1. דיפוסיה: תנועה נטו של חלקיקים (מולקולות, יונים או אטומים) בכיוון אחד: מריכוזם הגבוה לריכוזם הנמוך, עד להשוואת הריכוזים.
מפל הריכוזים: מוגדר כהפרש הריכוזים בין שני חלקי המערכת המחולק למרחק שביניהם.
מהירות הדיפוסיה הינה ביחס ישר לטמפרטורה, לשטח הדיפוסיה ולהפרש בין ריכוזי החומר.
מהירות הדיפוסיה הינה ביחס הפוך למרחק ולגודל החלקיקים.

2. מה יקרה למערכת זו אם הקרום המפריד בין שתי התמיסות יהיה חדיר ליוני המלח ולמולקולות המים ויחסום את מעבר מולקולות סוכר ?

3. אוסמוזה מהי ?
דיפוסיה של מים מתמיסה מהולה לתמיסה מרוכזת, כאשר בין השתים מבדיל קרום חדיר למים בלבד (חדיר למחצה).
תהליך האוסמוזה גורם להקטנת הפרש הריכוזים בין שתי תמיסות עד לשיוויון ביניהן, שכן המים העוברים אל התמיסה המרוכזת גורמים למיהולה ובמקביל עולה ריכוז התמיסה המהולה שיוצאים ממנה המים.
מהו לחץ אוסמוטי ?
תמיסה מרוכזת
תמיסה מהולה
בשני הכלים שלמעלה, תמיסות סוכר הינן בריכוזים שונים. הממברנה חדירה רק למים ולכן מתרחש שטף נטו של מולקולות מים מהתמיסה המהולה למרוכזת.
כך, בשל מעבר המים, לתמיסה המרוכזת, עולה הנוזל עד לגובה מסויים בלבד.
ככל שעולה הנוזל, גדל משקלו של עמוד המים הלוחץ על המולקולות בתמיסת הסוכר המרוכזת. המשקל מצופף את חלקיקי התמיסה המרוכזת, ומגביר את קצב זרימת חלקיקי המים מתמיסה זו למהולה, עד שהשטף של זרימת החלקיקים לשני הכיוונים משתווה.
לכן, תמיסת המומסים המרוכזת נקראת תמיסה היפרטונית – תמיסה היוצרת לחץ חזק.
תמיסת המומסים המהולה נקראת תמיסה היפוטונית – תמיסה היוצרת לחץ נמוך.

4. התנהגות אוסמוטית של תאים אנימלים
1.כדוריות דם אדומות (אריתרוציטים): בדם נורמלי קרום האריתרוציט "אחראי" על הפרש
הריכוזים בין האריתרוציט לבין תמיסת הפלסמה שבה נמצאים האריתרוציטים.
בנוסף, שתי התמיסות (פנים האריטרוציט והפלסמה) הינן איזוטוניות זו לזו (לחצן האוסמוטי שווה).
המקרה: תמיסת הפלסמה נמהלת, ומתחילה זרימת מים לתאי הדם. הלחץ האוסמוטי גדל
מעל גבול האלסטיות של קרום הכדורית.
מה מתרחש ? התפוצצות הכדורית, ההמוגלובין דולף לסביבה החיצונית – המוליזה.
חידה הטומנת בחובה נקודה :
הלחץ האוסמוטי הנורמלי של פלסמת דם האדם והאריתרוציטים
הינו שווה ערך ללחצה האוסמוטי של תמיסת מלח בריכוז של 0.85%.
א. מה משמעות הדבר ?
ב. תכנן ניסוי בו תצטרך לגלות מהו ריכוז תמיסת המלח ההיפוטונית
שחלה בה המוליזה של האריטרוציט.

5. התנהגות אוסמוטית של צמחים
1. התא הצמחי מוקף בדופן קשיח העשוי תאית (צלולוז). מבנה הדופן מאפשר חדירה חופשית של
מולקולות מים ומומסים.
2. רב נפחו של תא צמחי בוגר תפוס בחלולית המוקפת קרום.
שני הקרומים של הציטופלסמה ושל החלולית הינם בררנים וחדירותם למים גדולה.
3. "המשחק" האוסמוטי בין תא צמחי לסביבתו הוא בעיקרו בין התמיסה שבחלולית לזו שמחוץ לתא.
נפח הנוזל בחלולית מפעיל לחץ הידרוסטטי – לחץ טורגור, על דופן התא. ודופן התא מתנגד ללחץ
זה בכיוון ההפוך ומאזנו – לחץ הדופן.
4. תא צמחי בסביבה היפוטונית: יונק מהסביבה מים באוסמוזה.
תא צמחי במים מזוקקים אינו מתפוצץ משום שהדופן מהווה גבול חיצוני המונע זאת.
5. תא צמחי הנתון בסביבה היפרטונית מאבד מים, נפח החלולית מתכווץ, קרום הציטופלסמה ניתק
מהדופן ושני הקרומים (ציטופלסמה וחלולית) מתקרבים זה לזה – פלסמוליזה.
6. דהפלסמוליזה: הכנסת תא במצב פלסמוליזה לתמיסה היפוטונית או למים מזוקקים וחזרתו למצב
טורגור מלא.

6. התנהגות תא צמחי בשתי תמיסות היפרטוניות
לפנינו תא צמח בתמיסת גליצרול בריכוז 0.8 ותא צמח בתמיסת סוכרוז בריכוז 0.8 מולר.
התמיסות הינן היפרטוניות לתא.
כעבור מס' דקות חלה בשניהם פלסמוליזה.
כעבור כמחצית השעה התאים בגליצרול עוברים דהפלסמוליזה (אלו שבתמיסת הסוכרוז נותרים במצב פלסמוליזה.
מדוע ? לאחר יציאת המים לסביבה ההיפרטונית, מתחילה כניסה של מולקולות גליצרול לתא בדיפוסיה, התמיסה בתא נעשית יותר מרוכזת מהתמיסה בסביבתו ובעקבות כניסת מולקולות גליצרול נכנסים מים באוסמוזה – חלה דהפלסמוליזה.
מולקולות הסוכרוז גדולות מאלו של הגליצרול אינן חודרות דרך קרום התא, על כן יישאר התא במצב פלסמוליזה.

7. הלחץ שמפעיל עמוד התמיסה המרוכזת מוכר בשם לחץ אוסמוטי.
לחץ אוסמוטי הוא הלחץ המופעל על ידי מולקולות המים העוברות דרך קרום בתהליך
האוסמוזה. לחץ זה נמדד על פי הלחץ הדרוש על מנת למנוע את מעברן מצד אחד של
הקרום לצידו השני .
חידות !
האם נוכל להשתמש בעקרונות בהם דנו עד כה ולפתח שיטה להתפלת מי ים ?
מדוע נמס הסוכר בתפוח האדמה ואילו העמילן לא מתמוסס בו?
מדוע מתו המלחים בצמא בלב האוקיינוס (שתו מי ים) ?
מדוע זקופים עלי העץ לאחר הגשם ?
מדוע לא גדלים חיידקים בדבש או בריבה ?
מדוע נפוחות כרסי ילדים רעבים ?
מדוע לא ניתן להשתמש במים טהורים לאינפוזיה ?
איך נוצרת רוח?

8. כל התאים החיים מצליחים לתפקד כהלכה, רק אם כל החומרים החיוניים להם
נמצאים בהם, ובכמות מתאימה. אם יש בתא חומרים מיותרים או חסרים בו חומרים, פעילותו התקינה של התא עלולה להיפגע, והוא עלול להיקלע לסכנת מוות.
מיהו האחראי על תכולת החומרים בתא, שומר הסף של "דלת הכניסה" של התא, הקובע אילו חומרים ייכנסו פנימה ואילו חומרים ייצאו החוצה?
קרום התא

9. קרום התא

10. קרום התא
הקרום הינו דו שכבתי ומורכב ממולקולות של פוספוליפיד (= זנבות של חומצות שומן וראשים של זרחות) לכל המולקולות ראש הידרופילי (נמשך למים) ושני זנבות הידרופובים (דוחים מים).
הזנבות שאינם מקוטבים, פונים כלפי מרכז הקרום ואילו הראש ההידרופילי פונה כלפי חוץ ופנים ובא במגע עם התמיסה התוך והחוץ תאית המימית.
הדבר יוצר חיץ הידרופובי אשר מאפשר מעבר בררני של חומרים דרך הממברנה וכן שמירה על צורתה על אף נוזליותה.
הקרום אינו קשיח והוא בעל אופי נוזלי.
בתוך הקרום שקועים חלבונים המכונים חלבוני הממברנה, הן המבצעות את מירב תפקידי קרום התא, ולפיכך מקנות לו תכונת הבררנות שלו.
החלבונים ממלאים תפקידים ביולוגים שונים. אל חלק מהחלבונים קשורות מולקולות סוכרים.
הקרום הינו אסימטרי, כלומר צידו החיצוני שונה מצידו הפנימי. לדוגמא, חלבונים הבולטים מצד אחד של הממברנה ואינם בולטים מצידה השני.
כל ממברנת תא ניחנת בחדירות בררנית. הודות למבנה המולקולרי שלה, מאפשרת רק למומסים מסויימים לחדור דרכה.
חמצן, פחמן דו חמצני ומולקולות קטנות ולא קוטביות עוברות דרך הקרום בדיפוסיה פשוטה.

13. חלבוני קרום התא
חלבוני העברה- מסייעים למעבר חומרים בין שני עברי התא. חלבוני העברה מעבירים חומרים בדרך כלל כשיכול בהם שינוי מרחבי. בקבוצת חלבונים זו נכללים הנשאים והמשאבות.
קולטנים- מסייעים לתקשורת התא עם תאים שכנים ועם הגוף כולו. בחלבונים אלו יש אתרי קישור להורמונים ולחלבונים אחרים אשר ביכולתם לשנות את תפקוד התא.
חלבוני היכרות- גליקופרוטאינים (חלבונים בעלי שיירים סוכריים) המהווים מעין טביעת אצבע של התא ומסייעים לזיהויו.
חלבוני היצמדות- מצמידים תאים מאותה הרקמה זה לזה.
אנזימים- מזרזים או מעכבים ריאקציות הנעשות בשטח הפנימי של התא.

14. העברה אקטיבית העברה פסיבית
תנועת חומרים בין התא לסביבתו (בשני הכיוונים) מתקיימת בשתי דרכים: העברה פסיבית והעברה אקטיבית.
העברה אקטיבית
תנועת חלקיקים בין התא לסביבתו, בסיוע
אנרגיה שהוא משקיע.
מהיכן האנרגיה ? התא מנצל אנרגיה
המשתחררת מפירוק מולקולות A.T.P
הנוצרות בתהליך הנשימה או פוטוסינטזה.
תנועת מומסים (מולקולות ויונים) מתקיימת בדרך
של העברה אקטיבית.
מולקולות החומר עוברות ממקום ריכוזן הנמוך
למקום ריכוזן הגבוה – בניגוד למפל הריכוזים.
העברה אקטיבית מתרחשת באמצעות נשאים
מסוג משאבות
העברה פסיבית
מתקיימת מכוחן של תופעות פיסיקליות.
התא לא משקיע אנרגיה.
התופעות הן דיפוסיה ואוסמוזה.
כלומר, תנועת מולקולות גז ומולקולות מומסים
דרך קרומי התאים,נעשית מכח הדיפוסיה ואילו
תנועת מולקולות מים מתקיימת מכח האוסמוזה.
בדיפוסיה פסיבית לקרום התא אין תפקיד.
העברה פאסיבית מרחשת ע"י תעלות נשאים
ונקראת גם דיפוסיה מזורזת (גם דרך הקרום
עצמו).

15. מנגנוני העברה חלבונים דרך הקרום
1. חשוב לזכור כי הקרום הינו תווך ליפידי ולכן החלק הליפידי, ההידרופובי של הקרום מאפשר
למולקולות קטנות ובלתי טעונות, המסיסות בליפידים, לעבור בדיפוסיה (ללא השקעת אנרגיה) דרך
הקרום. לדוגמא, חמצן וחנקן.
2. מולקולות טעונות (יונים):הן הידרופיליות (מסיסות במים) ולא עוברות דרך הקרום הדו שכבתי, זאת ללא תלות
בגודלן. המטען אינו מאפשר למולקולה לחדור דרך האזור ההידרופובי.
כיצד, אם כן חודרות לתא מולקולות הידרופיליות וטעונות (=מולקולות מסיסות במים)?
א. תעלות:
*חלבונים ממברנלים היוצרים רצף הידרופילי בין הסביבה החוץ תאית לסביבה התוך תאית.
*התעלה מאפשרת מעבר של חומרים מסיסים במים לתא ומהתא ללא מגע עם הסביבה הפוספוליפידית (פנים
הקרום). כלומר, בין החומרים העוברים בתעלות נכללים חומרים שהתמוססו במים והם בעלי מטען חשמלי (יונים)
כגון יוני נתרן ואשלגן.
*מעבר המומס דרך התעלה תלוי ב: קוטר התעלה, מטענה החשמלי.
*המעבר בתעלה הינו עם מפל הריכוזים, כלומר ללא השקעת אנרגיה (דיפוסיה ללא השקעת אנרגיה).

16. מנגנוני העברה דרך הקרום, המשך
ב. נשאים:
חלבונים ממברנלים בקשורים בהעברת חלבונים.
כל נשא נקשר למולקולה או ליון ספציפי עם ההתקשרות משתנה מבנהו המרחבי של הנשא ובעקבות כך המולקולה עוברת לעברו האחר של הקרום.
הנשא יכול להעביר מולקולות מומס דרך הממברנה בשני הכיוונים, תלוי בכיוון שאליו פונה האתר אתר הקישור של הנשא.
לאחר ההשתחררות, הנשא חוזר לצורתו המקורית וכך חופשי להעביר מולקולה נוספת.

17. מנגנוני העברה דרך הקרום
מעבר של חומרים דרך הקרום, באמצעות נשאים נעשה באחת משתי הדרכים:
*בניגוד למפל הריכוזים, זוהי העברה פעילה המצריכה השקעת אנרגיה – משאבות (לנשאים הפועלים בניגוד למפל הריכוזים קוראים משאבות).
*כל נשא (=משאבה), זקוק להשקעת אנרגיה שמקורה ב – A.T.P.
במשאבות מתרחשת תגובה כימית של פירוק מולקולות ה- ATP וכתוצאה מכך משנה הנשא החלבוני את מבנהו המרחבי כך שיש התאמה בין אתר הקישור של המשאבה למומס. עם שינוי זה מועבר היון או מועברים יונים אחדים מצדו האחד של הקרום לצד אחר שלו.
תנועת המומסים נמשכת גם נגד מפל הריכוזים של המומס.
במורד מפל הריכוזים – העברה סבילה (ללא השקעת אנרגיה).

18. משאבת נתרן אשלגן
משאבה המעבירה יוני אשלגן ונתרן דרך המבברנה בכיוונים מנוגדים.
הנתרן מוצא מפנים התא לחוץ התא בניגוד למפל הריכוזים.
האשלגן מוכנס מחוץ התא לתוך התא בניגוד למפל הריכוזים.
סדר ההתרחשות: A.T.P תורם קבוצת זרחה למשאבה ויוני נתרן בציטופלסמה נקשרים לחלבון בצידו הפונה לפנים התא.
יוני הנתרן מועברים למחוץ התא, קבוצת הזרחה משתחררת ויוני אשלגן מועברים, באמצעות אותה משאבה, לפנים התא.

19. חוץ התא פנים התא שלב ראשון: המשאבה נפתחת כלפי פנים התא.
3 יוני נתרן נקשרים מצידו
החיצון של קרום התא.
6. שני יוני האשלגן נפלטים לתוך פנים התא. המשאבה חוזרת למבנה המרחבי ההתחלתי.
5. דפוספורילציה מזרזת שינוי
במבנה המרחבי של המשאבה.
פנים התא
יוני הנתרן משתחררים
אל הסביבה החיצונית.
שני יוני אשלגן
נקלטים מן החוץ.
יוני הנתרן משתחררים אל הסביבה החיצונית.
המשאבה נפתחת כלפי חוץ ומוכנה לתחילתה של המחצית השניה של המחזור.

20. לסיכום,

21. אקסוציטוזה ואנדוציטוזה – תהליכים צורכי אנרגיה
מולקולות גדולות וחלקיקים אינם יכולים לעבור דרך קרום התא באמצעות תעלות ונשאים.
אנדוציטוזה: חלק מממברנת התא שוקע פנימה ומקיף חלקיקים, נוזל או טרף זעיר.
הממברנה ששקעה נסגרת ויוצרת בועית המסיעה את תכנה ממקום למקום או
מאחסנת אותו בציטופלסמה.
אקסוציטוזה: בועית ציטופלסמטית מוקפת ממברנה, נעה אל ממברנת התא ומתמזגת
עימה. ממברנת הבועית משתלבת בממברנת התא ותכנה של הבועית נחשף
לסביבה.

22. עבודה לתלמידי כיתות יא' – פרק ה' (ספר התא) – קרומים בתא.
קרא עמודים , (העזר באתר בית הספר כיתות יא' נושא התא על פי ההפניות). בדף זה אפשר לגשת ישירות לקישורים על ידי לחיצה על הכתובת המסומנת כחול.
1. מהו ההרכב הכימי של הליפידים והפוספוליפידים : א. הכר את היסודות הבונים את השומנים והשווה ליסודות הבונים את החלבונים ב. מהם חומצות שומן,מה בין ח' שומן רוויות ובלתי רוויות מבחינת המבנה הכימי ג. מה בין שמנים ושומנים ד. מהו טריגליצריד ופוספוגליצריד. 2. מבנה הקרום הוא מבנה דו שכבתי לא סימטרי ודינמי . הסבר משפט זה להבנה העזר גם באנימציה "מבנה קרום התא" (ראה כתות יא', התא, תמונות ואנימציות)
3. כל הקרומים הביולוגיים הם בעלי אותו מבנה בסיסי. ובכל זאת לקרומים שונים באותו יצור, וכן לקרומים של אברונים באותו תא יש יחודיות. במה מתבטאת יחודיות זו ומה חשיבותה.
4. ישנן דרכים שונות למעבר חומרים דרך קרום התא וממנו. לצורך כך עליך להכיר את המושגים הבאים: דיפוזיה, אוסמוזה, ריכוז גבוה , ריכוז נמוך,תמיסה מהולה, תמיסה מרוכזת, לחץ אוסמוטי, תמיסה היפוטונית, איזוטונית היפרטונית, פלסמוליזה , דה פלסמוליזה ולחץ טורגור אחרי שהכרת את המושגים עליך ללמוד מה קורה לתא צמח ולתא אנימלי (תא בע"ח) בתמיסות
השונות :
א. בצע פעילות "בתוך התא ומסביב לו" (ראה כיתות יא', התא, תרגילים ופעילויות)
ב. ענה על השאלות בקישור הנ"ל בסעיף "בחן את עצמך".
ג. הכנס לתרגיל "התנהגות אוסמוטית של תאי דם" הכן אותו כתרגיל מסכם.
מהי פלסמוליזה ודה פלסמוליזה. העזר באנימציה בנושא פלסמוליזה (כיתות יא, התא, תמונות
ואנימציות):

23. 5. קרום התא, שהוא מבנה דינמי, מאפשר קיום סביבה פנימית יציבה השונה מן הסביבה החיצונית כדי להבין משפט זה עליך להכיר את המושגים העברה סבילה, העברה פעילה, תעלות, נשאים,
משאבות, דיפוזיה מזורזת א. העברה סבילה היא דיפוזיה במורד מפל הריכוזים. הסבר. איזה חומרים עוברים בדרך זו? ב. העברה פעילה היא בניגוד למפל הריכוזים. הסבר. כיצד היא מאפשרת לשמור על הומיאוסטזיס? ג. מהם נשאים, משאבות ותעלות. מי עובר באמצעותם וכיצד? העזר בתרגיל "מבנה קרום התא" (ראה כיתות יא' , תרגילים ופעילויות):
ד. ענה על השאלות בסעיף "בחן את עצמך" בתרגיל הנ"ל.
6. מהי אנדוציטוזה ומהי אקסוזיצטזה. אילו חומרים עוברים בדרך זו?
העזר באנימציות "מעבר דרך קרומים" . אגב באנימציות אלה עליך ללחוץ על הכותרות ותראה
את האנימציה. (יש אנימציות גם על משאבות ודרכי העברה אחרות דרך קרומים).
7. קרום התא מאפשר קליטת מסרים מהסביבה החיצונית לתוך התא (לדוגמה קליטת גירוי בתא עצב, השפעת ההורמונים אינסולין ואדרנלין). מהם הקולטנים וכיצד פועלים?
קרא עמודים 110 – 116: 8. קיימת בתא מערכת קרומים התוחמת אברונים ויוצרת מידור בתא. המידור מאפשר פעילות מגוונת וקיום סביבות שונות בתוך אברונים שונים המוקפים בקרום.
מהם : רשת אנדופלסמטית חלקה ומחוספסת, מנגנון גולג'י וליזוזומים. מהם התהליכים המתרחשים בכל אחד ממערכות קרומים אלו (העזר באנימציות : כיתות יא, התא, תמונות ואנימציות): ו:
בהצלחה !