מבנה תאים של חיה

תוֹכֶן

• סקירה כללית בסיסית של תאים
• קרום התא לבעלי חיים
• הגרעין
• ריבוזומים
• המיטוכונדריה
• אורגני תאים אחרים של בעלי חיים

תאים הם היסודות הבסיסיים והבלתי ניתנים להפחתה של החיים על כדור הארץ. כמה דברים חיים, כמו חיידקים, מורכבים רק מתא בודד; בעלי חיים כמוך כוללים טריליונים. התאים הם בעצמם מיקרוסקופיים, ובכל זאת רובם מכילים מערך מדהים של רכיבים קטנים עוד יותר התורמים כולם למשימה הבסיסית של שמירה על התא - ובשל כך, אורגניזם ההורה - חי. תאי בעלי חיים הם, באופן כללי, חלק מצורות חיים מורכבות יותר מאשר תאים חיידקיים או צמחיים; בהתאם, תאי בעלי חיים מורכבים ומורכבים יותר מאשר מקביליהם בעולמות החיידקים והבוטניים.

אולי הדרך הקלה ביותר לחשוב על תא בעלי חיים היא כמרכז הגשמה או מחסן גדול ועמוס. שיקול חשוב שיש לזכור מקרוב, כזה שמתאר לעיתים קרובות את העולם באופן כללי אך מיושם להפליא לביולוגיה בפרט, הוא "צורה המתאימה לתפקוד." כלומר, הסיבה לכך שחלקי התא מן החי, כמו גם התא כולו, בנויים כך הם קשורים קשר הדוק מאוד לעבודות שחלקים אלה - המכונים "אברונים" - ממלאים אותם לבצע.

סקירה כללית בסיסית של תאים

תאים תוארו בימים הראשונים מאוד של מיקרוסקופים גולמיים, בשנות האלפיים וה 1700. על פי מקורות מסוימים, רוברט הוק זוכה לכינוי שיצר את השם, למרות שהוא התבונן בשעם דרך המיקרוסקופ שלו באותה תקופה.

ניתן לראות בתא כיחידה הקטנה ביותר של אורגניזם חי השומר על כל תכונות החיים, כמו פעילות מטבולית והומאוסטזיס. לכל התאים, לא משנה תפקודם המיוחד או האורגניזם שהם משרתים, יש שלושה חלקים בסיסיים: קרום תאים, המכונה גם קרום פלזמה, כגבול החיצוני; אגרגרציה של חומר גנטי (DNA, או חומצה דוקסיריבונוקלית) לכיוון האמצע; וציטופלסמה (המכונה לעיתים ציטוזול), חומר נוזלי למחצה בו מתרחשות תגובות ופעילויות אחרות.

ניתן לחלק דברים חיים פרוקריוטי אורגניזמים, שהם חד תאיים וכוללים חיידקים, ו אוקיארוטי אורגניזמים הכוללים צמחים, בעלי חיים ופטריות. תאי האוקריוטים כוללים קרום סביב החומר הגנטי ויוצר גרעין; לפרוקריוטות אין קרום כזה. כמו כן, הציטופלזמה של הפרוקריוטות אינה מכילה אברונים, אשר התאים האוקריוטים מתהדרים בשפע.

קרום התא לבעלי חיים

ה קרום תא, המכונה גם קרום הפלזמה, מהווה את הגבול החיצוני של תאי בעלי חיים. (לתאי צמחים יש דפנות תא ישירות מחוץ לקרום התא לצורך הגנה ותקיפות נוספת.) הממברנה היא יותר ממחסום פיזי פשוט או מחסן לאברונים ו- DNA; במקום זאת, הוא דינאמי, עם תעלות סלקטיביות ביותר המווסתות בזהירות את הכניסה והיציאה של מולקולות לתא וממנו.

קרום התא מורכב מ- דו שכבתי פוספוליפיד, או דו שכבתי שומנים. דו שכבתי זה מורכב, בעיקרו של דבר, משני "יריעות" שונות של מולקולות פוספוליפיד, כאשר חלקי השומנים של המולקולות בשכבות שונות נוגעים בהם וחלקי הפוספט מכוונים לכיוונים מנוגדים. כדי להבין מדוע זה קורה, יש לקחת בחשבון את התכונות האלקטרוכימיות של ליפידים ופוספטים בנפרד. פוספטים הם מולקולות קוטביות, כלומר המטענים האלקטרוכימיים שלהם מופצים בצורה לא אחידה על פני המולקולה. מים (ח₂O) הוא גם קוטבי, וחומרים קוטביים נוטים להתמזג, ולכן פוספטים הם בין החומרים המסומנים הידרופיליים (כלומר, נמשכים למים).

חלק הליפיד של פוספוליפיד מכיל שתי חומצות שומן, שהן שרשראות ארוכות של פחמימנים עם סוגים ספציפיים של קשרים שמשאירים את המולקולה כולה ללא מעבר צבע. למעשה, ליפידים הם מעצם הגדרתם לא קוטביים. מכיוון שהם מגיבים בצורה הפוכה לאופן שמולקולות קוטביות נוכחות במים, הם נקראים הידרופובי. לכן אולי תחשוב על מולקולת פוספוליפיד שלמה כ"כמו דמוי דיונון ", כאשר החלק הפוספטי משמש כראש וגוף והליפיד כזוג זרועות. יתר על כן, דמיין שני "סדינים" גדולים של דיונונים, שנאספו עם זרועותיהם מתערבבים וראשיהם מכוונים לכיוונים מנוגדים.

קרומי התא מאפשרים לחומרים מסוימים לבוא וללכת. זה מתרחש במספר דרכים, כולל דיפוזיה, דיפוזיה מקלה, אוסמוזה והובלה פעילה. בחלק מהאיברונים, כמו מיטוכונדריה, יש קרומים פנימיים משלהם המורכבים מאותם חומרים כמו קרום הפלזמה עצמו.

הגרעין

ה גרעין הוא למעשה מרכז הבקרה והפיקוד של תא החי. הוא מכיל את ה- DNA, אשר ברוב בעלי החיים מסודר בכרומוזומים נפרדים (יש לכם 23 זוגות כאלה) המחולקים למנות קטנות הנקראות גנים. גנים הם פשוט אורכי DNA המכילים את הקוד למוצר חלבוני מסוים, אותו ה- DNA מעניק לתאים מכונות להרכבת חלבונים דרך המולקולה RNA (חומצה ריבונוקלאית).

הגרעין כולל מנות שונות. בבדיקה מיקרוסקופית נקודה חשוכה בשם " גרעין מופיע באמצע הגרעין; הגרעין מעורב בייצור ריבוזומים. הגרעין מוקף בקרום גרעיני, כפול מאוחר יותר המקביל לקרום התא. בטנה זו, המכונה גם המעטפה הגרעינית, יש חלבונים נימויים המחוברים לשכבה הפנימית הנמשכים פנימה ועוזרים לשמור על ה- DNA מסודר ועל מקומם.

במהלך רבייה וחלוקה של תאים, המחשוף של הגרעין עצמו לשני גרעיני הבת נקרא ציטוקינזיס. הפרדת הגרעין משאר התא מועילה לשמירה על ה- DNA מבודד מפעילויות אחרות בתא, ובכך למזער את הסיכוי שהוא עלול להיפגע. זה גם מאפשר שליטה מעודנת בסביבה התאית המיידית, שיכולה להיות מובחנת מהציטופלזמה של התא בכלל.

ריבוזומים

אברונים אלה, הנמצאים גם בתאים שאינם בעלי חיים, אחראים על סינתזת החלבון, המתרחשת בציטופלזמה.סינתזת חלבונים מופעלת בתהליך כאשר ה- DNA בגרעין עובר תהליך הנקרא תעתוק, שהוא ייצור RNA עם קוד כימי המתאים לרצועת ה- DNA המדויקת ממנו הוא עשוי (RNA messenger או mRNA). DNA ו- RNA מורכבים שניהם ממונומרים (יחידות חוזרות ונשנות) של נוקלאוטידים, המכילים סוכר, קבוצת פוספטים וחלק הנקרא בסיס חנקני. ה- DNA כולל ארבעה בסיסים שונים (אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין), והרצף של אלה ברצועה ארוכה של DNA הוא הקוד למוצר שבסופו של דבר מסונתז על ריבוזומים.

כאשר mRNA חדש שנעשה עובר מהגרעין לריבוזומים בציטופלזמה, סינתזת חלבון יכולה להתחיל. הריבוזומים עצמם עשויים מסוג RNA המכונה RNA ריבוזומלי (rRNA). ריבוזומים מורכבים משתי יחידות חלבון, האחת כ- 50 אחוז מסיביות יותר מהשנייה. mRNA נקשר לאתר מסוים בריבוזום, ואורכי המולקולה שלושה בסיסים בכל פעם "נקראים" ומשמשים לייצור אחד מתוך כעשרים סוגים שונים של חומצות אמינו, המהוות אבני הבניין הבסיסיות של חלבונים. חומצות אמינו אלה מועברות לריבוזומים על ידי RNA מסוג שלישי, הנקרא RNA העברה (tRNA).

המיטוכונדריה

מיטוכונדריה הם אברונים מרתקים הממלאים תפקיד חשוב במיוחד במטבוליזם של בעלי חיים ואוקריוטים בכללותם. הם, כמו הגרעין, סגורים בקרום כפול. יש להם פונקציה בסיסית אחת: לספק כמה שיותר אנרגיה באמצעות מקורות דלק פחמימות בתנאים של זמינות חמצן מספקת.

השלב הראשון במטבוליזם של תאים מן החי הוא פירוק הגלוקוז הנכנס לתא לחומר הנקרא פירובט. זה נקרא גליקוליזה ומתרחשת בין אם קיים חמצן או לא. כאשר אין מספיק חמצן, פירובאט עובר תסיסה כדי להפוך לקטט, המספק פרץ לטווח קצר של אנרגיה תאית. אחרת, הפירובט נכנס למיטוכונדריה ועובר נשימה אירובית.

נשימה אירובית כוללת שני תהליכים עם צעדים משלהם. הראשון מתרחש במטריקס המיטוכונדריאלי (בדומה לציטופלזמה של התאים) ונקרא מחזור קרבס, מחזור החומצה הטריקארבוקסילית (TCA) או מחזור חומצות לימון. מחזור זה מייצר נשאי אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה לתהליך הבא, שרשרת ההובלה האלקטרונית. תגובות שרשרת ההובלה האלקטרונית מתרחשות על הממברנה המיטוכונדרית, ולא במטריקס בו פועל מחזור קרבס. הפרדה פיזית זו של משימות, למרות שהיא לא תמיד המראה היעיל ביותר מבחוץ, עוזרת להבטיח מינימום של טעויות על ידי אנזימים במסלולי הנשימה, בדיוק כמו שיש חלקים שונים בחנות כלבו למזער את הסיכוי שתתפרעו עם הלא נכון לרכוש גם אם אתה צריך לשוטט לחנות דרכים לא מבוטלות להגיע אליו.

מכיוון שמטבוליזם אירובי מספק אנרגיה רבה בהרבה מ- ATP (אדנוזין טריפוספט) לכל מולקולת גלוקוז מאשר התסיסה, זה תמיד המסלול "המועדף" ועומד כנצחון של התפתחות.

ההערכה כי מיטוכונדריה היו אורגניזמים פרוקריוטים עומדים בחופשיות לפני זמן, לפני מיליוני שנים, לפני ששולבו במה שמכונה כיום תאים אוקריוטים. זה נקרא תיאוריית האנדוסימביונט, שעושה דרך ארוכה לקראת הסבר של הרבה מאפיינים של המיטוכונדריה שאחרים עשויים להיות חמקמקים לביולוגים מולקולריים. נראה שהאוקריוטות למעשה חטפו מפיק אנרגיה שלם, במקום שנאלץ להתפתח ממרכיבים קטנים יותר, הוא אולי הגורם העיקרי לכך שחיות ואוקריוטים אחרים מסוגלים לשגשג כל עוד יש להם.

אורגני תאים אחרים של בעלי חיים

מערכת גולג'י: נקראים גם גופי גולגי, מערכת גולג'י הוא מרכז עיבוד, אריזה ומיון של חלבונים וליפידים המיוצרים במקום אחר בתא. אלה בדרך כלל מראה "ערימת לביבות". אלה שלפוחיות, או שקיות קטנות עם קרום קרום, שמתנתקות מהקצוות החיצוניים של הדיסקים בגופי גולגי כאשר תוכנם מוכן למסירה לחלקים אחרים בתא. כדאי לדמיין את גופי גולגי כמשרדי דואר או מרכזי מיון ואספקה ​​של דואר, כאשר כל שלפוחית ​​מתנתקת מה"בניין "הראשי ויוצרת קפסולה סגורה משלה הדומה למשאית משלוח או מכונית רכבת.

גופי גולגי מייצרים ליזוזומים, המכילים אנזימים עוצמתיים שיכולים לבזות מרכיבי תאים ישנים ושחוקים או מולקולות תועה שלא צריכות להיות בתא.

תכנית אנדופלסמה: ה תכנית אנדופלסמה (ER) הוא אוסף של צינורות מצטלבים ושלפוחית ​​שטוחה. רשת זו מתחילה בגרעין ומשתרעת לאורך כל הציטופלסמה לקרום התא. אלה משמשים, כפי שאולי כבר התאספתם ממיקומם וממבנהם, להובלת חומרים מחלק אחד של התא לחלקו הבא. ליתר דיוק, הם משמשים צינור בו הובלה זו יכולה להתקיים.

ישנם שני סוגים של מחלות המין המבדלות בין אם יש להם ריבוזומים או לא. מחוספס ER מורכב משלפוחיות מוערמות אליהם מחוברים המון ריבוזומים. ב- ER המחוספס, קבוצות אוליגוסכרידים (סוכרים קצרים יחסית) מחוברים לחלבונים קטנים כשהם עוברים בדרך לאורגנלים אחרים או לשלפוחית ​​הפרשה. לעומת זאת, ל- ER חלק אין ריבוזומים. מחלת ה- ER החלקה מולידה שלפוחיות הנושאות חלבונים וליפידים, והיא גם מסוגלת לגלוש ולהפעיל פעולות כימיקליות מזיקות, ובכך לבצע מעין פונקציית אבטחה של מדביר-עוזרת בית וכן להיות צינור תחבורה.