התא – אחידות בעולם החי
מבוא היצורים החיים על כדור הארץ בנויים מתאים. התא הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים החיים. ישנם יצורים רב תאיים, הבנויים ממספר גדול של תאים הקשורים זה לזה ובהם צמחים ובעלי חיים. ישנם יצורים חד תאיים, שגופם בנוי מתא אחד, כגון חיידק סנדלית ואמבה. גודל התאים נמדד במיקרומטרים אחדים. (מיקרומטר=אלפית המ"מ) התאים מקיימים את פעילות החיים: חילוף חומרים - קליטת חומרים, פרוק חומרים והרכבתם, הפרשת פסולת. רגישות ותגובה לגירויים , גדילה והתפתחות, התרבות והורשת תכונות לצאצאים. כל התאים עטופים קרום בררני. בתא מתרחשים תהליכים השומרים על סביבה פנימית יציבה למרות שינויים בסביבתו החיצונית (הומיאוסטאזיס). קיימים סוגים רבים של תאים, המבצעים תפקידים שונים. לתאים השונים גדלים שונים וצורות שונות אולם לכולם מבנה בסיסי דומה.
סדרי גודל של תאים http://www.cellsalive.com/howbig.htm תא צמח חיידק וירוס (נגיף) מולקולה קטנה תא בע"ח http://www.cellsalive.com/howbig.htm http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cells/cells2.html
סדרי גודל
המדרג בטבע יצור רב תאי בנוי ממערכות רבות כגון- מע' עיכול, מע' נשימה, מע' שרירים ועוד. כל מערכת כוללת איברים רבים. למשל מע' העיכול כוללת את הפה, הושט, הקיבה המעי הכבד ועוד. כל איבר מורכב מרקמות רבות. למשל, הקיבה מורכבת מרקמת דם, רקמת שריר, רקמת עצבים, רקמת חיפוי ועוד. כל רקמה מורכבת מתאים אופיניים לה הדומים זה לזה במבנם ובתפקודם. למשל, רקמת שריר מורכבת מתאי שריר בעלי מבנה המותאם לתפקידם. כל תא עטוף בקרום. התא מכיל אברונים שונים המאפשרים לתא לקיים את פעולות החיים כגון: גרעין, מיטוכונדריה רשת אנדופלסמית ועוד. כל אברון בנוי ממולקולות רבות ושונות כגון- חלבונים, פחמימות, שומנים מים ועוד. כל מולקולה בנויה מאטומים. למשל, מולקולת גלוקוז בנויה מאטומי פחמן, מימן וחמצן.
מבט היסטורי הראשון שטבע את המושג “תא” היה רוברט הוק בשנת 1665 - לאחר שראה תאי שעם במיקרוסקופ בעל שתי עדשות שבנה. היו אלו תאים מתים. ון-לייבנהוק היה סוחר בדים הולנדי שתחביבו היה ליטוש עדשות והוא היה הראשון שדיווח על תאים חיים. רק בשנת 1838/9 פרסמו שוואן (הזואולוג) ושליידן (הבוטנאי), כל אחד בנפרד את השערתם כי התא הוא יחידת מבנה בסיסית של כל היצורים החיים, והדגישו את חשיבות תוכן התא לעומת הדופן.
יצורים אוקריוטיים -Eukaryota הם יצורים תאיים בעלי גרעין המהווים על-ממלכה במיון עולם הטבע. הם כוללים חד-תאיים כמו פרוטוזואה, ריריות, חלק מקבוצות האצות, וכן את הממלכות של הרב-תאיים: פטריות, צומח,בעלי -חיים. שאר היצורים - החיידקים - הינם פרוקריוטים. תא אוקריוטי מתאפיין בכך שגרעין התא והאברונים הפנימיים מופרדים מהציטופלסמה על-ידי קרום, שלא כמו בפרוקריוטיים, בהם הפרדה זו אינה קיימת.
מיקרוסקופ האור המיקר' הראשונים מיק' אלקטרוני מיק' אור מיקרוסקופ האור בנוי ממערכת עדשות המאפשרת לראות עצמים מוגדלים . אופן הפעולה של המיקרוסקופ- שבירת קרני האור על ידי העדשות. למיקרוסקופ : כושר הגדלה- הגדלת עצמים קטנים. וכושר הפרדה – מאפשר ראיית עצמים קרובים מאד כתמונות נפרדות, שבלעדיו היו נראים כעצם אחד. כושר הגדלת המיקרוסקופ מחושב ע"י הכפלת הגדלת עדשת העים בהגדלת עדשת העצם. כאשר עוברים מהגדלה קטנה להגדלה גדולה- שדה הראיה קטן- נראה פחות תאים, אולם אנו נבחין בהם בפרטים רבים יותר. התמונה המתקבלת במיקרוסקופ הפוכה. ימין הפך לשמאל ולמעלה הופך למטה. מיק' אלקטרוני מיק' אור
הנפשה והסברים- http://zinman.org.il/html/bio/ta/taba.html תא בעל חיים הנפשה והסברים- http://zinman.org.il/html/bio/ta/taba.html http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm
תא צמחי http://zinman.org.il/html/bio/ta/taze.html http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm
קרום תא - Cell membrane כל תא חי (צמחי, תא בעל חיים ותאים פרוקריוטי) מוקף קרום תא - Cell membrane, שהוא קרום בררני (Selective Membrane). כלומר, קרום, המאפשר רק לחומרים מסוימים לעבור דרכו על פי תכונותיהם. זוהי מעטפת התוחמת את הציטופלסמה של התא, מפרידה בין הסביבה החיצונית לפנימית, ומגדירה את התא כיחידה עצמאית. קרום התא מורכב משכבה כפולה של מולקולות שומן (פוספוליפידים), וממולקולות חלבון השקועות ביניהן. על גבי קרום התא נמצאים חלבונים המאפינים את התא (קולטנים) ומאפשרים לו תקשורת עם הסביבה, זיהוי ותגובה לחומרים בסביבה.
מעבר חומרים דרך קרום התא חומרים מסוימים עוברים ללא הרף דרך קרום התא. מעברים נעשים באופנים שונים: דיפוזיה (פעפוע) - מולקולות מומסות, קטנות (כמו חמצן O2 או פחמן דו חמצני CO2) עוברות במפל ריכוזים, מריכוז מומסים גבוה למקום שבו ריכוז המומסים נמוך. תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה. דיפוזיה מזורזת - מולקולות (כמו גלוקוז) עוברות דרך קרום התא ממקום שבו ריכוזן גבוה למקום שבו ריכוזן נמוך. התהליך נעשה באמצעות חלבונים יחודיים, (תעלות ונשאים). תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה. אוסמוזה - Osmose מים חוצים את קרום התא באמצעות תהליך אוסמוזה, שהוא מעבר מים דרך קרום תא בררני. האוסמוזה מתרחשת בעקבות קיום מפל ריכוזי מומסים משני עברי קרום התא. האוסמוזה מתרחשת באמצעות תעלות חלבוניות מיוחדות למעבר מים בלבד. תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה. הובלה אקטיבית - מעבר חומרים דרך קרום התא בניגוד למפל ריכוזי מומסים, מתרחש באמצעות משאבות חלבון יחודיות. תהליך זה דורש אנרגיה. קרום התא מכיל מבנים חלבוניים מיוחדים המאפשרים תקשורת עם תאים אחרים, זיהוי ותגובה לחומרים בסביבתו. בתהליכים אלו יש תפקיד חשוב לחלבונים ייחודיים הבולטים מחוץ לקרום התא - קולטנים- (Receptor). קישור להמחשת מעבר חומרים: http://science.cet.ac.il/science/transportation/transport10.asp
ציטופלסמה Cytoplasme ציטופלסמה - נוזל צמיג בתוך התא, ובתוכה אברונים שונים. היא מוקפת בקרום התא. תמיסת הציטופלסמה מכילה מים ומומסים, כגון: סוכרים, יונים, חלבונים, חומרי תשמורת ועוד. היא שונה בהרכבה מהנוזל החוץ תאי.
אברוני תא שונים בתאים אאוקריוטים גופיפים, או שקיקים תוך-תאיים, שחלקם מתוחמים בקרום משלהם והם בעלי תפקיד ייחודי בתא. כגון: גרעין התא מיטוכונדריה ריבוזומים (אינם עטופים בקרום) ליזוזומים כלורופלסטים חלולית אברון גולג'י שלד התא (אינו עטוף בקרום) רשת אנדופלסמית
גרעין התא Nucleus א. מכיל את החומר התורשתי בתא (דנ"א - D.N.A) וחלבונים המווסתים את ביטויו. מוקף קרום גרעין. ב. אחראי על כל הפעילויות המתרחשות בתא. משמש מרכז פיקוח ובקרה על תהליכים בתא. ג. החומר התורשתי מוכפל לפני חלוקת התא ולאחר מכן מתחלק באופן שווה, בעת חלוקת התא, לשני תאי בת. גרעין
מיטוכונדריה Mitochondria ביחיד : מיטוכונדריון, ברבים מיטוכונדריה. אברון תאי המוקף קרום כפול, הקרום החיצוני דומה בהרכבו לקרום התא. במיטוכונדריה מתרחש השלב הסופי של תהליך הנשימה התאית האירובית (עם חמצן) המספק את האנרגיה לתא. האנרגיה המשתחררת מחמצון חומרים אורגניים מצומדת לבניית ATP. מולקולת ה- ATP, היא מולקולה עתירת אנרגיה המאפשרת קיום תהליכים שונים הדורשים השקעת אנרגיה בתא.
ליזוזומים lysosome אברון העיכול העיקרי של התא, מכיל אנזימים המסוגלים לפרק רב-סוכרים, חלבונים, חומצות גרעין ומספר שומנים. תפקידו לפרק חומרים שחדרו לתא, אברונים מזדקנים. נראה כמין שקיק קרומי עגלגל. האנזימים שבו נוצרים בריבוזומים שעל גבי הרשת האנדופלסמית ומעובדים באברון גולג'י. אנזימים קרום http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter5/animations.html אנימציה כיצד פועל ליזוזום
רשתית אנדופלסמית ER)) Endoplasmic Reticulum רשת מסועפת של קרומים החוצה את הציטופלסמה לאורכה ולרוחבה. תפקידי הרשתית: 1. מידור – הפרדה בין אזורים בציטופלסמה; 2. תנועה ומעבר חומרים ממקום למקום בתא. סוגי ER: מבחינים בין רשתית מגורגרת (RER), המכילה ריבוזומים רבים בצדה הפונה לציטופלסמה והמעורבת ביצור ועיבוד של חלבונים, לבין רשתית אנדופלסמית חלקה (SER), שאין בה ריבוזומים צמודים והמעורבת ביצור שומנים.
ריבוזומים- Ribosome גופיפים תוך תאיים הבנויים מתצמיד של חלבון+ RNA , ומשמשים אתר ליצור החלבונים בתא. אינם עטופים בקרום. רובם נמצאים על הרשת האנדופלסמית. חלקם חופשיים בציטופלסמה. בתאים פרוקריוטים, הריבוזומים קשורים לצדו הפנימי של קרום התא.
אברון גולג'י - מנגנון גולג'י באברוני גולג'י מתרחשים תהליכי עיבוד של חומרים שהתא מפריש החוצה. אברון גולג'י נראה כערימה של שקיקים קרומיים דקים ושטוחים, המונחים זה על גבי זה. התוצרים נארזים בשלפוחיות קרומיות, ניתקות מאברון גולג'י ונעות ליעדן בתא או לקרום משם מופרש החומר החוצה. http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/nonmajorsbiology/vesiclebudding.html אנימציה כיצד מופרשים חומרים
שלד התאCytoskeleton סיבים ארוכים בתוך הציטופלסמה החוצים את התא לאורכו ולרוחבו במארג מסועף. יוצרים מעין שלד פנימי, המשלב תכונות של קשיחות וגמישות, המקנה צורה ויציבות לתא כולו. בנויים מחלבונים. יש סיבים נוקשים, הדומים למוטות ארוכים ויש סיבים גמישים וקפיציים. הסיבים הגמישים בתא מאפשרים לאברונים בתא לשנות את מיקומם בתא והן כושר תנועה עצמי לתאים .
דופן- Cell wall קיים בתאי צמחים, פטריות וחיידקים ולא בתאי בע"ח. קיים בתאי צמחים, פטריות וחיידקים ולא בתאי בע"ח. דופן נוקשה או נוקשה-למחצה עוטף את קרום התא מבחוץ. מקנה לתא יציבות ועמידות בלחצים מכניים. מקנה לתא את צורתו, שומר על יציבות התא כשהוא מאבד מים ואינו מאפשר לו להתכווץ ולקרוס. מונע התפוצצות התא מעודף מים. מגן על התא מפני פגיעות מכניות חיצוניות. הדופן בצמחים בנוי בעיקר מתאית. אין לו תפקיד בררני כמו לקרום. דופן התא
כלורופלסט Chloroplast מצוי בתאי צמחים ובאחדים מהפרוטיסטים אך לא בתאי בעלי חיים. אברון המכיל את הפיגמנט הירוק – כלורופיל. הכלורופיל קולט את אנרגיית אור השמש, והכלורופלסט מנצל אותה לתהליך הפוטוסינתזה - יצירת חומרים אורגניים (מזון) מחומרים אנאורגניים ( פחמן דו חמצני ומיים). אור חמצן+סוכר גלוקוז מים+ פחמן דו חמצני כלורופיל
חלולית - Vacuole חלל פנימי בתא צמחי, המוקף בקרום. מצויה בתאים הבוגרים החיים של הצמחים וממלאה את רוב נפח התא. מכילה תמיסה מימית האוגרת יונים, חומצות אמיניות, סוכרים ופסולת רעילה. משמשת מעין תמיכה פנימית לתאים בצמחים עשבוניים. במהלך הצמיחה של התא גדל שטח-הפנים של החלולית וגדלה יעילות העברת החומרים אליה וממנה. בעת מחסור במים מתכווצת החלולית ובעיקבותיה הציטופלסמה. חלולית
סוגי תאים תאי דם לבנים ואדומים תאי דם אדומים פיונית בצמח תא אפיתל בצל תאי דם אדומים פיונית בצמח תא אפיתל בצל סנדלית תא עצב
תאי חיידקים גודלם כ- 3-0.1 מיקרומטר תאי חיידקים גודלם כ- 3-0.1 מיקרומטר
אמבה
חד - תא: סנדלית אורכה כ- 200 מיקרומטר
אצה ירוקית חד-תאית בעל שני שוטונים
תא עצב אורכו מגיע ל- 1000 מ”מ (=1,000,000 מיקרומטר) קוטרו כ- 10 מיקרומטר
תאי שריר של אדם התאים מכילים סיבים אלסטיים המסודרים בכיוון מסוים ויכולים להתכווץ ולהתרפות . כך הם מאפשרים תנועת איברים בגוף.
תא ביצה של אישה, קוטרו כ- 0.1 מ”מ (=100מיקרומטר) תא זרע של גבר, אורכו מגיע ל- 0.004 מ”מ (=4 מיקרומטר)
תאי פיוניות בין תאי אפידרמיס פיונית- יכולה להיפתח ולהיסגר. נפתחת באור, ונסגרת בלילה, וכאשר כמות המים בתאים קטנה מידי. דרכה מתבצע חילוף גזים של הצמח עם סביבתו. אפידרמיס
רקמת חיפוי בצמחים- אפידרמיס של בצל תאים מסודרים בצפיפות- כדי להגן מפני חדירת גורמים זרים לאיברים הפנימיים.
אפיתל (רקמת חיפוי בבע"ח)– גודלם כ- 50-30 מיקרומטר אפיתל (רקמת חיפוי בבע"ח)– גודלם כ- 50-30 מיקרומטר רקמת עור אפיתל הלחי של אדם תאים מסודרים בצפיפות- כדי להגן מפני חדירת גורמים זרים לאיברים הפנימיים.
תאי דם אדומים( של אדם) קוטרו של תא אחד כ- 0.009 מ”מ (=9 מיקרומטר)
התאמת מבנה התא לתפקיד כדוריות דם אדומות של יונקים- תפקידן- קשירת חמצן בריאות לכדורית, הובלתו לתאים, שחרור החמצן ליד התאים. - קשירת פחמן דו חמצני לכדורית ליד התאים , הובלתו לריאות , שחרור פחמן דו חמצני ליד הריאות. התאמה: עגולות בעלות שקע במרכז ( צורת דיסקית)- נעות בקלות בזרם בדם. מכילות המוגלובין הקושר ומשחרר את החמצן במקום המתאים. חסרות גרעין, כך הן קטנות יותר ושטח הפנים שלהן ביחס לנפח גדל. כך יעילות חילוף הגזים יעילה יותר. כמו כן הן יכולות לעבור בצינורות נימיים קטנים מאד. מספרן של הכדוריות האדומות נשאר קבוע – הן נוצרות במח העצם ומתרבות שם כיון שיש להן שם גרעין. כאשר הן מתבגרות, הן מאבדות את הגרעין ויוצאות לזרם הדם. הן חיות שם כ- 120 יום ונהרסות בכבד ובטחול.
השוואה בין תא אאוקריוטי לבין תא פרוקיוטי השוואה בין תא אאוקריוטי לבין תא פרוקיוטי
השוואה בין תא אאוקריוטי לבין תא פרוקיוטי השוואה בין תא אאוקריוטי לבין תא פרוקיוטי תא פרוקיוטי דוגמה: תא חיידק קוטר עד 2 מיקרומטר אין גרעין. יש כרומוזום אחד מעגלי, אינו מוקף קרום גרעין. אין אברונים מוקפים קרום. יש קרום תא. יש ייצור חלבונים על ידי הריבוזומים על תבנית רנ"א שליח, על סמך מידע מה- דנ"א . יש דופן תא. יש ציטופלסמה. תוספות מבנה -ייתכן שוטון, ריסים, קופסית, יכולת הפיכה לנבג . אנזימים מעוגנים בקרום התא או בציטופלסמה. תא אאוקריוטי דוגמה: תא אנימלי (בעל חיים), תא צמח קוטר 2-100 מיקרומטר יש גרעין. מכיל מספר זוגי של כרומוזומים עטופים קרום גרעין יש אברונים. לדוגמה: מיטוכנדריה. יש קרום תא. יש ייצור חלבונים על ידי הריבוזומים על תבנית רנ"א שליח, על סמך מידע מה-דנ"א דופן תא אין בתאים אנימלים, יש בתאי צמחים ופטריות . יש ציטופלסמה. תוספות מבנה בתאי זרע - שוטון . אנזימים בתוך אברונים, בציטופלסמה ועל גבי קרום התא
קישורים לאתרים בנושא תאים 1. תמונות של : תאי דם אדומים , ולבנים כפי שראינו במיקרוסקופ http://www-micro.msb.le.ac.uk/MBChB/bloodmap/Blood.html 2. תאי רקמת חיפוי ( עור ) צמח ובע"ח כפי שראינו במיקרוסקופ http://darwin.baruch.cuny.edu/gelfond/Bio1005/cell1.htm 3. תאים מעלה המכילים כלורופלסטים http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanoke/elodeacell.jpg http://www.und.nodak.edu/dept/jcarmich/101lab/lab2/elodea 4. תא בע"ח תמונות אברונים והסבר. מומלץ http://zinman.org.il/html/bio/ta/taba.html 5. תמונת תאי צמח ואברונים והסבר. מומלץ http://zinman.org.il/html/bio/ta/taze.html 6. תמונת תא ואברונים http://www-class.unl.edu/bios201a/spring97/group6/index.html 7. תא צמח - http://alon.hasharon.k12.il/new_ataralon/mikzoot/biology/gallery_bio/cell500x/cell_1.jpg 8. תא אנימלי- (בע"ח) http://alon.hasharon.k12.il/new_ataralon/mikzoot/biology/gallery_bio/cell500x/cell_animall.jpg 9.תא פרוקריוטי - http://alon.hasharon.k12.il/new_ataralon/mikzoot/biology/gallery_bio/cell500x/procariotic.jpg
10. קטע מתא אנימלי – רשת אנדופלסמטית (הרטיקולום האנדופלסמטי) http://www.ucmp.berkeley.edu/alllife/ratlivercells.gif http://www.wellesley.edu/Biology/Courses/Plant/images/er.gif http://micro.magnet.fsu.edu/cells/endoplasmicreticulum/images/endoplasmicreticulumfigure1.jpg 11.תא בע"ח ותא צמחי http://www.zinman.org.il/html/bio/tec/0.ppt 12.קרום התא http://science.cet.ac.il/science/transportation/transport10.asp 13. מעבר חומרים דרך קרום התא http://science.cet.ac.il/science/transportation/transport9.asp 14.ליזוזום-אנימציה http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter5/animations.html# 15. מבנה תא אינטראקטיבי http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/cell_structure/cell_structure.htm 16.מבנה תא בע" ח וצמח אינטראקטיבי http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm 17. תא בע"ח http://www.wisc-online.com/objects/index_tj.asp?objid=AP11604 18.תנועת כלורופלסטים בתא צמח -וידאו http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/video/cyclose.mov
19. מבחן אנימציה חלקי תא צמח ובע"ח http://darwin.nmsu.edu/~molbio/cellgame/pin.html 20.סוגי תאים בגוף האדם במיקרוסקופ http://www.living-science.org/VirtualActivities/microscope/microscope.html 21. הפרשת חומרים –אנימציה http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/nonmajorsbiology/vesiclebudding.html 22. פלסמוליזה (יציאת מים) בתא צמח – אנימציה ותמונה http://ccollege.hccs.cc.tx.us/instru/Biology/AllStudyPages/Diffusion_Osmosis/Elodeagif.swf 23.מבנה התא באנגלית הסבר ותמונות http://library.thinkquest.org/C004535/cell_anatomy.html 24. דגם תא http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm 25. אתר עם הסברים אנימציות ותמונות על תאים http://www.brainpop.co.il/category_13/subcategory_134/subjects_802/index.weml 26. אתר ובו תמונות תאים, דגם מבנה תא צמחי ואנימלי ואברונים http://alon.hasharon.k12.il/new_ataralon/mikzoot/biology/text/cells_structure.files/frame.htm 27. מרכיבי תא . http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/cell_bio.html. http://www.life.uiuc.edu/plantbio/cell/. http://library.thinkquest.org/12413/structures.html#nuclear