אנו מסבירים מהו תא פרוקריוטי, חלקיו ותפקידיהם. גם איך זה שונה מתא אוקריוטי.
מהו תא פרוקריוטי?
תאים פרוקריוטיים או פרוקריוטיים יוצרים אורגניזמים חד-תאיים חיים, השייכים לממלכת העל או לאימפריה פרוקריוטה או לתחומי הארכאה והחיידקים, בהתאם לסיווג הביולוגי המועדף.
המאפיין העיקרי של תאים פרוקריוטים הוא שאין להם ממברנה שתוחמת את גרעין התא ובמקום זאת הם מציגים את שלהם חומר גנטי מפוזרים ב ציטופלזמה, זה עתה נאסף באזור שנקרא נוקלואיד.
אורגניזמים פרוקריוטיים (מִקצוֹעָן- פירושו "לפני" ו קאריו המתייחסים ל"גרעין") קודמים מבחינה אבולוציונית לאאוקריוטים, כלומר אלו שיש להם גרעין תא. למרות שתאים פרוקריוטיים הופיעו בעבר רחוק מאוד, אין זה אומר שהם נעלמו מה- כדור הארץ. למעשה, צורות החיים הפשוטות ביותר הן עדיין אורגניזמים פרוקריוטיים, כגון בַּקטֶרִיָה והקשתות.
הפשטות הזו המאפיינת אורגניזמים פרוקריוטיים אפשרה את הגיוון הגדול שלהם, שמתורגם ל חילוף חומרים מגוון ביותר (לא אותו דבר עם אוקריוטים) וגיוון עצום מבחינת הסתגלות לשונות סביבות, סוגים תְזוּנָה או אפילו מבנה התא.
מנגנוני תזונה
תאים פרוקריוטים יכולים להיות אוטוטרופיים (הם יוצרים בעצמם מזון) או הטרוטרופיים (הם ניזונים מחומר אורגני המיוצר על ידי יצור חי אחר), גם אירובי (הם דורשים חמצן כדי לחיות) וגם אנאירוביים (הם לא צריכים חמצן כדי לחיות), מה שמתורגם למספר מנגנוני תזונה:
- פוטוסינתזה. כמו צמחים, כמה פרוקריוטים יכולים להשתמש באנרגיה של אוֹר שֶׁמֶשׁ לסנתז חומר אורגני מ חומר אנאורגני, גם בנוכחות וגם בהיעדר חמצן. ישנם שני סוגים של פוטוסינתזה: פוטוסינתזה חמצנית (שמייצרת חמצן) ופוטוסינתזה אנאוקסגנינית (אינה מייצרת חמצן).
- כימוסינתזה. דומה ל פוטוסינתזה, תאים לוקחים על עצמם את החמצון של חומר אנאורגני כמנגנון להשיג את האנרגיה שלהם ולהשיג את החומר האורגני שלהם לגדול. כימוסינתזה שונה מפוטוסינתזה בכך שהאחרונה משתמשת באור השמש כמקור אנרגיה.
- תזונה ספרופיטית. זה מבוסס על פירוק של חומר אורגני שהותיר אחרים יצורים חיים, אם במוות או כשריד משלהם הַאֲכָלָה.
- תזונה סימביוטית. חלק מהפרוקריוטים מתחברים עם יצורים חיים אחרים, משיגים את החומר האורגני שלהם להתקיים מהם ונוצר תועלת הדדית.
- תזונה טפילית. ישנם אורגניזמים פרוקריוטיים (טפילים) הניזונים מחומר אורגני של גדול אחר (מארח או מארח), שבו הם פוגעים בתהליך (אם כי אינם הורגים אותו ישירות).
לבסוף, רבייה של תאים פרוקריוטים יכולה להיות משני סוגים: א-מיני (במנגנון של מיטוזה) או פארה מינית (שלושה תהליכים מתערבים הקשורים להחלפה ושילוב של שינויים בחומר הגנטי: צימוד, התמרה והתמרה של DNA).
סוגי תאים פרוקריוטיים
לתאים פרוקריוטיים יכולים להיות צורות רבות ושונות ולעתים קרובות אפילו זהות מִין זה יכול ללבוש צורות משתנות, מה שנקרא פלאומורפיזם. עם זאת, ניתן להבחין בין שלושה סוגים עיקריים של מורפולוגיה:
- קוקוס. זהו סוג מורפולוגי טיפוסי של חיידקים, בעלי צורה פחות או יותר כדורית ואחידה. חיידקים יכולים להופיע גם בקוקסים בקבוצות של שניים (דיפלוקוקוס), חיידקים בקבוצות של ארבעה (טטרקוקוס), קוקו בשרשראות (סטרפטוקוקוס) וקוקים בקבוצות לא סדירות או מקובצות (סטפילוקוקוס). לדוגמה: Streptococcus pneumoniae, אחד הגורמים לדלקת ריאות חיידקית.
- בצילוס. בצורת מוט עם קצוות מעוגלים, הוא כולל מגוון רחב של חיידקים ושאר אורגניזמים ספרופיטים חיים חופשיים. ניתן למצוא בציליות גם בקבוצות של שניים או בחוטים. לדוגמא: Escherichia coli ו- Clostridium botulinum.
- ספירילום בצורת סליל, הם בדרך כלל קטנים מאוד ונעים בין חיידקים פתוגניים לחיידקים אוטוטרופיים. לדוגמא: מינים מהסוג קמפילובקטר, כמו קמפילובקטר ג'יוני, פתוגן הנישא במזון, הגורם לקמפילובקטריוזיס.
- Spirochaete. יש להם גם צורות סליל אבל הם מאוד מוארכים וגמישים. לדוגמא: המינים מהסוג לפטוספירה הגורמים ללפטוספירוזיס.
- ויברציות הם מוטות בצורת פסיק. קבוצה זו כוללת את אלה מסוג vibrio, סוג של פרוטאובקטריות האחראיות לרוב המחלות הזיהומיות באדם ובבעלי חיים גבוהים יותר, במיוחד אלו האופייניות למערכת העיכול. הידוע ביותר הוא Vibrio cholerae, הגורם הסיבתי לכולרה.
- גרסאות של צורות אלו הן קוקובצילים (אליפסות) וחיידקים קורינפורמיים, חיידקים לא סדירים עם קצה מתרחב.
חלקים ותפקודים של תא פרוקריוטי
לתא הפרוקריוטי יש את המבנים הבאים:
- קרום פלזמה. הגבול הוא שמפריד בין הפנים והחוץ של ה- תָא וזה משמש כמסנן כדי לאפשר את הכניסה ו/או היציאה של חומרים (כגון שילוב חומרי הזנה או הזרמת פסולת).
- קיר סלולרי. הוא מורכב משכבה חזקה וקשיחה שנמצאת מחוץ לממברנת התא, המעניקה לתא צורה מוגדרת ושכבת הגנה נוספת. נוכחות דופן התא היא תכונה משותפת בין צמחים, אצות ו פטריות, למרות שההרכב של מבנה תאי זה שונה בכל אחת מקבוצות האורגניזמים הללו.
- ציטופלזמה. זהו חומר קולואידי עדין מאוד המרכיב את "גוף" התא ונמצא בתוך התא.
- נוקלואידים. זה לא הופך לגרעין, זה אזור מאוד מפוזר שהוא חלק מהציטופלזמה, שבו יש בדרך כלל מולקולת DNA עגולה אחת שיכולה להיות קשורה לכמות קטנה של RNA וחלבונים לא היסטונים מולקולת DNA זו חיונית עבור שִׁעתוּק.
- ריבוזומים. הם קומפלקסים של חֶלְבּוֹן וחתיכות של RNA המאפשרות ביטוי ותרגום של ה- מידע גנטיבמילים אחרות, הם מסנתזים את החלבונים הנדרשים לתא בתהליכים הביולוגיים השונים שלו, כפי שנקבע ב-DNA.
- תאים פרוקריוטיים. הם ייחודיים לתאים פרוקריוטים. הם משתנים בהתאם לסוג האורגניזם ויש להם פונקציות מאוד ספציפיות בתוך חילוף החומרים שלך. כמה דוגמאות הן: כלורוזומים (הכרחי לפוטוסינתזה), קרבוקסילזומים (כדי לתקן את פחמן דו חמצני (CO2), phycobilisome (פיגמנטים מולקולריים לאיסוף אור השמש), מגנטוזומים (מאפשרים התמצאות בהתאם לשדה המגנטי של כדור הארץ) וכו'.
בנוסף, תאים אלה יכולים להציג מבנים אחרים כגון:
- פלאגלום. זהו אברון בצורת שוט המשמש לגיוס התא, כזנב מניע.
- קרום חיצוני. זהו מחסום תאי נוסף המאפיין חיידקים גרם שליליים.
- כּמוּסָה. זוהי שכבה שנוצרה על ידי פולימרים אורגני המופקד מחוץ לדופן התא. יש לו תפקיד מגן והוא משמש גם כמקום אחסון מזון וסילוק פסולת.
- פריפלזמה. זהו חלל המקיף את הציטופלזמה ומפריד בינה לבין הממברנות החיצוניות, מה שמאפשר יעילות רבה יותר בסוגים שונים של חילופי אנרגיה.
- פלסמידים הם צורות של DNA לא כרומוזומלי, בצורתם מעגלית, אשר בחיידקים מסוימים מתלווים ל-DNA חיידקי ומשתכפלים באופן עצמאי, מה שנותן להם מאפיינים חיוניים להסתגלות רבה יותר ל- סביבה.
תא איקריוטי
תאים אוקריוטיים מובחנים מתאי פרוקריוטים בכך שיש להם גרעין מוגדר בציטופלזמה שלהם (שם מצוי רוב ה-DNA של התא) ובכך שיש להם נוכחות של אברונים קרומיים (שיש להם תפקידים ספציפיים בתוך התא, כמו מיטוכונדריה וכלורופלסטים).
למרות שההבדל הזה עשוי להיראות עדין, הוא עומד בבסיסו של שינוי עצום ברפרודוקציה ותהליכים חיוניים אחרים שהובילו לרמה גבוהה יותר של מורכבות תאית, שבלעדיה יצורים רב-תאיים בעלי ארגונים מורכבים ונעלים לא היו יכולים להתפתח.