פרוטופלזם: היסטוריה, מאפיינים, רכיבים, פונקציות - ביולוגיה - 2025

פּרוֹטוֹפּלָסמָה הוא חומר התא החי. מבנה זה זוהה לראשונה בשנת 1839 כנוזל מובחן מהקיר. זה נחשב כחומר שקוף, צמיג וניתן להרחבה. זה התפרש כמבנה ללא ארגון נראה לעין ועם איברים רבים.

פרוטופלזם נחשב לכל החלק של התא שנמצא בתוך קרום הפלזמה. עם זאת, כמה מחברים כללו את קרום התא, הגרעין והציטופלזמה בתוך הפרוטופלזמה.

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

נכון לעכשיו, המונח פרוטופלזם אינו בשימוש נרחב. במקום זאת, מדענים העדיפו להתייחס ישירות לרכיבים הסלולריים.

הִיסטוֹרִיָה

המונח פרוטופלזמה מיוחס לאנטומי השבדי ג'אן פורקין בשנת 1839. הוא שימש כדי להתייחס לחומר המכונן של עוברי בעלי חיים.

עם זאת, כבר בשנת 1835 תיאר הזואולוג פליקס דוז'ארדן את החומר בתוך קנה הראזופודים. זה נותן לו את השם סרקודה ומציין שיש לו תכונות פיזיקליות וכימיות.

מאוחר יותר, בשנת 1846, הבוטנאי הגרמני הוגו פון מוהל הציג מחדש את המונח פרוטופלזמה כדי להתייחס לחומר הקיים בתאי צמחים.

בשנת 1850 מאחד הבוטנאי פרדיננד כהן את המונחים, ומצביע על כך שלצמחים וגם לבעלי חיים יש פרוטופלזמה. החוקר מציין שבשני האורגניזמים החומר הממלא את התאים דומה.

בשנת 1872 הציגה בי את המונח ביו-פלזמה. בשנת 1880 הציע הנשטיין את המילה פרוטופלסט, מונח חדש להתייחס לתא כולו, למעט דופן התא. כמה מחברים השתמשו במונח זה להחלפת התא.

בשנת 1965 הציג לרדי את המונח ציטוזול, שלימים שימש לשמות הנוזל שבתא.

תיאוריה פרוטופלמטית

האנטומי מקס שולץ הציע בסוף המאה ה -19 כי הבסיס היסודי לחיים הוא פרוטופלזמה. שולץ הציע כי פרוטופלזמה היא החומר המסדיר את הפעילות החיונית של הרקמות בדברים חיים.

עבודותיו של שולץ נחשבות לנקודת המוצא של התיאוריה הפרוטופלמטית. תיאוריה זו נתמכה על ידי הצעותיו של תומאס האקסלי בשנת 1868 ועל ידי מדענים אחרים באותה תקופה.

התיאוריה הפרוטופלסמטית קבעה כי פרוטופלזמה היא הבסיס הפיזי של החיים. בצורה כזו שמחקר חומר זה יאפשר לנו להבין את תפקודם של יצורים חיים, כולל מנגנוני הירושה.

מתוך הבנה טובה יותר של תפקוד ומבנה התא, התיאוריה הפרוטופלמטית איבדה מתוקפה.

מאפיינים כלליים

פרוטופלזם מורכב מתרכובות אורגניות ואי-אורגניות שונות. החומר השופע ביותר הוא מים המהווים כמעט 70% ממשקלם הכולל ומתפקדים כמנשא, ממס, תרמו-ווסת, חומר סיכה ואלמנט מבני.

בנוסף, 26% מהפרוטופלסמה מורכבת מקרומולקולות אורגניות בדרך כלל. מדובר במולקולות גדולות הנוצרות על ידי פילמור של יחידות משנה קטנות יותר.

בין אלה אנו מוצאים פחמימות, מקרומולקולות המורכבות מפחמן, מימן וחמצן, המאחסנות אנרגיה לתא. הם משמשים בתפקודים המטבוליים והמבניים השונים של הפרוטופלזמה.

באופן דומה ישנם סוגים שונים של ליפידים (שומנים ניטרליים, כולסטרול ופוספוליפידים) המשמשים גם כמקור אנרגיה לתא. בנוסף, הם מהווים חלק מכונן מהקרומים המווסתים את התפקודים הפרוטופלסמיים השונים.

חלבונים מהווים כמעט 15% מהרכב הפרוטופלזמה. בין אלה יש לנו חלבונים מבניים. חלבונים אלה מהווים את המסגרת הפרוטופלסמית, ותורמים לארגונם ולהובלתו הסלולרית.

חלבונים אחרים הקיימים בפרוטופלזם הם אנזימים. הם פועלים כזרזים (חומרים המשנים את מהירות התגובה הכימית) של כל התהליכים המטבוליים.

כמו כן, קיימים יוני אורגניים שונים המתאימים רק ל -1% מהרכבו (אשלגן, מגנזיום, זרחן, גופרית, נתרן וכלור). אלה תורמים לשמירה על רמת החומציות של הפרוטופלסמה.

רכיבים

פרוטופלזם מורכב מממברנה הפלזמה, הציטופלזמה והגרעין. עם זאת, כיום, בזכות ההתקדמות במיקרוסקופיית האלקטרונים, ידוע כי מבנה התא מורכב עוד יותר.

יש, בנוסף, מספר רב של תאים תת-תאים, ותכני סלולרי מורכבים מאוד מבחינה מבנית. בנוסף לאברונים, הכלולים כאן כחלק מהציטופלזמה.

קרום פלזמה

קרום הפלזמה או הפלזממה מורכבים מכ -60% חלבונים ו -40% שומנים. הסידור המבני שלה מוסבר על ידי מודל הפסיפס הנוזלי. בכך, הממברנה מציגה דו שכבה דו-פוספוליפדית בה מוטבעים חלבונים.

כל ממברנות התא נחשבות למבנה זהה. עם זאת, הפלזממה היא הקרום העבה ביותר של התא.

אי אפשר לראות את הפלסמלה במיקרוסקופ האור. רק בסוף שנות החמישים של המאה העשרים ניתן היה לפרט את מבנהו.

ציטופלזמה

הציטופלזמה מוגדרת ככול חומר התא שנמצא בתוך הפלסמלה, לא כולל הגרעין. הציטופלסמה כוללת את כל האברונים (מבנים תאיים בעלי צורה ותפקוד מוגדרים). כמו כן החומר בו שקועים המרכיבים התאיים השונים.

ציטוזול

שלד הציטוס מהווה מסגרת חלבונית המהווה את המסגרת התאית. זה מורכב ממיקרופילמנטים ומיקרו-צינורות. מיקרופילמנטים עשויים בעיקר מאקטין, אם כי ישנם חלבונים אחרים.

לחוטים אלה הרכב כימי שונה בסוגים שונים של תאים. מיקרו-צינורות הם מבנים צינוריים העשוי בעיקרון טובולין.

אורגנלים

הגרעין הוא האברון הסלולרי המכיל את המידע הגנטי של התא. בתוכו מתרחשים תהליכי חלוקת התאים.

מוכרים שלושה מרכיבים בגרעין: מעטפת גרעין, גרעין גרעין. המעטפה הגרעינית מפרידה בין הגרעין לציטופלזמה ומורכבת משתי יחידות קרום.

הגרעין הוא החומר הפנימי שמוגבל באופן פנימי על ידי המעטפה הגרעינית. זה מהווה שלב מימי המכיל מספר רב של חלבונים. בעיקר הם אנזימים המווסתים את חילוף החומרים של חומצות גרעין.

הכרומטין (DNA בשלב המפוזר שלו) כלול בגרעין. בנוסף מוצג הגרעין שהוא מבנה שנוצר על ידי חלבונים ו- RNA.

מאפיינים

כל התהליכים המתרחשים בתא קשורים לפרוטופלסמה, באמצעות מרכיביה השונים.

קרום הפלזמה הוא מחסום מבני סלקטיבי השולט על הקשר בין תא לסביבה הסובבת אותו. ליפידים מונעים מעבר של חומרים הידרופיליים. חלבונים שולטים בחומרים שיכולים לחצות את הממברנה, ומסדירים את כניסתם ויציאתם לתא.

תגובות כימיות שונות מתרחשות בציטוזול, כמו גליקוליזה. זה מעורב ישירות בשינויים בצמיגות התא, בתנועת האמבוידים ובציקלוזיס. כמו כן, ישנה חשיבות רבה בהיווצרות הציר המיטוטי במהלך חלוקת התא.

בשלד הציטוס מיקרופילמנטים קשורים לתנועת התא והתכווצות. ואילו מיקרו-צינורות מעורבים בהובלת תאים ועוזרים לעצב את התא. הם גם משתתפים בהיווצרות צנטריוזים, ציציות ופללה.

הובלה תוך-תאית, כמו גם טרנספורמציה, הרכבה והפרשת חומרים, היא באחריות תכנית הרשת האנדופלסמית והדיקטוזומים.

תהליכי הטרנספורמציה והצטברות האנרגיה מתרחשים באורגניזמים פוטוסינתטיים שיש להם כלורופלסטים. השגת ATP דרך הנשימה התאית מתרחשת במיטוכונדריה.

תכונות פיזיולוגיות

תוארו שלוש תכונות פיזיולוגיות הקשורות לפרוטופלזם. אלה מטבוליזם, רבייה ועצבנות.

בפרוטופלסמה כל התהליכים המטבוליים של התא מתרחשים. תהליכים מסוימים הם אנבוליים וקשורים לסינתזה של פרוטופלזמה. אחרים הם קטבוליים, ומעורבים בהתפוררותה. מטבוליזם כולל תהליכים כמו עיכול, נשימה, ספיגה והפרשה.

כל התהליכים הקשורים להתרבות על ידי חלוקת תאים, כמו גם קידוד לסינתזה של חלבונים הנדרשים בכל התגובות התאיות, מתרחשים בגרעין התא, הכלול בפרוטופלזמה.

עצבנות היא תגובת הפרוטופלסמה לגירוי חיצוני. זה מסוגל לעורר תגובה פיזיולוגית המאפשרת התא להסתגל לסביבה הסובבת אותו.

הפניות

1. Liu D (2017) התא והפרוטופלסמה כמכל, חפץ וחומר: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez and M Miguel (1997) ציטולוגיה וצמחיה של בעלי חיים והיסטולוגיה. ביולוגיה של תאים ורקמות בעלי חיים וצמחים. מהדורה שנייה. מקגרו היל-אינטרמריקנה מספרד. מדריד, ספרד. 960 עמ '.
3. Welch GR ו- J Clegg (2010) מתיאוריה פרוטופלמטית לביולוגיה של מערכות סלולריות: השתקפות של 150 שנה. Am. J. Physiol. תא פיזיולי. 298: 1280-1290.
4. Welch GR ו- J Clegg (2012) תא מול פרוטופלסמה: היסטוריה רוויזיוניסטית. תא ביול. מס '36: 643-647.