התא הפרוקריוטי הוא הרבה יותר פשוט מתאי בעלי חיים וצמחים. מבחוץ הוא מכוסה בדופן תא המבצעת פונקציות הגנה, עיצוב והובלה. הקשיחות של דופן התא מסופקת על ידי murein. לפעמים תא החיידק מכוסה מלמעלה בקפסולה או בשכבה רירית.
הפרוטופלזמה של חיידקים, כמו זו של אוקריוטים, מוקפת ב קרום פלזמה. מזוזומים המעורבים בתהליך הנשימה, בקטריוכלורופיל ופיגמנטים אחרים נמצאים בפלירות דמויות שקיות, צינוריות או למלריות של הממברנה. החומר הגנטי של פרוקריוטים אינו יוצר גרעין, אלא ממוקם ישירות בציטופלזמה. DNA חיידקי הוא מולקולה מעגלית אחת, שכל אחת מהן מורכבת מאלפי ומיליוני זוגות בסיסים. הגנום של תא חיידק פשוט הרבה יותר מזה של תאים של יצורים מתקדמים יותר: בממוצע, DNA חיידקי מכיל כמה אלפי גנים.
לא נמצא בתאים פרוקריוטים רטיקולום אנדופלזמי, א ריבוזומיםלצוף בחופשיות בציטופלזמה. לא בפרוקריוטים מיטוכונדריה; חלק מתפקידם מבוצע על ידי קרום התא.
פרוקריוטים
חיידקים הם הקטנים מבין האורגניזמים בעלי מבנה תאי; הגדלים שלהם נעים בין 0.1 ל-10 מיקרומטר. נקודת הדפסה טיפוסית יכולה להכיל מאות אלפי חיידקים בגודל בינוני. ניתן לראות חיידקים רק דרך מיקרוסקופ, ולכן הם נקראים מיקרואורגניזמים או חיידקים; מיקרואורגניזמים נחקרים מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה . החלק במיקרוביולוגיה שעוסק בחיידקים נקרא בַּקטֶרִיוֹלוֹגִיָה . תחילתו של המדע הזה מונחת אנתוני ואן לוונהוקבמאה ה-17.
בַּקטֶרִיָה הם האורגניזמים העתיקים ביותר הידועים. עקבות של פעילות חיונית של חיידקים ואצות כחולות ירוקות (סטרומטוליטים) שייכים לארכיאן ומתוארכים ל-3.5 מיליארד שנים.בשל האפשרות של חילופי גנים בין נציגים של מינים שונים ואפילו סוגים, די קשה לבצע שיטתיות של פרוקריוטים. טרם נבנתה טקסונומיה משביעת רצון של פרוקריוטים; כל המערכות הקיימות הן מלאכותיות ומסווגות חיידקים לפי קבוצת דמויות כלשהי, מבלי לקחת בחשבון את הקשר הפילוגנטי ביניהם. בעבר, חיידקים יחד עם פטריותו אַצוֹתנכלל בתת-ממלכת הצמחים הנמוכים. חיידקים מסווגים כיום כממלכה נפרדת של פרוקריוטים. מערכת הסיווג הנפוצה ביותר היא מערכת ברגימבוסס על מבנה דופן התא.
בסוף המאה ה-20, מדענים גילו כי התאים של קבוצת חיידקים שנחקרה מעט יחסית - archaebacteria - להכיל rRNA, הנבדלים במבנה שלהם גם מ-rRNA פרוקריוטי וגם מ-rRNA איקריוטי. מבנה המנגנון הגנטי של ארכיבקטריה (הנוכחות אינטרוניםורצפים חוזרים מעבד, הצורה ריבוזום) מקרב אותם לאאוקריוטים; מצד שני, לארכיבקטריה יש גם סימנים אופייניים של פרוקריוטים (היעדר גרעין בתא, נוכחות של דגלים, פלסמידים ו-vacuoles של גז, גודל rRNA, קיבוע חנקן). לבסוף, ארכיבקטריות שונות מכל האורגניזמים האחרים במבנה דופן התא, בסוג הפוטוסינתזה ובכמה תכונות אחרות. ארכאבקטריות מסוגלות להתקיים בתנאים קיצוניים (למשל במעיינות חמים בטמפרטורות מעל 100 מעלות צלזיוס, בעומק האוקיינוס בלחץ של 260 אטמוספירה, בתמיסות מלח רוויות (30% NaCl)). חלק מהארכאיבקטריות מייצרות מתאן, בעוד שאחרות משתמשות בתרכובות גופרית לאנרגיה.
ככל הנראה, archaebacteria הם קבוצה עתיקה מאוד של אורגניזמים; אפשרויות "קיצוניות" מעידות על התנאים האופייניים לפני השטח של כדור הארץ עידן ארכאוני. מאמינים שהארכיבקטריות הקרובות ביותר ל"תאים" ההיפותטיים שהולידו לאחר מכן את כל מגוון החיים על פני כדור הארץ.
לאחרונה התברר שיש שלושה סוגים עיקריים rRNA, הוצג, בהתאמה, הראשון - בתאים איקריוטים, השני - בתאים של חיידקים אמיתיים, כמו גם ב מיטוכונדריהו כלורופלסטיםאוקריוטים, השלישי - ב- archaebacteria. מחקרים של גנטיקה מולקולרית אילצו הסתכלות חדשה על התיאוריה של מקורם של האיקריוטים. כיום מאמינים ששלושה ענפים שונים של פרוקריוטים התפתחו בו-זמנית על כדור הארץ העתיק - ארכיבקטריה, אובקטריה ו אורקריוטות , מאופיין במבנה שונה ובדרכים שונות להשגת אנרגיה. אוקריוטות, שהיו, למעשה, המרכיב הגרעיני-ציטופלזמי של האוקריוטים, נכללו לאחר מכן כ סימביוניםנציגים של קבוצות שונות של eubacteria, שהפכו למיטוכונדריה ולכלורופלסטים של תאים אוקריוטיים עתידיים.
לפיכך, דרגת המעמד שהוקצה קודם לכן לארכיבקטריה אינה מספקת בעליל. נכון לעכשיו, חוקרים רבים נוטים לחלק פרוקריוטות לשתי ממלכות: ארכיבקטריה ו חיידקים אמיתיים (eubacteria ) או אפילו להפריד בין ארכאיבקטריות לממלכה נפרדת של ארכאאה.
הסיווג של חיידקים אמיתיים ניתן ב תָכְנִית.
בְּ תא חיידקיאין גרעין, הכרומוזומים ממוקמים בחופשיות בציטופלזמה. בנוסף, אין אברוני ממברנה בתא החיידק: מיטוכונדריה, EPS, מערכת גולג'יוכו' בחוץ, קרום התא מכוסה בדופן תא.
רוב החיידקים נעים באופן פסיבי, באמצעות מים או זרמי אוויר. רק למעטים מהם יש אברונים של תנועה - flagella . דגלים פרוקריוטיים פשוטים מאוד במבנה ומורכבים מחלבון הפלאגלין, היוצר גליל חלול בקוטר 10-20 ננומטר. הם מתברגים לתוך המדיום, מזיזים את התא קדימה. ככל הנראה, זהו המבנה היחיד הידוע בטבע המשתמש בעקרון הגלגל.
החיידקים מחולקים למספר קבוצות לפי צורתם:
cocci (בעלי צורה מעוגלת);
בקילי (בעלי צורה בצורת מוט);
ספירילה (בעלי צורה של ספירלה);
ויבריוס (יש בצורת פסיק).
על פי אופן הנשימה, חיידקים מחולקים ל אירובי (רוב החיידקים) ו אנאירובים (גורמים סיבתיים של טטנוס, בוטוליזם, גנגרנה בגז). הראשונים זקוקים לחמצן כדי לנשום, שכן החמצן האחרון הוא חסר תועלת או אפילו רעיל.
חיידקים מתרבים על ידי חלוקה בערך כל 20 דקות (בתנאים נוחים). ה-DNA משתכפל, כל תא בת מקבל עותק משלו של ה-DNA האב. אפשר גם להעביר DNA בין תאים שאינם מתחלקים (באמצעות לכידת DNA "עירום", בעזרת בקטריופאג'יםאו על ידי צימודים , כאשר חיידקים מחוברים זה לזה על ידי פימבריה זוואלית), לעומת זאת, עלייה במספר הפרטים אינה מתרחשת. רבייה נמנעת על ידי קרני השמש ותוצרי הפעילות החיונית שלהם.התנהגותם של חיידקים אינה מורכבת במיוחד. קולטנים כימיים רושמים שינויים בחומציות הסביבה ובריכוז של חומרים שונים: סוכרים, חומצות אמינו, חמצן. חיידקים רבים מגיבים לשינויים בטמפרטורה או באור, וחיידקים מסוימים יכולים לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ.
בתנאים לא נוחים, החיידק מכוסה בקליפה צפופה, הציטופלזמה מיובשת, והפעילות החיונית כמעט נעצרת. במצב זה, נבגי חיידקים יכולים להישאר במשך שעות בוואקום עמוק, לסבול טמפרטורות מ-240 מעלות צלזיוס עד +100 מעלות צלזיוס.
מאפיינים כלליים של חיידקים
אורגניזמים בעלי מבנה תאי מחולקים לשתי קבוצות: אוקריוטים ופרוקריוטים.
איקריוטים(מיוונית. אירופה- טוב ו קריון- גרעין) - אורגניזמים המכילים גרעין מוגדר בבירור בתאים. אוקריוטים כוללים צמחים חד-תאיים ורב-תאיים, פטריות ובעלי חיים, כלומר כל האורגניזמים מלבד חיידקים. תאים אוקריוטיים של ממלכות שונות נבדלים זה מזה במספר דרכים. אבל מבחינות רבות המבנה שלהם דומה. מהם המאפיינים של תאים אוקריוטיים?
לתאי בעלי חיים אין קרום תא שיש לצמחים ולפטריות, ואין פלסטידים שיש לצמחים ולכמה חיידקים. ואקוולים בתאי בעלי חיים קטנים מאוד ולא יציבים. צנטרולים לא נמצאו בצמחים גבוהים יותר.
תאים פרוקריוטים(מ-lat. על אודותבמקום, מול ו קריוטה) אין להם ליבה רשמית. החומר הגרעיני שלהם ממוקם בציטופלזמה ואינו תחום ממנה בממברנה. פרוקריוטים הם האורגניזמים החד-תאיים הקדומים ביותר. הם כוללים חיידקים וציאנובקטריה (איור 1). הם מתרבים על ידי חלוקה פשוטה. בפרוקריוטים, הציטופלזמה מכילה מולקולת DNA עגולה אחת הנקראת נוקלואידאוֹ כרומוזום חיידקי. ריבוזומים ממוקמים ישירות בציטופלזמה. תאים פרוקריוטים הם הפלואידים. הם אינם מכילים מיטוכונדריה, קומפלקס גולגי, EPS. סינתזת ATP מתבצעת בהם על קרום הפלזמה.
מקום מיוחד בחיות הבר תופס על ידי וירוסים. אין להם מבנה תאי והם מורכבים ממולקולת חומצת גרעין - DNA או RNA, מוקפת מולקולות חלבון כקליפה.
וירוסים גורמים למספר מחלות בצמחים, פטריות, בעלי חיים ובני אדם. לדוגמה, נגיף פסיפס הטבק חודר לתאי עלי הטבק, הורס את הכלורופיל והעלה הופך לנקודתי. ידועות מחלות ויראליות של בני אדם: אבעבועות שחורות, שפעת, חצבת, פוליומיאליטיס, כלבת וכו'.
אורז. 10. סכימה של המבנה של תאי חיידקים (A) וציאנובקטריה (B):
1 - קרום התא, 2 - כרומוזום, 3 - ציטופלזמה, 4 - קרום פלזמה, 5 - ריבוזום, 6 - חומרי אחסון, 7 - פלגלה.
אורז. 11. וירוס פסיפס טבק:
I - עלה טבק מושפע ממחלה, II - גביש וירוס בתא, III - תרשים של מבנה נגיף פסיפס הטבק;
1 - מעטפת של מולקולות חלבון, 2 - גדיל של RNA מפותל לספירלה.
משימות ומבחנים בנושא "נושא 3. "תא פרוקריוטי. וירוסים."
- ההרכב הכימי של התא
שיעורים: 8 מטלות: 10 חידונים: 1
- תא צמחי - מבנה תאי של צמחים חיידקים. פטריות. צמחים (כיתה 5-6)
שיעורים: 1 מטלות: 7 מבחנים: 1
- דמיון והבדלים במבנה תאים של אורגניזמים חיים - ציטולוגיה - מדע התא דפוסים ביולוגיים כלליים (כיתות 9-11)
שיעורים: 2 מטלות: 11 מבחנים: 1
- תורת התא. אברוני התא, תפקידיהם - ציטולוגיה - מדע התא דפוסים ביולוגיים כלליים (כיתות 9-11)
- ציין את הפונקציות של מבנים וסמן באילו תאים (צמח, חיה או פרוקריוטים) הם נמצאים: גרעין, קרום גרעיני, נוקלאופלזמה, כרומוזומים, קרום פלזמה, ריבוזום, מיטוכונדריון, דופן תא, כלורופלסט, ואקואול, ליזוזום, רטיקולום אנדופלזמי חלק ( agranular) ומחוספס (גרגירי), מרכז תאים, מנגנון golgi, cilium, flagellum, mesosome, pili או fimbriae.
- ציין לפחות שלושה סימנים שבאמצעותם ניתן להבחין בין תא צמחי לתא של בעלי חיים.
- רשום את ההבדלים העיקריים בין תאים פרוקריוטיים לאאוקריוטים.
- נושא 1. "קרום פלזמה". §1, §8 עמ' 5;20
- נושא 2. "כלוב". §8-10 עמ' 20-30
- נושא 3. "תא פרוקריוטי. וירוסים". §11 עמ' 31-34
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "ביולוגיה כללית". מוסקבה, "נאורות", 2000
תאים פרוקריוטיים- אלה הם הפרימיטיביים ביותר, מסודרים מאוד, משמרים את התכונות של ימי קדם. ל פרוקריוטיאורגניזמים (או טרום-גרעיניים) כוללים חיידקים ואצות כחולות-ירקות (ציאנובקטריה). בהתבסס על המשותף של המבנה והבדלים חדים מתאים אחרים, תאים פרוקריוטים מבודדים לממלכה עצמאית של רובי ציד.
קחו בחשבון את המבנה תא פרוקריוטיםעל הדוגמה של חיידקים. המנגנון הגנטי של תא פרוקריוטי מיוצג על ידי ה-DNA של כרומוזום טבעת בודדת, הממוקם בציטופלזמה ולא תחום ממנו על ידי ממברנה. אנלוגי כזה של הגרעין נקרא נוקלואיד. ה-DNA אינו יוצר קומפלקסים עם חלבונים, ולכן כל הגנים המרכיבים את הכרומוזום "פועלים", כלומר. מידע מוקרא מהם ללא הרף.
תא פרוקריוטיםמוקף בממברנה המפרידה בין הציטופלזמה לדופן התא, שנוצרה מחומר מורכב, גבוה פולימרי. ישנם מעט אברונים בציטופלזמה, אך קיימים מספר רב של ריבוזומים קטנים (תאים חיידקיים מכילים בין 5,000 ל-50,000 ריבוזומים).
המבנה של תא פרוקריוטי
הציטופלזמה של תא פרוקריוטי מחלחלת בממברנות היוצרות את הרטיקולום האנדופלזמי, והיא מכילה ריבוזומים המבצעים סינתזת חלבון.
החלק הפנימי של דופן התא של תא פרוקריוטי מיוצג על ידי קרום פלזמה, שבליטותיו לתוך הציטופלזמה יוצרות מזוזומים המעורבים בבניית מחיצות תאים, רבייה ומהווים את האתר של התקשרות DNA. הנשימה בחיידקים מתבצעת במזוומים, באצות כחולות-ירוקות בקרומים ציטופלזמיים.
בחיידקים רבים מופקדים חומרי רזרבה בתוך התא: פוליסכרידים, שומנים, פוליפוספטים. חומרי רזרב, הנכללים בחילוף החומרים, יכולים להאריך את חיי התא בהיעדר מקורות אנרגיה חיצוניים.
(דופן 1 תא, 2 ממברנה ציטופלזמית חיצונית, 3-כרומוזום (מולקולת DNA מעגלית), 4-ריבוזום, 5-מזוזום, 6-פלישה של הממברנה הציטופלזמית החיצונית, 7-וואקוולים, 8-פלג'לה, 9 ערימות של ממברנות, שבהן מתרחשת פוטוסינתזה)
בדרך כלל, חיידקים מתרבים על ידי חלוקה לשניים. לאחר התארכות התא נוצרת בהדרגה מחיצה רוחבית המונחת בכיוון מבחוץ לפנים, ואז תאי הבת מתפצלים או נשארים מחוברים בקבוצות אופייניות - שרשראות, אריזות וכו'. החיידק E. coli מכפיל את נפחו כל 20 דקות.
חיידקים מאופיינים בפורולציה. זה מתחיל בניתוק של חלק מהציטופלזמה מתא האם. החלק המנותק מכיל גנום אחד ומוקף בממברנה ציטופלזמית. ואז דופן תא, לרוב רב שכבתית, צומחת סביב הנבג. בחיידקים, התהליך המיני נצפה בצורה של חילופי מידע גנטי בין שני תאים. התהליך המיני מגביר את השונות התורשתית של מיקרואורגניזמים.
רוב היצורים החיים מאוחדים בממלכת האיקריוטים, כולל ממלכת הצמחים, הפטריות ובעלי החיים. תאים אוקריוטיים גדולים יותר תאים פרוקריוטיים, מורכבים ממנגנון פני השטח, גרעין וציטופלזמה.
תא איקריוטי
איקריוטי(איקריוט)תאים מכילים גרעיןתיאום הפעילות החיונית של התא, שבו נמצא המנגנון התורשתי של הגוף, ורבים אברוניםביצוע פונקציות שונות. רוב האיקריוטים הם אירוביים, כלומר, הם משתמשים בחמצן אטמוספרי למטבוליזם אנרגיה.
שיעור
אברוני התא. תכונות של תאים פרוקריוטיים ואיקריוטים "
(שקופית 1)
מטרת השיעור: היכרות עם תכונות המבנים והתפקוד של המרכיבים הקבועים של תאים (אברונים); השוואה בין תכונות של תאים פרוקריוטיים ואיקריוטים
צִיוּד:מצגות מולטימדיה "תאים אורגניים", "תאים פרוקריוטיים ואיקריוטים", חוברת עבודה בביולוגיה (כיתה יא), עמ' 61-64, דף מידע
ארגון זמן.
במהלך השיעורים:
מערך שיעור: (שקופית 2 )
אברוני התא
אברונים שאינם קרומיים
אברוני ממברנה
תאים פרוקריוטים ואיקריוטים
לימוד חומר חדש:
אברוני התא
אברונים (אברונים) (שקופית 3 ) הם המרכיבים הקבועים של התא המבצעים בו פונקציות ספציפיות ומבטיחים את יישום התהליכים והמאפיינים הדרושים לשמירה על פעילותו החיונית.
לאברונים יכולים להיות גם מבנה קרום וגם לא קרום.
סיווג של אברונים (שקופית 4) – עבודה על מילוי סכמת הסיווג: הם נזכרים בחומר שנלמד בכיתה ט' (רצוי רישום במחברת).
מטלה (תדפיסים על כל שולחן):בעזרת ההסברים של המורה וחומרי ספרי הלימוד, השלימו את הטבלה:
| אורגנואיד | תכונה מבנית | נוכחות של חומצות גרעין |
| אברונים שאינם קרומיים |
||
| ריבוזומים | ||
| מרכז סלולר | ||
| מיקרוטובולים | ||
| מיקרופילמנטים | ||
| כרומוזומים | ||
| אברונים ממברנה בודדת |
||
| רשת אנדופלזמית | ||
| מתחם גולגי | ||
| ליזוזומים | ||
| אברוני קרום כפול |
||
| מיטוכונדריה | ||
| פלסטידים | ||
אברונים שאינם קרומיים
ריבוזומים (שקופית 5).
ריבוזום- האברון החשוב ביותר של תא חי, צורתו כדורית או מעט אליפסה, בקוטר 100-200 אנגסטרים, המורכב מתת-יחידות גדולות וקטנות (שקופית 6). ריבוזומים משמשים לסינתזה ביולוגית של חלבון מחומצות אמינו לפי תבנית נתונה המבוססת על המידע הגנטי המסופק על ידי RNA שליח, או mRNA. תהליך זה נקרא מִשׁדָר. בתאים איקריוטים, הריבוזומים ממוקמים על הממברנות של הרשת האנדופלזמית, אם כי הם יכולים להיות מקומיים גם בצורה רופפת בציטופלזמה. לעתים קרובות מספר ריבוזומים קשורים למולקולת mRNA אחת, מבנה כזה נקרא פוליריבוזום (שקופית 7 ) . סינתזה של ריבוזומים באאוקריוטים מתרחשת במבנה תוך גרעיני מיוחד - הגרעין.
ריבוזומים אוקריוטיים מכילים ארבע מולקולות rRNA
ריבוזומים תוארו לראשונה כחלקיקים דחוסים, או גרגירים, על ידי ביולוג התא יליד רומניה ג'ורג' פאלאד באמצע שנות ה-50. המונח "ריבוזום" הוצע על ידי ריצ'רד רוברטס ב-1958 במקום "חלקיק ריבונוקלאופרוטאין מהחלק המיקרוזומלי".
מרכז תאים (מרכז תא) (שקופית 8).
צנטרולים הם מבני חלבון גליליים הממוקמים בסמוך לגרעין של תאי בעלי חיים (לצמחים אין צנטריולים). הצנטריול הוא גליל, שמשטחו לרוחב נוצר על ידי תשע קבוצות של מיקרוטובולים. מספר המיקרוטובולים בקבוצה יכול להשתנות עבור אורגניזמים שונים מ-1 עד 3.
מסביב לצנטריולים נמצא מה שנקרא מרכז הארגון של השלד הציטואלי, האזור שבו מקובצים קצוות המינוס של המיקרוטובולים של התא.
לפני חלוקה, התא מכיל שני צנטריולים הממוקמים בזוויות ישרות זה לזה. במהלך מיטוזה, הם מתפצלים לקצוות שונים של התא, ויוצרים את הקטבים של ציר החלוקה. לאחר ציטוקינזיס, כל תא בת מקבל צנטרול אחד, שמכפיל את עצמו לחלוקה הבאה. הכפלה של צנטריולים מתרחשת לא על ידי חלוקה, אלא על ידי סינתזה של מבנה חדש בניצב לקיים.
MICROTBES (שקופית 9)
אלו הם מבנים תוך-תאיים של חלבון המרכיבים את שלד הציטו.
מיקרוטובולים הם גלילים בקוטר 25 ננומטר עם חלל בפנים. אורכם יכול להיות מכמה מיקרומטרים עד כנראה כמה מילימטרים באקסונים של תאי עצב. המיקרוטובולים הם קוטביים, עם הרכבה עצמית בקצה אחד ופירוק בקצה השני. בתאים, המיקרוטובולים ממלאים את התפקיד של מרכיבים מבניים ומעורבים בתהליכים תאיים רבים, כולל מיטוזה, ציטוקינזיס והובלה שלפוחית.
חוסר יציבות דינמית של מיקרוטובולים ממלא תפקיד פיזיולוגי חשוב. לדוגמה, במהלך חלוקת התא, המיקרוטובולים גדלים במהירות רבה ותורמות לכיוון הנכון של הכרומוזומים וליצירת הציר המיטוטי.
המיקרוטובולים בתא משמשים כ"מסילות" להובלת חלקיקים. שלפוחיות ממברנה ומיטוכונדריה יכולות לנוע לאורך פני השטח שלהן. ההובלה דרך המיקרוטובולים מתבצעת על ידי חלבונים הנקראים חלבונים מוטוריים.
מיקרופילמנטים (שקופית 10 ).
האלמנטים המתכווצים של השלד הציטוניים נוצרים על ידי חוטים של אקטין וחלבונים מתכווצים אחרים. להשתתף ביצירת שלד הציטו של התא, תנועת אמבויד וכו'. ללא חומצות גרעין
כרומוזומים (שקופית 11 ) - התלמידים עונים על השאלה, זוכרים את החומר של השיעור הקודם, ואז התשובה נפתחת בשקופית.
אברונים של גרעין האאוקריוטים, כל כרומוזום נוצר על ידי מולקולה אחת של DNA ומולקולות חלבון. מורכב משני חוטים - כרומטידות המחוברות באמצעות צנטרומר. הם נשאים של מידע גנטי.
אברוני ממברנה
אברונים ממברנה בודדת
PLASMOLEMM (שקופית 12 ) - התלמידים עונים על השאלה, זוכרים את החומר מהשיעור הקודם, ואז נפתחת התשובה בשקופית.
זהו מודל נוזלי-פסיפס, שבו שכבות השומנים של הממברנה מחלחלות במולקולות חלבון. הוא מספק פונקציה תוחמת ביחס לסביבה החיצונית לתא ומבצע פונקציית תחבורה. אין חומצות גרעין.
רשת אנדופלסמטית (ER) (שקופית 13)
בתא איקריוטי קיימת מערכת של תאים קרומיים (צינורות ומיכלים) העוברים זה לתוך זה, הנקראת הרשת האנדופלזמית (או הרשת האנדופלזמית, EPR או EPS). החלק הזה של ה-ER, לממברנות שלו מחוברים ריבוזומים, מכונה גַרגִירִי(אוֹ מְחוּספָּס) (לחץ על כפתור העכבר)רטיקולום אנדופלזמי, על הממברנות שלו מתרחשת סינתזת חלבון. אותם תאים שאין להם ריבוזומים על הקירות מסווגים כ חלק(אוֹ אגרנולרי) EPR (לחץ על כפתור העכבר), מעורב בסינתזת שומנים. החללים הפנימיים של ה-ER החלק והגרגירי אינם מבודדים, אלא עוברים זה לתוך זה ומתקשרים עם לומן של המעטפת הגרעינית. אין חומצות גרעין.
GOLGI COMPLEX (מתחם צלחת)(שקופית 14 ) – לחץ על כפתור העכבר.
זהו מבנה ממברנה של תא אוקריוטי, המיועד בעיקר להפרשת חומרים המסונתזים ברשת האנדופלזמית. (שקופית 15). מתחם גולגי נקרא על שמו של המדען האיטלקי קמילו גולגי, שגילה אותו לראשונה בשנת 1898 ( שקופית 16 ).
במיכלי ה-Golgi Apparatus מבשילים חלק מהחלבונים שסונתזו על ממברנות ה-ER הגרגירי ומיועדים להפרשה או להיווצרות ליזוזומים. מנגנון גולגי הוא אסימטרי - טנקים הממוקמים קרוב יותר לגרעין התא ( cis-Golgi) מכילים את החלבונים הפחות בוגרים, שלפוחיות ממברנות מחוברות ללא הרף למיכלים אלה - שלפוחיותניצנים מהרשת האנדופלזמית. ככל הנראה, בעזרת אותן שלפוחיות, מתבצעת תנועה נוספת של חלבונים מתבגרים ממיכל אחד למשנהו. לבסוף, מהקצה הנגדי של האברון ( טְרַנס-Golgi) שלפוחיות המכילות חלבונים בשלים לחלוטין ניצנים.
LYSOSOME (שקופית 17 )
אלו שלפוחיות קרומיות בגודל של עד 2 מיקרון. ליזוזומים מכילים אנזימים הידרוליטים שיכולים לעכל חלבונים, שומנים, פחמימות וחומצות גרעין. ליזוזומים נוצרים משלפוחיות המופרדות מהקומפלקס של גולגי, ואנזימים הידרוליטים מסונתזים בעבר על ה-en הגס לרשת הפלזמה.
מתמזגים עם שלפוחיות אנדוציטיות, נוצרים ליזוזומים ואקואול עיכול (ליזוזום משני) , שבו מתרחש פירוק של חומרים אורגניים למונומרים המרכיבים אותם. האחרון דרך הממברנה של vacuole העיכול להיכנס לציטופלזמה של התא. זה בדיוק מה שקורה, למשל, נטרול של חיידקים בתאי דם - נויטרופילים .
ליזוזומים משניים, שבהם הסתיים תהליך העיכול, אינם מכילים כמעט אנזימים. הם מכילים רק שאריות לא מעוכלות.
ליזוזומים מעורבים גם בהרס של חומרי תאים, כמו חומרי הזנה רזרבה, כמו גם מקרומולקולות ואברונים שלמים שאיבדו את פעילותם התפקודית. (אוטופגיה ). עם שינויים פתולוגיים בתא או הזדקנותו, ניתן להרוס קרומי ליזוזום: אנזימים נכנסים לציטופלזמה, ועיכול עצמי של התא מתבצע - אוטוליזה . לפעמים קומפלקסים שלמים של תאים ואיברים נהרסים בעזרת ליזוזומים. לדוגמה, כאשר ראשן הופך לצפרדע, ליזוזומים בתאי הזנב מעכלים אותה: הזנב נעלם, והחומרים הנוצרים בתהליך זה נספגים ומשמשים תאי הגוף האחרים.
VACUOLES
אלו הם שלפוחיות קרומיות גדולות או חללים בציטופלזמה המלאים במוהל תאים. ואקוולים נוצרים בתאי צמחים ופטריות מהרחבות שלפוחיות של הרשת האנדופלזמית או מהשלפוחיות של קומפלקס גולגי. בתאים המריסטמטיים של צמחים מופיעים לראשונה ואקוולים קטנים רבים. כשהם גדלים, הם מתמזגים לתוך ואקואול מרכזי (שקופית 18) , אשר תופס עד 70-90% מנפח התא וניתן לחדור אותו על ידי גדילי הציטופלזמה.
תכולת ואקוולים מוהל תאים. זוהי תמיסה מימית של חומרים אנאורגניים ואורגניים שונים. ההרכב הכימי והריכוז של מוהל התא משתנים מאוד ותלויים בסוג הצמח, האיבר, הרקמה ומצב התא. מוהל התא מכיל מלחים, סוכרים (בעיקר סוכרוז, גלוקוז, פרוקטוז), חומצות אורגניות (מאלית, לימון, אוקסלית, אצטית וכו'), חומצות אמינו, חלבונים. חומרים אלה הם תוצרי ביניים של חילוף החומרים, המורחקים באופן זמני מחילוף החומרים של התא לתוך ה-vacuole. הם נוֹסָףחומרים בתאים.
בנוסף לחומרי רזרבה שניתן לעשות בהם שימוש חוזר בחילוף החומרים, מוהל התא מכיל פנולים, טאנינים (טאנינים), אלקלואידים, אנתוציאנינים, המורחקים מחילוף החומרים לתוך הוואקואול ובכך מבודדים מהציטופלזמה.
טאנינים נפוצים במיוחד במוהל התאים (כמו גם בציטופלזמה ובממברנות) של תאי העלים, הקליפה, העץ, הפירות הבוסרים ומעילי הזרעים. אלקלואידים נמצאים, למשל, בזרעי קפה (קפאין), פירות פרג (מורפיום) וחנבן (אטרופין), גבעולים ועלים של תורמוס (לופינין), וכו '. מאמינים כי טאנינים עם טעמם העפיצות, אלקלואידים ופוליפנולים רעילים. תפקיד מגן: טעמם הרעיל (לעיתים מריר) וריחם הלא נעים דוחים אוכלי עשב, מה שמונע מהם להיאכל.
הוואקווולים גם צוברים לעתים קרובות את התוצרים הסופיים של הפעילות החיונית של התאים. (בזבוז).חומר כזה לתאי צמחים הוא סידן אוקסלט, המופקד בוואקווולים בצורה של גבישים בצורות שונות.
מוהל התא של צמחים רבים מכיל פיגמנטים. , נותן לליץ התא מגוון של צבעים. פיגמנטים ולקבוע את צבע הקורולה של פרחים, פירות, ניצנים ועלים, כמו גם את השורשים של כמה צמחים (לדוגמה, סלק).
מוהל התא של צמחים מסוימים מכיל חומרים פעילים פיזיולוגית - phytohormones (מווסת צמיחה), phytoncides, אנזימים . במקרה האחרון, הוואקווולים פועלים כמו ליזוזומים. לאחר מוות תאים, קרום ה-vacuole מאבד חדירות סלקטיבית, ואנזימים, המשתחררים ממנו, גורמים לאוטוליזה של התא.
פונקציות של ואקואול מרכזי:
הצטברות של חומרים מזינים, מטבוליטים ופיגמנטים;
הסרת מוצרים מטבוליים מהציטופלזמה;
ויסות חילוף החומרים של מים-מלח;
שמירה על לחץ טורגור;
השתתפות בהרס של מקרומולקולות ומבנים תאיים.
ואקוולי עיכול (שקופית 19 ) תאי בעלי חיים מכילים אנזימים ליטיים (מתפצלים) וחלקיקי מזון. זה המקום שבו מתבצע עיכול תוך תאי.
ואקוולי הפרשה של פרוטוזואהמכילים מים ומוצרים מטבוליים מומסים בו. פונקציה - ויסות אוסמו, הסרה של מוצרים מטבוליים נוזליים.
אברוני קרום כפול
מיטוכונדריה (שקופית 20)
אברונים מוארכים עם שני ממברנות. הן תחנות האנרגיה של התאים. מיטוכונדריה הם אברוני תאים מיוחדים שתפקידם העיקרי הוא סינתזה של ATP, נושא אנרגיה אוניברסלי. נשימה (ספיגת חמצן ושחרור פחמן דו חמצני) מתרחשת גם עקב המערכות האנזימטיות של המיטוכונדריה.
למיטוכונדריה יש קרום חיצוני המורכב משתי שכבות המופרדות ברווח של 60-80 אנגסטרם. בליטות בולטות מהשכבה הפנימית לתוך חלל המיטוכונדריה - cristae (לחץ על כפתור העכבר) . החלל בין הקריסטות מלא בחומר שנקרא מַטרִיצָה (לחץ על כפתור העכבר).
המטריצה מכילה אנזימים שונים המעורבים בנשימה ובסינתזת ATP. פוטנציאל המימן של הממברנה המיטוכונדריאלית הפנימית הוא בעל חשיבות מרכזית לסינתזת ATP. מכיל DNA ו-RNA.
פלסטידים.
פלסטידים הם אברונים של צמחים אוקריוטיים וכמה פרוטוזאות פוטוסינתטיות. מכוסה בממברנה כפולה. מכיל DNA ו-RNA. אוסף הפלסטידים בתא נוצר פלסטיד. לפי צבע ותפקוד הם נבדלים שלושה סוגים עיקריים של פלסטידים(שקופית 21 ) :
Leucoplasts- פלסטידים לא מוכתמים, ככלל, מבצעים פונקציית אחסון. בלוקופלסטים של פקעות תפוחי אדמה מצטבר עמילן. הלוקופלסטים של צמחים גבוהים יכולים להפוך לכלורופלסטים או כרומופלסטים.
כרומופלסטים- פלסטידים מוכתמים בצהוב, אדום או כתום. צבע הכרומופלסטים קשור להצטברות של קרוטנואידים בהם. כרומופלסטים קובעים את צבעם של עלי הסתיו, עלי כותרת של פרחים, גידולי שורש ופירות בשלים.
כלורופלסטים- פלסטידים הנושאים פיגמנטים פוטוסינתטיים - כלורופילים. יש להם צבע ירוק בצמחים גבוהים יותר, פחם ואצות ירוקות. מערך הפיגמנטים המעורבים בפוטוסינתזה (ובהתאם, בקביעת צבע הכלורופלסט) שונה בנציגים של חלוקות טקסונומיות שונות. לכלורופלסטים מבנה פנימי מורכב
תאים פרוקריוטים ואיקריוטים
(כשיעורי בית עם הסבר על המשימה בכיתה)
תרגיל (שקופית 22 ):
שקול את טבלה 2 בעמוד 118
מלאו את חוברת העבודה בעמודים 63-64
מלא את הטבלה על ידי הצבת הסימנים "+" ו-"-"
| מבני תאים | תא פרוקריוטים | תא איקריוטי |
| דופן תא | ||
| פלזמהלמה | ||
| כרומוזומים | ||
| רשת אנדופלזמית | ||
| מתחם גולגי | ||
| ליזוזומים | ||
| מזוזום | ||
| ריבוזומים | ||
| תכלילים |
מקורות מידע:
ג'יגאני או.ב. ביולוגיה כללית. 9-11: טבלאות: תוכניות / O. B. gigani. - מ.: הומניטרי הוצאה לאור VLADOS, 2007.
קולמן י., רם ק.-ג. ביוכימיה חזותית: פר. איתו. - מ.: מיר, 2000. http://yanko.lib.ru/books/biolog/nagl_biochem/04.htm
ויקיפדיה - en.wikipedia.org
priroda.clow.ru/text/1190.htm - אנציקלופדיה "צמחים ובעלי חיים"
biology.asvu.ru/page.php?id=17 –
www.college.ru/.../paragraph4/theory.html
shkola.lv/index.php?mode=lsntheme&themeid=104
חומר נוסף למורה (Gigani O.B., 2007)
| אורגנואיד | מִבְנֶה | פונקציות | נוכחות של חומצות גרעין |
| אברונים שאינם קרומיים |
|||
| ריבוזומים | נוצר על ידי שתי יחידות משנה (גדולות וקטנות) שנוצרות על ידי מולקולות rRNA וחלבון | השתתפות בסינתזת חלבון | |
| מרכז תא (צנטרוזום) | מורכב משני צנטריולים, כל אחד מהם הוא גליל חלול שנוצר על ידי תשע שלישיות של מיקרוטובולים. | הם חלק מהמנגנון המיטוטי של התא, משתתפים בחלוקת התא | |
| מיקרוטובולים | מבנים גליליים חלולים | הם יוצרים את ציטושלד התא, הציר, הצנטריולים, הדגלים והסיליה | |
| מיקרופילמנטים | אלמנטים מתכווצים של השלד הציטוניים, הנוצרים על ידי חוטים של אקטין וחלבונים מתכווצים אחרים | השתתפות ביצירת שלד הציטו של התא, תנועת אמבואידים, אנדוציטוזיס, ציקלוזיס | |
| כרומוזומים | אברונים של הגרעין של תאים אוקריוטיים, כל כרומוזום נוצר על ידי מולקולת DNA אחת ומולקולות חלבון | נושאי מידע גנטי | |
| אברונים ממברנה בודדת |
|||
| פלסמולמה (ציטולמה) רשת אנדופלזמית EPS חלק (אגרגירי). EPS מחוספס (גרגירי). | קרום יסודי המכסה את החלק החיצוני של התא מערכת של ממברנות היוצרות צינוריות, שלפוחיות, בורות מים, צינוריות. מחובר לממברנת הפלזמה ולממברנה הגרעינית. על פני הממברנות נמצאים אנזימים המזרזים את הסינתזה של שומנים ופחמימות. ריבוזומים ממוקמים על פני הממברנות. | שמירה על צורת התא, הגנה מפני השפעות חיצוניות שליליות, הובלה של חומרים אל תוך התא וממנו, קולטן (בשל מולקולות שונות המובנות בממברנה, הוא קולט אותות סביבתיים) הובלת חומרים בתא, חלוקת התא לתאים, שינוי פוסט-תרגום של חלבונים. סינתזה של שומנים ופחמימות, הצטברות והסרה של חומרים רעילים סינתזה של חלבונים על ריבוזומים המחוברים לקרום המשולבים לקומפלקסים - פוליזומים | |
| קומפלקס גולגי (קומפלקס למלרי) | המבנה בתאים של אורגניזמים שונים משתנה מאוד. יחידה מבנית ותפקודית של מתחם גולגי - דיקטיוזום -ערימה של 5-20 בורות מים שטוחים המסתיימים ברשת של צינוריות ושלפוחיות | שינוי של חומרים; אריזתן לתוך שלפוחיות ממברנות, המשמשות לאחר מכן את התא או מוסרות ממנו; סינתזה של חומרים מסוימים; היווצרות ממברנות תאים; היווצרות ליזוזומים | |
| ליזוזומים | שלפוחיות ממברנה מעוגלות ומכילות ליטית (פיצול)אנזימים | השתתפות ביצירת ואקוולות עיכול (עיכול תוך תאי); הרס של מולקולות תאים גדולים; תמוגה (הרס) של מבנים תאיים בודדים (אוטוליזה) והתא כולו; ביטול הרשויות הזמניות | |
| ואקואול מרכזי של תא צמחי ואקוולי עיכול של תאי בעלי חיים ואקוולי הפרשה של פרוטוזואה | חללים מוקפים בממברנה ומכילים נוזל מימי עם מומסים שונים. הוא מוגבל על ידי הטונופלסט - הממברנה. מלא במוהל תאים (חומרים אורגניים ואי-אורגניים מומסים, פיגמנטים, מטבוליטים). נוצר בהשתתפות EPS. | הצטברות של חומרים מזינים, מטבוליטים ופיגמנטים; הסרת מוצרים מטבוליים מהציטופלזמה; ויסות חילוף החומרים של מים-מלח; שמירה על לחץ טורגור; השתתפות בהרס של מקרומולקולות ומבנים תאיים. עיכול תוך תאי ויסות אוסמו, הסרה של מוצרים מטבוליים נוזליים | |
| אברוני קרום כפול |
|||
| מיטוכונדריה | הקרום החיצוני חלק, הפנימי יוצר יציאות - cristae. בפנים יש מטריצה - חומר חצי נוזלי המכיל אנזימים, מולקולות DNA מעגליות, מולקולות RNA, ריבוזומים | סינתזת ATP | |
| פלסטידים פרוטופלסטידים כלורופלסטים כרומופלסטים Leucoplasts | הממברנה החיצונית חלקה, הממברנה הפנימית טבולה בסטרומה - חומר חצי נוזלי. מכיל מולקולות DNA מעגליות, מולקולות RNA וריבוזומים אין צבע הממברנה הפנימית יוצרת שקים פחוסים - thylakoids, בהם מצויות מולקולות פיגמנט (כלורופיל, קרוטנואידים), קבוצת thylakoids יוצרת גרנה הממברנה הפנימית יוצרת כמה תילקואידים | פלסטידים שמהם נוצרים כל סוגי הפלסטידים (כלורופלסטים, לוקופלסטים, כרומופלסטים) פוטוסינתזה, יכולה להפוך לכרומופלסטים צביעה של עלי כותרת של פרחים, פירות, עלים, לפעמים שורשים סינתזה והצטברות של עמילן, שמן, חלבונים, יכולים להפוך לכלורופלסטים וכרומופלסטים | |
מאפיינים השוואתיים של תאים פרוקריוטים ואוקריוטים
| מבני תאים | תא פרוקריוטים | תא איקריוטי |
| דופן תא | בתאי צמחים ופטריות |
|
| פלזמהלמה | ||
| כרומוזומים | - (יש נוקלאוטיד - מולקולת DNA עגולה אחת) | |
| רשת אנדופלזמית | ||
| מתחם גולגי | ||
| ליזוזומים | ||
| אברונים דו-ממברניים (פלסטידים, מיטוכונדריה) | ||
| מזוזום | ||
| ריבוזומים | ||
| תכלילים |
על פי מבנה התא, אורגניזמים חיים מחולקים ל פרוקריוטיםו איקריוט. תאים של שניהם מוקפים קרום פלזמה, שמחוץ לו במקרים רבים יש דופן תא. בתוך התא נמצא חצי נוזלי ציטופלזמה. עם זאת, תאים פרוקריוטיים הם הרבה יותר פשוטים מאשר תאים איקריוטים.
חומר גנטי בסיסי פרוקריוטים (מיוונית. על אודות- לפני ו קריון- גרעין) ממוקם בציטופלזמה בצורה של מולקולת DNA מעגלית. מולקולה זו ( נוקלואיד) אינו מוקף בממברנה גרעינית האופיינית לאאוקריוטים, והוא מחובר לממברנת הפלזמה (איור 1). לפיכך, לפרוקריוטים אין גרעין בנוי היטב. בנוסף לנוקלואיד, מולקולת DNA מעגלית קטנה נמצאת לעתים קרובות בתא פרוקריוטי, הנקראת פלסמיד. פלסמידים יכולים לעבור מתא אחד למשנהו ולהשתלב במולקולת ה-DNA הראשית.
לחלק מהפרוקריוטים יש תולדות של קרום הפלזמה: מזוזומים, thylakoids lamellar, chromatophores. הם מכילים אנזימים המעורבים בפוטוסינתזה ובנשימה. בנוסף, מזוזומים קשורים לסינתזת DNA והפרשת חלבון.
תאים פרוקריוטים קטנים, הקוטר שלהם הוא 0.3-5 מיקרון. בחלק החיצוני של קרום הפלזמה של כל הפרוקריוטים (למעט מיקופלזמות) הוא דופן תא. הוא מורכב מקומפלקסים של חלבונים ואוליגוסכרידים, מוערמים בשכבות, מגן על התא ושומר על צורתו. הוא מופרד מקרום הפלזמה על ידי חלל בין-ממברני קטן.
רק אברונים שאינם ממברניים נמצאים בציטופלזמה של פרוקריוטים. ריבוזומים. מבנה הריבוזומים של הפרוקריוטים והאוקריוטים דומה, אולם הריבוזומים של הפרוקריוטים קטנים יותר ואינם מחוברים לממברנה, אלא ממוקמים ישירות בציטופלזמה.
פרוקריוטים רבים הם תנועתיים ויכולים לשחות או לגלוש באמצעות דגלים.
פרוקריוטים מתרבים בדרך כלל על ידי ביקוע בשניים ( בינארי). קדם לחלוקה שלב קצר מאוד של הכפלה, או שכפול, של כרומוזומים. אז פרוקריוטים הם אורגניזמים הפלואידים.
פרוקריוטים כוללים חיידקים ואצות כחולות ירוקות, או ציאנובקטריה. פרוקריוטים הופיעו על פני כדור הארץ לפני כ-3.5 מיליארד שנים והיו ככל הנראה צורת החיים התאית הראשונה, שהולידו פרוקריוטים ואיקריוטים מודרניים.
איקריוטים (מיוונית. אירופה- נכון, קריון- לגרעין), בניגוד לפרוקריוטים, יש גרעין נוצר מוקף ב מעטפת גרעין- קרום דו-שכבתי. מולקולות ה-DNA המצויות בגרעין אינן סגורות (מולקולות ליניאריות). בנוסף לגרעין, חלק מהמידע הגנטי כלול ב-DNA של מיטוכונדריה וכלורופלסטים. אוקריוטים הופיעו על כדור הארץ לפני כ-1.5 מיליארד שנים.
בניגוד לפרוקריוטים, המיוצגים על ידי אורגניזמים בודדים וצורות קולוניאליות, איקריוטים יכולים להיות חד-תאיים (לדוגמה, אמבה), קולוניאליים (וולבוקס) ורב-תאיים. הם מחולקים לשלוש ממלכות גדולות: בעלי חיים, צמחים ופטריות.
הקוטר של תאים איקריוטיים הוא 5-80 מיקרומטר. כמו תאים פרוקריוטיים, תאים אוקריוטים מוקפים ב קרום פלזמהמורכב מחלבונים ושומנים. קרום זה פועל כמחסום סלקטיבי, חדיר לתרכובות מסוימות ובלתי חדיר לאחרים. מחוץ לקרום הפלזמה הוא חזק דופן תא, שבצמחים מורכב בעיקר מסיבי תאית, ובפטריות - מכיטין. תפקידו העיקרי של דופן התא הוא להבטיח את הצורה הקבועה של התאים. מכיוון שקרום הפלזמה חדיר למים, ותאי צמחים ופטריות באים בדרך כלל במגע עם תמיסות בעלות חוזק יוני נמוך יותר מחוזק יוני של התמיסה שבתוך התא, מים ייכנסו לתאים. בשל כך, נפח התא יגדל, קרום הפלזמה יתחיל להימתח ועלול להישבר. דופן התא מונעת התרחבות והרס התא.
בבעלי חיים, דופן התא נעדרת, אך השכבה החיצונית של קרום הפלזמה מועשרת ברכיבי פחמימות. שכבה חיצונית זו של קרום הפלזמה של תאי בעלי חיים נקראת גליקוקליקס. תאים של בעלי חיים רב-תאיים אינם זקוקים לדופן תא חזק, שכן ישנם מנגנונים נוספים המבטיחים את ויסות נפח התא. מאחר ותאים של בעלי חיים רב-תאיים ואורגניזמים חד-תאיים החיים בים נמצאים בסביבה שבה ריכוז היונים הכולל קרוב לריכוז היונים התוך-תאיים, התאים אינם מתנפחים או מתפוצצים. לבעלי חיים חד-תאיים החיים במים מתוקים (אמבה, נעל ריסים) יש ואקוולים מתכווצים שמוציאים ללא הרף את המים הנכנסים לתא.
מרכיבים מבניים של תא איקריוטי
בתוך התא מתחת לממברנת הפלזמה נמצאים ציטופלזמה. החומר העיקרי של הציטופלזמה (היאלופלזמה) הוא תמיסה מרוכזת של תרכובות אנאורגניות ואורגניות, שמרכיביה העיקריים הם חלבונים. זוהי מערכת קולואידית שיכולה להשתנות ממצב נוזלי לג'ל ולהיפך. חלק ניכר מהחלבונים הציטופלזמיים הם אנזימים המבצעים תגובות כימיות שונות. ממוקם בהיאלופלזמה אברונים,ביצוע פונקציות שונות בתא. האברונים יכולים להיות קרומיים (גרעין, מנגנון גולגי, רשת אנדופלזמה, ליזוזומים, מיטוכונדריה, כלורופלסטים) ולא קרומיים (מרכז תאים, ריבוזומים, ציטושלד).
אברוני ממברנההמרכיב העיקרי של אברוני הממברנה הוא קְרוּם. ממברנות ביולוגיות בנויות על פי עיקרון כללי, אך ההרכב הכימי של הממברנות של אברונים שונים שונה. כל קרומי התא הם סרטים דקים (7-10 ננומטר בעובי), המבוססים על שכבה כפולה של שומנים (דו-שכבה), המסודרים כך שהחלקים ההידרופיליים הטעונים של המולקולות באים במגע עם הסביבה, ושאריות חומצות השומן ההידרופוביות. של כל מונו-שכבה מכוונים לתוך הממברנה ונוגעים זה בזה. עם חבר (איור 3). מולקולות חלבון (חלבוני ממברנה אינטגרליים) מובנות בשכבת הליפידים באופן שהחלקים ההידרופוביים של מולקולת החלבון באים במגע עם שאריות חומצות השומן של מולקולות השומנים, והחלקים ההידרופיליים נחשפים לסביבה. בנוסף, חלק מהמסיסים (החלבונים שאינם ממברנה) מחובר לממברנה בעיקר בשל אינטראקציות יוניות (חלבוני ממברנה היקפית). שברי פחמימות מחוברים גם לחלבונים ושומנים רבים בהרכב הממברנות. לפיכך, ממברנות ביולוגיות הן סרטי שומנים שבהם מוטבעים חלבונים אינטגרליים.
אחד התפקידים העיקריים של ממברנות הוא ליצור גבול בין התא והסביבה לבין התאים השונים של התא. דו-שכבת השומנים חדירה בעיקר לתרכובות וגזים מסיסים בשומן, חומרים הידרופיליים מועברים דרך ממברנות באמצעות מנגנונים מיוחדים: משקל מולקולרי נמוך - באמצעות מגוון נשאים (תעלות, משאבות וכו'), ומשקל מולקולרי גבוה - באמצעות תהליכים אקסו-ו אנדוציטוזיס(איור 4).
אורז. 4. תכנית העברת חומרים דרך הממברנה
בְּ אנדוציטוזיסחומרים מסוימים נספגים על פני הממברנה (עקב אינטראקציה עם חלבוני הממברנה). במקום זה נוצרת פלישה של הממברנה לתוך הציטופלזמה. לאחר מכן, שלפוחית מופרדת מהממברנה, שבתוכה נמצאת התרכובת המועברת. בדרך זו, אנדוציטוזיס- זוהי העברה לתא של תרכובות מולקולריות גבוהות של הסביבה החיצונית, מוקפת בקטע של הממברנה. התהליך ההפוך הוא אקסוציטוזיסהוא הובלה של חומרים מהתא אל החוץ. זה מתרחש על ידי היתוך עם קרום הפלזמה של בועה מלאה בתרכובות גבוהות מולקולריות מועברות. קרום השלפוחית מתמזג עם קרום הפלזמה, ותכולתה נשפכת החוצה.
תעלות, משאבות וטרנספורטרים אחרים הם מולקולות חלבון ממברנה אינטגרליות היוצרות בדרך כלל נקבובית בממברנה.
בנוסף לפונקציות של חלוקת החלל ומתן חדירות סלקטיבית, ממברנות מסוגלות לתפוס אותות. פונקציה זו מתבצעת על ידי חלבוני קולטן הקושרים מולקולות אות. חלבוני ממברנה בודדים הם אנזימים המבצעים תגובות כימיות מסוימות.
גַרעִין - אברון גדול של התא, מוקף בממברנה גרעינית ובדרך כלל בעל צורה כדורית. יש רק גרעין אחד בתא, ולמרות שיש תאים מרובי גרעינים (תאים של שרירי שלד, כמה פטריות) או כאלה ללא גרעין (אריתרוציטים וטסיות דם של יונקים), תאים אלו נובעים מתאי אבות חד-גרעיניים.
הפונקציה העיקרית של הקרנל היא אחסון, העברה ומכירה של מידע גנטי. כאן מוכפלות מולקולות DNA, וכתוצאה מכך בעת חלוקה מקבלים תאי בת את אותו החומר הגנטי. בגרעין, תוך שימוש במקטעים בודדים של מולקולות DNA (גנים) כמטריקס, מולקולות RNA מסונתזות: מולקולות מידע (mRNA), תחבורה (tRNA) וריבוזומליות (rRNA) הנחוצות לסינתזת חלבון. בגרעין מורכבות תת-יחידות ריבוזום ממולקולות וחלבונים מסוג rRNA, המסונתזים בציטופלזמה ומועברים לגרעין.
הגרעין מורכב מהממברנה הגרעינית, כרומטין (כרומוזומים), נוקלאולוס ונוקלאופלזמה (קריופלזמה).
אורז. 5. מבנה הכרומטין: 1 - נוקלאוזום, 2 - DNA
תחת מיקרוסקופ, אזורים של חומר צפוף נראים בתוך הגרעין - כרומטין.בתאים שאינם מתחלקים, הוא ממלא באופן שווה את נפח הגרעין או מתעבה במקומות נפרדים בצורה של אזורים צפופים יותר ומכתים היטב בצבעים בסיסיים. כרומטין הוא קומפלקס של DNA וחלבונים (איור 5), ברובו טעון חיובי היסטונים.
מספר מולקולות ה-DNA בגרעין שווה למספר הכרומוזומים. מספר וצורת הכרומוזומים הם מאפיין ייחודי של המין. כל כרומוזום מכיל מולקולת DNA אחת, המורכבת משני גדילים המחוברים ביניהם ובעלת צורה של סליל כפול בעובי 2 ננומטר. אורכו עולה באופן משמעותי על קוטר התא: הוא יכול להגיע לכמה סנטימטרים. מולקולת ה-DNA טעונה שלילי, ולכן היא יכולה להתקפל (להתעבות) רק לאחר חיבור לחלבוני היסטון בעלי מטען חיובי (איור 6).
ראשית, הגדיל הכפול של ה-DNA מתפתל סביב בלוקים נפרדים של היסטונים, שכל אחד מהם כולל 8 מולקולות חלבון, ויוצר מבנה בצורה של "חרוזים על חוט" בעובי של כ-10 ננומטר. החרוזים נקראים נוקלאוזומים. כתוצאה מיצירת נוקלאוזומים, אורכה של מולקולת ה-DNA פוחת בכפי 7. לאחר מכן, החוט עם הנוקלאוזומים מקופל ויוצר מבנה בצורת חבל בעובי של כ-30 ננומטר. ואז חבל כזה, כפוף בצורה של לולאות, מחובר לחלבונים המהווים את הבסיס של הכרומוזום. כתוצאה מכך נוצר מבנה בעובי של כ-300 ננומטר. עיבוי נוסף של מבנה זה מוביל להיווצרות כרומוזום.
בין חלוקה לחלוקה, הכרומוזום נפרש חלקית. כתוצאה מכך, חלקים בודדים של מולקולת ה-DNA שאמורים לבוא לידי ביטוי בתא נתון משתחררים מחלבונים ונמתחים, מה שמאפשר לקרוא מהם מידע על ידי סינתזה של מולקולות RNA.
הגרעין הוא סוג של תבנית DNA האחראי לסינתזה של rRNA והוא מורכב באזורים נפרדים של הגרעין. הגרעין הוא המבנה הצפוף ביותר של הגרעין; הוא אינו אברון נפרד, אלא הוא אחד מהלוקוסים של הכרומוזום. הוא מייצר rRNA, אשר לאחר מכן יוצר קומפלקס עם חלבונים, ויוצר יחידות משנה ריבוזמליות הנכנסות לציטופלזמה.
החלבונים הלא-היסטונים של הגרעין יוצרים רשת מבנית בתוך הגרעין. הוא מיוצג על ידי שכבה של סיבים הנמצאים בבסיס הממברנה הגרעינית. מחוברת אליו רשת תוך גרעינית של סיבים, אליה מחוברים סיבים של כרומטין.
המעטפת הגרעינית מורכבת משני ממברנות: חיצונית ופנימית, מופרדות על ידי חלל בין ממברנות. הממברנה החיצונית נמצאת במגע עם הציטופלזמה, היא יכולה להכיל פוליריבוזומים, והיא יכולה לעבור לתוך הממברנות של הרשת האנדופלזמית. הממברנה הפנימית קשורה לכרומטין. לפיכך, המעטפת הגרעינית מבטיחה קיבוע של חומר כרומוזומלי במרחב התלת מימדי של הגרעין.
לקליפה של הגרעין יש חורים עגולים - נקבוביות גרעיניות(איור 7). באזור הנקבוביות, הממברנות החיצוניות והפנימיות נסגרות ויוצרות חורים מלאים בסיבים ובגרגירים. בתוך הנקבובית ישנה מערכת מורכבת של חלבונים המספקת קישור והעברה סלקטיבית של מקרומולקולות. מספר הנקבוביות הגרעיניות תלוי בעוצמת המטבוליזם של התא.
רשת אנדופלזמית, או רטיקולום אנדופלזמי (EPR), היא רשת מוזרה של ערוצים, וואקוולים, שקים פחוסים, מחוברים ביניהם ומופרדים מההיאלופלזמה על ידי ממברנה (איור 8).
לְהַבחִין מְחוּספָּסו חלק EPR . על הממברנות של ER מחוספס נמצאים ריבוזומים(איור 9), המסנתזים חלבונים המופרשים מהתא או משולבים בממברנת הפלזמה. החלבון המסונתז החדש עוזב את הריבוזום ועובר דרך תעלה מיוחדת לתוך חלל הרשת האנדופלזמית, שם הוא עובר שינוי פוסט-טרנסלציוני, למשל, התקשרות לפחמימות, ביקוע פרוטאוליטי של חלק משרשרת הפוליפפטיד ויצירת S. קשרי S בין שאריות ציסטאין בשרשרת. יתר על כן, חלבונים אלה מועברים לקומפלקס גולגי, שם הם חלק מליזוזומים או גרגירי הפרשה. בשני המקרים, חלבונים אלו נמצאים בתוך שלפוחית הממברנה (שלפוחית).
אורז. איור 9. סכימה של סינתזת חלבון ב-ER גס: 1 - קטן ו
2 - תת-יחידה גדולה של הריבוזום; 3 - מולקולת rRNA;
4 - EPR גס; 5 - חלבון מסונתז חדש
ה-ER החלק חסר ריבוזומים. תפקידו העיקרי הוא סינתזת שומנים ומטבוליזם של פחמימות. הוא מפותח היטב, למשל, בתאי קליפת האדרנל, המכילה אנזימים המבטיחים סינתזה של הורמונים סטרואידים. ה-ER החלק בתאי הכבד מכיל אנזימים המחמצנים (מטהלים) תרכובות הידרופוביות זרות לגוף, כגון תרופות.
אורז. 10. מנגנון גולגי: 1 - שלפוחיות; 2 - טנקים
מתחם גולגי (איור 10) מורכב מ-5-10 חללים שטוחים הקשורים לקרום המסודרים במקביל. לחלקי הקצה של מבנים בצורת דיסק אלה הרחבות. יתכנו כמה תצורות כאלה בתא. באזור של מתחם גולגי יש מספר רב של שלפוחיות ממברנות. חלקם שרוכים מחלקי הקצה של המבנה הראשי בצורה של גרגירי הפרשה וליזוזומים. חלק מהשלפוחיות הקטנות (שלפוחיות) הנושאות חלבונים המסונתזים ב-ER המחוספס עוברות לקומפלקס גולגי ומתמזגות איתו. לפיכך, מתחם גולגי מעורב בהצטברות ושינוי נוסף של מוצרים המסונתזים ב-EPR המחוספס ומיון שלהם.
אורז. 11. היווצרות ותפקודים של ליזוזומים: 1 - פאגוזום; 2 - שלפוחית פינוציטית; 3 - ליזוזום ראשוני; 4 - מנגנון גולגי; 5 - ליזוזום משני
ליזוזומים - אלו הם ואקוולים (איור 11), מוגבלים על ידי קרום אחד, אשר ניצנים ממתחם גולגי. בתוך הליזוזומים יש סביבה חומצית למדי (pH 4.9-5.2). ישנם אנזימים הידרוליטיים המפרקים פולימרים שונים ב-pH חומצי (פרוטאזות, נוקלאזות, גלוקוזידאזות, פוספטאזות, ליפאזות). הליזוזומים העיקריים הללו מתמזגים עם ואקואולים אנדוציטיים המכילים רכיבים לביקוע. חומרים שנכנסו לליזוזום המשני מתפרקים למונומרים ומועברים דרך ממברנת הליזוזום לתוך ההיאלופלזמה. לפיכך, ליזוזומים מעורבים בתהליכי העיכול התוך תאי.
מיטוכונדריה מוקף בשני ממברנות: החיצוני, המפריד בין המיטוכונדריה להיאלופלזמה, והפנימי, התוחם את תוכנו הפנימי. ביניהם יש חלל בין-ממברני ברוחב 10-20 ננומטר. הממברנה הפנימית יוצרת צמחים רבים ( cristae). קרום זה מכיל אנזימים המבטיחים חמצון של חומצות אמינו, סוכרים, גליצרול וחומצות שומן הנוצרות מחוץ למיטוכונדריה (מחזור קרבס) ומבצעים העברת אלקטרונים בשרשרת הנשימה (סכמה). עקב העברת אלקטרונים לאורך שרשרת הנשימה מרמת אנרגיה גבוהה לנמוכה יותר, חלק מהאנרגיה החופשית המשתחררת מאוחסן בצורה של ATP, מטבע האנרגיה האוניברסלי של התא. לפיכך, התפקיד העיקרי של המיטוכונדריה הוא חמצון של מצעים שונים וסינתזה של מולקולות ATP.
תכנית העברת שני אלקטרונים לאורך שרשרת הנשימה
בתוך המיטוכונדריה נמצאת מולקולת DNA מעגלית המקודדת לחלק מהחלבונים המיטוכונדריים. בחלל הפנימי של המיטוכונדריה (מטריקס) ישנם ריבוזומים דומים לאלו של פרוקריוטים, המספקים את הסינתזה של חלבונים אלו.
העובדה שלמיטוכונדריה יש DNA מעגלי משלהן וריבוזומים פרוקריוטיים הובילה להשערה שהמיטוכונדריה הוא צאצא של תא פרוקריוטי עתיק שנכנס פעם לתוך התא האוקריוטי וקיבל תפקידים נפרדים בתהליך האבולוציה.
אורז. 12. כלורופלסטים (A) וממברנות thylakoid (B)
פלסטידים - אברונים של תא צמחי המכילים פיגמנטים. בְּ כלורופלסטיםמכיל כלורופיל וקרוטנואידים כרומופלסטים- קרוטנואידים, לוקופלסטיםאין פיגמנטים. פלסטידים מוקפים בקרום כפול. בתוכם מערכת של ממברנות בצורת שלפוחיות שטוחות הנקראות thylakoids(איור 12). Thylakoids מוערמים בערימות הדומות לערימות של צלחות. פיגמנטים משובצים בממברנות thylakoid. תפקידם העיקרי הוא לקלוט אור, שהאנרגיה שלו, בעזרת אנזימים המובנים בממברנת התילקויד, הופכת לשיפוע של יוני H+ על גבי קרום התילקואיד. כמו המיטוכונדריה, לפלסידים יש DNA מעגלי משלהם וריבוזומים מסוג פרוקריוטי. ככל הנראה, פלסטידים הם גם אורגניזם פרוקריוטי החי בסימביוזה עם תאים אוקריוטיים.
ריבוזומים הם אברונים תאיים שאינם ממברניים הנמצאים בתאים פרו-אוקריוטיים כאחד. ריבוזומים אוקריוטיים גדולים יותר מהפרוקריוטים, גודלם 25x20x20 ננומטר. הריבוזום מורכב מתת-יחידות גדולות וקטנות הצמודות זו לזו. גדיל mRNA ממוקם בין יחידות המשנה בריבוזום מתפקד.
כל תת-יחידה של הריבוזום בנויה מ-rRNA, ארוזה היטב ומזוהה עם חלבונים. ריבוזומים יכולים להיות ממוקמים בציטופלזמה באופן חופשי או להיות קשורים לממברנות ER. ריבוזומים חופשיים יכולים להיות בודדים, אך יכולים ליצור פוליזומים כאשר מספר ריבוזומים ממוקמים ברצף על גדיל mRNA אחד. תפקידם העיקרי של הריבוזומים הוא סינתזת חלבון.
ציטושלד - זוהי מערכת השרירים והשלד של התא, לרבות תצורות חוטיות (פיברילריות) חלבוניות, שהן השלד של התא ומבצעות פונקציה מוטורית. המבנים של השלד הציטוניים הם דינמיים, הם מתעוררים ומתפרקים. השלד הציטולי מיוצג על ידי שלושה סוגים של תצורות: חוטי ביניים(חוטים בקוטר של 10 ננומטר), מיקרופילמנט s (חוטים בקוטר של 5-7 ננומטר) ו מיקרוטובולים. חוטי ביניים הם מבני חלבון שאינם מסתעפים בצורה של חוטים, לעתים קרובות מסודרים בצרורות. הרכב החלבון שלהם שונה ברקמות שונות: באפיתל הם מורכבים מקראטין, בפיברובלסטים - מווימנטין, בתאי שריר - מדזמין. חוטי ביניים יבצעו פונקציית מסגרת תמיכה.
מיקרופילמנטים - אלה הם מבנים פיברילרים הממוקמים ישירות מתחת לממברנת הפלזמה בצורה של צרורות או שכבות. הם נראים בבירור בקדקודים של האמבה, בתהליכים הנעים של פיברובלסטים ובמיקרוווילי של אפיתל המעי (איור 13). מיקרופילמנטים בנויים מהחלבונים המתכווצים אקטין ומיוזין ומהווים מנגנון התכווצות תוך תאי.
מיקרוטובולים הם חלק ממבנים זמניים וקבועים של התא. הטמפורליים כוללים את ציר החלוקה, אלמנטים של שלד הציטו של תאים בין חלוקות, והקבועים כוללים ריסים, דגלים וצנטריולים של מרכז התא. מיקרוטובולים הם גלילים חלולים ישרים בקוטר של כ-24 ננומטר, קירותיהם נוצרים על ידי מולקולות חלבון טובולין מעוגלות. במיקרוסקופ אלקטרוני, ניתן לראות שחתך המיקרוטובולי נוצר מ-13 יחידות משנה המחוברות בטבעת. מיקרו-צינוריות קיימות בהיאלופלזמה של כל התאים האוקריוטיים. אחד מתפקידי המיקרוטובולים הוא ליצור פיגום בתוך התאים. בנוסף, שלפוחיות קטנות נעות לאורך microtubules, כאילו על מסילות.
מרכז סלולר מורכב משני צנטריולים הממוקמים בזווית ישרה זה לזה וממיקרוטובולים הקשורים. אברונים אלו בתאים מתחלקים לוקחים חלק ביצירת ציר החלוקה. הבסיס של הצנטרול הוא 9 שלישיות של מיקרוטובולים הממוקמות סביב ההיקף, ויוצרות גליל חלול, ברוחב 0.2 מיקרומטר ובאורך 0.3-0.5 מיקרון. כהכנה לחלוקת התא, הצנטריולים נפרדים ומכפילים. לפני מיטוזה, centrioles מעורבים ביצירת microtubules ציר. לתאי צמחים גבוהים יותר אין צנטריולים, אבל יש להם מרכז מארגן מיקרוטובולי דומה.