כיצד לזהות מבני תאים

תוֹכֶן

• מה מראים מיקרוגרפיות תאים?
• מיקרוגרפיות של אברוני תאים
• זיהוי תאים
• מציאת הגרעין
• איך נראים ריבוזומים ואיך הם עושים
• קל לזהות את תכנית הרשת האנדופלטית
• זיהוי מיטוכונדריה
• כיצד למצוא ליסוזומים בתמונות TEM של איברים
• איך נראות גופי גולגי
• כיצד לזהות צנטריולים
• מציאת שלד הציטוס
• לשים את הכל ביחד

תאים חיים נעים בין אלו של אצות חד-תאיות וחיידקים, דרך אורגניזמים רב-תאיים כמו אזוב ותולעים, ועד צמחים ובעלי חיים מורכבים כולל בני אדם. מבנים מסוימים נמצאים בכל התאים החיים, אולם אורגניזמים ותאים חד-תאיים של צמחים ובעלי חיים גבוהים יותר שונים גם הם במובנים רבים. מיקרוסקופים אור יכולים להעצים תאים כך שניתן יהיה לראות את המבנים הגדולים והמוגדרים יותר, אך מיקרוסקופים אלקטרוניים להולכה (TEMs) דרושים כדי לראות את מבני התא הזעירים ביותר.

לעתים קרובות קשה לזהות תאים ומבנים שלהם מכיוון שהקירות דקים למדי, ותאים שונים עשויים להראות שונה לחלוטין. לתאים ולאיברים שלהם כל אחד מאפיינים שניתן להשתמש בהם כדי לזהות אותם, וזה עוזר להשתמש בהגדלה גבוהה מספיק שמציגה את הפרטים הללו.

לדוגמא, מיקרוסקופ אור בהגדלה של 300X יציג תאים וכמה פרטים אך לא את האברונים הקטנים שבתא. לשם כך יש צורך ב- TEM. TEMs משתמשים באלקטרונים כדי ליצור תמונות מפורטות של מבנים זעירים על ידי יריית אלקטרונים דרך מדגם הרקמה וניתוח התבניות כאשר האלקטרונים יוצאים מהצד השני. תמונות מתמונות TEM מסומנות בדרך כלל בסוג התא ובהגדלה - תמונה המסומנת "tem של תאי אפיתל אנושיים שכותרתו 7900X" מוגדלת 7,900 פעמים ויכולה להציג פרטי תאים, גרעין ומבנים אחרים. שימוש במיקרוסקופים אור לתאים שלמים ו- TEM לתכונות קטנות יותר מאפשר זיהוי אמין ומדויק של אפילו מבני התא החמקמקים ביותר.

מה מראים מיקרוגרפיות תאים?

מיקרוגרפים הם התמונות המוגדלות המתקבלות ממיקרוסקופי אור ו- TEMs. לעיתים קרובות נלקחים מיקרוגרפים של תאים מדגימות רקמות ומראים מסה רציפה של תאים ומבנים פנימיים שקשה לזהותם באופן פרטני. בדרך כלל מיקרוגרפים כאלה מראים הרבה קווים, נקודות, טלאים ואשכולים המרכיבים את התא ואברוניו. דרושה גישה שיטתית לזיהוי החלקים השונים.

זה עוזר לדעת מה מייחד את מבני התא השונים. התאים עצמם הם הגוף הסגור הגדול ביותר במיקרוגרף, אך בתוך התאים ישנם מבנים רבים ושונים, שלכל אחד מהם סט מאפיינים מזהים משלו. גישה ברמה גבוהה בה מזוהים גבולות סגורים ונמצאים צורות סגורות עוזרת לבודד את הרכיבים בתמונה. לאחר מכן ניתן לזהות כל חלק נפרד על ידי חיפוש אחר מאפיינים ייחודיים.

מיקרוגרפיות של אברוני תאים

בין מבני התאים הקשים ביותר לזיהוי נכון הם האברונים הזעירים הקרוםיים בתוך כל תא. מבנים אלה חשובים לתפקודי התא, ורובם הם שקיים קטנים של חומר תאים כמו חלבונים, אנזימים, פחמימות ושומנים. לכולם תפקידים משלהם למלא בתא ומייצגים חלק חשוב במחקר התאים וזיהוי מבנה התא.

לא לכל התאים יש את כל סוגי האברונים, ומספרם משתנה מאוד. מרבית האברונים קטנים כל כך עד שניתן יהיה לזהותם רק בתמונות TEM של איברונים. בעוד שצורה וגודל עוזרים להבחין באורגנלים מסוימים, לרוב יש צורך לראות את המבנה הפנימי כדי להיות בטוח איזה סוג אברון מוצג. בדומה למבני התא האחרים ולתא בכללותו, התכונות המיוחדות של כל אברון מקלות על הזיהוי.

זיהוי תאים

בהשוואה לשאר הנבדקים שנמצאו במיקרוגרפיות תאים, התאים הם ללא ספק הגדולים ביותר, אך לעתים קרובות קשה למצוא את מגבלותיהם באופן מפתיע. תאים חיידקיים הם עצמאיים ויש להם דופן תא עבה יחסית, כך שלרוב ניתן לראות אותם בקלות. לכל שאר התאים, במיוחד אלה שנמצאים ברקמות של בעלי חיים גבוהים יותר, יש רק קרום תא דק ללא קיר תאים. במיקרוגרפיות של רקמות יש לעתים קרובות רק קווים קלושים המראים את קרומי התא והגבלות של כל תא.

לתאים שני מאפיינים המקלים על הזיהוי. לכל התאים קרום תא רציף העוטף אותם, וממברנת התא כוללת מספר מבנים זעירים אחרים. לאחר שנמצא קרום כה רציף והוא סוגר גופים רבים אחרים שלכל אחד מהם מבנה פנימי משלו, ניתן לזהות את האזור הסגור שהוא תא. ברגע שזהותו של תא ברורה, זיהוי מבני הפנים יכול להתקדם.

מציאת הגרעין

לא לכל התאים יש גרעין, אך לרוב התאים ברקמות בעלי חיים וצמחים. אורגניזמים חד-תאיים כמו חיידקים אינם בעלי גרעין, וכמה תאים מן החי כמו תאי דם אדומים בוגרים אנושיים אינם בעלי אף אחד מהם. לתאים נפוצים אחרים כמו תאי כבד, תאי שריר ותאי עור כולם גרעין מוגדר בבירור בתוך קרום התא.

הגרעין הוא הגוף הגדול ביותר בתא, ולרוב הוא צורה עגולה או פחות. בניגוד לתא, אין בו הרבה מבנים בתוכו. האובייקט הגדול ביותר בגרעין הוא הגרעין העגול שאחראי על ייצור ריבוזומים. אם ההגדלה גבוהה מספיק, ניתן לראות את המבנים הדמויים התולעים של הכרומוזומים שבתוך הגרעין, במיוחד כאשר התא מתכונן להתחלק.

איך נראים ריבוזומים ואיך הם עושים

ריבוזומים הם גושי חלבון זעירים ו- RNA ריבוזומלי, הקוד לפיו מיוצרים החלבונים. ניתן לזהות אותם על ידי חוסר הממברנה שלהם ועל ידי גודלם הקטן. במיקרוגרפים של אברוני תאים הם נראים כמו גרגירים קטנים של חומר מוצק, ויש הרבה דגנים אלה הפזורים בתא.

חלק מהריבוזומים מחוברים לתכנית הרקמה האנדופלסמטית, סדרת קפלים וצבולות ליד הגרעין. ריבוזומים אלה עוזרים לתא לייצר חלבונים מיוחדים. בהגדלה גבוהה מאוד יתכן שניתן לראות שהריבוזומים מורכבים משני חלקים, החלק הגדול מורכב מ- RNA ואשכול קטן יותר מורכב מהחלבונים המיוצרים.

קל לזהות את תכנית הרשת האנדופלטית

נמצא רק בתאים שיש להם גרעין, הרטיקול האנדופלסמתי הוא מבנה המורכב משקעים וצינורות מקופלים הממוקמים בין הגרעין לקרום התא. זה עוזר לתא לנהל את חילופי החלבונים בין התא לגרעין, ויש לו ריבוזומים המחוברים לקטע שנקרא reticulum endoplasmic המחוספס.

הרטיפלום האנדופלמזי הגס והריבוזומים שלו מייצרים אנזימים ספציפיים לתאים כמו אינסולין בתאי הלבלב ונוגדנים לתאי דם לבנים. לתכנית הרטיפוס האנדופלמטית החלקה אין ריבוזומים ומייצר פחמימות וליפידים המסייעים לשמור על קרומי התא שלמים. ניתן לזהות את שני החלקים של הרקמה האנדופלסמטית על ידי הקשר שלהם לגרעין התא.

זיהוי מיטוכונדריה

מיטוכונדריה הן תחנות הכוח של התא, ומעכלות את הגלוקוז כדי לייצר את מולקולת האחסון ATP שתאים משתמשים בהן לאנרגיה. האורגנל מורכב מממברנה חיצונית חלקה ומקרום פנימי מקופל. ייצור אנרגיה מתרחש באמצעות העברת מולקולות על פני הממברנה הפנימית. מספר המיטוכונדריה בתא תלוי בתפקוד התא. לתאי שריר, למשל, יש מיטוכונדריה רבים מכיוון שהם מנצלים אנרגיה רבה.

ניתן לזהות את המיטוכונדריה כגופים חלקים ומאורכים שהם האברון השני בגודלו אחרי הגרעין. המאפיין המייחד אותם הוא הממברנה הפנימית המקופלת המעניקה לפנים המיטוכונדריה את מבנהו. במיקרוגרפיה של התא, קפלי הממברנה הפנימית נראים כמו אצבעות הנוטעות אל פנים המיטוכונדריה.

כיצד למצוא ליסוזומים בתמונות TEM של איברים

ליזוזומים הם קטנים יותר מהמיטוכונדריה, כך שניתן לראות אותם רק בתמונות TEM מוגדלות מאוד. הם נבדלים מריבוזומים על ידי הממברנה המכילה את אנזימי העיכול שלהם. לעתים קרובות ניתן לראות בהם צורות מעוגלות או כדוריות, אך יתכן והן בעלות צורות לא סדירות כאשר הקיפו חתיכת פסולת תאים.

תפקידם של הליזוזומים הוא לעכל חומר תאים שכבר לא נדרש. שברי תאים נשברים ומגורשים מהתא. הליזוזומים תוקפים גם חומרים זרים הנכנסים לתא וככאלה מהווים הגנה מפני חיידקים ווירוסים.

איך נראות גופי גולגי

גופי גולגי או מבני גולגי הם ערימות של שקים וצינורות שטוחים שנראים כאילו נצבטו יחד באמצע. כל שק מוקף קרום שניתן לראות בהגדלה מספקת. הם נראים לפעמים כמו גרסה קטנה יותר של תכנית הרשת האנדופלסמטית, אך הם גופים נפרדים שהם רגילים יותר ואינם קשורים לגרעין. גופי גולגי עוזרים לייצר ליזוזומים ולהמיר חלבונים לאנזימים והורמונים.

כיצד לזהות צנטריולים

צנטריולים מגיעים בזוגות ונמצאים בדרך כלל בקרבת הגרעין. מדובר בצרורות גליליות זעירות של חלבון ומהווים מפתח לחלוקת התאים. כשמציגים תאים רבים, חלקם עשויים להיות בתהליך ההפרדה, ואז הצנטרולים הופכים בולטים מאוד.

במהלך החלוקה גרעין התא מתמוסס וה- DNA שנמצא בכרומוזומים משוכפל. לאחר מכן יוצרים הצנטריסים ציר של סיבים שלאורכם הכרומוזומים נודדים לקצוות מנוגדים של התא. לאחר מכן התא יכול להתחלק כאשר כל תא בת תקבל השלמה מלאה של כרומוזומים. במהלך תהליך זה, הצנטריצולות נמצאות בשני קצות ציר הסיבים.

מציאת שלד הציטוס

על כל התאים לשמור על צורה מסוימת, אך חלקם נאלצים להישאר נוקשים בעוד שאחרים יכולים להיות גמישים יותר. התא שומר על צורתו בעזרת שלד ציטוס המורכב מאלמנטים מבניים שונים בהתאם לתפקוד התא. אם התא הוא חלק ממבנה גדול יותר כמו איבר שצריך לשמור על צורתו, הציטוס שלד מורכב מצינורות נוקשים. אם מותר לתא להתאושש תחת לחץ ואינו צריך לשמור על צורתו לחלוטין, שלד הציטוס קל יותר, גמיש יותר ומורכב מחוטי חלבון.

בצפייה בתא במיקרוגרף, ציטוס השלד מופיע כקווים כפולים עבים במקרה של צינורות וקווים בודדים דקים לחוטים. בחלק מהתאים אין כמעט קוים כאלה, אך באחרים, שטחים פתוחים עשויים להתמלא בצלט-שלד. כשאתה מזהה מבני תאים, חשוב להקפיד על הפרדת קרומי האברונים על ידי התחקות אחר המעגל הסגור שלהם בזמן שקווי השלד הצפוניים פתוחים וחוצים את התא.

לשים את הכל ביחד

לצורך זיהוי מלא של כל מבני התא, יש צורך במספר מיקרוגרפים. לאלה המציגים את התא כולו, או מספר תאים, לא יהיה מספיק פירוט למבנים הקטנים ביותר כמו כרומוזומים. מספר מיקרוגרפים של אברונים בעלי הגדלה הולכת וגוברת בהדרגה יציגו את המבנים הגדולים יותר כמו מיטוכונדריה ואז את הגופים הקטנים ביותר כמו הצנטריולים.

כשבוחנים לראשונה דגימת רקמות מוגדלת, יתכן שיהיה קשה לראות מיד את מבני התא השונים, אך מעקב אחרי ממברנות התא הוא התחלה טובה. זיהוי הגרעין והאברונים הגדולים יותר כמו המיטוכונדריה הוא לרוב השלב הבא. במיקרוגרפיות בהגדלה הגבוהה יותר, ניתן לעתים קרובות לזהות את האברונים האחרים על ידי תהליך של חיסול, תוך חיפוש אחר מאפייני הבחנה מרכזיים. אז המספרים של כל אברון ומבנה נותנים מושג לגבי תפקוד התא ורקמותיו.