מבנה התא ותפקודיו. מבנים של תא חי. פונקציות בסיסיות של התא

עם שחר התפתחות החיים על פני כדור הארץ, כל צורות התא היו מיוצגות על ידי חיידקים. הם ספגו חומרים אורגניים המומסים באוקיינוס ​​הקדמון דרך פני הגוף.

עם הזמן, כמה חיידקים הסתגלו לייצור חומרים אורגניים מאלה אורגניים. לשם כך, הם השתמשו באנרגיה של אור השמש. נוצרה המערכת האקולוגית הראשונה שבה היו אורגניזמים אלו יצרנים. כתוצאה מכך, חמצן ששוחרר על ידי אורגניזמים אלה הופיע באטמוספירה של כדור הארץ. בעזרתו ניתן לקבל הרבה יותר אנרגיה מאותו מזון, ולהשתמש באנרגיה הנוספת כדי לסבך את מבנה הגוף: חלוקת הגוף לחלקים.

אחד ההישגים החשובים של החיים הוא הפרדת הגרעין והציטופלזמה. הגרעין מכיל מידע תורשתי. קרום מיוחד סביב הליבה אפשר להגן מפני נזק מקרי. לפי הצורך, הציטופלזמה מקבל פקודות מהגרעין המכוונות את חיי התא והתפתחותו.

אורגניזמים שבהם הגרעין מופרד מהציטופלזמה יצרו את ממלכת העל הגרעינית (אלה כוללים צמחים, פטריות ובעלי חיים).

כך, התא - הבסיס לארגון של צמחים ובעלי חיים - קם והתפתח במהלך האבולוציה הביולוגית.

אפילו בעין בלתי מזוינת, או אפילו יותר טוב בזכוכית מגדלת, ניתן לראות שבשרו של אבטיח בשל מורכב מגרגרים קטנים מאוד, או גרגירים. אלו הם תאים - "אבני הבניין" הקטנות ביותר המרכיבות את גופם של כל היצורים החיים, כולל צמחים.

חייו של צמח מתבצעים על ידי פעילות משולבת של התאים שלו, היוצרים שלם אחד. עם רב-תאי של חלקי הצמח, יש בידול פיזיולוגי של תפקידיהם, התמחות של תאים שונים בהתאם למיקומם בגוף הצמח.

תא צמחי נבדל מתא בעל חיים בכך שיש לו קרום צפוף המכסה את התוכן הפנימי מכל הצדדים. התא אינו שטוח (כפי שהוא מתואר בדרך כלל), סביר להניח שהוא נראה כמו בועה קטנה מאוד מלאה בתוכן רירי.

מבנה ותפקודי תא צמחי

בואו ניקח בחשבון תא כיחידה מבנית ותפקודית של אורגניזם. החלק החיצוני של התא מכוסה בדופן תא צפופה, שבה ישנם חלקים דקים יותר הנקראים נקבוביות. מתחתיו יש סרט דק מאוד - קרום המכסה את תוכן התא - הציטופלזמה. בציטופלזמה יש חללים - ואקוולים מלאים במוהל תאים. במרכז התא או ליד דופן התא יש גוף צפוף - גרעין עם גרעין. הגרעין מופרד מהציטופלזמה על ידי המעטפת הגרעינית. גופים קטנים הנקראים פלסטידים מופצים בכל הציטופלזמה.

מבנה של תא צמחי

מבנה ותפקודים של אברוני תא צמחים

אורגנואיד	צִיוּר	תיאור	פוּנקצִיָה	מוזרויות
דופן תא או קרום פלזמה		חסר צבע, שקוף ועמיד מאוד	מעביר חומרים לתוך התא וממנו.	קרום התא הוא חדיר למחצה
ציטופלזמה		חומר צמיג עבה	כל שאר חלקי התא נמצאים בו	נמצא בתנועה מתמדת
גרעין (חלק חשוב בתא)		עגול או סגלגל	מבטיח העברת תכונות תורשתיות לתאי בת במהלך החלוקה	חלק מרכזי של התא
		צורתו כדורית או לא סדירה	לוקח חלק בסינתזת חלבון
		מאגר מופרד מהציטופלזמה על ידי ממברנה. מכיל מוהל תאים	חיסכון של חומרי הזנה ומוצרי פסולת שהתא אינו זקוק להם מצטברים.	כשהתא גדל, ואקואולים קטנים מתמזגים לכדי ואקוול אחד גדול (מרכזי).
פלסטידים		כלורופלסטים	הם משתמשים באנרגיית האור של השמש ויוצרים אורגני מאי-אורגני	צורת הדיסקים התחום מהציטופלזמה על ידי ממברנה כפולה
		כרומופלסטים	נוצר כתוצאה מהצטברות של קרוטנואידים	צהוב, כתום או חום
		לוקופלסטים	פלסטידים חסרי צבע
מעטפת גרעין		מורכב משני ממברנות (חיצוניות ופנימיות) עם נקבוביות	מפריד את הגרעין מהציטופלזמה	מאפשר החלפה בין הגרעין לציטופלזמה

החלק החי בתא הוא מערכת מובנית, מסודרת, קשורה לממברנה של ביו-פולימרים ומבני קרום פנימיים המעורבים במערך של תהליכים מטבוליים ואנרגיה המשמרים ומשכפלים את המערכת כולה.

תכונה חשובה היא שלתא אין ממברנות פתוחות עם קצוות חופשיים. קרומי תאים תמיד מגבילים חללים או אזורים, וסוגרים אותם מכל הצדדים.

תרשים כללי מודרני של תא צמחי

פלזמה(קרום התא החיצוני) הוא סרט אולטרה-מיקרוסקופי בעובי 7.5 ננומטר, המורכב מחלבונים, פוספוליפידים ומים. זהו סרט אלסטי מאוד שנרטב היטב במים ומשחזר במהירות את השלמות לאחר נזק. יש לו מבנה אוניברסלי, כלומר אופייני לכל הממברנות הביולוגיות. בתאי צמחים, מחוץ לממברנת התא יש דופן תא חזק היוצר תמיכה חיצונית ושומר על צורת התא. הוא מורכב מסיבים (צלולוזה), פוליסכריד בלתי מסיס במים.

Plasmodesmataתאי צמחים, הם צינוריות תת-מיקרוסקופיות החודרות את הממברנות ומרופדות בקרום פלזמה, שעובר כך מתא אחד למשנהו ללא הפרעה. בעזרתם מתרחשת זרימה בין-תאית של תמיסות המכילות חומרים מזינים אורגניים. הם גם מעבירים ביופוטנציאלים ומידע אחר.

פורמיהנקראים פתחים בממברנה המשנית, כאשר התאים מופרדים רק על ידי הממברנה הראשונית וה-median lamina. האזורים של הממברנה הראשונית והלוח האמצעי המפרידים בין הנקבוביות הסמוכות של תאים סמוכים נקראים קרום הנקבוביות או הסרט הסוגר של הנקבוביות. הסרט הסוגר של הנקבוביות מחורר על ידי צינוריות פלזמודזמליות, אך בדרך כלל לא נוצר חור דרך בנקבוביות. נקבוביות מקלות על הובלת מים ומומסים מתא לתא. נקבוביות נוצרות בדפנות התאים השכנים, בדרך כלל אחת מול השנייה.

קרום תאבעל קליפה מוגדרת היטב, עבה יחסית בעלת אופי פוליסכרידי. המעטפת של תא צמחי היא תוצר של פעילות הציטופלזמה. מנגנון גולגי והרשת האנדופלזמית לוקחים חלק פעיל בהיווצרותו.

מבנה קרום התא

הבסיס של הציטופלזמה הוא המטריצה ​​שלה, או היאלופלזמה, מערכת קולואידלית מורכבת חסרת צבע ושקופה אופטית המסוגלת לבצע מעברים הפיכים מסול לג'ל. התפקיד החשוב ביותר של ההיאלופלזמה הוא לאחד את כל המבנים התאיים למערכת אחת ולהבטיח אינטראקציה ביניהם בתהליכי חילוף החומרים הסלולריים.

היאלופלזמה(או מטריצה ​​ציטופלזמית) מהווה את הסביבה הפנימית של התא. הוא מורכב ממים וביו-פולימרים שונים (חלבונים, חומצות גרעין, פוליסכרידים, שומנים), שחלקם העיקרי מורכב מחלבונים בעלי סגוליות כימית ותפקודית משתנה. ההיאלופלזמה מכילה גם חומצות אמינו, חד סוכרים, נוקלאוטידים וחומרים אחרים במשקל מולקולרי נמוך.

ביופולימרים יוצרים תווך קולואידי עם מים, אשר, בהתאם לתנאים, יכול להיות צפוף (בצורת ג'ל) או נוזלי יותר (בצורת סול), הן לאורך הציטופלזמה והן במקטעים הנפרדים שלה. בהיאלופלזמה, אברונים ותכלילים שונים ממוקמים באינטראקציה זה עם זה ועם סביבת ההיאלופלזמה. יתר על כן, המיקום שלהם הוא לרוב ספציפי לסוגים מסוימים של תאים. דרך הממברנה הביליפידית, ההיאלופלזמה מקיימת אינטראקציה עם הסביבה החוץ-תאית. כתוצאה מכך, היאלופלזמה היא סביבה דינמית וממלאת תפקיד חשוב בתפקודם של אברונים בודדים ובחיי התאים בכלל.

תצורות ציטופלזמיות - אברונים

אברונים (אברונים) הם מרכיבים מבניים של הציטופלזמה. יש להם צורה וגודל מסוימים והם מבנים ציטופלזמיים חובה של התא. אם הם נעדרים או פגומים, התא בדרך כלל מאבד את יכולתו להמשיך להתקיים. רבים מהאברונים מסוגלים להתחלק ולהתרבות עצמית. הגדלים שלהם כל כך קטנים שאפשר לראות אותם רק במיקרוסקופ אלקטרונים.

הליבה

הגרעין הוא האברון הבולט ביותר ובדרך כלל הגדול ביותר של התא. הוא נחקר לראשונה בפירוט על ידי רוברט בראון ב-1831. הגרעין מספק את הפונקציות המטבוליות והגנטיות החשובות ביותר של התא. הוא משתנה למדי בצורתו: הוא יכול להיות כדורי, סגלגל, אונות או בצורת עדשה.

לגרעין יש תפקיד משמעותי בחיי התא. תא שהגרעין הוסר ממנו כבר לא מפריש קרום ומפסיק לגדול ולסנתז חומרים. תוצרי הריקבון וההרס מתגברים בו, וכתוצאה מכך הוא מת במהירות. היווצרות גרעין חדש מהציטופלזמה אינה מתרחשת. גרעינים חדשים נוצרים רק על ידי חלוקה או ריסוק של הישן.

התוכן הפנימי של הגרעין הוא קריולימפה (מיץ גרעיני), הממלא את החלל בין מבני הגרעין. הוא מכיל נוקלאולי אחד או יותר, וכן מספר לא מבוטל של מולקולות DNA המחוברות לחלבונים ספציפיים - היסטונים.

מבנה ליבה

גרעין

הגרעין, כמו הציטופלזמה, מכיל בעיקר RNA וחלבונים ספציפיים. תפקידו החשוב ביותר הוא בכך שהוא יוצר ריבוזומים, המבצעים סינתזה של חלבונים בתא.

מערכת גולג'י

מנגנון הגולגי הוא אברון המופץ באופן אוניברסלי בכל סוגי התאים האוקריוטיים. זוהי מערכת רב-שכבתית של שקיות ממברנות שטוחות, שמתעבות לאורך הפריפריה ויוצרות תהליכים שלפוחיתיים. לרוב הוא ממוקם ליד הגרעין.

מערכת גולג'י

מנגנון הגולגי כולל בהכרח מערכת של שלפוחיות קטנות (שלפוחיות), המנותקות מבורות מים מעובים (דיסקים) וממוקמות בשולי המבנה הזה. שלפוחיות אלו ממלאות את התפקיד של מערכת הובלה תוך תאית עבור גרגירי מגזר ספציפי ויכולות לשמש מקור לליזוזומים תאיים.

תפקידיו של מנגנון הגולגי מורכבים גם מהצטברות, הפרדה ושחרור מחוץ לתא בעזרת שלפוחיות של תוצרי סינתזה תוך תאיים, תוצרי ריקבון וחומרים רעילים. תוצרי הפעילות הסינתטית של התא, כמו גם חומרים שונים הנכנסים לתא מהסביבה דרך ערוצי הרשת האנדופלזמית, מועברים למנגנון הגולגי, מצטברים באברון זה, ולאחר מכן בצורת טיפות או גרגרים נכנסים לציטופלזמה. ומשמשים את התא עצמו או מופרשים החוצה. . בתאי הצמח, מנגנון הגולגי מכיל אנזימים לסינתזה של פוליסכרידים ואת החומר הרב-סוכר עצמו, המשמש לבניית דופן התא. הוא האמין כי הוא מעורב ביצירת vacuoles. מנגנון גולגי נקרא על שמו של המדען האיטלקי קמילו גולגי, שגילה אותו לראשונה ב-1897.

ליזוזומים

ליזוזומים הם שלפוחיות קטנות התחום על ידי ממברנה שתפקידה העיקרי הוא לבצע עיכול תוך תאי. השימוש במנגנון הליזוזומלי מתרחש במהלך הנביטה של ​​זרע צמחי (הידרוליזה של חומרי הזנה רזרבה).

מבנה של ליזוזום

מיקרוטובולים

מיקרוטובולים הם מבנים קרומיים, על-מולקולריים המורכבים מכדוריות חלבון המסודרות בשורות ספירליות או ישרות. מיקרוטובולים מבצעים פונקציה מכנית (מוטורית) בעיקרה, המבטיחה את הניידות וההתכווצות של אברוני התא. ממוקמים בציטופלזמה, הם נותנים לתא צורה מסוימת ומבטיחים את היציבות של הסידור המרחבי של האברונים. מיקרוטובולים מקלים על תנועת האברונים למקומות שנקבעים על פי הצרכים הפיזיולוגיים של התא. מספר לא מבוטל מהמבנים הללו ממוקמים בפלסמה, ליד קרום התא, שם הם משתתפים ביצירת ובהתמצאות של מיקרו-סיבי תאית של דפנות תאי צמחים.

מבנה מיקרוטובולי

Vacuole

ה-vacuole הוא המרכיב החשוב ביותר בתאי הצמח. זהו מעין חלל (מאגר) במסה של הציטופלזמה, מלא בתמיסה מימית של מלחים מינרליים, חומצות אמינו, חומצות אורגניות, פיגמנטים, פחמימות ומופרד מהציטופלזמה על ידי קרום ואקוולרי - הטונופלסט.

ציטופלזמה ממלאת את כל החלל הפנימי רק בתאי הצמח הצעירים ביותר. ככל שהתא גדל, הסידור המרחבי של המסה הרציפה בתחילה של הציטופלזמה משתנה באופן משמעותי: ואקוולים קטנים מלאים במוהל תאים מופיעים, והמסה כולה הופכת ספוגית. עם גדילת תאים נוספת, מתמזגים ואקוולים בודדים, דוחפים את שכבות הציטופלזמה לפריפריה, וכתוצאה מכך התא הנוצר מכיל בדרך כלל ואקואול אחד גדול, והציטופלזמה עם כל האברונים ממוקמת ליד הממברנה.

תרכובות אורגניות ומינרליות מסיסות במים של ואקוולות קובעות את התכונות האוסמוטיות המתאימות של תאים חיים. תמיסה זו בריכוז מסוים היא מעין משאבה אוסמוטית לחדירה מבוקרת לתא ולשחרור מים, יונים ומולקולות מטבוליטים ממנו.

בשילוב עם שכבת הציטופלזמה והממברנות שלה, המאופיינים בתכונות חדירה למחצה, הוואקואול יוצר מערכת אוסמוטית יעילה. נקבעים אוסמוטיות הם אינדיקטורים של תאי צמחים חיים כמו פוטנציאל אוסמוטי, כוח יניקה ולחץ טורגור.

מבנה ה-vacuole

פלסטידים

פלסטידים הם האברונים הציטופלזמיים הגדולים ביותר (אחרי הגרעין), הטבועים רק בתאי אורגניזמים צמחיים. הם לא נמצאים רק בפטריות. פלסטידים ממלאים תפקיד חשוב בחילוף החומרים. הם מופרדים מהציטופלזמה על ידי מעטפת ממברנה כפולה, ולחלק מהסוגים יש מערכת מפותחת ומסודרת של ממברנות פנימיות. כל הפלסטידים הם מאותו מקור.

כלורופלסטים- הפלסטידים הנפוצים והחשובים ביותר מבחינה תפקודית של אורגניזמים פוטואוטוטרופיים המבצעים תהליכי פוטוסינתזה, המובילים בסופו של דבר להיווצרות חומרים אורגניים ולשחרור חמצן חופשי. לכלורופלסטים של צמחים גבוהים יש מבנה פנימי מורכב.

מבנה כלורופלסט

הגדלים של הכלורופלסטים בצמחים שונים אינם זהים, אך בממוצע קוטרם הוא 4-6 מיקרון. כלורופלסטים מסוגלים לנוע בהשפעת תנועת הציטופלזמה. בנוסף, בהשפעת התאורה, נצפית תנועה אקטיבית של כלורופלסטים מסוג אמבו לכיוון מקור האור.

כלורופיל הוא החומר העיקרי של הכלורופלסטים. הודות לכלורופיל, צמחים ירוקים מסוגלים להשתמש באנרגיית אור.

לוקופלסטים(פלסטידים חסרי צבע) הם גופים ציטופלזמיים מוגדרים בבירור. הגדלים שלהם קטנים במקצת מהגדלים של הכלורופלסטים. צורתם גם אחידה יותר, מתקרבת לכדורית.

מבנה לוקופלסט

נמצא בתאי אפידרמיס, פקעות וקני שורש. כשהם מוארים, הם הופכים מהר מאוד לכלורופלסטים עם שינוי מתאים במבנה הפנימי. Leucoplasts מכילים אנזימים בעזרתם מסונתז עמילן מעודף גלוקוז הנוצר במהלך הפוטוסינתזה, שעיקרו מופקד ברקמות אגירה או איברים (פקעות, קני שורש, זרעים) בצורה של גרגרי עמילן. בצמחים מסוימים, שומנים מופקדים בלוקופלסטים. תפקוד הרזרבה של לויקופלסטים מתבטא מדי פעם ביצירת חלבוני רזרבה בצורת גבישים או תכלילים אמורפיים.

כרומופלסטיםברוב המקרים הם נגזרות של כלורופלסטים, מדי פעם - לוקופלסטים.

מבנה כרומופלסט

הבשלת ורדים, פלפלים ועגבניות מלווה בהפיכת כלורו- או לוקופלסטים של תאי העיסה לפלסטים קרטינואידים. האחרונים מכילים בעיקר פיגמנטים פלסטיים צהובים - קרוטנואידים, אשר, כאשר הם בשלים, מסונתזים בהם באופן אינטנסיבי, ויוצרים טיפות שומנים צבעוניות, כדוריות מוצקות או גבישים. במקרה זה, כלורופיל נהרס.

מיטוכונדריה

מיטוכונדריה הם אברונים האופייניים לרוב תאי הצמח. יש להם צורה משתנה של מקלות, גרגרים וחוטים. התגלה בשנת 1894 על ידי ר' אלטמן באמצעות מיקרוסקופ אור, והמבנה הפנימי נחקר מאוחר יותר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים.

מבנה המיטוכונדריה

למיטוכונדריה מבנה כפול קרום. הממברנה החיצונית חלקה, הפנימית יוצרת צמחים בצורות שונות - צינורות בתאי צמחים. החלל בתוך המיטוכונדריון מלא בתוכן חצי נוזלי (מטריקס), הכולל אנזימים, חלבונים, שומנים, מלחי סידן ומגנזיום, ויטמינים, וכן RNA, DNA וריבוזומים. הקומפלקס האנזימטי של המיטוכונדריה מאיץ את המנגנון המורכב והמקושר של תגובות ביוכימיות המביאות להיווצרות ATP. באברונים אלו מסופקים לתאים אנרגיה - האנרגיה של קשרים כימיים של חומרים מזינים מומרת לקשרים עתירי אנרגיה של ATP בתהליך הנשימה התאית. במיטוכונדריה מתרחש הפירוק האנזימטי של פחמימות, חומצות שומן וחומצות אמינו עם שחרור האנרגיה והפיכתה לאחר מכן לאנרגית ATP. האנרגיה המצטברת מושקעת על תהליכי גדילה, על סינתזות חדשות וכו' מיטוכונדריה מתרבים בחלוקה וחיות כ-10 ימים, ולאחר מכן הם נהרסים.

רשת אנדופלזמית

הרשת האנדופלזמית היא רשת של תעלות, צינורות, שלפוחיות ובורות מים הממוקמים בתוך הציטופלזמה. התגלתה בשנת 1945 על ידי המדען האנגלי ק. פורטר, היא מערכת של ממברנות עם מבנה אולטרה-מיקרוסקופי.

מבנה הרשת האנדופלזמית

הרשת כולה מאוחדת למכלול אחד עם קרום התא החיצוני של המעטפת הגרעינית. ישנם ER חלקים ומחוספסים, הנושאים ריבוזומים. על הממברנות של ER החלק יש מערכות אנזימים המעורבות בחילוף החומרים של שומן ופחמימות. סוג זה של ממברנה שולט בתאי זרעים העשירים בחומרי אגירה (חלבונים, פחמימות, שמנים); ריבוזומים מחוברים לממברנת ה-EPS הגרעינית, ובמהלך סינתזה של מולקולת חלבון, שרשרת הפוליפפטיד עם הריבוזומים שקועה בתעלת ה-EPS. הפונקציות של הרשת האנדופלזמית מגוונות מאוד: הובלה של חומרים הן בתוך התא והן בין תאים שכנים; חלוקה של תא למקטעים נפרדים בהם מתרחשים בו זמנית תהליכים פיזיולוגיים ותגובות כימיות שונות.

ריבוזומים

ריבוזומים הם אברונים תאיים שאינם ממברניים. כל ריבוזום מורכב משני חלקיקים שאינם זהים בגודלם וניתן לחלקם לשני שברים, שממשיכים לשמור על יכולת סינתזה של חלבון לאחר שילובם לריבוזום שלם.

מבנה הריבוזום

ריבוזומים מסונתזים בגרעין, ואז עוזבים אותו, נעים לתוך הציטופלזמה, שם הם מחוברים למשטח החיצוני של הממברנות של הרשת האנדופלזמית או ממוקמים בחופשיות. בהתאם לסוג החלבון המסונתז, הריבוזומים יכולים לתפקד לבד או להיות משולבים לקומפלקסים - פוליריבוזומים.

מבנה התא

גוף האדם, כמו כל אורגניזם חי אחר, מורכב מתאי. הם ממלאים את אחד התפקידים העיקריים בגופנו. בעזרת תאים מתרחשים צמיחה, התפתחות ורבייה.

עכשיו בואו נזכור את ההגדרה של מה שנהוג לכנות תא בביולוגיה.

תא הוא יחידה יסודית המשתתפת במבנה ובתפקוד של כל האורגניזמים החיים, למעט וירוסים. יש לו חילוף חומרים משלו והוא מסוגל לא רק להתקיים באופן עצמאי, אלא גם להתפתח ולהתרבות עצמית. בקיצור, אנו יכולים להסיק שהתא הוא חומר הבנייה החשוב וההכרחי ביותר עבור כל אורגניזם.

כמובן, לא סביר שתצליחו לראות את הכלוב בעין בלתי מזוינת. אבל בעזרת טכנולוגיות מודרניות, לאדם יש הזדמנות מצוינת לא רק לבחון את התא עצמו במיקרוסקופ אור או אלקטרונים, אלא גם ללמוד את המבנה שלו, לבודד ולטפח את הרקמות האישיות שלו, ואפילו לפענח מידע תאי גנטי.

כעת, בעזרת האיור הזה, בואו נבחן חזותית את מבנה התא:

מבנה התא

אבל באופן מעניין, מסתבר שלא לכל התאים יש אותו מבנה. ישנם כמה הבדלים בין התאים של אורגניזם חי לתאי הצמחים. אחרי הכל, תאי צמחים מכילים פלסטידים, ממברנה ו-vacuoles עם מוהל תאים. בתמונה ניתן להסתכל על המבנה התאי של בעלי חיים וצמחים ולראות את ההבדל ביניהם:

תוכל ללמוד מידע מפורט יותר על המבנה של תאי צמחים ובעלי חיים על ידי צפייה בסרטון

כפי שניתן לראות, למרות שהתאים הם מיקרוסקופיים בגודלם, המבנה שלהם מורכב למדי. לכן, נעבור כעת למחקר מפורט יותר של מבנה התא.

קרום פלזמה של תא

כדי לתת צורה ולהפריד בין התא לסוגו, ישנה ממברנה סביב התא האנושי.

מכיוון שלקרום יש את התכונה לאפשר חלקית לחומרים לעבור דרכו, בשל כך, החומרים הדרושים נכנסים לתא, ומוצרי פסולת מועברים ממנו.

באופן קונבנציונלי, אנו יכולים לומר כי קרום התא הוא סרט אולטרה-מיקרוסקופי, המורכב משתי שכבות מונומולקולריות של חלבון ושכבה דו-מולקולרית של שומנים, הנמצאת בין שכבות אלו.

מכאן ניתן להסיק שלקרום התא תפקיד חשוב במבנה שלו, שכן הוא מבצע מספר פונקציות ספציפיות. הוא ממלא תפקיד מגן, מחסום ומחבר בין תאים אחרים ולתקשורת עם הסביבה.

עכשיו בואו נסתכל על הדמות ביתר פירוט על מבנה הממברנה:

ציטופלזמה

המרכיב הבא בסביבה הפנימית של התא הוא הציטופלזמה. זהו חומר חצי נוזלי שבו חומרים אחרים נעים ומתמוססים. הציטופלזמה מורכבת מחלבונים ומים.

בתוך התא יש תנועה מתמדת של הציטופלזמה, הנקראת ציקלוזה. ציקלוזיס יכול להיות מעגלי או מרושת.

בנוסף, הציטופלזמה מחברת בין חלקים שונים של התא. האברונים של התא נמצאים בסביבה זו.

אברונים הם מבנים תאיים קבועים עם פונקציות ספציפיות.

אברונים כאלה כוללים מבנים כמו המטריצה ​​הציטופלזמית, הרשת האנדופלזמית, ריבוזומים, מיטוכונדריה וכו'.

כעת ננסה להסתכל מקרוב על האברונים הללו ולגלות אילו פונקציות הם מבצעים.

ציטופלזמה

מטריצה ​​ציטופלזמית

אחד החלקים העיקריים של התא הוא המטריצה ​​הציטופלזמית. בזכותו מתרחשים בתא תהליכי ביוסינתזה, ומרכיביו מכילים אנזימים המייצרים אנרגיה.

מטריצה ​​ציטופלזמית

רשת אנדופלזמית

בפנים, אזור הציטופלזמה מורכב מתעלות קטנות ומחללים שונים. ערוצים אלו מתחברים זה לזה ויוצרים את הרשת האנדופלזמית. רשת כזו היא הטרוגנית במבנה שלה ויכולה להיות גרגירית או חלקה.


רשת אנדופלזמית

גרעין התא

החלק החשוב ביותר, הקיים כמעט בכל התאים, הוא גרעין התא. תאים כאלה שיש להם גרעין נקראים אוקריוטים. כל גרעין תא מכיל DNA. זהו חומר של תורשה וכל תכונות התא מוצפנות בו.

גרעין התא

כרומוזומים

אם מסתכלים על מבנה הכרומוזום במיקרוסקופ, אפשר לראות שהוא מורכב משתי כרומטידות. ככלל, לאחר חלוקה גרעינית, הכרומוזום הופך להיות מונוכרומטי. אבל בתחילת החלוקה הבאה, מופיע כרומטיד נוסף על הכרומוזום.

כרומוזומים

מרכז תאים

כאשר בוחנים את מרכז התא, ניתן לראות שהוא מורכב מסנטריולים של אם ובת. כל צנטריול כזה הוא עצם גלילי, הקירות נוצרים על ידי תשע שלישיות של צינורות, ובאמצע יש חומר הומוגני.

בעזרת מרכז תאי כזה מתרחשת חלוקת תאים של בעלי חיים וצמחים נמוכים יותר.

מרכז תאים

ריבוזומים

ריבוזומים הם אברונים אוניברסליים בתאי בעלי חיים וצמחים כאחד. תפקידם העיקרי הוא סינתזת חלבון במרכז הפונקציונלי.

ריבוזומים

מיטוכונדריה

המיטוכונדריה הם גם אברונים מיקרוסקופיים, אך בניגוד לריבוזומים יש להם מבנה כפול קרומי, שבו הקרום החיצוני חלק, ולפנימי יש יציאות בצורות שונות, הנקראות cristae. המיטוכונדריה ממלאת את התפקיד של מרכז הנשימה והאנרגיה

מיטוכונדריה

מערכת גולג'י

אבל בעזרת מנגנון גולגי, חומרים מצטברים ומועברים. כמו כן, הודות למנגנון זה, מתרחשת היווצרות ליזוזומים וסינתזה של שומנים ופחמימות.

במבנה, מנגנון גולגי דומה לגופים בודדים בצורת מגל או מוט.

מערכת גולג'י

פלסטידים

אבל פלסטידים לתא צמחי ממלאים תפקיד של תחנת אנרגיה. הם נוטים להפוך ממין אחד למשנהו. פלסטידים מחולקים לזנים כגון כלורופלסטים, כרומופלסטים וליקופלסטים.

פלסטידים

ליזוזומים

ואקוול עיכול המסוגל להמיס אנזימים נקרא ליזוזום. הם אברונים מיקרוסקופיים עם ממברנה אחת שיש להם צורה מעוגלת. מספרם תלוי ישירות במידת חיוני התא ומה מצבו הפיזי.

במקרה שבו קרום הליזוזום נהרס, התא מסוגל לעכל את עצמו.

ליזוזומים

דרכים להאכיל תא

עכשיו בואו נסתכל על דרכים להאכיל תאים:

שיטת האכלה של התא

יש לציין כאן שחלבונים ופוליסכרידים נוטים לחדור לתא על ידי phagocytosis, אבל טיפות של נוזל - על ידי פינוציטוזה.

שיטת האכלת תאי בעלי חיים בהם חודרים אליו חומרים מזינים נקראת פגוציטוזיס. ודרך אוניברסלית כזו להאכיל כל תאים, שבה חומרים מזינים נכנסים לתא כבר בצורה מומסת, נקראת פינוציטוזיס.

המדע החוקר את המבנה והתפקוד של תאים נקרא ציטולוגיה.

תָא- יחידה מבנית ותפקודית יסודית של יצורים חיים.

תאים, למרות גודלם הקטן, הם מורכבים מאוד. התוכן הפנימי חצי נוזלי של התא נקרא ציטופלזמה.

ציטופלזמה היא הסביבה הפנימית של התא, בה מתרחשים תהליכים שונים וממוקמים מרכיבי התא - אברונים (אברונים).

גרעין התא

גרעין התא הוא החלק החשוב ביותר בתא.
הגרעין מופרד מהציטופלזמה על ידי קליפה המורכבת משתי ממברנות. לממברנה הגרעינית יש נקבוביות רבות כך שחומרים שונים יכולים להיכנס לגרעין מהציטופלזמה ולהיפך.
התוכן הפנימי של הקרנל נקרא קריופלזמהאוֹ מיץ גרעיני. ממוקם במיץ הגרעיני כרומטיןו גרעין.
כרומטיןהוא גדיל של DNA. אם התא מתחיל להתחלק, אז חוטי הכרומטין נכרכים בחוזקה לספירלה סביב חלבונים מיוחדים, כמו חוטים על סליל. תצורות צפופות כאלה נראות בבירור מתחת למיקרוסקופ ונקראות כרומוזומים.

הליבהמכיל מידע גנטי ושולט על חיי התא.

גרעיןהוא גוף עגול צפוף בתוך הליבה. בדרך כלל, ישנם בין אחד לשבעה נוקלאולים בגרעין התא. הם נראים בבירור בין חלוקות תאים, ובמהלך החלוקה הם נהרסים.

תפקידם של הנוקלאולי הוא סינתזה של RNA וחלבונים, שמהם נוצרים אברונים מיוחדים - ריבוזומים.
ריבוזומיםלהשתתף בביוסינתזה של חלבון. בציטופלזמה, הריבוזומים ממוקמים לרוב על רטיקולום אנדופלזמי מחוספס. פחות נפוץ, הם תלויים בחופשיות בציטופלזמה של התא.

רטיקולום אנדופלזמי (ER) משתתף בסינתזה של חלבוני התא ובהובלת חומרים בתוך התא.

חלק ניכר מהחומרים המסונתזים על ידי התא (חלבונים, שומנים, פחמימות) אינו נצרך באופן מיידי, אלא דרך ערוצי ה-EPS נכנס לאחסון בחללים מיוחדים המונחים בערימות מיוחדות, "בורות מים", ומתוחמים מהציטופלזמה על ידי ממברנה. . חללים אלה נקראים מכשיר גולגי (מורכב). לרוב, בורות המים של מנגנון גולגי ממוקמים קרוב לגרעין התא.
מערכת גולג'ילוקח חלק בטרנספורמציה של חלבוני תאים ומסנתז ליזוזומים- אברוני העיכול של התא.
ליזוזומיםהם אנזימי עיכול, "ארוזים" לתוך שלפוחיות ממברנות, ניצנים ומופצים ברחבי הציטופלזמה.
במתחם הגולגי צוברים גם חומרים שהתא מסנתז לצרכי האורגניזם כולו ואשר מוסרים מהתא החוצה.

מיטוכונדריה- אברוני אנרגיה של תאים. הם ממירים חומרים מזינים לאנרגיה (ATP) ומשתתפים בנשימה התאית.

המיטוכונדריה מכוסה בשני ממברנות: הממברנה החיצונית חלקה, ולפנימי יש קפלים והטלות רבות - cristae.

קרום פלזמה

כדי שתא יהיה מערכת אחת, יש צורך שכל חלקיו (ציטופלזמה, גרעין, אברונים) יוחזקו יחדיו. לשם כך, בתהליך האבולוציה, הוא התפתח קרום פלזמה, אשר, המקיף כל תא, מפריד בינו לבין הסביבה החיצונית. הממברנה החיצונית מגינה על התוכן הפנימי של התא - הציטופלזמה והגרעין - מפני נזק, שומרת על צורה קבועה של התא, מבטיחה תקשורת בין תאים, מאפשרת באופן סלקטיבי חומרים נחוצים לתא ומסלקת תוצרים מטבוליים מהתא.

מבנה הממברנה זהה בכל התאים. הבסיס של הממברנה הוא שכבה כפולה של מולקולות שומנים, שבה נמצאות מולקולות חלבון רבות. חלק מהחלבונים ממוקמים על פני שכבת השומנים, אחרים חודרים לשתי שכבות השומנים דרך ודרכן.

חלבונים מיוחדים יוצרים את התעלות העדינות ביותר שדרכן יכולים לעבור אשלגן, נתרן, יוני סידן ועוד כמה יונים בקוטר קטן לתוך התא או לצאת ממנו. עם זאת, חלקיקים גדולים יותר (מולקולות תזונה - חלבונים, פחמימות, שומנים) אינם יכולים לעבור דרך תעלות הממברנה ולהיכנס לתא באמצעות פגוציטוזיסאוֹ פינוציטוזה:

• בנקודה שבה חלקיק המזון נוגע בקרום החיצוני של התא, נוצרת פלישה, והחלקיק נכנס לתא, מוקף בקרום. תהליך זה נקרא פגוציטוזיס (תאי צמחים מכוסים בשכבה צפופה של סיבים (קרום התא) על גבי קרום התא החיצוני ואינם יכולים ללכוד חומרים על ידי פגוציטוזה).
• פינוציטוזיסשונה מפגוציטוזיס רק בכך שבמקרה זה פלישה של הממברנה החיצונית לוכדת לא חלקיקים מוצקים, אלא טיפות נוזל עם חומרים מומסים בו. זהו אחד המנגנונים העיקריים לחדירת חומרים לתא.

אנו מזמינים אתכם להכיר את החומרים ו.

: קרום תאית, ממברנה, ציטופלזמה עם אברונים, גרעין, ואקואולים עם מוהל תאים.

נוכחות פלסטידים היא המאפיין העיקרי של תא צמחי.

פונקציות של קרום התא- קובע את צורת התא, מגן מפני גורמים סביבתיים.

קרום פלזמה- סרט דק, המורכב ממולקולות של שומנים וחלבונים באינטראקציה, תוחם את התכולה הפנימית מהסביבה החיצונית, מבטיח הובלה של מים, מינרלים וחומרים אורגניים לתא על ידי אוסמוזה והובלה פעילה, וכן מסלק חומרי פסולת.

ציטופלזמה- הסביבה הפנימית הנוזלית למחצה של התא, בה נמצאים הגרעין והאברונים, מספקת קשרים ביניהם ומשתתפת בתהליכי חיים בסיסיים.

רשת אנדופלזמית- רשת של ערוצים מסתעפים בציטופלזמה. הוא מעורב בסינתזה של חלבונים, שומנים ופחמימות, ובהובלת חומרים. ריבוזומים הם גופים הממוקמים על ER או בציטופלזמה, המורכבים מ-RNA וחלבון, ומעורבים בסינתזת חלבון. EPS וריבוזומים הם מנגנון יחיד לסינתזה והובלה של חלבונים.

מיטוכונדריה- אברונים התוחמים מהציטופלזמה בשני ממברנות. חומרים אורגניים מתחמצנים בהם ומולקולות ATP מסונתזות בהשתתפות אנזימים. עלייה בשטח הממברנה הפנימית שעליה נמצאים אנזימים עקב cristae. ATP הוא חומר אורגני עשיר באנרגיה.

פלסטידים(כלורופלסטים, לוקופלסטים, כרומופלסטים), התוכן שלהם בתא הוא התכונה העיקרית של האורגניזם הצמחי. כלורופלסטים הם פלסטידים המכילים את הפיגמנט הירוק כלורופיל, הסופג אנרגיית אור ומשתמש בה לסינתזה של חומרים אורגניים מפחמן דו חמצני ומים. כלורופלסטים מופרדים מהציטופלזמה על ידי שני ממברנות, צמחים רבים - גרנה על הממברנה הפנימית, שבה נמצאות מולקולות ואנזימים כלורופיל.

מתחם גולגי- מערכת חללים התחומה מהציטופלזמה על ידי ממברנה. הצטברות של חלבונים, שומנים ופחמימות בהם. ביצוע סינתזה של שומנים ופחמימות על גבי ממברנות.

ליזוזומים- גופים התוחמים מהציטופלזמה על ידי ממברנה אחת. האנזימים שהם מכילים מאיצים את פירוקן של מולקולות מורכבות לפשוטות: חלבונים לחומצות אמינו, פחמימות מורכבות לפשוטות, שומנים לגליצרול וחומצות שומן, וגם הורסים חלקים מתים בתא ותאים שלמים.

ואקוולים- חללים בציטופלזמה מלאים במוהל תאים, מקום הצטברות של חומרי הזנה רזרבה וחומרים מזיקים; הם מווסתים את תכולת המים בתא.

הליבה- החלק העיקרי של התא, מכוסה מבחוץ במעטפת גרעינית בעלת שני ממברנות, מחוררת נקבוביות. חומרים נכנסים לליבה ומורחקים ממנה דרך הנקבוביות. כרומוזומים הם נשאים של מידע תורשתי על מאפייני האורגניזם, המבנים העיקריים של הגרעין, שכל אחד מהם מורכב ממולקולת DNA אחת בשילוב חלבונים. הגרעין הוא האתר של סינתזת DNA, mRNA ו-rRNA.

נוכחות של קרום חיצוני, ציטופלזמה עם אברונים, וגרעין עם כרומוזומים.

קרום חיצוני או פלזמה- תוחם את תכולת התא מהסביבה (תאים אחרים, חומר בין תאי), מורכב ממולקולות שומנים וחלבונים, מבטיח תקשורת בין תאים, הובלת חומרים אל תוך התא (פינוציטוזיס, פגוציטוזיס) ומחוץ לתא.

ציטופלזמה- הסביבה הפנימית חצי נוזלית של התא, המספקת תקשורת בין הגרעין לאברונים הממוקמים בו. תהליכי החיים העיקריים מתרחשים בציטופלזמה.

אברוני התא:

1) רטיקולום אנדופלזמי (ER)- מערכת של צינוריות מסועפת, משתתפת בסינתזה של חלבונים, שומנים ופחמימות, בהובלת חומרים בתא;

2) ריבוזומים- גופים המכילים rRNA נמצאים על ה-ER ובציטופלזמה ומשתתפים בסינתזת חלבון. EPS וריבוזומים הם מנגנון יחיד לסינתזה והובלה של חלבונים;

3) מיטוכונדריה- "תחנות כוח" של התא, התחומות מהציטופלזמה על ידי שני ממברנות. הפנימי יוצר קריסטה (קפלים), ומגדיל את פני השטח שלו. אנזימים על גבי הקריסטות מאיצים את החמצון של חומרים אורגניים וסינתזה של מולקולות ATP עשירות באנרגיה;

4) מתחם גולגי- קבוצה של חללים התחומה על ידי ממברנה מהציטופלזמה, מלאה בחלבונים, שומנים ופחמימות, המשמשים או בתהליכים חיוניים או מוסרים מהתא. הממברנות של המתחם מבצעות סינתזה של שומנים ופחמימות;

5) ליזוזומים- גופים מלאים באנזימים מאיצים את פירוק החלבונים לחומצות אמינו, שומנים לגליצרול וחומצות שומן, פוליסכרידים לחד סוכרים. בליזוזומים, חלקים מתים של התא, תאים שלמים, נהרסים.

תכלילים סלולריים- הצטברויות של רכיבי תזונה רזרביים: חלבונים, שומנים ופחמימות.

הליבה- החלק החשוב ביותר בתא. הוא מכוסה במעטפת כפולה עם נקבוביות, שדרכן חודרים חומרים מסוימים לגרעין, ואחרים נכנסים לציטופלזמה. כרומוזומים הם המבנים העיקריים של הגרעין, נשאים של מידע תורשתי על מאפייני האורגניזם. הוא מועבר במהלך חלוקת תא האם לתאי בת, ועם תאי נבט לאורגניזמים בת. הגרעין הוא האתר של סינתזת DNA, mRNA ו-rRNA.

תרגיל:

הסבר מדוע אברונים נקראים מבני תאים מיוחדים?

תשובה:האברונים נקראים מבני תאים מיוחדים, מכיוון שהם מבצעים פונקציות מוגדרות בקפדנות, מידע תורשתי מאוחסן בגרעין, ATP מסונתז במיטוכונדריה, פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים וכו '.

אם יש לך שאלות בנושא ציטולוגיה, אתה יכול לפנות

מבנה ותפקודי התא

תא הוא יחידה בסיסית של מבנה ופעילות חיונית של כל האורגניזמים (למעט וירוסים, המכונה לעתים קרובות צורות חיים לא-תאיות), בעל חילוף חומרים משלו, המסוגל לקיום עצמאי, רבייה והתפתחות עצמית. כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאים רבים (בעלי חיים רב-תאיים, צמחים ופטריות) או שהם אורגניזמים חד-תאיים (פרוטוזואה וחיידקים רבים). ענף הביולוגיה החוקר את המבנה והתפקוד של תאים נקרא ציטולוגיה. לאחרונה נהוג לדבר גם על ביולוגיה של התא, או ביולוגיה של התא.

בדרך כלל, הגדלים של תאי צמחים ובעלי חיים נעים בין 5 ל-20 מיקרון בקוטר. תא חיידקי טיפוסי הוא הרבה יותר קטן - בערך. 2 מיקרון, והקטן ביותר הידוע הוא 0.2 מיקרון.

כמה תאים חיים חופשיים, כמו פרוטוזואים כמו פורמיניפרה, יכולים להגיע לכמה סנטימטרים; תמיד יש להם הרבה ליבות. תאים של סיבי צמחים דקים מגיעים לאורך של מטר אחד, ותהליכים של תאי עצב מגיעים למספר מטרים בבעלי חיים גדולים. עם אורך כזה, נפח התאים האלה קטן, אבל פני השטח גדולים מאוד.

התאים הגדולים ביותר הם ביצי ציפורים לא מופרות מלאות בחלמון. הביצה הגדולה ביותר (ולכן התא הגדול ביותר) הייתה שייכת לציפור ענקית שנכחדה - Aepyornis. יש להניח שהחלמון שלו שקל בערך. 3.5 ק"ג. הביצה הגדולה ביותר מבין המינים החיים שייכת ליען; החלמון שלה שוקל כ. 0.5 ק"ג

פעם, התא נחשב כטיפה הומוגנית פחות או יותר של חומר אורגני, אשר נקראה פרוטופלזמה או חומר חי. מונח זה התיישן לאחר שהתגלה כי התא מורכב ממבנים רבים ברורים הנקראים אברונים תאיים ("איברים קטנים").

האדם הראשון שראה תאים היה המדען האנגלי רוברט הוק (מוכר לנו הודות לחוק הוק). בשנת 1665, בניסיון להבין מדוע עץ השעם צף כל כך טוב, הוק החל לבחון חלקים דקים של שעם באמצעות אימיקרוסקופ משופר. הוא גילה שהפקק מחולק לתאים זעירים רבים, מה שהזכיר לו את חלות הדבש בכוורות דבורי הדבש, והוא כינה את התאים האלה תאים.

בשנת 1675, הרופא האיטלקי מ. Malpighi, ובשנת 1682 - הבוטנאי האנגלי נ. גראו אישר את המבנה התאי של צמחים. הם התחילו לדבר על התא כ"בקבוקון מלא במיץ מזין". בשנת 1674, המאסטר ההולנדי אנתוני ואן לוונהוק(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) באמצעות מיקרוסקופ ראה לראשונה "בעלי חיים" בטיפת מים - אורגניזמים חיים הנעים (סיליאטים, אמבות, חיידקים). Leeuwenhoek היה גם הראשון שצפה בתאי בעלי חיים - אריתרוציטים וזרעונים. כך, כבר בתחילת המאה ה-18, מדענים ידעו שתחת הגדלה גבוהה לצמחים יש מבנה תאי, והם ראו כמה אורגניזמים שקיבלו מאוחר יותר את השם חד-תאיים. בשנים 1802-1808 גילה החוקר הצרפתי שארל פרנסואה מירבל שכל הצמחים מורכבים מרקמות שנוצרו על ידי תאים.J. ב' למארק ב-1809

הרחיב את הרעיון של מירבל לגבי המבנה התאי לאורגניזמים של בעלי חיים. בשנת 1825, המדען הצ'כי I. פורקין גילה את גרעין תא הביצה של ציפורים, ובשנת 1839 הוא הציג את המונח "פרוטופלזמה". בשנת 1831, הבוטנאי האנגלי ר. בראון היה הראשון שתיאר את גרעין תא הצמח, ובשנת 1833 הוא קבע שהגרעין הוא אברון חובה של תא הצמח. מאז, העיקר בארגון התאים נחשב לא הקרום, אלא התוכן.

שיטות מחקר תאים

תאים נראו לראשונה רק לאחר יצירת מיקרוסקופי אור; מאז ועד עכשיו, מיקרוסקופיה נותרה אחת השיטות החשובות ביותר לחקר תאים. מיקרוסקופ אור (אופטי), למרות הרזולוציה הנמוכה יחסית, אפשרה לצפות בתאים חיים. במאה העשרים הומצאה מיקרוסקופ אלקטרונים, שאפשרה לחקור את מבנה האולטרה של תאים.

בחקר הצורה והמבנה של התא, הכלי הראשון היה מיקרוסקופ האור. כוח הרזולוציה שלו מוגבל על ידי ממדים הדומים לאורך הגל של האור (0.4-0.7 מיקרומטר לאור נראה). עם זאת, אלמנטים רבים של המבנה הסלולרי הם הרבה יותר קטנים בגודלם.

קושי נוסף הוא שרוב הרכיבים הסלולריים שקופים ובעלי מקדם השבירה כמעט זהה למים. כדי לשפר את הנראות, משתמשים לעתים קרובות בצבעים בעלי זיקה שונה לרכיבים תאיים שונים. צביעה משמשת גם ללימוד כימיה של תאים. לדוגמה, חלק מהצבעים נקשרים עדיפות לחומצות גרעין ובכך חושפים את הלוקליזציה שלהם בתא. חלק קטן של צבעים

- הם נקראים intravital - יכולים לשמש לצביעה של תאים חיים, אבל בדרך כלל יש לתקן את התאים תחילה (באמצעות חומרים מקרישים חלבונים) ורק לאחר מכן ניתן לצבוע אותם.

לפני ביצוע המחקר, תאים או פיסות רקמה מוטמעים בדרך כלל בפרפין או פלסטיק ואז חותכים לקטעים דקים מאוד באמצעות מיקרוטום. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב במעבדות קליניות לזיהוי תאי גידול. בנוסף למיקרוסקופיה אור קונבנציונלית, פותחו שיטות אופטיות נוספות לחקר תאים: מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, מיקרוסקופ ניגודיות פאזה, ספקטרוסקופיה וניתוח דיפרקציית רנטגן.

מיקרוסקופיה אופטית

במיקרוסקופ אופטי, הגדלה של עצם מושגת באמצעות סדרה של עדשות שדרכן עובר האור. ההגדלה המקסימלית שניתן להשיג הודות למיקרוסקופ אופטי היא כ-1000. מאפיין חשוב נוסף הוא

הרזולוציה היא רק כ-200 ננומטר; אישור כזה התקבל בסוף

המאה XIX. לפיכך, המבנים הקטנים ביותר שניתן לצפות במיקרוסקופ אופטי הם מיטוכונדריה וחיידקים, שגודלם הליניארי הוא כ-500 ננומטר. עם זאת, עצמים קטנים מ-200 ננומטר נראים במיקרוסקופ אור רק אם הם עצמם פולטים אור. תכונה זו משמשת ב מיקרוסקופ פלואורסצנטי, כאשר מבנים תאיים או חלבונים בודדים נקשרים לחלבונים פלואורסצנטיים מיוחדים או נוגדנים עם תגים פלואורסצנטיים. איכות התמונה המתקבלת באמצעות מיקרוסקופ אופטי מושפעת גם מניגודיות - ניתן להגדיל אותה בשיטות שונות של צביעת תאים. ניגודיות פאזה, ניגודיות הפרעות דיפרנציאלית ומיקרוסקופיה של שדה כהה משמשים לחקר תאים חיים.מיקרוסקופים קונפוקאליים יכולים לשפר את איכות תמונות פלורסנט.

אלקטרון מיקרוסקופי

בשנות ה-30 של המאה ה-20 תוכנן מיקרוסקופ אלקטרונים, שבו במקום אור עוברת קרן אלקטרונים דרך עצם. הגבול התיאורטי של רזולוציה עבור מיקרוסקופים אלקטרונים מודרניים הוא כ-0.002 ננומטר, אך מסיבות מעשיות מושגת רק כ-2 ננומטר ברזולוציה עבור עצמים ביולוגיים. באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, אתה יכול ללמוד את מבנה האולטרה של תאים. ישנם שני סוגים עיקריים של מיקרוסקופ אלקטרונים:

סריקה ושידור.

סריקה (ראסטר) מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) משמשת לחקר פני השטח של עצם. דגימות מצופות לרוב בסרט דק של זהב. SEM

מאפשר לך לקבל תמונות תלת מימדיות. מיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM) - משמש לחקר הפנימי

מבנה התא. אלומת אלקטרונים מועברת דרך חפץ שעבר טיפול מוקדם במתכות כבדות, המצטברות במבנים מסוימים, מה שמגדיל את צפיפות האלקטרונים שלהם. אלקטרונים מפוזרים לאזורים בתא עם צפיפות אלקטרונים גבוהה יותר, מה שגורם לאזורים אלה להיראות כהים יותר בתמונות.

שבר תאים. כדי לבסס את הפונקציות של רכיבי תאים בודדים, חשוב לבודד אותם בצורתם הטהורה, לרוב זה נעשה בשיטה הדיפרנציאלית. צנטריפוגה. פותחו שיטות להשגת חלקים טהורים מכל אברונים תאיים. הייצור של שברים מתחיל בהרס של קרום הפלזמה והיווצרות של הומוגנית תא. ההומוגנט עובר צנטריפוגה ברצף במהירויות שונות; בשלב הראשון ניתן להשיג ארבעה שברים: (1) גרעינים ושברי תאים גדולים, (2) מיטוכונדריה, פלסטידים, ליזוזומים ופרוקסיזומים, (3) מיקרוזומים - שלפוחית ​​גולגי ורטיקולום אנדופלזמי. , (4) ריבוזומים, חלבונים ומולקולות קטנות יותר יישארו בסופרנטנט. צנטריפוגה דיפרנציאלית נוספת של כל אחד מהשברים המעורבים מאפשרת להשיג תכשירים טהורים של אברונים, עליהם ניתן ליישם מגוון שיטות ביוכימיות ומיקרוסקופיות.

מבנה התא

ניתן לחלק את כל צורות החיים התאיות על פני כדור הארץ לשתי ממלכות-על המבוססות על מבנה התאים המרכיבים אותן:

פרוקריוטים (פרה-גרעיניים) - פשוטים יותר במבנה;

אוקריוטים (גרעיניים) מורכבים יותר. התאים המרכיבים את גוף האדם הם אוקריוטיים.

למרות מגוון הצורות, ארגון התאים של כל האורגניזמים החיים כפוף לעקרונות מבניים משותפים.

תא פרוקריוטים

פרוקריוטים (lat. pro - לפני, לפני המשחק κάρῠον - ליבה, אגוז) הם אורגניזמים שבניגוד לאאוקריוטים, אין להם גרעין תא נוצר ואברוני ממברנה פנימיים אחרים (למעט מכלים שטוחים במינים פוטוסינתטיים, למשל, אוציאנובקטריה). מולקולת ה-DNA הדו-גדילית הגדולה היחידה (במינים מסוימים, ליניארית), המכילה את עיקר החומר הגנטי של התא (מה שנקרא נוקלואיד), אינה יוצרת קומפלקס עם חלבוני היסטון (מה שנקרא כרומטין ). פרוקריוטים כוללים חיידקים, כולל ציאנובקטריה (אצות כחולות ירוקות), וארכיאה. התוכן העיקרי של התא, הממלא את כל נפחו, הוא גרגירי צמיג

ציטופלזמה.

תא איקריוטי

אוקריוטים (אאוקריוטים) (יוונית ευ - טוב, לגמרי ו-κάρῠον - ליבה, אגוז)

אורגניזמים שבניגוד לפרוקריוטים יש להם גרעין תא שנוצר, התחום מהציטופלזמה במעטפת גרעינית. החומר הגנטי כלול במספר מולקולות DNA דו-גדיליות ליניאריות (בהתאם לסוג האורגניזם, מספרן לגרעין יכול לנוע בין מאתיים לכמה מאות), המחוברות מבפנים לממברנה של גרעין התא ויוצרות קומפלקס עם חלבוני היסטון ברובם המכריע, הנקראים כרומטין.

מבנה תא איקריוטי. ייצוג סכמטי של תא חיה.

לחלק מהתאים, בעיקר צמחים וחיידקיים, יש חיצוני דופן תא. בצמחים גבוהים יותר הוא מורכב מתאית. דופן התא ממלא תפקיד חשוב ביותר: הוא מהווה מסגרת חיצונית, מעטפת מגן, ומספק טורגור לתאי הצמח: מים, מלחים ומולקולות של חומרים אורגניים רבים עוברים בדופן התא. תאי בעלי חיים, ככלל, עושים זאת. אין קירות תאים.

ממוקם מתחת לדופן תא הצמח קרום פלזמהאו פלזמהלמה. עובי ממברנת הפלזמה הוא כ-10 ננומטר; חקר המבנה והתפקודים שלו אפשרי רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים.

בתוך התא מלא בציטופלזמה, בה נמצאים אברונים ותכלילים תאיים שונים, כמו גם חומר גנטי בצורת מולקולת DNA. כל אברון בתא מבצע תפקיד מיוחד משלו, וכולם יחד קובעים את הפעילות החיונית של התא בכללותו.

קרום הפלזמה מספק בעיקר פונקציה תוחמת ביחס לחיצוני

סביבת התא. זוהי שכבה כפולה של מולקולות (שכבה דו-מולקולרית, או דו-שכבה). מדובר בעיקר במולקולות של פוספוליפידים וחומרים נוספים הקשורים אליהם. למולקולות ליפידים יש אופי כפול, המתבטא באופן שבו הן מתנהגות ביחס למים. ראשי המולקולות הינם הידרופיליים, כלומר. בעלי זיקה למים, וזנבות הפחמימנים שלהם הידרופוביים. לכן, כאשר מערבבים אותם עם מים, שומנים יוצרים סרט על פני השטח שלו בדומה לסרט שמן; יתר על כן, כל המולקולות שלהן מכוונות באותו אופן: ראשי המולקולות נמצאים במים, וזנבות הפחמימנים נמצאים מעל פני השטח שלו.

IN לקרום התא יש שתי שכבות כאלה, ובכל אחת מהן ראשי המולקולות פונים כלפי חוץ, והזנבות פונים בתוך הממברנה, זה לכיוון השני, וכך לא באים במגע עם מים.

בנוסף למרכיבי השומנים העיקריים, הוא מכיל מולקולות חלבון גדולות המסוגלות "לרחף" בשכבת הליפידים ומסודרות כך שצד אחד פונה אל פנים התא, והשני נמצא במגע עם הסביבה החיצונית. חלק מהחלבונים נמצאים רק בחלק החיצוני או רק על פני השטח הפנימיים של הממברנה או שקועים רק באופן חלקי בשכבת השומנים הדו-שכבתית.

תפקידה העיקרי של קרום התא הוא לווסת את הובלת החומרים אל תוך התא וממנו.

ישנם מספר מנגנונים להעברת חומרים על פני הממברנה:

דיפוזיה היא חדירת חומרים דרך ממברנה לאורך שיפוע ריכוז (מאזור בו ריכוזם גבוה יותר לאזור בו ריכוזם נמוך יותר). הובלה מפוזרת של חומרים מתבצעת בהשתתפות חלבוני ממברנה, המכילים נקבוביות מולקולריות (מים, יונים), או בהשתתפות שלב השומנים (עבור חומרים מסיסים בשומן).

דיפוזיה הקלה- חלבוני נושאי ממברנה מיוחדים נקשרים באופן סלקטיבי ליון או מולקולה כזו או אחרת ומעבירים אותם על פני הממברנה.

מעבר פעיל. מנגנון זה דורש אנרגיה ומשמש להובלת חומרים כנגד שיפוע הריכוז שלהם. זה מתבצע על ידי מיוחד

חלבוני נשא היוצרים מה שנקרא משאבות יונים. הנחקרת ביותר היא משאבת Na+ /K+ בתאי בעלי חיים, אשר שואבת באופן פעיל יוני Na+ החוצה תוך ספיגת יוני K+.

IN בשילוב עם הובלה פעילה של יונים, סוכרים שונים, נוקלאוטידים וחומצות אמינו חודרים לתא דרך הממברנה הציטופלזמית.

חדירות סלקטיבית זו חשובה מאוד מבחינה פיזיולוגית, והיעדרה

– העדות הראשונה למוות תאים. קל להמחיש זאת בדוגמה של סלק. אם שורש סלק חי טובל במים קרים, הוא שומר על הפיגמנט שלו; אם הסלק מבושל, התאים מתים, הופכים לחדירים בקלות ומאבדים את הפיגמנט שלהם, מה שהופך את המים לאדומים.

התא יכול "לבלוע" מולקולות גדולות כמו חלבונים. בהשפעת חלבונים מסוימים, אם הם נמצאים בנוזל המקיף את התא, מתרחשת פלישה בממברנת התא, שנסגרת לאחר מכן ויוצרת שלפוחית ​​- ואקוולה קטנה המכילה מולקולות מים וחלבון; לאחר מכן, הממברנה סביב ה-vacuole נקרעת, והתוכן נכנס לתא. תהליך זה נקרא פינוציטוזיס (מילולית "שתיית התא"), או אנדוציטוזיס.

חלקיקים גדולים יותר, כגון חלקיקי מזון, יכולים להיספג בצורה דומה במהלך מה שנקרא. פגוציטוזיס. בדרך כלל, ה-vacuole שנוצר במהלך phagocytosis גדול יותר, והמזון מתעכל על ידי אנזימים ליזוזומליים בתוך ה-vacuole לפני קריעת הממברנה שמסביב. סוג זה של תזונה אופייני לפרוטוזואה, כמו אמבות, שאוכלות חיידקים.

אקסוציטוזיס (אקסו - אאוט), הודות לו, התא מסיר מוצרים תוך תאיים או שאריות לא מעוכלות סגורות בוואקווולים או שלפוחיות. השלפוחית ​​מתקרבת לממברנה הציטופלזמית, מתמזגת איתה ותכולתה משתחררת לסביבה. כך מופרשים אנזימי עיכול, הורמונים, המיצלולוז וכו'.

מבנה הציטופלזמה.

המרכיב הנוזלי של הציטופלזמה נקרא גם ציטוסול. במיקרוסקופ אור, נראה היה שהתא מלא במשהו כמו פלזמה נוזלית או סול, שבו הגרעין ואברונים אחרים "צפו". למעשה זה לא נכון. החלל הפנימי של תא איקריוטי מסודר בקפדנות. תנועת האברונים מתואמת בעזרת מערכות תחבורה מיוחדות, מה שמכונה מיקרוטובולים, המשמשות כ"דרכים" תוך-תאיות, וחלבונים מיוחדים, דיניינים וקינסינים, הממלאים את תפקיד ה"מנועים". מולקולות חלבון בודדות גם אינן מתפזרות בחופשיות ברחבי החלל התוך תאי, אלא מופנות אל התאים הדרושים באמצעות אותות מיוחדים על פני השטח שלהן, המוכרים על ידי מערכות התחבורה של התא.

רשת אנדופלזמית

בתא איקריוטי קיימת מערכת של תאי ממברנה העוברים זה לתוך זה (צינורות ומיכלים),

שנקרא רטיקולום אנדופלזמי(אוֹ רטיקולום אנדופלזמי, EPR או EPS). החלק הזה של ה-ER, לממברנות שלו מחוברים הריבוזומים, מכונה האנדופלזמה הגרנולרית (או המחוספסת).

reticulum, על הממברנות שלו מתרחשת סינתזת חלבון. אותם תאים שאין להם ריבוזומים על הקירות מסווגים כ-ER חלק, שלוקח חלק בסינתזה של שומנים. החללים הפנימיים של ה-ER החלק והגרגירי אינם מבודדים, אלא עוברים זה לתוך זה ומתקשרים עם הממברנה לומן-גרעינית. הצינוריות נפתחות גם על פני התא, והרשת האנדופלזמית ממלאת אפוא את התפקיד של מנגנון שדרכו הסביבה החיצונית יכולה לקיים אינטראקציה ישירה עם כל תכולת התא.

גופים זעירים הנקראים ריבוזומים מכסים את פני הרשת האנדופלזמית המחוספסת, במיוחד ליד הגרעין. קוטר הריבוזומים הוא כ-15 ננומטר. כל ריבוזום מורכב משני חלקיקים בגודל לא שווה, קטן וגדול, תפקידם העיקרי הוא סינתזת חלבון; RNA שליח וחומצות אמינו הקשורות ל-Transfer RNA מחוברים אל פני השטח שלהם. חלבונים מסונתזים מצטברים תחילה בתעלות ובחללים של הרשת האנדופלזמית ולאחר מכן מועברים לאברונים ולאתרי תאים שבהם הם נצרכים.

מערכת גולג'י

מכשיר גולגי (תסביך גולגי)

זוהי ערימה של שקי קרום שטוחים, מורחבים מעט קרוב יותר לקצוות. במיכלים של מנגנון גולגי מבשילים חלק מהחלבונים שסונתזו על ממברנות ה-ER הגרגירי ומיועדים להפרשה או להיווצרות ליזוזומים. מנגנון הגולגי הוא א-סימטרי - הבורות הממוקמים קרוב יותר לגרעין התא (cis-Golgi) מכילים את החלבונים הפחות בוגרים; שלפוחיות ממברנה - שלפוחיות הנובעות מהרשת האנדופלזמית - מחוברות ברציפות לבורות אלו. ככל הנראה, בעזרת אותן שלפוחיות, מתרחשת תנועה נוספת של חלבונים מתבגרים ממיכל אחד למשנהו. בסופו של דבר מהקצה הנגדי של האברון

שלפוחיות (טרנס-גולגי) המכילות חלבונים בשלים לחלוטין ניצנים.

ליזוזומים

ליזוזומים (מיוונית "ליזה" - להתמוסס, "סומה" - גוף) הם גופים עגולים קטנים. אברוני תאי הממברנה הללו הם בצורת אליפסה וקוטר של 0.5 מיקרון, הם ניצנים ממנגנון גולגי ואולי מהרשת האנדופלזמית. הליזוזומים מכילים מגוון אנזימים המפרקים מולקולות גדולות: חלבונים, שומנים, פחמימות, חומצות גרעין. בשל פעולתם ההרסנית, אנזימים אלו, כביכול, "נעולים" בליזוזומים ומשתחררים רק בעת הצורך. אבל אם הליזוזום

ניזוק מכל השפעה חיצונית, התא כולו או חלק ממנו נהרס.

במהלך העיכול התוך תאי, אנזימים משתחררים מהליזוזומים ל-vacuoles של העיכול.

כאשר תאים מורעבים, ליזוזומים מעכלים כמה אברונים מבלי להרוג את התא. עיכול חלקי זה מספק לתא את המינימום הדרוש של חומרים מזינים למשך זמן מה.

בעלי היכולת לעכל באופן פעיל חומרים מזינים, ליזוזומים משתתפים בהסרה של חלקי תאים, תאים שלמים ואיברים שמתים במהלך פעילות חיונית. לדוגמה, היעלמות הזנב בראשן צפרדע מתרחשת בפעולה של אנזימים ליזוזומים.במקרה זה, זה נורמלי ומועיל לגוף, אבל לפעמים הרס תאים כזה הוא פתולוגי. לדוגמה, כאשר שואפים אבק אסבסט, הוא יכול לחדור לתאי ריאה, ואז ליזוזומים נקרעים, מתפתחת הרס תאים ומחלות ריאות.

מרכז המידע של התא, מקום האחסון והשכפול של מידע תורשתי, הקובע את כל המאפיינים של תא נתון ושל האורגניזם בכללותו, הוא הגרעין. הוצאת הגרעין מתא, ככלל, מובילה למותו המהיר. צורתו וגודלו של גרעין התא משתנים מאוד ותלויים בסוג האורגניזם, וכן בסוג התא, גילו ומצבו התפקודי. תכנית כללית

מבנה הגרעין זהה בכל התאים האוקריוטיים. גרעין התא מורכב מממברנה גרעינית, מטריצה ​​גרעינית (נוקלאופלזמה), כרומטין וגרעין (אחד או יותר). תוכן הגרעין מופרד מהציטופלזמה על ידי ממברנה כפולה או מה שנקרא מעטפת גרעין. הממברנה החיצונית במקומות מסוימים עוברת לערוצים של הרשת האנדופלזמית; אליו מחוברים ריבוזומים.גרעין התא מכיל מולקולות DNA שעליהן נרשם המידע הגנטי של האורגניזם. . זה קובע את התפקיד המוביל של גרעין התא בתורשה. בגרעין מתרחשת שכפול - הכפלת מולקולות ה-DNA, כמו גם שעתוק - סינתזה של מולקולות RNA על מטריצת DNA. הרכבה של ריבוזומים מתרחשת גם בגרעין, בתצורות מיוחדות הנקראות נוקלאולי. למעטפת הגרעינית חודרות נקבוביות רבות, שקוטרן הוא כ-90 ננומטר. בשל נוכחותן של נקבוביות המספקות חדירות סלקטיבית, המעטפת הגרעינית שולטת בחילופי החומרים בין הגרעין לציטופלזמה.

מבנים פיברילרים הממוקמים בציטופלזמה של התא: מיקרוטובולים, אקטין וחוטי ביניים. המיקרוטובולים לוקחים חלק בהובלת האברונים, הם חלק מהדגלים, והציר המיטוטי בנוי ממיקרו-צינוריות. חוטי אקטין חיוניים לתחזוקה

צורת תא, תגובות פסאודופודיאליות. נראה כי תפקידם של חוטי ביניים הוא גם לשמור על מבנה התא. חלבוני השלד הציטוניים מהווים כמה עשרות אחוזים ממסת החלבון התאית.

סנטריולים

צנטרולים הם מבני חלבון גליליים הממוקמים בסמוך לגרעין של תאי בעלי חיים (לצמחים אין צנטריולים, למעט אצות נמוכות יותר). הצנטריול הוא גליל, שמשטחו לרוחב נוצר על ידי תשע קבוצות של מיקרוטובולים. מספר המיקרוטובולים בסט יכול

משתנים עבור אורגניזמים שונים מ-1 עד 3.

מסביב לצנטריולים יש את מה שנקרא מרכז ארגון ציטושלד, אזור שבו מקובצים קצוות המינוס של המיקרוטובולים של התא.

לפני החלוקה, התא מכיל שני צנטריולים הממוקמים בזוויות ישרות זה לזה. במהלך מיטוזה, הם נעים לקצוות שונים של התא, ויוצרים מוטות ציר. לאחר ציטוקינזיס, כל תא בת מקבל צנטרול אחד, שמכפיל את עצמו לחלוקה הבאה. שכפול הצנטריולים אינו מתרחש על ידי חלוקה, אלא על ידי סינתזה של מבנה חדש בניצב לקיים.

מיטוכונדריה

מיטוכונדריה - אברוני תאים מיוחדים שתפקידם העיקרי הוא סינתזה ATP - נושא אנרגיה אוניברסלי. החמצון של חומרים אורגניים מתרחש במיטוכונדריה, יחד עם הסינתזה

אדנוזין טריפוספט (ATP). פירוק ה-ATP ליצירת אדנוזין דיפוספט (ADP) מלווה בשחרור אנרגיה המושקעת בתהליכים חיוניים שונים, למשל בסינתזה של חלבונים וחומצות גרעין, הובלת חומרים אל תוך התא ומחוצה לו, העברה. של דחפים עצביים או התכווצות שרירים.

מיטוכונדריה הן אפוא תחנות אנרגיה המעבדות "דלק" - שומנים ופחמימות - לצורת אנרגיה שיכולה לשמש את התא, ולכן את הגוף כולו.