ידוע שרוב היצורים החיים מורכבים ממים בצורה חופשית או קשורה ב-70 אחוזים או יותר. מאיפה זה מגיע כל כך, איפה זה מקומי? מסתבר שבכל תא בהרכבו יש עד 80% מים, ורק השאר נופל על מסת החומר היבש.
ומבנה ה"מים" העיקרי הוא רק הציטופלזמה של התא. זוהי סביבה פנימית מורכבת, הטרוגנית, דינמית, עם המאפיינים והתפקודים המבניים שלהן נכיר עוד יותר.
Protoplast
מונח זה משמש לציון כל התוכן הפנימי של כל מבנה אוקריוטי הקטן ביותר, מופרד על ידי קרום פלזמה מ"עמיתיו" האחרים. כלומר, זה כולל את הציטופלזמה - הסביבה הפנימית של התא, האברונים הממוקמים בו, הגרעין עם הגרעינים והחומר הגנטי.
אילו אברונים נמצאים בתוך הציטופלזמה? זה:
- ריבוזומים;
- מיטוכונדריה;
- EPS;
- מכשירי גולגי;
- lysosomes;
- כללי תאים;
- vacuoles (בצמחים ופטריות);
- מרכז הסלולרי;
- פלסטידים (בצמחים);
- cilia and flagella;
- microfilaments;
- microtubules.
הגרעין, המופרד על ידי קריולמה, עם מולקולות נוקלאולי ומולקולות DNA, מכיל גם את הציטופלזמה של התא. במרכז זה בבעלי חיים, קרוב יותר לקיר - בצמחים.
לכן, התכונות המבניות של הציטופלזמה יהיו תלויות במידה רבה בסוג התא, באורגניזם עצמו, בשייכותו לממלכת היצורים החיים. באופן כללי, הוא תופס את כל השטח הפנוי בפנים ומבצע מספר פונקציות חשובות.
מטריקס, או היאלופלזמה
מבנה הציטופלזמה של תא מורכב בעיקר מחלוקתו לחלקים:
- hyaloplasm - חלק נוזלי קבוע;
- organelles;
- הכלולים הם משתני מבנה.
מטריקס, או היאלופלזמה, היא המרכיב הפנימי העיקרי, שיכול להיות בשני מצבים - אפר וג'ל.
ציטוסול היא ציטופלזמה של תא בעלת אופי מצטבר נוזלי יותר. הציטוגל זהה, אבל במצב צפוף יותר, עשיר במולקולות גדולות של חומרים אורגניים. ההרכב הכימי הכללי והתכונות הפיזיקליות של ההיאלופלזמה מתבטאים באופן הבא:
- חומר קולואידי חסר צבע, צמיג, די סמיך ורירי;
- עם זאת, ל- יש הבדל ברור מבחינת הארגון המבניעקב ניידות, יכול לשנות אותו בקלות;
- מבפנים מיוצג על ידי שלד ציטו או סריג מיקרוטרבקולרי, שנוצר על ידי חוטי חלבון (מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים);
- בחלקים של הסריג הזה ממוקמים כל החלקים המבניים של התא בכללותו, ובשל מיקרוטובולים, מנגנון הגולגי וה-ER, מתרחשת ביניהם הודעה דרך ההיאלופלזמה.
לפיכך, היאלופלזמה היא חלק חשוב המספק פונקציות רבות של הציטופלזמה בתא.
הרכב הציטופלזמה
אם מדברים על ההרכב הכימי, אז חלקם של המים בציטופלזמה מהווה כ-70%. זהו ערך ממוצע, כי לצמחים מסוימים יש תאים שבהם עד 90-95% של מים. חומר יבש המיוצג על ידי:
- proteins;
- carbs;
- phospholipids;
- כולסטרול ותרכובות אורגניות אחרות המכילות חנקן;
- אלקטרוליטים (מלחים מינרלים);
- תכלילים בצורה של טיפות גליקוגן (בתאי בעלי חיים) וחומרים אחרים.
התגובה הכימית הכללית של המדיום היא בסיסית או מעט בסיסית. אם נשקול כיצד ממוקמת הציטופלזמה של התא, יש לציין תכונה כזו. החלק נאסף בקצה, באזור הפלזמה, ונקרא אקטופלזמה. החלק השני מכוון קרוב יותר לקריולמה, נקרא האנדופלזמה.
מבנה הציטופלזמה של התא נקבע על ידי מבנים מיוחדים - מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים, לכן נשקול אותם ביתר פירוט.
Microtubules
חלולחלקיקים קטנים מוארכים בגודל של עד כמה מיקרומטרים. קוטר - מ 6 עד 25 ננומטר. בשל אינדיקטורים דלים מדי, מחקר שלם ורחב של מבנים אלה אינו אפשרי עדיין, אולם ההנחה היא שדפנותיהם מורכבות מחומר החלבון טובולין. לתרכובת זו מולקולת שרשרת מסולסלת.
חלק מהתפקודים של הציטופלזמה בתא מבוצעים בדיוק בשל נוכחותם של מיקרוטובולים. אז, למשל, הם מעורבים בבניית קירות התא של פטריות וצמחים, חלקם חיידקים. בתאי בעלי חיים הם הרבה פחות. כמו כן, המבנים הללו הם שמבצעים את תנועת האברונים בציטופלזמה.
מיקרוטובולים עצמם אינם יציבים, מסוגלים להתפורר במהירות ולהיווצר שוב, ומתחדשים מעת לעת.
Microfilaments
אלמנטים מספיק חשובים של הציטופלזמה. הם חוטים ארוכים של אקטין (חלבון כדורי), אשר משתלבים זה בזה, יוצרים רשת משותפת - שלד הציטו. שם נוסף הוא סריג microtrabecular. זהו סוג של תכונות מבניות של הציטופלזמה. ואכן, הודות לשלד ציטוני כזה כל האברונים מוחזקים יחד, הם יכולים לתקשר בבטחה זה עם זה, חומרים ומולקולות עוברים דרכם, ומטבוליזם מתבצע.
עם זאת, ידוע שהציטופלזמה היא הסביבה הפנימית של התא, שלעתים קרובות מסוגלת לשנות את הנתונים הפיזיקליים שלו: להיות נוזלי יותר או צמיגי יותר, לשנות את המבנה שלו (מעבר מסול לג'ל ולהיפך). בהקשר זה, מיקרופילמנטים הם חלק דינמי, לאבילי, המסוגללבנות מחדש, לשנות, להתפורר וליצור שוב במהירות.
ממברנות פלזמה
נוכחותם של מבני קרום רבים מפותחים ומתפקדים כרגיל חשובה לתא, המהווה גם מעין מאפיינים מבניים של הציטופלזמה. אחרי הכל, דרך מחסומי ממברנת הפלזמה מועברות מולקולות, חומרי הזנה ומוצרים מטבוליים, גזים לתהליכי נשימה וכן הלאה. לכן לרוב האברונים יש את המבנים האלה.
הם, כמו רשת, ממוקמים בציטופלזמה ותוחמים את התוכן הפנימי של המארחים שלהם זה מזה, מהסביבה. הגן והגן מפני חומרים לא רצויים וחיידקים מזיקים.
המבנה של רובם דומה - מודל פסיפס נוזלי, הרואה בכל פלזמהלמה שכבה ביולוגית של שומנים, שחודרות על ידי מולקולות חלבון שונות.
מאחר שתפקידי הציטופלזמה בתא הם בעיקר מסר הובלה בין כל חלקיו, נוכחותם של ממברנות ברוב האברונים היא אחד החלקים המבניים של ההיאלופלזמה. במתחם, כולם ביחד, הם מבצעים משימות משותפות כדי להבטיח את חיי התא.
Ribosome
מבנים מעוגלים קטנים (עד 20 ננומטר), המורכבים משני חצאים - יחידות משנה. חצאים אלה יכולים להתקיים גם יחד וגם בנפרד למשך זמן מה. בסיס ההרכב: rRNA (חומצה ריבונוקלאית ריבוזומלית) וחלבון. הלוקליזציה העיקרית של הריבוזומים בתא:
- גרעין ונוקלאולי איפההיווצרות תת-היחידות עצמן על מולקולת ה-DNA;
- ציטופלזמה - הריבוזומים כאן נוצרים לבסוף למבנה אחד, המאחד את החצאים;
- ממברנות של הגרעין והרשת האנדופלזמית - ריבוזומים מסנתזים חלבון עליהם ומיד שולחים אותו לתוך האברונים;
- מיטוכונדריה וכלורופלסטים של תאי צמחים מסנתזים את הריבוזומים שלהם בתוך הגוף ומשתמשים בחלבונים המיוצרים, כלומר, מבחינה זו הם קיימים באופן אוטונומי.
הפונקציות של מבנים אלה הם סינתזה והרכבה של מקרומולקולות חלבון, המושקעות בפעילות החיונית של התא.
רטיקולום אנדופלזמי ומנגנון גולגי
רשתות רבות של צינוריות, צינוריות ושלפוחיות, היוצרות מערכת מוליכה בתוך התא וממוקמת ברחבי הציטופלזמה, נקראת הרשת האנדופלזמית, או הרשת. תפקידו תואם למבנה - הבטחת החיבור בין האברונים זה לזה והובלת מולקולות תזונה לאברונים.
תסביך הגולגי, או המנגנון, מבצע את הפונקציה של צבירת החומרים הדרושים (פחמימות, שומנים, חלבונים) במערכת של חללים מיוחדים. הם מוגבלים מהציטופלזמה על ידי ממברנות. כמו כן, האורגנואיד הזה הוא האתר של סינתזה של שומנים ופחמימות.
פרוקסיזומים וליזוזומים
ליזוזומים הם מבנים קטנים ומעוגלים הדומים שלפוחיות מלאות נוזלים. הם רבים מאוד ומפוזרים בציטופלזמה, שם הם נעים בחופשיות בתוך התא. המשימה העיקרית שלהם היא פירוק של חלקיקים זרים,כלומר, חיסול "אויבים" בצורה של חלקים מתים של מבנים תאיים, חיידקים ומולקולות אחרות.
תכולת הנוזל רוויה באנזימים, כך שליזוזומים לוקחים חלק בפירוק של מקרומולקולות ליחידות המונומר שלהן.
Peroxisomes הם אברונים סגלגלים או עגולים קטנים עם קרום יחיד. מלא בתכולת נוזלים, כולל מספר רב של אנזימים שונים. הם אחד הצרכנים העיקריים של חמצן. הם מבצעים את תפקידיהם בהתאם לסוג התא שבו הם נמצאים. סינתזת מיאלין אפשרית למעטפת של סיבי עצב, והם יכולים גם לבצע חימצון וניטרול של חומרים רעילים ומולקולות שונות.
מיטוכונדריה
מבנים אלה אינם לשווא נקראים תחנות הכוח (האנרגיה) של התא. אחרי הכל, אצלם מתרחשת היווצרותם של נושאי האנרגיה העיקריים - המולקולות של חומצה טריפוספורית אדנוזין, או ATP. במראה, הם דומים לשעועית. הממברנה המפרידה בין המיטוכונדריה לציטופלזמה כפולה. המבנה הפנימי מקופל מאוד כדי להגדיל את שטח הפנים עבור סינתזת ATP. הקפלים נקראים cristae, הם מכילים מספר רב של אנזימים שונים כדי לזרז את תהליכי הסינתזה.
לרוב המיטוכונדריה יש תאי שריר בבעלי חיים ובבני אדם, מכיוון שהם דורשים תכולה גבוהה וצריכת אנרגיה.
תופעת Cyclose
תנועת הציטופלזמה בתא נקראת ציקלוזה. זה מורכב מכמה סוגים:
- תנודה;
- סיבובי, או מעגלי;
- striated.
כל תנועה נחוצה כדי להבטיח מספר פונקציות חשובות של הציטופלזמה: תנועה מלאה של האברונים בתוך ההיאלופלזמה, החלפה אחידה של חומרים מזינים, גזים, אנרגיה והסרה של מטבוליטים.
ציקלוז מתרחש הן בתאי הצומח והן בתאי החי, ללא יוצא מן הכלל. אם זה מפסיק, אז הגוף מת. לכן, תהליך זה הוא גם אינדיקטור לפעילות החיונית של ישויות.
לפיכך, אנו יכולים להסיק שהציטופלזמה של תא חיה, תא צמחי, כל תא איקריוטי הוא מבנה חי מאוד דינמי.
ההבדל בין הציטופלזמה של תאי בעלי חיים וצמחים
למעשה, יש מעט הבדלים. התוכנית הכללית של הבניין, הפונקציות שבוצעו דומות לחלוטין. עם זאת, יש עדיין כמה אי התאמות. אז לדוגמה:
- הציטופלזמה של תאי צמחים מכילה יותר מיקרוטובולים שלוקחים חלק ביצירת דפנות התא שלהם מאשר מיקרופילמנטים. בעלי חיים עושים את ההיפך.
- תכלילים של תאים בציטופלזמה של צמחים הם גרגרי עמילן, בעוד שבבעלי חיים הם טיפות של גליקוגן.
- תא הצמח מאופיין בנוכחות אברונים שאינם מצויים בבעלי חיים. אלה הם פלסטידים, ואקואול וקיר תא.
מבחינות אחרות, שני המבנים זהים בהרכב ובמבנה של הציטופלזמה. מספר הקישורים היסודיים מסוימים עשוי להשתנות, אך נוכחותם היא חובה. לכן, הערך של הציטופלזמה בתא כצמחים ובעלי חיים נהדרים באותה מידה.
תפקיד הציטופלזמה בתא
הערך של הציטופלזמה בתא גדול, אם לא לומר שהוא מכריע. אחרי הכל, זה הבסיס שבו נמצאים כל המבנים החיוניים, ולכן קשה להפריז בתפקידו. אנו יכולים לנסח כמה נקודות עיקריות שחושפות את המשמעות הזו.
- הוא זה שמאחד את כל החלקים המרכיבים של התא למערכת אחת מורכבת המבצעת את תהליכי החיים בצורה חלקה וקולקטיבית.
- עקב מים, הציטופלזמה בתא פועלת כתווך למספר רב של אינטראקציות ביוכימיות מורכבות וטרנספורמציות פיזיולוגיות של חומרים (גליקוליזה, תזונה, חילופי גזים).
- זוהי ה"יכולת" העיקרית לקיומם של כל אברוני התא.
- באמצעות מיקרופילמנטים וצינוריות, הוא יוצר את שלד הציטו, קושר אברונים ומאפשר להם לנוע.
- בציטופלזמה מתרכזים מספר זרזים ביולוגיים - אנזימים, שבלעדיהם לא מתרחשת תגובה ביוכימית.
לסיכום, אני חייב לומר את הדברים הבאים. תפקיד הציטופלזמה בתא הוא למעשה המפתח, שכן הוא הבסיס לכל התהליכים, סביבת החיים והמצע לתגובות.
