Skip to main content
Global

4.2: תאים פרוקריוטיים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    205644

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מיומנויות לפיתוח

    • ציין דוגמאות לאורגניזמים פרוקריוטיים ואוקריוטיים
    • השווה והשוואה בין תאים פרוקריוטים ותאים אוקריוטיים
    • תאר את הגדלים היחסיים של סוגים שונים של תאים
    • הסבר מדוע התאים חייבים להיות קטנים

    תאים מתחלקים לאחת משתי קטגוריות רחבות: פרוקריוטיות ואיקריוטיות. רק האורגניזמים החד-תאיים בעיקר של התחומים חיידקים וארכיאה מסווגים כפרוקריוטים (פרו- = "לפני"; -kary- = "גרעין"). תאים של בעלי חיים, צמחים, פטריות ופרוטיסטים הם כולם אוקריוטים (eu- = "true") ומורכבים מתאים אוקריוטיים.

    רכיבים של תאים פרוקריוטיים

    כל התאים חולקים ארבעה מרכיבים משותפים: 1) קרום פלזמה, כיסוי חיצוני המפריד בין פנים התא לסביבתו הסובבת; 2) ציטופלזמה, המורכבת מציטוזול דמוי ג'לי בתוך התא בו נמצאים רכיבים תאיים אחרים; 3) DNA, החומר הגנטי של התא; ו -4) ריבוזומים, המסנתזים חלבונים. עם זאת, פרוקריוטים שונים מתאים אוקריוטיים בכמה אופנים.

    פרוקריוט הוא אורגניזם פשוט, בעיקר חד תאי (חד תאי), חסר גרעין, או כל אברון אחר הקשור לממברנה. בקרוב נראה שזה שונה באופן משמעותי באיקריוטים. DNA פרוקריוטי נמצא בחלק מרכזי של התא: הנוקלאואיד (איור\(\PageIndex{1}\)).

    באיור זה, לתא הפרוקריוטי יש צורה אליפסה. הכרומוזום המעגלי מרוכז באזור הנקרא נוקלאואיד. הנוזל בתוך התא נקרא ציטופלזמה. ריבוזומים, המתוארים כעיגולים קטנים, צפים בציטופלזמה. הציטופלזמה עטופה על ידי קרום פלזמה, אשר בתורו עטוף על ידי דופן התא. קפסולה מקיפה את דופן התא. לחיידק המתואר יש דגל הבולט מקצה צר אחד. פילי הם בליטות קטנות שמקרינות מהקפסולה לכל הכיוונים.
    איור\(\PageIndex{1}\): איור זה מציג את המבנה הכללי של תא פרוקריוטי. לכל הפרוקריוטים יש DNA כרומוזומלי הממוקם בנוקלאואיד, ריבוזומים, קרום תא ודופן תא. המבנים האחרים המוצגים נמצאים בחלק מהחיידקים, אך לא בכולם.

    לרוב הפרוקריוטים יש דופן תא פפטידוגליקן ולרבים יש כמוסת פוליסכריד (איור). \(\PageIndex{1}\) דופן התא משמשת כשכבת הגנה נוספת, מסייעת לתא לשמור על צורתו ומונעת התייבשות. הקפסולה מאפשרת לתא להיצמד למשטחים בסביבתו. לחלק מהפרוקריוטים יש דגלים, פילי או פימבריה. דגלים משמשים לתנועה. פילי משמשים להחלפת חומר גנטי במהלך סוג רבייה הנקרא צימוד. Fimbriae משמשים חיידקים כדי להיצמד לתא מארח.

    חיבור קריירה: מיקרוביולוג

    הפעולה היעילה ביותר שכל אחד יכול לנקוט כדי למנוע התפשטות של מחלות מדבקות היא לשטוף את ידיו. למה? מכיוון שחיידקים (אורגניזמים כה זעירים עד שניתן לראותם רק במיקרוסקופים) נמצאים בכל מקום. הם חיים על ידיות דלתות, כסף, הידיים שלך ומשטחים רבים אחרים. אם מישהו מתעטש בידו ונוגע בידית דלת, ולאחר מכן אתה נוגע באותה ידית דלת, החיידקים מהריר של המתעטש נמצאים כעת על הידיים שלך. אם אתה נוגע בידיים שלך בפה, באף או בעיניים, החיידקים האלה יכולים להיכנס לגופך ועלולים לגרום לך לחלות.

    עם זאת, לא כל החיידקים (הנקראים גם מיקרואורגניזמים) גורמים למחלות; רובם מועילים למעשה. יש לך חיידקים במעיים שלך שמייצרים ויטמין K. מיקרואורגניזמים אחרים משמשים לתסיסה של בירה ויין.

    מיקרוביולוגים הם מדענים החוקרים חיידקים. מיקרוביולוגים יכולים להמשיך במספר קריירות. לא רק שהם עובדים בתעשיית המזון, הם מועסקים גם בתחום הווטרינרי והרפואי. הם יכולים לעבוד בתחום התרופות, ולשרת תפקידים מרכזיים במחקר ופיתוח על ידי זיהוי מקורות חדשים לאנטיביוטיקה שיכולים לשמש לטיפול בזיהומים חיידקיים.

    מיקרוביולוגים סביבתיים עשויים לחפש דרכים חדשות להשתמש בחיידקים שנבחרו במיוחד או מהונדסים גנטית להסרת מזהמים מאדמה או מי תהום, כמו גם אלמנטים מסוכנים מאתרים מזוהמים. שימושים אלה בחיידקים נקראים טכנולוגיות ביורמדיציה. מיקרוביולוגים יכולים לעבוד גם בתחום הביואינפורמטיקה, ולספק ידע ותובנה מיוחדים לתכנון, פיתוח וספציפיות של מודלים ממוחשבים של, למשל, מגיפות חיידקים.

    גודל תא

    בקוטר 0.1 עד 5.0 מיקרומטר, תאים פרוקריוטים קטנים משמעותית מתאים אוקריוטיים, בעלי קטרים הנעים בין 10 ל-100 מיקרומטר (איור\(\PageIndex{2}\)). גודלם הקטן של הפרוקריוטים מאפשר ליונים ומולקולות אורגניות שנכנסות אליהם להתפזר במהירות לחלקים אחרים של התא. באופן דומה, כל פסולת המיוצרת בתוך תא פרוקריוטי יכולה להתפזר במהירות החוצה. זה לא המקרה בתאים אוקריוטיים, שפיתחו התאמות מבניות שונות כדי לשפר את ההובלה התוך תאית.

    חלק א: גדלים יחסיים בסולם לוגריתמי, בין 0.1 ננומטר ל -1 מ ', מוצגים. אובייקטים מוצגים מהקטן לגדול ביותר. האובייקט הקטן ביותר המוצג, אטום, הוא בערך 1 ננומטר בגודל. האובייקטים הגדולים הבאים המוצגים הם שומנים וחלבונים; מולקולות אלה הן בין 1 ל -10 ננומטר. חיידקים הם בערך 100 ננומטר, והמיטוכונדריה הם בערך 1 mu m יווני. תאים צמחיים ובעלי חיים הם שניהם בין 10 ל 100 mu m יווני. ביצה אנושית היא בין 100 mu m יווני ו- 1 מ"מ. ביצת צפרדע היא בערך 1 מ"מ. ביצת עוף וביצת יען הן בין 10 ל -100 מ"מ, אך ביצת יען גדולה יותר. לשם השוואה, גובהו של אדם הוא כ -1 מ '.
    איור\(\PageIndex{2}\): איור זה מציג גדלים יחסיים של חיידקים בקנה מידה לוגריתמי (זכור שכל יחידת עלייה בסולם לוגריתמי מייצגת עלייה פי 10 בכמות הנמדדת).

    גודל קטן, באופן כללי, נחוץ לכל התאים, בין אם פרוקריוטים או אוקריוטיים. בואו נבדוק מדוע זה כך. ראשית, נשקול את השטח והנפח של תא טיפוסי. לא כל התאים הם כדוריים בצורתם, אך רובם נוטים להתקרב לכדור. אתה אולי זוכר מקורס הגיאומטריה שלך בתיכון שהנוסחה לשטח הפנים של כדור היא\(4\pi r^2\), ואילו הנוסחה לנפח שלה היא\(4\pi r^2/3\). לפיכך, ככל שרדיוס התא גדל, שטח הפנים שלו גדל כריבוע הרדיוס שלו, אך נפחו גדל ככל שקוביית הרדיוס שלו (הרבה יותר מהר). לכן, ככל שתא גדל בגודלו, יחס שטח הפנים לנפח שלו יורד. אותו עיקרון יחול אם לתא הייתה צורה של קובייה (איור\(\PageIndex{3}\)). אם התא גדל מדי, לקרום הפלזמה לא יהיה שטח פנים מספיק כדי לתמוך בקצב הדיפוזיה הנדרש לנפח המוגבר. במילים אחרות, ככל שתא גדל, הוא הופך להיות פחות יעיל. אחת הדרכים להתייעל היא לחלק; דרך אחרת היא לפתח אברונים המבצעים משימות ספציפיות. התאמות אלו מובילות להתפתחות של תאים מתוחכמים יותר הנקראים תאים אוקריוטיים.

    חיבור אמנות

    משמאל, כדור בקוטר 1 מ"מ עטוף בקופסה באותו רוחב. מימין, אותו כדור עטוף בקופסה בקוטר 2 מ"מ.
    איור\(\PageIndex{3}\): שימו לב שככל שתא גדל בגודלו, יחס שטח הפנים לנפח שלו יורד. כאשר אין מספיק שטח פנים כדי לתמוך בנפח ההולך וגדל של התא, תא יתחלק או ימות. לתא משמאל יש נפח \(\mathrm{1\: mm^3}\) ושטח פנים של\(\mathrm{6\: mm^2}\), עם יחס שטח פנים לנפח של \(6\) עד\(1\), בעוד שלתא מימין יש נפח \(\mathrm{8\: mm^3}\) ושטח פנים של\(\mathrm{24\: mm^2}\), עם שטח פנים לנפח יחס של עד. \(3\) \(1\)

    תאים פרוקריוטיים קטנים בהרבה מתאים אוקריוטיים. אילו יתרונות עשוי גודל תא קטן להעניק לתא? אילו יתרונות עשויים להיות לגודל תא גדול?

    סיכום

    פרוקריוטים הם בעיקר אורגניזמים חד תאיים של התחומים חיידקים וארכיאה. לכל הפרוקריוטים יש ממברנות פלזמה, ציטופלזמה, ריבוזומים ו-DNA שאינם קשורים לממברנה. לרובם יש קירות תאים פפטידוגליקנים ולרבים יש כמוסות פוליסכריד. תאים פרוקריוטיים נעים בקוטר בין 0.1 ל 5.0 מיקרומטר.

    ככל שתא גדל בגודלו, יחס שטח הפנים לנפח שלו יורד. אם התא גדל מדי, לקרום הפלזמה לא יהיה שטח פנים מספיק כדי לתמוך בקצב הדיפוזיה הנדרש לנפח המוגבר.

    חיבורי אמנות

    איור\(\PageIndex{3}\): תאים פרוקריוטיים קטנים בהרבה מתאים אוקריוטיים. אילו יתרונות עשוי גודל תא קטן להעניק לתא? אילו יתרונות עשויים להיות לגודל תא גדול?

    תשובה

    חומרים יכולים להתפזר מהר יותר דרך תאים קטנים. לתאים קטנים אין צורך באברונים ולכן אינם צריכים להוציא אנרגיה בהעברת חומרים על פני ממברנות האברון. לתאים גדולים יש אברונים שיכולים להפריד בין תהליכים תאיים, מה שמאפשר להם לבנות מולקולות מורכבות יותר.

    רשימת מילים

    נוקלואיד
    חלק מרכזי בתא פרוקריוטי בו נמצא הכרומוזום
    פרוקריוט
    אורגניזם חד תאי חסר גרעין או כל אברון אחר הקשור לממברנה