- מהו תא איקריוטי?
- סוגי תאים אוקריוטיים
- תפקוד תאים אוקריוטיים
- חלקים של תא איקריוטי
- ההבדל בין תא איקריוטי לתא פרוקריוטי
אנו מסבירים מהו תא איקריוטי, הסוגים הקיימים, חלקיהם ותפקידיהם. כמו כן, ההבדלים שלו עם תא פרוקריוטי.
מהו תא איקריוטי?
זה נקרא תא איקריוטי (מהמילה היוונית איקריוטה, כריכה של אירופה "נכון" ו קריון "אגוז, גרעין") לכל אותם תאים שבציטופלזמות שלהם ניתן למצוא ממברנה שתוחמת את גרעין התא, שמכיל את רוב החומר הגנטי שלהם (DNA). בזה זה שונה מ תא פרוקריוטים, הרבה יותר פרימיטיבי והחומר הגנטי שלו מפוזר ב ציטופלזמה. יתר על כן, בניגוד לפרוקריוטים, לתאים איקריוטים יש אברונים או אברונים, מבנים תת-תאיים מיוחדים שניתן לזהות בתוך ממברנות ומוגדרות על ידי ממברנות (למשל, תאים מיטוכונדריה וכלורופלסטים).
הופעתם של תאים איקריוטיים הייתה שלב חשוב באבולוציה של החיים, והניח את הבסיס למגוון ביולוגי גדול בהרבה, כולל הופעת תאים מתמחה בארגונים רב-תאיים. זה הוליד את ה ממלכות: פרוטיסטים, פטריות, צמחים, י בעלי חיים. ה יצורים חיים מורכבים מתאי אוקריוטים נקראים איקריוטים.
למרות שהקהילה המדעית אינה מפקפקת ברלוונטיות של הופעת תאים אוקריוטיים, עדיין לא ניתן היה לתת הסבר ברור מאוד להופעתם. התיאוריה המקובלת ביותר מעלה את הסימביוגנזה האפשרית בין שני פרוקריוטים, כלומר תהליך של סִימבִּיוֹזָה בין אחד חיידק וארכיאה שבהתקיים זה לצד זה בצורה מאוד קרובה, הייתה מרכיבה את אותו אורגניזם עם חלוף הדורות, תלוי עד כדי כך שהם הפכו זה לזה. תיאוריה זו על הופעת תאים אוקריוטיים הועלתה על ידי הביולוגית האבולוציונית האמריקאית לין מרגוליס בשנת 1967, והיא ידועה בשם "תיאוריה אנדוסימביוטית" או "תיאוריית אנדוסימביוזה סדרתית".
סוגי תאים אוקריוטיים
ישנם סוגים שונים של תאים אוקריוטיים, אך ביסודו של דבר מוכרים ארבעה, כל אחד עם מבנים ותהליכים שונים:
- תאי ירקות. יש להם דופן תא (המורכבת מתאית ו חֶלְבּוֹן) המכסה את שלך קרום פלזמה ומעניק להם קשיחות, הגנה והתנגדות. בנוסף, לתאי הצמח יש כלורופלסטים, כלומר, אברונים המכילים את הכלורופיל הדרוש לביצוע התהליך של פוטוסינתזה; ואקואול מרכזי גדול, ששומר על צורת התא ושולט על תְנוּעָה של ה מולקולות בציטופלזמה.
- תאים של בעלי חיים. אין להם כלורופלסטים (מכיוון שהם לא עושים פוטוסינתזה) או דופן תא. אבל, בניגוד לתאי צמחים, יש להם צנטריולים (אברונים המשתתפים בחלוקת התאים) ויש להם ואקוולים קטנים יותר אך שופעים יותר, הנקראים שלפוחיות. בשל היעדר דופן תא, תאים של בעלי חיים יכולים ללבוש מספר רב של צורות משתנות, ואף לבלוע תאים אחרים.
- תאי פטריות. הם דומים לתאי בעלי חיים, אם כי הם נבדלים מהם בנוכחות דופן תא המורכבת מכיטין (שאין לתאי בעלי חיים). מאפיין מבחין נוסף הוא שלתאים פטרייתיים יש פחות התמחות תאים מתאי בעלי חיים. למרות שזה לא השכיח ביותר, ישנן פטריות חד-תאיות, כגון שמרים.
- תאים פרוטיסטים. תאים אוקריוטיים הם לעתים קרובות חלק אורגניזמים רב תאיים. עם זאת, ישנם פרוטיסטים שהם אורגניזמים איקריוטיים חד-תאיים או רב-תאיים פשוטים שאינם יוצרים רקמות. למרות שאאוקריוטים חד-תאיים הם יצורים פשוטים יותר מבעלי חיים וצמחים, העובדה שהם מורכבים מתא בודד שצריך לבצע את כל הפונקציות של האורגניזם הופכת את התא לארגון מורכב. בנוסף, הם יכולים להגיע לגדלים מקרוסקופיים. כמה דוגמאות לסוג זה של אורגניזמים הן האוגלנה והפראמציה.
תפקוד תאים אוקריוטיים
לתאים אוקריוטיים יש שני תפקידים עיקריים: האכלה והתרבות.
תאים אוקריוטים, כמו פרוקריוטים, מבצעים תפקידים חיוניים:
- תְזוּנָה. הוא כולל שילוב של חומרים מזינים בפנים התא והפיכתם לחומרים אחרים, המשמשים ליצירת ולהחלפת מבני תאים וגם להשגת אֵנֶרְגִיָה הכרחי לביצוע כל תפקידיו. בהתאם לתזונה שלהם, תאים יכולים להיות אוטוטרופים (הם מכינים בעצמם מזון מ חומר אנאורגני על ידי תהליכים כגון פוטוסינתזה) או הטרוטרופים (הם חייבים לשלב את חומר אורגני כי הם לא מסוגלים לייצר אותו). הסכום של כל הפעילויות הכימיות של התא הוא חילוף החומרים שלו.
- להגביר. זה כרוך בגידול בגודל של תאים בודדים באורגניזם, במספר התאים, או בשניהם. הצמיחה יכולה להיות אחידה בחלקים שונים של אורגניזם או שהיא יכולה להיות גדולה יותר בחלקים מסוימים מאחרים, מה שגורם לשינוי הפרופורציות של הגוף עם הצמיחה.
- תגובה לגירויים. תאים מקיימים אינטראקציה עם הסביבה המקיפה אותם, ומקבלים גירויים שונים (כגון וריאציות ב טֶמפֶּרָטוּרָה, לחות או חומציות) ופיתוח התגובות המתאימות לכל אחת מהן (כגון התכווצות או תרגום). יכולת זו להגיב לגירויים סביבתיים ידועה בשם עצבנות.
- שִׁעתוּק. זהו תהליך היווצרות של תאים חדשים (או תאי בת) מתא ראשוני (או תא גזע). ישנם שני סוגים של תהליכי רביית תאים: מיטוזה י מיוזה. באמצעות מיטוזה, תא גזע מוליד שני תאי בת זהים, כלומר עם אותה כמות של חומר גנטי ומידע תורשתי זהה. מאידך, באמצעות מיוזה, תא גזע מוליד ארבעה תאי בת השונים זה מזה מבחינה גנטית ושיש להם גם חצי מהחומר הגנטי של התא הראשוני. מיטוזיס מתערבת בתהליכי גדילת ותיקון רקמות, ובהתרבות של יצורים חיים המתרבים באופן א-מיני. למיוזיס יש מטרה נוספת: זה קורה רק כדי להוליד גמטות.
- הִסתַגְלוּת. היכולת של תאים להתפתח לאורך דורות רבים ולהסתגל לסביבתם מאפשרת להם לשרוד בעולם משתנה. התאמות הן מאפיינים תורשתיים המגבירים את יכולתו של האורגניזם לשרוד בסביבה מסוימת. ההתאמות יכולות להיות מבניות, פיזיולוגיות, ביוכימיות, התנהגותיות או שילוב של הארבעה. כל האורגניזמים המצליחים ביולוגית הם אוסף מורכב של התאמות מתואמות שהתרחשו באמצעות תהליכים אבולוציוניים.
הפונקציות של חילוף חומרים, גדילה, תגובה לגירויים, רבייה והסתגלות מבוצעות על ידי כל התאים השייכים לאורגניזמים פרוקריוטיים וגם לאוקריוטיים. עם זאת, אלו אינם התפקודים התאיים היחידים: ישנן פונקציות אחרות בהתאם לכל סוג תא ולרקמה או האורגניזם שאליו הם שייכים. לדוגמה, נוירונים (שהם חלק מרקמת העצבים) מסוגלים לתקשר באמצעות דחפים חשמליים.
חלקים של תא איקריוטי
המרכיבים העיקריים של תאים אוקריוטיים הם:
- קרום תא או פלזמה. זהו מחסום כפול המורכב ממנו שומנים י חֶלְבּוֹן שתוחם את התא, לבודד אותו מהסביבה המקיפה אותו. לממברנת הפלזמה יש חדירות סלקטיבית: היא מאפשרת רק כניסה של חומרים הכרחי לציטופלזמה וגם לגירוש פסולת מטבולית. מבנה זה קיים בכל התאים האיקריוטים ואפילו בפרוקריוטים.
- קיר סלולרי. זהו מבנה קשיח שנמצא מחוץ לממברנת הפלזמה ונותן לתא צורה, תמיכה והגנה. דופן התא קיימת רק ב- תאי ירקות ובפטריות, אם כי הרכבו משתנה בין שני סוגי התאים: בצמחים הוא מורכב מתאית וחלבונים, בעוד שבפטריות הוא מורכב מכיטין. למרות שמבנה זה מגן על התא, הוא מונע את צמיחתו ומגביל אותו למבנים קבועים.
- גרעין התא. זהו אברון מרכזי, מוגבל על ידי קרום נקבובי כפול המאפשר חילופי חומר בין הציטופלזמה לפנים שלה. הגרעין מכיל את החומר הגנטי (DNA) של התא, המאורגן לתוך כרומוזומים. בנוסף, בתוך הגרעין ישנו אזור מיוחד הנקרא נוקלאולוס, שבו מתעתקת ה-RNA הריבוזומי, שיהפוך מאוחר יותר לחלק מהריבוזומים. הגרעין קיים בכל התאים האוקריוטיים.
- ריבוזומים. הם מבנים שנוצרו על ידי RNA וחלבונים, שבהם מתרחשת סינתזת חלבון. ריבוזומים נמצאים בכל סוגי התאים, אפילו פרוקריוטים (למרות שהם מינוריים). חלק מהריבוזומים חופשיים בציטופלזמה ואחרים מחוברים לרשת האנדופלזמה המחוספסת.
- ציטופלזמה. זהו המדיום המימי שבו נמצאים האברונים השונים של התא. הציטופלזמה מורכבת מהציטוסול, החלק המימי נטול האברונים המכיל חומרים מומסים, ומהציטושלד, רשת חוטים שנותנת צורה לתא.
בנוסף לנוכחות הגרעין, אחד המאפיינים הייחודיים של התא האוקריוטי הוא נוכחותם של אברונים או תאים תת-תאיים המוקפים בממברנה, בעלי תפקידים מיוחדים. חלקם הם:
- ליזוזומים. הם שלפוחיות מלאות אנזימים מערכות עיכול, הקיימות אך ורק בתאי בעלי חיים. תהליכי עיכול תאי מתבצעים בליזוזומים, מזורזים על ידי האנזימים שהם מכילים בתוכם.
- מיטוכונדריה. הם האברונים שבהם התהליך של נשימה תאית. הם מוקפים בממברנה כפולה, המאפשרת לתא לקבל את האנרגיה הדרושה לביצוע תפקידיו. מיטוכונדריה קיימות בכל סוגי התאים האוקריוטיים ומספרם משתנה בהתאם לצרכיהם: תאים בעלי דרישות אנרגיה גבוהות נוטים למספר רב יותר של מיטוכונדריה.
- כלורופלסטים הם האברונים שבהם מתרחשת הפוטוסינתזה, והם מציגים מערכת מורכבת של ממברנות. המרכיב הבסיסי של האברונים הללו הוא כלורופיל, פיגמנט ירוק שמשתתף בתהליך הפוטוסינתזה ומאפשר לו ללכוד את אוֹר שֶׁמֶשׁ. כלורופלסטים הם ייחודיים לתאים פוטוסינתטיים, ולכן הם קיימים בכל הצמחים והאצות, אשר צֶבַע ירוק אופייני ניתן על ידי נוכחות של כלורופיל.
- Vacuole. הם סוג של כיס מרה גדול המאחסן מים, מלחים מינרלים וחומרים אחרים, ואשר נמצאים רק בתאי הצמח. הוואקואול שומר על צורת התא ומעניק תמיכה לתא, בנוסף להשתתפות בתנועה התוך תאית של חומרים. לתאי בעלי חיים יש ואקוולים אבל הם קטנים יותר ובכמות גדולה יותר.
- סנטריולים. הם מבנים צינוריים המצויים אך ורק בתאי בעלי חיים. הם משתתפים בהפרדה של כרומוזומים במהלך תהליך חלוקת התא.
- רשת אנדופלזמית. זוהי מערכת ממברנות הנמשכת עם גרעין התא ומתפרשת בכל התא. תפקידו קשור לסינתזה של תרכובות המיועדות בעיקר לחלק החיצוני של התא. הרשת האנדופלזמית מתחלקת למחוספס וחלק, בהתאם לנוכחות או היעדר ריבוזומים על פניו: הרשת המחוספסת מכילה ריבוזומים ואחראית בעיקר לסינתזה של חלבונים לייצוא, בעוד שהרשת החלקה קשורה בעיקר למסלולים מטבוליים של ה שומנים.
- מערכת גולג'י. זהו אברון המורכב ממערכת של דיסקים ושקים פחוסים הנקראים בורות מים. תפקידו של מנגנון גולגי קשור לשינוי ואריזה של חלבונים ואחרים ביומולקולות (כפחמימות ושומנים) להפרשה או הובלה.
ההבדל בין תא איקריוטי לתא פרוקריוטי
ההבדלים העיקריים בין שני סוגי התאים הללו הם:
- נוכחות ליבה. ההבדל החשוב ביותר הוא שבפרוקריוטים החומר הגנטי מפוזר בציטופלזמה באזור הנקרא נוקלואיד, במקום בתוך הגרעין, כפי שקורה באיקריוטים.
- סוג DNA. לפרוקריוטים יש מולקולת DNA עגולה אחת, שאינה קשורה לחלבונים, וזו הסיבה שהיא מכונה לעתים קרובות "DNA עירום ועגול". מבחינתו, החומר הגנטי של האוקריוטים הוא בעל צורה ליניארית והוא קשור לחלבונים, ויוצרים כרומטין (או כרומוזומים, כאשר התא עומד להיכנס לחלוקת התא). לכל מין של אורגניזם אוקריוטי יש מספר אופייני של כרומוזומים.
- גודל. תאים אוקריוטיים גדולים במידה ניכרת (10-100 מיקרומטר) מאשר תאים פרוקריוטיים נפוצים (0.2-2.0 מיקרומטר).
- חוּקָה. רוב האורגניזמים האוקריוטים הם רב-תאיים, בעוד שכל הפרוקריוטים הם חד-תאיים. עם זאת, כדאי לזכור שיש כמה אורגניזמים אוקריוטיים חד-תאיים, כמו פרמציה ו שמרים.
- שִׁעתוּק. פרוקריוטים מתרבים באופן א-מיני (על ידי ביקוע בינארי), בעוד לאאוקריוטים יש את שניהם רבייה מינית (על ידי מיוזה, המולידה גמטות או תאי מין) כמו לֹא מִינִי (ל מיטוזה).
- אברונים תאיים. תאים אוקריוטיים מציגים אברונים עם ממברנות ותפקודים ספציפיים, כגון מיטוכונדריה, ליזוזומים או כלורופלסטים.