מבנה תאים של בעל חיים

תאים הם היסודות הבסיסיים והבלתי ניתנים להפחתה של החיים על פני כדור הארץ. יש יצורים חיים, כמו חיידקים, מורכבים מתא בודד בלבד; בעלי חיים כמוך כוללים טריליונים. תאים הם עצמם מיקרוסקופיים, אך עם זאת רובם מכילים מערך מדהים של רכיבים קטנים עוד יותר שכולם תורמים למשימה הבסיסית של שמירת התא - ובהרחבה, האורגניזם ההורי - בחיים. תאים של בעלי חיים הם, באופן כללי, חלק מצורות חיים מורכבות יותר מאשר תאים חיידקיים או צמחיים; בהתאם לכך, תאי בעלי חיים מורכבים ומורכבים יותר מעמיתיהם בעולם המיקרוביאלי והבוטני.

אולי הדרך הקלה ביותר לחשוב על תא של בעלי חיים היא כמרכז הגשמה או מחסן גדול ועמוס. שיקול חשוב שיש לזכור היטב, כזה שמתאר לעיתים קרובות את העולם באופן כללי אך ישים להפליא לביולוגיה בפרט, הוא "צורה שמתאימה לתפקוד". זה ה הסיבה מדוע חלקיהם של תא בעלי חיים, כמו גם התא כולו, בנויים באופן שהם קשורים קשר הדוק ביותר למשרות שחלקים אלה - המכונים "אברונים" - מוטלים עליהם מבצעים.

ניתן לחלק את היצורים החיים פרוקריוטי אורגניזמים, שהם חד תאיים וכוללים:

• צמחים
  
• בעלי חיים
  
• פטריות

תאי האקריוטים כוללים קרום סביב החומר הגנטי, ויוצר גרעין; לפרוקריוטים אין קרום כזה. כמו כן, הציטופלזמה של הפרוקריוטים אינה מכילה אברונים, שתאים אוקריוטים מתהדרים בשפע.

ה קרום תא, המכונה גם קרום הפלזמה, מהווה את הגבול החיצוני של תאי בעלי חיים. (לתאי הצמח יש דפנות תאים ישירות מחוץ לקרום התא להגנה ולמציבות נוספות.) הממברנה היא יותר ממחסום פיזי פשוט או מחסן לאברונים ו- DNA; במקום זאת, הוא דינמי, עם ערוצים סלקטיביים ביותר המווסתים בקפידה את כניסתם ויציאתם של מולקולות לתא וממנו.

קרום התא מורכב מ- דו שכבתי פוספוליפידי, או שכבה דו שכבתית. שכבה דו-שכבתית זו מורכבת, במהותה, משני "יריעות" שונות של מולקולות פוספוליפידים, עם השומנים חלקי המולקולות בשכבות שונות נוגעות וחלקי הפוספט מצביעים הפוך הוראות. כדי להבין מדוע זה קורה, שקול בנפרד את המאפיינים האלקטרוכימיים של ליפידים ופוספטים. פוספטים הם מולקולות קוטביות, כלומר המטענים האלקטרוכימיים שלהם מופצים בצורה לא אחידה על פני המולקולה. מים (H₂O) הוא גם קוטבי, וחומרים קוטביים נוטים להתערבב, ולכן פוספטים הם בין החומרים המסומנים הידרופיליים (כלומר, נמשכים למים).

החלק השומני של פוספוליפיד מכיל שתי חומצות שומן, שהן שרשראות ארוכות של פחמימנים עם סוגים ספציפיים של קשרים שמשאירים את המולקולה כולה ללא שיפוע טעינה. למעשה, השומנים בהגדרתם אינם קוטביים. מכיוון שהם מגיבים בניגוד לאופן שבו מולקולות קוטביות עושות בנוכחות מים, הם נקראים הידרופובי. לכן אתה עשוי לחשוב על מולקולה שלמה של פוספוליפידים כ"דמויית קלמארי ", כאשר החלק הפוספתי משמש כראש וגוף והליפיד כזוג מחושים. יתר על כן, דמיין שני "סדיני" דיונונים גדולים, שנאספו כשמחושיהם מתערבבים וראשיהם מופנים לכיוונים מנוגדים.

קרומי תאים מאפשרים לחומרים מסוימים לבוא וללכת. זה קורה במספר דרכים, כולל דיפוזיה, דיפוזיה קלה, אוסמוזה ותחבורה פעילה. לחלק מהאברונים, כמו המיטוכונדריה, ממברנות פנימיות משלהם המורכבות מאותם חומרים כמו קרום הפלזמה עצמו.

ה גַרעִין הוא למעשה מרכז הבקרה והפיקוד של תא החי. הוא מכיל את ה- DNA, שברוב בעלי החיים מסודר בכרומוזומים נפרדים (יש לכם 23 זוגות כאלה) המחולקים למנות קטנות הנקראות גנים. גנים הם פשוט אורכים של DNA המכילים את הקוד עבור מוצר חלבון מסוים, אשר ה- DNA מעביר למכונות הרכבת החלבון של התא דרך מולקולת ה- RNA (חומצה ריבונוקלאית).

הגרעין כולל חלקים שונים. בבדיקה מיקרוסקופית נקודה כהה בשם גרעין מופיע באמצע הגרעין; הגרעין מעורב בייצור ריבוזומים. הגרעין מוקף בקרום גרעיני, כפול מאוחר יותר אנלוגי לקרום התא. בבטנה זו, המכונה גם מעטפת הגרעין, יש חלבונים חוטים חוטים המחוברים לשכבה הפנימית המשתרעים פנימה ומסייעים בשמירת ה- DNA מאורגן ובמקומו.

במהלך רפרודוקציה וחלוקת התאים, מחשוף הגרעין עצמו לשני גרעיני בת נקרא ציטוקינזיס. הפרדת הגרעין משאר התא מאפשרת לשמור על ה- DNA מבודד מפעילויות תאים אחרות, ולמזער את הסיכויים שהוא עלול להיפגע. זה מאפשר גם שליטה מעולה בסביבה הסלולרית המיידית, אשר יכולה להיות נבדלת מהציטופלזמה של התא בכללותו.

אברונים אלו, הנמצאים גם בתאים שאינם מן החי, אחראים על סינתזת החלבון המתרחשת בציטופלזמה. סינתזת חלבונים יוצאת לדרך כאשר DNA בגרעין עובר תהליך הנקרא תעתיק, שהוא ה- יצירת RNA עם קוד כימי המתאים לרצועת ה- DNA המדויקת שממנה הוא עשוי (RNA שליח או mRNA). DNA ו- RNA שניהם מורכבים ממונומרים (יחידות חוזרות בודדות) של נוקליאוטידים, המכילים סוכר, קבוצת פוספט וחלק הנקרא בסיס חנקני. ה- DNA כולל ארבעה בסיסים שונים כאלו (אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין), והרצף של אלה ברצועת DNA ארוכה הוא הקוד למוצר המסונתז בסופו של דבר על ריבוזומים.

כאשר ה- mRNA החדש שנוצר עובר מהגרעין לריבוזומים בציטופלזמה, סינתזת החלבון יכולה להתחיל. הריבוזומים עצמם עשויים מעין RNA הנקרא RNA ריבוזומלי (rRNA). הריבוזומים מורכבים משתי יחידות משנה חלבוניות, אחת מהן מסיבית בכ -50 אחוז מהשנייה. mRNA נקשר לאתר מסוים בריבוזום, ואורכים של המולקולה שלושה בסיסים בכל פעם "נקראים" ושימש פעם אחת מכ -20 סוגים שונים של חומצות אמינו, שהם אבני הבסיס הבסיסיות של חלבונים. חומצות אמינו אלו מועברות לריבוזומים על ידי סוג שלישי של RNA, הנקרא RNA העברה (tRNA).

מיטוכונדריה הם אברונים מרתקים הממלאים תפקיד חשוב במיוחד בחילוף החומרים של בעלי חיים ואוקריוטים בכללותם. הם, כמו הגרעין, מוקפים בקרום כפול. יש להם תפקיד בסיסי אחד: לספק כמה שיותר אנרגיה באמצעות מקורות דלק פחמימות בתנאים של זמינות מספקת של חמצן.

השלב הראשון במטבוליזם של תאי בעלי חיים הוא פירוק הגלוקוז שנכנס לתא לחומר הנקרא פירובט. זה נקרא גליקוליזה ומתרחש בין אם חמצן קיים ובין אם לאו. כאשר אין מספיק חמצן, פירובט עובר תסיסה כדי להפוך ללקט, מה שמספק פרץ לטווח קצר של אנרגיה תאית. אחרת, פירובט נכנס למיטוכונדריה ועובר נשימה אירובית.

נשימה אירובית כוללת שני תהליכים בצעדים משלהם. הראשון מתרחש במטריקס המיטוכונדריה (בדומה לציטופלזמה של התא עצמו) ונקרא מחזור קרבס, מחזור החומצה הטריקרבוקסילית (TCA) או מחזור החומצה הציטרית. מחזור זה מייצר נשאי אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה לתהליך הבא, שרשרת הובלת האלקטרונים. תגובות שרשרת הובלת האלקטרונים מתרחשות על קרום המיטוכונדריה, ולא במטריקס בו פועל מחזור קרבס. הפרדה פיזית זו של משימות, למרות שלא תמיד נראית היעילה ביותר מבחוץ, אך מסייעת להבטיח מינימום טעויות של אנזימים בדרכי הנשימה, רק כיוון שיש חלקים שונים של חנות כלבו ממזער את הסיכוי שתפסיק עם הרכישה הלא נכונה, גם אם אתה צריך לנדוד לחנות לא מעט דרכים להגיע זה.

מכיוון שחילוף החומרים האירובי מספק הרבה יותר אנרגיה מה- ATP (אדנוזין טריפוספט) לכל מולקולת גלוקוז מאשר תסיסה, היא תמיד הדרך "המועדפת" ועומדת כניצחון של אבולוציה.

מאמינים כי מיטוכונדריה היו אורגניזמים פרוקריוטים העומדים בפני עצמם בפעם אחת, לפני מיליוני ומיליוני שנים, לפני שהשתלבו במה שמכונה כיום תאים אוקריוטים. זה נקרא תיאוריית האנדוסימביונט, שעושה דרך ארוכה בכדי להסביר הרבה מאפיינים של המיטוכונדריה שאחרת עשויים להיות חמקמקים עבור ביולוגים מולקולריים. נראה כי האוקריוטים האלו למעשה חטפו יצרן אנרגיה שלם, ולא כזה שצריך להתפתח ממנו רכיבים קטנים יותר, הוא אולי הגורם העיקרי לכך שבעלי חיים ואוקריוטים אחרים יכולים לשגשג כל עוד יש להם.

מערכת גולג'י: נקרא גם גופי גולגי, מערכת גולג'י מהווה מרכז עיבוד, אריזה ומיון של חלבונים ושומנים המיוצרים במקום אחר בתא. לרוב אלה מראה "ערימת לביבות". אלה הם שלפוחיות, או שקיות קטנות הקשורות לקרום, שמתנתקות מהקצוות החיצוניים של הדיסקים בגופי הגולגי כאשר תכולתן מוכנה למסירה לחלקים אחרים של התא. כדאי לדמיין את גופי גולגי כמשרדי דואר או כמרכזי מיון ומשלוח דואר, עם כל שלפוחית מתנתק מה"בניין "הראשי ויוצר כמוסה סגורה משלה הדומה למשאית משלוח או קרון רכבת.

גופי גולגי מייצרים ליזוזומים, המכילים אנזימים חזקים שיכולים להשפיל רכיבי תאים ישנים ושחוקים או מולקולות תועות שאינן צריכות להיות בתא.

רשתית אנדופלזמית: ה רשתית אנדופלזמית (ER) הוא אוסף של צינורות מצטלבים ושלפוחיות שטוחות. רשת זו מתחילה בגרעין ומשתרעת לאורך כל הציטופלזמה עד לקרום התא. אלה משמשים, כפי שאולי כבר התאספתם ממיקומם וממבנהם, להעברת חומרים מחלק אחד של התא למשנהו; ליתר דיוק, הם משמשים צינור בו הובלה זו יכולה להתקיים.

ישנם שני סוגים של ER, המובחנים בכך שיש להם ריבוזומים מחוברים או לא. ER מחוספס מורכב משלפוחיות מוערמות אליהן מחוברים הרבה ריבוזומים. ב- ER הגס, קבוצות אוליגוסכרידים (סוכרים קצרים יחסית) מחוברים לחלבונים קטנים כשהם עוברים בדרך לאברונים אחרים או לשלפוחיות הפרשה. לעומת זאת, ל- ER החלק אין ריבוזומים. ה- ER החלק מוליד שלפוחיות הנושאות חלבונים ושומנים, והיא גם מסוגלת לבלוע ולהשבית כימיקלים מזיקים, ובכך לבצע מעין פונקציה של אבטחת מדביר-עוזרת-בית וכן להיות תחבורה תְעָלָה.