תא הוא רמת ארגון של חומר חי, מערכת ביולוגית עצמאית שיש לה את התכונות הבסיסיות של כל היצורים החיים. אז הוא יכול להתפתח, להתרבות, לנוע, להסתגל ולשנות. בנוסף, כל תאים מאופיינים בחילוף חומרים, מבנה ספציפי, סדר מבנים ותפקודים.
המדע שחוקר תאים הוא ציטולוגיה. הנושא שלו הוא היחידות המבניות של בעלי חיים וצמחים רב-תאיים, אורגניזמים חד-תאיים - חיידקים, פרוטוזואה ואצות, המורכבים מתא אחד בלבד.
אם מדברים על הארגון הכללי של היחידות המבניות של יצורים חיים, הם מורכבים מקליפה ומגרעין עם גרעין. הם כוללים גם אברוני תאים, ציטופלזמה. נכון להיום, מגוון שיטות מחקר מפותחות מאוד, אך מיקרוסקופיה תופסת עמדה מובילה, המאפשרת ללמוד את מבנה התאים ולחקור את המרכיבים המבניים העיקריים שלו.
מהו אורגנואיד?
אורגנואידים (הם נקראים גם אברונים) הם מרכיבים קבועים של כל תאלהפוך אותו לשלם ולבצע פונקציות מסוימות. אלו המבנים החיוניים להמשך קיומו.
האורגנואידים כוללים את הגרעין, הליזוזומים, הרשת האנדופלזמית והקומפלקס של גולגי, ואקוולים ושלפוחיות, מיטוכונדריה, ריבוזומים ומרכז התא (צנטרוזום). זה כולל גם מבנים היוצרים את הציטושלד של התא (מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים), מלנוזומים. בנפרד, יש צורך לייחד את אברוני התנועה. אלה הם ריסים, דגלים, מיופיברילים ופסאודופודים.
כל המבנים הללו מחוברים זה לזה ומבטיחים פעילות מתואמת של תאים. לכן השאלה: "מהו אורגנואיד?" - אתה יכול לענות שזהו רכיב שניתן להשוות לאיבר של אורגניזם רב תאי.
סיווג אברונים
תאים נבדלים בגודלם ובצורתם, כמו גם בתפקודיהם, אך יחד עם זאת יש להם מבנה כימי דומה ועיקרון ארגון אחד. יחד עם זאת, השאלה מהו אורגנואיד ומהו מבנים די שנויה במחלוקת. לדוגמה, ליזוזומים או ואקוולים לפעמים אינם מסווגים כאברוני תאים.
אם אנחנו מדברים על הסיווג של רכיבי תאים אלה, אזי מבדילים בין אברונים שאינם קרומיים וממברניים. ללא ממברנה - זהו מרכז התא והריבוזומים. גם אברוני התנועה (מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים) חסרים ממברנות.
מבנה אברוני הממברנה מבוסס על נוכחות של קרום ביולוגי. לאברונים חד ממברנה וכפול ממברנה יש מעטפת עם מבנה יחיד, המורכבתשכבה כפולה של פוספוליפידים ומולקולות חלבון. זה מפריד את הציטופלזמה מהסביבה החיצונית, עוזר לתא לשמור על צורתו. כדאי לזכור שבנוסף לממברנה, בתאי הצמח ישנה גם קרום תאית חיצוני, הנקרא דופן התא. הוא מבצע פונקציה תומכת.
אברוני הממברנה כוללים EPS, ליזוזומים ומיטוכונדריה, כמו גם ליזוזומים ופלסטידים. הממברנות שלהם יכולות להיות שונות רק במערך החלבונים.
אם אנחנו מדברים על היכולת התפקודית של אברונים, אז כמה מהם מסוגלים לסנתז חומרים מסוימים. אז, אברונים חשובים של סינתזה הם מיטוכונדריה, שבה ATP נוצר. ריבוזומים, פלסטידים (כלורופלסטים) והרשת האנדופלזמית המחוספסת אחראים לסינתזה של חלבונים, ה-ER החלק אחראי לסינתזה של שומנים ופחמימות.
בואו נשקול את המבנה והתפקודים של האברונים בפירוט רב יותר.
Core
אברון זה חשוב ביותר מכיוון שכאשר מסירים אותו, התאים מפסיקים לתפקד ומתים.
לגרעין יש קרום כפול, שבו יש הרבה נקבוביות. בעזרתם, הוא קשור קשר הדוק לרשת האנדופלזמה ולציטופלזמה. אברון זה מכיל כרומטין - כרומוזומים, שהם קומפלקס של חלבונים ו-DNA. בהתחשב בכך, אנו יכולים לומר שהגרעין הוא האברון שאחראי לשמירה על עיקר הגנום.
החלק הנוזלי של הגרעין נקרא קריופלזמה. הוא מכיל תוצרים של פעילות חיונית של מבני הגרעין. האזור הצפוף ביותר הוא הגרעין, אשר מכיל ריבוזומים, חלבונים מורכבים וRNA, כמו גם אשלגן, מגנזיום, אבץ, ברזל ופוספטים סידן. הגרעין נעלם לפני חלוקת התא ונוצר שוב בשלבים האחרונים של תהליך זה.
רטיקולום אנדופלזמי (רשתית)
EPS הוא אברון בעל ממברנה אחת. הוא תופס מחצית מנפח התא ומורכב מצינוריות ובורות מים המחוברים זה לזה, כמו גם לממברנה הציטופלזמית ולקליפה החיצונית של הגרעין. לממברנה של אורגנואיד זה יש מבנה זהה לפלסמה. מבנה זה הוא אינטגרלי ואינו נפתח לתוך הציטופלזמה.
הרשת האנדופלזמית חלקה וגרגירית (גסה). ריבוזומים ממוקמים על המעטפת הפנימית של ה-ER הגרגירי, שבו מתרחשת סינתזת חלבון. אין ריבוזומים על פני הרשת האנדופלזמית החלקה, אבל כאן מתרחשת סינתזה של פחמימות ושומנים.
כל החומרים שנוצרים ברטיקולום האנדופלזמי מועברים דרך מערכת הצינוריות והצינוריות ליעדיהם, שם הם מצטברים ומשמשים לאחר מכן בתהליכים ביוכימיים שונים.
בהינתן יכולת הסינתזה של EPS, הרשת המחוספסת נמצאת בתאים שתפקידם העיקרי הוא יצירת חלבונים, והרשת החלקה נמצאת בתאים המסנתזים פחמימות ושומנים. בנוסף, מצטברים יוני סידן ברטיקולום החלק, הנחוצים לתפקוד תקין של התאים או הגוף בכללותו.
יש לציין גם שה-ER הוא האתר של היווצרות מנגנון גולגי.
ליזוזומים, הפונקציות שלהם
ליזוזומים הם אברונים תאיים,אשר מיוצגים על ידי שקים בעלי צורה עגולה של קרום אחד עם אנזימים הידרוליטיים ועיכול (פרוטאזות, ליפאזות ונוקלאזות). התוכן של ליזוזומים מאופיין בסביבה חומצית. הממברנות של תצורות אלה מבודדות אותם מהציטופלזמה, ומונעות הרס של מרכיבים מבניים אחרים של תאים. כאשר האנזימים של הליזוזום משתחררים לציטופלזמה, התא משמיד את עצמו - אוטוליזה.
יש לציין כי אנזימים מסונתזים בעיקר על רשת אנדופלזמית מחוספסת, ולאחר מכן הם עוברים למנגנון גולגי. כאן הם עוברים שינוי, נדחסים לתוך שלפוחיות ממברנות ומתחילות להיפרד, והופכות למרכיבים עצמאיים של התא - ליזוזומים, שהם ראשוניים ומשניים.
ליזוזומים ראשוניים הם מבנים הנפרדים ממנגנון גולגי, בעוד משניים (vacuoles עיכול) הם אלה שנוצרים כתוצאה מהתמזגות של ליזוזומים ראשוניים ו-enocytic vacuoles.
בהתחשב במבנה ובארגון זה, אנו יכולים להבחין בין הפונקציות העיקריות של ליזוזומים:
- עיכול של חומרים שונים בתוך התא;
- הרס של מבנים סלולריים שאינם נחוצים;
- השתתפות בתהליכי ארגון מחדש של התא.
Vacuoles
Vacuoles הם אברונים כדוריים חד-קרוםיים שהם מאגרים של מים ותרכובות אורגניות ואי-אורגניות המומסות בהם. מנגנון גולגי וה-EPS מעורבים ביצירת המבנים הללו.
בתא של חיה ואקואוליםקטן. הם קטנים ותופסים לא יותר מ-5% מהנפח. תפקידם העיקרי הוא להבטיח הובלה של חומרים בכל התא.
ואקוולות של תא צמחי גדולות ותופסות עד 90% מהנפח. בתא בוגר, יש רק ואקואול אחד, אשר תופס מקום מרכזי. הממברנה שלו נקראת טונופלסט, ותכולתו נקראת מוהל תאים. התפקידים העיקריים של ואקואולים צמחיים הם להבטיח את המתח של קרום התא, הצטברות של תרכובות שונות ומוצרי פסולת של התא. בנוסף, אברוני תאי הצמח הללו מספקים את המים הנדרשים לתהליך הפוטוסינתזה.
אם אנחנו מדברים על הרכב מוהל התא, אז הוא כולל את החומרים הבאים:
- רזרבה - חומצות אורגניות, פחמימות וחלבונים, חומצות אמינו בודדות;
- תרכובות שנוצרות במהלך חיי התאים ומצטברות בהם (אלקלואידים, טאנינים ופנולים);
- phytoncides ו-phytohormones;
- פיגמנטים, שבגללם פירות, שורשים ועלי כותרת של פרחים נצבעים בצבע המתאים.
מתחם גולגי
מבנה האורגנואידים הנקרא "מנגנון גולגי" הוא די פשוט. בתאי צמחים הם נראים כמו גופים נפרדים עם ממברנה; בתאי בעלי חיים הם מיוצגים על ידי בורות מים, צינוריות ושלפוחית השתן. היחידה המבנית של קומפלקס גולגי היא הדיקטיוזום, המיוצג על ידי ערימה של 4-6 "טנקים" ושלפוחיות קטנות הנפרדות מהם ומהוות מערכת הובלה תוך תאית, ויכולה לשמש גם כמקור לליזוזומים. מספר הדיקטיוזומים יכול להשתנות מאחד לכמהמאות.
מתחם גולגי ממוקם בדרך כלל ליד הגרעין. בתאי בעלי חיים - ליד מרכז התא. התפקידים העיקריים של האברונים הללו הם כדלקמן:
- הפרשה והצטברות של חלבונים, שומנים וסכרידים;
- שינוי של תרכובות אורגניות הנכנסות למתחם גולגי;
- אורגנואיד זה הוא האתר של היווצרות ליזוזומים.
יש לציין ש-ER, ליזוזומים, וואקוולים ומנגנון גולגי יוצרים יחד מערכת צינורית-וואקוולרית המחלקת את התא למקטעים נפרדים עם פונקציות מתאימות. בנוסף, מערכת זו מבטיחה חידוש מתמיד של הממברנות.
מיטוכונדריה הן תחנות האנרגיה של התא
מיטוכונדריה הם אברונים דו-ממברניים בעלי צורה מוטה, כדורית או חוטית המסנתזים ATP. יש להם משטח חיצוני חלק וקרום פנימי עם קפלים רבים הנקראים cristae. יש לציין שמספר הקריסטות במיטוכונדריה עשוי להשתנות בהתאם לדרישת האנרגיה של התא. על הממברנה הפנימית מרוכזים קומפלקסים רבים של אנזימים המסנתזים אדנוזין טריפוספט. כאן, האנרגיה של קשרים כימיים מומרת לקשרים מאקרו-אירגיים של ATP. בנוסף, המיטוכונדריה מפרקת חומצות שומן ופחמימות עם שחרור אנרגיה, אשר מצטברת ומשמשת לצמיחה וסינתזה.
הסביבה הפנימית של האברונים הללו נקראת המטריצה. היאמכיל DNA מעגלי ו-RNA, ריבוזומים קטנים. מעניין שהמיטוכונדריה הן אברונים אוטונומיים למחצה, שכן הם תלויים בתפקוד התא, אך יחד עם זאת הם יכולים לשמור על עצמאות מסוימת. אז, הם מסוגלים לסנתז את החלבונים והאנזימים שלהם, כמו גם להתרבות בעצמם.
מאמינים שהמיטוכונדריה התעוררה כאשר אורגניזמים פרוקריוטיים אירוביים נכנסו לתא המארח, מה שהוביל להיווצרות קומפלקס סימביוטי ספציפי. אז, ל-DNA המיטוכונדריאלי יש מבנה זהה ל-DNA של חיידקים מודרניים, וסינתזת חלבון במיטוכונדריה וגם בחיידקים מעוכבת על ידי אותה אנטיביוטיקה.
פלסטידים - אברוני תאי צמחים
פלסטידים הם אברונים גדולים למדי. הם קיימים רק בתאי צמחים ונוצרים מבשרים - פרופלסטידים, מכילים DNA. אברונים אלו ממלאים תפקיד חשוב בחילוף החומרים ומופרדים מהציטופלזמה על ידי ממברנה כפולה. בנוסף, הם יכולים ליצור מערכת מסודרת של ממברנות פנימיות.
פלסטידים הם משלושה סוגים:
- כלורופלסטים הם הפלסטידים הרבים ביותר האחראים לפוטוסינתזה, המייצרת תרכובות אורגניות וחמצן חופשי. למבנים אלו מבנה מורכב והם מסוגלים לנוע בציטופלזמה לעבר מקור האור. החומר העיקרי הכלול בכלורופלסטים הוא כלורופיל, שבעזרתו יכולים צמחים להשתמש באנרגיית השמש. יש לציין שכלורופלסטים, כמו המיטוכונדריה, הם מבנים חצי אוטונומיים, שכן הם מסוגליםחלוקה עצמאית וסינתזה של החלבונים שלהם.
- לאוקופלסטים הם פלסטידים חסרי צבע שהופכים לכלורופלסטים בחשיפה לאור. רכיבים תאיים אלו מכילים אנזימים. בעזרתם, גלוקוז מומר ומצטבר בצורה של גרגרי עמילן. בצמחים מסוימים, פלסטידים אלו מסוגלים לצבור שומנים או חלבונים בצורה של גבישים וגופים אמורפיים. המספר הגדול ביותר של לויקופלסטים מרוכז בתאי האיברים התת-קרקעיים של הצמחים.
- כרומופלסטים הם נגזרות של שני סוגי הפלסטידים האחרים. הם יוצרים קרוטנואידים (במהלך הרס הכלורופיל), שהם אדומים, צהובים או כתומים. כרומופלסטים הם השלב האחרון של טרנספורמציה פלסטידית. רובם בפירות, עלי כותרת ועלי סתיו.
Ribosome
מה נקרא אברון ריבוזום? ריבוזומים נקראים אברונים שאינם ממברניים, המורכבים משני שברים (יחידות משנה קטנות וגדולות). הקוטר שלהם הוא בערך 20 ננומטר. הם נמצאים בתאים מכל הסוגים. אלו הם אברונים של תאי בעלי חיים וצמחים, חיידקים. מבנים אלו נוצרים בגרעין, ולאחר מכן הם עוברים לציטופלזמה, שם הם ממוקמים בחופשיות או מחוברים ל-EPS. בהתאם למאפייני הסינתזה, הריבוזומים מתפקדים לבד או מתחברים לקומפלקסים ליצירת פוליריבוזומים. במקרה זה, האברונים הלא-ממברניים האלה קשורים על ידי מולקולת RNA שליח.
הריבוזום מכיל 4 מולקולות rRNA המרכיבות את המסגרת שלו, כמו גם חלבונים שונים.המשימה העיקרית של אורגנואיד זה היא להרכיב את שרשרת הפוליפפטיד, שהיא השלב הראשון בסינתזת חלבון. אותם חלבונים שנוצרים על ידי הריבוזומים של הרשת האנדופלזמית יכולים לשמש את האורגניזם כולו. חלבונים לצרכי תא בודד מסונתזים על ידי ריבוזומים, הממוקמים בציטופלזמה. יש לציין שהריבוזומים נמצאים גם במיטוכונדריה ובפלסטידים.
Cytoskeleton of a cell
ציטושלד התא נוצר על ידי מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים. מיקרוטובולים הם תצורות גליליות בקוטר של 24 ננומטר. אורכם הוא 100 מיקרומטר-1 מ מ. המרכיב העיקרי הוא חלבון הנקרא טובולין. הוא אינו מסוגל להתכווץ ועלול להיהרס על ידי קולכיצין. מיקרוטובולים ממוקמים בהיאלופלזמה ומבצעות את הפונקציות הבאות:
- ליצור מסגרת אלסטית אך חזקה של הכלוב, המאפשרת לו לשמור על צורתו;
- לקחת חלק בתהליך ההפצה של כרומוזומי התא;
- לספק תנועה של אברונים;
- מוכל במרכז התא, כמו גם בדגלים ובסיליה.
מיקרופילמנטים הם חוטים הממוקמים מתחת לממברנת הפלזמה ומורכבים מהחלבון אקטין או מיוזין. הם יכולים להתכווץ, וכתוצאה מכך תנועה של הציטופלזמה או בליטה של קרום התא. בנוסף, מרכיבים אלו מעורבים ביצירת התכווצות במהלך חלוקת התא.
מרכז התא (צנטרוזום)
אברון זה מורכב מ-2 צנטריולים וצנטרוספרה.צנטרול גלילי. הקירות שלו נוצרים על ידי שלוש microtubules, אשר מתמזגים זה עם זה באמצעות קישורים צולבים. צנטרולים מסודרים בזוגות בזווית ישרה זה לזה. יש לציין שבתאי הצמחים הגבוהים חסרים האברונים הללו.
תפקידו העיקרי של מרכז התא הוא להבטיח פיזור שווה של הכרומוזומים במהלך חלוקת התא. זה גם מרכז הארגון של שלד הציטו.
אורגני תנועה
אברוני התנועה כוללים ריסים, כמו גם דגלים. אלו הם גידולים זעירים בצורת שערות. הדגלון מכיל 20 מיקרוטובולים. הבסיס שלו ממוקם בציטופלזמה והוא נקרא הגוף הבסיסי. אורכו של הדגל הוא 100 מיקרומטר או יותר. פלאג'לה שגודלן רק 10-20 מיקרון נקראות cilia. כאשר microtubules מחליקים, cilia ו flagella מסוגלים לנוע, מה שגורם לתנועה של התא עצמו. הציטופלזמה עשויה להכיל סיבים מתכווצים הנקראים מיופיברילים - אלו הם אברונים של תא חיה. Myofibrils, ככלל, ממוקמים מיוציטים - תאי רקמת שריר, כמו גם בתאי לב. הם מורכבים מסיבים קטנים יותר (פרוטופיברילים).
יש לציין שצרורות מיופיברילים מורכבים מסיבים כהים - אלו הם דיסקים אניזוטרופיים, כמו גם אזורים בהירים - אלו הם דיסקים איזוטריים. היחידה המבנית של המיופיבריל היא הסרקומר. זהו האזור שבין הדיסק האניזוטרופי והאיזוטרופי, שיש בו חוטי אקטין ומיוזין. כשהם מחליקים, הסרקומר מתכווץ, מה שמוביל לתנועה של כל סיב השריר. בְּזה משתמש באנרגיה של יוני ATP וסידן.
פרוטוזואה וזרעונים של בעלי חיים נעים בעזרת דגלים. ריסים הם איבר התנועה של נעלי הריסים. אצל בעלי חיים ובני אדם הם מכסים את דרכי הנשימה ומסייעים להיפטר מחלקיקים מוצקים קטנים, כמו אבק. בנוסף, ישנם גם פסאודופודים המספקים תנועת אמבואידים ומהווים מרכיבים רבים של תאים חד-תאיים ובעלי חיים (לדוגמה, לויקוציטים).
רוב הצמחים אינם יכולים לנוע בחלל. התנועות שלהם הן צמיחה, תנועות עלים ושינויים בזרימת הציטופלזמה של התאים.
מסקנה
למרות כל מגוון התאים, לכולם יש מבנה וארגון דומים. המבנה והתפקודים של האברונים מאופיינים בתכונות זהות, המבטיחות תפקוד תקין של תא בודד ושל האורגניזם כולו.
ניתן לבטא את הדפוס הזה באופן הבא.
טבלה "אורגנואידים של תאים אוקריוטיים"
Organoid |
Plant cell |
כלוב בעלי חיים |
פונקציות עיקריות |
| core | is | is | אחסון DNA, שעתוק RNA וסינתזת חלבון |
| רטיקולום אנדופלזמי | is | is | סינתזה של חלבונים, שומנים ופחמימות, הצטברות יוני סידן, היווצרות קומפלקס גולגי |
| מיטוכונדריה | is | is | סינתזה של ATP, אנזימים וחלבונים משלו |
| plastids | is | no | השתתפות בפוטוסינתזה, הצטברות של עמילן, שומנים, חלבונים, קרוטנואידים |
| ריבוזומים | is | is | איסוף שרשרת הפוליפפטיד (סינתזת חלבון) |
| מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים | is | is | לאפשר לתא לשמור על צורה מסוימת, הם חלק בלתי נפרד ממרכז התא, ריסים ודגלים, מספקים תנועה של אברונים |
| lysosomes | is | is | עיכול חומרים בתוך התא, הרס של המבנים המיותרים שלו, השתתפות בארגון מחדש של התא, גורם לאוטוליזה |
| שואב מרכזי גדול | is | no | מספק מתח בקרום התא, צובר חומרי הזנה ומוצרי פסולת של התא, פיטונקידים ופיטו-הורמונים, כמו גם פיגמנטים, הוא מאגר מים |
| מתחם גולגי | is | is | מפריש וצובר חלבונים, שומנים ופחמימות, משנה את אבות המזון הנכנסים לתא,אחראי על היווצרות ליזוזומים |
| מרכז הסלולרי | יש, למעט צמחים גבוהים | is | הוא מרכז הארגון של הציטו-שלד, מבטיח התבדלות אחידה של כרומוזומים במהלך חלוקת התא |
| myofibrils | no | is | לוודא כיווץ שרירים |
אם נסיק מסקנות, נוכל לומר שיש הבדלים מינוריים בין תא חי לתא צמחי. יחד עם זאת, לתכונות הפונקציונליות ולמבנה של האברונים (הטבלה לעיל מאשרת זאת) יש עיקרון כללי של ארגון. התא מתפקד כמערכת הרמונית ואינטגרלית. במקביל, תפקידי האברונים קשורים ביניהם ומכוונים לפעולה ותחזוקה מיטבית של הפעילות החיונית של התא.
