תא אוקריוטי: מאפיינים, סוגים, חלקים, חילוף חומרים - ביולוגיה - 2025

תאי איקריוטיים הם רכיבים מבניים של קו רחב של אורגניזמים מאופיינים על ידי בעל תאים עם גרעין המופרד באמצעות ממברנה שיש קבוצה של אברונים.

בין האברונים הבולטים של האוקריוטות יש לנו המיטוכונדריה, האחראיות על הנשימה התאית ודרכים אחרות הקשורות לייצור אנרגיה וכלורופלסטים, שנמצאות בצמחים ואחראיות לתהליך הפוטוסינתטי.

תא אוקריוטי בעלי חיים. מקור: מאת Nikol valentina romero ruiz, מתוך ויקימדיה

בנוסף ישנם מבנים אחרים המוגבלים על ידי ממברנות כמו מכשיר הגולגי, הרטיקול האנדופלמזי, ווקואולים, ליזוזומים, פרוקסיסומים, בין היתר, הייחודיים לאוקריוטים.

האורגניזמים שהם חלק מאיקריוטות הם הטרוגניים למדי, הן בגודל והן במורפולוגיה. הקבוצה נעה בין פרוטוזואה חד-תאית ושמרים מיקרוסקופיים ועד צמחים ובעלי חיים גדולים המאכלסים את הים העמוק.

האוקריוטות שונות מפרוקריוטות בעיקר על ידי נוכחות הגרעין ואורגנלים פנימיים אחרים, בנוסף לכך שיש להם ארגון גבוה של חומר גנטי. ניתן לומר כי האוקריוטות מורכבות בהרבה בהיבטים שונים, מבניים ופונקציונליים כאחד.

מאפיינים כלליים

המאפיינים החשובים ביותר המגדירים תא אוקריוטי הם: נוכחות של גרעין מוגדר עם החומר הגנטי (DNA) בפנים, האברונים התתיים הסולולריים שמבצעים משימות ספציפיות, והציטוט שלד.

לפיכך, לשושלות מסוימות מאפיינים מיוחדים. לדוגמא, בצמחים יש כלורופלסטים, שקע גדול וגודל תא עבה. בפטריות, קיר הציטין מאפיין. לבסוף, לתאים בבעלי חיים יש צנטרולים.

באופן דומה, ישנם אורגניזמים חד תאיים אוקריוטיים בתוך פרוטסטים ופטריות.

חלקים (אורגנלים)

אחד המאפיינים הייחודיים של האוקריוטות הוא נוכחותם של אברונים או תאים תת-תאים מוקפים בקרום. בין הבולטים שיש לנו:

הליבה

ייצוג תא אנושי אוקריוטי. אתה יכול לראות את הליבה

הגרעין הוא המבנה הבולט ביותר בתאים אוקראוטיים. הוא תוחם על ידי קרום שומנים כפול נקבובי המאפשר חילופי חומרים בין הציטופלסמה לבין הפנים הגרעיניים.

זהו האורגנל האחראי על תיאום כל התהליכים הסלולריים, מכיוון שהוא מכיל את כל ההוראות הנחוצות ב- DNA המאפשר לבצע מגוון עצום של תהליכים.

הגרעין אינו אורגנל כדורי וסטטי לחלוטין עם DNA המפוזר בתוכו באופן אקראי. זהו מבנה של מורכבות מעודנת עם מרכיבים שונים כמו: המעטפה הגרעינית, הכרומטין והגרעין.

ישנם גם גופים נוספים בתוך הגרעין כמו גופי קיג'ל וגופי ה- PML (לוקמיה פרומיוציטית).

מיטוכונדריה

מיטוכונדריה

מיטוכונדריה הן אברונים המוקפים במערכת קרום כפולה ונמצאים בצמחים ובעלי חיים כאחד. מספר המיטוכונדריה לתא משתנה בהתאם לצרכיו: בתאים עם דרישות אנרגיה גבוהה המספר גבוה יחסית.

מסלולי חילוף החומרים המתרחשים במיטוכונדריה הם: מחזור חומצות לימון, הובלת אלקטרונים וזרחן חמצוני, חמצון בטא של חומצות שומן והתמוטטות חומצות אמינו.

כלורופלסטים

כלורופלסט

כלורופלסטים הם אברונים טיפוסיים של צמחים ואצות, המציגים מערכות קרום מורכבות. המרכיב החשוב ביותר הוא הכלורופיל, פיגמנט ירוק שמשתתף ישירות בפוטוסינתזה.

בנוסף לתגובות הקשורות לפוטוסינתזה, כלורופלסטים יכולים לייצר ATP, לסנתז חומצות אמינו, חומצות שומן, ועוד. מחקרים אחרונים הראו שתא זה קשור לייצור חומרים כנגד פתוגנים.

בדומה למיטוכונדריה, לכלורופלסטים יש חומר גנטי משלהם, בצורה מעגלית. מנקודת מבט אבולוציונית עובדה זו היא עדות התומכת בתיאוריה של התהליך האנדוסימביוטי האפשרי שהוליד מיטוכונדריה וכלורופלסטים.

תכנית אנדופלסמה

תכנית אנדופלסמה

תכנית הרשת היא מערכת ממברנות הממשיכה בגרעין והיא נמשכת לאורך כל התא בצורה של מבוך.

הוא מחולק לתכנית אנדופלסמה חלקה ולתכנית אנדופלמומית גסה, תלוי בנוכחות ריבוזומים בה. תכנית הרשת הגסה אחראית בעיקר על סינתזת חלבון - בזכות ריבוזומים מעוגנים. החלק, מצידו, קשור למסלולי חילוף החומרים של השומנים

מערכת גולג'י

זה מורכב מסדרת דיסקים שטוחים הנקראים "בורות גולגיאן". זה קשור להפרשת חלבונים ושינוים. זה משתתף גם בסינתזה של ביומולקולות אחרות, כמו ליפידים ופחמימות.

אורגניזמים אוקריוטים

בשנת 1980 הצליחו החוקרים קרל ווז ומשתפי הפעולה ליצור קשרים בין יצורים חיים בטכניקות מולקולריות. באמצעות סדרת ניסויים חלוציים הם הצליחו להקים שלושה תחומים (המכונים גם "תחומי-על") והשאירו אחריהם את התפיסה המסורתית של חמשת העולמות.

על פי תוצאותיו של ווזה, אנו יכולים לסווג את צורות החיים של כדור הארץ לשלוש קבוצות בולטות: ארכאאה, אבקטריה ואוקריה.

בתחום האוקריה נמצאים האורגניזמים המוכרים לנו כאוקריוטות. שושלת זו מגוונת באופן נרחב ומקיפה מספר אורגניזמים חד-תאיים וגם רב-תאיים.

חד תאי

אאוקריוטים חד-תאיים הם אורגניזמים מורכבים ביותר, מכיוון שהם חייבים להחזיק בתא אחד את כל הפונקציות האופייניות של איקריוט. פרוטוזואה מסווגים היסטורית כ- rhizopods, ciliates, flagellates, and sporozoans.

כדוגמאות הבולטות ביותר יש לנו את האוגלנה: מינים פוטוסינתטיים המסוגלים לנוע דרך סמל.

ישנם גם אאוקריוטים מצומצמים, כמו הפרמציה המפורסמת השייכת לסוג Paramecium. אלה הם בעלי צורת נעלי בית אופיינית ונעות בזכות נוכחותן של ציציות רבות.

בקבוצה זו ישנם גם מינים פתוגניים של בני אדם ובעלי חיים אחרים, כמו סוג Trypanosoma. קבוצת טפילים זו מאופיינת בכך שיש לה גוף מוארך ופלגלום טיפוסי. הם הגורמים למחלת צ'אגאס (Trypanosoma cruzi) ולחולי שינה (Trypanosoma brucei).

הסוג פלסמודיום הוא החומר הסיבתי למלריה או מלריה בבני אדם. מחלה זו יכולה להיות קטלנית.

ישנם גם פטריות חד-תאיות, אך המאפיינים הבולטים ביותר של קבוצה זו יתוארו בחלקים מאוחרים יותר.

צמחים

כל המורכבות הגדולה של הצמחים שאנו צופים מדי יום שייכת לשושלת האוקריוטית, מעשבים ועשבים ועד עצים מורכבים וגדולים.

התאים של אותם אנשים מאופיינים בכך שקיר תא מורכב מתאית, המעניק נוקשות למבנה. בנוסף, יש להם כלורופלסטים המכילים את כל היסודות הביוכימיים הנחוצים לתהליך הפוטוסינתטי.

צמחים מייצגים קבוצה מגוונת מאוד של אורגניזמים, עם מחזורי חיים מורכבים שלא ניתן יהיה להקיף רק במאפיינים בודדים.

פטריות

המונח "פטריה" משמש לייעוד אורגניזמים שונים כמו עובש, שמרים ויחידים המסוגלים לייצר פטריות.

בהתאם למין, הם יכולים להתרבות מינית או לא-מינית. הם מאופיינים בעיקר בייצור נבגים: מבנים סמויים קטנים שיכולים להתפתח כאשר תנאי הסביבה מתאימים.

אתם עשויים לחשוב שהם דומים לצמחים, מכיוון ששניהם מאופיינים בהובלת אורח חיים שקט, כלומר הם אינם זזים. עם זאת, פטריות חסרות כלורופלסטים ואין להן את המנגנון האנזימטי הדרוש לביצוע פוטוסינתזה.

דרך האכלה שלהם הטרוטרופית, כמו רוב בעלי החיים, ולכן עליהם לחפש מקור אנרגיה.

חיות

בעלי החיים מייצגים קבוצה המורכבת מכמעט מיליון מינים מקוטלגים ומסווגים כהלכה, אם כי זואולוגים מעריכים כי הערך האמיתי יכול להיות קרוב יותר ל -7 או 8 מיליון. הם קבוצה מגוונת כמו אלה שהוזכרו לעיל.

הם מאופיינים בכך שהם הטרוטרופיים (הם מחפשים את המזון שלהם) ויש להם ניידות מדהימה המאפשרת להם לזוז. למשימה זו יש להם סדרה של מנגנוני תנועה מגוונים המאפשרים להם לנוע על יבשה, מים ואוויר.

לגבי המורפולוגיה שלהם, אנו מוצאים קבוצות הטרוגניות להפליא. למרות שנוכל לעשות חלוקה לחסרי חוליות וחוליות, כאשר המאפיין המייחד אותם הוא נוכחות עמוד החוליה והספרדית.

בין חסרי החוליות יש לנו חלפים, צנידרים, קרניים, נמטודות, תולעים שטוחות, פרוקי רגליים, רכיכות ופקדנים. בעוד שחולייתנים כוללת קבוצות ידועות יותר כמו דגים, דו-חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים.

סוגי תאים אוקיארוטים

קיים מגוון גדול של תאים אוקריוטים. למרות שאולי תחשוב שהמורכבים ביותר נמצאים בבעלי חיים וצמחים, זה לא נכון. המורכבות הגדולה ביותר נצפתה באורגניזמים פרוטסטיים, אשר חייבים לכלול את כל היסודות הנדרשים לחיים בתוך תא יחיד.

הדרך האבולוציונית שהובילה להופעת אורגניזמים רב-תאיים הביאה עמה את הצורך לחלק משימות בתוך הפרט, המכונה בידול תאים. לפיכך, כל תא אחראי לסדרת פעילויות מוגבלות ובעל מורפולוגיה המאפשרת לו לבצע אותן.

ככל שמתרחש תהליך של איחוי או הפריה של סיביות, הזיגוטה המתקבלת עוברת סדרה של חלוקות תאים עוקבות אשר יובילו להיווצרותם של יותר מ- 250 סוגי תאים.

אצל בעלי חיים, מסלולי ההבדלה שאחריהם עוברים מופנים על ידי אותות שהוא מקבל מהסביבה ותלוי במידה רבה במיקומו באורגניזם המתפתח. בין סוגי התאים הבולטים ביותר שיש לנו:

נוירונים

הנוירונים או התאים המתמחים בהולכה של דחף העצבים המהווים חלק ממערכת העצבים.

תאי שריר

תאי שרירים שלדיים בעלי תכונות של התכווצות ומיושרים ברשת של חוטים. אלה מאפשרים תנועות טיפוסיות של בעלי חיים כמו ריצה או הליכה.

תאי סחוס

תאי סחוס מתמחים בתמיכה. מסיבה זו הם מוקפים במטריקס שיש בו קולגן.

תאי דם

המרכיבים התאיים של הדם הם כדוריות דם אדומות ולבנות וטסיות דם. הראשונים הם בצורת דיסק, חסרי גרעין כאשר הם בוגרים ותפקידם להעביר המוגלובין. תאי דם לבנים משתתפים בתגובה החיסונית ובטסיות הדם בתהליך קרישת הדם.

חילוף חומרים

אאוקריוטות מציגות סדרה של מסלולי מטבוליות כמו גליקוליזה, מסלולי פנטוז פוספט, חמצון בטא של חומצות שומן, בין היתר, המאורגנות בתאים סלולריים ספציפיים. לדוגמה, ATP נוצר במיטוכונדריה.

לתאי צמחים יש מטבוליזם אופייני, מכיוון שיש להם את המנגנון האנזימטי הנדרש בכדי לקחת אור שמש ולייצר תרכובות אורגניות. תהליך זה הוא פוטוסינתזה והופך אותם לאורגניזמים אוטוטרופיים שיכולים לסנתז את המרכיבים האנרגטיים הנדרשים על ידי חילוף החומרים שלהם.

לצמחים מסלול מסוים הנקרא מחזור הגליוקסילט המתרחש בגליוקסיסום והוא אחראי להמרת הליפידים לפחמימות.

בעלי חיים ופטריות מאופיינים בכך שהם הטרוטרופים. שושלות אלה אינן מסוגלות לייצר מזון משלהן, ולכן עליהן לחפש אותו באופן פעיל ולבזות אותו.

הבדלים עם פרוקריוטות

ההבדל המכריע בין איקריוט לפרוקריוט הוא נוכחות גרעין המוגבל על ידי קרום ומוגדר בקבוצה הראשונה של אורגניזמים.

אנו יכולים להגיע למסקנה זו על ידי בחינת האטימולוגיה של שני המונחים: פרוקריוט מגיע מהשורש פרו שפירושו "לפני" וקריון שהוא גרעין; ואילו אוקיוטרה מתייחסת לנוכחות "גרעין אמיתי" (האיחוד האירופי שמשמעותו "נכון" וקריון שפירוש גרעין)

עם זאת, אנו מוצאים אוקריוטים חד-תאיים (כלומר, האורגניזם כולו הוא תא בודד) כמו פאראמציום הידוע או שמרים. באותו אופן אנו מוצאים אורגניזמים אוקראוטיים רב-תאים (המורכבים ביותר מתא אחד) כמו בעלי חיים, כולל בני אדם.

על פי תיעוד המאובנים, ניתן היה להסיק שאוקריוטים התפתחו מפרוקריוטים. לכן, הגיוני להניח שלשתי הקבוצות יש מאפיינים דומים כמו נוכחות של קרום תאים, מסלולי מטבוליות נפוצים, בין היתר. ההבדלים הבולטים ביותר בין שתי הקבוצות יתוארו להלן:

מקור: על ידי שום סופר לא ניתן לקרוא מכונה. Mortadelo2005 הניח (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים). באמצעות Wikimedia Commons

גודל

אורגניזמים אוקיארוטים הם בדרך כלל גדולים יותר מאשר פרוקריוטות, מכיוון שהם מורכבים הרבה יותר ועם יותר יסודות תאיים.

בממוצע, קוטרו של פרוקריוט הוא בין 1 ל -3 מיקרומטר, ואילו תא אוקריוטי יכול להיות בסדר גודל של 10 עד 100 מיקרומטר. למרות שיש חריגים בולטים לכלל זה.

נוכחות של אברונים

באורגניזמים פרוקריוטים אין מבנים המופרדים על ידי קרום התא. אלה פשוטים ביותר וחסרים את הגופים הפנימיים הללו.

בדרך כלל, הממברנות היחידות שיש לפרוקריוטות אחראיות על תיחום האורגניזם עם הסביבה החיצונית (שימו לב כי ממברנה זו קיימת גם באוקריוטות).

הליבה

כאמור, נוכחות גרעין היא מרכיב מרכזי להבחנה בין שתי הקבוצות. בפרוקריוטות החומר הגנטי אינו מתוחם על ידי שום סוג של קרום ביולוגי.

לעומת זאת, אאוקריוטים הם תאים בעלי מבנה פנים מורכב, ובהתאם לסוג התא, מציגים את האברונים הספציפיים שתוארו בפירוט בסעיף הקודם. לתאים אלה לרוב גרעין בודד עם שני עותקים של כל גן - כמו ברוב התאים בבני אדם.

באוקריוטות, ה- DNA (חומצות deoxyribonucleic) מאורגן מאוד ברמות שונות. מולקולה ארוכה זו קשורה לחלבונים, המכונים היסטונים, והיא דחוסה עד כדי כך שהיא מסוגלת להיכנס לגרעין קטן, שניתן לראות בנקודה מסוימת בחלוקת התא ככרומוזומים.

לפרוקריוטות אין רמות ארגון כל כך מתוחכמות. באופן כללי, חומר גנטי מתרחש כמולקולה מעגלית יחידה שיכולה להידבק לביוממברנה הסובבת את התא.

עם זאת, מולקולת ה- DNA אינה מופצת באופן אקראי. למרות שהוא אינו עטוף בקרום, החומר הגנטי נמצא באזור הנקרא נוקלאואיד.

מיטוכונדריה וכלורופלסטים

במקרה הספציפי של המיטוכונדריה, מדובר באברונים תאים בהם נמצאים החלבונים הנחוצים לתהליכי הנשימה התאיים. פרוקריוטות - אשר חייבות להכיל אנזימים אלו לתגובות חמצוניות - מעוגנות בקרום הפלזמה.

באופן דומה, במקרה כזה שהאורגניזם הפרוקריוטי הוא פוטוסינתטי, התהליך מתרחש בכרומטופורים.

ריבוזומים

ריבוזומים הם המבנים האחראיים לתרגום ה- RNA של המסר לחלבונים שהמולקולה מקודדת. הם נפוצים למדי, למשל חיידק נפוץ, כמו Escherichia coli, יכול להכיל עד 15,000 ריבוזומים.

ניתן להבחין בין שתי יחידות המרכיבות את הריבוזום: מז'ור וקטין. השושלת הפרוקריוטית מאופיינת בהצגת ריבוזומים של 70S, המורכבים מיחידת ה -50S הגדולה והיחידה ה -30S הקטנה. לעומת זאת, באוקריוטים הם מורכבים מיחידת 60S גדולה ומיחידה קטנה של 40S.

בפרוקריוטים, ריבוזומים פזורים בכל הציטופלזמה. בעוד באיקריוטים הם מעוגנים לקרומים, כמו בתכנית הרטרופולית האנדופלסמית הגסה.

ציטופלזמה

הציטופלזמה באורגניזמים פרוקריוטיים היא בעלת מראה גרגרי ברובו, הודות לנוכחות ריבוזומים. בפרוקריוטות, סינתזת DNA מתרחשת בציטופלזמה.

נוכחות דופן התא

אורגניזמים פרוקריוטים וגם אקוקרטיים מתוחמים מסביבתם החיצונית על ידי קרום ביולוגי כפול. עם זאת, קיר התא הוא מבנה המקיף את התא ונמצא רק בשושלת הפרוקריוטית, בצמחים ובפטריות.

קיר זה הנוקשה והתפקיד הכללי האינטואיטיבי ביותר הוא להגן על התא מפני לחץ סביבתי ושינויים אוסמוטיים אפשריים. עם זאת, ברמת הקומפוזיציה קיר זה שונה לחלוטין משלוש הקבוצות הללו.

קיר החיידקים מורכב מתרכובת בשם פפטידוגליקן, הנוצרת על ידי שני בלוקים מבניים המקושרים על ידי קשרים מסוג β-1,4: N- אצטיל-גלוקוזאמין וחומצה N-אצטילמורממית.

בצמחים ובפטריות - שתיהן אוקריוטות - הרכב הקיר משתנה גם הוא. הקבוצה הראשונה עשויה תאית, פולימר שנוצר על ידי חוזר על יחידות של גלוקוז הסוכר, בעוד שלפטריות יש קירות של צ'יטין ואלמנטים אחרים כמו גליקופרוטאינים וגליקנים. שימו לב שלא לכל הפטריות יש קיר תא.

DNA

החומר הגנטי בין איקריוטות לפרוקריוטות משתנה לא רק באופן הדחיסה שלו, אלא גם במבנהו ובכמותו.

פרוקריוטות מאופיינות בכך שיש כמויות נמוכות של DNA, בין 600,000 זוגות בסיס עד 8 מיליון. כלומר, הם יכולים לקוד בין 500 לכמה אלפי חלבונים.

אינטרונים (רצפי DNA שאינם מקודדים חלבונים ומפריעים גנים) קיימים באוקריוטות ולא בפרוקריוטות.

העברת גנים אופקית היא תהליך משמעותי בפרוקריוטות, ואילו באיקריוטות היא נעדרת למעשה.

תהליכי חלוקת תאים

בשתי הקבוצות נפח התא גדל עד שהוא מגיע לגודל מתאים. אאוקריוטות מבצעות חלוקה על ידי תהליך מורכב של מיטוזה, מה שמביא לשני תאי בת בגודל דומה.

תפקיד המיטוזה הוא להבטיח מספר מתאים של כרומוזומים לאחר כל חלוקת תאים.

חריג לתהליך זה הוא חלוקת התא של שמרים, בעיקר של הסוג Saccharomyces, שם החלוקה מובילה ליצירת תא בת קטנה יותר, מכיוון שהוא נוצר באמצעות "בליטה".

תאים פרוקריוטיים אינם עוברים חלוקת תאים מיטוזה - תוצאה מהותית של היעדר גרעין. באורגניזמים אלה החלוקה מתרחשת על ידי חלוקה בינארית. כך, התא גדל ומתחלק לשני חלקים שווים.

ישנם אלמנטים מסוימים המשתתפים בחלוקת תאים באוקריוטות, כמו צנטרומרים. במקרה של פרוקריוטות, אין אנלוגים לאלה ורק מינים מעטים של חיידקים יש מיקרו-צינורות. רבייה מהסוג המיני שכיחה באיקריוטות ונדירה בפרוקריוטות.

ציטוס שלד

לאיקריוטות יש ארגון מורכב מאוד ברמה של ציטוס שלד. מערכת זו מורכבת משלושה סוגים של חוטים המסווגים לפי קוטרם למיקרו-חוטים, חוטי ביניים ומיקרו-צינורות. בנוסף, ישנם חלבונים בעלי תכונות מוטוריות הקשורים למערכת זו.

לאיקריוטים יש סדרה של תהליכים המאפשרים לתא לנוע בסביבתו. אלה הם הסמלונים שצורתם מזכירה שוט ותנועתם שונה באוקריוטות ובפרוקריוטות. Cilia הם קצרים יותר ונמצאים בדרך כלל במספרים גדולים.

הפניות

1. Birge, EA (2013). גנטיקה חיידקית וחיידקית. ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
2. קמפבל, ח"כ ופארל, SO (2011). בִּיוֹכִימִיָה.
3. קופר, GM ו- Hausman, RE (2000). התא: גישה מולקולרית. מקורבי סינאור.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
5. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. מקגרו - היל.
6. Karp, G. (2009). ביולוגיה תאית ומולקולרית: מושגים וניסויים. ג'ון וויילי ובניו.
7. פונטון, ג '(2008). דופן התא של הפטריות ומנגנון הפעולה של anidulafungin. הכומר איברעם מיקול, 25, 78-82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). מקורם של האוקריוטות: ההבדל בין תאים פרוקריוטים ואוקריוטים. הליכי החברה המלכותית ב ': מדעים ביולוגיים, 266 (1428), 1571 - 1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). בִּיוֹכִימִיָה. פנמריקנית רפואית אד.
10. Weeks, B. (2012). המיקרובים והחברה של אלקמו. הוצאת ג'ונס וברטלט.