4.5: שלד הציטוס

Last updated

Oct 31, 2023
Page ID
205649
Save as PDF
- 4.4: מערכת האנדוממברנה וחלבונים
- 4.6: קשרים בין תאים ופעילויות סלולריות

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

מיומנויות לפיתוח

תאר את שלד הציטוס
השווה את התפקידים של מיקרופילמנטים, חוטי ביניים ומיקרוטובולים
השווה והשוואה בין ציציות ודגלים
סכמו את ההבדלים בין המרכיבים של תאים פרוקריוטים, תאי בעלי חיים ותאי צמחים

אם היית מסיר את כל האברונים מתא, האם קרום הפלזמה והציטופלזמה יהיו המרכיבים היחידים שנותרו? לא. בתוך הציטופלזמה, עדיין יהיו יונים ומולקולות אורגניות, בתוספת רשת של סיבי חלבון המסייעים בשמירה על צורת התא, מאבטחים כמה אברונים במיקומים ספציפיים, מאפשרים לציטופלזמה ולשלפוחיות לנוע בתוך התא ומאפשרים לתאים בתוך אורגניזמים רב תאיים לזוז. באופן קולקטיבי, רשת זו של סיבי חלבון ידועה בשם שלד הציטוס. ישנם שלושה סוגים של סיבים בתוך השלד: מיקרופילמנטים, חוטי ביניים ומיקרוטובולים (איור). $\PageIndex{1}$ כאן נבחן כל אחד מהם.

מיקרופילמנטים

מבין שלושת סוגי סיבי החלבון בשלד הציטוס, המיקרופילמנטים הם הצרים ביותר. הם מתפקדים בתנועה תאית, יש להם קוטר של כ-7 ננומטר, והם עשויים משני גדילים שזורים זה בזה של חלבון כדורי הנקרא אקטין (איור $\PageIndex{2}$ ). מסיבה זו, מיקרופילמנטים ידועים גם בשם חוטי אקטין.

איור זה מציג שני חוטי אקטין הפצועים יחד. כל נימה אקטין מורכבת מיחידות משנה רבות של אקטין המחוברות זו לזו ליצירת שרשרת. — איור $\PageIndex{2}$ : מיקרופילמנטים עשויים משני גדילי אקטין שזורים זה בזה.

אקטין מופעל על ידי ATP כדי להרכיב את צורתו החוטית, המשמשת מסלול לתנועה של חלבון מוטורי הנקרא מיוסין. זה מאפשר לאקטין לעסוק באירועים תאיים הדורשים תנועה, כגון חלוקת תאים בתאי בעלי חיים וזרימה ציטופלזמית, שהיא התנועה המעגלית של הציטופלזמה של התא בתאי הצמח. אקטין ומיוסין נמצאים בשפע בתאי שריר. כאשר חוטי האקטין והמיוסין שלך מחליקים זה על פני זה, השרירים שלך מתכווצים.

מיקרופילמנטים מספקים גם קשיחות וצורה מסוימת לתא. הם יכולים לבצע דה-פולימריזציה (פירוק) ורפורמה במהירות, ובכך לאפשר לתא לשנות את צורתו ולנוע. תאי דם לבנים (התאים הלוחמים בזיהומים בגופך) מנצלים היטב את היכולת הזו. הם יכולים לעבור לאתר של זיהום ולפגוציזציה של הפתוגן.

קישור ללמידה

וידאו $\PageIndex{1}$ : כדי לראות דוגמה של תא דם לבן בפעולה, צפה בסרטון זמן קצר של התא הלוכד שני חיידקים. זה בולע אחד ואז עובר לשני.

חוטי ביניים

חוטי ביניים עשויים מכמה גדילים של חלבונים סיביים הנפתלים יחד (איור $\PageIndex{3}$ ). אלמנטים אלה של השלד מקבלים את שמם מהעובדה שקוטרם, 8 עד 10 ננומטר, הוא בין אלה של מיקרופילמנטים ומיקרו-צינורות.

איור זה מציג 10 סיבי נימה ביניים המצורפים יחד. — איור $\PageIndex{3}$ : חוטי ביניים מורכבים מכמה גדילים שלובים זה בזה של חלבונים סיביים.

לחוטים ביניים אין תפקיד בתנועת התא. הפונקציה שלהם היא מבנית בלבד. הם נושאים מתח, ובכך שומרים על צורת התא, ומעגנים את הגרעין ואברונים אחרים במקום. איור $\PageIndex{1}$ מראה כיצד חוטי ביניים יוצרים פיגום תומך בתוך התא.

חוטי הביניים הם הקבוצה המגוונת ביותר של יסודות ציטושלד. בחוטי הביניים נמצאים מספר סוגים של חלבונים סיביים. אתה כנראה הכי מכיר את הקרטין, החלבון הסיבי שמחזק את השיער, הציפורניים והאפידרמיס של העור.

מיקרוטובולים

כפי שהשם שלהם מרמז, microtubules הם צינורות חלולים קטנים. דפנות המיקרוטובולה עשויות מדימרים מפולימרים של α-טובולין ו-β-טובולין, שני חלבונים כדוריים (איור). $\PageIndex{4}$ בקוטר של כ-25 ננומטר, מיקרוטובולים הם המרכיבים הרחבים ביותר של שלד הציטוס. הם עוזרים לתא להתנגד לדחיסה, מספקים מסלול שלאורכו עוברים שלפוחיות בתא ומושכים כרומוזומים משוכפלים לקצוות מנוגדים של תא מתחלק. כמו מיקרופילמנטים, מיקרוטובולים יכולים להתמוסס ולהתחדש במהירות.

החלק השמאלי של איור זה הוא מודל מולקולרי של 13 דימרים מפולימרים של אלפא ובטא-טובולין המחוברים יחד ליצירת צינור חלול. החלק הימני של תמונה זו מציג את מבנה הטובולין כטבעת כדורים המחוברים זה לזה. — איור $\PageIndex{4}$ : המיקרוטובולים חלולים. הקירות שלהם מורכבים מ-13 דימרים מפולימרים של α-טובולין ו-β-טובולין (תמונה ימנית). התמונה השמאלית מציגה את המבנה המולקולרי של הצינור.

מיקרו-צינורות הם גם האלמנטים המבניים של דגלים, ריסים וצנטריולים (האחרונים הם שני הגופים הניצבים של הצנטרוזום). למעשה, בתאי בעלי חיים, הצנטרוזום הוא המרכז לארגון המיקרו-צינורות. בתאים אוקריוטיים, flagella ו-cilia שונים למדי מבחינה מבנית מעמיתיהם בפרוקריוטים, כפי שיפורט להלן.

פלאגלה וסיליה

כדי לרענן את הזיכרון שלך, flagella (יחיד = flagellum) הם מבנים ארוכים דמויי שיער המשתרעים מממברנת הפלזמה ומשמשים להזזת תא שלם (למשל, זרע, יוגלנה). כאשר הוא קיים, לתא יש רק דגל אחד או כמה דגלים. עם זאת, כאשר cilia (יחיד = cilium) קיימים, רבים מהם משתרעים לאורך כל פני השטח של קרום הפלזמה. הם מבנים קצרים דמויי שיער המשמשים להזזת תאים שלמים (כגון paramecia) או חומרים לאורך פני השטח החיצוניים של התא (למשל, ריסים של תאים המצפים את החצוצרות המניעות את הביצית לכיוון הרחם, או ריסים המצפים את תאי דרכי הנשימה הלוכדים חומר חלקיקי ומניעים אותו לעבר הנחיריים שלך.)

למרות ההבדלים באורך ובמספר, flagella ו-cilia חולקים סידור מבני משותף של מיקרוטובולים הנקראים "מערך 9+ 2". זהו שם מתאים מכיוון שפלגלום בודד או ציליום עשויים מטבעת של תשע כפילות מיקרוטובוליות, המקיפות כפילה מיקרו-צינורית אחת במרכז (איור). $\PageIndex{5}$

מיקרוגרף אלקטרוני שידור זה מציג חתך רוחב של תשע כפילות מיקרוטובוליות היוצרות צינור חלול. כפילה מיקרוטובולית נוספת יושבת במרכז הצינור. — איור $\PageIndex{5}$ : מיקרוגרף אלקטרוני שידור זה של שתי דגלים מציג את מערך 9 + 2 של מיקרוטובולים: תשע כפילות מיקרוטובוליות מקיפות כפילה מיקרוטובולית אחת. (קרדיט: שינוי עבודה על ידי מתקן מיקרוסקופ אלקטרונים של דרטמות ', מכללת דרטמות'; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

השלמת כעת סקר רחב של מרכיבי התאים הפרוקריוטים והאיקריוטים. לסיכום של רכיבים סלולריים בתאים פרוקריוטים ואיקריוטים, ראה טבלה $\PageIndex{1}$ .

טבלה $\PageIndex{1}$ : רכיבים סלולריים בתאים פרוקריוטים ואיקריוטים.
רכיב תא	פונקציה	קיים בפרוקריוטים?	קיים בתאי בעלי חיים?	קיים בתאי צמחים?
קרום פלזמה	מפריד בין התא לסביבה החיצונית; שולט במעבר של מולקולות אורגניות, יונים, מים, חמצן ופסולת לתא ומחוצה לו	הן	הן	הן
ציטופלזמה	מספק לחץ טורגור לתאי הצמח כנוזל בתוך הוואקום המרכזי; אתר של תגובות מטבוליות רבות; מדיום בו נמצאים אברונים	הן	הן	הן
נוקלאולוס	אזור חשוך בתוך הגרעין שבו מסונתזים יחידות משנה ריבוזומליות.	לא	הן	הן
גרעין	אברון תאים המאכלס DNA ומכוון סינתזה של ריבוזומים וחלבונים	לא	הן	הן
ריבוזומים	סינתזת חלבון	הן	הן	הן
מיטוכונדריה	ייצור ATP/נשימה תאית	לא	הן	הן
פרוקסיזומים	מחמצן ובכך מפרק חומצות שומן וחומצות אמינו, ומנקה רעלים	לא	הן	הן
שלפוחיות ואקואולים	אחסון והובלה; תפקוד העיכול בתאי הצמח	לא	הן	הן
צנטרוזום	תפקיד לא מוגדר בחלוקת תאים בתאי בעלי חיים; מקור המיקרוטובולים בתאי בעלי חיים	לא	הן	לא
ליזוזומים	עיכול מקרומולקולות; מיחזור אברונים שחוקים	לא	הן	לא
דופן התא	הגנה, תמיכה מבנית ותחזוקה של צורת התא	כן, בעיקר פפטידוגליקן	לא	כן, בעיקר תאית
כלורופלסטים	פוטוסינתזה	לא	לא	הן
רטיקולום אנדופלזמי	משנה חלבונים ומסנתז שומנים	לא	הן	הן
מנגנון גולגי	משנה, ממיין, מתייג, אורז ומפיץ שומנים וחלבונים	לא	הן	הן
שלד	שומר על צורת התא, מאבטח אברונים במיקומים ספציפיים, מאפשר לציטופלזמה ולשלפוחיות לנוע בתוך התא ומאפשר לאורגניזמים חד-תאיים לנוע באופן עצמאי	הן	הן	הן
פלאגלה	תנועה סלולרית	חלק	חלק	לא, חוץ מכמה תאי זרע צמחיים.
סיליה	תנועה סלולרית, תנועת חלקיקים לאורך המשטח החוץ -תאי של קרום הפלזמה וסינון	חלק	חלק	לא

סיכום

לשלד הציטוס שלושה סוגים שונים של יסודות חלבון. מהצרים לרחבים ביותר, הם המיקרופילמנטים (חוטי אקטין), חוטי ביניים ומיקרוטובולים. מיקרופילמנטים קשורים לעיתים קרובות למיוסין. הם מספקים קשיחות וצורה לתא ומקלים על תנועות סלולריות. חוטי ביניים נושאים מתח ומעגנים את הגרעין ואברונים אחרים במקום. מיקרוטובולים עוזרים לתא להתנגד לדחיסה, משמשים מסלולים לחלבונים מוטוריים המעבירים שלפוחיות דרך התא, ומושכים כרומוזומים משוכפלים לקצוות מנוגדים של תא מתחלק. הם גם המרכיב המבני של צנטריולים, דגלים וסיליה.

רשימת מילים

סיליום: (רבים = cilia) מבנה קצר דמוי שיער המשתרע מממברנת הפלזמה במספרים גדולים ומשמש להזזת תא שלם או להעברת חומרים לאורך פני השטח החיצוניים של התא

שלד: רשת סיבי חלבון השומרים ביחד על צורת התא, מאבטחים כמה אברונים במיקומים ספציפיים, מאפשרים לציטופלזמה ולשלפוחיות לנוע בתוך התא ומאפשרים לאורגניזמים חד-תאיים לנוע באופן עצמאי

דגלום: (רבים = flagella) מבנה ארוך דמוי שיער המשתרע מממברנת הפלזמה ומשמש להזזת התא

נימה ביניים: רכיב ציטושלד, המורכב מכמה גדילים שלובים זה בזה של חלבון סיבי, הנושא מתח, תומך בצמתים של תא-תאים ומעגן תאים למבנים חוץ-תאיים

מיקרופילמנט: האלמנט הצר ביותר של מערכת השלד; הוא מספק קשיחות וצורה לתא ומאפשר תנועות סלולריות

מיקרוטובולה: האלמנט הרחב ביותר של מערכת השלד; זה עוזר לתא להתנגד לדחיסה, מספק מסלול שלאורכו שלפוחיות נעות בתא, מושך כרומוזומים משוכפלים לקצוות מנוגדים של תא מתחלק, והוא היסוד המבני של צנטריולים, דגלים וסיליות