תאים מחולקים לפרוקריוטים ואיקריוטים. הראשונים הם אצות וחיידקים, המכילים מידע גנטי באברון בודד אחד, הכרומוזום, בעוד שלתאים אוקריוטיים, המרכיבים אורגניזמים מורכבים יותר כמו גוף האדם, יש גרעין מובחן בבירור המכיל כמה כרומוזומים עם חומר גנטי.
תא איקריוטי
תא פרוקריוטים
מִבְנֶה
ממברנה תאית או ציטופלזמית
הממברנה הציטופלזמית (המעטפת) היא מבנה דק המפריד בין תוכן התא לסביבה. הוא מורכב משכבה כפולה של שומנים עם מולקולות חלבון בעובי של כ-75 אנגסטרום.
קרום התא הוא רציף, אך יש לו קפלים, פיתולים ונקבוביות רבים, המאפשרים לך לשלוט במעבר של חומרים דרכו.
תאים, רקמות, איברים, מערכות ומנגנונים
תאים, גוף האדם הוא מרכיב של אלמנטים הפועלים יחד כדי לבצע ביעילות את כל הפונקציות החיוניות.
טֶקסטִיל- אלו תאים בעלי אותה צורה ומבנה, המתמחים בביצוע אותה פונקציה. רקמות שונות משתלבות ויוצרות איברים, שכל אחד מהם מבצע תפקיד מסוים באורגניזם חי. בנוסף, איברים מקובצים גם למערכת לביצוע תפקיד מסוים.
בדים:
אפיתל- מגן ומצפה את פני הגוף ומשטחים פנימיים של איברים.
חיבור- שומן, סחוס ועצם. מבצע פונקציות שונות.
שְׁרִירִי- רקמת שריר חלקה, רקמת שריר מפוספסת. מכווץ ומרפה את השרירים.
עַצבָּנִי- נוירונים. מייצר ומשדר ומקבל דחפים.
גודל תא
גודל התאים שונה מאוד, אם כי באופן כללי הוא נע בין 5 ל-6 מיקרון (1 מיקרון = 0.001 מ"מ). זה מסביר את העובדה שלא ניתן היה לראות תאים רבים לפני המצאת מיקרוסקופ האלקטרונים, שהרזולוציה שלו היא בין 2 ל-2000 אנגסטרום (1 אנגסטרם \u003d 0.000 000 1 מ"מ). גודלם של כמה מיקרואורגניזמים הוא פחות מ-5 מיקרון , אבל יש גם תאים ענקיים. מהמפורסמים ביותר - זהו חלמון ביצי ציפורים, ביצה בגודל של כ-20 מ"מ.
ישנן דוגמאות בולטות עוד יותר: תא האצטבולריה, אצה ימית חד-תאית, מגיע ל-100 מ"מ, ורמי, צמח עשבוני, - 220 מ"מ - יותר מדקל.
מהורים לילדים הודות לכרומוזומים
גרעין התא עובר שינויים שונים כאשר התא מתחיל להתחלק: הממברנה והנוקלאולי נעלמים; בשלב זה, הכרומטין הופך צפוף יותר, ובסופו של דבר יוצרים חוטים עבים - כרומוזומים. הכרומוזום מורכב משני חצאים - כרומטידות המחוברות באתר ההתכווצות (צנטרומטר).
התאים שלנו, כמו כל התאים של בעלי חיים וצמחים, כפופים למה שנקרא חוק הקביעות המספרית, לפיו מספר הכרומוזומים של מין מסוים הוא קבוע.
בנוסף, הכרומוזומים מופצים בזוגות זהים זה לזה.
לכל תא בגופנו יש 23 זוגות של כרומוזומים, שהם כמה מולקולות DNA מוארכות. מולקולת ה-DNA לובשת צורה של סליל כפול, המורכב משתי קבוצות של פוספט סוכר, שמהם בולטים הבסיסים החנקניים (פורינים ופירמידינים) בצורה של מדרגות של גרם מדרגות לולייניות.
לאורך כל כרומוזום נמצאים גנים האחראים על תורשה, העברת תכונות גנטיות מהורים לילדים. הם קובעים את צבע העיניים, העור, צורת האף וכו'.
מיטוכונדריה
מיטוכונדריה הם אברונים עגולים או מוארכים המופצים ברחבי הציטופלזמה, המכילים תמיסה מימית של אנזימים, המסוגלת לבצע תגובות כימיות רבות, כגון נשימה תאית.
תהליך זה משחרר את האנרגיה הדרושה לתא כדי לבצע את תפקידיו החיוניים. המיטוכונדריה נמצאות בעיקר בתאים הפעילים ביותר של יצורים חיים: תאי הלבלב והכבד.
גרעין התא
הגרעין, אחד בכל תא אנושי, הוא המרכיב העיקרי שלו, שכן האורגניזם הוא השולט בתפקודי התא ובנשא התכונות התורשתיות, מה שמוכיח את חשיבותו ברבייה ובהעברת התורשה הביולוגית.
בליבה, שגודלה נע בין 5 ל-30 מיקרון, ניתן להבחין בין האלמנטים הבאים:
- פגז גרעיני. הוא כפול ומאפשר מעבר לחומרים בין הגרעין לציטופלזמה בשל המבנה הנקבובי שלו.
- פלזמה גרעינית. נוזל קל וצמיג שבו טבולים שאר המבנים הגרעיניים.
- גַרעִין. גוף כדורי, מבודד או בקבוצות, מעורב ביצירת ריבוזומים.
- כרומטין. חומר שיכול לקבל צבעים שונים, המורכב מגדילים ארוכים של DNA (חומצה דאוקסיריבונוקלאית). חוטים הם חלקיקים, גנים, שכל אחד מהם מכיל מידע על תפקוד ספציפי של התא.
הגרעין של תא טיפוסי
תאי עור חיים בממוצע שבוע. אריתרוציטים חיים 4 חודשים, ותאי עצם - מ 10 עד 30 שנים.
צנטרוזום
הצנטרוזום ממוקם בדרך כלל ליד הגרעין וממלא תפקיד קריטי במיטוזה, או בחלוקת תאים.
הוא מורכב מ-3 אלמנטים:
- דיפלוזום. הוא מורכב משני צנטריולים - מבנים גליליים הממוקמים בניצב.
- צנטרוספירה. החומר השקוף שבו טובל הדיפלוזום.
- אַסתֵר. היווצרות קורנת של חוטים היוצאים מהצנטרוספרה, חיונית למיטוזה.
קומפלקס גולגי, ליזוזומים
מתחם גולגי מורכב מ-5-10 דיסקים שטוחים (צלחות), שבהם מובחן היסוד העיקרי - בור ומספר דיקטיוזומים, או הצטברות של בור. הדיקטוזומים הללו נפרדים ומתפזרים באופן שווה במהלך מיטוזה, או חלוקת תאים.
הליזוזומים, ה"קיבה" של התא, נוצרים מהשלפוחיות של קומפלקס גולגי: הם מכילים אנזימי עיכול המאפשרים להם לעכל מזון הנכנס לציטופלזמה. הפנים שלהם, או מיקוס, מרופד בשכבה עבה של פוליסכרידים המונעים מאנזימים אלה לפרק את החומר הסלולרי שלהם.
ריבוזומים
ריבוזומים הם אברוני תאים בקוטר של כ-150 אנגסטרם המחוברים לממברנות של הרשת האנדופלזמית או ממוקמים באופן חופשי בציטופלזמה.
הם מורכבים משתי יחידות משנה:
- תת-היחידה הגדולה מורכבת מ-45 מולקולות חלבון ו-3 RNA (חומצה ריבונוקלאית);
- תת-היחידה הקטנה יותר מורכבת מ-33 מולקולות חלבון ו-RNA 1.
ריבוזומים מתחברים לפוליזומים בעזרת מולקולת RNA ומסנתזים חלבונים ממולקולות חומצות אמינו.
ציטופלזמה
ציטופלזמה היא מסה אורגנית הממוקמת בין הממברנה הציטופלזמית לקליפה של הגרעין. הוא מכיל סביבה פנימית - היאלופלזמה - נוזל צמיג המורכב מכמות גדולה של מים ומכיל חלבונים, חד-סוכרים ושומנים בצורה מומסת.
זהו חלק מהתא הניחן בפעילות חיונית, מכיוון שאברוני תאים שונים נעים בתוכו ומתרחשות תגובות ביוכימיות. האברונים ממלאים את אותו תפקיד בתא כמו האיברים בגוף האדם: הם מייצרים חומרים חיוניים, מייצרים אנרגיה, מבצעים את תפקידי העיכול וההפרשה של חומרים אורגניים וכו'.
כשליש מהציטופלזמה היא מים.
בנוסף, הציטופלזמה מכילה 30% חומרים אורגניים (פחמימות, שומנים, חלבונים) ו-2-3% חומרים אורגניים.
רטיקולום אנדופלזמי
הרטיקולום האנדופלזמי הוא מבנה דמוי רשת שנוצר על ידי עטיפת הממברנה הציטופלזמית לתוך עצמה.
תהליך זה, המכונה פלישה, נחשב שהוביל ליצורים מורכבים יותר עם דרישות חלבון גדולות יותר.
בהתאם לנוכחות או היעדר ריבוזומים בקליפות, נבדלים שני סוגים של רשתות:
1. הרשת האנדופלזמית מקופלת. אוסף של מבנים שטוחים המחוברים ביניהם ומתקשרים עם הממברנה הגרעינית. מספר רב של ריבוזומים מחוברים אליו, ולכן תפקידו הוא לצבור ולשחרר חלבונים המסונתזים בריבוזומים.
2. הרשת האנדופלזמית חלקה. רשת של אלמנטים שטוחים וצינוריים המתקשרים עם הרשת האנדופלזמית המקופלת. מסנתז, מפריש ומעביר שומנים בכל התא, יחד עם חלבוני הרשת המקופלת.
אם אתה רוצה לקרוא את כל המעניין ביותר על יופי ובריאות, הירשם לניוזלטר!
התא הוא יחידת החיים הבסיסית. התא תחום מתאים אחרים או מהסביבה החיצונית על ידי ממברנה מיוחדת ויש לו גרעין או מקביל לו, שבו מרוכז עיקר המידע הכימי השולט על התורשה. ציטולוגיה עוסקת בחקר מבנה התא, ופיזיולוגיה עוסקת בתפקוד. המדע החוקר את תאי הרקמה נקרא היסטולוגיה.
ישנם אורגניזמים חד-תאיים, שגופם מורכב כולו מתא אחד. קבוצה זו כוללת חיידקים ופרוטיסטים (פרוטוזואה ואצות חד-תאיות). לפעמים הם נקראים גם תאיים, אבל המונח חד תא משמש לעתים קרובות יותר. בעלי חיים רב-תאיים אמיתיים (Metazoa) וצמחים (Metaphyta) מכילים תאים רבים.
אורגניזם חד תאי
הרוב המכריע של הרקמות מורכב מתאי, אבל יש כמה יוצאי דופן. הגוף של עובשי רפש (myxomycetes), למשל, מורכב מחומר הומוגני, לא תאי עם גרעינים רבים. כמה רקמות של בעלי חיים, במיוחד שריר הלב, מאורגנות בצורה דומה. הגוף הווגטטיבי (תאלוס) של פטריות נוצר על ידי חוטים מיקרוסקופיים - היפאיים, לעתים קרובות מפולחים; כל חוט כזה יכול להיחשב שווה ערך לכלוב, אם כי בצורה לא טיפוסית.
כמה מבנים בגוף שאינם מעורבים בחילוף החומרים, כגון קונכיות, פנינים או בסיס מינרלי של עצמות, נוצרים לא על ידי תאים, אלא על ידי תוצרי הפרשתם. אחרים, כגון עץ, קליפה, קרניים, שיער ושכבת העור החיצונית, אינם ממקור הפרשה, אלא נוצרים מתאי מת.
אורגניזמים קטנים, כגון רוטיפים, מורכבים מכמה מאות תאים בלבד. לשם השוואה: בגוף האדם יש כ. 1014 תאים, בהם כל שניה מתים 3 מיליון אריתרוציטים ומוחלפים בחדשים, וזו רק עשירית מיליונית מסך תאי הגוף.
בדרך כלל, הגדלים של תאי צמחים ובעלי חיים נעים בין 5 ל-20 מיקרון בקוטר. תא חיידקי טיפוסי הוא הרבה יותר קטן - בערך. 2 מיקרומטר, והקטן ביותר הידוע הוא 0.2 מיקרומטר.
כמה תאים חיים חופשיים, כמו פרוטוזואה כמו פורמיניפרה, יכולים להיות באורך של כמה סנטימטרים; תמיד יש להם הרבה גרעינים. תאים של סיבי צמחים דקים מגיעים לאורך של מטר אחד, ותהליכים של תאי עצב מגיעים למספר מטרים בבעלי חיים גדולים. עם אורך כזה, נפח התאים האלה קטן, והמשטח גדול מאוד.
התאים הגדולים ביותר הם ביצי ציפורים לא מופרות מלאות בחלמון. הביצה הגדולה ביותר (ולכן התא הגדול ביותר) הייתה שייכת לציפור ענקית שנכחדה - epiornis (Aepyornis). יש להניח שהחלמון שלו שקל בערך. 3.5 ק"ג. הביצה הגדולה ביותר במינים חיים שייכת ליען, החלמון שלה שוקל כ. 0.5 ק"ג.
ככלל, התאים של בעלי חיים וצמחים גדולים גדולים רק במעט מתאי אורגניזמים קטנים. פיל גדול יותר מעכבר, לא בגלל שהתאים שלו גדולים יותר, אלא בעיקר בגלל שהתאים עצמם הרבה יותר גדולים. ישנן קבוצות של בעלי חיים, כמו רוטפרים ונמטודות, שבהן מספר התאים בגוף נשאר קבוע. לפיכך, למרות שלמיני נמטודות גדולות יש מספר גדול יותר של תאים מאשר לקטנים, ההבדל העיקרי בגודל נובע במקרה זה מגודל התא הגדול.
בתוך סוג תא נתון, הגדלים שלהם בדרך כלל תלויים בפלואידה, כלומר. על מספר קבוצות הכרומוזומים הקיימות בגרעין. תאים טטרפלואידים (עם ארבע קבוצות של כרומוזומים) גדולים פי 2 בנפחם מאשר תאים דיפלואידים (עם קבוצה כפולה של כרומוזומים). ניתן להגביר את הפלואידיות של הצמח על ידי הזרקת תכשיר הצמחים קולכיצין לתוכו. מכיוון שלצמחים החשופים יש תאים גדולים יותר, הם גם גדולים יותר. עם זאת, ניתן להבחין בתופעה זו רק בפוליפלואידים שמקורם לאחרונה. בצמחים פוליפלואידים עתיקים מבחינה אבולוציונית, גדלי התאים כפופים ל"וויסות הפוך" לקראת ערכים נורמליים למרות עלייה במספר הכרומוזומים.
מבנה התא.
פעם, התא נחשב כטיפה הומוגנית פחות או יותר של חומר אורגני, שנקראה פרוטופלזמה או חומר חי. מונח זה התיישן לאחר שהתברר שהתא מורכב ממבנים רבים המופרדים בבירור, המכונים אברונים תאיים ("איברים קטנים").
תרכובת כימית. בדרך כלל 70-80% ממסת התא הם מים, שבהם מומסים מלחים שונים ותרכובות אורגניות במשקל מולקולרי נמוך. המרכיבים האופייניים ביותר לתא הם חלבונים וחומצות גרעין. חלק מהחלבונים הם מרכיבים מבניים של התא, אחרים הם אנזימים, כלומר. זרזים הקובעים את המהירות והכיוון של תגובות כימיות המתרחשות בתאים. חומצות גרעין משמשות כנשאים של מידע תורשתי, שמתממש בתהליך של סינתזת חלבון תוך תאי.
תאים מכילים לרוב כמות מסוימת של חומרי רזרבה המשמשים עתודת מזון. תאי צמחים אוגרים בעיקר עמילן, הצורה הפולימרית של פחמימות. בתאי הכבד והשרירים מאוחסן פולימר פחמימתי נוסף, גליקוגן. שומן הוא גם בין המזונות הנפוצים במלאי, למרות ששומנים מסוימים ממלאים תפקיד שונה, כלומר, הם משמשים כמרכיבים המבניים החשובים ביותר. חלבונים בתאים (למעט תאי זרעים) בדרך כלל אינם מאוחסנים.
לא ניתן לתאר את ההרכב האופייני לתא, בעיקר בגלל שיש הבדלים גדולים בכמות המזון והמים המאוחסנים. תאי הכבד מכילים, למשל, 70% מים, 17% חלבונים, 5% שומנים, 2% פחמימות ו-0.1% חומצות גרעין; 6% הנותרים הם מלחים ותרכובות אורגניות במשקל מולקולרי נמוך, במיוחד חומצות אמינו. תאי צמחים מכילים בדרך כלל פחות חלבון, הרבה יותר פחמימות וקצת יותר מים; היוצא מן הכלל הוא תאים שנמצאים במצב של מנוחה. תא מנוחה של גרגר חיטה, המהווה מקור תזונה לעובר, מכיל כ. 12% חלבון (בעיקר חלבון מאוחסן), 2% שומן ו-72% פחמימות. כמות המים מגיעה לרמה נורמלית (70–80%) רק בתחילת נביטת הדגן.
תא בעלי חיים "טיפי" - מתאר באופן סכמטי את המבנים התאיים העיקריים.
תא צמח "טיפי" - מתאר באופן סכמטי את המבנים התאיים העיקריים.
לחלק מהתאים, בעיקר צמחים וחיידקים, יש דופן תא חיצונית. בצמחים גבוהים יותר הוא מורכב מתאית. הקיר מקיף את התא עצמו, מגן עליו מפני השפעות מכניות. תאים, בעיקר חיידקיים, יכולים גם להפריש חומרים ריריים, ובכך ליצור סביבם קפסולה, שכמו דופן התא מבצעת תפקיד מגן.
זה עם הרס של קירות התא כי מוות של חיידקים רבים תחת פעולת פניצילין קשור. העובדה היא שבתוך תא החיידק ריכוז המלחים והתרכובות הנמוכות מולקולריות גבוה מאוד, ולכן, בהיעדר קיר מחזק, זרימת מים לתא הנגרמת מלחץ אוסמוטי עלולה להוביל לקרע שלו. פניצילין, המונע היווצרות דופן שלו במהלך צמיחת התא, רק מוביל לקרע (ליזה) של התא.
דפנות תאים וקפסולות אינם מעורבים בחילוף החומרים ולעתים קרובות ניתן לנתק אותם מבלי להרוג את התא. לפיכך, הם יכולים להיחשב כחלקי עזר חיצוניים של התא. בתאי בעלי חיים, דפנות תאים וקפסולות נעדרים בדרך כלל.
התא עצמו מורכב משלושה חלקים עיקריים. מתחת לדופן התא, אם בכלל, נמצאת קרום התא. הממברנה מקיפה חומר הטרוגני הנקרא ציטופלזמה. גרעין עגול או סגלגל טובל בציטופלזמה. להלן נשקול ביתר פירוט את המבנה והתפקודים של חלקים אלה של התא.
קרום תא
קרום התא הוא חלק חשוב מאוד בתא. הוא מחזיק יחד את כל המרכיבים הסלולריים ותוחם את הסביבה הפנימית והחיצונית. בנוסף, קפלי קרום התא המותאמים יוצרים רבים מאברוני התא.
קרום התא הוא שכבה כפולה של מולקולות (שכבה דו-מולקולרית, או דו-שכבה). בעצם, מדובר במולקולות של פוספוליפידים וחומרים אחרים הקרובים אליהם. למולקולות ליפידים יש אופי כפול, המתבטא באופן שבו הן מתנהגות ביחס למים. ראשי המולקולות הינם הידרופיליים, כלומר. בעלי זיקה למים, וזנבות הפחמימנים שלהם הידרופוביים. לכן, כאשר מערבבים עם מים, שומנים יוצרים סרט על פניו, בדומה לסרט שמן; במקביל, כל המולקולות שלהן מכוונות באותו אופן: ראשי המולקולות נמצאים במים, וזנבות הפחמימנים נמצאים מעל פני השטח שלה.
ישנן שתי שכבות כאלה בקרום התא, ובכל אחת מהן מופנים ראשי המולקולות כלפי חוץ, והזנבות מופנים בתוך הממברנה, אחד לשני, וכך לא נוגעים במים. עובי הממברנה הזו הוא בערך. 7 ננומטר. בנוסף למרכיבי השומנים העיקריים, הוא מכיל מולקולות חלבון גדולות המסוגלות "לרחף" בשכבת הליפידים וממוקמות כך שצד אחד שלהן הופך בתוך התא, והשני נמצא במגע עם הסביבה החיצונית. חלק מהחלבונים ממוקמים רק בחלק החיצוני או רק על פני השטח הפנימיים של הממברנה, או שקועים רק באופן חלקי בשכבת השומנים הדו-שכבתית.
תפקידה העיקרי של קרום התא הוא לווסת את הובלת החומרים אל תוך התא וממנו. מכיוון שהממברנה דומה פיזית לשמן במידה מסוימת, חומרים מסיסים בשמן או בממיסים אורגניים, כמו אתר, עוברים דרכו בקלות. כך גם לגבי גזים כמו חמצן ופחמן דו חמצני. יחד עם זאת, הממברנה כמעט בלתי חדירה לרוב החומרים המסיסים במים, בפרט לסוכרים ומלחים. בשל תכונות אלו, הוא מסוגל לשמור על סביבה כימית בתוך התא השונה מבחוץ. לדוגמה, בדם ריכוז יוני הנתרן גבוה ויוני האשלגן נמוך, בעוד בנוזל התוך תאי היונים הללו נמצאים ביחס הפוך. מצב דומה אופייני לתרכובות כימיות רבות אחרות.
עם זאת, ברור שלא ניתן לבודד לחלוטין את התא מהסביבה, שכן עליו לקבל את החומרים הדרושים לחילוף החומרים ולהיפטר מהתוצרים הסופיים שלו. בנוסף, דו-שכבת השומנים אינה אטומה לחלוטין אפילו עבור חומרים מסיסים במים, אלא מה שנקרא "שכבות" חודרות אליה. חלבונים "יוצרי תעלה" יוצרים נקבוביות, או תעלות, שיכולות להיפתח ולהיסגר (בהתאם לשינוי בקונפורמציה של החלבון) ובמצב פתוח להוביל יונים מסוימים (Na+, K+, Ca2+) לאורך שיפוע הריכוז. כתוצאה מכך, ההבדל בריכוזים בתוך התא ומחוץ לא יכול להישמר רק בגלל החדירות הנמוכה של הממברנה. למעשה, הוא מכיל חלבונים הממלאים את תפקידה של "משאבה" מולקולרית: הם מעבירים חומרים מסוימים גם לתוך התא וגם מחוצה לו, פועלים נגד שיפוע הריכוז. כתוצאה מכך, כאשר ריכוז חומצות האמינו, למשל, גבוה בתוך התא ונמוך מבחוץ, עדיין ניתן להעביר חומצות אמינו מבחוץ לפנים. העברה כזו נקראת הובלה פעילה, ואנרגיה המסופקת על ידי חילוף החומרים מושקעת עליה. משאבות ממברנה הן מאוד ספציפיות: כל אחת מהן מסוגלת להעביר רק יונים של מתכת מסוימת, או חומצת אמינו, או סוכר. תעלות יונים של ממברנה הן גם ספציפיות.
חדירות סלקטיבית כזו חשובה מאוד מבחינה פיזיולוגית, והיעדרה היא העדות הראשונה למוות של תאים. ניתן להמחיש זאת בקלות בדוגמה של סלק. אם שורש סלק חי טובל במים קרים, הוא שומר על הפיגמנט שלו; אם הסלק מבושל, אז התאים מתים, הופכים לחדירים בקלות ומאבדים את הפיגמנט, מה שהופך את המים לאדום.
מולקולות גדולות כמו תאי חלבון יכולות "לבלוע". בהשפעת חלבונים מסוימים, אם הם נמצאים בנוזל המקיף את התא, מתרחשת פלישה בממברנת התא, שנסגרת לאחר מכן ויוצרת בועה - ואקואול קטן המכילה מולקולות מים וחלבון; לאחר מכן, הממברנה סביב ה-vacuole נשברת, והתוכן נכנס לתא. תהליך זה נקרא פינוציטוזיס (מילולית "שתיית תאים"), או אנדוציטוזיס.
חלקיקים גדולים יותר, כגון חלקיקי מזון, יכולים להיספג בצורה דומה במהלך מה שנקרא. פגוציטוזיס. ככלל, ה-vacuole שנוצר במהלך phagocytosis גדול יותר, והמזון מתעכל על ידי האנזימים של הליזוזומים שבתוך ה-vacuole עד שהקרום המקיף אותו נקרע. סוג זה של תזונה אופייני לפרוטוזואה, למשל, לאמבות שאוכלות חיידקים. עם זאת, יכולת הפגוציטוזיס אופיינית הן לתאי מעיים של בעלי חיים נמוכים והן לפגוציטים, אחד מסוגי תאי הדם הלבנים (לויקוציטים) של בעלי חוליות. במקרה האחרון, המשמעות של תהליך זה אינה בתזונה של הפגוציטים עצמם, אלא בהרס של חיידקים, וירוסים וחומרים זרים אחרים המזיקים לגוף.
הפונקציות של vacuoles עשויות להיות שונות. לדוגמה, פרוטוזואה החיים במים מתוקים חווים זרימה אוסמטית מתמדת של מים, שכן ריכוז המלחים בתוך התא גבוה בהרבה מאשר מחוצה לו. הם מסוגלים להפריש מים לתוך ואקוול מיוחד מפריש (מתכווץ), שדוחף מדי פעם את תוכנו החוצה.
בתאי צמחים, יש לעתים קרובות ואקואול מרכזי אחד גדול התופס כמעט את כל התא; הציטופלזמה יוצרת רק שכבה דקה מאוד בין דופן התא ל-vacuole. אחד הפונקציות של ואקואול כזה הוא הצטברות מים, המאפשרת לתא להגדיל במהירות את גודלו. יכולת זו נחוצה במיוחד בתקופה שבה רקמות הצמח צומחות ויוצרות מבנים סיביים.
ברקמות, במקומות של צומת הדוק של תאים, הממברנות שלהם מכילות נקבוביות רבות שנוצרו על ידי חלבונים החודרים לממברנה - מה שנקרא. חיבורים. הנקבוביות של תאים סמוכים מסודרות זו מול זו, כך שחומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך יכולים לעבור מתא לתא - מערכת תקשורת כימית זו מרכזת את פעילותם החיונית. דוגמה אחת לתיאום כזה היא חלוקה פחות או יותר סינכרונית של תאים שכנים הנצפית ברקמות רבות.
מודל קרומי תא המראה את מיקומן של מולקולות חלבון ביחס לשכבה הכפולה של מולקולות השומנים. החלבונים של רוב התאים הממוקמים על פני שכבת הדו-שכבה השומנית או שקועים בה יכולים להזיז במקצת לכיוון הרוחבי. כולסטרול קיים גם בקרום התא של אורגניזמים גבוהים יותר.
ציטופלזמה
בציטופלזמה יש ממברנות פנימיות הדומות לאלו החיצוניות ויוצרות אברונים מסוגים שונים. אפשר לחשוב על ממברנות אלה כקפלים של הקרום החיצוני; לפעמים הקרומים הפנימיים יוצרים שלם אינטגרלי עם זה החיצוני, אבל לעתים קרובות הקפל הפנימי כרוך, והמגע עם הקרום החיצוני נקטע. עם זאת, גם אם מגע נשמר, הממברנות הפנימיות והחיצוניות לא תמיד זהות מבחינה כימית. בפרט, הרכב חלבוני הממברנה באברוני התא השונים שונה.
רשת אנדופלזמית. רשת של צינוריות ושלפוחיות משתרעת משטח התא ועד לגרעין. רשת זו נקראת הרשת האנדופלזמית. לעתים קרובות צוין שהצינוריות נפתחות על פני התא, והרשת האנדופלזמית ממלאת אפוא את התפקיד של מנגנון מיקרו-מחזורי שדרכו הסביבה החיצונית יכולה לקיים אינטראקציה ישירה עם כל תכולת התא. אינטראקציה כזו נמצאה בחלק מהתאים, במיוחד בתאי שריר, אך עדיין לא ברור אם היא אוניברסלית. בכל מקרה, למעשה מתרחשת הובלה של מספר חומרים דרך צינוריות אלו מחלק אחד של התא לאחר.
גופים זעירים הנקראים ריבוזומים מכסים את פני הרשת האנדופלזמית, במיוחד ליד הגרעין. קוטר הריבוזום כ. 15 ננומטר, הם חצי חלבונים, חצי חומצות ריבונוקלאיות. תפקידם העיקרי הוא סינתזה של חלבונים; מטריצה (מידע) RNA וחומצות אמינו הקשורות ל-Transfer RNA מחוברות אל פני השטח שלהן. אזורים של הרשת המכוסים בריבוזומים נקראים רטיקולום אנדופלזמי מחוספס, ואלה בלעדיהם נקראים חלקים. בנוסף לריבוזומים, אנזימים שונים נספגים או מחוברים בדרך אחרת לרטיקולום האנדופלזמי, לרבות מערכות אנזימים המבטיחות שימוש בחמצן ליצירת סטרולים ולניטרול רעלים מסוימים. בתנאים לא נוחים, הרטיקולום האנדופלזמי מתנוון במהירות, ולכן מצבו משמש כאינדיקטור רגיש לבריאות התא.
מערכת גולג'י. מנגנון גולגי (קומפלקס גולגי) הוא חלק מיוחד של הרשת האנדופלזמית, המורכב משקי ממברנה שטוחים מוערמים. הוא מעורב בהפרשת חלבונים על ידי התא (מתרחשת בו אריזה של חלבונים מופרשים לגרגירים) ולכן מפותחת במיוחד בתאים המבצעים תפקיד מפריש. התפקידים החשובים של מנגנון הגולגי כוללים גם הצמדת קבוצות פחמימות לחלבונים ושימוש בחלבונים אלו לבניית קרום התא וממברנת הליזוזום. בחלק מהאצות, סיבי תאית מסונתזים במנגנון הגולגי.
ליזוזומים הם שלפוחיות קטנות המוקפות בממברנה אחת. הם ניצנים ממנגנון גולגי ואולי מהרשת האנדופלזמית. הליזוזומים מכילים מגוון אנזימים המפרקים מולקולות גדולות, במיוחד חלבונים. בשל פעולתם ההרסנית, אנזימים אלו "נעולים" כביכול בליזוזומים ומשתחררים רק לפי הצורך. אז, במהלך העיכול התוך תאי, אנזימים משתחררים מהליזוזומים ל-vacuoles של העיכול. ליזוזומים נחוצים גם להרס תאים; לדוגמה, במהלך הפיכת ראשן לצפרדע בוגרת, שחרור אנזימים ליזוזומליים מבטיח הרס של תאי זנב. במקרה זה, זה נורמלי ומועיל לגוף, אבל לפעמים הרס תאים כזה הוא פתולוגי. לדוגמה, כאשר שואפים אבק אסבסט, הוא יכול לחדור לתאי הריאות, ואז ליזוזומים נקרעים, תאים נהרסים ומתפתחת מחלת ריאות.
מיטוכונדריה וכלורופלסטים. מיטוכונדריה הן תצורות דמויות שק גדולות יחסית בעלות מבנה מורכב למדי. הם מורכבים ממטריצה המוקפת בקרום פנימי, חלל בין-ממברנה וממברנה חיצונית. הממברנה הפנימית מקופלת לקפלים הנקראים cristae. הצטברויות של חלבונים ממוקמות על גבי הקריסטות. רבים מהם הם אנזימים המזרזים את החמצון של תוצרי פירוק פחמימות; אחרים מזרזים את התגובות של סינתזה וחמצון שומנים. אנזימים עזר המעורבים בתהליכים אלו מומסים במטריקס המיטוכונדריאלי.
במיטוכונדריה מתרחשת חמצון של חומרים אורגניים, יחד עם סינתזה של אדנוזין טריפוספט (ATP). פירוק ה-ATP עם יצירת אדנוזין דיפוספט (ADP) מלווה בשחרור אנרגיה המושקעת בתהליכי חיים שונים, כגון סינתזה של חלבונים וחומצות גרעין, הובלת חומרים אל התא וממנו, העברת דחפים עצביים, או התכווצות שרירים. המיטוכונדריה, אם כן, הן תחנות אנרגיה המעבדות "דלק" - שומנים ופחמימות - לצורת אנרגיה שיכולה לשמש את התא, ולכן את הגוף כולו.
תאי צמחים מכילים גם מיטוכונדריה, אך מקור האנרגיה העיקרי לתאים שלהם הוא אור. אנרגיית האור משמשת את התאים הללו ליצירת ATP ולסנתזה של פחמימות מפחמן דו חמצני ומים.
כלורופיל, פיגמנט שצובר אנרגיית אור, נמצא בכלורופלסטים. לכלורופלסטים, כמו המיטוכונדריה, יש קרום פנימי וחיצוני. מתוך תולדות הממברנה הפנימית בתהליך התפתחות של כלורופלסטים, מה שנקרא. ממברנות thylakoid; האחרונים יוצרים שקיות פחוסות, שנאספו בערימות כמו עמודת מטבעות; ערימות אלה, הנקראות גרנה, מכילות כלורופיל. בנוסף לכלורופיל, הכלורופלסטים מכילים את כל שאר הרכיבים הדרושים לפוטוסינתזה.
כמה כלורופלסטים מיוחדים אינם מבצעים פוטוסינתזה, אלא מבצעים פונקציות אחרות, למשל, הם מספקים אחסון של עמילן או פיגמנטים.
אוטונומיה יחסית. במובנים מסוימים, מיטוכונדריה וכלורופלסטים מתנהגים כמו אורגניזמים אוטונומיים. לדוגמה, בדיוק כמו תאים עצמם, הנובעים רק מתאי, מיטוכונדריה וכלורופלסטים נוצרים רק ממיטוכונדריה וכלורופלסטים קיימים. הדבר הוכח בניסויים על תאי צמחים, שבהם עוכבה יצירת כלורופלסטים על ידי האנטיביוטיקה סטרפטומיצין, ובתאי שמרים, שבהם עוכבה יצירת מיטוכונדריה על ידי תרופות אחרות. לאחר השפעות כאלה, התאים מעולם לא שיקמו את האברונים החסרים. הסיבה היא שהמיטוכונדריה והכלורופלסטים מכילים כמות מסוימת של החומר הגנטי שלהם (DNA) שמקודד לחלק מהמבנה שלהם. אם ה-DNA הזה הולך לאיבוד, וזה מה שקורה כאשר היווצרות האברונים מדוכאת, אז לא ניתן ליצור מחדש את המבנה. לשני סוגי האברונים יש מערכת מסינתזת חלבונים משלהם (ריבוזומים ו-RNA-טרנספר), השונה במקצת מהמערכת העיקרית לסינתזת החלבונים של התא; ידוע, למשל, שניתן לדכא את מערכת סינתזת החלבונים של האברונים על ידי אנטיביוטיקה, בעוד שהם אינם משפיעים על המערכת הראשית.
ה-DNA של האברונים אחראי על עיקר התורשה החוץ-כרומוזומלית, או ציטופלזמית. תורשה חוץ כרומוזומלית אינה מצייתת לחוקים המנדלים, שכן במהלך חלוקת התא, DNA אברון מועבר לתאי בת בצורה שונה מזו של כרומוזומים. חקר המוטציות המתרחשות ב-DNA של אברונים וב-DNA של כרומוזומים הראה ש-DNA של האברונים אחראי רק על חלק קטן ממבנה האברונים; רוב החלבונים שלהם מקודדים בגנים הממוקמים על כרומוזומים.
האוטונומיה הגנטית החלקית של האברונים הנבדקים ותכונות מערכות סינתזת החלבון שלהם שימשו בסיס להנחה שהמיטוכונדריה והכלורופלסטים מקורם בחיידקים סימביוטיים שהתיישבו בתאים לפני 1-2 מיליארד שנים. דוגמה מודרנית לסימביוזה כזו היא האצות הפוטוסינתטיות הקטנות שחיות בתוך תאים של כמה אלמוגים ורכיכות. אצות מספקות למארחים שלהן חמצן, ומהן הן מקבלות חומרי הזנה.
מבנים פיברילרים. הציטופלזמה של התא היא נוזל צמיג, כך שמתח פני השטח היה מצפה שהתא יהיה כדורי למעט כאשר התאים ארוזים בחוזקה. עם זאת, זה בדרך כלל לא נצפה. לפרוטוזאות רבות יש אינגמנטים או ממברנות צפופות המעניקות לתא צורה ספציפית, לא כדורית. עם זאת, גם ללא ממברנה, תאים יכולים לשמור על צורה לא כדורית בשל העובדה שהציטופלזמה בנויה עם סיבים מקבילים רבים, קשיחים למדי. האחרונים נוצרים על ידי מיקרוטובולים חלולים, המורכבים מיחידות חלבון המאורגנות בספירלה.
חלק מהפרוטוזואה יוצרות פסאודופודיה - זרמים ציטופלזמיים ארוכים ודקים שבעזרתם הם לוכדים מזון. פסאודופודיה שומרת על צורתן עקב קשיחות המיקרוטובולים. אם הלחץ ההידרוסטטי עולה לכ-100 אטמוספרות, המיקרוטובולים מתפוררים והתא מקבל צורת טיפה. כאשר הלחץ חוזר לקדמותו, המיקרוטובולים מתאספים מחדש והתא יוצר פסאודופודיה. תאים רבים אחרים מגיבים באופן דומה לשינויים בלחץ, מה שמאשר את השתתפותן של המיקרוטובולים בשמירה על צורת התא. הרכבה והתפוררות של מיקרוטובולים, הנחוצים לתא לשנות צורה במהירות, מתרחשת גם בהיעדר שינויי לחץ.
מיקרוטובוליות גם יוצרות מבנים פיברילרים המשמשים כאברים לתנועת תאים. לחלק מהתאים יש יציאות דמויות שוט הנקראות פלגלה, או cilia - הכאתם מבטיחה את תנועת התא במים. אם התא אינו נייד, מבנים אלה מניעים מים, חלקיקי מזון וחלקיקים אחרים לכיוון התא או ממנו. הדגלים גדולים יחסית, ובדרך כלל בתא יש רק דגלים אחת, מדי פעם כמה דגלים. ריסים קטנים בהרבה ומכסים את כל פני התא. למרות שמבנים אלה אופייניים בעיקר לפרוטוזואה, הם עשויים להיות נוכחים גם בצורות מאורגנות מאוד. בגוף האדם, כל דרכי הנשימה מרופדות בסיליה. חלקיקים קטנים שנכנסים אליהם נתפסים בדרך כלל על ידי ריר על פני התא, והריסים מעבירים אותם החוצה יחד עם הריר, ובכך מגנים על הריאות. תאי הנבט הזכריים של רוב בעלי החיים וחלק מהצמחים הנמוכים נעים בעזרת דגל.
ישנם סוגים אחרים של תנועה סלולרית. אחד מהם הוא תנועת אמבואידים. אמבה, כמו גם כמה תאים של אורגניזמים רב-תאיים, "זורמים" ממקום למקום, כלומר. לזוז עקב הזרם של תוכן התא. זרם קבוע של חומר קיים גם בתוך תאי הצמח, אך הוא אינו כרוך בתנועה של התא בכללותו. הסוג הנחקר ביותר של תנועה תאית הוא התכווצות של תאי שריר; זה מתבצע על ידי החלקת סיבים (חוטי חלבון) זה ביחס לזה, מה שמוביל לקיצור התא.
גַרעִין
הגרעין מוקף בקרום כפול. רווח צר מאוד (כ-40 ננומטר) בין שני ממברנות נקרא perinuclear. ממברנות הגרעין עוברות אל הממברנות של הרשת האנדופלזמית, והחלל הפרי-גרעיני נפתח אל הרשתית. בדרך כלל, לממברנה הגרעינית יש נקבוביות צרות מאוד. ככל הנראה, מולקולות גדולות מועברות דרכן, כגון RNA שליח, אשר מסונתז על גבי DNA ואז נכנס לציטופלזמה.
החלק העיקרי של החומר הגנטי נמצא בכרומוזומים של גרעין התא. כרומוזומים מורכבים משרשראות ארוכות של DNA דו-גדילי, שאליו מחוברים חלבונים בסיסיים (כלומר, אלקליין). לפעמים לכרומוזומים יש כמה גדילי DNA זהים המונחים זה לצד זה - כרומוזומים כאלה נקראים פוליטן (מולטיפילמנטוס). מספר הכרומוזומים במינים שונים אינו זהה. תאים דיפלואידים של גוף האדם מכילים 46 כרומוזומים, או 23 זוגות.
בתא שאינו מתחלק, הכרומוזומים מחוברים בנקודה אחת או יותר לממברנה הגרעינית. במצב רגיל שאינו ספירלי, הכרומוזומים דקים עד כדי כך שאינם נראים במיקרוסקופ אור. בלוקוסים (אזורים) מסוימים של כרומוזום אחד או יותר, נוצר גוף צפוף הנמצא בגרעיני רוב התאים - מה שנקרא. גרעין. בגרעין, RNA מסונתז ומצטבר, המשמש לבניית ריבוזומים, כמו גם כמה סוגים אחרים של RNA.
חלוקת תא
למרות שכל התאים מגיעים מהחלוקה של התא הקודם, לא כולם ממשיכים להתחלק. לדוגמה, תאי עצב במוח, לאחר שהתעוררו, אינם מתחלקים עוד. מספרם הולך ופוחת; רקמת מוח פגומה אינה מסוגלת להתאושש על ידי התחדשות. אם התאים ממשיכים להתחלק, אז הם מאופיינים במחזור תאים המורכב משני שלבים עיקריים: אינטרפאזה ומיטוזה.
האינטרפאז עצמו מורכב משלושה שלבים: G1, S ו-G2. להלן משך הזמן שלהם, אופייני לתאי צמחים ובעלי חיים.
G1 (4-8 שעות). שלב זה מתחיל מיד לאחר לידת התא. במהלך שלב G1, התא, למעט כרומוזומים (שאינם משתנים), מגדיל את המסה שלו. אם התא לא מתחלק עוד יותר, הוא נשאר בשלב זה.
S (6-9 שעות). מסת התא ממשיכה לעלות, ומתרחשת הכפלה (כפול) של ה-DNA הכרומוזומלי. עם זאת, הכרומוזומים נשארים בודדים במבנה, אם כי מסתם כפול, שכן שני העותקים של כל כרומוזום (כרומטידות) עדיין מחוברים זה לזה לכל אורכם.
G2. מסת התא ממשיכה לגדול עד שהיא כפולה בערך מהמסה ההתחלתית, ואז מתרחשת מיטוזה.
מיטוזה
לאחר הכפלת הכרומוזומים, כל אחד מתאי הבת חייב לקבל סט שלם של כרומוזומים. חלוקת תאים בלבד אינה יכולה להשיג זאת - תוצאה זו מושגת באמצעות תהליך הנקרא מיטוזה. מבלי להיכנס לפרטים, יש להתייחס לתחילת תהליך זה כיישור של כרומוזומים במישור המשווני של התא. ואז כל כרומוזום מתפצל לאורך לשתי כרומטידות, שמתחילות להתפצל בכיוונים מנוגדים, והופכות לכרומוזומים עצמאיים. כתוצאה מכך, בשני הקצוות של התא ממוקם על קבוצת הכרומוזומים המלאה. ואז התא מתחלק לשניים, וכל תא בת מקבל סט שלם של כרומוזומים.
להלן תיאור של מיטוזה בתא חיה טיפוסי. בדרך כלל זה מחולק לארבעה שלבים.
א פרופאזה. מבנה תאי מיוחד - הצנטריול - מכפיל את עצמו (לעיתים ההכפלה הזו מתרחשת בתקופת ה-S של האינטרפאזה), ושני הצנטריולים מתחילים להתפצל לעבר קטבים מנוגדים של הגרעין. הקרום הגרעיני נהרס; במקביל, חלבונים מיוחדים מתחברים (מצברים), ויוצרים microtubules בצורה של חוטים. לצנטריולים, הממוקמים כעת בקטבים מנוגדים של התא, יש השפעה מארגנת על המיקרוטובולים, שכתוצאה מכך מסתדרים בצורה רדיאלית, ויוצרים מבנה המזכיר במראהו פרח אסטר ("כוכב"). חוטים אחרים של microtubules נמתחים מצנטרול אחד למשנהו, ויוצרים את מה שנקרא. ציר חלוקה. בשלב זה, הכרומוזומים נמצאים במצב ספירלי, הדומה למעיין. הם נראים בבירור תחת מיקרוסקופ אור, במיוחד לאחר צביעה. בפרופאזה, הכרומוזומים מתפצלים, אך הכרומטידות עדיין נשארות קשורות בזוגות באזור הצנטרומר, אברון כרומוזומלי הדומה בתפקוד לצנטרול. לצנטרומרים יש גם השפעה מארגנת על חוטי הציר, הנמתחים כעת מצנטרול לצנטרומר וממנו לצנטרול אחר.
II. מטאפאזה. כרומוזומים, שעד לנקודה זו מסודרים באקראי, מתחילים לנוע, כאילו נמשכים על ידי חוטי ציר המחוברים לצנטרומרים שלהם, ומסתדרים בהדרגה במישור אחד במיקום מסוים ובמרחק שווה משני הקטבים. שוכבים באותו מישור, צנטרומרים יחד עם כרומוזומים יוצרים את מה שנקרא. לוח משוון. הצנטרומרים המחברים בין זוגות כרומטידות מתחלקים, ולאחר מכן נפרדים לחלוטין הכרומוזומים האחיים.
III. אנפאזה. הכרומוזומים של כל זוג נעים בכיוונים מנוגדים לכיוון הקטבים, כאילו נגררים על ידי חוטי ציר. במקרה זה נוצרים גם חוטים בין הצנטרומרים של כרומוזומים זווגים.
IV. טלופאז. ברגע שהכרומוזומים מתקרבים לקטבים מנוגדים, התא עצמו מתחיל להתחלק לאורך המישור שבו הייתה ממוקמת הלוח המשווני. כתוצאה מכך נוצרים שני תאים. סיבי הציר מתפרקים, הכרומוזומים מתפרקים ונעשים בלתי נראים ומסביבם נוצרת קרום גרעיני. תאים חוזרים לשלב G1 של האינטרפאזה. כל תהליך המיטוזה אורך כשעה.
הפרטים של מיטוזה משתנים במקצת בסוגי תאים שונים. בתא צמחי טיפוסי נוצר ציר, אך אין צנטריולים. בפטריות, מיטוזה מתרחשת בתוך הגרעין, ללא פירוק מוקדם של הממברנה הגרעינית.
חלוקת התא עצמו, המכונה ציטוקינזיס, אינה קשורה אך ורק למיטוזה. לפעמים מיטוזה אחת או יותר חולפת ללא חלוקת תאים; כתוצאה מכך, נוצרים תאים מרובי גרעינים, שנמצאים לרוב באצות. אם מוציאים את הגרעין מביצת קיפוד הים במיקרומניפולציה, הציר ממשיך להיווצר והביצה ממשיכה להתחלק. זה מראה שנוכחות כרומוזומים אינה תנאי הכרחי לחלוקת תאים.
רבייה באמצעות מיטוזה נקראת רבייה א-מינית, רבייה וגטטיבית או שיבוט. ההיבט החשוב ביותר שלו הוא גנטי: עם רבייה כזו, אין הבדלים בין גורמים תורשתיים בצאצאים. תאי הבת שנוצרו זהים לחלוטין מבחינה גנטית להורה. מיטוזיס הוא אופן הרבייה העצמי היחיד במינים שאין להם רבייה מינית, כמו אורגניזמים חד-תאיים רבים. עם זאת, אפילו במינים מתרבים מינית, תאי הגוף מתחלקים במיטוזה ומקורם בתא בודד, הביצית המופרית, ולכן כולם זהים מבחינה גנטית. צמחים גבוהים יותר יכולים להתרבות באופן א-מיני (באמצעות מיטוזה) על ידי שתילים ושפמים (דוגמה מפורסמת היא תותים).
MITOSIS, תהליך חלוקת התא, מחולק לארבעה שלבים. בין חלוקות מיטוטיות, התא נמצא בשלב הבין-פאזי.
מיוזיס
רבייה מינית של אורגניזמים מתבצעת בעזרת תאים מיוחדים, מה שנקרא. גמטות - ביציות (ביצים) וזרעונים (זרעונים). גמטות מתמזגות ויוצרות תא אחד, הזיגוטה. כל גמטה היא הפלואידית, כלומר. יש סט אחד של כרומוזומים. בתוך הסט, כל הכרומוזומים שונים, אך כל כרומוזום של הביצית מתאים לאחד מהכרומוזומים של הזרע. הזיגוטה, אם כן, כבר מכילה זוג כרומוזומים כאלה המקבילים זה לזה, הנקראים הומולוגיים. כרומוזומים הומולוגיים דומים כי יש להם אותם גנים או וריאנטים שלהם (אללים) שקובעים תכונות ספציפיות. לדוגמה, לאחד מהכרומוזומים הזוגיים עשוי להיות גן המקודד לקבוצת דם A, ולשני גרסה שלו המקודדת לקבוצת דם B. כרומוזומי הזיגוטה שמקורם בביצית הם אימהיים, ואלה שמקורם בזרע הם אַבהִי.
כתוצאה מחלוקות מיטוטיות מרובות, אורגניזם רב-תאי או מספר רב של תאים חיים חופשיים נובעים מהזיגוטה שנוצרה, כפי שקורה בפרוטוזואה מתרבה מינית ובאצות חד-תאיות.
במהלך היווצרות הגמטות, יש להפחית בחצי את מערך הכרומוזומים הדיפלואידי שהיה לזיגוטה. אם זה לא היה קורה, אז בכל דור היתוך של גמטות יוביל להכפלת מערך הכרומוזומים. הפחתה למספר הפלואידי של הכרומוזומים מתרחשת כתוצאה מחלוקת הפחתה - מה שנקרא. מיוזה, שהיא גרסה של מיטוזה.
MEIOSIS מספקת היווצרות גמטות זכריות ונקבות. הוא משותף לכל הצמחים ובעלי החיים המתרבים מינית.
פיצול ושילוב מחדש. תכונה של מיוזה היא שבמהלך חלוקת התא, הלוח המשווני נוצר על ידי זוגות של כרומוזומים הומולוגיים, ולא כרומוזומים בודדים כפולים, כמו במיטוזה. כרומוזומים זוגיים, שכל אחד מהם נשאר בודד, מתפצלים לקטבים מנוגדים של התא, התא מתחלק, וכתוצאה מכך, תאי הבת מקבלים חצי סט של כרומוזומים בהשוואה לזיגוטה.
לדוגמה, נניח שהקבוצה הפלואידית מורכבת משני כרומוזומים. בזיגוטה (ובהתאם, בכל תאי האורגניזם המייצר גמטות), נמצאים כרומוזומים אימהיים A ו-B ו-A אבהיים "ו-B". במהלך המיוזה, הם יכולים להיפרד באופן הבא:
הדבר החשוב ביותר בדוגמה זו הוא העובדה שכאשר הכרומוזומים מתפצלים, הסט האימהי והאבי הראשוני אינו נוצר בהכרח, אך שילוב מחדש של גנים אפשרי, כמו בגמטות AB "וA" B בתרשים לעיל.
כעת נניח שצמד הכרומוזומים AA" מכיל שני אללים - a ו-b - של הגן הקובע את סוגי הדם A ו-B. באופן דומה, זוג הכרומוזומים BB" מכיל אללים m ו-n של גן אחר הקובע את סוגי הדם M ו נ. הפרדת אללים אלה יכולה להתנהל כך:
ברור שהגמטות המתקבלות יכולות להכיל כל אחד מהשילובים הבאים של אללים של שני גנים: am, bn, bm או an.
אם יש יותר כרומוזומים, אז זוגות אללים יתפצלו באופן עצמאי באותו אופן. המשמעות היא שאותן זיגוטות יכולות לייצר גמטות עם שילובים שונים של אללים גנים ולהוליד גנוטיפים שונים בצאצאים.
חלוקה מיוטי. שתי הדוגמאות הללו ממחישות את עקרון המיוזה. למעשה, מיוזה היא תהליך הרבה יותר מורכב, מכיוון שהוא כולל שתי חלוקות עוקבות. העיקר במיוזה הוא שהכרומוזומים מוכפלים רק פעם אחת, בעוד התא מתחלק פעמיים, וכתוצאה מכך הפחתה במספר הכרומוזומים והקבוצה הדיפלואידית הופכת להפלואידית.
במהלך הפרופזה של החלוקה הראשונה, כרומוזומים הומולוגיים מצומדים, כלומר, הם מתאחדים בזוגות. כתוצאה מתהליך מאוד מדויק זה, כל גן נמצא מול ההומלוג שלו בכרומוזום השני. שני הכרומוזומים מכפילים את עצמם, אך הכרומטידות נשארות מחוברות זו לזו באמצעות צנטרומר משותף.
במטאפאזה, ארבעת הכרומטידים המחוברים מסתדרים ויוצרים את הלוח המשווני, כאילו היו כרומוזום משוכפל אחד. בניגוד למה שקורה בזמן מיטוזה, הצנטרומרים אינם מתחלקים. כתוצאה מכך, כל תא בת מקבל זוג כרומטידות שעדיין מחוברות על ידי הצטרומיר. במהלך החלוקה השנייה, הכרומוזומים, שכבר אינדיבידואליים, מסתדרים שוב, ויוצרים, כמו במיטוזה, לוח משווני, אך הכפלתם אינה מתרחשת במהלך החלוקה הזו. לאחר מכן הצנטרומרים מתחלקים וכל תא בת מקבל כרומטיד אחד.
חלוקה של הציטופלזמה. כתוצאה משתי חלוקות מיוטיות של תא דיפלואידי, נוצרים ארבעה תאים. במהלך היווצרות תאי נבט זכריים מתקבלים ארבעה זרעונים באותו גודל בערך. במהלך היווצרות הביציות, חלוקת הציטופלזמה מתרחשת בצורה מאוד לא אחידה: תא אחד נשאר גדול, בעוד ששלושת האחרים כל כך קטנים עד שהם תפוסים כמעט לחלוטין על ידי הגרעין. תאים קטנים אלה, מה שנקרא. גופים קוטביים, משמשים רק כדי להכיל את עודף הכרומוזומים הנוצרים כתוצאה ממיוזה. החלק העיקרי של הציטופלזמה הנחוץ לזיגוטה נשאר בתא אחד - הביצית.
חילופי דורות
תאים פרימיטיביים: פרוקריוטים
כל האמור לעיל חל על תאים של צמחים, בעלי חיים, פרוטוזואה ואצות חד-תאיות, הנקראים ביחד איקריוטים. אוקריוטים התפתחו מצורה פשוטה יותר, פרוקריוטות, שהם כיום חיידקים, כולל ארכאיבקטריה וציאנובקטריה (אלה האחרונים נקראו בעבר אצות כחולות-ירוקות). בהשוואה לתאים אאוקריוטיים, תאים פרוקריוטיים קטנים יותר ויש להם פחות אברוני תאים. יש להם קרום תא אבל אין רשת אנדופלזמה, וריבוזומים צפים בחופשיות בציטופלזמה. מיטוכונדריה נעדרות, אך בדרך כלל מחוברים אנזימים חמצוניים לממברנת התא, ובכך הופך להיות המקבילה למיטוכונדריה. פרוקריוטים גם משוללים מכלורופלסטים, וכלורופיל, אם קיים, קיים בצורה של גרגירים קטנים מאוד.
לפרוקריוטים אין גרעין סגור ממברנה, אם כי ניתן לזהות את מיקומו של ה-DNA לפי הצפיפות האופטית שלו. המקבילה של כרומוזום היא גדיל DNA, בדרך כלל מעגלי, עם מספר קטן בהרבה של חלבונים מחוברים. שרשרת של DNA בנקודה אחת מחוברת לממברנת התא. מיטוזיס נעדר בפרוקריוטים. הוא מוחלף בתהליך הבא: ה-DNA מכפיל את עצמו, ולאחר מכן מתחילה קרום התא לצמוח בין נקודות התקשרות סמוכות של שני עותקים של מולקולת ה-DNA, שכתוצאה מכך מתפצלים בהדרגה. התא מתחלק בסופו של דבר בין נקודות ההתקשרות של מולקולות ה-DNA, ויוצרים שני תאים, שלכל אחד מהם עותק משלו של ה-DNA.
התמיינות תאים
צמחים ובעלי חיים רב-תאיים התפתחו מאורגניזמים חד-תאיים שתאיהם נשארו יחד לאחר החלוקה, ויצרו מושבה. בתחילה, כל התאים היו זהים, אך אבולוציה נוספת הולידה התמיינות. קודם כל, תאים סומטיים (כלומר תאי גוף) ותאי נבט התמיינו. יתר על כן, ההתמיינות הפכה מסובכת יותר - התעוררו עוד ועוד סוגי תאים שונים. אונטוגניה - התפתחות אינדיבידואלית של אורגניזם רב תאי - חוזרת באופן כללי על תהליך אבולוציוני זה (פילוגנזה).
מבחינה פיזיולוגית, תאים מתמיינים בחלקם על ידי חיזוק תכונה כזו או אחרת המשותפת לכל התאים. לדוגמה, תפקוד ההתכווצות מוגבר בתאי השריר, מה שעשוי להיות תוצאה של שיפור במנגנון המבצע תנועה של אמבואיד או סוגים אחרים של תנועה בתאים פחות מיוחדים. דוגמה דומה היא תאי שורש דקים עם התהליכים שלהם, מה שנקרא. שערות שורש, המשמשות לספיגת מלחים ומים; במידה זו או אחרת, פונקציה זו טבועה בכל תאים. לפעמים התמחות קשורה לרכישת מבנים ותפקודים חדשים - דוגמה לכך היא התפתחות של איבר תנועתי (flagellum) בזרע.
בידול ברמת התא או הרקמה נחקר בפירוט מסוים. אנחנו יודעים, למשל, שלפעמים זה מתקדם באופן אוטונומי, כלומר. סוג תא אחד יכול להפוך לתא אחר, ללא קשר לאיזה סוג תאים שייכים השכנים. עם זאת, מה שנקרא. אינדוקציה עוברית היא תופעה שבה סוג אחד של רקמה מגרה תאים מסוג אחר להתמיין בכיוון נתון.
במקרה הכללי, הבידול הוא בלתי הפיך, כלומר. תאים בעלי התמיינות גבוהה אינם יכולים להפוך לסוג אחר של תאים. עם זאת, זה לא תמיד המקרה, במיוחד בתאי צמחים.
הבדלים במבנה ובתפקוד נקבעים בסופו של דבר לפי אילו סוגי חלבונים מסונתזים בתא. מכיוון שגנים שולטים בסינתזה של חלבונים, ומערך הגנים בכל תאי הגוף זהה, ההתמיינות חייבת להיות תלויה בהפעלה או ביטול של גנים מסוימים בסוגים שונים של תאים. ויסות פעילות הגנים מתרחש ברמת השעתוק, כלומר. יצירת RNA שליח באמצעות DNA כתבנית. רק גנים מתומללים מייצרים חלבונים. חלבונים מסונתזים יכולים לחסום שעתוק, אך לפעמים להפעיל אותו. כמו כן, מכיוון שחלבונים הם תוצרים של גנים, גנים מסוימים יכולים לשלוט בתעתיק של גנים אחרים. הורמונים, בפרט הורמונים סטרואידים, מעורבים גם בוויסות השעתוק. ניתן לשכפל (להכפיל) גנים פעילים מאוד פעמים רבות כדי לייצר יותר RNA שליח.
התפתחות של גידולים ממאירים נחשבה לעתים קרובות למקרה מיוחד של התמיינות תאית. עם זאת, הופעת תאים ממאירים היא תוצאה של שינוי במבנה ה-DNA (מוטציה), ולא תהליכי שעתוק ותרגום לחלבון DNA תקין.
שיטות לחקר התא
מיקרוסקופ אור. בחקר צורת ומבנה התא, המכשיר הראשון היה מיקרוסקופ האור. הרזולוציה שלו מוגבלת לממדים הדומים לאורך הגל של האור (0.4-0.7 מיקרומטר לאור נראה). עם זאת, אלמנטים רבים של המבנה הסלולרי הם הרבה יותר קטנים בגודלם.
קושי נוסף הוא שרוב הרכיבים הסלולריים שקופים ומקדם השבירה שלהם כמעט זהה לזה של המים. כדי לשפר את הנראות, לעתים קרובות נעשה שימוש בצבעים בעלי זיקה שונה לרכיבים תאיים שונים. צביעה משמשת גם לחקר הכימיה של התא. לדוגמה, חלק מהצבעים נקשרים בעיקר לחומצות גרעין ובכך חושפים את הלוקליזציה שלהם בתא. ניתן להשתמש בחלק קטן מהצבעים - הם נקראים intravital - לצביעה של תאים חיים, אך בדרך כלל יש לקבע את התאים מראש (באמצעות חומרים שמקרישים את החלבון) ורק אז ניתן לצבוע אותם.
לפני הבדיקה, תאים או פיסות רקמה מוטבעות בדרך כלל בפרפין או פלסטיק ואז חותכים לחלקים דקים מאוד באמצעות מיקרוטום. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב במעבדות קליניות לאיתור תאי גידול. בנוסף למיקרוסקופיה אור קונבנציונלית, פותחו גם שיטות אופטיות אחרות לחקר תאים: מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, מיקרוסקופ ניגודיות פאזה, ספקטרוסקופיה וניתוח דיפרקציית רנטגן.
מיקרוסקופ אלקטרוני. למיקרוסקופ האלקטרונים יש רזולוציה של כ. 1-2 ננומטר. זה מספיק לחקר מולקולות חלבון גדולות. בדרך כלל יש צורך להכתים את החפץ ולהבדיל אותו עם מלחי מתכת או מתכות. מסיבה זו, וגם מכיוון שאובייקטים נבחנים בוואקום, ניתן לחקור רק תאים מתים במיקרוסקופ אלקטרוני.
אוטורדיוגרפיה. אם מתווסף למדיום איזוטופ רדיואקטיבי שנספג בתאים במהלך חילוף החומרים, אז ניתן לזהות את הלוקליזציה התוך-תאית שלו באמצעות אוטורדיוגרפיה. בשיטה זו מניחים חלקים דקים של תאים על סרט. הסרט מתכהה מתחת לאותם מקומות שבהם יש איזוטופים רדיואקטיביים.
צנטריפוגה. לצורך מחקר ביוכימי של רכיבים תאיים, יש להשמיד תאים - באופן מכני, כימי או באולטרסאונד. הרכיבים המשתחררים נמצאים בתרחיף בנוזל וניתן לבודד ולטהר באמצעות צנטריפוגה (לרוב בשיפוע צפיפות). בדרך כלל, רכיבים מטוהרים כאלה שומרים על פעילות ביוכימית גבוהה.
תרביות תאים. ניתן לחלק רקמות מסוימות לתאים בודדים באופן שהתאים נשארים בחיים ולעתים קרובות הם מסוגלים להתרבות. עובדה זו מאששת סוף סוף את הרעיון של תא כיחידת חיים. ספוג, אורגניזם רב תאי פרימיטיבי, ניתן לחלוקה לתאים על ידי שפשוף דרך מסננת. לאחר זמן מה, תאים אלה מתחברים מחדש ויוצרים ספוג. ניתן לגרום לרקמות עובריות של בעלי חיים להתנתק באמצעות אנזימים או אמצעים אחרים שמחלישים את הקשרים בין התאים.
האמבריולוג האמריקאי ר' הריסון (1879–1959) היה הראשון שהראה שתאים עובריים ואפילו כמה בוגרים יכולים לגדול ולהתרבות מחוץ לגוף בסביבה מתאימה. טכניקה זו, הנקראת תרבית תאים, שוכללה על ידי הביולוג הצרפתי א' קארל (1873-1959). ניתן לגדל תאי צמחים גם בתרבית, אך בהשוואה לתאי בעלי חיים, הם יוצרים אשכולות גדולים יותר והם מחוברים חזק יותר זה לזה, ולכן נוצרת רקמה במהלך גידול התרבית, ולא תאים בודדים. בתרבית תאים ניתן לגדל צמח בוגר שלם, כמו גזר, מתא בודד.
מיקרוכירורגיה. בעזרת מיקרומניפולטור ניתן להסיר, להוסיף או לשנות חלקים בודדים של התא. תא אמבה גדול ניתן לחלק לשלושה מרכיבים עיקריים - קרום התא, הציטופלזמה והגרעין, ואז ניתן להרכיב את הרכיבים הללו מחדש ולקבל תא חי. בדרך זו ניתן להשיג תאים מלאכותיים המורכבים ממרכיבים מסוגים שונים של אמבות.
בהתחשב בכך שניתן לסנתז כמה מרכיבים תאיים באופן מלאכותי, ניסויים בהרכבת תאים מלאכותיים עשויים להיות הצעד הראשון לקראת יצירת צורות חיים חדשות במעבדה. מכיוון שכל אורגניזם מתפתח מתא בודד, שיטת השגת תאים מלאכותיים מאפשרת באופן עקרוני בנייה של אורגניזמים מסוג נתון, אם במקביל משתמשים ברכיבים מעט שונים מאלה המצויים בתאים הקיימים כיום. אולם במציאות, סינתזה מלאה של כל הרכיבים הסלולריים אינה נדרשת. המבנה של רוב, אם לא כל, מרכיבי התא נקבע על ידי חומצות גרעין. לפיכך, הבעיה של יצירת אורגניזמים חדשים מצטמצמת לסינתזה של סוגים חדשים של חומצות גרעין והחלפתן של חומצות גרעין טבעיות בתאים מסוימים.
היתוך תאים. ניתן להשיג סוג אחר של תאים מלאכותיים על ידי איחוי של תאים מאותו סוג או מסוגים שונים. כדי להשיג היתוך, התאים נחשפים לאנזימים ויראליים; במקרה זה, המשטחים החיצוניים של שני תאים נדבקים זה לזה, והממברנה ביניהם קורסת, ונוצר תא שבו שתי קבוצות של כרומוזומים סגורות בגרעין אחד. ניתן למזג תאים מסוגים שונים או בשלבי חלוקה שונים. בשיטה זו ניתן היה להשיג תאים היברידיים של עכבר ותרנגולת, אדם ועכבר, אדם וקרפד. תאים כאלה הם היברידיים רק בהתחלה, ולאחר חלוקות תאים רבות הם מאבדים את רוב הכרומוזומים מסוג זה או אחר. התוצר הסופי הופך, למשל, בעצם לתא עכבר, שבו גנים אנושיים נעדרים או קיימים רק בכמויות קטנות. מעניין במיוחד הוא היתוך של תאים נורמליים וממאירים. במקרים מסוימים, הכלאיים הופכים לממאירים, במקרים אחרים הם לא; שני המאפיינים יכולים להופיע גם כדומיננטיים וגם כרצסיביים. תוצאה זו אינה בלתי צפויה, שכן ממאירות יכולה להיגרם מגורמים שונים ויש לה מנגנון מורכב.
הַרצָאָה: מבנה התא. היחס בין המבנה והתפקודים של חלקי ואברוני התא הוא הבסיס לשלמותו
התא הוא מערכת פתוחה מורכבת מרובת רכיבים, כלומר יש לו קשר מתמיד עם הסביבה החיצונית באמצעות חילופי אנרגיה וחומרים.
אברוני התא
קרום פלזמה - זוהי שכבה כפולה של פוספוליפידים, מחלחלת במולקולות חלבון. השכבה החיצונית מכילה גליקוליפידים וגליקופרוטאינים. חדיר באופן סלקטיבי לנוזלים. פונקציות - מגן, כמו גם תקשורת ואינטראקציה של תאים זה עם זה.
גַרעִין.מבחינה פונקציונלית - אוגר DNA. מוגבל על ידי קרום נקבובי כפול המחובר דרך ה-EPS עם הממברנה החיצונית של התא. בתוך הגרעין נמצא מיץ גרעיני וממוקמים כרומוזומים.
ציטופלזמה.זהו תוכן פנימי חצי נוזלי דמוי ג'ל של התא. מבחינה פונקציונלית - מספק את החיבור של האברונים אחד עם השני, הוא הסביבה לקיומם.
גַרעִין. אלו הם חתיכות הריבוזומים שהורכבו יחד. גוף מעוגל, קטן מאוד ממוקם ליד הגרעין. הפונקציה היא סינתזה של rRNA.
מיטוכונדריה. אברון קרום כפול. הממברנה הפנימית מורכבת לקפלים הנקראים cristae, הם מכילים אנזימים המעורבים בתגובות זרחן חמצוני, כלומר סינתזת ATP, שהיא התפקיד העיקרי.
ריבוזומים.מורכבים מתת-יחידות גדולות וקטנות יותר, אין להם ממברנות. מבחינה פונקציונלית - להשתתף בהרכבת מולקולות חלבון.
רטיקולום אנדופלזמי (EPS). מבנה ממברנה יחיד בכל נפח הציטופלזמה, המורכב מחללים בעלי גיאומטריה מורכבת. ריבוזומים ממוקמים על ER גרגירי, בעוד אנזימים לסינתזה של שומנים ממוקמים על ER חלק.
מערכת גולג'י. אלה הם חללים שטוחים בצורת בור של מבנה הממברנה. ניתן להפריד מהן בועות עם חומרים הדרושים לחילוף החומרים. פונקציות - הצטברות, טרנספורמציה, מיון שומנים וחלבונים, יצירת ליזוזומים.
מרכז תאים. זהו האזור של הציטופלזמה המכיל צנטריולים - מיקרוטובולים. תפקידם הוא הפצה נכונה של החומר הגנטי במהלך מיטוזה, היווצרות הציר המיטוטי.
ליזוזומים.שלפוחיות חד-ממברניות עם אנזימים המעורבים בעיכול של מקרומולקולות. מבחינה פונקציונלית - ממיסים מולקולות גדולות, הורסים מבנים ישנים בתא.
דופן תא. זוהי קליפה צפופה של תאית, מבצעת תפקיד שלד בצמחים.
פלסטידים. אברוני ממברנה. ישנם 3 סוגים - כלורופלסטים, שבהם מתרחשת הפוטוסינתזה, כרומופלסטים, המכילים צבעים, ולוקופלסטים שהם מאגרי עמילן.
ואקוולים. בועות, שבתאי הצמח יכולות לתפוס עד 90% מנפח התא ולהכיל חומרי הזנה. בבעלי חיים - ואקוולי עיכול, מבנה מורכב, גודל קטן. הם גם אחראים לשחרור חומרים מיותרים לסביבה החיצונית.
מיקרופילמנטים (מיקרוטובולים). מבנים שאינם ממברניים של חלבון האחראים על תנועת האברונים והציטופלזמה בתוך התא, הופעת דגלים.
מרכיבי התא קשורים זה בזה מבחינה מרחבית, כימית ופיזית ונמצאים באינטראקציה מתמדת זה עם זה. 
מבנה ותפקודי התא
תא הוא יחידה יסודית של המבנה והפעילות החיונית של כל האורגניזמים (למעט וירוסים, המכונה לעתים קרובות צורות חיים לא-תאיות), שיש לה חילוף חומרים משלו, המסוגלת לקיום עצמאי, רבייה והתפתחות עצמית. . כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאים רבים (בעלי חיים רב-תאיים, צמחים ופטריות), או שהם אורגניזמים חד-תאיים (פרוטוזואה וחיידקים רבים). ענף הביולוגיה החוקר את המבנה והפעילות של תאים נקרא ציטולוגיה. לאחרונה נהוג לדבר גם על הביולוגיה של התא, או ביולוגיה של התא.
בדרך כלל, הגדלים של תאי צמחים ובעלי חיים נעים בין 5 ל-20 מיקרון בקוטר. תא חיידקי טיפוסי הוא הרבה יותר קטן - בערך. 2 מיקרומטר, והקטן ביותר הידוע הוא 0.2 מיקרומטר.
כמה תאים חיים חופשיים, כמו פרוטוזואה כמו פורמיניפרה, יכולים להיות באורך של כמה סנטימטרים; תמיד יש להם הרבה גרעינים. תאים של סיבי צמחים דקים מגיעים לאורך של מטר אחד, ותהליכים של תאי עצב מגיעים למספר מטרים בבעלי חיים גדולים. עם אורך כזה, נפח התאים האלה קטן, והמשטח גדול מאוד.
התאים הגדולים ביותר הם ביצי ציפורים לא מופרות מלאות בחלמון. הביצה הגדולה ביותר (ולכן התא הגדול ביותר) הייתה שייכת לציפור ענקית שנכחדה - epiornis (Aepyornis). יש להניח שהחלמון שלו שקל בערך. 3.5 ק"ג. הביצה הגדולה ביותר במינים חיים שייכת ליען, החלמון שלה שוקל כ. 0.5 ק"ג
פעם, התא נחשב כטיפה הומוגנית פחות או יותר של חומר אורגני, שנקראה פרוטופלזמה או חומר חי. מונח זה התיישן לאחר שהתברר שהתא מורכב ממבנים רבים המופרדים בבירור, המכונים אברונים תאיים ("איברים קטנים").
האדם הראשון שראה תאים היה המדען האנגלי רוברט הוק (מוכר לנו הודות לחוק הוק). בשנת 1665, בניסיון להבין מדוע עץ השעם צף כל כך טוב, הוק החל לבחון חלקים דקים של שעם עם אימיקרוסקופ משופר. הוא גילה שהפקק מחולק לתאים זעירים רבים, מה שהזכיר לו את חלות הדבש בכוורות דבורי הדבש, והוא כינה את התאים הללו תאים (באנגלית, cell פירושו "תא, תא").
בשנת 1675, הרופא האיטלקי מ. Malpighi, ובשנת 1682 - בוטנאי אנגלי נ. גרו אישר את המבנה התאי של צמחים. הם התחילו לדבר על התא כעל "בועה מלאה במיץ מזין". בשנת 1674 מאסטר הולנדי אנתוני ואן לוונהוק(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) באמצעות מיקרוסקופ ראה לראשונה בטיפת מים "חיות" - אורגניזמים חיים נעים (ציליאטים, אמבה, חיידקים). Leeuwenhoek היה גם הראשון שצפה בתאי בעלי חיים - אריתרוציטים וזרעונים. כך, כבר בתחילת המאה ה-18, מדענים ידעו שתחת הגדלה גבוהה לצמחים יש מבנה תאי, והם ראו כמה אורגניזמים, שלימים נקראו חד-תאיים. בשנים 1802-1808, החוקר הצרפתי שארל-פרנסואה מירבל קבע שכל הצמחים מורכבים מרקמות שנוצרו על ידי תאים. ב' למארק ב-1809
הרחיב את הרעיון של מירבל לגבי המבנה התאי לאורגניזמים של בעלי חיים. בשנת 1825, המדען הצ'כי י. Purkyne גילה את גרעין תא הביצה של ציפורים, ובשנת 1839 הציג את המונח "פרוטופלזמה". בשנת 1831, הבוטנאי האנגלי ר. בראון תיאר לראשונה את הגרעין של תא צמחי, ובשנת 1833 קבע שהגרעין הוא אברון חיוני של תא צמחי. מאז, העיקר בארגון התאים הוא לא הממברנה, אלא התוכן.
שיטות מחקר תאים
לראשונה, ניתן היה לראות תאים רק לאחר יצירת מיקרוסקופי אור; מאז ועד היום, מיקרוסקופיה נותרה אחת השיטות החשובות ביותר לחקר תאים. מיקרוסקופ אור (אופטי), למרות הרזולוציה הנמוכה יחסית, אפשרה לצפות בתאים חיים. במאה העשרים הומצאה מיקרוסקופ אלקטרונים, שאפשרה לחקור את מבנה האולטרה של תאים.
בחקר צורת ומבנה התא, המכשיר הראשון היה מיקרוסקופ האור. הרזולוציה שלו מוגבלת לממדים הדומים לאורך הגל של האור (0.4-0.7 מיקרומטר לאור נראה). עם זאת, אלמנטים רבים של המבנה הסלולרי הם הרבה יותר קטנים בגודלם.
קושי נוסף הוא שרוב הרכיבים הסלולריים שקופים ומקדם השבירה שלהם כמעט זהה לזה של המים. כדי לשפר את הנראות, לעתים קרובות נעשה שימוש בצבעים בעלי זיקה שונה לרכיבים תאיים שונים. צביעה משמשת גם לחקר הכימיה של התא. לדוגמה, חלק מהצבעים נקשרים בעיקר לחומצות גרעין ובכך חושפים את הלוקליזציה שלהם בתא. כמות קטנה של צבעים
- הם נקראים in vivo - יכולים לשמש לצביעה של תאים חיים, אבל בדרך כלל יש לקבע את התאים מראש (באמצעות חומרים שמקרישים את החלבון) ורק לאחר מכן ניתן לצבוע אותם.
לפני הבדיקה, תאים או פיסות רקמה מוטמעים בדרך כלל בפרפין או פלסטיק ואז חותכים למקטעים דקים מאוד באמצעות מיקרוטום. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב במעבדות קליניות לאיתור תאי גידול. בנוסף למיקרוסקופיה אור קונבנציונלית, פותחו גם שיטות אופטיות אחרות לחקר תאים: מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, מיקרוסקופ ניגודיות פאזה, ספקטרוסקופיה וניתוח דיפרקציית רנטגן.
מיקרוסקופיה אופטית
במיקרוסקופ אופטי, הגדלה של עצם מושגת באמצעות סדרה של עדשות שדרכן עובר האור. ההגדלה המקסימלית שניתן להשיג במיקרוסקופ אופטי היא בערך 1000. מאפיין חשוב נוסף הוא
הרזולוציות הן רק כ-200 ננומטר; אישור כזה התקבל בסוף
המאה XIX. לפיכך, המבנים הקטנים ביותר שניתן לצפות במיקרוסקופ אופטי הם מיטוכונדריה וחיידקים, שגודלם הליניארי הוא כ-500 ננומטר. עם זאת, עצמים קטנים מ-200 ננומטר נראים במיקרוסקופ אור רק אם הם עצמם פולטים אור. תכונה זו משמשת ב מיקרוסקופ פלואורסצנטיכאשר מבנים תאיים או חלבונים בודדים נקשרים לחלבונים ניאון מיוחדים או נוגדנים עם תוויות פלואורסצנטיות. איכות התמונה המתקבלת במיקרוסקופ אופטי מושפעת גם מניגודיות - ניתן להגדיל אותה בשיטות שונות של צביעת תאים. מיקרוסקופיה של ניגודיות פאזה, ניגודיות הפרעות דיפרנציאלית ומיקרוסקופיה של שדה כהה משמשת לחקר תאים חיים.מיקרוסקופים קונפוקאליים יכולים לשפר את איכות תמונות פלורסנט.
אלקטרון מיקרוסקופי
בשנות ה-30 נבנה מיקרוסקופ אלקטרונים שבו במקום אור עוברת קרן אלקטרונים דרך עצם. מגבלת הרזולוציה התיאורטית עבור מיקרוסקופים אלקטרונים מודרניים היא כ-0.002 ננומטר, אולם מסיבות מעשיות מושגת רק כ-2 ננומטר עבור עצמים ביולוגיים. ניתן להשתמש במיקרוסקופ אלקטרוני כדי לחקור את מבנה האולטרה של תאים. ישנם שני סוגים עיקריים של מיקרוסקופ אלקטרונים:
סריקה ושידור.
סריקה (ראסטר) מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) משמשת לחקר פני השטח של עצם. דגימות מצופות לרוב בסרט דק של זהב. REM
מאפשר לך לקבל תמונות תלת מימד. מיקרוסקופ אלקטרונים של הולכה (העברה) (TEM) - משמש לחקר הפנימי
מבני תאים. אלומת אלקטרונים מועברת דרך חפץ שטופל מראש במתכות כבדות המצטברות במבנים מסוימים, מה שמגדיל את צפיפות האלקטרונים שלהם. האלקטרונים מתפזרים לאזורים בתא עם צפיפות אלקטרונים גבוהה יותר, מה שגורם לאזורים אלו להיראות כהים יותר בתמונות.
שבר של תאים. כדי לבסס את הפונקציות של מרכיבים בודדים של התא, חשוב לבודד אותם בצורתם הטהורה, לרוב זה נעשה בשיטה הדיפרנציאלית. צנטריפוגה. טכניקות פותחו כדי להשיג חלקים טהורים מכל אברוני התא. הייצור של שברים מתחיל בהרס של קרום הפלזמה והיווצרות של הומוגנית תא. ההומוגנט עובר צנטריפוגה ברצף במהירויות שונות, בשלב הראשון ניתן להשיג ארבעה שברים: (1) גרעינים ושברים גדולים של תאים, (2) מיטוכונדריה, פלסטידים, ליזוזומים ופרוקסיזומים, (3) מיקרוזומים - שלפוחית גולגי ואנדופלזמה. רטיקולום, (4) ריבוזומים, חלבונים ומולקולות קטנות יותר יישארו בסופרנטנט. צנטריפוגה דיפרנציאלית נוספת של כל אחד מהשברים המעורבים מאפשרת להשיג תכשירים טהורים של אברונים, עליהם ניתן ליישם מגוון שיטות ביוכימיות ומיקרוסקופיות.
מבנה התא
ניתן לחלק את כל צורות החיים התאיות בכדור הארץ לשתי ממלכות על סמך מבנה התאים המרכיבים אותן:
פרוקריוטים (טרום-גרעיניים) - פשוטים יותר במבנה;
אוקריוטים (גרעיניים) מורכבים יותר. התאים המרכיבים את גוף האדם הם אוקריוטיים.
למרות מגוון הצורות, ארגון התאים של כל האורגניזמים החיים כפוף לעקרונות מבניים אחידים.
תא פרוקריוטים
פרוקריוטים (lat. pro - לפני, לפני יוונית κάρῠον - ליבה, אגוז) - אורגניזמים שבניגוד לאאוקריוטים, אין להם גרעין תא נוצר ואברוני ממברנה פנימיים אחרים (למעט בורות מים שטוחים במינים פוטוסינתטיים, למשל, אוקיאנובקטריה ). מולקולת ה-DNA הדו-גדילית הגדולה היחידה (בחלק מהמינים - ליניארי), המכילה את החלק העיקרי של החומר הגנטי של התא (מה שנקרא נוקלואיד) אינה יוצרת קומפלקס עם חלבוני היסטון (מה שנקרא כרומטין). פרוקריוטים כוללים חיידקים, כולל ציאנובקטריה (אצות כחולות ירוקות), וארכיאה. התוכן העיקרי של התא, הממלא את כל נפחו, הוא גרגירי צמיג
ציטופלזמה.
תא איקריוטי
אוקריוטים (אוקריוטים) (יוונית ευ - טוב, לגמרי ו-κάρῠον - ליבה, אגוז)
אורגניזמים שבניגוד לפרוקריוטים, יש להם גרעין תא מעוצב היטב, התחום מהציטופלזמה על ידי הממברנה הגרעינית. החומר הגנטי מוקף במספר מולקולות דנ"א דו-גדיליות ליניאריות (בהתאם לסוג האורגניזמים, מספרן לגרעין יכול להשתנות בין מאתיים לכמה מאות), המחוברות מבפנים לממברנה של גרעין התא ונוצרת במרחב העצום. רובם קומפלקס עם חלבוני היסטון, הנקרא כרומטין.
המבנה של תא איקריוטי. ייצוג סכמטי של תא חיה.
לחלק מהתאים, בעיקר צמחים וחיידקיים, יש חיצוני דופן תא. בצמחים גבוהים יותר הוא מורכב מתאית. דופן התא ממלאת תפקיד חשוב ביותר: היא מהווה מסגרת חיצונית, מעטפת הגנה, מספקת טורגור של תאי צמחים: מים, מלחים ומולקולות של חומרים אורגניים רבים עוברות בדופן התא.לתאי בעלי חיים לרוב אינם בעלי דופן תאים.
ממוקם מתחת לדופן התא של צמחים קרום פלזמהאו פלזמהלמה. עובי קרום הפלזמה הוא כ-10 ננומטר, חקר המבנה והתפקודים שלו אפשרי רק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים.
בתוך התא מלא בציטופלזמה, בה נמצאים אברונים ותכלילים שונים של תאים, וכן בחומר גנטי בצורת מולקולת DNA. כל אחד מהאורגנואידים של התא מבצע תפקיד מיוחד משלו, וכולם יחד קובעים את הפעילות החיונית של התא בכללותו.
קרום הפלזמה מספק בעיקר פונקציה תוחמת ביחס לחיצוני עבור
תאים בסביבה. זוהי שכבה כפולה של מולקולות (שכבה דו-מולקולרית, או דו-שכבה). בעצם, מדובר במולקולות של פוספוליפידים וחומרים אחרים הקרובים אליהם. למולקולות ליפידים יש אופי כפול, המתבטא באופן שבו הן מתנהגות ביחס למים. ראשי המולקולות הינם הידרופיליים, כלומר. בעלי זיקה למים, וזנבות הפחמימנים שלהם הידרופוביים. לכן, כאשר מערבבים עם מים, שומנים יוצרים סרט על פניו, בדומה לסרט שמן; במקביל, כל המולקולות שלהן מכוונות באותו אופן: ראשי המולקולות נמצאים במים, וזנבות הפחמימנים נמצאים מעל פני השטח שלה.
בְּ לממברנת התא יש שתי שכבות כאלה, ובכל אחת מהן מופנים ראשי המולקולות כלפי חוץ, והזנבות מופנים בתוך הממברנה, אחד לשני, וכך לא באים במגע עם מים.
בנוסף למרכיבי השומנים העיקריים, הוא מכיל מולקולות חלבון גדולות המסוגלות "לרחף" בשכבת הליפידים וממוקמות כך שצד אחד שלהן הופך בתוך התא, והשני נמצא במגע עם הסביבה החיצונית. חלק מהחלבונים ממוקמים רק בחלק החיצוני או רק על פני השטח הפנימיים של הממברנה, או שקועים רק באופן חלקי בשכבת השומנים הדו-שכבתית.
תפקידה העיקרי של קרום התא הוא לווסת את הובלת החומרים אל תוך התא וממנו.
ישנם מספר מנגנונים להובלת חומרים על פני הממברנה:
דיפוזיה - חדירת חומרים דרך הממברנה לאורך שיפוע הריכוז (מהאזור בו ריכוזם גבוה יותר לאזור בו ריכוזם נמוך יותר). הובלה מפוזרת של חומרים מתבצעת בהשתתפות חלבוני ממברנה, שבהם יש נקבוביות מולקולריות (מים, יונים), או בהשתתפות שלב השומנים (לחומרים מסיסים בשומן).
דיפוזיה הקלה- חלבוני נושאי ממברנה מיוחדים נקשרים באופן סלקטיבי ליון או מולקולה כזו או אחרת ומעבירים אותם דרך הממברנה.
מעבר פעיל. מנגנון זה קשור בעלויות אנרגיה ומשמש להובלת חומרים כנגד שיפוע הריכוז שלהם. זה מתבצע על ידי מיוחד
חלבוני נשא היוצרים את מה שנקרא משאבות יונים. הנחקרת ביותר היא משאבת Na+ /K+ בתאי בעלי חיים, אשר שואבת באופן פעיל יוני Na+ תוך ספיגת יוני K+.
בְּ בשילוב עם הובלה פעילה של יונים לתוך התא, סוכרים, נוקלאוטידים וחומצות אמינו שונים חודרים דרך הממברנה הציטופלזמית.
חדירות סלקטיבית כזו חשובה מאוד מבחינה פיזיולוגית, והיעדרה
– עדות ראשונה למוות תאים. ניתן להמחיש זאת בקלות בדוגמה של סלק. אם שורש סלק חי טובל במים קרים, הוא שומר על הפיגמנט שלו; אם הסלק מבושל, אז התאים מתים, הופכים לחדירים בקלות ומאבדים את הפיגמנט, מה שהופך את המים לאדום.
מולקולות גדולות כמו תאי חלבון יכולות "לבלוע". בהשפעת חלבונים מסוימים, אם הם נמצאים בנוזל המקיף את התא, מתרחשת פלישה בממברנת התא, שנסגרת לאחר מכן ויוצרת בועה - ואקואול קטן המכילה מולקולות מים וחלבון; לאחר מכן, הממברנה סביב ה-vacuole נשברת, והתוכן נכנס לתא. תהליך זה נקרא פינוציטוזיס (מילולית "שתיית תאים"), או אנדוציטוזיס.
חלקיקים גדולים יותר, כגון חלקיקי מזון, יכולים להיספג בצורה דומה במהלך מה שנקרא. פגוציטוזיס. ככלל, ה-vacuole שנוצר במהלך phagocytosis גדול יותר, והמזון מתעכל על ידי האנזימים של הליזוזומים שבתוך ה-vacuole עד שהקרום המקיף אותו נקרע. סוג זה של תזונה אופייני לפרוטוזואה, למשל, לאמבות שאוכלות חיידקים.
אקסוציטוזיס (אקסו - אאוט), הודות לו, התא מסיר מוצרים תוך-תאיים או שאריות לא מעוכלות סגורות ב-vacuoles, או שלפוחיות. השלפוחית מתקרבת לממברנה הציטופלזמית, מתמזגת איתה ותכולתה משתחררת לסביבה. כך מופרשים אנזימי עיכול, הורמונים, המיצלולוז וכו'.
מבנה הציטופלזמה.
המרכיב הנוזלי של הציטופלזמה נקרא גם ציטוסול. במיקרוסקופ אור, נראה היה שהתא מלא במשהו כמו פלזמה נוזלית או סול, שבו הגרעין ואברונים אחרים "צפו". בעצם זה לא. החלל הפנימי של תא איקריוטי מסודר בקפדנות. תנועת האברונים מתואמת בעזרת מערכות תחבורה ייעודיות, מה שמכונה מיקרוטובולים, המשמשות כ"דרכים" תוך-תאיות, וחלבונים מיוחדים, דיניינים וקינסינים, הממלאים את תפקיד ה"מנועים". מולקולות חלבון נפרדות גם אינן מתפזרות בחופשיות בכל החלל התוך תאי, אלא מופנות אל התאים הדרושים באמצעות אותות מיוחדים על פני השטח שלהן, המוכרים על ידי מערכות התחבורה של התא.
רטיקולום אנדופלזמי
בתא איקריוטי, קיימת מערכת של תאי ממברנה העוברים זה לתוך זה (צינורות ומיכלים),
שנקרא רטיקולום אנדופלזמי(אוֹ רטיקולום אנדופלזמי, EPR או EPS). החלק הזה של ה-EPR, לממברנות שלו מחוברים ריבוזומים, מכונה אנדופלזמי גרגירי (או מחוספס).
reticulum, על הממברנות שלו מתרחשת סינתזת חלבון. אותם תאים, שעל קירותיהם אין ריבוזומים, מסווגים כ-ER חלק, שלוקח חלק בסינתזה של שומנים. החללים הפנימיים של ה-ER החלק והגרגירי אינם מבודדים, אלא עוברים זה לתוך זה ומתקשרים עם הממברנה הלומינלית. הצינוריות נפתחות גם על פני התא, והרשת האנדופלזמית ממלאת אפוא את התפקיד של מנגנון שדרכו הסביבה החיצונית יכולה לקיים אינטראקציה ישירה עם כל תכולת התא.
גופים זעירים הנקראים ריבוזומים מכסים את פני הרשת האנדופלזמית המחוספסת, במיוחד ליד הגרעין. קוטר הריבוזום הוא בערך 15 ננומטר. כל ריבוזום מורכב משני חלקיקים בגדלים שונים, קטנים וגדולים, תפקידם העיקרי הוא סינתזה של חלבונים; מטריצה (מידע) RNA וחומצות אמינו הקשורות ל-Transfer RNA מחוברות אל פני השטח שלהן. החלבונים המסונתזים מצטברים תחילה בתעלות ובחללים של הרשת האנדופלזמית ולאחר מכן מועברים לאברונים ולאתרי התא שם הם נצרכים.
מערכת גולג'י
מכשיר גולגי (תסביך גולגי)
הוא ערימה של שקיות קרום שטוחות, מורחבות מעט קרוב יותר לקצוות. במיכלים של מנגנון גולגי מבשילים חלק מהחלבונים שסונתזו על ממברנות ה-ER הגרגירי ומיועדים להפרשה או להיווצרות ליזוזומים. מנגנון הגולגי הוא א-סימטרי - המיכלים הממוקמים קרוב יותר לגרעין התא (cis-Golgi) מכילים את החלבונים הפחות בוגרים, שלפוחיות ממברנות, שלפוחיות, ניצנים מהרשת האנדופלזמית, מצטרפים ללא הרף למיכלים הללו. ככל הנראה, בעזרת אותן שלפוחיות, מתבצעת תנועה נוספת של חלבונים מתבגרים ממיכל אחד למשנהו. לבסוף מהקצה הנגדי של האברון
שלפוחיות (טרנס-גולגי) המכילות חלבונים בשלים לחלוטין ניצנים.
ליזוזומים
ליזוזומים (מיוונית "Liseo" - להתמוסס, "Soma" - גוף) הם גופים עגולים קטנים. אברוני תאים קרומיים אלו הם בצורת אליפסה וקוטר 0.5 מיקרומטר, הם ניצנים ממנגנון גולגי ואולי מהרשת האנדופלזמית. הליזוזומים מכילים מגוון אנזימים המפרקים מולקולות גדולות: חלבונים, שומנים, פחמימות, חומצות גרעין. בשל פעולתם ההרסנית, אנזימים אלו "נעולים" כביכול בליזוזומים ומשתחררים רק לפי הצורך. אבל אם הליזוזום
פגום מכל השפעות חיצוניות, אז כל התא או חלק ממנו נהרס.
במהלך העיכול התוך תאי, אנזימים משתחררים מהליזוזומים ל-vacuoles של העיכול.
במהלך הרעבה, תאי ליזוזום מעכלים כמה אברונים מבלי להרוג את התא. עיכול חלקי כזה מספק לתא את המינימום הדרוש של חומרים מזינים לזמן מה.
בעלי היכולת לעכל באופן פעיל חומרים מזינים, ליזוזומים מעורבים בהסרה של חלקי תאים, תאים שלמים ואיברים שמתים בתהליך של פעילות חיונית. לדוגמה, היעלמות הזנב של ראשן צפרדע מתרחשת בפעולה של אנזימים ליזוזומים.במקרה זה, זה נורמלי ומועיל לגוף, אבל לפעמים הרס תאים כזה הוא פתולוגי. לדוגמה, כאשר שואפים אבק אסבסט, הוא יכול לחדור לתאי הריאות, ואז ליזוזומים נקרעים, תאים נהרסים ומתפתחת מחלת ריאות.
מרכז המידע של התא, מקום האחסון והשכפול של מידע תורשתי הקובע את כל הסימנים של תא נתון ושל האורגניזם בכללותו, הוא הגרעין. הסרת הגרעין מהתא, ככלל, מובילה למותו המהיר. צורתו וגודלו של גרעין התא משתנים מאוד בהתאם לסוג האורגניזם, כמו גם לסוג התא, גילו ומצבו התפקודי. תכנית כללית
מבנה הגרעין זהה בכל התאים האוקריוטיים. גרעין התא מורכב מהממברנה הגרעינית, המטריצה הגרעינית (נוקלאופלזמה), הכרומטין והגרעין (אחד או יותר). תוכן הגרעין מופרד מהציטופלזמה על ידי ממברנה כפולה או מה שנקרא מעטפת גרעין. הממברנה החיצונית במקומות מסוימים עוברת לערוצים של הרשת האנדופלזמית; אליו מחוברים ריבוזומים.גרעין התא מכיל מולקולות DNA שעליהן נרשם המידע הגנטי של האורגניזם. . זה קובע את התפקיד המוביל של גרעין התא בתורשה. בגרעין מתרחשת שכפול - שכפול מולקולות ה-DNA, כמו גם שעתוק - סינתזה של מולקולות RNA על תבנית ה-DNA. הרכבת הקריבוזומים מתרחשת גם בגרעין, בתצורות מיוחדות הנקראות נוקלאולי. המעטפת הגרעינית מחלחלת בנקבוביות רבות, שקוטרן כ-90 ננומטר. בשל נוכחותן של נקבוביות המספקות חדירות סלקטיבית, המעטפת הגרעינית שולטת בחילופי החומרים בין הגרעין לציטופלזמה.
מבנים פיברילרים הממוקמים בציטופלזמה של התא: מיקרוטובולים, אקטין וחוטי ביניים. מיקרו-צינוריות מעורבות בהובלת אברונים, הן חלק מהדגל, והציר המיטוטי בנוי ממיקרו-צינוריות. חוטי אקטין חיוניים לתחזוקה
צורת תא, תגובות פסאודופודיאליות. נראה כי תפקידם של חוטי הביניים הוא גם לשמור על מבנה התא. חלבוני השלד הציטוניים מהווים כמה עשרות אחוזים מהמסה של החלבון התא.
סנטריולים
צנטרולים הם מבני חלבון גליליים הממוקמים בסמוך לגרעין של תאי בעלי חיים (לצמחים אין צנטריולים, למעט אצות נמוכות יותר). הצנטריול הוא גליל, שמשטחו לרוחב נוצר על ידי תשע קבוצות של מיקרוטובולים. מספר המיקרוטובולים בסט
תנודות עבור אורגניזמים שונים מ-1 ל-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 קטבי הציר של 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.
מיטוכונדריה
מיטוכונדריה - אברונים מיוחדים של התא, שתפקידם העיקרי הוא הסינתזה ATP - נושא אנרגיה אוניברסלי. במיטוכונדריה מתרחשת חמצון של חומרים אורגניים, יחד עם הסינתזה
אדנוזין טריפוספט (ATP). פירוק ה-ATP עם יצירת אדנוזין דיפוספט (ADP) מלווה בשחרור אנרגיה המושקעת בתהליכי חיים שונים, כגון סינתזה של חלבונים וחומצות גרעין, הובלת חומרים אל התא וממנו, העברת דחפים עצביים, או התכווצות שרירים.
המיטוכונדריה, אם כן, הן תחנות אנרגיה המעבדות "דלק" - שומנים ופחמימות - לצורת אנרגיה שיכולה לשמש את התא, ולכן את הגוף כולו.
ציטולוגיה היא מדע התא. מדע התא נקרא ציטולוגיה (מיוונית "ציטוס" - תא, "לוגוס" - מדע). נושא הציטולוגיה הוא תאים של בעלי חיים וצמחים רב-תאיים וכן אורגניזמים חד-תאיים הכוללים חיידקים, פרוטוזואה ואצות חד-תאיות. ציטולוגיה חוקרת את המבנה וההרכב הכימי של תאים, את תפקידי המבנים התוך-תאיים, את תפקידי התאים בגוף של בעלי חיים וצמחים, רבייה והתפתחות של תאים והתאמת התאים לתנאי הסביבה. ציטולוגיה מודרנית היא מדע מורכב. יש לו את הקשרים הקרובים ביותר עם מדעי ביולוגיה אחרים, כגון בוטניקה, זואולוגיה, פיזיולוגיה, תיאוריית האבולוציה של העולם האורגני, כמו גם עם ביולוגיה מולקולרית, כימיה, פיזיקה ומתמטיקה. ציטולוגיה היא אחד המדעים הביולוגיים הצעירים יחסית, גילו כ-100 שנים. גיל המונח "תא" הוא מעל 300 שנה. בפעם הראשונה השם "תא" באמצע המאה ה- XVII. מיושם על ידי ר' הוק. בבדיקת קטע דק של שעם במיקרוסקופ, הוק ראה שהפקק מורכב מתאים - תאים.
תָא- יחידה יסודית של כל היצורים החיים, לכן, יש לה תכונות של אורגניזמים חיים: מבנה מסודר מאוד, חילוף חומרים, עצבנות, צמיחה, התפתחות, רבייה, התחדשות ותכונות אחרות.
בחוץ, התא מכוסה בקרום תא המפריד בין התא לסביבה החיצונית. הוא מבצע את הפונקציות הבאות: מגן, תוחם, קולטן (תפיסת אותות סביבתיים), תחבורה.
הציטופלזמה יוצרת מספר מבנים ספציפיים. אלה הם קשרים בין תאיים, מיקרוווילי, ריסים, תהליכים של תאים. קשרים בין תאיים (אנשי קשר) מחולקים לפשוטים ומורכבים. בחיבור פשוט של הציטופלזמה של תאים שכנים, נוצרות יציאות המחברים בין התאים. תמיד יש פער בין תאי בין הציטופלזמות. בצמתים מורכבים, תאים מחוברים באמצעות סיבים, וכמעט שאין מרחק בין התאים. Microvilli הם תולדות דמויות אצבעות של תאים נטולי אברונים. ריסים ודגלים ממלאים את תפקיד התנועה.
המיטוכונדריה מכילה חומרים עשירים באנרגיה, משתתפים בתהליכי הנשימה התאית והפיכת האנרגיה לצורה זמינה לשימוש התא. המספר, הגודל והמיקום של המיטוכונדריה תלויים בתפקוד התא, בצרכי האנרגיה שלו. המיטוכונדריה מכילות DNA משלהן. כ-2% מה-DNA של התא נמצא במיטוכונדריה. ריבוזומים יוצרים חלבונים תאיים. ריבוזומים מעורבים בסינתזת חלבונים ונמצאים בכל תאי האדם, למעט אריתרוציטים בוגרים. ריבוזומים יכולים להיות ממוקמים באופן חופשי בציטופלזמה. הם מסנתזים את החלבון הדרוש לחיי התא עצמו. סינתזת חלבון קשורה לתהליך תעתיקים- שכתוב מידע המאוחסן ב-DNA.
הגרעין הוא האברון החשוב ביותר של התא: הוא מכיל חומר מיוחד כרומטין, שממנו לפני חלוקת התא נוצרים כרומוזומים חוטיים - נשאים של מאפיינים ותכונות תורשתיות אנושיות. כרומטין מורכב מ-DNA וכמות קטנה של RNA. בגרעין המתחלק, הכרומטין מתגבש, וכתוצאה מכך הכרומוזומים נראים לעין. הגרעין (אחד או יותר) הוא גוף מעוגל צפוף, ככל שגודלו גדול יותר, כך סינתזת החלבון אינטנסיבית יותר. ריבוזומים נוצרים בגרעין.
התא של כל אורגניזם הוא מערכת חיה אינטגרלית. הוא מורכב משלושה חלקים הקשורים זה לזה: ממברנה, ציטופלזמה וגרעין. מעטפת התא מקיימת אינטראקציה ישירה עם הסביבה החיצונית ומקיימת אינטראקציה עם תאים שכנים (באורגניזמים רב-תאיים).
תהליכים ביו-פיזיים בתאיםלהבטיח את יישום מנגנוני ויסות העצבים, ויסות הפרמטרים הפיזיקוכימיים של הסביבה הפנימית (לחץ אוסמוטי, pH), יצירת מטענים חשמליים של תאים, הופעה והתפשטות של עירור, שחרור סודות (הורמונים, אנזימים ו חומרים פעילים ביולוגית אחרים), יישום הפעולה של תכשירים פרמקולוגיים. תהליכים אלו אפשריים עקב התפקוד מערכת תחבורה . תהליכי חילוף החומרים בתאים, כולל ביו-אנרגיה ועוד רבים אחרים, קשורים גם להעברת חומרים דרך ממברנות. הפעולה הפרמקולוגית של כמעט כל תרופה נובעת גם מחדירתה דרך ממברנות התא, והיעילות תלויה במידה רבה בחדירותה.
פונקציות התא
לגוף האדם יש מבנה תאי. תאים ממוקמים בחומר הבין תאי, המספק להם חוזק מכני, תזונה ונשימה. תאים משתנים בגודל, צורה ותפקוד. חקר המבנה והתפקודים של התאים עוסק בציטולוגיה (מיוונית "ציטוס" - תא).
התא מכוסה בממברנה המורכבת ממספר שכבות של מולקולות, המספקות חדירות סלקטיבית של חומרים. החלל בין הממברנות של תאים שכנים מלא בחומר בין-תאי נוזלי. תפקידה העיקרי של הממברנה הוא חילופי חומרים בין התא לחומר הבין-תאי.
הציטופלזמה היא חומר חצי נוזלי צמיג. הציטופלזמה מכילה מספר מבני תאים זעירים – אברונים המבצעים תפקידים שונים: הרשת האנדופלזמית, ריבוזומים, מיטוכונדריה, ליזוזומים, קומפלקס גולגי, מרכז התא, הגרעין.
רטיקולום אנדופלזמי - מערכת צינוריות וחללים המחלחלת לכל הציטופלזמה. התפקיד העיקרי הוא השתתפות בסינתזה, הצטברות ותנועה של החומרים האורגניים העיקריים המיוצרים על ידי התא, סינתזת חלבון.
ריבוזומים הם גופים צפופים המכילים חלבון וחומצה ריבונוקלאית (RNA). הם האתר של סינתזת חלבון. קומפלקס גולגי חללים מוגבלים על ידי ממברנות עם צינוריות הנמשכות מהן ושלפוחיות הממוקמות בקצותיהן. התפקיד העיקרי הוא הצטברות של חומרים אורגניים, היווצרות ליזוזומים.
מרכז התא נוצר על ידי שני גופים המעורבים בחלוקת התא. גופים אלה ממוקמים ליד הגרעין.
הגרעין הוא המבנה החשוב ביותר של התא. חלל הגרעין מלא במיץ גרעיני. הוא מכיל את הגרעין, חומצות הגרעין, חלבונים, שומנים, פחמימות, כרומוזומים. כרומוזומים מכילים מידע תורשתי. לתאים יש מספר קבוע של כרומוזומים. תאי גוף האדם מכילים 46 כרומוזומים, ותאי הנבט - 23.
ליזוזומים הם גופים עגולים ובתוכם קומפלקס של אנזימים. תפקידם העיקרי הוא לעכל חלקיקי מזון ולהסיר אברונים מתים.
הרכב התאים כולל תרכובות אנאורגניות ואורגניות.
חומרים אנאורגניים - מים ומלחים. מים מהווים עד 80% ממסת התא. הוא ממיס חומרים המעורבים בתגובות כימיות: הוא נושא חומרים מזינים, מסיר פסולת ותרכובות מזיקות מהתא.
למלחים מינרליים - נתרן כלורי, אשלגן כלורי ועוד, תפקיד חשוב בחלוקת המים בין תאים לחומר בין תאי. יסודות כימיים נפרדים: חמצן, מימן, חנקן, גופרית, ברזל, מגנזיום, אבץ, יוד, זרחן מעורבים ביצירת תרכובות אורגניות חיוניות.
תרכובות אורגניות יוצרות עד 20-30% מהמסה של כל תא. ביניהם, חלבונים, שומנים, פחמימות וחומצות גרעין הם בעלי החשיבות הגדולה ביותר.
חלבונים הם החומרים האורגניים הבסיסיים והמורכבים ביותר המצויים בטבע. מולקולת החלבון גדולה ומורכבת מחומצות אמינו. חלבונים משמשים כאבני הבניין של התא. הם מעורבים ביצירת ממברנות תאים, גרעינים, ציטופלזמה, אברונים. חלבוני אנזים הם מאיצים של תגובות כימיות. רק בתא אחד יש עד 1000 חלבונים שונים. מורכב מפחמן, מימן, חנקן, חמצן, גופרית, זרחן.
פחמימות מורכבות מפחמן, מימן וחמצן. פחמימות כוללות גלוקוז, גליקוגן עמילן מן החי. ההתפרקות של 1 גרם משחררת 17.2 קילו-ג'יי של אנרגיה.
שומנים מורכבים מאותם יסודות כימיים כמו פחמימות. שומנים אינם מסיסים במים. הם חלק ממברנות התא, משמשים כמקור אנרגיה במילואים בגוף. כשמפצלים 1 גרם שומן, משתחררים 39.1 קילו ג'יי אנרגיה.
חומצות גרעין הן משני סוגים - DNA ו-RNA.
ה-DNA ממוקם בגרעין, הוא חלק מהכרומוזומים, קובע את הרכב חלבוני התא והעברת תכונות ותכונות תורשתיות מההורים לצאצאים. הפונקציות של RNA קשורות ליצירת חלבונים האופייניים לתא זה.
המאפיין החיוני העיקרי של התא הוא חילוף החומרים. מהחומר הבין תאי, חומרים מזינים וחמצן נכנסים כל הזמן לתאים ומשתחררים תוצרי ריקבון.
חומרים הנכנסים לתא מעורבים בתהליכי הביוסינתזה.
ביוסינתזה היא יצירת חלבונים, שומנים, פחמימות ותרכובותיהם מחומרים פשוטים יותר. במקביל לביוסינתזה בתאים, מתרחש פירוק של תרכובות אורגניות. רוב תגובות הפירוק מערבות חמצן ומשחררות אנרגיה. כתוצאה מחילוף החומרים, הרכב התאים מתעדכן כל הזמן: חומרים מסוימים נוצרים, בעוד שאחרים נהרסים.
התכונה של תאים חיים, רקמות, האורגניזם כולו להגיב להשפעות חיצוניות או פנימיות - גירויים נקראים עצבנות. בתגובה לגירויים כימיים ופיזיים, שינויים ספציפיים בפעילותם החיונית מתרחשים בתאים.
תאים מסוגלים לצמוח ולהתרבות. כל אחד מתאי הבת שנוצרו גדל ומגיע לגודל האם. תאים חדשים מבצעים את תפקיד תא האם. אורך החיים של התאים משתנה בין כמה שעות לעשרות שנים.
לתא חי יש מספר תכונות חיוניות: חילוף חומרים, עצבנות, צמיחה ורבייה, ניידות, שעל בסיסן מתבצעות הפונקציות של האורגניזם כולו.
מעטה של תאים.
לממברנת התא יש מבנה מורכב. הוא מורכב משכבה חיצונית וממברנת פלזמה הממוקמת מתחת. תאי בעלי חיים וצמחים נבדלים זה מזה במבנה השכבה החיצונית שלהם. בצמחים, כמו גם בחיידקים, אצות כחולות ירוקות ופטריות, קרום צפוף, או דופן תא, ממוקם על פני התאים. ברוב הצמחים הוא מורכב מסיבים. דופן התא ממלאת תפקיד חשוב ביותר: היא מסגרת חיצונית, מעטפת הגנה, מספקת טורגור של תאים צמחיים: מים, מלחים, מולקולות של חומרים אורגניים רבים עוברות בדופן התא.
השכבה החיצונית של פני השטח של תאי בעלי חיים, בניגוד לדפנות התא של צמחים, דקה מאוד ואלסטית. הוא אינו נראה במיקרוסקופ אור ומורכב ממגוון רחב של פוליסכרידים וחלבונים. שכבת פני השטח של תאי בעלי חיים נקראת גליקוקליקס.
Glycocalyx מבצעת בעיקר את הפונקציה של חיבור ישיר של תאי בעלי חיים עם הסביבה החיצונית, עם כל החומרים הסובבים אותה. בעלות עובי לא משמעותי (פחות מ-1 מיקרון), השכבה החיצונית של תא החי אינו ממלא תפקיד תומך, האופייני לדפנות תאי הצמח. היווצרות הגליקוקאליקס, כמו גם דפנות התא של צמחים, מתרחשת עקב הפעילות החיונית של התאים עצמם.
קרום פלזמה.
מתחת לגליקוקאליקס ולדופן התא של הצמחים יש קרום פלזמה (lat. "ממברנה" - עור, סרט), הגובל ישירות בציטופלזמה. עובי קרום הפלזמה הוא כ-10 ננומטר, חקר המבנה והתפקודים שלו אפשרי רק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים.
קרום הפלזמה מכיל חלבונים ושומנים. הם מסודרים בצורה מסודרת ומחוברים זה לזה על ידי אינטראקציות כימיות. על פי תפיסות מודרניות, מולקולות ליפידים בממברנת הפלזמה מסודרות בשתי שורות ויוצרות שכבה רציפה. מולקולות חלבון אינן יוצרות שכבה רציפה, הן ממוקמות בשכבת השומנים, צוללות לתוכה בעומקים שונים.
מולקולות חלבון ושומנים ניידות, מה שמבטיח את הדינמיות של קרום הפלזמה.
ממברנת הפלזמה מבצעת פונקציות חשובות רבות שמהן מקנאת הפעילות החיונית של התאים. אחת הפונקציות הללו היא שהיא מהווה מחסום המפריד בין התוכן הפנימי של התא לבין הסביבה החיצונית. אבל יש חילופי חומרים מתמידים בין תאים לסביבה החיצונית. מים, מלחים שונים בצורת יונים בודדים, מולקולות אנאורגניות ואורגניות נכנסות לתא מהסביבה החיצונית. הם נכנסים לתא דרך תעלות דקות מאוד של קרום הפלזמה. מוצרים הנוצרים בתא משתחררים לסביבה החיצונית. הובלה של חומר היא אחת התפקידים העיקריים של קרום הפלזמה. מוצרים מטבוליים, כמו גם חומרים המסונתזים בתא, מוסרים מהתא דרך קרום הפלזמה. אלה כוללים מגוון חלבונים, פחמימות, הורמונים המיוצרים בתאים של בלוטות שונות ומופרשים לסביבה החוץ-תאית בצורה של טיפות קטנות.
תאים היוצרים רקמות שונות (אפיתל, שריר וכו') בבעלי חיים רב-תאיים מחוברים זה לזה באמצעות קרום פלזמה. בחיבור של שני תאים, הממברנה של כל אחד מהם יכולה ליצור קפלים או יציאות, המעניקים לחיבורים חוזק מיוחד.
החיבור של תאי הצמח מסופק על ידי יצירת תעלות דקות המלאות בציטופלזמה ומוגבלות על ידי קרום הפלזמה. חומרים מזינים, יונים, פחמימות ותרכובות אחרות מגיעים מתא אחד למשנהו דרך תעלות כאלה העוברות דרך ממברנות התא.
על פני השטח של תאי בעלי חיים רבים, למשל, אפיתליה שונות, יש יציאות דקות מאוד של הציטופלזמה המכוסה בממברנת פלזמה - מיקרוווילי. המספר הגדול ביותר של microvilli ממוקם על פני השטח של תאי המעי, שם מתרחש עיכול אינטנסיבי וספיגה של מזון מעוכל.
פגוציטוזיס.
מולקולות גדולות של חומרים אורגניים, כמו חלבונים ופוליסכרידים, חלקיקי מזון, חיידקים נכנסות לתא על ידי פגוציטים (ביוונית "פאגאו" - לטרוף). קרום הפלזמה מעורב ישירות בפאגוציט. במקום בו פני התא באים במגע עם חלקיק של חומר צפוף כלשהו, הממברנה צונחת, יוצרת שקע ומקיפה את החלקיק, אשר ב"חבילת ממברנה" שוקע לתוך התא. נוצר ואקוול עיכול והחומרים האורגניים שנכנסו לתא מתעכלים בו.
ציטופלזמה.
תחום מהסביבה החיצונית על ידי קרום הפלזמה, הציטופלזמה היא הסביבה הפנימית חצי נוזלית של תאים. הציטופלזמה של תאים אוקריוטיים מכילה את הגרעין ואברונים שונים. הגרעין ממוקם בחלק המרכזי של הציטופלזמה. הוא מכיל גם מגוון תכלילים - תוצרים של פעילות תאית, ואקוולים, כמו גם הצינורות והחוטים הקטנים ביותר היוצרים את שלד התא. חלבונים שולטים בהרכב החומר העיקרי של הציטופלזמה. התהליכים המטבוליים העיקריים מתרחשים בציטופלזמה, היא מאחדת את הגרעין ואת כל האברונים למכלול אחד, מבטיחה את האינטראקציה ביניהם, את פעילות התא כמערכת חיה אינטגרלית אחת.
רשת אנדופלזמית.
כל האזור הפנימי של הציטופלזמה מלא בתעלות קטנות ובחללים רבים, שקירותיהם הם ממברנות הדומות במבנה לממברנת הפלזמה. ערוצים אלו מסתעפים, מתחברים זה לזה ויוצרים רשת הנקראת הרשת האנדופלזמית.
הרטיקולום האנדופלזמי הוא הטרוגני במבנהו. ידועים שני סוגים שלו - גרגירי וחלק. על ממברנות התעלות והחללים של הרשת הגרעינית יש הרבה גופים עגולים קטנים - ריבוזומים, המקנים לממברנות מראה מחוספס. הממברנות של הרשת האנדופלזמית החלקה אינן נושאות ריבוזומים על פני השטח שלהן.
הרשת האנדופלזמית מבצעת פונקציות רבות ושונות. הפונקציה העיקרית של הרטיקולום האנדופלזמי הגרגירי היא השתתפות בסינתזת חלבון, המתבצעת בריבוזומים.
על הממברנות של הרשת האנדופלזמית החלקה, מסונתזים שומנים ופחמימות. כל מוצרי הסינתזה הללו מצטברים בתעלות ובחללים, ולאחר מכן מועברים לאברוני תאים שונים, שם הם נצרכים או מצטברים בציטופלזמה כתכלילים של תאים. הרטיקולום האנדופלזמי מחבר בין האברונים העיקריים של התא.
ריבוזומים.
ריבוזומים נמצאים בתאים של כל האורגניזמים. אלו גופים מיקרוסקופיים בעלי צורה מעוגלת בקוטר של 15-20 ננומטר. כל ריבוזום מורכב משני חלקיקים בגדלים שונים, קטנים וגדולים.
תא אחד מכיל אלפים רבים של ריבוזומים, הם ממוקמים על הממברנות של הרשת האנדופלזמית הגרנורית, או שוכבים בחופשיות בציטופלזמה. ריבוזומים מורכבים מחלבונים ו-RNA. תפקיד הריבוזומים הוא סינתזת חלבון. סינתזת חלבון היא תהליך מורכב שמתבצע לא על ידי ריבוזום אחד, אלא על ידי קבוצה שלמה, הכוללת עד כמה עשרות ריבוזומים משולבים. קבוצה זו של ריבוזומים נקראת פוליזום. חלבונים מסונתזים מצטברים תחילה בתעלות ובחללים של הרשת האנדופלזמית, ולאחר מכן מועברים לאברונים ואזורי התא שבהם הם נצרכים. הרשת האנדופלזמית והריבוזומים הממוקמים על הממברנות שלו הם מנגנון יחיד לביוסינתזה והובלה של חלבונים.
מיטוכונדריה.
הציטופלזמה של רוב תאי החי והצומח מכילה גופים קטנים (0.2-7 מיקרון) - מיטוכונדריה (מיוונית "מיטוס" - חוט, "כונדריון" - דגן, גרגיר).
המיטוכונדריה נראים בבירור במיקרוסקופ אור, בעזרתו ניתן לראות את צורתם, מיקומם, לספור את המספר. המבנה הפנימי של המיטוכונדריה נחקר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. המעטפת של המיטוכונדריה מורכבת משני ממברנות - חיצונית ופנימית. הקרום החיצוני חלק, אינו יוצר קפלים וצמחים. הממברנה הפנימית, להיפך, יוצרת קפלים רבים המופנים אל חלל המיטוכונדריה. קפלי הממברנה הפנימית נקראים cristae (lat. "crista" - ציצה, תוצאה). מספר הקריסטות אינו זהה במיטוכונדריה של תאים שונים. יכולים להיות בין כמה עשרות לכמה מאות, ובמיוחד יש הרבה קריסטלים במיטוכונדריה של תאים הפועלים באופן פעיל, למשל, תאי שריר.
המיטוכונדריה נקראות "תחנות כוח" של תאים "מאחר שתפקידן העיקרי הוא סינתזה של אדנוזין טריפוספט (ATP). חומצה זו מסונתזת במיטוכונדריה של תאים של כל האורגניזמים ומהווה מקור אוניברסלי לאנרגיה הנחוצה ליישום החיוני תהליכים של התא ושל האורגניזם כולו.
מיטוכונדריה חדשות נוצרות על ידי חלוקה של מיטוכונדריה שכבר קיימות בתא.
פלסטידים.
פלסטידים נמצאים בציטופלזמה של כל תאי הצמח. אין פלסטידים בתאי בעלי חיים. ישנם שלושה סוגים עיקריים של פלסטידים: ירוק - כלורופלסטים; אדום, כתום וצהוב - כרומופלסטים; חסר צבע - לויקופלסטים.
כלורופלסט.
אברונים אלו נמצאים בתאי העלים ואיברי צמחים ירוקים אחרים, וכן במגוון אצות. גודל הכלורופלסטים הוא 4-6 מיקרון, לרוב יש להם צורה אליפסה. בצמחים גבוהים יותר, בתא אחד יש בדרך כלל כמה עשרות כלורופלסטים. הצבע הירוק של הכלורופלסטים תלוי בתכולת הפיגמנט הכלורופיל שבהם. כלורופלסט הוא האברון העיקרי של תאי הצמח שבו מתרחשת פוטוסינתזה, כלומר, יצירת חומרים אורגניים (פחמימות) מחומרים אנאורגניים (CO2 ו-H2O) תוך שימוש באנרגיית אור השמש.
כלורופלסטים דומים מבחינה מבנית למיטוכונדריה. הכלורופלסט תחום מהציטופלזמה על ידי שני ממברנות - חיצוניות ופנימיות. הקרום החיצוני חלק, ללא קפלים ויציאות, והפנימי יוצר שפעים מקופלים רבים המכוונים בתוך הכלורופלסט. לכן, מספר רב של ממברנות מרוכזים בתוך הכלורופלסט, ויוצרים מבנים מיוחדים - גרנה. הם מוערמים כמו ערימת מטבעות.
מולקולות הכלורופיל ממוקמות בממברנות של הגראן, מכיוון שכאן מתרחשת הפוטוסינתזה. ATP מסונתז גם בכלורופלסטים. בין הממברנות הפנימיות של הכלורופלסט מכיל DNA, RNA. וריבוזומים. כתוצאה מכך, בכלורופלסטים, כמו גם במיטוכונדריה, יש סינתזה של החלבון הדרוש לפעילותם של האברונים הללו. כלורופלסטים מתרבים על ידי חלוקה.
כרומופלסטים ממוקמים בציטופלזמה של תאים של חלקים שונים של צמחים: בפרחים, פירות, גבעולים, עלים. נוכחותם של כרומופלסטים מסבירה את הצבע הצהוב, הכתום והאדום של קורולות הפרחים, הפירות, עלי הסתיו.
לוקופלסטים.
הם נמצאים בציטופלזמה של תאים של חלקים לא מוכתמים של צמחים, למשל, בגבעולים, שורשים, פקעות. הצורה של לויקופלסטים מגוונת.
כלורופלסטים, כרומופלסטים ולוקופלסטים מסוגלים להחליף תאים. לכן, כאשר פירות מבשילים או עלים משנים את צבעם בסתיו, כלורופלסטים הופכים לכרומופלסטים, ולוקופלסטים יכולים להפוך לכלורופלסטים, למשל, כאשר פקעות תפוחי אדמה הופכות לירוקות.
מערכת גולג'י.
בתאי בעלי חיים רבים, כגון תאי עצב, הוא לובשת צורה של רשת מורכבת הממוקמת סביב הגרעין. בתאי הצמחים והפרוטוזואה, מנגנון הגולגי מיוצג על ידי גופים בודדים דמויי מגל או מוטות. המבנה של אורגנואיד זה דומה בתאים של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים, למרות מגוון צורתו.
הרכב מנגנון גולגי כולל: חללים מוגבלים על ידי ממברנות וממוקמים בקבוצות (5-10 כל אחד); בועות גדולות וקטנות הממוקמות בקצות החללים. כל האלמנטים הללו יוצרים קומפלקס אחד.
מנגנון גולגי מבצע פונקציות חשובות רבות. דרך ערוצי הרשת האנדופלזמית מועברים אליו תוצרי הפעילות הסינתטית של התא - חלבונים, פחמימות ושומנים. כל החומרים הללו מצטברים תחילה, ואז נכנסים לציטופלזמה בצורה של בועות גדולות וקטנות ומשמשים בתא עצמו במהלך פעילות חייו, או מוסרים ממנו ומשמשים בגוף. לדוגמה, בתאי הלבלב של יונקים, מסונתזים אנזימי עיכול, המצטברים בחללים של האורגנואיד. ואז נוצרות שלפוחיות מלאות באנזימים. הם מופרשים מהתאים לצינור הלבלב, משם הם זורמים לחלל המעי. תפקיד חשוב נוסף של האורגנואיד הזה הוא ששומנים ופחמימות (פוליסכרידים) מסונתזים על הממברנות שלו, המשמשות בתא והן חלק מהממברנות. הודות לפעילותו של מנגנון גולגי, מתרחשת חידוש וצמיחה של קרום הפלזמה.
ליזוזומים.
הם גופים עגולים קטנים. כל ליזוזום מופרד מהציטופלזמה על ידי ממברנה. בתוך הליזוזום נמצאים אנזימים המפרקים חלבונים, שומנים, פחמימות, חומצות גרעין.
ליזוזומים מתקרבים לחלקיק המזון שנכנס לציטופלזמה, מתמזגים איתו ונוצר ואקוול עיכול אחד שבתוכו יש חלקיק מזון מוקף באנזימי ליזוזום. חומרים הנוצרים כתוצאה מעיכול של חלקיק מזון נכנסים לציטופלזמה ומשמשים את התא.
בעלי היכולת לעכל באופן פעיל חומרים מזינים, ליזוזומים מעורבים בהסרה של חלקי תאים, תאים שלמים ואיברים שמתים בתהליך של פעילות חיונית. היווצרות ליזוזומים חדשים מתרחשת בתא ללא הרף. אנזימים הכלולים בליזוזומים, כמו כל חלבונים אחרים, מסונתזים על הריבוזומים של הציטופלזמה. ואז אנזימים אלה נכנסים דרך תעלות הרשת האנדופלזמית אל מנגנון הגולגי, שבחלליו נוצרים ליזוזומים. בצורה זו, ליזוזומים נכנסים לציטופלזמה.
מרכז תאים.
בתאי בעלי חיים, אורגנואיד ממוקם ליד הגרעין, הנקרא מרכז התא. החלק העיקרי של מרכז התא מורכב משני גופים קטנים - צנטריולים, הממוקמים באזור קטן של ציטופלזמה צפופה. לכל צנטרול יש צורה של גליל באורך של עד 1 מיקרומטר. לצנטרולים תפקיד חשוב בחלוקת תאים; הם מעורבים ביצירת ציר הביקוע.
תכלילים של תאים.
תכלילים סלולריים כוללים פחמימות, שומנים וחלבונים. כל החומרים הללו מצטברים בציטופלזמה של התא בצורה של טיפות וגרגרים בגדלים וצורות שונות. הם מסונתזים מעת לעת בתא ומשמשים בתהליך המטבולי.
גַרעִין.
כל תא של בעלי חיים חד-תאיים ורב-תאיים, כמו גם צמחים, מכיל גרעין. צורתו וגודלו של הגרעין תלויים בצורתם ובגודלם של התאים. לרוב התאים יש גרעין אחד, ותאים כאלה נקראים מונו-גרעיניים. יש גם תאים עם שניים, שלושה, כמה עשרות ואפילו מאות גרעינים. אלו הם תאים מרובי גרעינים.
מוהל גרעיני הוא חומר חצי נוזלי, שנמצא מתחת למעטפת הגרעינית ומייצג את הסביבה הפנימית של הגרעין.