מהו אברון בתא?

פירוש המילה אברון הוא "איבר קטן". אברונים הם הרבה יותר קטנים מאיברים של צמחים או בעלי חיים. בדומה לאיבר המשרת פונקציה ספציפית באורגניזם, כמו עין המסייעת לדג לראות או אבקנים מסייעים להתרבות הפרח, לאברונים יש פונקציות ספציפיות בתוך התאים. תאים הם מערכות עצמאיות בתוך האורגניזמים שלהם בהתאמה, והאברונים שבתוכם פועלים יחד כמו רכיבים של מכונה אוטומטית כדי שהדברים יפעלו בצורה חלקה. כאשר הדברים אינם פועלים בצורה חלקה, ישנם אברונים האחראים להשמדה עצמית של התא, המכונה גם מוות תאי מתוכנת.

דברים רבים צפים בתא, ולא כולם אברונים. חלקם נקראים תכלילים, שהיא קטגוריה לפריטים כמו מוצרי תא מאוחסנים או גופים זרים שעשו את דרכם לתא, כמו וירוסים או פסולת. לרוב, אך לא כל האברונים מוקפים בקרום כדי להגן עליהם מפני ציטופלזמה הם צפים פנימה, אך בדרך כלל זה לא נכון לגבי תכלילים סלולריים. בנוסף, הכללות אינן חיוניות להישרדות התא, או לפחות לתפקוד, באופן שבו האברונים הם.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

תאים הם אבני הבניין של כל האורגניזמים החיים. הן מערכות עצמאיות בתוך האורגניזמים שלהם, והאברונים שבתוכם פועלים יחד כמו רכיבים של מכונה אוטומטית כדי לשמור על דברים פעילים בצורה חלקה. פירושו של אברון הוא "איבר קטן". לכל אברון יש פונקציה ברורה. רובם קשורים בקרום אחד או שניים כדי להפריד בינו לבין הציטופלזמה הממלאת את התא. חלק מהאברונים החיוניים ביותר הם הגרעין, הרטיקולום האנדופלזמי, מנגנון הגולגי, הליזוזומים והמיטוכונדריה, אם כי ישנם רבים נוספים.

בשנת 1665, פילוסוף טבע אנגלי בשם רוברט הוק בחן פרוסות פקק דקיקות, כמו גם עיסת עץ מכמה סוגים של עצים וצמחים אחרים, תחת מיקרוסקופ. הוא נדהם לגלות דמיון בולט בין חומרים שונים כל כך, שכולם הזכירו לו חלת דבש. בכל הדגימות הוא ראה נקבוביות סמוכות רבות, או "הרבה מאוד קופסאות קטנות", שאותן הוא השווה לחדרים בהם גרו נזירים. הוא טבע אותם תאיות, שתורגם מלטינית, פירושו חדרים קטנים; באנגלית מודרנית נקבוביות אלה מוכרות לסטודנטים ולמדענים כתאים. כמעט 200 שנה לאחר גילויו של הוק, הבוטנאי הסקוטי רוברט בראון צפה בנקודה חשוכה בתאי הסחלבים שנצפו במיקרוסקופ. הוא כינה את החלק הזה בתא בשם גַרעִין, המילה הלטינית ליבה.

כעבור כמה שנים שמו של הבוטנאי הגרמני מתיאס שליידן את גרעין הציטובלסט. הוא הצהיר כי הציטובלסט הוא החלק החשוב ביותר בתא, מכיוון שהוא מאמין שהוא מהווה את שאר חלקי התא. הוא תיאר כי הגרעין - כפי שהוא מכונה היום - אחראי על המראה המשתנה של תאים במיני צמחים שונים ובחלקים שונים של צמח בודד. כבוטנאי, שליידן למד צמחים באופן בלעדי, אך כששיתף פעולה עם הפיזיולוג הגרמני תיאודור שוואן, רעיונותיו לגבי הגרעין יראו כמקפידים על תאי בעלי חיים ומינים אחרים כמו נו. הם פיתחו במשותף תיאוריית תאים, שביקשה לתאר מאפיינים אוניברסליים של כל התאים, ללא קשר לאיזו מערכת איברים של בעלי החיים, לפטרייה או לפרי המאכל.

שלא כמו שליידן, שוואן חקר רקמות של בעלי חיים. הוא עמל להמציא תיאוריה מאחדת שהסבירה את השונות בכל תאי היצורים החיים; כמו כל כך הרבה מדענים אחרים באותה תקופה, הוא חיפש תיאוריה שתקיף את ההבדלים בכל אלה סוגים רבים של תאים שצפה במיקרוסקופ, אך אחד שעדיין איפשר לספור את כולם תאים. תאי בעלי חיים מגיעים בהרבה מאוד מבנים. הוא לא יכול היה להיות בטוח שכל "החדרים הקטנים" שראה מתחת למיקרוסקופ הם אפילו תאים, ללא תיאוריית תאים ראויה. כששמע על התיאוריות של שלידן בדבר היותו של הגרעין (ציטובלסט) מקום היווצרות התאים, הרגיש שיש לו את המפתח לתיאוריית תאים המסבירה תאים חיים ובעלי חיים אחרים. יחד הם הציעו תיאוריית תאים עם העקרונות הבאים:

• תאים הם אבני הבניין של כל האורגניזמים החיים.
  
• לא משנה כמה מינים בודדים שונים הם, כולם מתפתחים על ידי היווצרות תאים.
  
• בתור שוואן ציינתי, "כל תא הוא, בגבולות מסוימים, אינדיבידואל, שלם עצמאי. התופעות החיוניות של אחת חוזרות על עצמה, כולן או חלקן, בכל השאר. "
  
• כל התאים מתפתחים באותה דרך, וכך גם זהים, ללא קשר למראה.
  

בהתבסס על תורת התאים של שליידן ושוואן, תרמו הרבה מאוד מדענים תגליות - רבות שהתגלו דרך המיקרוסקופ - ותיאוריות על מה שהתרחש בתוך התאים. בעשורים הבאים התווכחו תיאוריית התאים שלהם ותיאוריות אחרות הועלו. אולם עד היום, הרבה ממה שהציגו שני המדענים הגרמנים בשנות ה -30 של המאה העשרים נחשב למדוייק בשדות הביולוגיים. בשנים הבאות, מיקרוסקופיה אפשרה גילוי פרטים נוספים על פנים התאים. בוטנאי גרמני אחר בשם הוגו פון מוהל גילה כי הגרעין אינו מקובע לחלק הפנימי של השטח דופן התא של הצמח, אך צף בתוך התא, מורם על ידי חומר צמיגי למחצה, ג'לי. הוא כינה את החומר הזה פרוטופלזמה. הוא ומדענים אחרים ציינו כי פרוטופלסמה מכילה בתוכה פריטים קטנים ותלויים. החלה תקופה של עניין רב בפרוטופלזמה, שכינתה את הציטופלזמה. עם הזמן, תוך שימוש בשיטות שיפור המיקרוסקופיה, המדענים מונים את אברוני התא ואת תפקידיהם.

האברון הגדול ביותר בתא הוא ה- גַרעִין. כפי שגילה מתיאס שליידן בתחילת המאה ה -19, הגרעין משמש כמרכז פעולות התא. חומצת גרעין דאוקסיריבוז, הידועה יותר בשם דחומצה אואוקסיריב-גרעין או DNA, אוחז במידע הגנטי לאורגניזם ומתועתק ומאוחסן בגרעין. הגרעין הוא גם המיקום של חלוקת תא, וכך נוצרים תאים חדשים. הגרעין מופרד מהציטופלזמה שמסביב שממלאת את התא במעטפה גרעינית. זהו קרום כפול המופרע מעת לעת על ידי נקבוביות דרכן גנים שהועתקו לחוטים של חומצה ריבונוקלאית, או RNA - שהופך ל- RNA שליח, או mRNA - לעבור לאברונים אחרים הנקראים רשתית אנדופלזמית מחוץ לגרעין. הקרום החיצוני של הממברנה הגרעינית מחובר לקרום המקיף את הממברנה האנדופלזמית, מה שמקל על העברת הגנים. זוהי מערכת אנדומברנית והיא כוללת גם את מערכת גולג'י,ליזוזומים, vacuoles, שלפוחית ​​ו קרום תא. הקרום הפנימי של מעטפת הגרעין עושה את העבודה העיקרית בהגנה על הגרעין.

ה רשתית אנדופלזמית היא רשת ערוצים המשתרעת מהגרעין, והיא סגורה בקרום. הערוצים נקראים מיכלי מים. ישנם שני סוגים של רשתית אנדופלזמית: הרטיקולום האנדופלזמי המחוספס והחלק. הם מחוברים והם חלק מאותה רשת, אך לשני סוגי הרטיקולום האנדופלזמתי יש פונקציות שונות. מיכלי הרטיקולום האנדופלזמיים החלקים הם צינורות מעוגלים עם ענפים רבים. הרטיקולום האנדופלזמי החלק חלק מסונתז שומנים, במיוחד סטרואידים. זה עוזר גם בפירוק סטרואידים ופחמימות, והוא מסלק רעלים מאלכוהול ותרופות אחרות שנכנסות לתא. הוא מכיל גם חלבונים המעבירים יוני סידן לבורות המים, ומאפשרים את האנדופלזמה החלקה רשתית לשמש כמקום אחסון ליוני סידן וכווסת ריכוזיהם.

הרטיקולום האנדופלזמי המחוספס מחובר לקרום החיצוני של הקרום הגרעיני. מיכלי המים שלה אינם צינורות, אלא שקיות פחוסות המשובצות באברונים קטנים הנקראים ריבוזומים, שם הוא מקבל את הכינוי "המחוספס". הריבוזומים אינם סגורים בקרומים. הרטיקולום האנדופלזמי המחוספס מסנתז חלבונים שנשלחים מחוץ לתא, או נארזים בתוך אברונים אחרים בתוך התא. הריבוזומים היושבים על הרטיקולום האנדופלזמי המחוספס קוראים את המידע הגנטי המקודד ב- mRNA. הריבוזומים משתמשים במידע זה כדי לבנות חלבונים מחומצות אמינו. תעתיק ה- DNA ל- RNA לחלבון מכונה בביולוגיה "הדוגמה המרכזית". הרטיקולום האנדופלזמי הגס הופך גם את חלבונים ו פוספוליפידים המהווים את קרום הפלזמה של התא.

ה מתחם גולגי, המכונה גם גוף גולגי או מנגנון גולגי, הוא רשת נוספת של מיכלי מים, וכמו הגרעין והרשתית האנדופלזמית, היא סגורה בקרום. תפקידו של האברון הוא לעבד חלבונים שסונתזו ברטיקולום האנדופלזמי ולהפיץ אותם לחלקים אחרים של התא, או להכין אותם לייצוא מחוץ לתא. זה עוזר גם בהובלת שומנים סביב התא. כאשר הוא מעבד חומרים שיועברו, הוא אורז אותם במשהו שנקרא שלפוחית ​​גולגי. החומר נקשר בקרום ונשלח לאורך המיקרו-צינורות של שלד התא, כך שהוא יכול לנסוע ליעדו דרך הציטופלזמה. חלק משלפוחיות גולגי עוזבות את התא, וחלקן אוגרות חלבון לשחרור מאוחר יותר. אחרים הופכים לליזוזומים, שזה סוג אחר של אברון.

ליזוזומים הם שלפוחית ​​עגולה וקשורה בקרום שנוצרה על ידי מנגנון גולגי. הם מלאים באנזימים המפרקים מספר מולקולות, כמו פחמימות מורכבות, חומצות אמינו ופוספוליפידים. הליזוזומים הם חלק ממערכת האנדוממברנה כמו מנגנון גולגי והרטיקולום האנדופלזמי. כאשר תא כבר אינו זקוק לאברון מסוים, ליזוזום מעכל אותו בתהליך הנקרא אוטופגיה. כאשר תא אינו תקין או שאינו נחוץ עוד מסיבה אחרת, הוא עוסק במוות של תאים מתוכנתים, תופעה המכונה גם אפופטוזיס. התא מעכל את עצמו באמצעות הליזוזום שלו, בתהליך שנקרא אוטוליזה.

אברון דומה לליזוזום הוא הפרוטאזום, המשמש גם לפירוק חומרי תאים שאינם נחוצים. כאשר התא זקוק להפחתה מהירה בריכוז של חלבון מסוים, הוא יכול לתייג את החלבון מולקולות עם אות על ידי הצמדת יוביקוויטין אליהן, אשר ישלח אותן לפרוטאזום שיהיה מְעוּכָּל. אברון אחר בקבוצה זו נקרא a פרוקסיזום. פרוקסיזומים אינם מיוצרים במנגנון גולגי כמו הליזוזומים, אלא ברטיקולום האנדופלזמי. תפקידם העיקרי הוא ניקוי רעלים מסמים מזיקים כגון אלכוהול ורעלים הנוסעים בדם.

מיטוכונדריה, שהיחיד שלו הוא המיטוכונדריון, הם אברונים האחראים על שימוש במולקולות אורגניות לסינתזה אדנוזין טרי פוספט, או ATP, שהוא מקור האנרגיה לתא. מסיבה זו, המיטוכונדריון ידוע בכינויו "תחנת הכוח" של התא. המיטוכונדריה עוברת ללא הרף בין צורה דמוית חוט לצורה כדורית. הם מוקפים בקרום כפול. בקרום הפנימי יש קפלים רבים, כך שהוא נראה כמו מבוך. הקפלים נקראים cristae, יחידו הוא crista, והמרווח ביניהם נקרא מטריצה. המטריצה ​​מכילה אנזימים שמשתמשים במיטוכונדריה לסינתזת ATP, כמו גם ריבוזומים, כמו אלה החותכים את פני השטח של רשתית אנדופלזמית גסה. המטריצה ​​מכילה גם מולקולות קטנות ועגולות של mtDNA, הקיצור של DNA מיטוכונדריאלי.

בניגוד לאברונים אחרים, למיטוכונדריה יש DNA משלהן הנפרד ושונה מה- DNA של האורגניזם, שנמצא בגרעין של כל תא (DNA גרעיני). בשנות השישים, מדען אבולוציה בשם לין מרגוליס הציע תיאוריה של אנדוסימביוזה, שעדיין מקובל לחשוב כמסביר את ה- mtDNA. היא האמינה כי המיטוכונדריה התפתחה מחיידקים שחיו במערכת יחסים סימביוטית בתוך תאי המין המארח לפני כ -2 מיליארד שנה. בסופו של דבר, התוצאה הייתה המיטוכונדריון, לא כמין משלו, אלא כאברון בעל DNA משלו. דנ"א מיטוכונדריאלי עובר בירושה מהאם ומוטציה במהירות רבה יותר מאשר דנ"א גרעיני.