תוֹכֶן
- TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
- מקורות תא אקולוגיים
- אב קדמון אוניברסלי אחרון
- מאפייני התא האוקריוטים המובחנים
- ממברנת הפלזמה של תאים אוקראוטיים
- ציטופלזמה: חומר דמוי ג'לי בתוך התא
- ציטוס שלד בתא האוקריוטי
- גרעין התאים
- חלוקת תאים ושכפול
- מחלקת תאי מיוזיס בתאים אוקראוטיים
- ריבוזומים תאים אוקראוטיים מייצרים חלבון
- מערכת האנדוממברנה
- מפעל האנרגיה של תאים אוקראוטיים
- ההבדלים בין תאים צמחיים אוקראוטיים לתאים מהחי
- כלורופלסטים בתאי צמח אוקריוטיים
אתה לא צריך להסתכל רחוק יותר מגוף האדם כדי להבין את איפור התאים האוקריוטים, שכן לכל האנשים התאים האלה בתוכם. בביולוגיה ישנם רק שני סוגים של תאים: איוקריוטים ופרוקריוטים. בסיווג הטקסונומי של כל החיים, צורות החיים בתאי האוקריוטי שייכות לתחום האוקרייה, כאשר חיידקים וארכאה הם שני התחומים האחרים.
האורגניזמים החיים הנמצאים תחת תחומים אלה האחרונים מורכבים מאורגניזמים חד תאיים. תחום האוקריה במערכת הסיווג לינאנית מכיל ממלכות של פרוטסטים, פטריות, צמחים ובעלי חיים. אמנם יש כמה פרוטוזואות חד-תאיות בתחום האוקריה, רוב האורגניזמים החיים המסווגים בתחום זה הם ישויות רב-תאיות.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
ההבדל הבולט בין תאים אוקריוטיים לפרוקריוטים, כאשר משווים בין שני סוגי התאים, הוא שלתאים האוקריוטים יש גרעין ייחודי עם DNA המקושר יחדיו על ידי חלבונים ומכיל בתא נפרד משלו בתוך התא.
מקורות תא אקולוגיים
נכון לעכשיו, מדענים טוענים כי כל החיים התחילו לראשונה על פני כדור הארץ לפני כ -3.5 מיליארד שנה, על סמך התיעודים המאובנים של צורות החיים הראשונות. נראה כי תאים פרוקריוטים התפתחו תחילה כתאים קטנים מאוד - בערך 1 או 2 מיקרומטר בגודל (קיצור ל- מיקרומטר) - בהשוואה לתאים אוקריוטיים, שהם בדרך כלל בערך 10 מיקרומטר ומעלה. מיקרומטר מייצג כמיליון המטר. מתיעודים גיאולוגיים עולה כי התאים האוקריוטים הופיעו לראשונה לפני כ -2.1 מיליארד שנה.
אב קדמון אוניברסלי אחרון
מחקרים ממושכים על צורות חיים סלולריות הובילו את המדענים למסקנה כי תאים אוקיארוטיים החיים כיום חולקים אב אחד משותף. אולם ביולי 2016 דיווח "ניו יורק טיימס" כי קבוצה של ביולוגים אבולוציוניים, בראשות ד"ר ויליאם פ. מרטין מאוניברסיטת היינריך היינה בדיסלדורף, גרמניה, הגיעה למסקנה שכל החיים בכוכב הלכת חולקים אב קדמון משותף אחד: האב הקדמון האחרון האוניברסלי, שכונה LUCA.
לא בלי שנוי במחלוקת, ד"ר מרטין ותורת קבוצתו מצביעים על כך שמפת הגנים שפיתחו במהלך הציד אחר מקורות LUCA מצביעים על צורה של חיידק, האמינה כי חיה לפני כ -4 מיליארד שנה, 560 מיליון שנה לאחר היווצרותו של כדור הארץ. בזמן שדרווין העלה על דעתו שהחיים התחילו בבריכה קטנה וחמה, קבוצת מרטינס מצאה שמפת הגנים מצביעה על צורת חיים חד תאית המתגוררת באוורור וולקני עמוק בקרקעית האוקיאנוס. צורת חיים זו, הם מאמינים, הולידה את תחומי הבקטריה והארכאאה, כאשר תחום האוקרייה התגלה לפני כשני מיליארד בערך.
מאפייני התא האוקריוטים המובחנים
בעוד ששני סוגי התאים חולקים כמה מאפיינים משותפים, התאים האוקריוטים מורכבים יותר. מאפיינים מובחנים המגדירים תאים אוקריוטיים כוללים:
ממברנת הפלזמה של תאים אוקראוטיים
לכל התאים יש קרום פלזמה המפריד בין פנים התא לסביבתו החיצונית. הממברנה מכילה חלבונים משובצים ורכיבים אחרים המאפשרים מעבר של יונים, חמצן, מים ומולקולות אורגניות לנוע לתא ומחוצה לו. תוצרי לוואי של פסולת כמו פחמן דו חמצני ואמוניה - בעזרת "הובלות" חלבון - עוברים גם הם דרך הממברנות התאיות הללו. ממברנות אלו יכולות ללבוש צורות ייחודיות, כמו המיקרו-ווילי שנמצא בתאים המצפים את המעי הדק, המגדילים את שטח הפנים של התאים לספוג חומרים מזינים ממזון בתוך מערכת העיכול.
ציטופלזמה: חומר דמוי ג'לי בתוך התא
מבט בתוך התא מציג חומר נוזלי למחצה, כמו ג'לי, המגיע מהקרום התא לכל אורך הגרעין הסגור. האברונים, מבנים מתמחים שונים בתא, צפים בג'ל זה המורכב מציטוזול, בציטלטון וכימיקלים מרובים. הציטופלזמה היא בעיקר 70 עד 80 אחוז מים, אך בצורה דמוית ג'ל. הציטופלסמה בתא אוקריוטי מכילה גם חלבונים וסוכרים, חומצות אמינו, גרעין ושומן, יונים ושפע של מולקולות מסיסות במים.
ציטוס שלד בתא האוקריוטי
בתוך הציטופלסמה יש שלד ציטוס המורכב ממיקרופילמנטים, מיקרו-צינורות וסיבי ביניים המסייעים לשמור על צורת התאים, לספק עוגן לאברונים ואחראי על תנועת התאים. האלמנטים המרכיבים מיקרו-צינורות ומיקרו-פילמנטים מתאספים לפי הצורך לתנועה סלולרית ומתכנסים מחדש כאשר הצורך בתאים משתנה.
גרעין התאים
למילים מדעיות רבות מקורן בלטינית או ביוונית, ותאים אוקריוטיים אינם יוצאים מהכלל. התאים מאוד שמקורם במוצאו פירושם "טוב או אגוז אמיתי", המייצג את גרעין התאים. האיחוד האירופי ביוונית עומד על ובכן או נכוןבעוד מילת הבסיס קריו פירושו אגוז. לתאים הפרוקריוטיים אין גרעין סגור בתוך התא, שכן החומר הגנטי, אם כי במרכז התאים, קיים בתוך הציטופלסמה של התא.
גרעין התא האוקריוטי מאגר כרומטין, המורכב מ- DNA וחלבונים, בחומר דמוי ג'ל הנקרא נוקלאופלזם. המעטפה הגרעינית המקיפה את הגרעין מורכבת משתי שכבות; ממברנות חדירות פנימיות וחיצוניות המאפשרות מעבר של יונים, מולקולות וחומר RNA בין הגרעין בתוך הגרעין, לבין החלק הפנימי של התא. הגרעין אחראי גם על ייצור ריבוזומים. גרעין התאים האוקריוטים חומר DNA, כרומוזומים, מספקים תכנית מסוגים להתרבות.
חלוקת תאים ושכפול
ברמה המיקרוסקופית, התאים מתחלקים ומשכפלים, מאפיין המשותף לתאים אוקיארוטיים וגם לפרוקריוטיים כדי ליצור תאים חדשים ישנים. אולם תאים פרוקריוטים מתחלקים באמצעות ביקוע בינארי, ואילו תאים אוקריוטים מתחלקים בתהליך שנקרא מיטוזה. זה לא כולל רבייה מינית בקרב מינים, המתרחשת באמצעות מיוזה, שם ביצה אחת וזרע משתלבים כדי ליצור יצור חי לחלוטין. רק תאים שאינם רבייה מתחלקים למיטוזה בתחום האוקרייה.
המכונה גם תאים סומטיים, תאים שאינם רבייה מהווים את מרבית התאים בגוף האדם כולל רקמותיו ואיבריו כמו דרכי העיכול, שרירים, עור, ריאות ותאי שיער. תאי הרבייה - זרע ותאי ביצה - בתוך תאים אוקיארוטים אינם תאים סומטיים. מיטוזה כוללת שלבים מרובים המגדירים את מצב החלוקה של התאים: פרובאז, פרמטאפז, מטאפזה, אנאפאז, טלופאז וציטוקינזיס. לפני החלוקה התא נמצא במצב של ממש.
דרך סדרת שלבים, הכרומוזום משכפל את עצמו, וכל גדיל נע לקטבים מנוגדים בתוך הגרעין כדי לאפשר למעטפת הגרעין להתכנס ולהקיף כל כרומוזום. בתאים של בעלי חיים, תלם מחשוף מפריד בין הדיפלואידים, או תאי הבת, לשניים. בתאי צמח אקולוגי נוצר סוג של צלחת תאים לפני דופן התא החדשה המפרידה בין תאי בת. לאחר חלוקה, כל תא בת היא שכפול גנטי של התא המקורי.
מחלקת תאי מיוזיס בתאים אוקראוטיים
חלוקת תאי מיוזיס היא התהליך שבאמצעותו אורגניזמים חיים בתחום האוקרייה יוצרים את תאי המין שלהם כמו זרע זכר ותאי ביצה נשיים. ההבדל בין מיטוזה למיוזה הוא שהחומר הגנטי שבתאים בתאים דיפלואידים זהה, ואילו במיוזה, כל תא חדש מכיל כחול ייחודי ומיוחד של מידע גנטי.
ברגע שמתרחשת מיוזה, תאי זרע וביצית זמינים ליצירת צורת חיים חדשה לגמרי. זה מאפשר גנטיות גנטית בקרב כל הגורמים החיים המתרבים מינית. במהלך חלוקת תאי מיוזה, המתרחשת בעיקרון בשני שלבים, מיוזה אני ומיוזה II, חלק קטן מכל כרומוזום מתנתק ומתחבר לכרומוזום אחר הנקרא רקומבינציה גנטית. צעד קטן זה אחראי למגוון הגנטי בקרב מין. לפני מיוזה I, תא הרבייה קיים תוך שלב, כהכנה לחלוקת תאים.
ריבוזומים תאים אוקראוטיים מייצרים חלבון
לכל חלק מהתא האוקריוטי יש תפקיד חשוב בשמירה על חיי התא. ריבוזומים, למשל, כשמסתכלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, יכולים להופיע באחת משתי דרכים: כמו אוסף ענבים או כנקודות קטנטנות שצפות בתוך הציטופלסמה של התא. הם יכולים גם להידבק לדופן הפנימית של קרום הפלזמה או לקרום החיצוני של המעטפה הגרעינית כתת יחידות קטנות או גדולות. ייצור חלבונים הוא מטרה חיונית של כל התאים, וכמעט כל התאים מכילים ריבוזומים, במיוחד בתאים המייצרים הרבה חלבון. תאים בלבלב, האחראים על יצירת אנזימים המסייעים לעיכול, מכילים ריבוזומים רבים.
מערכת האנדוממברנה
מערכת האנדוממברנה מורכבת מהמעטפת הגרעינית, ממברנת הפלזמה, מנגנון גולגי, שלפוחית, רטיקול אנדופלמסטי ומבנים אחרים הנגזרים מאלמנטים אלה. כולם ממלאים תפקיד בתפקוד התא, אם כי חלקם נבדלים זה מזה במראה ובתכליתם. מערכת האנדוממברנה מעבירה חלבונים וממברנות סביב התא. לדוגמה, חלק מהחלבונים הבנויים על ריבוזומים קשורים לתכנית האנדופלסמה הגסה, קונסטרוקציה הדומה למבוך שמתחבר לחלק החיצוני של הגרעין. מבנים אלה עוזרים לשנות ולהעביר חלבונים, בין היתר, למקום בו הם זקוקים לתא.
מפעל האנרגיה של תאים אוקראוטיים
כל התאים זקוקים לאנרגיה כדי לתפקד, והמיטוכונדריה היא צמח האנרגיה של התא. מיטוכונדריה מייצרים אדנוזין טריפוספט, מקוצר ל- ATP, שהוא מולקולה - מטבע האנרגיה של כל החיים - הנושא אנרגיה בתא לזמן קצר. מבנה מיטוכונדריאלי זה בתא שוכן בציטופלזמה בין הממברנה החיצונית של התא לבין הדפנות החיצוניות של גרעין התאים. הם מכילים ריבוזומים משלהם ו- DNA עם דו שכבתי דו-פוספוליפיד המושרה בחלבונים.
ההבדלים בין תאים צמחיים אוקראוטיים לתאים מהחי
צמחים ובעלי חיים נופלים תחת תחום האוקריה בגלל המאפיינים העיקריים של התא האוקריוטי, אך קיימים הבדלים בין תאים בתוך הצמח וממלכות בעלי החיים. בעוד שבתאים האוקריוטים מהצומח וגם בבעלי חיים יש מיקרו-צינורות, צינורות זעירים המסייעים להפרדת כרומוזומים במהלך חלוקת תאים, בתאים מהחי יש גם צנטרוזומים וליזוזומים שנמצאים בתא האוקריוטי, ואילו לצמחים אין. תאים צמחיים, בנוסף לכך שיש להם כלורופלסטים המסייעים בפוטוסינתזה (הפיכת האנרגיה של השמש למזון), למשל, יש גם שקע גדול מרכזי, חלל בתוך התא המכיל בעיקר נוזל וסגור באמצעות קרום.
כלורופלסטים בתאי צמח אוקריוטיים
כלורופלסטים הם המבנים בתוך תאי צמחים אוקריוטיים המכילים כלורופיל ואנזימים התורמים לתהליך הפוטוסינתזה בו צמחים מייצרים מזון ממים ופחמן דו חמצני בעזרת אנרגיית השמש. המפעלים הקטנים האלה אחראים לשחרור החמצן כתוצר של פוטוסינתזה חזרה לאווירה.
מבנים גדולים אלה של תא הצמח מכילים DNA וממברנה כפולה, כמו גם מערכת ממברנה פנימית העשויה מתילקואידים שנראים כמו שקיות שטוחות. הסטרומה היא החלל בין הממברנה החיצונית לתילקואיד המכיל DNA של כלורופלסט, "המפעל" שעושה חלבון לכלורופלסט, כמו גם אנזימים וחלבונים אחרים.