קיר תא: הגדרה, מבנה ותפקוד (עם תרשים)

דופן התא מהווים שכבת הגנה נוספת על גבי קרום תא. אתה יכול למצוא קירות תא בשניהם פרוקריוטים ואיקריוטים, והם הנפוצים ביותר בצמחים, אצות, פטריות וחיידקים.

עם זאת, לבעלי חיים ולפרוטואוזים אין מבנה מסוג זה. קירות התא נוטים להיות מבנים נוקשים המסייעים בשמירה על צורת התא.

לדופן התא מספר פונקציות, כולל שמירה על מבנה התא וצורתו. הקיר נוקשה ולכן הוא מגן על התא ועל תוכנו.

לדוגמא, דופן התא יכול למנוע מחוללי פתוגנים כמו נגיפי צמח. בנוסף לתמיכה המכנית, הקיר משמש כמסגרת שיכולה למנוע מהתא להתרחב או לצמוח מהר מדי. חלבונים, סיבי תאית, פוליסכרידים ורכיבים מבניים אחרים מסייעים לקיר לשמור על צורת התא.

דופן התא ממלאת תפקיד חשוב גם בהובלה. מכיוון שהקיר הוא א קרום חדיר למחצה, זה מאפשר לחומרים מסוימים לעבור, כמו חלבונים. זה מאפשר לקיר לווסת דיפוזיה בתא ולשלוט במה שנכנס או יוצא.

בנוסף, הקרום החדיר למחצה מסייע לתקשורת בין התאים בכך שהוא מאפשר למולקולות איתות לעבור דרך הנקבוביות.

קיר תא צמחי מורכב בעיקר מפחמימות, כמו פקטינים, תאית והמיסלולוזה. יש בו גם חלבונים מבניים בכמויות קטנות יותר וכמה מינרלים כמו סיליקון. כל המרכיבים הללו הם חלקים חיוניים בדופן התא.

תאית היא פחמימה מורכבת ומורכבת מאלפי מונומרים גלוקוזיים שיוצרים שרשראות ארוכות. שרשראות אלו מתאחדות ויוצרות תאית מיקרופייברלים, שקוטרם ננומטר. המיקרופיברלים מסייעים בשליטה על צמיחת התא על ידי הגבלה או התרת הרחבתו.

אחת הסיבות העיקריות לקיר בתא צמח היא שהוא יכול לעמוד לחץ טורגורוכאן תאית ממלאת תפקיד מכריע. לחץ של טורגור הוא כוח שנוצר על ידי החלק הפנימי של התא שנדחק החוצה. מיקרופייברלים של תאית יוצרים מטריצה ​​עם החלבונים, המיסלולוזות והפקטינים כדי לספק את המסגרת החזקה שיכולה לעמוד בלחץ הטורגור.

המיסלולוזות וגם הפקטינים הם רב-סוכרים מסועפים. לחציללולוזות קשרי מימן המחברים אותם למיקרו פיברילים של תאית, בעוד לפקטינים לוכדים מולקולות מים כדי ליצור ג'ל. המיסלולוזות מגבירות את חוזק המטריצה, ופקטינים מסייעים במניעת דחיסה.

החלבונים בדופן התא משרתים פונקציות שונות. חלקם מספקים תמיכה מבנית. אחרים הם אנזימים, שהם סוג של חלבון שיכול להאיץ תגובות כימיות.

ה אנזימים לסייע ביצירת ושינויים נורמליים המתרחשים לשמירה על דופן התא של הצמח. הם גם ממלאים חלק בהבשלת הפירות ושינויים בצבע העלה.

אם אי פעם הכנת ריבה או ג'לי משלך, אז ראית את אותם סוגים של פקטינים נמצא בקירות התא בפעולה. פקטין הוא המרכיב שמבשלים מוסיפים לסמיך מיצי פירות. לעתים קרובות הם משתמשים בפקטינים שנמצאים באופן טבעי בתפוחים או פירות יער כדי להכין את הריבות או הג'לי שלהם.

•••מדע

קירות תאי הצמח הם מבנים תלת שכבתיים עם ממלה אמצעית, דופן התא הראשוני ו דופן תא משני. הלמלה האמצעית היא השכבה החיצונית ביותר ומסייעת בצמתים בין תא לתא תוך כדי החזקת תאים סמוכים זה לזה (במילים אחרות, היא יושבת בין ומחזיקה את קירות התא של שני תאים; זו הסיבה שזה נקרא הלמלה האמצעית, למרות שהיא השכבה החיצונית ביותר).

הלמלה האמצעית פועלת כמו דבק או מלט תאי צמח כי הוא מכיל פקטינים. בְּמַהֲלָך חלוקת תא, הלמלה האמצעית היא הראשונה שנוצרה.

דופן התא הראשוני מתפתח כאשר התא גדל, ולכן הוא נוטה להיות דק וגמיש. זה נוצר בין הלמלה האמצעית לבין קרום פלזמה.

הוא מורכב ממיקרופיברלים תאיים עם המיסלולוזות ופקטינים. שכבה זו מאפשרת לתא לצמוח לאורך זמן אך אינה מגבילה יתר על המידה את צמיחת התא.

דופן התא המשני עבה ונוקשה יותר, ולכן הוא מספק הגנה רבה יותר על הצמח. זה קיים בין דופן התא הראשוני לקרום הפלזמה. לעיתים קרובות, קיר התא הראשי מסייע ביצירת קיר משני זה לאחר סיום צמיחת התא.

קירות תאים משניים מורכבים מתאית, המיסלולוזה ו עֵצָן. ליגנין הוא פולימר של אלכוהול ארומטי המספק תמיכה נוספת לצמח. זה עוזר להגן על הצמח מפני התקפות על ידי חרקים או פתוגנים. ליגנין מסייע גם בהובלת מים בתאים.

כאשר משווים את ההרכב והעובי של קירות התא הראשוניים והמשניים בצמחים, קל לראות את ההבדלים.

ראשית, בדפנות הראשוניות יש כמויות שוות של תאית, פקטינים והמיסלולוזות. עם זאת, בקירות התא המשניים אין פקטין ויש בהם יותר תאית. שנית, מיקרופייברלים התאית בדפנות התאים הראשוניים נראים אקראיים, אך הם מאורגנים בקירות משניים.

למרות שמדענים גילו היבטים רבים של האופן שבו קירות התא פועלים בצמחים, אזורים מסוימים עדיין זקוקים למחקר נוסף.

לדוגמה, הם עדיין לומדים יותר על האמיתי גנים מעורב בביוסינתזה של דופן התא. החוקרים מעריכים שכ -2,000 גנים לוקחים חלק בתהליך. תחום מחקר נוסף חשוב הוא כיצד פועל ויסות גנים בתאי הצמח וכיצד הוא משפיע על הדופן.

בדומה לצמחים, דפנות התאים של הפטריות מורכבות מפחמימות. עם זאת, בזמן פטריות יש תאים עם כיטין ופחמימות אחרות, אין להן תאית כמו שיש לצמחים.

בקירות התא שלהם יש גם:

• אנזימים
• גלוקנים
• פיגמנטים
• שעווה 
• חומרים אחרים 

חשוב לציין שלא לכל הפטריות יש דפנות תאים, אך רבות מהן כן. בפטריות, דופן התא יושב מחוץ לקרום הפלזמה. כיטין מהווה את רוב דופן התא, וזה אותו חומר שנותן לחרקים את החזקים שלהם שלדים חיצוניים.

באופן כללי, לפטריות עם דפנות תאים יש שלוש שכבות: כיטין, גלוקנים וחלבונים.

כשכבה הפנימית ביותר, הכיטין הוא סיבי ומורכב מפולי סוכרים. זה עוזר להפוך את קירות תאי הפטריות לנוקשים וחזקים. לאחר מכן, קיימת שכבת גלוקנים, שהם פולימרים של גלוקוז, המצליבים קישור עם כיטין. הגלוקנים מסייעים גם לפטריות לשמור על קשיחות דופן התא.

לבסוף, קיימת שכבת חלבונים הנקראת מנופרוטאינים אוֹ מאננים, שיש להם רמה גבוהה של סוכר מנוס. בדופן התא יש גם אנזימים וחלבונים מבניים.

רכיבים שונים של דופן התא הפטרייתי יכולים לשרת מטרות שונות. לדוגמא, אנזימים יכולים לעזור בעיכול של חומרים אורגניים, בעוד שחלבונים אחרים עשויים לסייע בהדבקה בסביבה.

קירות התא בפנים אַצוֹת מורכבים מפוליסכרידים, כמו תאית, או גליקופרוטאינים. בחלק מהאצות יש פוליסכרידים וגם גליקופרוטאינים בדפנות התא שלהם. בנוסף, בדפנות תאי האצות יש מאננים, קסילנים, חומצה אלגנית ופוליסכרידים סולפריים. קירות התא בין סוגים שונים של אצות יכולים להשתנות מאוד.

מאננים הם חלבונים שיוצרים מיקרופיברילים בכמה אצות ירוקות ואדומות. קסילנים הם פוליסכרידים מורכבים ולעיתים מחליפים תאית באצות. חומצה אלגנית היא סוג אחר של רב-סוכר המופיע לעתים קרובות באצות חומות. עם זאת, ברוב האצות יש פוליסכרידים סולפריים.

דיאטומים הם סוג של אצות החיים במים ובאדמה. הם ייחודיים מכיוון שקירות התא שלהם עשויים סיליקה. החוקרים עדיין חוקרים כיצד דיאטומים יוצרים את קירות התא שלהם ואילו חלבונים מהווים את התהליך.

עם זאת, הם קבעו כי דיאטומים יוצרים את קירותיהם העשירים במינרלים באופן פנימי ומעבירים אותם מחוץ לתא. תהליך זה, שנקרא אקסוציטוזיס, מורכב ומערב חלבונים מרובים.

בדופן תא חיידקי יש פפטידוגליקנים. פפטידוגליקן או מורין היא מולקולה ייחודית המורכבת מסוכרים וחומצות אמינו בשכבת רשת, והיא מסייעת לתא לשמור על צורתו ומבנהו.

דופן התא בחיידקים קיים מחוץ לקרום הפלזמה. לא רק שהקיר מסייע בתצורת צורת התא, אלא הוא גם מסייע במניעת התפוצצות התא ושפיכת כל תכולתו.

באופן כללי, ניתן לחלק חיידקים לקטגוריות חיוביות או שליליות גרם, ולכל סוג יש דופן תא שונה במקצת. חיידקים חיוביים לגראם יכולים להכתים כחול או סגול במהלך בדיקת צביעת גרם, המשתמשת בצבעים כדי להגיב עם הפפטידוגליקנים בדופן התא.

מצד שני, לא ניתן להכתים חיידקים שליליים בגרם כחול או סגול עם סוג זה של בדיקה. כיום, מיקרוביולוגים עדיין משתמשים במכתמי גרם כדי לזהות את סוג החיידקים. חשוב לציין כי גם בחיידקים חיוביים לגראם וגם לחיידק גרם יש פפטידוגליקנים, אך קרום חיצוני נוסף מונע צביעת חיידקים גרם שליליים.

לחיידקים חיוביים גרם יש קירות תאים עבים העשויים משכבות של פפטידוגליקנים. לחיידקים חיובי גרם יש קרום פלזמה אחד המוקף בדופן התא הזה. עם זאת, לחיידקים שליליים גרם יש דפנות תאים דקות של פפטידוגליקנים שאינם מספיקים כדי להגן עליהם.

זו הסיבה שבחיידקים שליליים גרם יש שכבה נוספת של ליפופוליסכרידים (LPS) המשמשים כ- אנדוטוקסין. לחיידקים שליליים גרם יש קרום פלזמה פנימי וחיצוני, וקירות התא הדקים נמצאים בין הממברנות.

ההבדלים בין תאים אנושיים לחיידקים מאפשרים להשתמש בהם אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה בגופך מבלי להרוג את כל התאים שלך. מכיוון שלאנשים אין דפנות תאים, תרופות כמו אנטיביוטיקה יכולות למקד לדפנות התאים בחיידקים. הרכב דופן התא ממלא תפקיד באופן שבו חלק מהאנטיביוטיקה עובדת.

לדוגמא, פניצילין, אנטיביוטיקה נפוצה של בטא לקטם, יכולה להשפיע על האנזים שיוצר את הקישורים בין גדילי פפטידוגליקן בחיידקים. זה עוזר להרוס את דופן התא המגן ועוצר את צמיחת החיידקים. למרבה הצער, אנטיביוטיקה עלולה להרוג גם חיידקים מועילים וגם מזיקים בגוף.

קבוצה אחרת של אנטיביוטיקה הנקראת גליקופפטידים מכוונת לסינתזה של דפנות התא על ידי עצירת היווצרות פפטידוגליקנים. דוגמאות לאנטיביוטיקה של גליקופפטיד כוללות vancomycin ו- teicoplanin.

עמידות לאנטיביוטיקה מתרחשת כאשר חיידקים משתנים, מה שהופך את התרופות ליעילות פחות. מכיוון שהחיידקים העמידים שורדים, הם יכולים להתרבות ולהתרבות. חיידקים הופכים עמיד בפני אנטיביוטיקה בדרכים שונות.

למשל, הם יכולים לשנות את קירות התא שלהם. הם יכולים להעביר את האנטיביוטיקה מהתאים שלהם, או לחלוק מידע גנטי הכולל עמידות לתרופות.

אחת הדרכים שחלק מהחיידקים מתנגדים לאנטיביוטיקה של בטא לקטם כמו פניצילין היא ליצור אנזים הנקרא בטא לקטמזה. האנזים תוקף את טבעת בטא לקטם, שהיא מרכיב ליבה של התרופה, ומורכבת מפחמן, מימן, חנקן וחמצן. עם זאת, יצרני תרופות מנסים למנוע עמידות זו על ידי הוספת מעכבי בטא לקטמזה.

קירות התא מציעים הגנה, תמיכה ועזרה מבנית לצמחים, אצות, פטריות וחיידקים. למרות שיש הבדלים גדולים בין דפנות התא של פרוקריוטים ואיקריוטים, לרוב האורגניזמים יש את דפנות התאים שלהם מחוץ לקרומי הפלזמה.

דמיון נוסף הוא שרוב קירות התא מספקים קשיחות וחוזק המסייעים לתאים לשמור על צורתם. הגנה מפני פתוגנים או טורפים היא גם דבר המשותף לקירות תאים רבים בקרב אורגניזמים שונים. באורגניזמים רבים יש דפנות תאים המורכבות מחלבונים וסוכרים.

הבנת קירות התא של פרוקריוטים ואוקריוטים יכולה לעזור לאנשים במגוון דרכים. מתרופות טובות יותר לגידולים חזקים יותר, למידה נוספת על דופן התא מציעה יתרונות פוטנציאליים רבים.