Skip to main content
Global

4.3: תאים אוקריוטיים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    205620

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

    מיומנויות לפיתוח

    • תאר את המבנה של תאים אוקריוטיים
    • השווה תאי בעלי חיים עם תאי צמחים
    • ציין את תפקיד קרום הפלזמה
    • סכמו את הפונקציות של אברוני התא העיקריים

    האם שמעת פעם את הביטוי "טופס עוקב אחר פונקציה?" זו פילוסופיה הנהוגה בתעשיות רבות. באדריכלות המשמעות היא שיש לבנות מבנים כדי לתמוך בפעילויות שיבוצעו בתוכם. לדוגמא, יש לבנות גורד שחקים עם מספר גדות מעליות; יש לבנות בית חולים כך שחדר המיון שלו יהיה נגיש בקלות.

    העולם הטבעי שלנו משתמש גם בעקרון הצורה בעקבות הפונקציה, במיוחד בביולוגיה של התא, וזה יתבהר ככל שנחקור תאים אוקריוטיים (איור\(\PageIndex{1}\)). בניגוד לתאים פרוקריוטים, לתאים אוקריוטיים יש: 1) גרעין קשור לממברנה; 2) אברונים רבים הקשורים לממברנה כגון הרשת האנדופלזמית, מנגנון גולגי, כלורופלסטים, מיטוכונדריה ואחרים; ו-3) מספר כרומוזומים בצורת מוט. מכיוון שגרעין התא האוקריוטי מוקף בממברנה, לעתים קרובות אומרים שיש לו "גרעין אמיתי". המילה "אברון" פירושה "איבר קטן", וכאמור, לאברונים יש תפקודים תאיים מיוחדים, בדיוק כמו שלאיברי גופך יש פונקציות מיוחדות.

    בשלב זה, צריך להיות ברור לך שלתאים אוקריוטים יש מבנה מורכב יותר מאשר תאים פרוקריוטים. אברונים מאפשרים לחלק פונקציות שונות באזורים שונים של התא. לפני שנפנה לאברונים, הבה נבחן תחילה שני מרכיבים חשובים של התא: קרום הפלזמה והציטופלזמה.

    חלק א: איור זה מציג תא בעלי חיים אוקריוטי טיפוסי, בצורת ביצה. הנוזל בתוך התא נקרא ציטופלזמה, והתא מוקף בקרום תא. הגרעין תופס כמחצית מרוחב התא. בתוך הגרעין נמצא הכרומטין, המורכב מ- DNA וחלבונים נלווים. אזור של הכרומטין מעובה לתוך הגרעין, מבנה שבו מסונתזים ריבוזומים. הגרעין עטוף במעטפת גרעינית, המחוררת על ידי נקבוביות מרופדות בחלבון המאפשרות כניסת חומר לגרעין. הגרעין מוקף ברטיקולום האנדופלזמי המחוספס והחלק, או ER. ה- ER החלק הוא האתר לסינתזת השומנים. ל- ER המחוספס יש ריבוזומים משובצים המעניקים לו מראה גבשושי. הוא מסנתז חלבונים ממברנה והפרשה. בנוסף ל-ER, אברונים רבים אחרים צפים בתוך הציטופלזמה. אלה כוללים את מנגנון גולגי, המשנה חלבונים ושומנים המסונתזים במיון. מנגנון גולגי עשוי משכבות של ממברנות שטוחות. למיטוכונדריה, המייצרות מזון לתא, יש קרום חיצוני וקרום פנימי מקופל מאוד. אברונים אחרים וקטנים יותר כוללים פרוקסיזומים המטבולים פסולת, ליזוזומים המעכלים מזון ו-vacuoles. ריבוזומים, האחראים על סינתזת החלבון, צפים גם הם בחופשיות בציטופלזמה ומתוארים כנקודות קטנות. המרכיב הסלולרי האחרון המוצג הוא שלד הציטוס, שיש לו ארבעה סוגים שונים של רכיבים: מיקרופילמנטים, חוטי ביניים, מיקרו-צינורות וצנטרוזומים. מיקרופילמנטים הם חלבונים סיביים המצפים את קרום התא ומרכיבים את קליפת המוח התאית. חוטי ביניים הם חלבונים סיביים המחזיקים את האברונים במקומם. מיקרוטובולים יוצרים את הציר המיטוטי ושומרים על צורת התא. צנטרוזומים עשויים משני מבנים צינוריים בזווית ישרה זה לזה. הם מהווים את המרכז לארגון המיקרוטובוליות.
    (א)
    חלק ב ': איור זה מתאר תא צמחי אוקריוטי טיפוסי. הגרעין של תא צמחי מכיל כרומטין וגרעין, זהה לתא של בעלי חיים. מבנים אחרים שיש לתא הצמח במשותף עם תא החי כוללים רטיקולום אנדופלזמי מחוספס וחלק, מנגנון גולגי, מיטוכונדריה, פרוקסיזומים וריבוזומים. הנוזל בתוך תא הצמח נקרא ציטופלזמה, בדיוק כפי שהוא נמצא בתא של בעלי חיים. לתא הצמחי שלושה מתוך ארבעת המרכיבים הציטו-שלד המצויים בתאי בעלי חיים: מיקרוטובולים, חוטי ביניים ומיקרופילמנטים. לתאי הצמח אין צנטרוזומים. לתאי צמחים יש ארבעה מבנים שאינם נמצאים בתאי בעלי חיים: כלורופלסטים, פלסטידים, ואקום מרכזי ודופן תא. כלורופלסטים אחראים לפוטוסינתזה; יש להם קרום חיצוני, קרום פנימי וערימת ממברנות בתוך הממברנה הפנימית. הוואקום המרכזי הוא מבנה גדול מאוד ומלא נוזלים השומר על לחץ על דופן התא. פלסטידים מאחסנים פיגמנטים. דופן התא נמצאת מחוץ לקרום התא.
    (ב)
    איור\(\PageIndex{1}\): נתונים אלה מציגים את האברונים העיקריים ומרכיבי התא האחרים של (א) תא בעלי חיים טיפוסי ו- (ב) תא צמחי אוקריוטי טיפוסי. לתא הצמחי יש דופן תא, כלורופלסטים, פלסטידים ו-vacuole מרכזי - מבנים שאינם נמצאים בתאי בעלי חיים. לתאי הצמח אין ליזוזומים או צנטרוזומים.

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    אם הגרעין לא היה מסוגל לבצע את תפקידו, אילו אברונים תאיים אחרים היו מושפעים?

    קרום הפלזמה

    בדומה לפרוקריוטים, לתאים אוקריוטים יש קרום פלזמה (איור\(\PageIndex{2}\)), דו שכבה פוספוליפידית עם חלבונים מוטבעים המפרידה בין התוכן הפנימי של התא לסביבתו הסובבת. פוספוליפיד הוא מולקולת שומנים עם שתי שרשראות חומצות שומן וקבוצה המכילה פוספט. קרום הפלזמה שולט במעבר של מולקולות אורגניות, יונים, מים וחמצן לתא ומחוצה לו. פסולת (כגון פחמן דו חמצני ואמוניה) עוזבת גם את התא על ידי מעבר דרך קרום הפלזמה.

    קרום הפלזמה מורכב משכבה דו-שכבתית פוספוליפידית. בשכבה הדו-שכבתית, שני הזנבות ההידרופוביים הארוכים של הפוספוליפידים פונים לכיוון המרכז, וקבוצת הראש ההידרופילית פונה כלפי חוץ. חלבוני ממברנה אינטגרליים וערוצי חלבון משתרעים על כל הדו -שכבה. לתעלות חלבון יש נקבובית באמצע. חלבוני קרום היקפיים יושבים על פני הפוספוליפידים, וקשורים לקבוצות הראש הפוספוליפידים. בצד החיצוני של הממברנה, פחמימות מחוברות לחלבונים ושומנים מסוימים. חוטים של שלד הציטוס מצפים את פנים הממברנה.
    איור\(\PageIndex{2}\): קרום הפלזמה האוקריוטי הוא דו שכבה פוספוליפידית עם חלבונים וכולסטרול מוטבעים בה.

    ממברנות הפלזמה של תאים המתמחים בספיגה מקופלות להקרנות דמויות אצבעות הנקראות מיקרווילי (יחיד = מיקרווילוס); (איור). \(\PageIndex{3}\) תאים כאלה נמצאים בדרך כלל מרפדים את המעי הדק, האיבר הסופג חומרים מזינים ממזון מעוכל. זוהי דוגמה מצוינת לפונקציה הבאה של צורה. לאנשים הסובלים ממחלת צליאק יש תגובה חיסונית לגלוטן, שהוא חלבון המצוי בחיטה, שעורה ושיפון. התגובה החיסונית פוגעת במיקרוווילי, ולכן אנשים נגועים אינם יכולים לספוג חומרים מזינים. זה מוביל לתת תזונה, התכווצויות ושלשולים. חולים הסובלים ממחלת צליאק חייבים להקפיד על תזונה ללא גלוטן.

    החלק השמאלי של דמות זו הוא מיקרוגרף אלקטרונים שידור של מיקרווילי, המופיעים כגבעולים ארוכים ודקים המשתרעים מממברנת הפלזמה. הצד הימני ממחיש תאים המכילים מיקרוווילי. המיקרווילי מכסה את פני התא הפונה אל פנים המעי הדק.
    איור\(\PageIndex{3}\): Microvilli, המוצג כאן כפי שהם מופיעים על תאים המצפים את המעי הדק, מגדיל את שטח הפנים הזמין לספיגה. מיקרו-ווילי אלה נמצאים רק באזור קרום הפלזמה הפונה לחלל ממנו ייספגו חומרים. (אשראי "מיקרוגרף": שינוי העבודה על ידי לואיזה הווארד)

    הציטופלזמה

    הציטופלזמה היא כל האזור של התא בין קרום הפלזמה למעטפת הגרעינית (מבנה שיידון בקרוב). הוא מורכב מאברונים התלויים בציטוזול דמוי ג'ל, בשלד הציטוס ובכימיקלים שונים (איור). \(\PageIndex{1}\) למרות שהציטופלזמה מורכבת מ -70 עד 80 אחוז מים, יש לה עקביות חצי מוצקה, שמגיעה מהחלבונים שבתוכה. עם זאת, חלבונים אינם המולקולות האורגניות היחידות שנמצאות בציטופלזמה. גלוקוז וסוכרים פשוטים אחרים, פוליסכרידים, חומצות אמינו, חומצות גרעין, חומצות שומן ונגזרות של גליצרול נמצאים גם שם. יונים של נתרן, אשלגן, סידן ואלמנטים רבים אחרים מומסים גם בציטופלזמה. תגובות מטבוליות רבות, כולל סינתזת חלבון, מתרחשות בציטופלזמה.

    הגרעין

    בדרך כלל, הגרעין הוא האברון הבולט ביותר בתא (איור\(\PageIndex{1}\)). הגרעין (רבים = גרעינים) מכיל את ה- DNA של התא ומכוון את הסינתזה של ריבוזומים וחלבונים. בואו נסתכל על זה בפירוט רב יותר (איור\(\PageIndex{4}\)).

    הגרעין מוקף במבנים מפוזרים הנקראים הרטיקולום האנדופלזמי. אלה זרועים במבנים עגולים לאורך כל הדרך. הכיסוי החיצוני של הגרעין הוא המעטפת הגרעינית, שיש לה נקבוביות גרעיניות. הגרעין מלא בנוקלאופלזמה, שבה מוטבע הגרעין הכהה והעגול וחוטי הכרומטין דמויי הספגטי.
    איור\(\PageIndex{4}\): הגרעין אוגר כרומטין (DNA בתוספת חלבונים) בחומר דמוי ג'ל הנקרא נוקלאופלזמה. הגרעין הוא אזור מרוכז של כרומטין שבו מתרחשת סינתזת ריבוזומים. גבול הגרעין נקרא מעטפת הגרעין. הוא מורכב משתי שכבות פוספוליפידים: קרום חיצוני וממברנה פנימית. הממברנה הגרעינית רציפה עם הרטיקולום האנדופלזמי. נקבוביות גרעיניות מאפשרות לחומרים להיכנס ולצאת מהגרעין.

    המעטפה הגרעינית

    המעטפת הגרעינית היא מבנה ממברנה כפולה המהווה את החלק החיצוני ביותר של הגרעין (איור\(\PageIndex{4}\)). הממברנות הפנימיות והחיצוניות של המעטפת הגרעינית הן דו-שכבות פוספוליפידים.

    המעטפת הגרעינית מנוקדת בנקבוביות השולטות במעבר של יונים, מולקולות ו- RNA בין הנוקלאופלזמה לציטופלזמה. הנוקלאופלזמה היא הנוזל המוצק למחצה בתוך הגרעין, שם אנו מוצאים את הכרומטין והגרעין.

    כרומטין וכרומוזומים

    כדי להבין את הכרומטין, כדאי לשקול תחילה כרומוזומים. כרומוזומים הם מבנים בתוך הגרעין המורכבים מ- DNA, החומר התורשתי. אתה אולי זוכר שבפרוקריוטים, ה-DNA מאורגן לכרומוזום מעגלי יחיד. באיקריוטים, כרומוזומים הם מבנים ליניאריים. לכל מין אוקריוטי יש מספר מסוים של כרומוזומים בגרעינים של תאי גופו. לדוגמה, בבני אדם, מספר הכרומוזומים הוא 46 ואילו בזבובי פירות הוא שמונה. הכרומוזומים נראים ומובחנים זה מזה רק כאשר התא מתכונן להתחלק. כאשר התא נמצא בשלבי גדילה ותחזוקה של מחזור חייו, חלבונים מחוברים לכרומוזומים, והם דומים לחבורת חוטים לא מפותלת ומבולבלת. מתחמי חלבון-כרומוזומים לא מפותלים אלה נקראים כרומטין (איור\(\PageIndex{5}\)); הכרומטין מתאר את החומר המרכיב את הכרומוזומים הן כאשר הוא מעובה והן מפושט.

    חלק א: באיור זה, DNA מפותל בחוזקה לשני צילינדרים עבים מוצג בפינה הימנית העליונה. תקריב מראה כיצד ה-DNA מפותל סביב חלבונים הנקראים היסטונים. חלק ב ': תמונה זו מציגה כרומוזומים מזווגים.
    (א)
    חלק א: באיור זה, DNA מפותל בחוזקה לשני צילינדרים עבים מוצג בפינה הימנית העליונה. תקריב מראה כיצד ה-DNA מפותל סביב חלבונים הנקראים היסטונים. חלק ב ': תמונה זו מציגה כרומוזומים מזווגים.
    (ב)
    איור\(\PageIndex{5}\): (א) תמונה זו מציגה רמות שונות של ארגון הכרומטין (DNA וחלבון). (ב) תמונה זו מציגה כרומוזומים מזווגים. (אשראי ב: שינוי העבודה על ידי NIH; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

    הגרעין

    אנו כבר יודעים שהגרעין מכוון את הסינתזה של הריבוזומים, אך כיצד הוא עושה זאת? בחלק מהכרומוזומים יש קטעי DNA המקודדים ל- RNA ריבוזומלי. אזור מכתים כהה בתוך הגרעין הנקרא הגרעין (רבים = נוקלאולי) צובר את ה- RNA הריבוזומלי עם חלבונים קשורים כדי להרכיב את יחידות המשנה הריבוזומליות המועברות החוצה דרך הנקבוביות במעטפת הגרעינית לציטופלזמה.

    ריבוזומים

    ריבוזומים הם המבנים התאיים האחראים לסינתזת החלבון. במבט דרך מיקרוסקופ אלקטרונים, הריבוזומים מופיעים כאשכולות (פוליריבוזומים) או כנקודות בודדות וזעירות שצפות בחופשיות בציטופלזמה. הם עשויים להיות מחוברים לצד הציטופלזמי של קרום הפלזמה או לצד הציטופלזמי של הרשת האנדופלזמית ולקרום החיצוני של המעטפת הגרעינית (איור). \(\PageIndex{1}\) מיקרוסקופ אלקטרונים הראה לנו שריבוזומים, שהם קומפלקסים גדולים של חלבון ו-RNA, מורכבים משתי יחידות משנה, הנקראות כראוי גדולות וקטנות (איור). \(\PageIndex{6}\) הריבוזומים מקבלים את "ההזמנות" שלהם לסינתזת חלבון מהגרעין שבו ה-DNA מועתק ל-RNA שליח (mRNA). ה-mRNA עובר לריבוזומים, המתרגמים את הקוד המסופק על ידי רצף הבסיסים החנקניים ב-mRNA לסדר מסוים של חומצות אמינו בחלבון. חומצות אמינו הן אבני הבניין של חלבונים.

    הריבוזום מורכב מתת-יחידה קטנה ויחידת משנה גדולה, שגדולה בערך פי שלושה מהקטנה. יחידת המשנה הגדולה יושבת על גבי הקטנה. שרשרת של חוטי mRNA בין יחידות המשנה הגדולות והקטנות. שרשרת חלבון משתרעת מהחלק העליון של יחידת המשנה הגדולה.
    איור\(\PageIndex{6}\): ריבוזומים מורכבים מתת-יחידה גדולה (למעלה) ויחידת משנה קטנה (למטה). במהלך סינתזת החלבון, הריבוזומים מרכיבים חומצות אמינו לחלבונים.

    מכיוון שסינתזת חלבונים היא פונקציה חיונית של כל התאים (כולל אנזימים, הורמונים, נוגדנים, פיגמנטים, רכיבים מבניים וקולטני שטח), הריבוזומים נמצאים כמעט בכל תא. ריבוזומים נמצאים בשפע במיוחד בתאים המסנתזים כמויות גדולות של חלבון. לדוגמא, הלבלב אחראי ליצירת מספר אנזימי עיכול והתאים המייצרים אנזימים אלה מכילים ריבוזומים רבים. לפיכך, אנו רואים דוגמה נוספת לצורה העוקבת אחר הפונקציה.

    מיטוכונדריה

    מיטוכונדריה (יחיד = מיטוכונדריון) נקראות לעתים קרובות "תחנות הכוח" או "מפעלי האנרגיה" של תא מכיוון שהם אחראים לייצור אדנוסין טריפוספט (ATP), המולקולה העיקרית נושאת האנרגיה של התא. ATP מייצג את האנרגיה המאוחסנת לטווח קצר של התא. נשימה תאית היא תהליך ייצור ATP באמצעות האנרגיה הכימית המצויה בגלוקוז ובחומרים מזינים אחרים. במיטוכונדריה, תהליך זה משתמש בחמצן ומייצר פחמן דו חמצני כתוצר פסולת. למעשה, הפחמן הדו חמצני שאתה נושף בכל נשימה נובע מהתגובות התאיות המייצרות פחמן דו חמצני כתוצר לוואי.

    בהתאם לנושא הצורה שלנו בעקבות התפקוד, חשוב לציין שלתאי שריר יש ריכוז גבוה מאוד של מיטוכונדריה המייצרות ATP. תאי השריר שלך זקוקים לאנרגיה רבה בכדי לשמור על תנועת גופך. כאשר התאים שלך לא מקבלים מספיק חמצן, הם לא מייצרים הרבה ATP. במקום זאת, הכמות הקטנה של ATP שהם מייצרים בהיעדר חמצן מלווה בייצור חומצה לקטית.

    מיטוכונדריה הן אברונים ממברנה כפולה בצורת אליפסה (איור\(\PageIndex{7}\)) שיש להם ריבוזומים ו-DNA משלהם. כל ממברנה היא דו שכבה פוספוליפידית המוטמעת בחלבונים. בשכבה הפנימית יש קפלים הנקראים cristae. האזור המוקף בקפלים נקרא המטריצה המיטוכונדריאלית. ל-cristae ולמטריקס יש תפקידים שונים בנשימה התאית.

    מיקרוגרף אלקטרוני העברה זה של מיטוכונדריון מראה קרום חיצוני סגלגל וממברנה פנימית עם קפלים רבים הנקראים cristae. בתוך הממברנה הפנימית נמצא חלל הנקרא המטריצה המיטוכונדריאלית.
    איור\(\PageIndex{7}\): מיקרוגרף אלקטרונים זה מציג מיטוכונדריון כפי שנצפה במיקרוסקופ אלקטרוני שידור. לאברון זה קרום חיצוני וקרום פנימי. הממברנה הפנימית מכילה קפלים, הנקראים cristae, המגדילים את שטח הפנים שלה. המרווח בין שתי הממברנות נקרא החלל הבין-ממברני, והחלל בתוך הממברנה הפנימית נקרא המטריצה המיטוכונדריאלית. סינתזת ATP מתרחשת על הממברנה הפנימית. (אשראי: שינוי העבודה על ידי מתיו בריטון; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

    פרוקסיזומים

    פרוקסיזומים הם אברונים קטנים ועגולים המוקפים בממברנות בודדות. הם מבצעים תגובות חמצון המפרקות חומצות שומן וחומצות אמינו. הם גם מסלקים רעלים רבים שעלולים להיכנס לגוף. (רבות מתגובות החמצון הללו משחררות מי חמצן, H 2 O 2, אשר יפגע בתאים; עם זאת, כאשר תגובות אלה מוגבלות לפרוקסיזומים, אנזימים מפרקים בבטחה את ה- H 2 O 2 לחמצן ומים.) לדוגמה, אלכוהול מסלק רעלים על ידי פרוקסיזומים בתאי הכבד. גליוקסיזומים, שהם פרוקסיזומים מיוחדים בצמחים, אחראים להמרת שומנים מאוחסנים לסוכרים.

    שלפוחיות ואקואולים

    שלפוחיות ו-vacuoles הם שקים הקשורים לממברנה המתפקדים באחסון והובלה. מלבד העובדה שוואקוולים גדולים במקצת מהשלפוחיות, יש הבחנה עדינה מאוד ביניהם: ממברנות השלפוחיות יכולות להתמזג עם קרום הפלזמה או מערכות קרום אחרות בתוך התא. בנוסף, חומרים מסוימים כגון אנזימים בתוך ואקואולים צמחיים מפרקים מקרומולקולות. הממברנה של ואקום אינה מתמזגת עם הממברנות של רכיבים סלולריים אחרים.

    תאי בעלי חיים מול תאי צמחים

    בשלב זה, אתה יודע שלכל תא אוקריוטי יש קרום פלזמה, ציטופלזמה, גרעין, ריבוזומים, מיטוכונדריה, פרוקסיזומים, ובחלקם, vacuoles, אבל יש כמה הבדלים בולטים בין תאי בעלי חיים וצמחים. בעוד שלתאים של בעלי חיים וצמחים יש מרכזי ארגון מיקרו-צינוריות (MTOCs), לתאי בעלי חיים יש גם צנטריולים הקשורים ל- MTOC: קומפלקס הנקרא צנטרוזום. לתאי בעלי חיים לכל אחד יש צנטרוזום וליזוזומים, ואילו לתאי צמחים אין. לתאי צמחים יש דופן תא, כלורופלסטים ופלסטידים מיוחדים אחרים, ו-vacuole מרכזי גדול, ואילו לתאי בעלי חיים אין.

    הצנטרוזום

    הצנטרוזום הוא מרכז מארגן מיקרו-צינורות שנמצא ליד גרעיני תאי בעלי החיים. הוא מכיל זוג צנטריולים, שני מבנים הנמצאים בניצב זה לזה (איור\(\PageIndex{8}\)). כל צנטריול הוא גליל של תשע שלישיות של מיקרוטובולים.

    כל צנטריול דומה למראה חתיכת פסטה ריגטוני. הם מכוונים זה על גבי זה, אך הם בניצב זה לזה. הם גליליים אך קירותיהם מורכבים משלישיות של מיקרו-צינורות קטנים יותר.
    איור\(\PageIndex{8}\): הצנטרוזום מורכב משני צנטריולים השוכנים בזווית ישרה זה לזה. כל צנטריול הוא גליל המורכב מתשע שלישיות של מיקרו-צינורות. חלבוני Nontubulin (מסומנים על ידי הקווים הירוקים) מחזיקים את שלישיות המיקרוטובוליות יחד.

    הצנטרוזום (האברון שמקורו של כל המיקרוטובולים) משכפל את עצמו לפני שתא מתחלק, ונראה שלצנטריולים יש תפקיד כלשהו במשיכת הכרומוזומים המשוכפלים לקצוות מנוגדים של התא המפריד. עם זאת, התפקוד המדויק של הצנטריולים בחלוקת התא אינו ברור, מכיוון שתאים שהוסר להם הצנטרוזום עדיין יכולים להתחלק, ותאי צמחים, חסרי צנטרוזומים, מסוגלים לחלוקת תאים.

    ליזוזומים

    לתאי בעלי חיים יש קבוצה נוספת של אברונים שאינם נמצאים בתאי צמחים: ליזוזומים. הליזוזומים הם "פינוי האשפה" של התא. בתאי הצמח, תהליכי העיכול מתרחשים בוואקום. אנזימים בתוך הליזוזומים מסייעים בפירוק חלבונים, פוליסכרידים, שומנים, חומצות גרעין ואפילו אברונים שחוקים. אנזימים אלה פעילים ב- pH נמוך בהרבה מזה של הציטופלזמה. לכן, ה-pH בתוך הליזוזומים חומצי יותר מה-pH של הציטופלזמה. תגובות רבות המתרחשות בציטופלזמה לא יכלו להתרחש ב-pH נמוך, אז שוב, היתרון של מידור התא האוקריוטי לאברונים ניכר.

    קיר התא

    אם תבחן את איור \(\PageIndex{1}\) ב ', התרשים של תא צמחי, תראה מבנה חיצוני לקרום הפלזמה הנקרא דופן התא. דופן התא היא כיסוי קשיח המגן על התא, מספק תמיכה מבנית ונותן צורה לתא. לתאים פטרייתיים ופרוטיסטניים יש גם דפנות תאים. בעוד שהמרכיב העיקרי בדפנות התא הפרוקריוטיות הוא פפטידוגליקן, המולקולה האורגנית העיקרית בדופן התא הצמחי היא תאית (איור\(\PageIndex{9}\)), פוליסכריד המורכב מיחידות גלוקוז. האם שמתם לב שכשאתם נוגסים בירק גולמי, כמו סלרי, הוא מתכווץ? הסיבה לכך היא שאתה קורע את דפנות התא הנוקשות של תאי הסלרי בשיניים.

    איור זה מציג שלוש יחידות משנה של גלוקוז המחוברות זו לזו. קווים מקווקווים בכל קצה מצביעים על כך שיחידות משנה רבות נוספות מהוות סיב תאית שלם. כל יחידת משנה של גלוקוז היא טבעת סגורה המורכבת מאטומי פחמן, מימן וחמצן.
    איור\(\PageIndex{9}\): תאית היא שרשרת ארוכה של מולקולות β-גלוקוז המחוברות באמצעות קישור 1-4. הקווים המקווקווים בכל קצה האיור מצביעים על סדרה של יחידות גלוקוז רבות נוספות. גודל הדף אינו מאפשר לתאר מולקולת תאית שלמה.

    כלורופלסטים

    בדומה למיטוכונדריה, לכלורופלסטים יש DNA וריבוזומים משלהם, אך לכלורופלסטים יש תפקיד שונה לחלוטין. כלורופלסטים הם אברוני תאים צמחיים המבצעים פוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא סדרת התגובות המשתמשות בפחמן דו חמצני, מים ואנרגיית אור לייצור גלוקוז וחמצן. זהו הבדל גדול בין צמחים לבעלי חיים; צמחים (אוטוטרופים) מסוגלים להכין מזון בעצמם, כמו סוכרים, בעוד שבעלי חיים (הטרוטרופים) חייבים לבלוע את מזונם.

    בדומה למיטוכונדריה, לכלורופלסטים יש ממברנות חיצוניות ופנימיות, אך בתוך החלל המוקף על ידי הממברנה הפנימית של כלורופלסט יש קבוצה של שקיות קרום מלאות נוזלים מחוברות ונערמות הנקראות תילקואידים (איור). \(\PageIndex{10}\) כל ערימה של תילקואידים נקראת גרנום (רבים = גרנה). הנוזל המוקף על ידי הממברנה הפנימית העוטפת את הגרנה נקרא סטרומה.

    איור זה מציג כלורופלסט, בעל קרום חיצוני וקרום פנימי. החלל בין הממברנות החיצוניות והפנימיות נקרא החלל הבין-ממברני. בתוך הממברנה הפנימית נמצאים מבנים שטוחים דמויי פנקייק הנקראים תילקואידים. התילקואידים יוצרים ערימות הנקראות גרנה. הנוזל בתוך הממברנה הפנימית נקרא סטרומה, והחלל בתוך התילקואידים נקרא החלל התילקואידי.
    איור\(\PageIndex{10}\): לכלורופלסט יש קרום חיצוני, קרום פנימי ומבני קרום הנקראים תילקואידים הנערמים לתוך גרנה. החלל בתוך ממברנות התילקואיד נקרא מרחב התילקואיד. תגובות קציר האור מתרחשות בממברנות התילקואיד, וסינתזת הסוכר מתרחשת בנוזל שבתוך הממברנה הפנימית, הנקראת סטרומה. לכלורופלסטים יש גם גנום משלהם, הכלול בכרומוזום מעגלי יחיד.

    הכלורופלסטים מכילים פיגמנט ירוק הנקרא כלורופיל, הלוכד את אנרגיית האור המניעה את תגובות הפוטוסינתזה. בדומה לתאי צמחים, גם לפרוטיסטים פוטוסינתטיים יש כלורופלסטים. חלק מהחיידקים מבצעים פוטוסינתזה, אך הכלורופיל שלהם אינו נדחק לאברון.

    חיבור אבולוציה: אנדוסימביוזה

    הזכרנו שגם המיטוכונדריה וגם הכלורופלסטים מכילים DNA וריבוזומים. האם תהית מדוע? עדויות חזקות מצביעות על אנדוסימביוזה כהסבר.

    סימביוזה היא מערכת יחסים שבה אורגניזמים משני מינים נפרדים תלויים זה בזה לצורך הישרדותם. אנדוסימביוזה (endo- = "בתוך") היא מערכת יחסים מועילה הדדית שבה אורגניזם אחד חי בתוך השני. מערכות יחסים אנדוסימביוטיות שופעות בטבע. כבר הזכרנו כי חיידקים המייצרים ויטמין K חיים בתוך המעיים האנושיים. מערכת יחסים זו מועילה לנו כי אנחנו לא מסוגלים לסנתז ויטמין ק. זה גם מועיל עבור חיידקים כי הם מוגנים מפני אורגניזמים אחרים מפני התייבשות, והם מקבלים מזון בשפע מהסביבה של המעי הגס.

    מדענים הבחינו זה מכבר שחיידקים, מיטוכונדריה וכלורופלסטים דומים בגודלם. אנו גם יודעים שלחיידקים יש DNA וריבוזומים, בדיוק כמו שיש למיטוכונדריה וכלורופלסטים. מדענים מאמינים שתאי מארח וחיידקים יצרו קשר אנדוסימביוטי כאשר התאים המארחים בלעו חיידקים אירוביים ואוטוטרופיים (ציאנובקטריה) אך לא הרסו אותם. במהלך מיליוני שנים רבות של אבולוציה, החיידקים הנבלעים הללו התמחו יותר בתפקודיהם, כאשר החיידקים האירוביים הפכו למיטוכונדריה והחיידקים האוטוטרופיים הפכו לכלורופלסטים.

    הוואקוול המרכזי

    בעבר, הזכרנו vacuoles כמרכיבים חיוניים של תאים צמחיים. אם תסתכל על איור \(\PageIndex{1}\) ב ', תראה שלכל אחד מתאי הצמח יש ואקום מרכזי גדול שתופס את רוב שטח התא. הוואקום המרכזי ממלא תפקיד מפתח בוויסות ריכוז המים של התא בתנאי סביבה משתנים. האם שמתם לב פעם שאם תשכחו להשקות צמח לכמה ימים, הוא נבול? הסיבה לכך היא שככל שריכוז המים באדמה הופך נמוך מריכוז המים בצמח, המים זזים החוצה מהוואולים המרכזיים והציטופלזמה. כאשר הוואקום המרכזי מתכווץ, הוא משאיר את דופן התא ללא תמיכה. אובדן תמיכה זה בדפנות התא של תאי הצמח מביא למראה הנבול של הצמח.

    הוואקום המרכזי תומך גם בהרחבת התא. כאשר ה-vacuole המרכזי מחזיק יותר מים, התא גדל מבלי להשקיע הרבה אנרגיה בסינתזה של ציטופלזמה חדשה.

    סיכום

    כמו תא פרוקריוטי, לתא אוקריוטי יש קרום פלזמה, ציטופלזמה וריבוזומים, אך תא אוקריוטי בדרך כלל גדול יותר מתא פרוקריוטי, יש לו גרעין אמיתי (כלומר ה-DNA שלו מוקף בממברנה), ויש לו קרום אחר- אברונים הקשורים המאפשרים מידור של פונקציות. קרום הפלזמה הוא דו שכבה פוספוליפידית המוטמעת בחלבונים. הגרעין של הגרעין הוא אתר הרכבת הריבוזומים. ריבוזומים נמצאים בציטופלזמה או מחוברים לצד הציטופלזמי של קרום הפלזמה או לרטיקולום האנדופלזמי. הם מבצעים סינתזת חלבון. המיטוכונדריה משתתפות בנשימה התאית; הם אחראים לרוב ה- ATP המיוצר בתא. פרוקסיזומים מבצעים הידרוליזה של חומצות שומן, חומצות אמינו וכמה רעלים. שלפוחיות ו-vacuoles הם תאי אחסון והובלה. בתאי צמחים, ואקואולים עוזרים גם בפירוק מקרומולקולות.

    לתאי בעלי חיים יש גם צנטרוזום וליזוזומים. לצנטרוזום שני גופים בניצב זה לזה, הצנטריולים, ויש לו מטרה לא ידועה בחלוקת התא. ליזוזומים הם אברוני העיכול של תאי בעלי חיים.

    לתאי צמחים ולתאים דמויי צמחים לכל אחד יש דופן תא, כלורופלסטים ו-vacuole מרכזי. דופן התא הצמחי, שמרכיבו העיקרי הוא תאית, מגן על התא, מספק תמיכה מבנית ומעניק צורה לתא. פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים. הוואקום המרכזי יכול להתרחב מבלי לייצר יותר ציטופלזמה.

    חיבורי אמנות

    איור\(\PageIndex{1}\): אם הגרעין לא היה מסוגל לבצע את תפקידו, אילו אברונים תאיים אחרים היו מושפעים?

    תשובה

    ריבוזומים חופשיים ורטיקולום אנדופלזמי מחוספס (המכיל ריבוזומים) לא יוכלו להיווצר.

    רשימת מילים

    דופן התא
    כיסוי תאים קשיח עשוי תאית המגן על התא, מספק תמיכה מבנית ונותן צורה לתא
    ואקום מרכזי
    אברון תא צמחי גדול המווסת את תא האחסון של התא, מחזיק מים וממלא תפקיד משמעותי בצמיחת התאים כאתר הפירוק של מקרומולקולות
    צנטרוזום
    אזור בתאי בעלי חיים העשוי משני צנטריולים
    כלורופיל
    פיגמנט ירוק הלוכד את אנרגיית האור המניעה את תגובות האור של הפוטוסינתזה
    כלורופלסט
    אברון תאי צמח המבצע פוטוסינתזה
    כרומטין
    קומפלקס חלבון-DNA המשמש כחומר הבניין של הכרומוזומים
    כרומוזום
    מבנה בתוך הגרעין המורכב מכרומטין המכיל DNA, החומר התורשתי
    ציטופלזמה
    כל האזור בין קרום הפלזמה למעטפת הגרעינית, המורכב מאברונים התלויים בציטוזול דמוי ג'ל, שלד הציטוס וכימיקלים שונים
    ציטוזול
    חומר דמוי ג'ל של הציטופלזמה שבה מושעים מבני תאים
    תא אוקריוטי
    תא שיש לו גרעין קשור לממברנה ועוד כמה תאים או שקים הקשורים לממברנה
    ליזוזום
    אברון בתא בעל חיים המתפקד כמרכיב העיכול של התא; הוא מפרק חלבונים, פוליסכרידים, שומנים, חומצות גרעין ואפילו אברונים שחוקים
    מיטוכונדריה
    (יחיד = מיטוכונדריון) אברונים תאיים האחראים לביצוע נשימה תאית, וכתוצאה מכך ייצור ATP, המולקולה העיקרית נושאת האנרגיה של התא
    מעטפת גרעינית
    מבנה קרום כפול המהווה את החלק החיצוני ביותר של הגרעין
    נוקלאולוס
    גוף מכתים כהה בתוך הגרעין האחראי על הרכבת יחידות המשנה של הריבוזומים
    נוקלאופלזמה
    נוזל חצי מוצק בתוך הגרעין המכיל את הכרומטין והגרעין
    גרעין
    אברון התא המאכלס את ה- DNA של התא ומכוון את הסינתזה של ריבוזומים וחלבונים
    אברון
    תא או שק בתוך תא
    פרוקסיזום
    אברון קטן ועגול המכיל מי חמצן, מחמצן חומצות שומן וחומצות אמינו ומנקה רעלים רבים
    קרום פלזמה
    דו שכבתי פוספוליפידים עם חלבונים משובצים (אינטגרליים) או מחוברים (היקפיים), ומפריד בין התוכן הפנימי של התא לסביבתו הסובבת
    ריבוזום
    מבנה תאי שמבצע סינתזת חלבון
    ואקום
    שק קשור לממברנה, גדול במקצת מאשר שלפוחית, המתפקד באחסון והובלה סלולרית
    שלפוחית
    שק קטן הקשור לקרום המתפקד באחסון והובלה תאית; הממברנה שלו מסוגלת להתמזג עם קרום הפלזמה והקרומים של הרטיקולום האנדופלזמי ומנגנון גולגי