membrane-bound sacs that play many different roles.
- i. In plant cells, a specialized large vacuole maintains turgor pressure through nutrient and water storage.
- ii. In animal cells, vacuoles are smaller in size, are more plentiful than in plant cells, and store cellular materials.
- 2.1.A.8 Chloroplasts are specialized organelles that are found in plants and photosynthetic algae. Chloroplasts contain a double membrane and serve as the location for photosynthesis.
แนวคิดหลักที่ 4 — การแลกเปลี่ยนระบบ (SYI): ระบบชีวภาพมีการแลกเปลี่ยนกัน และระบบเหล่านี้และการแลกเปลี่ยน将它们แสดงถึงคุณสมบัติที่ซับซ้อน
จุดประสงค์การเรียนรู้ 2.1.A: อธิบายว่าโครงสร้างและหน้าที่ของส่วนประกอบภายในเซลล์และออร์แกเนลล์มีผลต่อการทำงานของเซลล์อย่างไร
- 2.1.A.1 Ribosomes (ไรโบโซม) ประกอบด้วย ribosomal RNA (rRNA) และโปรตีน โครงสร้างระดับย่อยเซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มเหล่านี้พบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ สะท้อนถึงบรรพบุรุษร่วมกันในสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมด ไรโบโซมสังเคราะห์โปรตีนตามลำดับของ messenger RNA (mRNA)
- 2.1.A.2 ระบบเอนโดเมมเบรน (endomembrane system) ประกอบด้วยกลุ่มออร์แกเนลล์และส่วนประกอบภายในเซลล์ที่มีเยื่อหุ้ม (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER), โกลจิกคอมเพล็กซ์, ลัยโซโซม, วาคูโอล, แวคิวโอเลียมขนส่ง, เยื่อหุ้มนิวเคลียส และเยื่อหุ้มเซลล์) ที่ทำงานร่วมกันเพื่อปรับแต่ง บรรจุ และขนส่งโพลีแซคคาไรด์.train脂质 และโปรตีนระหว่างเซลล์
- 2.1.A.3 เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมช่วยในการรองรับทางกลโดยช่วยให้เซลล์รักษารูปทรง และมีบทบาทในการขนส่งภายในเซลล์
- i. Rough ER (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมขรุขระ) เชื่อมโยงกับไรโบโซมที่มีเยื่อหุ้ม ช่วยแบ่งพื้นที่ภายในเซลล์ และช่วยดำเนินการสังเคราะห์โปรตีน
- ii. Smooth ER (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบ) มีหน้าที่包括การกำจัดสารพิษในเซลล์และการสังเคราะห์.train脂质
- ข้อควรระวัง: ความรู้เกี่ยวกับหน้าที่เฉพาะของ Smooth ER ในเซลล์ที่มีลักษณะพิเศษอยู่นอกขอบเขตของการสอบ AP Exam
- 2.1.A.4 โกลจิกคอมเพล็กซ์เป็นโครงสร้างที่มีเยื่อหุ้มประกอบด้วยชุดของถุงเยื่อแบนเรียงซ้อนกัน หน้าที่ของโกลจิกได้แก่:
- i. การพับตัวให้ถูกต้องและดัดแปลงทางเคมีผลิตภัณฑ์เซลล์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่
- ii. การบรรจุโปรตีนสำหรับการขนส่ง
- ข้อควรระวัง: ความรู้เกี่ยวกับบทบาทของโกลจิกในการสังเคราะห์train lipid เฉพาะชนิด และการบรรจุเอนไซม์เฉพาะชนิดสำหรับไลโซโซม, เพอร์ออกซิโซม และแวคิวโอเลียมหลั่ง=out之外超出了AP考试的范围。
- ตัวอย่างประกอบสำหรับ 2.1.A.4:
- การเพิ่มหมู่คาร์โบไฮเดรต (Glycosylation) และการดัดแปลงทางเคมีอื่นๆ ของโปรตีนที่เกิดขึ้นภายในโกลจิก ซึ่งกำหนดฟังก์ชันหรือเป้าหมายของโปรตีนนั้นๆ
- 2.1.A.5 Mitochondria (ไมโทคอนเดรีย) มีเยื่อหุ้มสองชั้นซึ่งจัดแบ่งพื้นที่สำหรับปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ออกซิเจน เยื่อหุ้มภายนอกเรียบ ในขณะที่เยื่อหุ้มภายในมีการพับซับซ้อนมาก สร้างรอยย่นที่ช่วยให้สามารถสังเคราะห์ ATP ได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
- 2.1.A.6 Lysosomes (ไลโซโซม) เป็นถุงที่มีเยื่อหุ้มล้อมรอบซึ่งมีเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่ทำหน้าที่ย่อยสลายวัสดุ ไลโซโซมยังมีบทบาทในการตายตามโปรแกรมของเซลล์ (apoptosis)
- 2.1.A.7 Vacuoles (วาคิวโอเลียม) เป็นถุงที่มีเยื่อหุ้มล้อมรอบและมีบทบาทหลากหลาย
- i. ในเซลล์พืช วาคิวโอเลียมขนาดใหญ่ที่มีลักษณะเฉพาะช่วยรักษาแรงดันเต็ง (turgor pressure) ผ่านการจัดเก็บสารอาหารและน้ำ
- ii. ในเซลล์สัตว์ Vacuole มีขนาดเล็กกว่า มีจำนวนมากกว่าในเซลล์พืช และเก็บสารภายในเซลล์
- 2.1.A.8 คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเฉพาะ พบได้ในพืชและสาหร่ายที่ทำปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง คลอโรพลาสต์มีเยื่อหุ้มคู่และเป็นสถานที่发生的ของกระบวนการสังเคราะห์แสง




