ההוראות העיקריות של תורת התא, משמעותה
כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאי - מתא אחד (אורגניזמים חד-תאיים) או רבים (רב-תאיים). תא הוא אחד המרכיבים המבניים, הפונקציונליים והמתרבים העיקריים של חומר חי; זוהי מערכת חיים יסודית. ישנם אורגניזמים שאינם תאיים (וירוסים), אך הם יכולים להתרבות רק בתאים. יש אורגניזמים שהפסידו באופן משני מבנה תאי(כמה אצות). ההיסטוריה של חקר התא קשורה לשמותיהם של מספר מדענים. ר' הוק היה הראשון שהשתמש במיקרוסקופ כדי לחקור רקמות ועל חתך של פקק וליבה של סמבוק ראה תאים, אותם כינה תאים. אנתוני ואן לוונהוק ראה לראשונה תאים בהגדלה של פי 270. מ' שלידן וט' שוואן היו יוצרי תורת התא. הם האמינו בטעות שהתאים בגוף נובעים מהחומר הלא תאי הראשוני. לימים ניסח ר' וירצ'וב את אחת ההוראות החשובות של תורת התא: "כל תא בא מתא אחר..." משמעותה של תורת התא בהתפתחות המדע היא רבה. התברר כי התא הוא המרכיב החשוב ביותר של כל האורגניזמים החיים. זהו המרכיב העיקרי שלהם מבחינה מורפולוגית; התא הוא הבסיס העוברי של אורגניזם רב תאי, כי התפתחות האורגניזם מתחילה בתא בודד - זיגוטה; התא הוא הבסיס של פיזיולוגי ו תהליכים ביוכימייםבאורגניזם. תורת התאהוביל למסקנה כי הדמיון תרכובת כימיתשל כל התאים ואישר שוב את אחדות העולם האורגני כולו.
סוג זה של סידור, שבו פנטוזים ופוספטים נחשפים מבחוץ ובסיסים מוסתרים בתוך הסליל הכפול, מגיב להתנהגות של מולקולות אלו סביבה מימית. בעיקרו של דבר, פנטוז ופוספט הינם הידרופיליים, בעוד שהבסיסים הינם הידרופוביים. בשל סיבוב המולקולה, לכל זוג בסיסים יש סיבוב של 36 מעלות בהשוואה לקודמו.
נתונים אלה הושגו על ידי רוזלינד פרנקלין ומוריס וילקינס, שהביאו אותם לידיעתם של ווטסון וקריק בזמן שהם עשו את המחקר שלהם. בעזרתם הם ניסו להרכיב מבנה מולקולרי תלת מימדי העולה בקנה אחד עם תכונות כימיות, התנהגות מים והגיאומטריה של בלוקים אלה, כמו גם נתונים קודמים. הבנת המבנה של מולקולה זו, שכבר יוחסה לתפקיד החומר הגנטי, הייתה תוצאה של צמיחה מואצתביולוגיה מולקולרית שקרה מאז.
בתום חלוקת התא, כל תא בת מקבל זוג צנטריולים. Centrioles מולידים cilia ו flagella, הרחבות ניידות הקיימות בכמה סוגי תאים. מעטפת גרעיןנתמך על ידי המבנה של סיבי ביניים, הלמינה הגרעינית. למעטפת הגרעינית נקבוביות סגורות חלקית עם קומפלקס חלבון, הקומפלקס הנקבובי הגרעיני. באמצעות קומפלקסים אלו פועלת השליטה על חומרים הנכנסים לגרעין או יוצאים מהציטופלזמה. בתוך הגרעין נמצא המוהל הגרעיני, שהוא החלק הנוזלי של הגרעין, המקביל לציטוזול.
תורת התא המודרנית כוללת את ההוראות הבאות:
התא הוא היחידה הבסיסית של המבנה וההתפתחות של כל היצורים החיים, היחידה הקטנה ביותר של החיים;
התאים של כל האורגניזמים החד-תאיים והרב-תאיים דומים (הומולוגיים) במבנה שלהם, בהרכבם הכימי, בביטויים הבסיסיים של פעילות חיונית ומטבוליזם;
נוקלאוטיד וחומצות גרעין. חלקים מסוימים ברצף הגנום הם גנים; חלקים אחרים הם אזורים בין-גניים. גנים כוללים שברים המכילים את המידע לייצור חלבון. . עם זאת, ישנם אזורי איתות בתוך גנים שאינם מתומללים. הם פועלים כמו סימני פיסוק, המסמנים את ההתחלה והסוף של גן. למרות שאזורים אלה אינם מועתקים, הם הכרחיים עבור תמלול שאר הגן. תאים מווסתים את ביטוי הגנים שלהם; הם לא מתמללים ומתרגמים את כל הגנים שלהם בו זמנית.
מטריצה או "פיגום" שנוצרו על ידי חלבונים חוצה את הנוקלאופלזמה ותומכת בכרומטין. לסיבי הכרומטין יש מעלות משתנותכיפוף, וכתוצאה מכך מבנה קומפקטי יותר. הדרגה הגבוהה ביותרכיפוף מושג במהלך חלוקת התא. הכרומטין מוביל אז להיווצרות מבנים הנראים בבירור תחת מיקרוסקופ אופטי, כרומוזומים. מספר וסוג הכרומוזומים קבועים עבור כל מין; תאים אנושייםיש 46 כרומוזומים. הגרעין נוצר על ידי התכנסות של מספר לולאות של כרומטין במגזר הנוקלאופלזמה.
רבייה של תאים מתרחשת על ידי חלוקתם, וכל תא חדש נוצר כתוצאה מחלוקת התא (האם) המקורי;
באורגניזמים רב-תאיים מורכבים, תאים מתמחים בתפקודם ויוצרים רקמות; רקמות מורכבות מאיברים הקשורים זה בזה וכפופים למערכות העצבים וההומורליות של ויסות.
ישנם רצפים בגנום הפועלים כמווסתים. הם אזורים שאינם מקודדים מכיוון שהם אינם נושאים את המידע ליצור מולקולות אחרות או לתמלול, אך הם מבצעים את הפונקציה של ויסות הרגע והקצב של שעתוק הגנים. כדי לווסת את השעתוק, רצפים מווסתים חייבים להיקשר לחלבונים מווסתים הידועים כגורמי שעתוק ספציפיים. רצפים בין-גניים הם רצפים שאינם מקודדים.
הם לעולם אינם מתומללים ולמרות שישנן השערות שונות לגבי משמעותם, תפקידם אינו ידוע. רבים מהם הם אלמנטים הניתנים להעברה או להפיכה שיכולים לשנות מיקום בגנום. הם מהווים כ-50% מהגנום האנושי. רצף משותף.
בתורו, חלבונים מהציטוזול מצטברים בגרעין. הם, לאחר שנבנו, מכוונים לכיוון הציטוזול. הגרעין הוא המבנה הגלוי ביותר בתא, הן בשל גודלו ותפקודו. הגרעין חיוני לתחזוקה ורבייה של תאים. אם תא מאבד את הגרעין שלו, הוא מת במהירות. גם כאשר אובדן גרעיני מתוכנת כחלק מתהליך ההתבגרות, כמו באריתרוציטים, התא שורד לזמן קצר מאוד וניכר שהוא לעולם לא מצליח להתרבות.
קליה ופלגלה הן הארכות ניידות של הציטופלזמה המכוסה על ידי קרום פלזמה שנמצאות בכמה סוגי תאים. קיליה - נספחים קצרים ורבים; flagella הן שלוחות באורך גדול יותר ואחת או יותר קיימות בכל תא. IN גוף האדםהתאים התאיים היחידים הם זרע. הדגל יוצר זנב שדוחף זרע לזרע ולתוך דרכי המין הנשי. עם זאת, כאשר תאי שיער הם חלק מרקמה, ריסים משמשים ליצירת זרמים פנימה סביבה.
המשמעות של תורת התאבפיתוח המדע טמון בעובדה שבזכותו התברר כי התא הוא המרכיב החשוב ביותר של כל האורגניזמים החיים. זהו מרכיב ה"בניין" העיקרי שלהם, התא הוא הבסיס העוברי אורגניזם רב תאי, כי התפתחותו של אורגניזם מתחילה בתא בודד, הזיגוטה. התא הוא הבסיס לתהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים בגוף, כי עַל ברמה התאיתבסופו של דבר, כל התהליכים הפיזיולוגיים והביוכימיים מתרחשים. תורת התאים אפשרה להגיע למסקנה שההרכב הכימי של כל התאים דומה ואישרה שוב את אחדות העולם האורגני כולו. כל היצורים החיים מורכבים מתאי - מתא אחד (פרוטוזואה) או רבים (רב-תאיים). תא הוא אחד המרכיבים המבניים, הפונקציונליים והמתרבים העיקריים של חומר חי; זוהי מערכת חיים יסודית. מבחינה אבולוציונית ישנם אורגניזמים לא תאיים (וירוסים), אך הם יכולים להתרבות רק בתאים. תאים שונים נבדלים זה מזה הן במבנה והן בגודל (גודל התאים נע בין 1 מיקרומטר למספר סנטימטרים - אלה ביצים של דגים וציפורים), ובצורה (הם יכולים להיות עגולים כמו אריתרוציטים, דמויי עץ כמו נוירונים), ובמאפיינים ביוכימיים (למשל, בתאים המכילים כלורופול או בקטריוכלורופיל, מתרחשים תהליכי פוטוסינתזה שאינם אפשריים בהיעדר פיגמנטים אלו), ולפי תפקוד (ישנם תאי מין - גמטות ותאי גוף סומטיים, שבתורם הם תאי גוף. מחולק לסוגים רבים ושונים).
האדם מציג תאי צלייה באפיתל דרכי הנשימה; שם, תנועת הריסים מייצרת תזוזה לעבר בחוץשכבת ריר שבה נלכדים חלקיקים שנכנסים לאוויר. IN חצוצרותתנועת ריסי משמשת למשוך את הביצית המשתחררת מהשחלה לתוך חלל הבטן. עם זאת, המבנה של cilia ו flagella זהה. שניהם מוקפים בהרחבה קרום פלזמה, אשר לוקח את השם axoleme. בפנים יש אקסונמה שנוצרת על ידי מיקרוטובוליות, המסודרות בתשע כפילות היקפיות בתוספת זוג מיקרוטובולים מרכזיים.
8. השערות למקורם של תאים אוקריוטיים: סימביוטי, פלישה, שיבוט.הכי פופולרי כרגע השערה סימביוטיתמקורם של תאים אוקריוטיים, לפיו הבסיס, או התא המארח, באבולוציה של תא מהסוג האוקריוטי היה פרוקריוט אנאירובי, המסוגל רק לתנועת אמבואידים. המעבר לנשימה אירובית קשור להימצאות מיטוכונדריה בתא, שהתרחשה באמצעות שינויים בסימביונטים - חיידקים אירוביים שחדרו לתא המארח והתקיימו עמו במקביל.
חלבונים אחרים הקשורים למיקרוטובולים עוזרים להם לשמור על ארגון אופייני זה. מכל כפילת היקפית, בנוסף, שתי זרועות שנוצרו על ידי דיניין ריסי מקרינות, במרווחי זמן קבועים, חלבון הקשור לדין הציטופלזמי הנ"ל הפועל כחלבון מוטורי. בבסיס הריסים או הדגלום נמצא גוף בסיסי שנוצר על ידי תשע שלישיות חצוצרות. המבנה שלו ידוע בשם 9 0. מבנה גוף בסיסישווה למבנה הצנטרול.
ניתן להפיק צנטרולים וגופים בסיסיים זה מזה. קיליה ופגללה צומחים מהגוף הבסיסי. אופי וזרימת המידע הגנטי. נוקלאוטיד נוצר משילוב של שלוש מולקולות: בסיס חנקני, פנטוז וחומצה זרחתית. נוקלאוטידים שייכים לשניים קבוצות שונות, בהתאם לסוג הפנטוז שהם מכילים: אלה המכילים ריבוז הם ריבונוקלאוטידים, ואלה המכילים דאוקסיריבוז הם דאוקסיריבונוקלאוטידים. בתורו, ישנן שתי קבוצות של בסיסים חנקן: פורינים, שנוצרו על ידי שתי טבעות של פחמן וחנקן, ופירימידים, קטנים יותר מהקודמים, מכיוון שהם מורכבים מטבעת אחת.
מקור דומה מוצע לפגללה, שאבותיהן היו סימביונים חיידקיים בעלי דגלון ודמו לספירושטים מודרניים. לרכישת הדגלים על ידי התא, יחד עם התפתחותו של אופן תנועה פעיל, הייתה תוצאה חשובה של סדר כללי. ההנחה היא שהגופים הבסיסיים, המסופקים עם דגלים, יכולים להתפתח לצנטריולים במהלך הופעת מנגנון המיטוזה.
בסיסי הפורין הם אדנין וגואנין, והפירימידים כוללים ציטוזין, תימין ואורציל. השילוב של בסיס חנקני עם פנטוז יוצר נוקלאוזיד. לזה אפשר להוסיף 1, 2 או 3 מולקולות של חומצה זרחתית. בדרך זו מתקבלים נוקלאוטידים הנקראים נוקלאוזיד מונופוספט, דיפוספט או טריפוספט.
כל התרכובות המעורבות מיוצרות על ידי תגובות עיבוי. הפוספטים מקושרים זה לזה על ידי קשרי אנהידריד. קשרים מסוג אנהידריד בין קבוצות פוספט הם מסוג אנרגיה גבוהה. הם נקראים כך מכיוון שהם אוגרים יותר אנרגיה מאשר קשרים קוולנטיים אחרים. הסיבה לכך היא שקבוצות פוספט נוטות לתרום פרוטונים על ידי קבלה מטענים שלילייםשדוחים זה את זה; לכן, כדי להצטרף אליהם, יש להתגבר על הכוח הדוחה, כלומר, יש לספק יותר אנרגיה.
יכולתם של צמחים ירוקים לבצע פוטוסינתזה נובעת מנוכחותם של כלורופלסטים בתאים שלהם. תומכי ההשערה הסימביוטית מאמינים כי אצות כחולות-ירקות פרוקריוטיות שימשו כסימביונטים של התא המארח שהוליד כלורופלסטים.
טיעון חזק בעד שִׁתוּפָנִיהמקור של המיטוכונדריה, הצנטרולונים והכלורופלסטים הוא שלאברונים אלה יש DNA משלהם. יחד עם זאת, לחלבונים בצילין וטובולין, המרכיבים את הפלגלה והסיליה, בהתאמה, של פרוקריוטים ואוקריוטים מודרניים, מבנה שונה.
לעומת זאת, כאשר הקשרים הללו עוברים הידרוליזה, משתחררת אנרגיה. עקב קשרים עם אנרגיה גבוההנוקלאוזיד דיפוספט וטריפוספט משמשים כשליחי אנרגיה: הם אוגרים או נותנים כמות מסוימת של אנרגיה באמצעות היווצרות או הידרוליזה של קשר אחד.
בנוסף לשמש כתוצרי ביניים אנרגיה המבוצעים בעיקר על ידי אדנין ריבונוקלאוטידים, נוקלאוטידים חופשיים הם מרכיבים של קו-אנזימים; ככאלה, הם נקשרים לאנזימים מסוימים שלפעולתם הם הכרחיים. אבל תפקידם של נוקלאוטידים, שיעסיק אותנו בפרק זה, הוא שהם מתפקדים כמונומרים של חומצות גרעין. ריבונוקלאוטידים מתפלמרים זה עם זה ליצירת חומצה ריבונוקלאית, בעוד שדאוקסיריבונוקלאוטידים מתפלמרים ליצירת חומצה דאוקסיריבונוקלאית.
מרכזית וקשה לתשובה היא שאלת מקור הגרעין. מאמינים שהוא יכול להיווצר גם מסימביונט פרוקריוטי. העלייה בכמות ה-DNA הגרעיני, גדולה פי כמה מאשר בתא האיקריוטי המודרני, כמותה במיטוכונדריה או בכלורופלסט, התרחשה ככל הנראה בהדרגה על ידי הזזת קבוצות של גנים מהגנום של הסימביונטים. עם זאת, לא ניתן לשלול שהגנום הגרעיני נוצר על ידי הרחבת הגנום של התא המארח (ללא השתתפות של סימביונים).
תגובת הפילמור דורשת נוכחות של טריפוספטים נוקלאוטידים כמצעים. עם זאת, כאשר נוצר קשר בין שני נוקלאוטידים, זה הכלול בשרשרת מאבד שניים מהפוספטים החיצוניים שלו. לפיכך, ברגע שנוצרים פולימרים, הם מורכבים משרשרות נוקלאוטידים מונופוספט.
נוקלאוטידים מקושרים זה לזה על ידי קשרי פוספודיסטר. קשרים אלה מיוצרים על ידי תגובה של הידרוקסיל המחובר לפחמן בעמדה 3 של הריבוז של הנוקלאוטיד הראשון עם קבוצת פוספט המחוברת לפחמן בעמדה 5 של הנוקלאוטיד הנכנס. לכן, שני קצוות השרשרת שונים: לנוקלאוטיד הראשון של השרשרת יש קבוצת פוספט חופשית במיקום 5', בעוד שלאחרון יש הידרוקסיל חופשי במיקום 3'.
לפי השערת פלישה, הצורה האבותית של התא האוקריוטי הייתה הפרוקריוטית האירובית. בתוך תא מארח כזה אותרו בו-זמנית מספר גנומים, המחוברים תחילה לממברנת התא. אברונים שיש להם DNA, כמו גם גרעין, התעוררו על ידי פלישה ושרוך של חלקים של הממברנה, ולאחר מכן התמחות תפקודית לגרעין, המיטוכונדריה וכלורופלסטים. בתהליך של התפתחות נוספת, הגנום הגרעיני נעשה מורכב יותר, והופיעה מערכת של ממברנות ציטופלזמיות.
הם ממוקמים בציטופלזמה. חומצה דאוקסיריבונוקלאית. נוקלאוטידים מאותה שרשרת מחוברים על ידי גשרי פוספודיסטר. בנוסף, שתי השרשראות מתנגשות בבסיסיהן, מה שמקים ביניהן גשרי מימן. צמדי הבסיסים שנוצרים כאשר שרשראות מתנגשות אינם עושים זאת באקראי, אלא תמיד יש זוג בסיס pyrica ו- pyrimidica; ליתר דיוק: אדנין עם תימין וציטוזין עם גואנין. הזיווג הספציפי הזה מתרחש משתי סיבות: לכליאה סטרית ולהרכב הבסיס.
השערת פלישהמסביר היטב את הנוכחות בקונכיות הגרעין, המיטוכונדריה, כלורופלסטים, שני ממברנות. עם זאת, היא אינה יכולה לענות על השאלה מדוע ביו-סינתזה של חלבונים בכלורופלסטים ובמיטוכונדריה מתאימה בפירוט לזו בתאים פרוקריוטיים מודרניים, אך שונה מביו-סינתזה של חלבון בציטופלזמה של תא אוקריוטי.
על ידי הוספת בסיס פירמידי, רוחב זוג הבסיסים והמולקולה כולה קבועים. זה הופך את המבנה ליציב יותר. בנוסף, גם לאדנין וגם לתימין מצד אחד, ולציטוזין וגואנין מצד שני, יש תחליפים במקומות המתאימים לקשירת מימן. נוצרים שני קשרי מימן בין אדנין לתימין, ושלושה קשרי מימן בין ציטוזין לגואנין. כלל ההשלמה הבסיסית הזה מציין שההרכב הבסיסי של שרשרת כפוף לחלוטין לזה של השרשרת האחרת שיוצרת את המולקולה; שתי הרשתות משלימות.
שיבוט.בביולוגיה, שיטה להשגת מספר אורגניזמים זהים באמצעות רבייה א-מינית (כולל וגטטיבית). כך, במשך מיליוני שנים, מינים רבים של צמחים וכמה בעלי חיים מתרבים בטבע. עם זאת, המונח "שיבוט" משמש כיום בדרך כלל במובן צר יותר ופירושו העתקת תאים, גנים, נוגדנים ואפילו אורגניזמים רב-תאיים במעבדה. הדגימות הנובעות מרבייה א-מינית הן, בהגדרה, זהות מבחינה גנטית, אולם הן יכולות גם לראות שונות תורשתית עקב מוטציות אקראיות או שנוצרו באופן מלאכותי בשיטות מעבדה. המונח "שיבוט" כשלעצמו מגיע מהמילה היוונית "קלון", שפירושה - ענף, יורה, גבעול, וקשור בעיקר לריבוי וגטטיבי. שיבוט צמחים מייחורים, ניצנים או פקעות פנימה חַקלָאוּתידוע כבר אלפי שנים. בזמן רבייה וגטטיבית ובזמן שיבוט הגנים אינם מופצים בין הצאצאים, כמו במקרה של רבייה מינית, אלא נשמרים בשלמותם. רק בעלי חיים שונים. ככל שתאי בעלי חיים גדלים, מתרחשת ההתמחות שלהם, כלומר, התאים מאבדים את היכולת לממש את כל המידע הגנטי הגלום בגרעין של דורות רבים.
כפי שנראה, עובדה זו הכרחית למנגנוני השכפול והתעתוק העצמי. באשר לרצף הבסיסים של השרשרת, אין הגבלות: הבסיסים יכולים להתרחש בכל סדר. שני הגדילים האנטי-מקבילים והמשלימים לובשים מבנה סלילי ימני בחלל, כאילו היו מלופפים סביב גליל דמיוני. המעקה יוצג על ידי צירי שרשרת רוחביים, רצפי פנטוז ופוספט המחוברים על ידי גשרי פוספודיסטר. יהיו שלבים בין שני "מסילות" זוג הבסיסים בניצב לציר.
ההוראות העיקריות של תורת התא, משמעותה
כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאי - מתא אחד (אורגניזמים חד-תאיים) או רבים (רב-תאיים). תא הוא אחד המרכיבים המבניים, הפונקציונליים והמתרבים העיקריים של חומר חי; זוהי מערכת חיים יסודית. ישנם אורגניזמים שאינם תאיים (וירוסים), אך הם יכולים להתרבות רק בתאים. ישנם אורגניזמים שאיבדו את המבנה התאי שלהם בפעם השנייה (חלק מהאצות). ההיסטוריה של חקר התא קשורה לשמותיהם של מספר מדענים. ר' הוק היה הראשון שהשתמש במיקרוסקופ כדי לחקור רקמות ועל חתך של פקק וליבה של סמבוק ראה תאים, אותם כינה תאים. אנתוני ואן לוונהוק ראה לראשונה תאים בהגדלה של פי 270. מ' שלידן וט' שוואן היו יוצרי תורת התא. הם האמינו בטעות שהתאים בגוף נובעים מהחומר הלא תאי הראשוני. לימים ניסח ר' וירצ'וב את אחת ההוראות החשובות של תורת התא: "כל תא בא מתא אחר..." משמעותה של תורת התא בהתפתחות המדע היא רבה. התברר כי התא הוא המרכיב החשוב ביותר של כל האורגניזמים החיים. זהו המרכיב העיקרי שלהם מבחינה מורפולוגית; התא הוא הבסיס העוברי של אורגניזם רב תאי, כי התפתחות האורגניזם מתחילה בתא בודד - זיגוטה; תא - הבסיס לתהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים בגוף. תורת התאים אפשרה להסיק שההרכב הכימי של כל התאים דומה ואישרה שוב את אחדות העולם האורגני כולו.
סוג זה של סידור, שבו פנטוזים ופוספטים נחשפים מבחוץ והבסיסים מוסתרים בתוך הסליל הכפול, מגיב להתנהגות של מולקולות אלו בסביבה המימית. בעיקרו של דבר, פנטוז ופוספט הינם הידרופיליים, בעוד שהבסיסים הינם הידרופוביים. בשל סיבוב המולקולה, לכל זוג בסיסים יש סיבוב של 36 מעלות בהשוואה לקודמו.
נתונים אלה הושגו על ידי רוזלינד פרנקלין ומוריס וילקינס, שהביאו אותם לידיעתם של ווטסון וקריק בזמן שהם עשו את המחקר שלהם. בעזרתם הם ניסו להרכיב מבנה מולקולרי תלת מימדי התואם את התכונות הכימיות, התנהגות המים והגיאומטריה של בלוקים אלה, כמו גם עם נתונים קודמים. ההבנה של המבנה של מולקולה זו, שכבר נדחקה לתפקיד החומר הגנטי, הייתה תוצאה של הצמיחה המואצת של הביולוגיה המולקולרית שהתרחשה מאז.
בתום חלוקת התא, כל תא בת מקבל זוג צנטריולים. Centrioles מולידים cilia ו flagella, הרחבות ניידות הקיימות בכמה סוגי תאים. הממברנה הגרעינית נתמכת על ידי מבנה סיבי הביניים, הלמינה הגרעינית. למעטפת הגרעינית נקבוביות סגורות חלקית עם קומפלקס חלבון, הקומפלקס הנקבובי הגרעיני. באמצעות קומפלקסים אלו פועלת השליטה על חומרים הנכנסים לגרעין או יוצאים מהציטופלזמה. בתוך הגרעין נמצא המוהל הגרעיני, שהוא החלק הנוזלי של הגרעין, המקביל לציטוזול.
תורת התא המודרנית כוללת את ההוראות הבאות:
התא הוא היחידה הבסיסית של המבנה וההתפתחות של כל היצורים החיים, היחידה הקטנה ביותר של החיים;
התאים של כל האורגניזמים החד-תאיים והרב-תאיים דומים (הומולוגיים) במבנה שלהם, בהרכבם הכימי, בביטויים הבסיסיים של פעילות חיונית ומטבוליזם;
נוקלאוטיד וחומצות גרעין. חלקים מסוימים ברצף הגנום הם גנים; חלקים אחרים הם אזורים בין-גניים. גנים כוללים שברים המכילים את המידע לייצור חלבון. . עם זאת, ישנם אזורי איתות בתוך גנים שאינם מתומללים. הם פועלים כמו סימני פיסוק, המסמנים את ההתחלה והסוף של גן. למרות שאזורים אלה אינם מועתקים, הם הכרחיים עבור תמלול שאר הגן. תאים מווסתים את ביטוי הגנים שלהם; הם לא מתמללים ומתרגמים את כל הגנים שלהם בו זמנית.
מטריצה או "פיגום" שנוצרו על ידי חלבונים חוצה את הנוקלאופלזמה ותומכת בכרומטין. לסיבי כרומטין יש דרגות שונות של כיפוף וכתוצאה מכך מבנה קומפקטי יותר. מידת הכיפוף הגבוהה ביותר מושגת במהלך חלוקת התא. הכרומטין מוביל אז להיווצרות מבנים הנראים בבירור תחת מיקרוסקופ אופטי, כרומוזומים. מספר וסוג הכרומוזומים קבועים עבור כל מין; לתאים אנושיים יש 46 כרומוזומים. הגרעין נוצר על ידי התכנסות של מספר לולאות של כרומטין במגזר הנוקלאופלזמה.
רבייה של תאים מתרחשת על ידי חלוקתם, וכל תא חדש נוצר כתוצאה מחלוקת התא (האם) המקורי;
באורגניזמים רב-תאיים מורכבים, תאים מתמחים בתפקודם ויוצרים רקמות; רקמות מורכבות מאיברים הקשורים זה בזה וכפופים למערכות העצבים וההומורליות של ויסות.
ישנם רצפים בגנום הפועלים כמווסתים. הם אזורים שאינם מקודדים מכיוון שהם אינם נושאים את המידע ליצור מולקולות אחרות או לתמלול, אך הם מבצעים את הפונקציה של ויסות הרגע והקצב של שעתוק הגנים. כדי לווסת את השעתוק, רצפים מווסתים חייבים להיקשר לחלבונים מווסתים הידועים כגורמי שעתוק ספציפיים. רצפים בין-גניים הם רצפים שאינם מקודדים.
הם לעולם אינם מתומללים ולמרות שישנן השערות שונות לגבי משמעותם, תפקידם אינו ידוע. רבים מהם הם אלמנטים הניתנים להעברה או להפיכה שיכולים לשנות מיקום בגנום. בגנום האנושי הם מהווים כ-50% מהרצף הכולל.
בתורו, חלבונים מהציטוזול מצטברים בגרעין. הם, לאחר שנבנו, מכוונים לכיוון הציטוזול. הגרעין הוא המבנה הגלוי ביותר בתא, הן בשל גודלו ותפקודו. הגרעין חיוני לתחזוקה ורבייה של תאים. אם תא מאבד את הגרעין שלו, הוא מת במהירות. גם כאשר אובדן גרעיני מתוכנת כחלק מתהליך ההתבגרות, כמו באריתרוציטים, התא שורד לזמן קצר מאוד וניכר שהוא לעולם לא מצליח להתרבות.
קליה ופלגלה הן הארכות ניידות של הציטופלזמה המכוסה על ידי קרום פלזמה שנמצאות בכמה סוגי תאים. קיליה - נספחים קצרים ורבים; flagella הן שלוחות באורך גדול יותר ואחת או יותר קיימות בכל תא. בגוף האדם, התאים התאיים היחידים הם זרע. הדגל יוצר זנב שדוחף זרע לזרע ולתוך דרכי המין הנשי. עם זאת, כאשר תאי השיער הם חלק מהרקמה, הריסים משמשים ליצירת זרמים בסביבה.
המשמעות של תורת התאבפיתוח המדע טמון בעובדה שבזכותו התברר כי התא הוא המרכיב החשוב ביותר של כל האורגניזמים החיים. זהו מרכיב ה"בניין" העיקרי שלהם, התא הוא הבסיס העוברי של אורגניזם רב תאי, מכיוון התפתחותו של אורגניזם מתחילה בתא בודד, הזיגוטה. התא הוא הבסיס לתהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים בגוף, כי בסופו של דבר, כל התהליכים הפיזיולוגיים והביוכימיים מתרחשים ברמה התאית. תורת התאים אפשרה להגיע למסקנה שההרכב הכימי של כל התאים דומה ואישרה שוב את אחדות העולם האורגני כולו. כל היצורים החיים מורכבים מתאי - מתא אחד (פרוטוזואה) או רבים (רב-תאיים). תא הוא אחד המרכיבים המבניים, הפונקציונליים והמתרבים העיקריים של חומר חי; זוהי מערכת חיים יסודית. מבחינה אבולוציונית ישנם אורגניזמים לא תאיים (וירוסים), אך הם יכולים להתרבות רק בתאים. תאים שונים נבדלים זה מזה הן במבנה והן בגודל (גודל התאים נע בין 1 מיקרומטר למספר סנטימטרים - אלה ביצים של דגים וציפורים), ובצורה (הם יכולים להיות עגולים כמו אריתרוציטים, דמויי עץ כמו נוירונים), ובמאפיינים ביוכימיים (למשל, בתאים המכילים כלורופול או בקטריוכלורופיל, מתרחשים תהליכי פוטוסינתזה שאינם אפשריים בהיעדר פיגמנטים אלו), ולפי תפקוד (ישנם תאי מין - גמטות ותאי גוף סומטיים, שבתורם הם תאי גוף. מחולק לסוגים רבים ושונים).
האדם מציג תאי ריסי באפיתל של דרכי הנשימה; שם, תנועת הריסת מייצרת תזוזה אל החלק החיצוני של שכבת הריר, שם נלכדים חלקיקים שנכנסים לאוויר. בחצוצרות, תנועת ריסי משמשת למשוך את הביצית המשתחררת מהשחלה אל חלל הבטן. עם זאת, המבנה של cilia ו flagella זהה. שניהם מוקפים בהרחבה של קרום הפלזמה, הלוקח את השם של האקסולמה. בפנים יש אקסונמה שנוצרת על ידי מיקרוטובוליות, המסודרות בתשע כפילות היקפיות בתוספת זוג מיקרוטובולים מרכזיים.
8. השערות למקורם של תאים אוקריוטיים: סימביוטי, פלישה, שיבוט.הכי פופולרי כרגע השערה סימביוטיתמקורם של תאים אוקריוטיים, לפיו הבסיס, או התא המארח, באבולוציה של תא מהסוג האוקריוטי היה פרוקריוט אנאירובי, המסוגל רק לתנועת אמבואידים. המעבר לנשימה אירובית קשור להימצאות מיטוכונדריה בתא, שהתרחשה באמצעות שינויים בסימביונטים - חיידקים אירוביים שחדרו לתא המארח והתקיימו עמו במקביל.
חלבונים אחרים הקשורים למיקרוטובולים עוזרים להם לשמור על ארגון אופייני זה. מכל כפילת היקפית, בנוסף, שתי זרועות שנוצרו על ידי דיניין ריסי מקרינות, במרווחי זמן קבועים, חלבון הקשור לדין הציטופלזמי הנ"ל הפועל כחלבון מוטורי. בבסיס הריסים או הדגלום נמצא גוף בסיסי שנוצר על ידי תשע שלישיות חצוצרות. המבנה שלו ידוע בשם 9 0. מבנה הגוף הבסיסי שווה לזה של הצנטרול.
ניתן להפיק צנטרולים וגופים בסיסיים זה מזה. קיליה ופגללה צומחים מהגוף הבסיסי. אופי וזרימת המידע הגנטי. נוקלאוטיד נוצר משילוב של שלוש מולקולות: בסיס חנקני, פנטוז וחומצה זרחתית. נוקלאוטידים שייכים לשתי קבוצות שונות, בהתאם לסוג הפנטוז שהם מכילים: אלה המכילים ריבוז הם ריבונוקלאוטידים, ואלה המכילים דאוקסיריבוז הם דאוקסיריבונוקלאוטידים. בתורו, ישנן שתי קבוצות של בסיסים חנקן: פורינים, שנוצרו על ידי שתי טבעות של פחמן וחנקן, ופירימידים, קטנים יותר מהקודמים, מכיוון שהם מורכבים מטבעת אחת.
מקור דומה מוצע לפגללה, שאבותיהן היו סימביונים חיידקיים בעלי דגלון ודמו לספירושטים מודרניים. לרכישת הדגלים על ידי התא, יחד עם התפתחותו של אופן תנועה פעיל, הייתה תוצאה חשובה של סדר כללי. ההנחה היא שהגופים הבסיסיים, המסופקים עם דגלים, יכולים להתפתח לצנטריולים במהלך הופעת מנגנון המיטוזה.
בסיסי הפורין הם אדנין וגואנין, והפירימידים כוללים ציטוזין, תימין ואורציל. השילוב של בסיס חנקני עם פנטוז יוצר נוקלאוזיד. לזה אפשר להוסיף 1, 2 או 3 מולקולות של חומצה זרחתית. בדרך זו מתקבלים נוקלאוטידים הנקראים נוקלאוזיד מונופוספט, דיפוספט או טריפוספט.
כל התרכובות המעורבות מיוצרות על ידי תגובות עיבוי. הפוספטים מקושרים זה לזה על ידי קשרי אנהידריד. קשרים מסוג אנהידריד בין קבוצות פוספט הם מסוג אנרגיה גבוהה. הם נקראים כך מכיוון שהם אוגרים יותר אנרגיה מאשר קשרים קוולנטיים אחרים. הסיבה לכך היא שקבוצות פוספט נוטות לתרום פרוטונים, וצוברות מטענים שליליים הדוחים זה את זה; לכן, כדי להצטרף אליהם, יש להתגבר על הכוח הדוחה, כלומר, יש לספק יותר אנרגיה.
יכולתם של צמחים ירוקים לבצע פוטוסינתזה נובעת מנוכחותם של כלורופלסטים בתאים שלהם. תומכי ההשערה הסימביוטית מאמינים כי אצות כחולות-ירקות פרוקריוטיות שימשו כסימביונטים של התא המארח שהוליד כלורופלסטים.
טיעון חזק בעד שִׁתוּפָנִיהמקור של המיטוכונדריה, הצנטרולונים והכלורופלסטים הוא שלאברונים אלה יש DNA משלהם. יחד עם זאת, לחלבונים בצילין וטובולין, המרכיבים את הפלגלה והסיליה, בהתאמה, של פרוקריוטים ואוקריוטים מודרניים, מבנה שונה.
לעומת זאת, כאשר הקשרים הללו עוברים הידרוליזה, משתחררת אנרגיה. בשל נוכחותם של קשרי אנרגיה גבוהה, נוקלאוזיד דיפוספט וטריפוספט משמשים כשליחי אנרגיה: הם אוגרים או נותנים כמות מסוימת של אנרגיה באמצעות היווצרות או הידרוליזה של קשר אחד.
בנוסף לשמש כתוצרי ביניים אנרגיה המבוצעים בעיקר על ידי אדנין ריבונוקלאוטידים, נוקלאוטידים חופשיים הם מרכיבים של קו-אנזימים; ככאלה, הם נקשרים לאנזימים מסוימים שלפעולתם הם הכרחיים. אבל תפקידם של נוקלאוטידים, שיעסיק אותנו בפרק זה, הוא שהם מתפקדים כמונומרים של חומצות גרעין. ריבונוקלאוטידים מתפלמרים זה עם זה ליצירת חומצה ריבונוקלאית, בעוד שדאוקסיריבונוקלאוטידים מתפלמרים ליצירת חומצה דאוקסיריבונוקלאית.
מרכזית וקשה לתשובה היא שאלת מקור הגרעין. מאמינים שהוא יכול להיווצר גם מסימביונט פרוקריוטי. העלייה בכמות ה-DNA הגרעיני, גדולה פי כמה מאשר בתא האיקריוטי המודרני, כמותה במיטוכונדריה או בכלורופלסט, התרחשה ככל הנראה בהדרגה על ידי הזזת קבוצות של גנים מהגנום של הסימביונטים. עם זאת, לא ניתן לשלול שהגנום הגרעיני נוצר על ידי הרחבת הגנום של התא המארח (ללא השתתפות של סימביונים).
תגובת הפילמור דורשת נוכחות של טריפוספטים נוקלאוטידים כמצעים. עם זאת, כאשר נוצר קשר בין שני נוקלאוטידים, זה הכלול בשרשרת מאבד שניים מהפוספטים החיצוניים שלו. לפיכך, ברגע שנוצרים פולימרים, הם מורכבים משרשרות נוקלאוטידים מונופוספט.
נוקלאוטידים מקושרים זה לזה על ידי קשרי פוספודיסטר. קשרים אלה מיוצרים על ידי תגובה של הידרוקסיל המחובר לפחמן בעמדה 3 של הריבוז של הנוקלאוטיד הראשון עם קבוצת פוספט המחוברת לפחמן בעמדה 5 של הנוקלאוטיד הנכנס. לכן, שני קצוות השרשרת שונים: לנוקלאוטיד הראשון של השרשרת יש קבוצת פוספט חופשית במיקום 5', בעוד שלאחרון יש הידרוקסיל חופשי במיקום 3'.
לפי השערת פלישה, הצורה האבותית של התא האוקריוטי הייתה הפרוקריוטית האירובית. בתוך תא מארח כזה אותרו בו-זמנית מספר גנומים, המחוברים תחילה לממברנת התא. אברונים שיש להם DNA, כמו גם גרעין, התעוררו על ידי פלישה ושרוך של חלקים של הממברנה, ולאחר מכן התמחות תפקודית לגרעין, המיטוכונדריה וכלורופלסטים. בתהליך של התפתחות נוספת, הגנום הגרעיני נעשה מורכב יותר, והופיעה מערכת של ממברנות ציטופלזמיות.
הם ממוקמים בציטופלזמה. חומצה דאוקסיריבונוקלאית. נוקלאוטידים מאותה שרשרת מחוברים על ידי גשרי פוספודיסטר. בנוסף, שתי השרשראות מתנגשות בבסיסיהן, מה שמקים ביניהן גשרי מימן. צמדי הבסיסים שנוצרים כאשר שרשראות מתנגשות אינם עושים זאת באקראי, אלא תמיד יש זוג בסיס pyrica ו- pyrimidica; ליתר דיוק: אדנין עם תימין וציטוזין עם גואנין. הזיווג הספציפי הזה מתרחש משתי סיבות: לכליאה סטרית ולהרכב הבסיס.
השערת פלישהמסביר היטב את הנוכחות בקונכיות הגרעין, המיטוכונדריה, כלורופלסטים, שני ממברנות. עם זאת, היא אינה יכולה לענות על השאלה מדוע ביו-סינתזה של חלבונים בכלורופלסטים ובמיטוכונדריה מתאימה בפירוט לזו בתאים פרוקריוטיים מודרניים, אך שונה מביו-סינתזה של חלבון בציטופלזמה של תא אוקריוטי.
על ידי הוספת בסיס פירמידי, רוחב זוג הבסיסים והמולקולה כולה קבועים. זה הופך את המבנה ליציב יותר. בנוסף, גם לאדנין וגם לתימין מצד אחד, ולציטוזין וגואנין מצד שני, יש תחליפים במקומות המתאימים לקשירת מימן. נוצרים שני קשרי מימן בין אדנין לתימין, ושלושה קשרי מימן בין ציטוזין לגואנין. כלל ההשלמה הבסיסית הזה מציין שההרכב הבסיסי של שרשרת כפוף לחלוטין לזה של השרשרת האחרת שיוצרת את המולקולה; שתי הרשתות משלימות.
שיבוט.בביולוגיה, שיטה להשגת מספר אורגניזמים זהים באמצעות רבייה א-מינית (כולל וגטטיבית). כך, במשך מיליוני שנים, מינים רבים של צמחים וכמה בעלי חיים מתרבים בטבע. עם זאת, המונח "שיבוט" משמש כיום בדרך כלל במובן צר יותר ופירושו העתקת תאים, גנים, נוגדנים ואפילו אורגניזמים רב-תאיים במעבדה. הדגימות הנובעות מרבייה א-מינית הן, בהגדרה, זהות מבחינה גנטית, אולם הן יכולות גם לראות שונות תורשתית עקב מוטציות אקראיות או שנוצרו באופן מלאכותי בשיטות מעבדה. המונח "שיבוט" כשלעצמו מגיע מהמילה היוונית "קלון", שפירושה - ענף, יורה, גבעול, וקשור בעיקר לריבוי וגטטיבי. שיבוט צמחים מייחורים, ניצנים או פקעות בחקלאות ידוע כבר אלפי שנים. בזמן רבייה וגטטיבית ובזמן שיבוט הגנים אינם מופצים בין הצאצאים, כמו במקרה של רבייה מינית, אלא נשמרים בשלמותם. רק בעלי חיים שונים. ככל שתאי בעלי חיים גדלים, מתרחשת ההתמחות שלהם, כלומר, התאים מאבדים את היכולת לממש את כל המידע הגנטי הגלום בגרעין של דורות רבים.