תקציר: מבנה ותפקודים של תאים. סיכום שיעור ביולוגיה בנושא "התא הוא יחידת החיים היסודית" הערות על תא ביולוגיה

1. תא חי………………………………………………………..3

2. תכונות עיקריות של תא…………………6

3. חילופי חומרים בין התא והסביבה …………………………………………………………………8

4. גרעין התא …………………………………………………15

5. CENTRIOLES וציר מיטוטי. …………………19

6. MITOCHONDRIA…………………………………………………………………………21

7. כלורופלסטים………………………………………………………………………………24

8. ריבוזומים ואיברים אחרים של הציטופלזמה...25

9. רשימת הפניות…………………29

תא חי.

מכיוון שביולוגיה מוגדרת בדרך כלל כ"מדע האורגניזמים החיים", עלינו קודם כל להיות מסוגלים להבדיל בין "חי" ל"לא חיים". אנחנו מתקשרים גוּףכל חפץ חי, בין אם זה צמח, בעל חיים או חיידק. קל יחסית לראות שאדם, עץ אלון, שיח שושנים, אריה או תולעת אדמה חיים, אבל סלעים ואבנים אינם חיים. אבל האם ישויות כמו וירוסים נחשבות בחיים תלויה באופן שבו אנו מגדירים את המושג "חיים".

כמעט כל האורגניזמים בנויים מיחידות נפרדות הנקראות תאים.כל תא הוא יחידה תפקודית עצמאית, והתהליכים המתרחשים בגוף מורכבים ממערכת של פונקציות מתואמות של התאים שלו. תאים יכולים להשתנות מאוד בגודל, צורה ותפקוד. בכמה אורגניזמים זעירים, הגוף כולו מורכב מתא בודד. אורגניזמים אחרים, כמו בני אדם או עצי אלון, בנויים ממיליארדים רבים של תאים המחוברים זה לזה.

בשנת 1839, הפיזיולוגית הצ'כית פורקיניה הציג את המונח פּרוֹטוֹפּלָסמָה.ככל שהחוקרים הבינו טוב יותר את המבנה והתפקוד של תאים, התברר כי התוכן החי של התא הוא מערכת מורכבת להפליא של רכיבים הטרוגניים (איור 1). למונח "פרוטופלזמה" אין משמעות פיזיקלית או כימית ברורה, אך עדיין ניתן להשתמש בו כדי לייעד את כל המרכיבים המאורגנים של התא.

כדי לקבל מושג איך נראית פרוטופלזמה, נוכל לבחון אורגניזם פשוט, כמו אמבה או מיקסומיצט (פטריה רזה), שבה החומר החי הזה אינו מכוסה בשום דבר ולכן נראה בבירור תחת מיקרוסקופ . הפרוטופלזמה של אורגניזם כזה היא שקופה, והיא חסרת צבע או בעלת צבע צהבהב, אדמדם או ירקרק מעט. יש לו עקביות צמיגה של סירופ סמיך והוא ירגיש רירי למגע. באמצעות מיקרוסקופ קונבנציונלי ניתן לפעמים להבחין בו גרגירים או סיבים של חומר צפוף יותר, טיפות של חומרים שומניים או בועות מלאות נוזל (וואקוולים); כל זה מושעה ב"חומר טחון" שקוף והומוגני חצי נוזלי. עם זאת, בחומר שנראה הומוגני פחות או יותר כאשר נבדק במיקרוסקופ קונבנציונלי, מיקרוסקופ האלקטרונים חושף מבנים מורכבים להפתיע (איור 1, INו ז).כפי שהראה ניתוח דיפרקציית רנטגן, לממברנות התא ותצורות תוך-תאיות שונות יש מבנה עדין עוד יותר, שנקבע כנראה על ידי מבנה המולקולות הגדולות מהן הם מורכבים.

אוֹרֶז. 1. מבנה התא.

א.תרשים של תא חיה טיפוסי. ב.תרשים של תא צמחי טיפוסי. IN.מיקרוסקופ אלקטרוני של הגרעין והציטופלזמה שמסביב בתא כבד צפרדע (X 16,500). G.מיקרוסקופ אלקטרוני של מיטוכונדריה ומיקרוזומים בתא כבד של חולדה (X 65,000); גרגרי נוקלאופרוטאין נראים על המיקרוזומים, וניתן לראות מבנים עם ממברנות כפולות בפינה השמאלית העליונה ומימין במיטוכונדריה. 1 - קרום התא; 2 - שלפוחית ​​פינוציטוטית; 3 - גוף גולגי; 4 - צנטריולים; 5 - ריבוזום; 6 - קרום גרעיני; 7 - רטיקולום אנדופלזמי; 8- מיטוכונדריה; 9 - גרעין; 10 - ליבה; 11 - ציטופלזמה; 12 - ליזוזום; 13 - כלורופלסט; 14 - ואקואול; 15 - דופן התא; 16 - הכללת שומנים.

תכונות בסיסיות של תא.

כל תא מכיל ליבהומוקף קרום פלזמה.תאי דם אדומים של יונקים ותאי צינור מסננת פלואם מאבדים את הגרעין שלהם במהלך הבשלתם, ובשרירים מפוספסים ובפטריות ואצות רבות יש כמה גרעינים לכל תא בצמחים ובבעלי החיים הפשוטים ביותר, כל החומר החי סגור בקרום פלזמה אחד. אורגניזמים כאלה יכולים להיחשב חד תאיים או תאיים (כלומר בעלי גוף שאינו מחולק לתאים). עם זאת, התא הבודד שלהם יכול להתמקצע מאוד הן מבחינה מורפולוגית והן מבחינה תפקודית ויכול להיות גדול מאוד בגודלו - גדול יותר מכל הגוף של כמה אורגניזמים רב-תאיים. לכן, יהיה זה שגוי לחשוב שאורגניזם חד תאי חייב להיות בהכרח קטן ופשוט יותר מאשר רב תאי.

בצמחים ובעלי חיים שונים ובאיברים שונים של אותו צמח או בעל חיים, התאים מגוונים להפליא בגודל, צורה, צבע ומבנה פנימי. עם זאת, לכולם יש מספר מאפיינים משותפים: כל תא מוקף בממברנת פלזמה, בעל גרעין ומכיל סוגים שונים של אברונים תוך תאיים.האחרונים כוללים מיטוכונדריה, רשת אנדופלזמית מחוספסת (גרגירית) וחלקה (אגרנורית), קומפלקס גולגי, ליזוזומים וצנטריולים.

לכל האורגניזמים ולתאים המרכיבים אותם יש גדלים וצורות מוגדרים פחות או יותר. מתרחשות בהם תגובות מטבוליות. הם עצבניים, בעלי יכולת תנועה, צמיחה, רבייה והסתגלות לשינויים בסביבה החיצונית. למרות שרשימה זו של נכסים נראית ברורה ומוגדרת למדי, הגבול בין חיים ללא-חיים הוא די שרירותי. וירוסים, למשל, חולקים חלק מהתכונות המצויות באורגניזמים חיים, אך לא את כולם. אם נבין שאיננו מסוגלים לענות באופן סביר על שאלה, הםוירוסים חיים, ואנחנו יכולים רק להחליט אם כן שִׂיחָהאותם בחיים, אז הבעיה הזו תופיע בפנינו בפרספקטיבה הנכונה. לאובייקטים שאינם חיים עשויים להיות אחד או יותר מהמאפיינים המפורטים למעלה, אך לא לכולם בו-זמנית. גבישים בתמיסה רוויה יכולים "לצמוח", חתיכת מתכת נתרן מתחילה "לרוץ" במהירות על פני המים, וטיפת שמן שצפה בתערובת של גליצרין ואלכוהול משחררת פסאודופודיה ונעה כמו אמבה.

תמיד ניתן לזהות סוג כזה או אחר של אורגניזמים חיים לפי צורתו ומראהו האופייניים; לפרטים בוגרים מכל סוג של אורגניזמים, ככלל, יש גודל מסוים. לעומת זאת, הגודל והצורה של עצמים שאינם חיים הם הרבה פחות קבועים. אורגניזמים חיים אינם הומוגניים, אלא מורכבים מחלקים שונים המבצעים פונקציות מיוחדות מסוימות; לפיכך, הם מאופיינים בארגון מורכב ספציפי. היחידה המבנית והתפקודית של צמחים ובעלי חיים כאחד היא תָא,שבתורו יש גם ארגון ספציפי; לכל סוג תא יש גדלים וצורות אופייניים לפיהם ניתן לזהות אותו.

מכלול התהליכים הביוכימיים המבוצעים על ידי תא המבטיחים את צמיחתו, תחזוקתו ושיקומו נקרא מֵטַבּוֹלִיזם,אוֹ מֵטַבּוֹלִיזם.הפרוטופלזמה של כל תא משתנה ללא הרף: היא סופגת חומרים חדשים, מכניסה אותם לשינויים כימיים שונים, בונה פרוטופלזמה חדשה וממירה את האנרגיה הפוטנציאלית הכלולה במולקולות החלבונים, השומנים והפחמימות לאנרגיה קינטית וחום, כאשר חומרים אלו הופכים ל. חיבורים אחרים ופשוטים יותר. הוצאה מתמדת זו של אנרגיה היא אחת התכונות האופייניות של אורגניזמים חיים, המיוחדת להם בלבד. לסוגי תאים מסוימים, כמו תאי חיידקים, יש קצב חילוף חומרים גבוה. לתאים אחרים, כמו זרעים ונבגים, רמת חילוף החומרים נמוכה כל כך שקשה לזהות אפילו עם המכשירים הרגישים ביותר. אפילו בתוך אותו מין של אורגניזמים או בפרט אחד, עוצמת חילוף החומרים יכולה להשתנות בהתאם לגורמים כמו גיל, מין, מצב כללי של הגוף, פעילות הבלוטות האנדוקריניות והריון.

תהליכים מטבוליים מחולקים בדרך כלל לאנבוליים וקטבוליים. אנבוליזם אִמָאהם אותם תהליכים כימיים שבהם חומרים פשוטים יותר מתחברים זה עם זה ויוצרים חומרים מורכבים יותר, מה שמוביל להצטברות אנרגיה, בניית פרוטופלזמה חדשה וצמיחה. יְרִידַת חֳמָרִים אִמָאנקרא גם פירוק של חומרים מורכבים אלה, המוביל לשחרור אנרגיה; במקרה זה, הפרוטופלזמה נהרסת והחומרים המרכיבים אותה נצרכים. תהליכים משני הסוגים מתרחשים ברציפות, והתלות ההדדית ביניהם כה גדולה עד שקשה להבחין ביניהם. תרכובות מורכבות מתפרקות והחלקים המרכיבים שלהן משולבים זה בזה בצירופים חדשים ליצירת חומרים מורכבים אחרים. דוגמה לשילוב של קטבוליזם ואנבוליזם היא התמורות הדדיות של פחמימות, חלבונים ושומנים המתרחשים ללא הרף בתאי הגוף שלנו. מכיוון שרוב התהליכים האנאבוליים דורשים אנרגיה, יש צורך בכמה תהליכים קטבוליים כדי לספק אנרגיה לתגובות הכרוכות בבניית מולקולות חדשות. לתאי צמחים ירוקים יש את היכולת לסנתז את התרכובות האורגניות שלהם ממינרלים שהם מקבלים מהאדמה ומהאוויר; בעלי חיים תלויים בצמחים לצורך תזונתם.

אוֹרֶז. 2. תרשים הממחיש את סוגי התנועות השונות.

א.תנועת הדגל. ב.תנועת אמבואיד. IN.ציקלוזיס.

לאורגניזמים חיים יש עַצבָּנִי tew:הם מגיבים אליו חומרים מגרים (גירויים),כלומר לשינויים פיזיים או כימיים בסביבתם הקרובה. הגירויים הגורמים לתגובה ברוב בעלי החיים והצמחים הם שינויים בצבע, בעוצמה או בכיוון של קרני האור; שינויים בטמפרטורה, בלחץ או בקול; שינויים בכימיה של הקרקע, המים או האטמוספרה המקיפים אורגניזם. כמה תאים בעלי התמחות גבוהה בגוף רגישים במיוחד לסוגים מסוימים של גירויים: מוטות וחרוטים ברשתית העין מגיבים לאור, תאים מסוימים באף ובבלוטות הטעם של הלשון מגיבים לגירויים כימיים, ותאים מיוחדים בגוף. העור מגיב לשינויים בטמפרטורה או בלחץ. בבעלי חיים וצמחים נמוכים יותר, תאים מיוחדים כאלה עשויים להיעדר, אבל הגוף בכללותו מגיב לגירוי. בעלי חיים וצמחים חד-תאיים מגיבים לחשיפה לחום או לקור, לחומרים מסוימים, לאור או למגע של מיקרו-מחט על ידי תנועה לכיוון הגירוי או ממנו.

עצבנותם של תאי צמחים אינה תמיד ברורה כמו עצבנותם של תאי בעלי חיים, אך גם תאי צמחים רגישים לשינויים סביבתיים. לפיכך, כאשר התאורה משתנה, זרימת הפרוטופלזמה בתאי הצמח לפעמים מואצת או נעצרת. צמחים מסוימים (לדוגמה, מלכודת זבובי ונוס, הגדלה בביצות) רגישים ביותר למגע ובזכות זה הם יכולים לתפוס חרקים: העלים של צמחים כאלה מסוגלים להתכופף לאורך האמצע, וקצוותיהם מצוידים בשערות; בתגובה לגירוי המיוצר על ידי החרק, קפלי העלים, קצוותיו מתקרבים זה לזה, והשערות, המשתלבות זו בזו, אינן מאפשרות לטרף לחמוק החוצה; לאחר מכן העלה מפריש נוזל שהורג ומעכל את החרק. היכולת לתפוס חרקים התפתחה כהתאמה שאפשרה לצמחים כאלה להשיג חלק מהחנקן הדרוש לצמיחתם מהטרף ה"אכול".

הצמיחה של רקמה חיה, כלומר, עלייה במסת התאים, יכולה להתרחש עקב עלייה גדליםתאים בודדים, בשל הגידול שלהם מספריםאו בגלל שניהם. עלייה בגודל התא יכולה להיגרם פשוט מספיגת מים, אך סוג זה של נפיחות אינו נחשב בדרך כלל לצמיחה. צמיחה נקראת בדרך כלל רק אותם תהליכים שבהם כמות החומר החי בגוף עולה, הנמדדת לפי כמות החנקן או החלבון. (מדוע לדעתך הצמיחה נמדדת לפי כמות החנקן או החלבון ולא לפי כמות הפחמימות, השומן, הגופרית או הנתרן?) הצמיחה של חלקים שונים בגוף יכולה להיות אחידה, או שחלקים מסוימים גדלים מהר יותר מאחרים. , כך שהפרופורציות של הגוף משתנות במהלך הגדילה . אורגניזמים מסוימים יכולים לגדול ללא הגבלה, בעוד שלאחרים יש תקופת גדילה מוגבלת, המסתיימת לאחר הגעה לגודל מסוים. אחד המאפיינים המדהימים של תהליך הגדילה הוא שכל איבר גדל, כמו כל תא גדל, ממשיך לתפקד באותו זמן.

אם יש נכס שניתן לשקול חובה לחלוטיןתכונה של חיים היא היכולת להתרבות. הנגיפים הפשוטים ביותר חסרים חילוף חומרים, אינם זזים או גדלים, ובכל זאת, מכיוון שהם מסוגלים להתרבות בעצמם וגם לעבור מוטציה, רוב הביולוגים מחשיבים אותם כחיים. מכיוון שכל היצורים החיים מגיעים רק מיצורים חיים ואינם יכולים להתעורר באמצעות יצירה ספונטנית, יכולת זו להתרבות את עצמם היא התכונה החשובה ביותר של אורגניזמים חיים.

החלפת חומרים בין התא והסביבה

מבחוץ, כל תא מכוסה בכיסוי אלסטי עדין, המהווה מרכיב פונקציונלי אינטגרלי של התא ונקרא קרום פלזמה נועה.לממברנה זו תפקיד חשוב ביותר בוויסות הרכב תכולת התא, שכן דרכה נכנסים כל אבות המזון לתא וכל הפסולת או תוצרי ההפרשה יוצאים. הממברנה מעכבת את חדירתם של חומרים מסוימים לתא ומקלה על כניסתם של אחרים. תאים מוקפים כמעט תמיד בסביבה מימית; אלה עשויים להיות מים מתוקים או מים (במקרה של אורגניזמים פשוטים), מוהל רקמות (צמחים גבוהים יותר), פלזמה או נוזל חוץ-תאי (בעלי חיים גבוהים יותר).

קרום הפלזמה פועל כאילו הוא מחלחל בנקבוביות אולטרה-מיקרוסקופיות שדרכן עוברים חומרים מסוימים, וגודל הנקבוביות הללו קובע את הגודל המרבי של מולקולות המסוגלות לעבור דרכן. היכולת של חומר לעבור דרך הממברנה תלויה לא רק בגודל המולקולות, אלא גם במטען החשמלי של החלקיק המתפזר (אם יש לו כזה), בנוכחות ובמספר מולקולות המים הקשורות לפני השטח של חלקיקים אלו, ועל מסיסות החלקיקים בליפידים. האופי הכימי והפיזי של הממברנה עדיין לא הובהר במלואו, אך ככל הנראה מדובר בסרט תלת-שכבתי בעובי של כ-12 ננומטר. השכבות החיצוניות והפנימיות, כל אחת בעובי של כ-3 ננומטר, מורכבות מחלבון, וביניהם מונחת שכבה של מולקולות פוספוליפידים בעובי של 60 ננומטר.

ניתן לראות סוג זה של מבנה תלת-שכבתי בצילומי מיקרו-אלקטרונים המתקבלים ברזולוציה גבוהה. מעניין שלכל ממברנות הפלזמה של תאי בעלי חיים, צמחים וחיידקים, כמו גם ממברנות של אברונים תוך-תאיים שונים, יש כנראה מבנה תלת-שכבתי דומה. שתי שכבות של חלבון מופרדות על ידי שכבת שומנים, מה שנקרא יְסוֹדִי קְרוּם,נראה כיחידה בסיסית נרחבת של מבנה הממברנה.

בצמחים, כמעט לכל התאים יש, בנוסף, עבה דופן התא,המורכב מתאית ושוכב מחוץ לממברנת הפלזמה (לרוב תאי החי אין כזו). דופן התא מנוקב במקומות רבים על ידי חורים זעירים שדרכם מתחבר הפרוטופלזמה של תא אחד עם הפרוטופלזמה של תאים שכנים אחרים; דרך פתחים אלו חומרים יכולים לעבור מתא אחד למשנהו. קירות תאים צפופים וחזקים מספקים תמיכה לגוף הצמח.

על מנת להבין את המנגנונים העומדים בבסיס חילופי החומרים בין התא לסביבה, עלינו לחשוב תחילה שלכל המולקולות בנוזלים ובגזים יש נטייה להתפזר, כלומר לנוע לכל הכיוונים עד שהן מתפזרות באופן שווה בכל השטח הזמין. מֶרחָב. פִּעַפּוּעַניתן להגדיר כהתפשטות מולקולות מאזור בריכוז גבוה לאזור בריכוז נמוך יותר עקב תנועתן התרמית (איור 19). קצב הדיפוזיה תלוי בגודל המולקולות ובטמפרטורה. המולקולות שמהן בנויים כל החומרים, כולל מוצקים, נמצאות בתנועה מתמדת. ההבדל העיקרי בין שלושת מצבי החומר - מוצק, נוזל וגז - נקבע על פי מידת חופש התנועה של מולקולות. המולקולות של מוצק ארוזות באופן הדוק יחסית, וכוחות המשיכה ביניהן מאפשרים להן לרטוט, אך לא מאפשרים להן לנוע בחופשיות. בנוזל, המרחקים בין מולקולות גדולים במקצת, הכוחות הבין-מולקולריים חלשים יותר ולמולקולות יש חופש תנועה ניכר. לבסוף, בחומר גזי המולקולות כל כך רחוקות אחת מהשנייה עד שכוחות בין מולקולריים זניחים וחופש התנועה של מולקולות מוגבל רק על ידי מכשולים חיצוניים.

אם תבדקו טיפת מים במיקרוסקופ, לא תוכלו לזהות את תנועת המולקולות, אבל אם תוסיפו לה טיפת דיו (המכילה חלקיקי פחם קטנים), תוכלו לראות את התנועה האקראית המתמשכת של חלקיקי הפחם. כל חלקיק של פחם נפגע ללא הרף על ידי מולקולות מים, וההלם מהשפעות אלו מניע את החלקיקים הללו. תנועה זו של חלקיקים קטנים נקראת תנועה בראוניתבשם רוברטה

בראון, בוטנאי אנגלי שהבחין בו לראשונה בעת בדיקת גרגירי אבקה בטיפת מים במיקרוסקופ. בתהליך הדיפוזיה כל מולקולה נעה בקו ישר עד שהיא מתנגשת במשהו, כמו מולקולה אחרת או דופן של מיכל; ואז הוא קופץ ומתחיל לנוע בכיוון אחר. מולקולות ממשיכות לנוע גם לאחר שהן מפוזרות באופן שווה בכל השטח הפנוי; עם זאת, בעוד שחלק מהמולקולות נעות, למשל, משמאל לימין, אחרות נעות מימין לשמאל, ושיווי המשקל נשמר. חומרים שונים (לא משנה כמה יש) הממוקמים באותה תמיסה מתפזרים ללא תלות זה בזה. מהירות התנועה של מולקולות בודדות יכולה להגיע לכמה מאות מטרים בשנייה, אבל כל מולקולה עוברת רק חלק קטן מננומטר לפני שהיא מתנגשת באחרת, ממנה היא קופצת. לכן, התנועה של מולקולה בכל אחד הכיוון קורה הרבה מאודלְאַט. אתה יכול לאמת זאת על ידי הנחת פיסת צבע בתחתית גליל זכוכית מלא במים. לאחר מספר ימים, ייתכן שתבחין שחומר הצבע עולה בהדרגה למעלה, אך יעברו חודשים עד שהצבע יתפזר באופן שווה בכל הגליל. לפיכך, למרות שהדיפוזיה למרחקים קצרים מאוד מתרחשת מהר מאוד, לוקח למולקולות זמן רב לעבור מרחק של כמה סנטימטרים.

לעובדה זו חשיבות ביולוגית רבה, שכן מכאן נובע שמספר מולקולות החמצן או חומרי הזנה שיכולים להגיע לגוף באמצעות דיפוזיה בלבד מוגבל מאוד. רק אורגניזם קטן מאוד הזקוק למספר קטן יחסית של מולקולות של חומרים מזינים או חמצן בכל שנייה יכול לשרוד על ידי ישיבה במקום אחד והמתנה למולקולות אלו שיגיעו אליו באמצעות דיפוזיה. אורגניזם גדול יותר חייב להיות מסוגל לנוע ממקום למקום, או להניע את הסביבה ובדרך זו לספק לעצמו את המולקולות הדרושות, או, לבסוף, הוא יכול לחיות במקום שבו הסביבה עצמה נעה כל הזמן, שכן למשל בנהר או על הים. קו החוף באזור הגאות והשפל. גָדוֹלצמחים יבשתיים - עצים ושיחים - פתרו את הבעיה הזו בצורה מיוחדת: יש להם מערכת שורשים מסועפת במיוחד, בעזרתה הם משיגים את החומרים הדרושים להם משטח נרחב של הסביבה.

האם מולקולות של חומר נתון יכולות לעבור דרך ממברנה מסוימת תלויה במבנה שלה ובגודל הנקבוביות המצויות בו. הממברנה נקראת חָדִיר,אם חומר כלשהו עובר דרכו, אָטוּם- אם הוא אינו מאפשר לשום חומר לעבור דרכו, חדיר באופן סלקטיביאוֹ חֲצִי חָדִיר,- אם חלק מהחומרים אך לא כל החומרים יכולים להתפזר דרכו. לכל ממברנות התא (הסובבות את התא עצמו, גרעינים, ואקואולים ומבנים תת-תאיים שונים) יש חדירות דיפרנציאלית.

דיפוזיה של מומס דרך קרום חדיר למחצה נקראת דיאליזה.כדי להדגים את תהליך הדיאליזה, ניתן לקחת שקית קולודיון, צלופן או קלף, למלא אותה בתמיסת סוכר ולהניח בכלי עם מים. אם הנקבוביות של הממברנה אינן קטנות מדי, אז מולקולות סוכר יעברו דרכה. עם הזמן, ריכוז הסוכר במים המקיף את השקית ישתווה לריכוז בשקית. הדיפוזיה של מולקולות תימשך לאחר מכן, אך הריכוז לא ישתנה, שכן דיפוזיה לשני הכיוונים תתרחש באותו קצב.

אבל אם אתה לוקח שקית עם נקבוביות קטנות יותר, כך שהיא חדירה למולקולות מים, אבל בלתי חדירה למולקולות סוכר גדולות יותר, אזי נצפית תופעה אחרת. יוצקים את תמיסת הסוכר לתוך השקית, מתאימים לשקית פקק עם צינור זכוכית שעובר דרכו ומניחים בכלי עם מים. מולקולות סוכר אינן עוברות דרך הממברנה ולכן נשארות בתוך השק. מולקולות מים, לעומת זאת, מתפזרות דרך הממברנה לתמיסת הסוכר. הנוזל שבתוך השקית מכיל 5% סוכר, ולכן רק 95% מים. הנוזל המקיף את החלק החיצוני של השקית הוא מים טהורים. לכן, מולקולות מים עוברות מאזור בריכוז גבוה יותר (100% בחוץ) לאזור בריכוז נמוך יותר (95% בתוך השקית). דיפוזיה זו של מים או מולקולות ממס אחרות דרך הממברנה נקראת על ידי אוסמוזה.

כאשר מתרחשת אוסמוזה, המים עולים דרך צינור הזכוכית . אם אותה כמות מים כמו שהייתה בתחילה בשקית עוברת דרך הממברנות, אז תמיסת הסוכר תדולל ליחס של 2.5% סוכר: 97.5% מים, אך ריכוז המים בחוץ עדיין יהיה גבוה מריכוזה בפנים, והאוסמוזה תתרחש ממשיכה. בסופו של דבר מפלס המים בצינור הזכוכית יעלה עד כדי כך שהלחץ שייצרו המים בצינור יהיה שווה לכוח הדוחף את המים לתוך השקית. לאחר מכן, השינוי בכמות המים בשקית ייפסק; אוסמוזה דרך ממברנה חצי חדירה תמשיך באותו קצב בשני הכיוונים.

לחץ עמודת המים בצינור משמש כמדד לחץ אוסמוטיתמיסת סוכר. לחץ אוסמוטי נגרם מהרצון של מולקולות מים לעבור דרך ממברנה חדירה למחצה ולהשוות את ריכוז המים משני צידי הממברנה. לתמיסת סוכר מרוכזת יותר יהיה לחץ אוסמוטי גבוה עוד יותר והיא "שואבת" מים לתוך הצינור לרמה גבוהה יותר. עם ריכוז של 10% של תמיסת סוכר, המים בצינור יעלו לגובה פי שניים בערך מאשר בתמיסה של 5%.

דיאליזה ואוסמוזה הן רק שתי צורות מיוחדות של דיפוזיה. פִּעַפּוּעַהוא כינוי כללי לתנועה של מולקולות מאזור בריכוז גבוה לאזור בריכוז נמוך יותר בהשפעת האנרגיה התרמית של מולקולות אלו. דיאליזהנקרא דיפוזיה של מולקולות מומסות דרך קרום חדיר למחצה, ו על ידי אוסמוזה- דיפוזיה של מולקולות ממס דרך אותה ממברנה. במערכות חיות, הממס הוא מים.

מלחים, סוכרים וחומרים אחרים מומסים בתוכן הנוזלי של כל תא חי, שבגללו יש לו לחץ אוסמוטי מסוים. אם מניחים תא בנוזל עם אותו לחץ אוסמוטי כמו הלחץ בתא, מים לא זזים פנימה או יוצאים מהתא, והתא בהתאם לא מתנפח או מתכווץ; נוזל כזה נקרא איזוטוניאוֹ איזוסמוטיה צ'סקוביחס לנוזל התוך תאי. בדרך כלל, פלזמת הדם וכל נוזלי הגוף הם איזוטוניים; הם מכילים את אותה כמות של חומר מומס כמו תאים.

אם ריכוז המומסים בנוזל שמסביב גבוה יותר מאשר בתוך התא, אז המים נוטים לברוח והתא מתכווץ. נוזל זה נקרא יתר לחץ דםביחס לתא. אם בנוזל יש פחות חומר מומס מאשר בתא, זה נקרא היפוטוני שָׁמַיִם;במקרה זה, מים נוטים להיכנס לתא וגורמים לו להתנפח. תמיסה של 0.9% נתרן כלורי (המכונה לעיתים תמיסת "מלח") היא איזוטונית עם תאים אנושיים. תאי דם אדומים המונחים בתמיסת 0.6% נתרן כלורי מתנפחים ומתפוצצים (איור 21), בתמיסה של 1.3% הם מתכווצים, אבל בתמיסה של 0.9% אף אחד מהדברים האלה לא קורה להם.

אם שמים תא בתמיסה שאינה איזוטונית ביחס לתכולתה, הוא יכול לפעמים להסתגל לסביבה כזו על ידי שינוי תכולת המים של הפרוטופלסמה שלו (התנפחות או התכווצות) עד לריכוז המומסים בתא וב הסביבה הופכת להיות זהה. תאים רבים מסוגלים לשאוב באופן פעיל מים או מומסים מסוימים דרך קרום הפלזמה ולשאוב אותם החוצה, וכתוצאה מכך נשמר לחץ אוסמוטי שונה מהלחץ האוסמוטי של הסביבה. התפתחו פרוטוזואה החיים במים מתוקים היפוטוניים במיוחד ואקואולים מתכווצים,שסופגים מים מהפרוטופלזמה ומוציאים אותם החוצה. גם צמחים החיים במים מתוקים מתמודדים עם בעיה: מה עושים עם מים שחודרים לתאים מהסביבה ההיפוטונית שמסביב על ידי אוסמוזה? לתאי הצמח אין ואקואולים מתכווצים כדי "לשאוב" מים, אבל דופן תאי התאית החזקה מגינה עליו מפני נפיחות יתר. כאשר המים נכנסים לתא, נוצר בו לחץ פנימי, הנקרא טורגור,מה שמונע חדירת מים נוספת. טורגור מאפיין בדרך כלל תאי צמחים; הוא זה ש"תומך" בגוף הצמח. כאשר לחץ הטורגור בתאים יורד עקב מחסור במים, הפרח קמל.

לאורגניזמים רבים החיים בים יש יכולת פנומנלית לצבור באופן סלקטיבי חומרים מסוימים ממי הים. אצות יכולות לצבור יוד בכמויות כאלה שריכוזן בתאים הופך גבוה פי 2 מיליון מאשר בסביבה. כורדאטים פרימיטיביים - tunicates - מסוגלים לצבור ונדיום, וריכוז יסוד זה בתאים שלהם יכול לעלות על ריכוזו במי הים בכפי שני מיליון. הובלת מים או מומסים לתוך התא או החוצה ממנו כנגד שיפוע ריכוז היא עבודה פיזית ודורשת אנרגיה. תא מסוגל להזיז מולקולות כנגד שיפוע ריכוז רק בעודו בחיים ובזמן שמתרחשים בו תהליכים מטבוליים המספקים אנרגיה. אם תא נחשף לרעל מטבולי כלשהו ("הרעיל" את חילוף החומרים), כמו אשלגן ציאניד, הוא מאבד את היכולת ליצור ולשמר הבדל בריכוזים משני צידי קרום הפלזמה.

גרעין תא

כל תא מכיל אברון קטן, בדרך כלל כדורי או סגלגל הנקרא ליבה.בחלק מהתאים, הגרעין תופס מיקום קבוע יחסית וממוקם בערך במרכז התא; באחרים הוא נע בחופשיות ויכול להגיע כמעט בכל אזור. לגרעין תפקיד חשוב בוויסות תהליכים המתרחשים בתא; הוא מכיל גורמים תורשתיים, או גנים, הקובעים את המאפיינים של תא נתון ושל האורגניזם כולו, ומווסת באופן ישיר או עקיף היבטים רבים של פעילות התא. הגרעין מופרד מהציטופלזמה שמסביב קרום גרעיני,המורכב משני ממברנות יסוד; הממברנה הגרעינית מווסתת את תנועת החומרים מהגרעין לציטופלזמה ובחזרה. מיקרוסקופ אלקטרונים מראה שהממברנה הגרעינית מורכבת משתי שכבות ושיש לה נקבוביות (איור 22), שדרכן מתקשר תוכן הגרעין עם הציטופלזמה; ייתכן שמקרומולקולות מידע עוברות דרך הנקבוביות הללו. ככל הנראה, החלק החיצוני מבין שתי השכבות של הממברנה הגרעינית עובר ללא הפרעה לתוך הממברנות של הרשת האנדופלזמית ותסביך הגולגי.

בגרעין של תא שנהרג על ידי קיבוע בכימיקלים מתאימים ומוכתם בצבעים מתאימים, מתגלים מבנים שונים. בתא חי קשה לראות אותם באמצעות מיקרוסקופ אור קונבנציונלי, אך הם נראים בבירור במיקרוסקופ ניגוד פאזה (איור 3). IN קריופלזמה- בחומר העיקרי הנוזלי למחצה של הליבה - מספר מוגדר בהחלט של תצורות דמויות חוט מוארכות, הנקראות כרומוזומים;הם מורכבים מ-DNA וחלבון ומכילים את יחידות התורשה - גנים.על קטע מוכתם (איור 3) של תאים במנוחה (במהלך התקופה שבין חלוקה לחלוקה), לרוב לא ניתן להבחין בין הכרומוזומים, ובמקומם

א. מיקרוסקופ אלקטרוני של הגרעין והרשת האנדופלזמית שמסביב; נקבוביות מוצגות בחצים (X 20,000). ב.חלק מאותה הכנה בהגדלה גבוהה יותר (X 50,000). 1 - גרעין; 2 - נקבוביות; 3 - גליקוגן; 4 - ריבוזומים; 5 -רשתית אנדופלזמית; e - מיטוכונדריה.

נראית רשת של גדילים וגרגירים כהים, הנקראת ביחד כרומטין.לפני תחילת החלוקה הגרעינית, גדילים אלה נדחסים לכרומוזומים דחוסים בצורת מוט, אשר לאחר מכן מפוזרים באופן שווה בהחלט בין שני תאי הבת. כל אורגניזם מאופיין במספר מוגדר של כרומוזומים הכלולים בכל אחד מהתאים המרכיבים אותו. לזבוב הפירות (Drosophila) יש 8 כרומוזומים, לסורגום 10, אפונת גינה 14, תירס 20, קרפדות 22, עגבניות 24, דובדבנים 32, חולדות 42, בני אדם 46, תפוחי אדמה 48, עיזים 60, ובברווז נתון 80. דמויות מתייחסות לתאים סומטיים של צמחים ובעלי חיים גבוהים יותר, שבהם כל סוג של כרומוזום מיוצג במספרים כפולים; תא עם שתי קבוצות שלמות של כרומוזומים נקרא דיפלואיד.זרע וביצים שבהם כל כרומוזום מיוצג רק ביחיד (כלומר יש סט שלם אחד של כרומוזומים) נקראים הפלואידתאים. מספר הכרומוזומים בהם הוא חצי מזה של תאים סומטיים של אותו אורגניזם. כאשר ביצית מופרית על ידי זרע, שתי קבוצות הפלואידיות של כרומוזומים משולבות וכך מספרם הדיפלואידי משוחזר. הגרעין מכיל גוף כדורי הנקרא גרעין.ברוב התאים, הגרעין משתנה ביותר: הוא משנה את צורתו ומבנהו, מופיע ונעלם. הגרעין עשוי להכיל מספר נוקלאולים, אך בדרך כלל התאים של כל חיה או מין צמחים מכילים מספר מסוים של נוקלאולים. הנוקלאולי נעלמים כשהתא מתכונן להתחלק ואז מופיעים שוב; הם כנראה משתתפים בסינתזה של חומצה ריבונוקלאית, שהיא חלק מהריבוזומים. אם הגרעין נהרס על ידי קרן ממוקדת של קרני רנטגן או קרניים אולטרה סגולות, חלוקת התאים מעוכבת. אם חלק אחר של הגרעין מוקרן מבלי להשפיע על הגרעין, אז זה לא קורה.

על מנת לגלות את תפקיד הגרעין, ניתן להסירו מהתא ולבחון את ההשלכות של פעולה כזו. אם מסירים את הגרעין של חיה חד-תאית, אמבה, באמצעות מחט מיקרו, התא ממשיך לחיות ולנוע, אך אינו יכול לגדול ומת לאחר מספר ימים. כתוצאה מכך, הגרעין נחוץ לתהליכים מטבוליים (בעיקר לסינתזה של חומצות גרעין וחלבונים) המבטיחים צמיחה ורבייה של תאים.

ניתן לטעון שלא אובדן הגרעין מוביל למוות, אלא הניתוח עצמו. כדי לגלות את זה, אתה צריך לשים הִתנַסוּת עם שליטה,כלומר, הכניסו שתי קבוצות של אמבות לאותה פעולה, בהבדל שבמקרה אחד ממש מסירים את הגרעין, ובמקרה השני מחדירים לאמבה מיקרו-מחט, הנעה בתא באותו אופן כמו בעת הוצאת ה- גרעין, והוסר , משאיר את הגרעין בתא; זה נקרא פעולה "דמיונית". לאחר הליך זה, האמבות מתאוששות, גדלות ומתחלקות; זה מראה שמותם של האמבות של הקבוצה הראשונה נגרם לא מהניתוח עצמו, אלא מהסרת הגרעין.

סדרה קלאסית של ניסויים המוכיחה את תפקידו החשוב של הגרעין בוויסות צמיחת התאים בוצעה על ידי גמרלינג על צמח חד תאי (לא תאי) Acetacularia מדיטר -טייפ.אצה זו, שיכולה להגיע לגובה של 5 ס"מ, נראית קצת כמו פטרייה ויש לה "שורשים" ו"גבעול" המסתיים בחלק העליון עם "כובע" גדול בצורת דיסק. הצמח כולו הוא תא בודד ומכיל גרעין אחד בלבד, הממוקם בבסיס הגבעול. גמרלינג גילה שאם חותכים את הגבעול, החלק התחתון נשאר חי, מחדש את הפקק ומתאושש לחלוטין לאחר הניתוח . החלק העליון, משולל מהגרעין, חי זמן מה, אבל בסופו של דבר מת, לא מסוגל לשחזר את החלק התחתון. לכן, באצטבולריה, כמו אמבה, הגרעין נחוץ לתהליכים המטבוליים שבבסיס הצמיחה; התחדשות היא, כמובן, סוג של צמיחה. בניסויים הבאים, גמרלינג חתך תחילה את הגבעול ישירות מעל הגרעין , ואז לחתוך אותו פעם שנייה ממש מתחת למכסה . חתיכת גבעול מבודדת, כשהיא הונחה שוב במי ים, החזירה את המכסה באופן חלקי או מלא. נראה כי הדבר מעיד על כך שהגרעין אינו חיוני להתחדשות; עם זאת, אם גמרלינג הסיר את המכסה השני, אז המכסה השלישי כבר לא התפתח.

בהתבסס על ניסויים כאלה, גמרלינג הגיע למסקנה שהגרעין מייצר חומר כלשהו הדרוש ליצירת המכסה. חומר זה מתפשט על ידי דיפוזיה במעלה הגבעול וממריץ את צמיחת הכובע. בניסויים שתוארו זה עתה, לאחר חיתוך 1 ו 2 מספיק מהחומר הזה נשאר בגבעול כדי לגרום להיווצרות מכסה נוספת. עם זאת, לאחר שהחומר הזה בילה על היווצרות מכסה חדשה אחת, התחדשות של המכסה השנייה בהיעדר גרעין לא הייתה אפשרית עוד.

במין אחר, Acetabularia crenulata , הכובע מסועף, לא בצורת דיסק. אם חלק מהגבעול ממין זה (ללא הליבה) מושתל בחלק התחתון של הגבעול א . הים התיכון(עם ליבה א . הים התיכון ), אז נוצר כובע חדש בחלק העליון של הגבעול, אבל צורתו נקבעת לא לפי החלק המושתל של הגבעול, אלא לפי החלק התחתון אליו הוא מושתל . הגרעין, הודות לגנים שהוא מכיל, מספק מידע ספציפי הקובע את צורת הכובע המתחדש, והשפעתו חזקה יותר מהנטייה של פיסת הגבעול המושתלת ליצור כובע אופייני למין. א . crenulata . הגרעין יכול לשלוט בפעילות של חלקים אחרים בתא בשל העובדה שהכרומוזומים שלו מקודדים את ה"הוראות" הנחוצות לסינתזה של חלבונים וחומרים אחרים שבהם תלויים התכונות המבניות והתפקודים של התא. ברור שבכל פעם שתא מתחלק, כל מערך ההוראות הזה מוכפל וכל אחד מתאי הבת מקבל עותק אחד שלו.

CENTRIOLES וציר מיטוטי.

בתאים של בעלי חיים וכמה צמחים נמוכים יותר, ליד הגרעין יש שני גופים קטנים בצבעים עזים - צנטריולים.לצנטרולים תפקיד חשוב בחלוקת התא: בתחילת החלוקה הם מתרחקים זה מזה, הולכים לקטבים מנוגדים של התא, ונוצר ביניהם ציר. במיקרוסקופ אלקטרוני, כל צנטרול נראה כמו גליל חלול, שדופן מכיל 9 קבוצות של צינורות אורכיים, 3 צינורות בכל קבוצה (איור 25). בדרך כלל, הצירים הארוכים של הגלילים של שני הצנטריולים מאונכים זה לזה.

כאשר תא מתחיל להתחלק, הצנטריולים נעים לעבר קצוות מנוגדים של התא. מכל צנטרול נמתחים חוטים דקים בצורת קרניים, היוצרים כוכב, ובין הצנטריולים המתפצלים נמתחים חוטי חלבון שתכונותיהם דומות לתכונות החלבון המתכווץ של השרירים - אקטומיוזין.חוטים אלה מסודרים בצורה של שני קונוסים, הבסיסים שלהם זה מול זה, יוצרים צִיר,מתחדדת לכיוון הקצוות, או מוטות(ליד הצנטריולים), ומתרחבים לכיוון האמצע, או אֶקְוָטוֹר.חוטי הציר נמתחים מקו המשווה אל הקטבים, כך שהציר הוא מבנה תוך תאי יחיד: ניתן להחדיר מחט דקה לתא ולהניע באמצעותה את הציר כולו. באמצעות טכניקה מיוחדת, ניתן להסיר את הציר מהתא (איור 120). צירים מבודדים מכילים חלבון (בעיקר סוג חלבון אחד), כמו גם כמות קטנה של RNA. חלק מחוטי הציר מתחברים לצנטרומרים של הכרומוזומים ונראה שהם דוחפים או מושכים את הכרומוזומים לכיוון הקטבים במהלך מיטוזה.

במיקרוסקופ אלקטרונים, בהגדלה גבוהה, חוטי הציר נראים כמו צינורות חלולים דקים וישרים. במהלך חלוקת התאים, הם תחילה מתארכים ואחר כך מתקצרים, אך ככל הנראה אינם נעשים דקים או עבים יותר. הדבר מצביע על כך שהשינוי בגודל הציר אינו מתרחש עקב מתיחה או התכווצות, אלא עקב הוספה או הסרה של חומר חדש. הם ניסו לסמן את חוט הציר הנע על ידי "שריפת" חלק ממנו בקרניים אולטרה סגולות; במקביל, ניתן היה לראות שהסימן נע מקו המשווה אל הקוטב, ולאחר שהגיע לקצה החוט, נעלם; ככל הנראה, חומר חלבוני מתווסף לפילמנט בקו המשווה, נע לכיוון הקוטב ומתבטל שם.

פני השטח החופשיים של כמה תאים מכוסים בסיליה, ובבסיס כל cilium יש גוף בסיסי.תצורה זו דומה מאוד לצנטריול, שכן יש לה גם 9 צינורות מקבילים. כל cilium מכיל 9 חוטים אורכיים הממוקמים לאורך הפריפריה ו-2 חוטים נוספים הממוקמים במרכז. כמו centrioles, גופים בזאליים יכולים להכפיל.

מיטוכונדריה.

חומר שנמצא בתוך קרום הפלזמה אך מחוץ לגרעין נקרא ציטופלזמה.במיקרוסקופ קונבנציונלי, הוא מופיע כחומר טחון נוזלי למחצה שבו תלויים מגוון של טיפות, ואקוולים, גרגירים ומבנים דמויי מוט או חוט. מיקרוסקופיה אלקטרונית הראתה שהציטופלזמה היא מבוך מורכב ביותר של ממברנות (איור 26) וחללים סגורים בממברנות אלו. כאשר בוחנים קטע דק של תא במיקרוסקופ אלקטרונים, ממברנות אלו נראות כמו מסה של מיתרים חלולים דמויי תולעת, היוצרים את מה שנקרא אנדופלזמי רשת esky.במרחב התלת מימדי, זוהי מערכת של ממברנות למלריות הממלאות את רוב הציטופלזמה. שאר זה מלא במבנים מיוחדים אחרים המבצעים פונקציות ספציפיות; אלה הם מיטוכונדריה, מנגנון גולגי, צנטריולים ופלסטידים.

כל התאים החיים, הן מהצומח והן מהחי, מכילים מיטוכונדריה- גופים בגודל 0.2-5 מיקרון, שצורתם משתנה מכדורי לצורת מוט וחוטי. מספר המיטוכונדריות בתא אחד יכול להשתנות מאוד: מכמה ליותר מאלף. כשחוקרים תאים חיים, אפשר לראות שהמיטוכונדריה נעות, משנות את גודלן וצורתן, מתמזגות זו עם זו לתצורות ארוכות יותר או מתפרקות למבנים קצרים יחסית. הם מרוכזים בדרך כלל בחלק של התא שבו חילוף החומרים הוא האינטנסיבי ביותר.

מיטוכונדריה גדולות יותר נראות במיקרוסקופ רגיל, אך ניתן לחשוף פרטים על המבנה הפנימי שלהן רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. כל מיטוכונדריון תחום בקרום כפול; השכבה החיצונית יוצרת משטח חיצוני חלק, וקפלים רבים נמשכים מהשכבה הפנימית בצורה של בליטות מקבילות המכוונות למרכז המיטוכונדריה, שיכולים להיפגש ולפעמים להתמזג עם קפלים הנמשכים מהצד הנגדי (איור 4). כל אחת מהשכבות הללו היא ממברנה אלמנטרית והיא מורכבת בתורה משכבה כפולה של מולקולות פוספוליפידים, המצופה משני הצדדים בשכבה של מולקולות חלבון. קפלים פנימיים נקראים קרי מֵאָה,מכילים אנזימים המעורבים ב

אוֹרֶז. 4. דיאגרמה של מבנה המיטוכונדריון, המראה את מיקום הממברנה החיצונית והפנימית.

פני השטח הפנימיים של הממברנה הפנימית מכוסים בחלקיקים מסודרים באופן קבוע המעוצבים בצורת פוליהדרה ומחוברים לממברנה באמצעות גבעול דק. הוא האמין שתצורות אלה, המכונות "חלקיקים תת-מיטוכונדריים" (1), מכילים אנזימים המעורבים בזרחן חמצוני.

מערכת הובלת האלקטרונים, אשר ממלאת תפקיד קריטי בהמרת האנרגיה הפוטנציאלית של חומרי מזון לאנרגיה שימושית ביולוגית הנחוצה לתפקודים התאיים. תוכן פנימי חצי נוזלי של המיטוכונדריון - מטריצה ​​-מכיל אנזימים של מחזור חומצת לימון, או מחזור קרבס. מיטוכונדריה, שתפקידה העיקרי הוא להמיר אנרגיה לצורה שימושית ביולוגית, נקראות לפעמים "תחנות הכוח" של התא.

ביוכימאים למדו להומוג תאים ולאחר מכן להפריד את המיטוכונדריה מאברונים תוך-תאיים אחרים על ידי צנטריפוגה דיפרנציאלית במהירויות גבוהות. המיטוכונדריות המטוהרות הללו, כשהן מודגרות במבחנה, מפרקות פחמימות וחומצות שומן לפחמן דו חמצני ומים, תוך שימוש בחמצן ומשחררים פוספטים עתירי אנרגיה. במהלך תהליכים אלה, המיטוכונדריה מתנפחת ומתכווצת.

ביולוגים העלו השערות שונות לגבי המקור האבולוציוני של המיטוכונדריה. לתאי חיידק אין מיטוכונדריה, אך יש להם ממברנות שבהן מוטמעים אנזימים היוצרים מערכת העברת אלקטרונים. בחיידקים מסוימים, ממברנות אלו שוכנות מתחת לקרום הפלזמה עצמו. לחיידקים אחרים, כמו כמה צורות ימיות, יש מערכת מורכבת של לוחות מקבילים דקים שחוצים את האזור המרכזי של התא. ממברנות למלריות אלו מכילות גם אנזימים המעורבים במערכת הובלת האלקטרונים. אפשר לשער שככל שהתאים הפכו גדולים ומורכבים יותר, ממברנות אלה התקפלו ולבסוף נפרדו, והפכו לאברונים נפרדים - מבשרי המיטוכונדריה המודרנית. כמה חוקרים אף הציעו שתאי חיידקים שלמים, יחד עם ממברנות האנזימים המעבירים אלקטרונים שלהם, חדרו לתאים גדולים יותר והתחילו קיום סימביוטי כמיטוכונדריה שלהם.

כלורופלסטים

רוב תאי הצמח מכילים פלסטידים- גופים קטנים שבהם מתרחשת סינתזה או הצטברות של חומרים אורגניים. הפלסטידים החשובים ביותר הם כלורופלסטים- מכילים פיגמנט ירוק כלורופיל,מה שמעניק לצמח את צבעו הירוק וממלא תפקיד קריטי בפוטוסינתזה על ידי לכידת אנרגיה מאור השמש. כלורופלסטים אופייניים הם מבנים בצורת דיסק בקוטר של כ-5 מיקרומטר ועובי של 1 מיקרון. כאשר בוחנים אותם במיקרוסקופ אלקטרוני, ברור שכלורופלסטים בנויים ממברנות ארוזות הדוקות במקביל זו לזו. כל תא מכיל בין 20 ל-100 כלורופלסטים, שיכולים לגדול ולהתחלק ליצירת כלורופלסטים חדשים. בתוך כל כלורופלסט יש הרבה גופים קטנים הנקראים דגנים; גופים אלה מכילים כלורופיל.

כלורופלסט הוא לא רק שק מלא בכלורופיל. עצם היכולת של פיגמנט זה ללכוד אנרגיית אור תלויה באריזתו בדגנים. שכבה של מולקולות כלורופיל ושכבה של מולקולות פוספוליפיד נמצאות כאן בין שכבות חלבון. בשל כך, מולקולות הכלורופיל מפוזרות על פני שטח גדול; בנוסף, המבנה השכבתי עשוי להקל על העברת האנרגיה ממולקולה אחת לאחרת - שכנתה - במהלך הפוטוסינתזה. החומר שבו טבולים הגרגירים נקרא סטרומה.גרנות רבות של כלורופלסט אחד מחוברות זו לזו על ידי יריעות של ממברנות העוברות דרך הסטרומה.

סוג אחר של פלסטיד הוא חסר צבע לויקופלסטים,המשמשים כמרכזים להצטברות עמילן וחומרים אחרים. פלסטידים מסוג שלישי - כרומופלסטים- מכילים פיגמנטים שונים הקובעים את צבע הפרחים והפירות.

ריבוזומים ואיברים אחרים של הציטופלזמה.

תאים עם סינתזה פעילה במיוחד של חלבונים מופרשים (מה שמכונה "סינתזה ליצוא"), כגון תאי לבלב, מלאים בממברנות רטיקולום אנדופלזמי,יצירת מבוך מורכב; בתאים אחרים עשויים להיות מעט ממברנות כאלה. הרשת האנדופלזמית היא משני סוגים: אגרוניל,אוֹ לְהַחלִיק,מורכב רק ממברנות, ו גרנה לאר,אוֹ מְחוּספָּס,לממברנות שלהן מחוברים ריבוזומים רבים. ריבוסו אנחנו -אלה חלקיקי נוקלאופרוטאין קטנים שעליהם מתרחשת סינתזת חלבון; הם יכולים להיות מחוברים לממברנות של הרשת האנדופלזמית או לתלות בחופשיות בחומר העיקרי של הציטופלזמה. אותו תא יכול להכיל גם רטיקולום אנדופלזמי גרגירי וגם חלק. פוּנקצִיָה לְהַחלִיקהרשת לא ברורה; ייתכן שהוא מעורב בפעילות ההפרשה של התא. הממברנות הדחוסות בצפיפות של הרטיקולום האנדופלזמי יוצרות לפעמים צינוריות בקוטר של כ-50-100 ננומטר. בחלקים אחרים של התא, המרווחים בין הממברנות עשויים להתרחב, וכתוצאה מכך שקים שטוחים הנקראים טנקים.כל הממברנות הללו מחלקות את הציטופלזמה להרבה תאים נפרדים יחסית שבהם עלולות להתרחש תגובות כימיות שונות. הרשת האנדופלזמית משמשת גם להובלת המצעים של תגובות אלה ותוצריהן דרך הציטופלזמה אל פני השטח החיצוניים של התא ואל הגרעין.

לאחר שקיעה של מיטוכונדריה מתאי הומוגניים, צנטריפוגה נוספת יכולה לשקוע קבוצה הטרוגנית של חלקיקים קטנים יותר, מה שנקרא מיקרוזומים;זה דורש כוח צנטריפוגלי גדול פי 100,000 בערך מכוח הכבידה. ניתן לבודד ריבוזומים משבר מיקרוזומלי זה בשיטות מיוחדות (טיפול בחומרי ניקוי מתאימים). ריבוזומים מבודדים מסוגלים לסנתז חלבונים במבחנה אם הם מסופקים עם "הוראות" בצורה של RNA שליח, קבוצה של חומצות אמינו הכרחיות, מקור אנרגיה, כמה אנזימים ו-RNA ההעברה הדרושים. ריבוזומים נמצאים בכל מקום: ניתן למצוא אותם בכל סוגי התאים של חיידקים, צמחים ובעלי חיים. הם מכילים RNA וחלבון ומורכבים משתי תת-יחידות בעלות צורה כמעט כדורית, בשילוב נוצר מבנה פעיל המסוגל לסנתז חלבונים. הריבוזומים עצמם מסונתזים בגרעין ועוברים לציטופלזמה, שם הם מבצעים את תפקידם.

בתאים רבים, היחידות הפונקציונליות היעילות שמסנתזות חלבון הן קבוצות של 5-6 ריבוזומים הנקראות פוליריבוזומים,אוֹ פוליזומים. מקובל כי תא חיידקי, כגון תא Escherichia coli, מכיל כ-6,000 ריבוזומים, ורטיקולוציט של ארנב מכיל כ-100,000 הריבוזומים של כל האורגניזמים, מחיידקים ועד יונקים, הם אחידים להפליא בגודלם, במבנה ובהרכב הכימי. . הם מכילים כמויות שוות בערך של חלבון ו-RNA ומכילים מעט או ללא שומנים. חלבון ריבוזומלי נבדל על ידי תכולה גבוהה למדי של חומצות אמינו בסיסיות.

לאחת מתת-היחידות המבניות של הריבוזום יש משקל מולקולרי של כ-1,300,000, והשנייה - כ-600,000 רכיבי החלבון של ריבוזומים מתאי שונים דומים באופן מפתיע בהרכב חומצות האמינו. עם זאת, הרכב הנוקלאוטידים של RNA ריבוזומלי משתנה באופן משמעותי בין אורגניזמים שונים.

בנוסף לריבוזומים המעורבים בסינתזה של שרשראות פוליפפטידים, החלק המיקרוזומלי מכיל מספר חלקיקים אחרים, אופייניים פחות, המכילים אנזימים הקשורים לחילוף החומרים של תרכובות כימיות אחרות.

מתחם גולגי- מרכיב נוסף של הציטופלזמה, שנמצא כמעט בכל התאים מלבד זרע בוגר ותאי דם אדומים, הוא רשת לא מסודרת של צינוריות מרופדות בקרום. בדרך כלל, מתחם גולגי ממוקם ליד הגרעין ומקיף את הצנטריולים. תפקידו עדיין לא לגמרי ברור, אבל זה זמן רב מיוחס לו תפקיד חשוב בהפרשת מוצרים סלולריים מסוימים. אם לשפוט לפי נתונים מסוימים, חלבונים המסונתזים בבורות הרשת האנדופלזמית נארזים, כביכול, לתוך חבילות קטנות מהממברנות שלו ונשלחים למתחם גולגי; כאן הם נארזים מחדש לתוך שלפוחיות גדולות יותר שנוצרו מהקרומים של המתחם הזה. ב"חבילות" החדשות הללו הן מועברות לממברנת הפלזמה, אשר לאחר מכן מתמזגת עם קרום השלפוחית, כך שכאשר פותחים את השלפוחית, תכולתה זורמת אל מחוץ לתא. מיקרוסקופ אלקטרונים מראה כי קומפלקס גולגי מורכב מקבוצות של ממברנות מקבילות נטולות גרגירים; באזורים מסוימים, ניתן למתוח את המרווחים בין הממברנות, וליצור בועות קטנות או ואקוולים מלאים בחומר כלשהו. לדברי חלק מהציטולוגים, הקומפלקס של גולגי משמש לאחסון זמני של חומרים המיוצרים ברשת האנדופלזמית, והצינוריות שלו מחוברות לממברנת הפלזמה, מה שמקל על הפרשת מוצרים תאיים אלה.

יתכן שבתאי הצמח הקומפלקס של גולגי מפריש תאית לדפנות התא. זה בדרך כלל לובש צורה של גופים מבודדים הפזורים בכל התא, שכל אחד מהם מורכב מחבילה של שלפוחיות פחוסות, מתוחות מעט לאורך הקצוות.

ליזוזומים- קבוצה של אברונים תוך תאיים המצויים בתאי בעלי חיים, בגודל דומה למיטוכונדריה, אך מעט פחות צפופה; הם גופים הקשורים לממברנה המכילים מגוון אנזימים המסוגלים לבצע הידרוליזה של הרכיבים המקרומולקולריים של התא - חלבונים, פוליסכרידים וחומצות גרעין. בתאים שלמים, אנזימים אלה, הממוקמים בתוך ליזוזומים, מבודדים משאר התא, ככל הנראה כדי למנוע מהם לעכל את התוכן התא. כאשר קרום הליזוזומלי נקרע, הם משתחררים; זה עשוי, לפחות בחלקו, להסביר את התמוגגות של תאים מתים או גוססים וספיגת תאים המתרחשת, למשל, בזנב של ראשן במהלך מטמורפוזה. מאחר שליזוזומים, כאשר הם נקרעים, משחררים אנזימים הכלולים בהם שיכולים לפרק את המרכיבים הכימיים העיקריים של התא, דה דוב כינה אותם "שק ההתאבדות".

בנוסף ליסודות חיים אלה, הציטופלזמה עשויה להכיל ואקוולים- חללים מלאים בנוזל מימי ומופרדים משאר הציטופלזמה על ידי ממברנה ואקוולרית. Vacuoles נפוצים למדי בתאים של צמחים ובעלי חיים נמוכים יותר, אך לעתים רחוקות הם נמצאים בתאים של בעלי חיים גבוהים יותר. לרוב הפרוטוזואה יש ואקוולי עיכול,המכילים מזון שנמצא בתהליך עיכול, ו מקצר ואקוולים חדשים,"שאיבת" עודפי מים מהתא. לבסוף, הציטופלזמה עשויה להכיל גרגירים של עמילן רזרבה או חלבון, כמו גם טיפות שמן.

ישנם שלושה הבדלים מבניים עיקריים בין תאי בעלי חיים וצמחים: 1) לתאי בעלי חיים, בניגוד לתאים של צמחים גבוהים יותר, יש צנטרול; 2) תאי צמחים, בניגוד לתאי בעלי חיים, מכילים פלסטידים בציטופלזמה שלהם ו-3). לתאי צמחים יש דופן תא נוקשה של תאית המונעת את שינוי מיקומם או צורתם, בעוד שלתאים של בעלי חיים יש בדרך כלל רק קרום פלזמה דק ולכן הם מסוגלים לנוע ולשנות את צורתם.

תאי צמחים ובעלי חיים הם ברוב המקרים קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם בעין בלתי מזוינת. הקוטר שלהם נע בין 1 ל-100 מיקרון בקירוב, וכתם בקוטר 100 מיקרון נמצא כבר בגבול הראות. סוגים מסוימים של אמבות הם בקוטר 1-2 מ"מ; כמה צמחים חד-תאיים, כמו אצטבולריה, יכולים להגיע לאורך של 1 ס"מ או יותר. התאים הבודדים הגדולים ביותר כוללים ביצים של דגים וציפורים. ביצים של ציפורים גדולות יכולות להגיע לקוטר של כמה סנטימטרים. בביצת תרנגולת, התא עצמו מורכב רק מהחלמון; חלבון הוא חומר לא תאי המופרש על ידי הביצית של תרנגולת.

קיומם של גדלי תאים מרביים נובע מכך שככל שגודל הכדור גדל, נפחו גדל ביחס ל קובהרדיוס, והמשטח גדל באופן פרופורציונלי מְרוּבָּערַדִיוּס. כיוון שמטבוליזם תאי דורש חמצן וחומרי הזנה, שיכולים לחדור לתא רק דרך פני השטח שלו, ברור שלגודל התא חייב להיות גבול מסוים, שלאחריו המשטח אינו מספיק כדי להבטיח את הפעילות המטבולית של הפרוטופלזמה. בכל מקרה ספציפי, ערך מגביל זה תלוי בצורת התא ובעוצמת חילוף החומרים שלו. לאחר שהגיע לערך זה, התא חייב להפסיק

צמיחה, או פיצול.

רשימת הפניות בשימוש.

1. Alekseeva N., ספר עריסה, הוצאת Citadel, M., 1995.

2. K. Wille, V. Dethier, BIOLOGY, הוצאת Mir, M., 1974.

3. ק.ליוטסיס, ספר עיון אנציקלופדי קצר, הוצאת "שותפות אנציקלופדית רוסית", מ', 2003.

נושא השיעור: חלוקת תאים, גדילתם והתפתחותם, התמחות. תכונות של עצבנות ועצבנות.

יַעַד:להמשיך ולפתח ידע על תהליכי החיים של התא.

משימות:

חינוכי:לתרום להכרות עם התהליכים החיוניים של התא, לחשוף את היחסים בין מבנה התא ותפקודיו.

חינוכי:להמשיך לפתח את המיומנויות לדון בבעיה, לערוך שיטתיות, להדגיש את העיקר, להשוות, להסביר מושגים חדשים, לנתח את תוצאות הפעילות של האדם, להסיק מסקנות, חשיבה יצירתית, דיבור מונולוג ויכולת לדבר בפומבי.

חינוכי:לטפח יחס אכפתי כלפי הגוף שלך, עניין בנושא, תחושת עבודת צוות, כישורי ארגון עצמי, התבוננות פנימית וסיוע הדדי, שיתוף פעולה.

תוצאות צפויות:מכירים את תהליכי החיים של תאים, מסוגלים להסביר מושגים, להצדיק תשובות.

סוג שיעור:לימוד חומר חדש עם גיבוש ראשוני של ידע נרכש.

צורות עבודה:יחיד, זוג, קבוצה.

שיטות:מילולי, ויזואלי, מעשי, חיפוש בעיות, אינטראקטיבי.

רעיונות מרכזיים:חלוקת תאים, צמיחתם והתפתחותם, התמחותם, תכונות עצבנות ועצבנות.

ציוד ומשאבים:טבלאות, מצגת שקופיות, כרטיסי אות, דפי ניקוד, מסך מצב רוח, אמוטיקונים, מדבקות, טושים, טושים, עפרונות צבעוניים, גיליונות נייר A 3, A 4.

שלבי שיעור ואסטרטגיות	פעולות המורה	פעולות תלמידים
מָבוֹא אימון "תן חום לכף היד שלך"	ברכת המורה ומצב רוח פסיכולוגי. יצירת מיקרו אקלים חיובי, ברגע של מצב רוח, תכנות תלמידים להצלחה.	מצב רוח פסיכולוגי של תלמידים לפעילויות נוספות.
הַצָגָה חלוקה לקבוצות (דקה)	רמה א' 1. חומרי הצביעה של תא צמחי נקראים: א) תאית ב) המוגלובין ג) מוהל תאים ה) ציטופלזמה ו) פיגמנט 2. איזה מבנה נמצא בציטופלזמה של התא באיור: א) כלורופלסטים ג) כרומוזומים ה) ואקוול ה) ואקוול 3. הגדירו את המושגים: א) ציטולוגיה - ... ג) ליזוזום - ... ג) ריבוזום - ... רמה ב' 4. מצא התאמה בין שמות מבנים תאיים למאפיינים התואמים שלהם. רמה ג' 5. הוכיחו שהתא הוא מבנה חי.	המדבקות מחולקות לקבוצות לפי הצבע.
חלק עיקרי עבודה קבוצתית עיצוב פוסטרים פיזמינוטקה עבודה פרטנית	מצב בעיה הוכח שלתא יש את המאפיינים של אורגניזם חי קביעת מטרות השיעור החיים הם אוסף של תופעות המתרחשות באורגניזמים למדו ודנו בתהליכי החיים הבסיסיים של תא, מלאו את הטבלה ותנו דוח. שם תהליך המאפיינים שלו א). משימה יצירתית: ערכו תרשים של חלוקת תאים. יש לך קלפים חתוכים, שמהם אתה צריך לסדר נכון את השלבים, בדוק על המסך. ב). בְּעַל פֶּה: אילו תהליכים מתרחשים בתא? מה משותף לגוף ולתא שלך? האם תא אחד יכול לחיות? שִׁעוּרֵי בַּיִת 1.§ 4, שאלות 2. הכינו 5 שאלות מבחן	על ידי מענה על שאלות, הם פותרים מצב בעיה. הערכת עמיתים של קבוצות הערכה עצמית רשום את המשימה ביומן שלך.
מַסְקָנָה	תמיד כדאי להעריך את עצמך, לזהות קשיים ולמצוא דרכים להתגבר עליהם. הערכה מסכמת הִשׁתַקְפוּת ברצוני לבקש מכם להביע את דעתכם על השיעור של היום. סיכום שיעור	ניתוח עצמי של פעילויות והערכה עצמית תלמידים אוחזים בכרטיסי פלאש

שיעור וידאו זה מוקדש לנושא "תא: מבנה, הרכב כימי ותפקודים חיוניים". המדע החוקר תאים נקרא ציטולוגיה. בשיעור זה נדון במבנה של היחידה המבנית הקטנה ביותר בגופנו, נלמד את ההרכב הכימי שלה ונבחן כיצד מבוצעות הפונקציות החיוניות שלה.

נושא: סקירה כללית של גוף האדם

לֶקַח: תא: מבנה, הרכב כימי ותפקודים חיוניים

גוף האדם הוא מצב רב תאי ענק. תא הוא יחידה מבנית של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים כאחד. המדע החוקר תאים נקרא.

תאים מגוונים ביותר בצורה, מבנה ותפקוד, אך לכולם יש מבנה משותף. אבל הצורה, הגודל והתכונות תלויים בתפקוד שמבצע האיבר.

קיומם של תאים דווח לראשונה בשנת 1665 על ידי הפיזיקאי, המתמטיקאי והמיקרוסקופ האנגלי המצטיין רוברט הוק.

אוֹרֶז. 1.

מאז גילויו של הוק, נצפו תאים מתחת למיקרוסקופ בכל מיני מיני בעלי חיים וצמחים. ולכולם הייתה תוכנית מבנה משותפת. אבל עם מיקרוסקופ אור, ניתן היה לראות רק את הציטופלזמה והגרעין. הופעת מיקרוסקופ האלקטרונים אפשרה למדענים לא רק לראות אחרים, אלא גם לבחון את מבנה האולטרה שלהם.

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. ביולוגיה 8 מ': חפירה - עמ'. 32, משימות ושאלה 2, 3, 5.

2. מהם החלקים העיקריים בתא?

3. ספר לנו על אברונים תאיים.

4. הכינו דוח על ההיסטוריה של גילוי המיקרוסקופ.

תא הוא מערכת ביולוגית ממוצעת. ארגון מבני ופונקציונלי של תאים פרו-ואיקריוטיים.

התא הוא היחידה המבנית והתפקודית הבסיסית של כל היצורים החיים, מערכת חיה יסודית. תא יכול להתקיים כאורגניזם נפרד (חיידקים, פרוטוזואה, כמה אצות ופטריות) או כחלק מרקמות של בעלי חיים, צמחים ופטריות רב-תאיים. רק וירוסים הם צורות חיים לא תאיות שיכולות לבצע את מחזור חייהם רק בתוך תאי מארח. הרעיון של תא כמבנה יסודי של אורגניזמים חיים, המכונה תורת התא, התפתח בהדרגה במאה ה-19. כתוצאה ממחקרים מיקרוסקופיים.

^ תורת התא.

תורת התא היא רעיון כללי של מבנה התאים כיחידות חיים, רבייתם ותפקידם ביצירת אורגניזמים רב-תאיים.

להופעתם ולגיבושם של הוראות בודדות של תורת התא קדמה תקופה ארוכה (יותר משלוש מאות שנים) של הצטברות של תצפיות על המבנה של אורגניזמים חד-תאיים ורב-תאיים שונים של צמחים ובעלי חיים. תקופה זו קשורה בפיתוח ושיפור של שיטות מחקר אופטיות שונות.

תיאוריית התא נוסחה על ידי הבוטנאי מ' שלידן והזאולוג T. Schwann בשנים 1838-1839. בשנת 1858 ביסס ר' וירצ'וב את עקרון המשכיות התא על ידי חלוקה ("כל תא מתא"). יצירת תורת התא הפכה לאירוע החשוב ביותר בביולוגיה, אחת ההוכחות המכריעות לאחדות הטבע החי.

תורת התא מניחה:

התא הוא היחידה היסודית של יצורים חיים;


תאים של אורגניזמים שונים הם הומולוגיים במבנה;


רביית התא מתרחשת על ידי חלוקת התא המקורי;


אורגניזמים רב-תאיים הם אנסמבלים מורכבים של תאים המאוחדים למערכות הוליסטיות ומשולבות של רקמות ואיברים, כפופים ומקושרים ביניהם על ידי צורות ויסות בין-תאיות, הומוראליות ועצביות.

מנקודת מבט מודרנית, ניתן להוסיף עוד הוראה אחת:

^ תא הוא היחידה היסודית של יצורים חיים.

יצורים חיים מאופיינים במספר מאפיינים קולקטיביים, כמו יכולת רבייה (רבייה), צמיחה, שימוש והתמרה של אנרגיה, חילוף חומרים (התבוללות והתפוררות), עצבנות, עצבנות, שונות וכו'. מערכת מאפיינים כזו יכולה להתגלות ברמה התאית. אין יחידת חיים קטנה יותר מתא. אפשר לבודד את מרכיביו או מולקולות בודדים מתא ולוודא שלרבים מהם יש מאפיינים תפקודיים ספציפיים, אבל רק התא בכללותו היא היחידה הקטנה ביותר שיש לה את כל התכונות של יצור חי.

^ תאים של אורגניזמים שונים הם הומולוגיים במבנה .

המונח "הומולוגיה" מציין דמיון במאפיינים בסיסיים ושוני בתכונות משניות. הומולוגיה במבנה התא נצפית בתוך כל סוג של תא: פרוקריוטי ואיקריוטי. מגוון התאים של חיידקים ואורגניזמים גבוהים כאחד ידוע היטב. הדמיון בו-זמני של מבנה ומגוון צורות נקבע על ידי העובדה שניתן לחלק את הפונקציות הסלולריות לשתי קבוצות: חובה ופקולטטיבית. פונקציות חובה שמטרתן לשמור על הכדאיות של התאים עצמם מבוצעות על ידי מבנים תוך תאיים מיוחדים הדומים בסוגי תאים שונים.

ההבדל בין תאים קשור בהתמחות של תפקידיהם, בפיתוח של מנגנון תאי מיוחד (לדוגמה, רכיבים פיברילרים בתאי שריר, טיגרואידים ותהליכים בעלי מבנים מיוחדים להעברת דחפים עצביים (סינפסות)).

^ רביית התא מתרחשת על ידי חלוקת התא המקורי.

נוסח הוראה זו קשור בשמו של ר' וירצ'וב. רבייה של תאים באורגניזמים פרוקריוטיים ואוקריוטיים מתרחשת רק באמצעות חלוקה של התא המקורי, אשר קודמת לה רבייה של החומר הגנטי שלו (דנ"א רפליקציית).

אורגניזמים רב-תאיים הם הרכבים מורכבים של תאים המאוחדים למערכות הוליסטיות ומשולבות של רקמות ואיברים, כפופים ומקושרים ביניהם על ידי צורות ויסות בין-תאיות, הומוראליות ועצביות.

אכן, תא הוא יחידת תפקוד באורגניזם רב תאי. אבל תאים מאוחדים למערכות תפקודיות, לרקמות ואיברים, שנמצאים בתקשורת הדדית זה עם זה. ההתמחות של חלקי האורגניזם הרב-תאי, פירוק הפונקציות שלו, מעניקות לו הזדמנויות גדולות להסתגלות לרבייה של פרטים בודדים, לשימור המין.

^ התא מכיל את כל המידע הגנטי על מבנה הגוף ותפקודיו.

הנחה זו הופיעה לאחר חקר המבנה והתפקודים של ה-DNA, שהוא נושא המידע הגנטי בתאים.

^ ש. הרכב כימי של התא.

תאים של אורגניזמים חיים דומים לא רק במבנה שלהם, אלא גם בהרכב הכימי שלהם. הדמיון במבנה ובהרכב הכימי של התאים מעיד על אחדות מקורם.

על בסיס הרכבם, החומרים הנכנסים לתא מחולקים לאורגניים ולא-אורגניים.

^ II. 1. חומרים אנאורגניים.

במקום הראשון במסה בתא נמצאים המים (כ-2/3 ממסת התא). למים יש חשיבות רבה בחיי התא. אלמנטים רבים בתאים כלולים בצורה של יונים. הקטיונים הנפוצים ביותר הם: K+, Na+, Ca2+ Mg2+, ואניונים: H2PO4-, Cl-, HCO3-. תכולת הקטיונים והאניונים בתאים בדרך כלל שונה באופן משמעותי מהתוכן שלהם בסביבה החוץ-תאית.

מלחים מינרליים (לדוגמה, סידן פוספט) יכולים להיות חלק מהחומר הבין-תאי ומהקונכיות של רכיכות ולספק את החוזק של תצורות אלה.

^ III.2. חומרים אורגניים.

מאפיין רק יצורים חיים. תרכובות אורגניות מיוצגות בתא על ידי מולקולות קטנות פשוטות (חומצות אמינו, מונו-אוליגוסכרידים, חומצות שומן, בסיסים חנקן) ומקרומולקולות של ביו-פולימרים (חלבונים, שומנים, פוליסכרידים, חומצות גרעין). מולקולות ביו-פולימר מורכבות מתרכובות חוזרות במשקל מולקולרי נמוך (מונומרים) הקשורות זו לזו באופן קוולנטי.

1. סנאים
לחלבונים יש שם אחר - חלבונים ("פרוטו" - ראשון, עיקרי, יווני), מה שמדגיש את חשיבותם העליונה לחיים.
בניגוד לחומרים הנפוצים, לחלבונים יש מספר תכונות משמעותיות. קודם כל, יש להם משקל מולקולרי עצום. המשקל המולקולרי של חומר אורגני כמו אלכוהול אתילי הוא 46, חומצה אצטית 60, בנזן 78 וכו'. המשקל המולקולרי של אחד מחלבוני הביצים הוא 36,000; ואחד מחלבוני השריר מגיע ל-1,500,000 ברור שבהשוואה למולקולות של אלכוהול או בנזן ותרכובות אורגניות רבות אחרות, מולקולת החלבון היא ענקית. אלפי אטומים מעורבים בבנייתו. כדי להדגיש את הגודל העצום של מולקולה כזו, היא נקראת בדרך כלל מקרומולקולה ("מאקרו" - גדול, יוונית).
מבין התרכובות האורגניות, החלבונים הם המורכבים ביותר. הם שייכים לקבוצה של תרכובות הנקראות פולימרים. המולקולה של כל פולימר היא שרשרת ארוכה שבה אותו מבנה פשוט יחסית, הנקרא מונומר, חוזר על עצמו פעמים רבות. אם נסמן מונומר באות A, אז ניתן לכתוב את מבנה הפולימר באופן הבא: A-A-A-A-A-A-A. בטבע, בנוסף לחלבונים, ישנם פולימרים רבים נוספים, למשל: תאית, עמילן, גומי, חומצות גרעין וכו'. בשנים האחרונות יצרו כימאים פולימרים מלאכותיים רבים: פוליאתילן, ניילון, לאבסאן ועוד רוב הפולימרים הטבעיים וכל המלאכותיים בנויים מאותם מונומרים, והמבנה שלהם זהה לחלוטין לתרשים למעלה. חלבונים, בניגוד לפולימרים רגילים, בנויים ממונומרים הדומים במבנה, אך לא לגמרי זהים.
מונומרים של חלבון הם חומצות אמינו. 20 חומצות אמינו שונות נמצאו בפולימרים חלבוניים. לכל חומצת אמינו מבנה, תכונות ושם מיוחדים. על מנת להבין את קווי הדמיון בין חומצות אמינו וכיצד הן שונות זו מזו, הנוסחאות של שתיים מהן מובאות להלן:ח 3 C NH 2 CH CH NH 2 CH–CH 2 – C – COOH C – OH C – CH 2 –C-COOH
CH 3 H HC HC H
לאוצין טירוזין
כפי שניתן לראות מהנוסחאות, כל חומצת אמינו מכילה את אותה קבוצה:

H–C–NH

2 COOH
הוא כולל קבוצת אמינו (NH 2 ) וקבוצת קרבוקסיל (COOH). נוכחותן של שתי הקבוצות הללו בחומצות אמינו מעניקה להן תכונות אמפוטריות, שכן לקבוצת האמינו תכונות בסיסיות (אלקליות), ולקבוצת הקרבוקסיל תכונות חומציות. הדמיון בין חומצות אמינו מוגבל על ידי התוכן של קבוצת האמינו וקבוצת הקרבוקסיל. שאר המולקולה שונה ונקראת רדיקל.
לחומצות אמינו שונות יש רדיקלים שונים; לחלקם יש שרשראות פחמימנים, לאחרים יש טבעות בנזן וכו'.
הקישור של חומצות אמינו במהלך היווצרות פולימר חלבוני מתרחש דרך קבוצה משותפת לכולן. מולקולת מים משתחררת מקבוצת האמינו של חומצת אמינו אחת ומקבוצת הקרבוקסיל של חומצת אמינו אחרת, ובשל הערכיות המשתחררות, משולבים שיירי חומצות האמינו.
קשר NH-CO, הנקרא קשר פפטיד, מתרחש בין חומצות האמינו המחוברות, והתרכובת המתקבלת נקראת פפטיד. משתי חומצות אמינו נוצר דיפפטיד (דימר), משלוש חומצות אמינו נוצר טריפפטיד (טרימר) באותו אופן, מרבים - פוליפפטיד (פולימר). חלבון טבעי הוא פוליפפטיד, כלומר שרשרת של כמה עשרות או מאות יחידות חומצות אמינו. חלבונים נבדלים זה מזה בהרכב חומצות האמינו, במספר יחידות חומצות האמינו ובסדר הופעתם בשרשרת. אם תתייג כל חומצת אמינו באות, תקבל אלפבית של 20 אותיות. כעת נסו ליצור ביטויים של 100, 200, 300 אותיות מהאותיות הללו. כל ביטוי כזה יתאים לחלבון אחד. מספיק לארגן מחדש אות אחת - ומשמעות הביטוי תתעוות, תקבל ביטוי חדש ובהתאם, איזומר חלבון חדש. קל לדמיין איזה מספר עצום של אפשרויות אתה יכול לקבל. ואכן, מספר החלבונים השונים הכלולים בתאי בעלי חיים וצמחים הוא גדול ביותר.
מבנה של מולקולת חלבון . אם ניקח בחשבון שגודלה של כל יחידת חומצות אמינו הוא בערך 3 A, אז ברור שמקרומולקולת חלבון, המורכבת מכמה מאות יחידות חומצות אמינו, צריכה להיות שרשרת ארוכה. במציאות, למקרומולקולות חלבון יש צורה של כדורים (כדוריות). כתוצאה מכך, בחלבון מקורי ("nativus" - טבעי, lat.) שרשרת הפוליפפטיד מעוותת איכשהו, מונחת איכשהו. מחקרים מראים שאין שום דבר אקראי או כאוטי בקיפול של שרשרת פוליפפטידית לכל חלבון יש דפוס קיפול מסוים, תמיד קבוע. במבנה המורכב של מקרומולקולת חלבון, מבחינים בכמה רמות ארגון. הראשון והפשוט שבהם הוא שרשרת הפוליפפטיד עצמה, כלומר שרשרת של יחידות חומצות אמינו המחוברות בקשרי פפטיד. מבנה זה נקרא המבנה הראשוני של החלבון; כל הקשרים בו הם קוולנטיים, כלומר הקשרים הכימיים החזקים ביותר. רמת הארגון הגבוהה הבאה היא המבנה המשני, שבו חוט החלבון מתפתל לספירלה. הסיבובים של הסליל מרווחים קרוב, והמשיכה מתרחשת בין אטומים ורדיקלים של חומצות אמינו הממוקמים על פניות סמוכות. בפרט, קשרי מימן נוצרים בין קשרי פפטיד הממוקמים על פניות סמוכות (בין קבוצות NH ו-CO). קשרי מימן חלשים הרבה יותר מקשרים קוולנטיים, אבל, חוזרים על עצמם פעמים רבות, הם מספקים קשר חזק. סליל פוליפפטיד, "תפור" בקשרי מימן רבים, מייצג מבנה יציב למדי. המבנה המשני של החלבון עובר קיפול נוסף. הוא מתקפל בצורה מוזרה, אבל בהחלט, ולכל חלבון הוא ספציפי בהחלט. התוצאה היא תצורה ייחודית הנקראת המבנה השלישוני של החלבון. הקשרים התומכים במבנה השלישוני חלשים אפילו יותר מקשרי מימן. הם נקראים הידרופוביים. אלו הם הכוחות המלוכדים בין מולקולות לא קוטביות או רדיקלים לא קוטביים. רדיקלים כאלה נמצאים במספר חומצות אמינו. מאותה סיבה שחלקיקי שמן או חומר הידרופובי אחר המרוסס במים נצמדים זה לזה לטיפות, רדיקלים הידרופוביים של שרשרת הפוליפפטיד נדבקים זה לזה. למרות שכוחות הדבקה הידרופוביים הם בין הקשרים החלשים ביותר, בשל מספרם הגדול, הם מסתכמים באנרגיית אינטראקציה משמעותית. השתתפותם של קשרים "חלשים" בשמירה על המבנה הייחודי של מקרומולקולת החלבון מבטיחה את יציבותה מספקת ובמקביל ניידות גבוהה. עבור חלק מהחלבונים, מה שנקרא S-S (קשרי SS) ממלאים תפקיד משמעותי בשמירה על מקרומולקולת החלבון - קשרים קוולנטיים חזקים הנוצרים בין חלקים מרוחקים בשרשרת הפוליפפטיד.
לגלות את כל הפרטים של המבנה של מקרומולקולת חלבון, כלומר, אפיון מלא של המבנה הראשוני, המשני והשלישוני שלה, היא עבודה מורכבת מאוד וגוזלת זמן. עם זאת, עבור מספר חלבונים נתונים אלה כבר התקבלו. איור 66 מציג את המבנה של חלבון הריבונוקלאז. ריבונוקלאז הוא אחד החלבונים הראשונים שהמבנה שלהם פוענח לחלוטין. כפי שניתן לראות מאיור 66, המבנה הראשוני של ריבונוקלאז נוצר על ידי 124 שיירי חומצות אמינו. נהוג לספור שאריות חומצות אמינו בשרשרת פוליפפטיד מחומצת האמינו השומרת על NH 2 -קבוצה (N - סוף השרשרת), חומצת האמינו האחרונה נחשבת לחומצת האמינו השומרת על קבוצת הקרבוקסיל (C - סוף השרשרת). לפיכך, חומצת האמינו הראשונה של ריבונוקלאז היא ליזין, השנייה היא חומצה גלוטמית וכו'. מספיק להוציא או לסדר מחדש חומצת אמינו אחת בשרשרת - ובמקום ריבונוקלאז יופיע חלבון נוסף בעל תכונות שונות.
לשם הפשטות, האיור אינו מראה כיצד שרשרת הפוליפפטיד מסובבת לספירלה, והמבנה השלישוני מתואר במישור הנייר. שימו לב ל"קישורים צולבים" בין חומצות האמינו ה-26 ל-87, בין ה-66 ל-73, בין ה-56 ל-111, בין ה-40 ל-97. במקומות אלה נוצרים קשרים -S-S בין הרדיולים של חומצת האמינו הציסטאין הממוקמים בחלקים מרוחקים של שרשרת הפוליפפטיד.
דנטורציה של חלבון . ככל שרמת ארגון החלבון גבוהה יותר, הקשרים התומכים בו חלשים יותר. בהשפעת גורמים פיזיקליים וכימיים שונים - טמפרטורה גבוהה, פעולת כימיקלים, אנרגיית קרינה וכו' - נשברים קשרים "חלשים", מבני חלבון - שלישוניים, משניים - מתעוותים, נהרסים ותכונותיו משתנות. השיבוש של המבנה הייחודי של חלבון נקרא דנטורציה. מידת הדנטורציה של החלבון תלויה בעוצמת החשיפה לגורמים שונים: ככל שהחשיפה אינטנסיבית יותר, הדנטורציה עמוקה יותר.
עם השפעה חלשה, השינוי בחלבון עשוי להיות מוגבל להתפתחות חלקית של המבנה השלישוני. עם השפעה חזקה יותר, המקרומולקולה יכולה להתפתח לחלוטין ולהישאר בצורת המבנה הראשוני שלה (איור 67).
חלבונים שונים משתנים מאוד בקלות שבה הם דנטורציה. דנטורציה של חלבון ביצה מתרחשת, למשל, ב-60-70 מעלות צלזיוס, וחלבון מתכווצות שריר מתהפך בסביבות 45 מעלות צלזיוס. חלבונים רבים עוברים דנטורציה על ידי ריכוזים זעירים של כימיקלים, וחלקם אפילו על ידי לחץ מכני קל.
מחקרים מראים שתהליך הדנטורציה הפיך, כלומר חלבון דנטורציה יכול לחזור למקור שלו. אפילו מקרומולקולת חלבון שנפרשה במלואה מסוגלת לשחזר את המבנה שלה באופן ספונטני. מכאן נובע שכל התכונות המבניות של המקרומולקולה של חלבון מקורי נקבעות על ידי המבנה הראשוני שלה, כלומר, הרכב חומצות האמינו והסדר שבו הן מופיעות בשרשרת.
תפקידם של חלבונים בתא. חשיבותם של חלבונים לחיים רבה ומגוונת. הפונקציה הקטליטית שלהם באה במקום הראשון. קצב התגובה הכימית תלוי באופי המגיבים ובריכוזם. הפעילות הכימית של חומרים תאיים היא בדרך כלל נמוכה. הריכוזים שלהם בתא הם לרוב חסרי משמעות. לפיכך, התגובות בתא יצטרכו להתקדם באיטיות אינסופית. בינתיים, ידוע שתגובות כימיות בתא מתרחשות במהירות משמעותית. זה מושג עקב נוכחותם של זרזים בתא. כל הזרזים התאיים הם חלבונים. הם נקראים biocatalysts, ולעתים קרובות יותר הם נקראים אנזימים. הפעילות הקטליטית של אנזימים גבוהה בצורה יוצאת דופן. לדוגמה, האנזים קטלאז, המזרז את פירוק מי חמצן, מאיץ תגובה זו ב-10 11 פַּעַם. מבחינת המבנה הכימי שלהם, אנזימים אינם שונים מחלבונים שאין להם תפקידים אנזימטיים: שניהם בנויים מחומצות אמינו רגילות, לשניהם מבנים משניים, שלישוניים וכו'. ברוב המקרים, אנזימים מזרזים את הטרנספורמציה של חומרים שגודלם המולקולרי קטן מאוד בהשוואה למקרומולקולות של אנזימים. למשל, לאנזים קטלאז משקל מולקולרי של כ-100,000, ומי חמצן, שפירוקו מזורז על ידי קטלאז, הוא רק 34. יחס זה בין גדלי האנזים והמצע שלו (החומר שעליו פועל האנזים ) מציע שהפעילות הקטליטית של אנזימים אינה נקבעת על ידי כל המולקולה שלה, אלא חלק קטן ממנה. אזור זה נקרא האתר הפעיל של האנזים. ככל הנראה, המרכז הפעיל הוא שילוב כלשהו של קבוצות השוכבות על שרשראות פוליפפטידים סמוכות במבנה השלישוני של האנזים. רעיון זה מסביר היטב את העובדה שכאשר אנזים עובר דנטורציה, הוא מאבד את הפעילות הקטליטית שלו. ברור שאם המבנה השלישוני מופרע, הסידור היחסי של שרשראות הפוליפפטידים משתנה, מבנה המרכז הפעיל מתעוות, והאנזים מאבד את פעילותו. כמעט כל תגובה כימית בתא מזורזת על ידי אנזים ספציפי. מבנה האתר הפעיל ומבנה המצע תואמים זה לזה בדיוק. הם משתלבים זה בזה כמו מפתח למנעול. בשל הימצאות התאמה מרחבית בין מבנה המרכז הפעיל של האנזים למבנה המצע, הם יכולים להתקרב זה לזה באופן הדוק, מה שמבטיח אפשרות של תגובה ביניהם.
בנוסף לתפקוד הקטליטי, יש חשיבות רבה לתפקוד המוטורי של חלבונים. כל סוגי התנועות שתאים ואורגניזמים מסוגלים להן - התכווצות שרירים בבעלי חיים גבוהים יותר, הבהוב של ריסים בפרוטוזואה, תגובות מוטוריות של צמחים וכו' - מבוצעות על ידי חלבונים מתכווצים מיוחדים.
תפקיד נוסף של חלבונים הוא הובלה. חלבון הדם המוגלובין קושר חמצן ונושא אותו בכל הגוף.
כאשר חומרים זרים או תאים מוכנסים לגוף, הוא מייצר חלבונים מיוחדים הנקראים נוגדנים, אשר קושרים ומנטרלים את החומרים הזרים. במקרה זה, חלבונים ממלאים תפקיד מגן.
חלבונים חשובים גם כמקור אנרגיה. חלבונים מתפרקים לחומצות אמינו בתא. חלק מחומצות אמינו משמשות לסינתזת חלבונים, בעוד חלק עוברות פירוק עמוק, במהלכו משתחררת אנרגיה. כאשר 1 גרם חלבון מתפרק, משתחררים 17.6 קילו-ג'יי (4.2 קק"ל).
חלבונים הם החומר המרכיב את התא. חלבונים מעורבים בבניית קרום התא החיצוני והממברנות התוך-תאיות. באורגניזמים גבוהים יותר, כלי דם, קרנית העין, גידים, סחוס ושיער נוצרים מחלבונים.
לפיכך, בנוסף לתפקודים קטליטיים, מוטוריים, הובלה, הגנה ואנרגיה, לחלבונים יש גם תפקיד מבני.
2. פחמימות
בתא של בעלי חיים, פחמימות מוכלות בכמויות קטנות - כ-1% (לפי משקל החומר היבש). בתאי כבד ובשרירים תכולתם גבוהה יותר - עד 5%. תאי הצמח הם העשירים ביותר בפחמימות. בעלים, זרעים, פקעות תפוחי אדמה וכו', הפחמימות מהוות כמעט 90%.
פחמימות הן תרכובות אורגניות המכילות פחמן, מימן וחמצן.
פחמימות מחולקות לפשוטות ומורכבות. פחמימות פשוטות נקראות גם חד-סוכרים, פחמימות מורכבות נקראות פוליסכרידים. פוליסכרידים הם פולימרים שבהם חד-סוכרים ממלאים את תפקיד המונומרים.
חד סוכרים. על מנת לקבל מושג על המבנה הכימי של חד-סוכרים, אנו מציגים את הנוסחה המבנית של אחד מהם:
הו הו הו הו הו הו הו
C – C – C – C – C – CH 2 הו
H H H H
שמות החד-סוכרים מסתיימים ב-"ose". שורש המילה הוא מספר אטומי ה-C במולקולה או תכונה כלשהי של החד-סוכר. לפיכך, השמות "טריוז", "טטרוז", "פנטוז", "הקסוז" וכו' מציינים את מספר אטומי הפחמן במולקולת החד-סוכר, והשם "גלוקוז" מתייחס לטעם המתוק של החד-סוכר הזה ("גליקוס"). " - מתוק , יווני:), "פרוקטוז" - התוכן של חד סוכר זה בפירות ("פרוקטוס" - פירות, lat.).
כל החד-סוכרים הם חומרים חסרי צבע, מסיסים מאוד במים, וכמעט כולם בעלי טעם מתוק נעים.
הנפוץ ביותרחד סוכרים - הקסוזות, פנטוזות וטריוזות. מבין ההקסוזות, גלוקוז, פרוקטוז וגלקטוז חשובים במיוחד. גלוקוז ופרוקטוז נמצאים במצב חופשי במזונות רבים. טעמם המתוק של פירות ופירות יער רבים, כמו גם דבש, תלוי בנוכחותם של גלוקוז ופרוקטוז בהם. גלוקוז נמצא גם בדם (0.1%). גלוקוז, פרוקטוז וגלקטוז הם חלק מדי- ופוליסכרידים רבים. מבין הפנטוזים, ריבוז ודאוקסיריבוז חשובים. שניהם אינם מתרחשים במדינה חופשית. הם חלק מחומצות גרעין ו-ATP.
פוליסכרידים. שני חד-סוכרים יוצרים דו-סוכר, שלושה יוצרים תלת-סוכר ורבים יוצרים רב-סוכר. די- ותלת-סוכרים, כמו חד-סוכרים, מסיסים מאוד במים ובעלי טעם מתוק. ככל שמספר יחידות המונומר עולה, מסיסות הפוליסכרידים פוחתת והטעם המתוק נעלם.
מבין הדו-סוכרים כולם מכירים סוכר שולחן, הנקרא לרוב גם סוכר קנים, סוכר סלק או סוכרוז. סוכרוז נוצר ממולקולת גלוקוז וממולקולת פרוקטוז. סוכר לקטי נפוץ ונמצא בחלב של כל היונקים. סוכר חלב נוצר ממולקולת גלוקוז וממולקולת גלקטוז. מבין הפוליסכרידים, המונומר של עמילן הוא גלוקוז. בניגוד לפולימרים רגילים, שבהם יחידות מונומר עוקבות זו אחר זו ויוצרות שרשרת מוארכת, עמילן הוא פולימר מסועף. המבנה של עמילן דומה לזה של גליקוגן הכלול בכבד ובשרירים של בעלי חיים. המונומר של גליקוגן, כמו עמילן, הוא גלוקוז.
הפחמימה הנפוצה ביותר בטבע היא סיבים (צלולוזה). העץ הוא כמעט תאית טהורה. במבנה שלו, תאית היא פולימר רגיל המוארך לשרשרת ארוכה. המונומר של תאית הוא גלוקוז: כל מולקולת תאית מורכבת מכ-150-200 מולקולות גלוקוז.
תפקיד ביולוגי של פחמימות. פחמימות ממלאות את התפקיד של מקור אנרגיה הנחוץ לתא לביצוע צורות פעילות שונות. כל פעילות - תנועה, הפרשה, ביוסינתזה, זוהר וכו' - דורשת הוצאה אנרגטית. פחמימות עוברות פירוק עמוק וחמצון בתא והופכות למוצרים הפשוטים ביותר: CO 2 ו-N 2 א.תהליך זה משחרר אנרגיה. עם פירוק מוחלט וחמצון של 1 גרם פחמימות, משתחררים 17.6 קילו-ג'יי (4.2 קק"ל).
בנוסף לתפקיד האנרגיה, הפחמימות ממלאות גם תפקיד בנייה: דפנות תאי הצמח עשויות מסיבים פחמימתיים.
3. שומנים וליפואידים
תכולת השומן בתאים היא לרוב נמוכה ועומדת על 5-15% ממשקל החומר היבש. עם זאת, ישנם תאים המכילים כמעט 90% שומן. תאים אלו נמצאים ברקמת השומן. בבעלי חיים, רקמת השומן ממוקמת מתחת לעור ובאומנטום. שומן מצוי בחלב של כל היונקים, ובחלקם תכולת השומן בחלב מגיעה ל-40% (בנקבת דולפין). במספר צמחים מתרכזת כמות גדולה של שומן בזרעים ובפירות, למשל, חמניות ואגוז.
התכונה המדהימה ביותר של שומן היא אופיו ההידרופובי המובהק, כלומר, חוסר יכולתו להתמוסס במים. כדי להמיס שומן, משתמשים בממיסים לא מימיים: בנזין, אתר, אצטון.
מנקודת המבט הכימית, שומנים הם תרכובות של גליצרול (אלכוהול תלת-הידרי) עם חומצות אורגניות במשקל מולקולרי גבוה. לשאריות הגליצרול הכלולות בשומן יש תכונות הידרופיליות, בעוד שהשאריות של חומצות שומן במשקל מולקולרי גבוה - 3 שרשראות פחמימנים ארוכות - הינן הידרופוביות בצורה חדה. אם מורחים טיפת שומן על פני המים, היא מתפשטת מעליה ויוצרת שכבה דקה. נקבע כי בשכבת שומן כזו שאריות גליצרול הידרופיליות פונים אל פני המים, ושרשראות פחמימנים בולטות מהמים כמו פליסאדה. לפיכך, סידור מולקולות השומן בסביבה מימית מסודר באופן ספונטני ונקבע על ידי המבנה המולקולרי של השומן.
בנוסף לשומן, התא מכיל בדרך כלל מספר רב למדי של חומרים אשר, כמו שומנים, בעלי תכונות הידרופוביות ביותר. חומרים אלה נקראים ליפואידים ("ליפוס" - שומן, "eidos" - סוג, יוונית).
המבנה הכימי של חלק מהליפואידים דומה לשומן. ליפואידים כאלה כוללים, למשל, פוספטידים. פוספטידים נמצאים בכל התאים. הם מצויים בשפע במיוחד בחלמון הביצה ובתאי רקמת המוח.
תפקידו הביולוגי של השומן מגוון. ראשית, יש לציין את חשיבותו כמקור אנרגיה. שומנים, כמו פחמימות, יכולים להתפרק בתא למוצרים פשוטים (CO 2 ו-N 2 O), ובמהלך תהליך זה משתחררת כמות גדולה של אנרגיה: 38.9 קילו-ג'יי (9.3 קק"ל) ל-1 גרם שומן. המזון היחיד ליונקים שזה עתה נולדו הוא חלב. תכולת האנרגיה בחלב נקבעת בעיקר על פי תכולת השומן שלו. בעלי חיים וצמחים אוגרים שומן ומשתמשים בו בעת הצורך. זה חשוב לבעלי חיים שהסתגלו למחסור ארוך טווח במזון, למשל, לאלו שעומדים בתרדמת חורף בעונה הקרה או עושים טיולים ארוכים בשטח נטול מקורות מזון (גמלים במדבר). זרעים נחוצים כדי לספק אנרגיה לצמח המתפתח, עד שמערכת השורשים מתחזקת ומתחילה לתפקד.
בנוסף לתפקוד האנרגיה שלהם, שומנים וליפואידים מבצעים פונקציות מבניות והגנה. שומנים ושומנים אינם מסיסים במים. השכבה הדקה ביותר שלהם היא חלק ממברנות התא. זה יוצר מכשול לערבב בין תכולת התא עם הסביבה, כמו גם תכולת חלקים בודדים של התא אחד עם השני.
שומן הוא מוליך גרוע של חום. הוא מופקד מתחת לעור, ויוצר אצל כמה בעלי חיים (לדוגמה, כלבי ים, לווייתנים) הצטברויות משמעותיות (עובי של עד 1 ליטר).

תורת התא- רעיונות כלליים על מבנה, רבייה של תאים ותפקידם ביצירת אורגניזם רב תאי.

1665 רוברט הוק - תצפית על תא
1838 תיאודור שוואן - סיכום תצפיות

הגדרה של תא

תָאהיא מערכת מסודרת ומובנית של ביו-פולימרים והקומפלקסים המקרו-מולקולריים שלהם התחום על ידי ממברנה פעילה, המשתתפת בקבוצה אחת של תהליכים מטבוליים ואנרגיה המשמרים ומשכפלים את המערכת כולה.

תָא- מערכת מקיימת ורבייה עצמית של ביופולימרים

עקרונות בסיסיים של תורת התא:

תא הוא היחידה היסודית של יצורים חיים.

תא הוא מערכת אחת הכוללת אלמנטים רבים המחוברים זה לזה באופן טבעי, המייצגים תצורה אינטגרלית המורכבת מיחידות פונקציונליות מצומדות - אברונים או אברונים (תאים).

הומולוגיה. תאים דומים (הומולוגיים) במאפיינים ובמבנה הבסיסיים.

חלוקת תא (תא מתא). מספר התאים גדל על ידי חלוקת התא המקורי לאחר הכפלת החומר הגנטי שלו.

אורגניזם רב תאי הוא מערכת חדשה, מכלול מורכב של תאים רבים המאוחדים ומשולבים במערכות של רקמות ואיברים, המחוברים זה לזה באמצעות גורמים כימיים, הומוראליים ועצביים (ויסות מולקולרי). התא באורגניזם רב תאי הוא יחידת התפקוד וההתפתחות.

טוטיפוטנטיות. התאים של אורגניזמים רב-תאיים הם טוטיפוטנטיים - מקבילים במידע הגנטי, אך שונים בביטוי הגנים. זה מוביל להתמיינות תאים (גיוון מורפולוגי ותפקודי)

תא פרוקריוטי

תאים פרוקריוטים- תאים של חיידקים ואצות כחולות ירוקות

מבנים בסיסיים של תא פרוקריוטי:

(בדרך כלל) דופן תא/מעטפה

קרום הפלזמה הוא מבנה חלבוני-ליפיד המפריד בין תכולת התא מהסביבה החיצונית.

ציטופלזמה היא הסביבה הפנימית של התא.

נוקלואיד הוא מבנה בעל צורה לא סדירה המכיל חומר גנטי.

מערכות ממברנות תוך תאיות - מתפתחות על חשבון ממברנת הפלזמה.

תא איקריוטי

תא איקריוטי- תא המכיל גרעין בעל ביטוי מורפולוגי.

מבנים בסיסיים של תא איקריוטי:

קרום פלזמה- מערכת הובלת מחסום-קולטן של התא.

גרעין התא- מערכת לאחסון, רבייה ומכירה של מידע גנטי

ציטופלזמה- התוכן הפנימי של התא. מרכיבי הציטופלזמה הם היאלופלזמה ואברונים.

היאלופלזמה- מרכיב מסיס של הציטופלזמה, מערכת חילוף החומרים הביניים העיקרית.

אברונים:

אברוני ממברנה (תאים):

קרום בודד:

מערכת ואקוולרית - מערכת לסינתזה והובלה תוך תאית של ביופולימרים חלבוניים ויצירת קרומי תאים רבים (רשתית אנדופלזמית, מנגנון גולגי, ליזוזומים, פרוקסיזומים, ואקוולים)

קרום כפול:

מיטוכונדריה הם האברונים המספקים אנרגיה לתא באמצעות סינתזה של ATP.

פלסטידים של תאי צמחים - מערכת לסינתזה של ATP ו

אברונים שאינם קרומיים:

ציטושלד - מערכת השרירים והשלד של התא (מיקרוטובולים, מיקרופילמנטים)

משותף והבדל בין תאים פרוקריוטיים לאאוקריוטים

הבדלים בין תא איקריוטי לתא פרוקריוטי:

נוכחות של גרעין

מערכת מפותחת של אברוני ממברנה מחוברים זה לזה

גודל גדול

סימנים כלליים:

קרום פלזמה עם תפקיד העברת חומרים מתא לתא.

דמיון של תהליכים ביוכימיים בסיסיים (RNA, שכפול DNA וכו')