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.
רעיון מרכזי 4 — אינטראקציות מערכות (SYI): מערכות ביולוגיות נמצאות באינטראקציה, ומערכות אלו ופעולותיהן מציגות מאפיינים מורכבים.
מטרת למידה 2.1.A: הסבר כיצד המבנה והתפקוד של רכיבי תת-תאיים ואורגנלות תורמים לתפקוד התאים.
- 2.1.A.1 ריבוזומים מורכבים מ-RNA ריבוזומלי (rRNA) וחלבונים. מבני תת-תאיים אלו שאינם עטופי ממברנה נמצאים בתאים בכל צורות החיים ומשקפים את המוצא המשותף בכל החיים הידועים. ריבוזומים סנתזים חלבונים לפי רצפי mRNA (messenger RNA).
- 2.1.A.2 מערכת האנדומembran מתאגדת מקבוצת אורגנלות וערכי תת-תאיים העטופים בממברנה (רתיק אנדופלזמי (ER), גולגי, ליזוסומים, וואקואולים, וסיסיות הובלה, מעטפת הגרעין, וממברנה פלזמית) הפועלים יחד כדי לשנות, לארוז ולהוביל פוליסכרידים, שומנים וחלבונים בין-תאיים.
- 2.1.A.3 רתיק אנדופלזמי מספק תמיכה מכנית על ידי עזרה לתאים לשמור על צורתם, ומשחק תפקיד בהובלה תוך-תאית.
- i. רתיק אנדופלזמי מחוספס קשור לריבוזומים עטופי ממברנה, מאפשר בידוד תאי ומסייע בביצוע סינתזת חלבונים.
- ii. תפקודי רתיק אנדופלזמי חלק כוללים דיטוקסיקציה של תאים וסינתזת שומנים.
- הצהרתheit: ידע לגבי תפקודים ספציפיים של רתיק אנדופלזמי חלק בתאים מצוינים חורג מתחום הבחינה AP.
- 2.1.A.4 גולגי הוא מבנה עטוף בממברנה המורכב מסדרה של שקיות ממברנה שטוחות. תפקודי גולגי כוללים:
- i. קיפול נכון ושנוי כימי של מוצרים תאיים חדשים שסונתזו
- ii. אריזת חלבונים להובלה
- הצהרתheit: ידע לגבי תפקיד גולגי בסינתזה של פוספוליפידים ספציפיים ואריזת אנזימים ספציפיים לליזוסומים, פרוקסיסומים וסיסיות סקרטוריות חורג מתחום הבחינה AP.
- דוגמאות הדמיות עבור 2.1.A.4:
- גליקוזילציה ושנויים כימיים אחרים בחלבונים המתרחשים בתוך גולגי ומכתיבים את תפקוד החלבון או היעד שלו
- 2.1.A.5 מיטוכונדריה בעלת ממברנה כפולה המספקת תאים למערכבות המעורבות במשימת נושמת תאית אווירית. הממברנה החיצונית חלקה, בעוד שהממברנה הפנימית מתקפלת מאוד, ויוצרת קפלים המאפשרים סינתזת ATP בצורה יעילה יותר.
- 2.1.A.6 ליזוסומים הם שקיות עטופות בממברנה המכילות אנזימי הידרוליזה לעיכול חומר. ליזוסומים משחקים גם תפקיד במוות תאי ממוצע (אפופטוזיס).
- 2.1.A.7 וואקואולים הם שקיות עטופות בממברנה המשחקות תפקידים מגוונים רבים.
- i. בתאי צמח, וואקול גדול ומיוחדת שומר על לחץ טורגור דרך אחסון מזון ומים.
- ii. בתאי בעלי חיים, וקואולות קטנות יותר בגודלן, נפוצות יותר מאשר בתאי צמחים, ואוגרות חומרים תאיים.
- 2.1.A.8 כלורופלסטים הם ארגנלים מיוחדים המצויים בצמחים ובאלגאות פוטוסנתטיות. כלורופלסטים מכילים ממברנה כפולה ושמשו כמיקום לפוטוסנתזה.




