Skip to main content
Global

3.1: כיצד נלמדים תאים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208558

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

    תא הוא היחידה הקטנה ביותר של יצור חי. יצור חי, כמוך, נקרא אורגניזם. לפיכך, תאים הם אבני הבניין הבסיסיות של כל האורגניזמים.

    באורגניזמים רב-תאיים, מספר תאים מסוג מסוים מתחברים זה לזה ומבצעים פונקציות משותפות ליצירת רקמות (למשל רקמת שריר, רקמת חיבור ורקמת עצבים), מספר רקמות מתחברות ליצירת איבר (למשל קיבה, לב, או מוח), וכמה איברים מרכיבים מערכת איברים (כגון מערכת העיכול, מערכת הדם או מערכת העצבים). מספר מערכות המתפקדות יחד יוצרות אורגניזם (כגון פיל, למשל).

    ישנם סוגים רבים של תאים, וכולם מקובצים לאחת משתי קטגוריות רחבות: פרוקריוטיות ואיקריוטיות. תאי בעלי חיים, תאי צמחים, תאים פטרייתיים ותאי פרוטיסטים מסווגים כאוקריוטים, בעוד שחיידקים ותאי ארכאה מסווגים כפרוקריוטים. לפני שנדון בקריטריונים לקביעה אם תא הוא פרוקריוטי או אוקריוטי, הבה נבחן תחילה כיצד ביולוגים חוקרים תאים.

    מיקרוסקופיה

    התאים משתנים בגודלם. למעט יוצאים מן הכלל, תאים בודדים קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם בעין בלתי מזוינת, ולכן מדענים משתמשים במיקרוסקופים כדי לחקור אותם. מיקרוסקופ הוא מכשיר שמגדיל אובייקט. רוב תמונות התאים צולמות במיקרוסקופ ונקראות מיקרוגרפים.

    מיקרוסקופי אור

    כדי לתת לך תחושה של גודל תא, קוטר תא דם אדום אנושי טיפוסי הוא כשמונה מיליוניות המטר או שמונה מיקרומטר (בקיצור מיקרומטר); קוטר ראש הסיכה הוא כשני אלפיות המטר (מילימטרים, או מ"מ). זה אומר שכ -250 תאי דם אדומים יכולים להתאים לראש סיכה.

    האופטיקה של עדשות מיקרוסקופ אור משנה את כיוון התמונה. דגימה שנמצאת בצד ימין כלפי מעלה ופונה ימינה בשקופית המיקרוסקופ תופיע הפוכה ופונה שמאלה במבט דרך מיקרוסקופ, ולהיפך. באופן דומה, אם השקופית מועברת שמאלה תוך כדי התבוננות במיקרוסקופ, נראה שהיא נעה ימינה, ואם תועבר למטה, נראה שהיא נעה למעלה. זה קורה מכיוון שמיקרוסקופים משתמשים בשתי קבוצות עדשות כדי להגדיל את התמונה. בשל האופן שבו האור עובר דרך העדשות, מערכת עדשות זו מייצרת תמונה הפוכה (משקפת ומיקרוסקופ מנתח פועלים באופן דומה, אך כוללים מערכת הגדלה נוספת הגורמת לתמונה הסופית להיראות זקופה).

    רוב המיקרוסקופים של התלמידים מסווגים כמיקרוסקופי אור (איור \(\PageIndex{1}\) א). האור הנראה עובר דרכו ומכופף על ידי מערכת העדשות כדי לאפשר למשתמש לראות את הדגימה. מיקרוסקופי אור הם יתרון לצפייה באורגניזמים חיים, אך מכיוון שתאים בודדים שקופים בדרך כלל, מרכיביהם אינם ניתנים להבחנה אלא אם כן הם צבועים בכתמים מיוחדים. מכתים, לעומת זאת, בדרך כלל הורגים את התאים.

    מיקרוסקופי אור הנפוצים במעבדת המכללה לתואר ראשון מגדילים עד פי 400 בערך. שני פרמטרים החשובים במיקרוסקופיה הם הגדלה וכוח פתרון. הגדלה היא מידת ההרחבה של אובייקט. כוח פתרון הוא היכולת של מיקרוסקופ לאפשר לעין להבחין בין שני מבנים סמוכים כנפרדים; ככל שהרזולוציה גבוהה יותר, כך שני האובייקטים הללו יכולים להיות קרובים יותר, והבהירות והפרטים של התמונה טובים יותר. כאשר משתמשים בעדשות טבילה בשמן, ההגדלה גדלה בדרך כלל ל -1,000 פעמים לחקר תאים קטנים יותר, כמו רוב התאים הפרוקריוטים. מכיוון שאור הנכנס לדגימה מלמטה ממוקד בעינו של צופה, ניתן לצפות בדגימה באמצעות מיקרוסקופ אור. מסיבה זו, כדי שאור יעבור דרך דגימה, הדגימה חייבת להיות דקה או שקופה.

    מושג בפעולה

    קוד QR המייצג כתובת אתר

    לקבלת נקודת מבט נוספת על גודל התא, נסה את האינטראקטיבי HowBig.

    סוג שני של מיקרוסקופ המשמש במעבדות הוא המיקרוסקופ המנתח (איור \(\PageIndex{1}\) ב). למיקרוסקופים אלה יש הגדלה נמוכה יותר (פי 20 עד 80 מגודל האובייקט) מאשר מיקרוסקופי אור ויכולים לספק תצוגה תלת מימדית של הדגימה. ניתן לבחון אובייקטים עבים עם רכיבים רבים בפוקוס בו זמנית. מיקרוסקופים אלה נועדו לתת מבט מוגדל וברור של מבנה הרקמה כמו גם האנטומיה של האורגניזם כולו. בדומה למיקרוסקופי אור, רוב המיקרוסקופים המתנתחים המודרניים הם גם דו-עיניים, כלומר יש להם שתי מערכות עדשות נפרדות, אחת לכל עין. מערכות העדשות מופרדות על ידי מרחק מסוים, ולכן מספקות תחושת עומק בעיני הנושא שלהן כדי להקל על המניפולציות ביד. למיקרוסקופים מנתחים יש גם אופטיקה שמתקנת את התמונה כך שהיא נראית כאילו נראית בעין בלתי מזוינת ולא כתמונה הפוכה. האור המאיר דגימה תחת מיקרוסקופ מנתח מגיע בדרך כלל מעל המדגם, אך עשוי להיות מופנה גם מלמטה.

    חלק א: למיקרוסקופ אור זה יש עדשות דו-עיניות ושלוש עדשות אובייקטיביות. שלב הדגימה נמצא ישירות מתחת לעדשה האובייקטיבית. מיקרוסקופ האור יושב על שולחן. חלק ב ': למיקרוסקופ המנתח יש עיניות דו-עיניות, עדשה אובייקטיבית אחת ומקורות אור הן מעל ומתחת לשלב הדגימה. יש מקום על הבמה לדגימה תלת מימדית.
    איור\(\PageIndex{1}\): (א) רוב מיקרוסקופי האור המשמשים במעבדה לביולוגיה במכללה יכולים להגדיל תאים עד פי 400 בערך. (ב) למיקרוסקופים מנתחים יש הגדלה נמוכה יותר ממיקרוסקופי אור ומשמשים לבחינת עצמים גדולים יותר, כגון רקמות.

    מיקרוסקופים אלקטרונים

    בניגוד למיקרוסקופי אור, מיקרוסקופים אלקטרונים משתמשים בקרן אלקטרונים במקום בקרן אור. לא רק שזה מאפשר הגדלה גבוהה יותר, ובכך, יותר פירוט (איור\(\PageIndex{2}\)), זה גם מספק כוח רזולוציה גבוה יותר. הכנת דגימה לצפייה במיקרוסקופ אלקטרונים תהרוג אותה; לכן, לא ניתן לצפות בתאים חיים באמצעות מיקרוסקופיה מסוג זה. בנוסף, קרן האלקטרונים נעה בצורה הטובה ביותר בוואקום, מה שלא מאפשר לצפות בחומרים חיים.

    במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, קרן אלקטרונים נעה קדימה ואחורה על פני התא, ומעבירה את פרטי מאפייני פני התא על ידי השתקפות. תאים ומבנים אחרים מצופים בדרך כלל במתכת כמו זהב. במיקרוסקופ אלקטרוני שידור, קרן האלקטרונים מועברת דרך התא ומספקת פרטים על המבנים הפנימיים של התא. כפי שאתה יכול לדמיין, מיקרוסקופים אלקטרונים מגושמים ויקרים משמעותית מאשר מיקרוסקופי אור.

    חלק א: סלמונלה הנצפית דרך מיקרוסקופ אור נראית כנקודות סגולות זעירות.
    חלק ב ': במיקרוגרף אלקטרונים סורק זה, החיידקים מופיעים כאליפסות אדומות תלת מימדיות. התאים האנושיים גדולים בהרבה עם מראה מורכב ומקופל. חלק מהחיידקים שוכבים על פני התאים האנושיים, וחלקם נלחצים ביניהם.
    איור\(\PageIndex{2}\): (א) חיידקי סלמונלה נצפים במיקרוסקופ אור. (ב) מיקרוגרף אלקטרונים סורק זה מראה חיידקי סלמונלה (באדום) פולשים לתאים אנושיים. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי CDC, המכון לפתולוגיה של הכוחות המזוינים, צ'ארלס נ 'פארמר; קרדיט ב: שינוי עבודות על ידי מעבדות רוקי מאונטיין, NIAID, NIH; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

    קריירה בפעולה: ציטוטכנולוג

    האם שמעת פעם על בדיקה רפואית הנקראת מריחת פאפ (איור\(\PageIndex{3}\))? בבדיקה זו, רופא לוקח דגימה קטנה של תאים מצוואר הרחם של מטופל ושולח אותה למעבדה רפואית בה ציטוטכנולוג מכתים את התאים ובוחן אותם אם יש שינויים שיכולים להעיד על סרטן צוואר הרחם או זיהום מיקרוביאלי.

    ציטוטכנולוגים (cyto - = cell) הם אנשי מקצוע החוקרים תאים באמצעות בדיקות מיקרוסקופיות ובדיקות מעבדה אחרות. הם מאומנים לקבוע אילו שינויים סלולריים נמצאים בגבולות נורמליים או שאינם תקינים. המיקוד שלהם אינו מוגבל לתאי צוואר הרחם, הם חוקרים דגימות סלולריות המגיעות מכל האיברים. כאשר הם מבחינים בחריגות, הם מתייעצים עם פתולוג, שהוא רופא שיכול לבצע אבחנה קלינית.

    ציטוטכנולוגים ממלאים תפקידים חיוניים בהצלת חייהם של אנשים. כאשר מתגלים חריגות מוקדם, הטיפול בחולה יכול להתחיל מוקדם יותר, מה שמגדיל בדרך כלל את הסיכוי לטיפול מוצלח.

    גם לתאים נורמליים וגם לתאים הנגועים ב- HPV יש צורה לא סדירה ועגולה וגרעין מוגדר היטב. התאים הנגועים, לעומת זאת, גדולים פי שניים עד שלושה מתאים לא נגועים, ולחלקם שני גרעינים.
    איור\(\PageIndex{3}\): תאי צוואר הרחם הללו, שנצפו דרך מיקרוסקופ אור, התקבלו ממריחת פאפ. תאים רגילים נמצאים בצד שמאל. התאים מימין נגועים בנגיף הפפילומה האנושי. (אשראי: שינוי העבודה על ידי אד עות'מן; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

    תורת התא

    המיקרוסקופים בהם אנו משתמשים כיום מורכבים בהרבה מאלו ששימשו בשנות ה 1600 על ידי אנטוני ואן לוונהוק, בעל חנות הולנדי שהיה בעל מיומנות רבה ביצירת עדשות. למרות המגבלות של עדשותיו העתיקות כיום, ואן לוונהוק צפה בתנועות של פרוטיסטים (סוג של אורגניזם חד תאי) וזרע, שאותם כינה ביחד "בעלי חיים".

    בפרסום משנת 1665 בשם Micrographia, מדען הניסוי רוברט הוק טבע את המונח "תא" (מלטינית cella, שפירושו "חדר קטן") עבור המבנים דמויי הקופסה שצפה בעת צפייה ברקמת הפקק דרך עדשה. בשנות ה -70 של המאה ה -19 גילה ואן לוונהוק חיידקים ופרוטוזואה. התקדמות מאוחרת יותר בבניית עדשות ומיקרוסקופים אפשרה למדענים אחרים לראות רכיבים שונים בתוך התאים.

    בסוף שנות ה -30 של המאה ה -19, הבוטנאי מתיאס שליידן והזואולוג תיאודור שוואן חקרו רקמות והציעו את תורת התא המאוחדת, הקובעת שכל היצורים החיים מורכבים מתא אחד או יותר, שהתא הוא יחידת החיים הבסיסית, וכי כל התאים החדשים נובעים מהתאים הקיימים. עקרונות אלה עדיין עומדים כיום.

    סיכום המדור

    תא הוא יחידת החיים הקטנה ביותר. רוב התאים כל כך קטנים שלא ניתן לצפות בהם בעין בלתי מזוינת. לכן, מדענים חייבים להשתמש במיקרוסקופים כדי לחקור תאים. מיקרוסקופים אלקטרונים מספקים הגדלה גבוהה יותר, רזולוציה גבוהה יותר ופרטים רבים יותר ממיקרוסקופי אור. תיאוריית התא המאוחד קובעת שכל האורגניזמים מורכבים מתא אחד או יותר, התא הוא יחידת החיים הבסיסית ותאים חדשים נובעים מתאים קיימים.

    רשימת מילים

    מיקרוסקופ
    המכשיר שמגדיל אובייקט
    תורת התא המאוחדת
    התפיסה הביולוגית הקובעת שכל האורגניזמים מורכבים מתא אחד או יותר, התא הוא יחידת החיים הבסיסית, ותאים חדשים נובעים מתאים קיימים

    תורמים וייחוסים