החשיבות של תאי צמחים

התא הוא יחידת החיים הקטנה ביותר בצמחים ובעלי חיים כאחד. חיידק הוא דוגמה לאורגניזם תא בודד, ואילו אדם בוגר מורכב מטריליוני תאים. תאים חשובים יותר מכך - הם חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. ללא תאים, שום דבר חי לא ישרוד. ללא תאי צמח, לא היו צמחים. ובלי צמחים, כל היצורים החיים היו מתים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

צמחים, המורכבים ממגוון סוגי תאים המאורגנים ברקמות, הם היצרנים העיקריים של כדור הארץ. ללא תאי צמח, שום דבר לא יכול לשרוד על כדור הארץ.

באופן כללי, תאי הצמח הם בצורת מלבני או קובייה והם גדולים יותר מתאי בעלי חיים. עם זאת, הם דומים לתאי בעלי חיים בכך שהם תאים אוקריוטים, מה שאומר ש- DNA של התא סגור בתוך הגרעין.

תאי הצמח מכילים מבנים תאיים רבים, שמבצעים פונקציות חיוניות לתא לתפקודו ולשרודו. תא צמחי מורכב מדופן תא, ממברנת התא ומבנים רבים הקשורים לקרום (אברונים), כגון פלסטידים ואקום. דופן התא, הכיסוי הנוקשה החיצוני ביותר של התא, עשוי תאית ומספק תמיכה ומאפשר אינטראקציה בין התאים. הוא מורכב משלוש שכבות: דופן התא הראשוני, דופן התא המשני והלמלה האמצעית. קרום התא (המכונה לפעמים קרום הפלזמה) הוא הגוף החיצוני של התא, בתוך דופן התא. תפקידה העיקרי הוא לספק כוח ולהגן מפני זיהום ולחץ. זה חדיר למחצה, כלומר רק חומרים מסוימים יכולים לעבור דרכו. מטריצה ​​דמוית ג'ל בתוך קרום התא נקראת ציטוזול או ציטופלזמה, שבתוכה מתפתחים כל שאר אברוני התא.

לכל אברון בתוך תא צמחי יש תפקיד חשוב. פלסטידים מאחסנים מוצרים צמחיים. Vacuoles הם אברונים מלאי קרום, המכילים קרום המשמשים גם לאחסון חומרים שימושיים. המיטוכונדריה מבצעת נשימה תאית ונותנת לתאים אנרגיה. כלורופלסט הוא פלסטיד מאורך או בצורת דיסק המורכב מהפיגמנט הירוק כלורופיל. הוא לוכד את אנרגיית האור וממיר אותה לאנרגיה כימית באמצעות תהליך הנקרא פוטוסינתזה. גוף הגולגי הוא החלק של תא הצומח בו ממוינים ונארזים חלבונים. חלבונים מורכבים בתוך מבנים הנקראים ריבוזומים. רשתית אנדופלזמית הם אברונים מכוסים קרום המעבירים חומרים.

הגרעין הוא מאפיין מובהק של תא איקריוטי. זהו מרכז הבקרה של התא הקשור בקרום כפול המכונה מעטפת הגרעין, והוא קרום נקבובי המאפשר לחומרים לעבור דרכו. הגרעין ממלא תפקיד חשוב ביצירת חלבונים.

תאי הצמח מגיעים מסוגים שונים, כולל פלואם, פרנכימה, סקלרנכימה, קולנכימה ותאי קסילם.

תאי פלואם מעבירים סוכר שמייצר העלים ברחבי הצמח. תאים אלה חיים אחר בגרותם.

התאים העיקריים של הצמחים הם תאי פרנכימה, המרכיבים עלי צמח ומקלים על חילוף החומרים וייצור המזון. תאים אלה נוטים להיות גמישים יותר מאחרים מכיוון שהם דקים יותר. תאי פרנכימה נמצאים בעלים, בשורשים ובגבעולים של צמח.

תאי סקלרנכימה מעניקים לצמח תמיכה רבה. שני סוגים של תאי סקלרנכימה הם סיבים ו sclereid. תאי סיבים הם תאים דקים וארוכים שבדרך כלל יוצרים קווצות או חבילות. תאי Sclereid עשויים להופיע בנפרד או בקבוצות ומגיעים בצורות שונות. בדרך כלל הם קיימים בשורשי הצמח ואינם חיים אחר בגרותם מכיוון שיש להם דופן משנית עבה המכילה ליגנין, המרכיב הכימי העיקרי של העץ. ליגנין קשה מאוד ועמיד למים, מה שלא מאפשר לתאים להחליף חומרים מספיק זמן כדי שיתרחש חילוף חומרים פעיל.

הצמח מקבל גם תמיכה מתאי קולנכימה, אך הם אינם נוקשים כמו תאי סקלרנכימה. תאי קולנצ'ימה בדרך כלל נותנים תמיכה לחלקים של צמח צעיר שעדיין צומח, כמו הגבעול והעלים. תאים אלה נמתחים יחד עם הצמח המתפתח.

תאי הקסילם הם תאים המוליכים מים, המביאים מים לעלי הצמח. תאים קשים אלה, הנמצאים בגבעולי הצמח, בשורשיו ובעלים, אינם חיים אחר בגרותם, אך דופן התא שלהם נשאר כדי לאפשר תנועה חופשית של מים בכל הצמח.

הסוגים השונים של תאי הצמח יוצרים סוגים שונים של רקמות, שיש להם פונקציות שונות בחלקים מסוימים של הצמח. תאי פלואם ותאי קסילם יוצרים רקמת כלי דם, תאי פרנכימה יוצרים רקמת אפידרמיס ותאי פרנכימה, תאי קולנכימה ותאי סקלרנכימה יוצרים רקמת קרקע.

רקמת כלי הדם יוצרת את האיברים המעבירים מזון, מינרלים ומים דרך הצמח. רקמת האפידרמיס יוצרת את השכבות החיצוניות של הצמח, ויוצרת ציפוי שעווה שמונע מצמח לאבד יותר מדי מים. רקמת קרקע מהווה את עיקר מבנה הצמח ומבצעת פונקציות שונות, כולל אחסון, תמיכה ופוטוסינתזה.

צמחים ובעלי חיים הם שני אורגניזמים רב-תאיים מורכבים ביותר עם חלקים משותפים, כמו הגרעין, הציטופלזמה, קרום התא, המיטוכונדריה והריבוזומים. התאים שלהם ממלאים את אותן פונקציות בסיסיות: לקיחת חומרים מזינים מהסביבה, שימוש בחומרים מזינים אלה כדי ליצור אנרגיה לאורגניזם, ויצירת תאים חדשים. בהתאם לאורגניזם, תאים עשויים גם להעביר חמצן דרך הגוף, להסיר פסולת, לשלוח אותות חשמליים למוח, מגנים מפני מחלות - ובמקרה של צמחים - מפיקים אנרגיה מ אוֹר שֶׁמֶשׁ.

עם זאת, ישנם כמה הבדלים בין תאי צמח לתאי בעלי חיים. שלא כמו תאים צמחיים, תאי בעלי חיים אינם מכילים דופן תא, כלורופלסט או וואקול בולט. אם אתה צופה בשני סוגי התאים במיקרוסקופ, אתה יכול לראות וואקולות גדולות ובולטות במרכז תא הצומח, ואילו בתא של בעלי חיים יש רק ואקום קטן ולא בולט.

תאי בעלי חיים הם בדרך כלל קטנים יותר מתאי צמח וסביבם קרום גמיש. זה מאפשר למולקולות, חומרים מזינים וגזים לעבור לתא. ההבדלים בין תאי צמח לתאי בעלי חיים מאפשרים להם למלא פונקציות שונות. לדוגמא, לבעלי חיים יש תאים מיוחדים המאפשרים תנועה מהירה מכיוון שבעלי חיים הם ניידים, ואילו הצמחים אינם ניידים ויש להם קירות תאים נוקשים לתוספת כוח.

תאי בעלי חיים מגיעים בגדלים שונים ונוטים לצורות לא סדירות, אך תאי הצמח דומים יותר לגודלם והם בדרך כלל מלבניים או בצורת קוביה.

תאי חיידקים ושמרים שונים לחלוטין מתאי הצומח ובעלי החיים. בתור התחלה, הם אורגניזמים חד תאיים. גם בתאי החיידק וגם בתאי השמרים יש ציטופלזמה וממברנה המוקפת בדופן התא. בתאי שמרים יש גם גרעין, אך לתאי חיידקים אין גרעין מובהק לחומר הגנטי שלהם.

צמחים מספקים בית גידול, מחסה והגנה לבעלי חיים, עוזרים לייצור ושימור אדמה ומשמשים לייצור מוצרים שימושיים רבים, כגון:

• סיבים
  
• תרופות

באזורים מסוימים בעולם, עץ מצמחים הוא הדלק העיקרי המשמש לבישול ארוחותיהם של אנשים ולחימום בתיהם.

צמחים מייצרים חמצן כתוצר פסולת של תהליך כימי הנקרא פוטוסינתזה, שכפי שמשמעותו של אוניברסיטת נברסקה-לינקולן מציינת, פשוטו כמשמעו, "להרכיב עם אור. "במהלך הפוטוסינתזה, הצמחים לוקחים אנרגיה מאור השמש כדי להמיר פחמן דו חמצני ומים למולקולות הדרושות לצמיחה, כמו אנזימים, כלורופיל וסוכרים.

הכלורופיל בצמחים סופג אנרגיה מהשמש. זה מאפשר ייצור גלוקוז, המורכב מאטומי פחמן, מימן וחמצן, הודות לתגובה הכימית בין פחמן דו חמצני למים.

גלוקוז המיוצר במהלך הפוטוסינתזה עשוי להפוך לכימיקלים שתאי הצמח זקוקים להם כדי לגדל. כמו כן, ניתן להמיר אותו לעמילן מולקולת האחסון, אשר לאחר מכן ניתן להמיר אותו חזרה לגלוקוז בעת הצורך. זה עשוי להתפרק גם במהלך תהליך שנקרא נשימה, שמשחרר אנרגיה המאוחסנת במולקולות הגלוקוז.

מבנים רבים בתוך תאי הצמח נדרשים כדי שהפוטוסינתזה תתקיים. הכלורופיל והאנזימים כלולים בתוך הכלורופלסטים. בגרעין נמצא ה- DNA הדרוש לנשיאת הקוד הגנטי של החלבונים המשמשים לפוטוסינתזה. קרום התא של הצמח מאפשר תנועת מים וגז לתא ומחוצה לו, ושולט גם במעבר של מולקולות אחרות.

חומרים מומסים נעים בתא ומחוצה לו דרך קרום התא, בתהליכים שונים. אחד התהליכים הללו נקרא דיפוזיה. זה כולל תנועה חופשית של חלקיקי חמצן ופחמן דו חמצני. ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני נע לעלה, ואילו ריכוז גבוה של חמצן נע מהעלה לאוויר.

מים נעים על פני קרומי התא באמצעות תהליך הנקרא אוסמוזה. זה מה שנותן לצמחים מים דרך שורשיהם. אוסמוזה דורשת שני פתרונות בריכוזים שונים וכן קרום חדיר למחצה המפריד ביניהם. מים עוברים מתמיסה פחות מרוכזת לתמיסה מרוכזת יותר עד לרמה בצד המרוכז יותר של הממברנה עולה והמפלס בצד הפחות מרוכז של הקרום צונח, עד שהריכוז זהה משני צידי ה- קְרוּם. בשלב זה, התנועה של מולקולות מים זהה לשני הכיוונים והחילופי נטו של מים הוא אפס.

שני חלקי הפוטוסינתזה ידועים כתגובות אור (תלויות אור) ותגובות כהות או פחמן (בלתי תלויות אור). תגובות האור זקוקות לאנרגיה מאור השמש, ולכן הן יכולות להתרחש רק ביום. במהלך תגובה קלה מפצלים מים ומשחררים חמצן. תגובה קלה מספקת גם את האנרגיה הכימית (בצורה של מולקולות האנרגיה האורגניות ATP ו- NADPH) הדרושות במהלך תגובה כהה כדי להפוך פחמן דו חמצני לפחמימה.

תגובה כהה אינה דורשת אור שמש ומתרחשת בחלק של הכלורופלסט הנקרא סטרומה. מדובר באנזימים אחדים, בעיקר רוביסקו, שהוא השפע ביותר מכל חלבוני הצומח וצורך הכי הרבה חנקן. תגובה כהה משתמשת ב- ATP וב- NADPH המיוצרים במהלך תגובה קלה כדי לייצר מולקולות אנרגיה. מחזור התגובה מכונה מחזור קלווין או מחזור קלווין-בנסון. ATP ו- NADPH משתלבים עם פחמן דו חמצני ומים כדי להפוך את המוצר הסופי, גלוקוז.