מבני תאים ושלושת הפונקציות העיקריות שלהם

המכלים המיקרוסקופיים המכונים תאים הן היחידות הבסיסיות של יצורים חיים על פני כדור הארץ. כל אחד מהם מתגאה בכל המאפיינים שהמדענים מייחסים לחיים. למעשה, יש יצורים חיים המורכבים מתא אחד בלבד. לעומת זאת, בגופך שלך יש טווח של 100 טריליון.

כמעט כל האורגניזמים החד תאיים הם פרוקריוטים, ובתכנית הסיווג הגדולה של החיים, אלה שייכים לתחום החיידקים או לתחום ארכיאה. בני אדם, יחד עם כל שאר בעלי החיים, הצמחים והפטריות, הם אקריוטים.

מבנים זעירים אלה מבצעים את אותן המשימות בסולם "מיקרו" כדי לשמור על עצמם שלמות שאתה ואורגניזמים אחרים בגודל מלא עושים בקנה מידה "מאקרו" כדי להישאר בחיים. וברור שאם מספיק תאים בודדים נכשלים במשימות אלה, אורגניזם ההורה ייכשל יחד עם זה.

למבנים בתוך התאים יש פונקציות אינדיבידואליות, ובכלל, לא משנה המבנה, ניתן לצמצם את אלה לשלוש עבודות חיוניות: א ממשק פיזי או גבול עם מולקולות ספציפיות; אמצעי שיטתי להעברת כימיקלים אל תוך המבנה או לאורכו; ו פונקציה מטבולית או רבייתית ספציפית.

כאמור, בעוד שתאים נחשבים בדרך כלל כמרכיבים זעירים של יצורים חיים, הרבה תאים הם דברים חיים.

בַּקטֶרִיָה, שלא ניתן לראות אך בהחלט מורגשים את נוכחותם בעולם (למשל, חלקם גורמים למחלות זיהומיות, אחרים עוזרים למאכלים כמו גבינה ויוגורט מזדקנים כראוי ואחרים ממלאים תפקיד בשמירה על בריאות מערכת העיכול האנושית), הם דוגמה לאורגניזמים חד תאיים, ול פרוקריוטים.

לתאים פרוקריוטיים יש מספר מוגבל של רכיבים פנימיים בהשוואה לעמיתיהם האיקריוטים. אלה כוללים א קרום תא, ריבוזומים, חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) ו ציטופלזמה, ארבעת המאפיינים המהותיים של כל התאים החיים; אלה מתוארים בפירוט בהמשך.

לחיידקים יש גם קירות תאים מחוץ לקרום התא לתמיכה נוספת, ולחלקם יש גם מבנים הנקראים flagellaמבנים דמויי שוט העשויים מחלבון ועוזרים לאורגניזמים אליהם הם קשורים לנוע בסביבתם.

לתאים אוקריוטיים יש שלל מבנים שלתאים פרוקריוטים אין, ובהתאם, תאים אלה נהנים ממגוון רחב יותר של פונקציות. אולי החשובים ביותר הם גַרעִין וה מיטוכונדריה.

לפני שנחקור לעומק כיצד מבני תאים בודדים מטפלים בפונקציות אלה, כדאי לסקור מה הם מבנים אלו והיכן ניתן למצוא אותם. ארבעת המבנים הראשונים ברשימה הבאה משותפים לכל התאים בטבע; האחרים נמצאים באיקריוטים, ואם מבנה נמצא רק בתאים אוקריוטיים מסוימים, צוין מידע זה.

קרום התא: זה נקרא גם קרום פלזמהאך זה עלול לגרום לבלבול מכיוון שלתאים אוקריוטיים למעשה יש קרומי פלזמה סביבם אברונים, שרבים מהם מפורטים להלן. זה מורכב משכבה דו פוספוליפידית, או משתי שכבות שנבנו זהה זו לזו באופן "תמונת ראי". זו מכונה דינמית באותה מידה שהיא מחסום פשוט.

ציטופלזמה: מטריצה ​​דמויית ג'ל זו היא החומר בו יושבים הגרעין, האברונים ומבני תאים אחרים, כמו פיסות פרי בקינוח ג'לטין קלאסי. חומרים עוברים דרך ציטופלזמה באמצעות דיפוזיה, או מאזורים בעלי ריכוז גבוה יותר של אותם חומרים לאזורים בעלי ריכוז נמוך יותר.

ריבוזומים: מבנים אלה, שאין להם ממברנות משלהם ולכן אינם נחשבים לאברונים אמיתיים, הם אתרי סינתזת החלבון בתאים והם עשויים עצמם מיחידות משנה של חלבון. יש להם "תחנות עגינה" עבור שליח חומצה ריבונוקלאית (mRNA), הנושא הוראות DNA מהגרעין, וחומצות אמינו, "אבני הבניין" של חלבונים.

DNA: התא חומר גנטי יושב בציטופלסמה של תאים פרוקריוטיים, אך בגרעינים (ברבים של "גרעין") של תאים אוקריוטים. מורכב ממונומרים - כלומר יחידות משנה חוזרות - נקרא נוקלאוטידים, מתוכם ארבעה סוגים בסיסיים, ה- DNA נארז יחד עם חלבונים תומכים הנקראים היסטונים לחומר ארוך ומחרוזת הנקרא כרומטין, שהוא עצמו מחולק ל כרומוזומים באיקריוטים.

אברונים מספקים דוגמאות נהדרות למבני תאים המשרתים מטרות מובחנות, הכרחיות וייחודיות הנשענות על שמירה על מנגנוני תחבורה אשר בתורם תלויים באופן שבו מבנים אלה קשורים פיזית לשאר חלקי העולם תָא.

מיטוכונדריה הן אולי המולקולות הבולטות ביותר מבחינת המראה הייחודי שלהן במיקרוסקופ והן שלהן פונקציה, כלומר להשתמש במוצרי התגובות הכימיות המפרקות את הגלוקוז בציטופלזמה כדי להפיק תוספות גדולות עסקה של אדנוזין טריפוספט (ATP) כל עוד קיים חמצן. זה ידוע בשם נשימה תאית ומתרחש בעיקר על קרום המיטוכונדריה.

אברונים מרכזיים אחרים כוללים את רשתית אנדופלזמית, מעין "כביש מהיר" סלולרי שאורז ומעביר מולקולות בין הריבוזומים, הגרעין, הציטופלזמה וחוץ התא. גופי גולגי, או "דיסקים" שמתנתקים מהמרשת האנדופלזמית כמו מוניות קטנות. ליזוזומים, שהם גופים כדוריים חלולים המפרקים את מוצרי הפסולת שנוצרו במהלך התגובות המטבוליות של התא.

שלושת העבודות של קרום התא שומרות על שלמות התא עצמו, ומשמשות כקרום חדיר למחצה שעברו מולקולות קטנות ועשויות להקל על מעבר פעיל של חומרים באמצעות "משאבות" המוטמעות בקרום.

המולקולות המרכיבות כל אחת משתי שכבות הקרום הן פוספוליפידים, בעלי "זנבות" הידרופוביים העשויים משומן הפונים פנימה (ומכאן זה לזה) ו"ראשים "המכילים זרחן הידרופילי הפונים כלפי חוץ (וזה כלפי החלק הפנימי והחיצוני של האברון עצמו, או במקרה של קרום התא עצמו, החלק הפנימי והחיצוני של התא עצמה).

אלה הם לינאריים ומאונכים למבנה הכללי דמוי הסדין של הממברנה.

ה פוספוליפידים קרובים מספיק זה לזה כדי להרחיק רעלים, או מולקולות גדולות שיפגעו בפנים אם יעברו מעבר. אבל הם רחוקים זה מזה כדי לאפשר מולקולות קטנות הדרושות לתהליכים מטבוליים, כמו מים, גלוקוז (כל הסוכר תאים משתמשים לאנרגיה) וחומצות גרעין (המשמשות לבניית נוקלאוטידים ובכך DNA ו- ATP, "מטבע האנרגיה" בכל תאים).

בקרום יש "משאבות" מוטבעות בין הפוספוליפידים המשתמשים ב- ATP כדי להכניס או להזיז מולקולות שלא היו בדרך כלל עוברים דרך, בגלל הגודל שלהם, או בגלל שהריכוז שלהם גדול יותר בצד שהמולקולות נשאבות לקראת. תהליך זה נקרא מעבר פעיל.

הגרעין של כל תא מכיל עותק מלא של כל ה- DNA של אורגניזם בצורת כרומוזומים; לבני אדם 46 כרומוזומים, כאשר 23 עוברים בירושה מכל אחד מההורים. הגרעין מוקף בקרום פלזמה הנקרא מעטפת גרעין.

במהלך תהליך שנקרא מיטוזההמעטפה הגרעינית מומסת, והגרעין מתפצל לשניים לאחר שהכרומוזומים מועתקים או משוכפלים.

לאחר מכן זמן קצר חלוקת התא כולו, תהליך המכונה ציטוקינזיס. התוצאה היא יצירת שני תאי בת זהים זה לזה כמו גם לתא האב.