לתאים היוצרים את הרקמות של נציגי החי והצומח יש הבדלים משמעותיים בגודל, בצורת ובמרכיבים המרכיבים אותם. עם זאת, כולם מראים קווי דמיון במאפיינים העיקריים של גדילה, חילוף חומרים, פעילות חיונית, עצבנות, יכולת שינוי והתפתחות. לאחר מכן, בואו נסתכל מקרוב על מבנה תא צמחי (טבלה של המרכיבים העיקריים תינתן בסוף המאמר).
רקע היסטורי קצר
בעזרת הלם אוסמוטי בשנת 1925, גרנדל וגורטר השיגו קונכיות אריתרוציטים ריקות, מה שנקרא "צללים". הם נערמו בערימה, וקבעו את שטח הפנים שלהם. שומנים בודדו באמצעות אצטון. כמו כן נקבע מספרם ליחידת שטח של אריתרוציטים. למרות השגיאות בחישובים, נגזרה תוצאה נכונה אקראית והתגלתה דו-שכבת השומנים.
מידע כללי
ביולוגיה היא חקר הפיתוח והצמיחה של מרכיבי רקמה של נציגי החי והצומח. המבנה של תא צמחי הוא קומפלקסשלושה רכיבים הקשורים זה לזה:
- הליבה. הוא מופרד מהציטופלזמה על ידי קרום נקבובי. הוא מכיל את הגרעין, המוהל הגרעיני והכרומטין.
- ציטופלזמה ומכלול של מבנים מיוחדים - אברונים. האחרונים, בפרט, כוללים פלסטידים, מיטוכונדריה, ליזוזומים ואת קומפלקס גולגי, מרכז התא. אברונים תמיד נוכחים. בנוסף אליהם, יש גם תצורות זמניות הנקראות תכלילים.
- המבנה שיוצר את פני השטח הוא המעטפת של תא הצמח.
תכונות של מנגנון פני השטח
בלייקוציטים ובאורגניזמים חד-תאיים, קרום התא מספק חדירה של מים, יונים, מולקולות קטנות של תרכובות אחרות. התהליך שבמהלכו מתרחשת חדירת חלקיקים מוצקים נקרא פגוציטוזיס. אם טיפות של תרכובות נוזליות נופלות, אז הן מדברות על פינוציטוזיס.
Organoids
הם נמצאים בתאים איקריוטיים. טרנספורמציות ביולוגיות המתרחשות בתא קשורות לאברונים. הם מכוסים על ידי קרום כפול - פלסטידים ומיטוכונדריה. הם מכילים DNA משלהם, כמו גם מנגנון לסינתזה של חלבונים. רבייה היא לפי חלוקה. במיטוכונדריה, בנוסף ל-ATP, חלבון מסונתז בכמות קטנה. פלסטידים נמצאים בתאי הצמח. השעתוק שלהם מתבצע על ידי חלוקה.
ממברנה
זו טעות להניח שהשכבה החיצונית של התא היא הציטופלזמה. הממברנה היא מבנה אלסטי מולקולרי. השכבה החיצונית של התא נקראתמנגנון משטח, שדרכו מתבצעת הפרדת התוכן מהסביבה החיצונית. ישנם פונקציות שונות של קרום התא. אחת המשימות העיקריות היא להבטיח את תקינות האלמנט כולו. בפנים, ישנם גם מבנים המחלקים את התא למה שנקרא תאים. אזורים סגורים אלה נקראים אברונים או תאים. בתוכם נשמרים תנאים מסוימים. תפקידו של קרום התא הוא לווסת את החילוף בין הסביבה לתא.
ממברנה
מהו המבנה של קרום התא? קרום התא הוא דו-שכבה (כפולה) של מולקולות מקבוצת השומנים. רובם ליפידים מסוג מורכב - פוספוליפידים. מולקולות מכילות חלקים הידרופוביים (זנב) וחלקים הידרופיליים (ראש). כאשר דופן התא נוצר, הזנבות פונים פנימה, והראשים מסתובבים בכיוון ההפוך. ממברנות הן מבנים בלתי משתנה. לקליפה של תא חיה יש קווי דמיון רבים עם אלמנט של נציג של הצומח. עובי הממברנה הוא בערך 7-8 ננומטר. השכבה החיצונית הביולוגית של התא כוללת תרכובות חלבון שונות: חצי אינטגרלי (בקצה אחד שקוע בשכבת השומנים החיצונית או הפנימית), אינטגרלי (חודר דרך), משטח (צמוד לדפנות הפנימיות או ממוקם בצד החיצוני). מספר חלבונים הם נקודות החיבור של הממברנה ושלד הציטוס בתוך התא והדופן החיצונית (אם קיימים). כמה תרכובות אינטגרליות פועלות כתעלות יונים, קולטנים שונים ומשלוחים.
משימה הגנתית
מבנה קרום התא קובע במידה רבה את פעילותו. בפרט, לממברנה יש חדירות סלקטיבית. המשמעות היא שמידת החדירות של מולקולות דרך הממברנה תלויה בגודלן, בתכונות הכימיות ובמטען החשמלי שלהן. הפונקציה העיקרית שמבצעת השכבה החיצונית של התא נקראת המחסום. בשל כך מובטחת החלפה סלקטיבית, מווסתת, אקטיבית ופסיבית של תרכובות עם הסביבה. לדוגמה, קרום הפרוקסיזומים מגן על הציטופלזמה מפני פרוקסידים מסוכנים.
תחבורה
דרך השכבה החיצונית של התא יש מעבר של חומרים. עקב הובלה מובטחת אספקת רכיבים תזונתיים, סילוק התוצרים הסופיים של התהליך המטבולי, הפרשת חומרים שונים ויצירת מרכיבים יוניים. בנוסף, נשמרים בתא ה-pH האופטימלי וריכוז היונים הדרושים לתפקוד האנזימים. אם מסיבה כלשהי החלקיקים הדרושים לא יכולים לעבור דרך דו-שכבת הפוספוליפידים, למשל, בגלל תכונות הידרופיליות, מכיוון שהממברנה היא הידרופוביה בפנים, או בגלל גודלם הגדול, הם יכולים לחצות את הממברנה דרך טרנספורטרים מיוחדים (חלבוני נשא), על ידי אנדוציטוזיס או על ידי תעלות חלבון. בתהליך של הובלה פסיבית, תרכובות עוברות בשכבה החיצונית של התא ללא עלויות אנרגיה על ידי דיפוזיה לאורך שיפוע הריכוז. יישום קל משקל נחשב לאחת האפשרויות לתהליך זה. במקרה זה, מולקולה ספציפית עוזרת לחומר לחצות את השכבה החיצונית של התא. היא יכולהיש תעלה שמסוגלת להעביר חומרים מסוג 1 בלבד. הובלה פעילה דורשת אנרגיה. זאת בשל העובדה שהתנועה במקרה זה מתרחשת הפוך לשיפוע הריכוז. במקרה זה, הממברנה מכילה חלבוני משאבה מיוחדים, כולל ATPase, אשר שואב באופן די אקטיבי יוני אשלגן לתא ומוציא יוני נתרן.
משימות אחרות
השכבה החיצונית של התא מבצעת פונקציית מטריצה. זה מבטיח סידור הדדי וכיוון מסוים של תרכובות חלבון הממברנה, כמו גם אינטראקציה אופטימלית ביניהן. בשל התפקוד המכני, מובטחת האוטונומיה של התא והמבנים הפנימיים, כמו גם חיבור עם תאים אחרים. במקרה זה, לקירות המבנים יש חשיבות רבה בנציגי הצומח. בבעלי חיים, מתן התפקוד המכני תלוי בחומר הבין-תאי. ממברנות מבצעות גם משימות אנרגיה. בתהליך הפוטוסינתזה בכלורופלסטים ובנשימה תאית במיטוכונדריה, מופעלות בדפנות מערכות העברת אנרגיה. בהם, כמו במקרים רבים אחרים, לוקחים חלק חלבונים. אחד החשובים ביותר הוא תפקוד הקולטנים. חלק מהחלבונים שנמצאים בממברנה הם קולטנים. הודות למולקולות אלו, התא יכול לקלוט אותות מסוימים. לדוגמה, סטרואידים שמסתובבים במחזור הדם משפיעים רק על תאי המטרה שיש להם קולטנים התואמים להורמונים מסוימים. יש גם נוירוטרנסמיטורים. הכימיקלים האלהחיבורים מספקים העברת דחפים. יש להם גם קשר לחלבוני מטרה ספציפיים. רכיבי ממברנה הם לרוב אנזימים. מכאן התפקוד האנזימטי של קרום התא. תרכובות עיכול קיימות בממברנות הפלזמה של יסודות האפיתל של המעי. ביופוטנציאלים נוצרים ומובלים בשכבה החיצונית של התא.
ריכוז יונים
בעזרת הממברנה, התוכן הפנימי של יון K+ נשמר ברמה גבוהה יותר מאשר בחוץ. יחד עם זאת, ריכוז Na+ נמוך משמעותית מאשר מבחוץ. יש לכך חשיבות מיוחדת מכיוון שהוא מספק הבדל פוטנציאלי על פני הקיר ויצירת דחף עצבי.
סימון
יש אנטיגנים על הממברנה הפועלים כסוג של "תוויות". הסימון מאפשר לזהות את התא. גליקופרוטאין - חלבונים עם שרשראות צד מסועפות של אוליגוסכריד מחוברות אליהם - ממלאים תפקיד של "אנטנות". מכיוון שיש אינספור תצורות של שרשראות צד, אפשר לעשות סמן לכל קבוצת תאים. בעזרתם, אלמנטים מסוימים מזוהים על ידי אחרים, אשר, בתורו, מאפשר להם לפעול בשיתוף פעולה. זה קורה, למשל, במהלך היווצרות של רקמות ואיברים. על פי אותו מנגנון, מערכת החיסון פועלת לזיהוי אנטיגנים זרים.
הרכב ומבנה
כפי שהוזכר לעיל, ממברנות התא מורכבות מפוספוליפידים. עם זאת, בנוסף להם, המבנה מכילכולסטרול וגליקוליפידים. האחרונים הם ליפידים עם פחמימות צמודות. גליקו- ופוספוליפידים, היוצרים בעיקר קרומי תאים, מורכבים מ-2 "זנבות" ארוכים של פחמימות הידרופוביות. הם קשורים ל"ראש" הידרופילי וטעון. בשל נוכחות הכולסטרול, לממברנה יש את רמת הנוקשות הדרושה. התרכובת תופסת את החלל הפנוי בין זנבות הליפידים הידרופוביים, ובכך מונעת את כיפוףם. בהקשר זה, אותם ממברנות שיש בהן פחות כולסטרול גמישות ורכות יותר, ובמקום שיש יותר ממנו, להיפך, יש יותר קשיחות ושבריריות בקירות. בנוסף, התרכובת פועלת כמעצור המונע תנועה של מולקולות קוטביות מתא לתא. יש חשיבות מיוחדת לחלבונים החודרים לממברנה ואחראים על תכונותיו השונות. לקליפה כזו או אחרת של תא צמחי יש חלבונים המוגדרים בהרכב ובכיוון.
ליפידים טוויתיים
תרכובות אלו נמצאות לצד חלבונים. עם זאת, שומנים טבעתיים מסודרים יותר ופחות ניידים. הם מכילים חומצות שומן עם רוויה גבוהה יותר. ליפידים עוזבים את הממברנות יחד עם תרכובת החלבון. ללא אלמנטים טבעתיים, חלבוני הממברנה לא יעבדו. לעתים קרובות הקליפות הן אסימטריות. במילים אחרות, זה אומר שלשכבות יש הרכבי שומנים שונים. החיצוני מכיל בעיקר גליקוליפידים, ספינגומיאלינים, פוספטידילכולין, פוספטידיל נוזיטול. השכבה הפנימית מכילה פוספטידיל נוזיטול,phosphatidylethanolamine ו phosphatidylserine. המעבר מרמה אחת למולקולה ספציפית אחרת הוא מעט קשה. עם זאת, זה בהחלט עשוי לקרות באופן ספונטני. זה קורה בערך פעם בחצי שנה. המעבר יכול להתבצע גם בעזרת חלבוני פליפאז וסקרמבלאז. כאשר מופיע פוספטידילסריל בשכבה החיצונית, מקרופאגים תופסים עמדת הגנה ומכוונים את פעילותם להרוס את התא.
Organelles
אזורים אלה יכולים להיות בודדים וסגורים או מחוברים זה לזה, מופרדים על ידי ממברנות מההיאלופלזמה. פריקסיזומים, וואקוולים, ליזוזומים, מנגנון גולגי והרשת האנדופלזמית נחשבים לאברונים עם ממברנה אחת. הממברנות הכפולות כוללות פלסטידים, מיטוכונדריה והגרעין. באשר למבנה הממברנות, דפנות האברונים השונים נבדלות בהרכב החלבונים והשומנים.
חדירות סלקטיבית
דרך ממברנות התא מפזרות לאט חומצות שומן וחומצות אמינו, יונים וגליצרול, גלוקוז. במקביל, הקירות עצמם מווסתים באופן פעיל תהליך זה, מעבירים חלק ושומרים על חומרים אחרים. ישנם ארבעה מנגנונים עיקריים לכניסה של תרכובת לתא. אלה כוללים אנדו או אקסוציטוזיס, הובלה פעילה, אוסמוזה ודיפוזיה. שני האחרונים הם פסיביים באופיים ואינם דורשים עלויות אנרגיה. אבל השניים הראשונים פעילים. הם צריכים אנרגיה. עם הובלה פסיבית, חדירות סלקטיבית נקבעת על ידי חלבונים אינטגרליים - ערוצים מיוחדים. הממברנה מחלחלת דרכם. ערוצים אלו יוצרים מעין מעבר. יש חלבונים משלו ליסודותCl, Na, K. באשר לשיפוע הריכוז, מולקולות היסודות עוברות לתא מתוכו. על רקע הגירוי נפתחות תעלות יוני נתרן. הם, בתורם, מתחילים להיכנס בפתאומיות לתא. זה מלווה בחוסר איזון בפוטנציאל הממברנה. עם זאת, הוא מתאושש לאחר מכן. תעלות אשלגן תמיד נשארות פתוחות. יונים נכנסים לתא לאט דרכם.
לסיכום
המשימות והמבנה של תא צמח מוצגים בקצרה להלן. הטבלה מכילה גם מידע על הרכב היסוד הביולוגי.
| סוגי אלמנטים | הרכב ופונקציות |
| תאי צמחים | עשוי מסיבים. מספק פיגומים והגנה. |
| Bioelements | שכבה דקה ואלסטית מאוד - גליקוקליקס כולל חלבונים ופוליסכרידים. מספק הגנה. |
