מבנה של תא פרוקריוטי. תא איקריוטי ופרוקריוטי. הבדל של קרום הפלזמה בתאים פרוקריוטים

נושא "תא אוקריוטי ופרוקריוטי".

בין מגוון האורגניזמים הקיימים כיום על פני כדור הארץ, מבחינות שתי קבוצות: וירוסים ופאג'ים שאין להם מבנה תאי; כל שאר האורגניזמים מגוונים צורות תאיותחַיִים. ישנם שני סוגים של ארגון תאי: פרוקריוטי ואיקריוטי.

רוב האורגניזמים החיים המודרניים שייכים לאחת משלוש הממלכות - צמחים, פטריות ובעלי חיים, המאוחדים בממלכת העל של האוקריוטים.

ל ירקותתאים מאופיינים בנוכחות של דופן תא תאית עבה, פלסטידים שונים, גדולים ואקואול מרכזי, העברת הליבה לפריפריה. מרכז סלולר צמחים גבוהים יותראינו מכיל צנטריולים. תאי צמחים אוגרים עמילן כפחמימה תזונתית רזרבה.

בכלובים פטריותדופן התא מכיל כיטין, יש וואקוול מרכזי בציטופלזמה, ואין פלסטידים. רק לחלק מהפטריות יש צנטרול במרכז התא. הפוליסכריד העיקרי של העתודה הוא גליקוגן.

בעלי חייםלתאים יש, ככלל, דופן תא דק, אינם מכילים פלסטידים ו-vacuole מרכזי; centriole מאפיין את מרכז התא. הפחמימה האגירה היא גליקוגן.

בהתאם למספר התאים המרכיבים אורגניזמים, האחרונים מחולקים לחד-תאיים ורב-תאיים. אורגניזמים חד-תאיים מורכבים מתא בודד המבצע את הפונקציות של אורגניזם שלם. רבים מהתאים הללו מורכבים הרבה יותר מהתאים של אורגניזם רב תאי.

גוּף אורגניזמים רב תאייםמורכב מתאים רבים המשולבים לרקמות, איברים ומערכות איברים. התאים של אורגניזם רב-תאי מתמחים בביצוע תפקיד מסוים ויכולים להתקיים מחוץ לגוף רק במיקרו-סביבה הקרובה לפיזיולוגית (לדוגמה, בתנאי תרבית רקמה). תאים באורגניזם רב תאי משתנים בגודל, צורה, מבנה ותפקוד. למרות מאפיינים אישיים, כל התאים בנויים לפי תוכנית אחת ויש להם תכונות משותפות רבות.

הבסיס לארגון המבני של התא הוא ממברנות ביולוגיות, אשר מבוסס על קרום פלזמה, או פלזמהלמה,בעל מבנה טיפוסי ועובי של 7.5 ננומטר. ממברנות מורכבות מחלבונים ושומנים. ליפידים (בעיקר פוספוליפידים) יוצרים שכבה דו-מולקולרית נוזלית, בה הופכים הזנבים ההידרופוביים של המולקולות בתוך הממברנה, והזנבות ההידרופיליים מופנים כלפי משטחיה. מולקולות חלבון מסוגלות לנוע בשכבות שומנים, כשהן ממוקמות בחלק החיצוני או החיצוני משטח פנימיקרום, או חודר דרכו. חלבונים חודרים, מתאספים במעגל, יוצרים נקבובית שדרכה יכולים כמה תרכובות לעבור מצד אחד לצד השני. הממברנות מכילות גם פחמימות בצורה של גליקוליפידים וגליקופרוטאינים הממוקמים על פני השטח החיצוניים של הממברנה. מערך החלבונים והפחמימות על פני הממברנה של כל תא הוא ספציפי וקובע את נתוני ה"דרכון" שלו. לממברנות יש את המאפיין של חדירות סלקטיבית (הם מסוגלים לעבור חומרים מסוימים ולא לעבור או לעבור אחרים גרוע יותר), כמו גם את התכונה של שיקום ספונטני של שלמות המבנה. מרכיב הפחמימות בהרכב ממברנות התא של תאים שונים בא לידי ביטוי בדרגות שונות. בתאי בעלי חיים, הוא דק יחסית ומיוצג על ידי קבוצות אוליגוסכרידים של גליקופרוטאין וגליקוליפידים של הממברנה ונקרא גליקוקליקס. בתאי צמחים, מרכיב הפחמימות של קרום התא בא לידי ביטוי חזק ומיוצג על ידי דופן תא תאית.

דופן תאמבצע פונקציות חשובות ומגוונות מאוד:

קובע ושומר על צורת התא;

מגן על התא מפני השפעות מכניותוחדירה של גופים זרים;

מבצעת קליטה (זיהוי) של אותות מולקולריים רבים (לדוגמה, הורמונים);

תוחם את התוכן הפנימי של התא;

מסדיר את חילוף החומרים בין התא לסביבה, מבטיח את הקביעות של ההרכב התוך תאי;

משתתף ביצירת קשרים בין-תאיים ו סוגים שוניםבליטות ספציפיות של הציטופלזמה (microvilli, cilia, flagella).

חילופי החומרים בין התא לסביבתו מתרחשים ללא הרף. מנגנון ההובלה של חומרים אל תוך התא וממנו תלוי בגודל החלקיקים המועברים. מולקולות קטנות ויונים מועברים על ידי התא ישירות על פני הממברנה בצורה של הובלה פסיבית ואקטיבית.

^ הובלה פסיבית מתבצע ללא הוצאת אנרגיה, על ידי דיפוזיה פשוטה, אוסמוזה או דיפוזיה קלה בעזרת חלבוני נשאות.

מעבר פעיל- בעזרת חלבוני נשא ודורש הוצאה אנרגטית. העברה של מקרומולקולות וחלקיקים גדולים יותר מתרחשת עקב היווצרות בועות המוקפות בקרום. בהתאם לסוג וכיוון התחבורה, יש אנדוציטוזיס ואקסוציטוזיס.הקליטה והשחרור של חלקיקים מוצקים וגדולים נקראים בהתאמה phagocytosis ו phagocytosis הפוכה, חלקיקים נוזליים או מומסים פינוציטוזיס ופינוציטוזיס הפוכה.

הציטופלזמה היא התוכן הפנימי של התא ומורכבת מהחומר העיקרי, או ההיאלופלזמה, ומאברונים שונים הממוקמים בו.

^ היאלופלזמה (מטריקס) - זה תמיסה מימיתאנאורגנית ו חומר אורגני, מסוגל לשנות את הצמיגות שלו ולהימצא בפנים בתנועה מתמדת. היכולת לנוע, או זרימת ההיאלופלזמה, נקראת ציקלוזיס. בתהליך של ציקלוזה מתרחשת תנועה של חומרים ומבנים הנמצאים בציטופלזמה. המטריצה ​​היא מדיום פעיל שבו כימיקלים רבים ו תהליכים פיזיולוגייםואשר מאחד את כל מרכיבי התא לתוך מערכת בודדת. במהלך חיי התא בציטופלזמה מופקדים חומרים שונים, יצירת מבנים לא קבועים - תכלילים (גושי גליקוגן, טיפות שומן, גרגירי פיגמנט).

כל אברוני התא מחולקים ל קְרוּםו ללא ממברנה.בין אברוני ממברנהקיימים קרום בודד(רטיקולום אנדופלזמי, קומפלקס גולגי, ליזוזומים) וד קרום כפול(מיטוכונדריה, פלסטידים).

^ רשת אנדופלזמית (ER, reticulum). האורגנואיד הזה התגלה על ידי המדען האמריקאי קית' רוברטס פורטר ב-1945. מכלול הוואקווולים, התעלות, הצינוריות יוצר רשת ממברנות בתוך הציטופלזמה, משולבת למכלול אחד עם קרום חיצוניפגז גרעיני. ישנם שני סוגים של ממברנות רשת אנדופלזמיות - מחוספס (גרגירי)) ו חלק (אגרגירי).

ריבוזומים ממוקמים על פני ממברנות ה-ER הגסות, המסנתזות את כל החלבונים המרכיבים את קרום ה-ER, כמו גם את החלבונים הנחוצים לחיי התא. מולקולות החלבון המסונתזות נכנסות לערוצי ה-EPS. שם הם עוברים שינוי, ואז מועברים דרך מערכת הערוצים לחלק של התא שבו הם נחוצים. הצטברויות של רטיקולום אנדופלזמי מחוספס אופייניות לתאים המסנתזים חלבונים מפרשים באופן פעיל. לדוגמה, בתאי כבד, תאי עצבים, בתאי הלבלב.

שלא כמו הרשת האנדופלזמית הגרנורית, אין רשת חלקה של ריבוזומים על הממברנות. רשת זו מעורבת בסינתזה של שומנים ופחמימות, ומנטרלת חומרים רעילים (רעילים). אז, עם כמה הרעלות, אזורים נרחבים מופיעים בתאי הכבד, מלאים בממברנות EPS חלקות. לפיכך, EPS משמש כ"מפעל" עבור ייצור של ממברנה וחלבונים ושומנים ניידים, וגם מיישם מערכת שלהם הובלה בתוך התא.

^ קומפלקס גולגי (מכשיר גולגי). התגלה בשנת 1898 על ידי המדען האיטלקי קמילו גולגי, בזמן שחקר את מבנה תאי העצב. הוא מורכב מ-5-20 חללי קרום פחוסים בצורת דיסק, כאילו נאספים בערימה, ומיקרו-בועות שרוכים מהם. מתחם גולגי משחק תפקיד של מעין מרכז שבו הגמר מיון ואריזה מוצרים שוניםפעילות ותחבורהאותם לפי יעדם: למבנים תוך תאיים שונים או מחוץ לתא על ידי אקסוציטוזיס. גם הממברנות של מנגנון גולגי מסוגלות לסנתז פוליסכרידיםו יוצרים ליזוזומים.

ליזוזומיםלבצע פונקציה עיכול תוך תאי של מקרומולקולותאוכל ו רכיבים זריםכניסה לתא במהלך פאגו-ופינוציטוזיס, מספקת לתא חומרי גלם נוספים לתהליכים כימיים ואנרגיה. במהלך הרעבה, תאי ליזוזום מעכלים כמה אברונים וממלאים את אספקת החומרים המזינים לזמן מה. בתהליך ההתפתחות בבעלי חיים מתרחש לעתים קרובות מוות של תאים בודדים ואפילו איברים (מטמורפוזה), המתבצע בהשתתפות הכרחית של ליזוזומים. לביצוע תפקידים אלו, ליזוזומים מכילים כ-40 אנזימים המשמידים חלבונים, חומצות גרעין, שומנים, פחמימות וכו'.

לְהַבחִין ליזוזומים ראשוניים ומשניים. ליזוזומים ראשוניים הם מיקרו שלפוחיות המתנתקות מהחללים של מנגנון גולגי, מוקפות בממברנה אחת ומכילות קבוצה של אנזימים. לאחר היתוך של ליזוזומים ראשוניים עם מצע כלשהו שיש לבקע, נוצרים ליזוזומים משניים שונים. דוגמה לליזוזומים משניים היא ה-vacuoles העיכול של פרוטוזואה.אם תוכן הליזוזום משתחרר בתוך התא עצמו, אז מתרחש הרס עצמי של התא - אוטוליזה.

בתאים איקריוטיים יש גם אברונים המבודדים מהציטופלזמה על ידי שני ממברנות. האברונים הללו הם מיטוכונדריה ופלסטידים. על פי ההשערה הסימביוטית לגבי מקורו של התא האוקריוטי, הם צאצאיהם של תאי סימביון פרוקריוטיים עתיקים: חיידקים ואצות כחולות-ירקות. האברונים הללו נקראים חצי אוטונומיים, מכיוון שיש להם מנגנון משלהם לביוסינתזה של חלבונים (DNA מעגלי, ריבוזומים, tRNA, אנזימים) ומסנתזים חלק מהחלבונים שמתפקדים בהם.

מיטוכונדריהנמצא כמעט בכל התאים האיקריוטיים האירוביים, למעט אריתרוציטים בוגרים של יונקים. מספרם בתאים שונים שונה ותלוי ברמת הפעילות התפקודית של התא. המיטוכונדריה משתנות מאוד בגודל ובצורה (בצורת מוט, עגול, אליפסה). בחוץ, המיטוכונדריה מוגבלת על ידי קרום חיצוני חלק, הדומה בהרכבו לממברנת הפלזמה. הממברנה הפנימית יוצרת צמחים רבים (קריסטה) ומכילה אנזימים רבים המעורבים בתהליכי המרת אנרגיה. חומרים מזינים V אנרגיית ATP. זה קורה גם במיטוכונדריה סִינתֶזָה הורמוני סטרואידים . למיטוכונדריה יש ריבוזומים ו-DNA משלהם, ולכן הם מסוגלים לסנתז חלבונים. בתאים חיים, המיטוכונדריה יכולות לנוע, להתמזג זה עם זה ולהתחלק. מספרם בתא משתנה מאוד - מיחידות ועד עשרות אלפים, בדרך כלל יש יותר מיטוכונדריה באותם חלקים של הציטופלזמה ובאותם תאים שבהם יש צורך מוגבר באנרגיה. עשיר במיוחד במיטוכונדריה רקמות שרירותאי רקמת העצבים.

פלסטידים הם אברונים האופייניים רק לתאים של אורגניזמים אוקריוטיים פוטוסינתטיים. בהתאם לצבע, נבדלים שלושה סוגים עיקריים: כלורופלסטים, כרומופלסטים ולוקופלסטים.

כלורופלסטים- מבני תאים סגלגלים או בצורת דיסק גדולים יחסית. התוכן של פלסטידים נקרא סטרומה.הקרום החיצוני חלק, הפנימי יוצר פלישות למלריות - thylakoids, רובשנערם בצורה של ערימה של מטבעות וטפסים דגנים.סידור הגרגירים בדוגמת דמקה מבטיח הארה מירבית של כל גרגר. קרומי גראן מכילים כלורופיל, המעניק לכלורופלסט את צבעו הירוק ו שלב האור של הפוטוסינתזה.

ממברנות היוצרות תילקואיד מכילות פיגמנטים הלוכדים אוֹר שֶׁמֶשׁ, ואנזימים המסנתזים ATP. מטריצת הכלורופלסט מכילה אנזימים המסנתזים תרכובות אורגניותושימוש באנרגיה של ATP. כלורופלסטים מכילים DNA וריבוזומים משלהם. הם מסוגלים להתרבות אוטונומית, ללא תלות בחלוקת התא.בסתיו הופכים הכלורופלסטים לכרומופלסטים - פלסטידים בעלי צבע צהוב, אדום וכתום.

כרומופלסטיםהם פשוטים יותר, אין להם גרגרים, הם אינם מסוגלים לבצע פוטוסינתזה, הם מכילים מגוון פיגמנטים: קרוטנים צהובים, כתומים ואדומים וקסנתופילים. הֵם לתת צבע בהירפרחים ופירות, מושכים בעלי חיים ובכך מקלים על האבקת צמחים ופיזור זרעים.

Leucoplastsכמעט נטולי thylakoids, הפיגמנטים בהם נמצאים בצורה לא פעילה (פרוטוכלורופילים). Leucoplasts הם חסרי צבע, הכלולים בתאים של חלקים תת קרקעיים או לא צבעוניים של צמחים (שורש, קנה שורש, פקעות). יכול לצבור חילוף חומרים מזינים, בעיקר עמילן, שומנים וחלבונים. באור הם יכולים להפוך לכלורופלסטים (הירקות של פקעות תפוחי אדמה).

ריבוזומים.אברונים תת-מיקרוסקופיים שאינם ממברניים, שתפקידם הוא - סינתזת חלבון,בשל כך הם אברונים חובה בתאים של כל האורגניזמים החיים. כל ריבוזום במצב עבודה מורכב משתי יחידות משנה - גדולות וקטנות, הכוללות מולקולות חלבון ו-RNA ריבוזומי. RNA ריבוזומלי מסונתז בגרעין על מולקולת ה-DNA של כרומוזום אחד או יותר באזור הגרעין. נוצרים שם גם ריבוזומים שעוזבים את הגרעין. בציטופלזמה, הריבוזומים יכולים להיות במצב חופשי או ממוקמים על ממברנות ER מחוספסות. בהתאם לסוג החלבון המסונתז, הריבוזומים יכולים "לעבוד" בנפרד או לשלב לתוך קומפלקסים - פוליריבוזומים.במתחמים כאלה, הריבוזומים מקושרים על ידי מולקולת mRNA אחת.

^ מרכז תאים. אברון שאינו קרום הקיים בתאים של בעלי חיים, פטריות ו צמחים נמוכים יותר. מורכב משני צנטריולים הממוקמים בניצב אחד לשני. לכל צנטרול יש צורה של גליל חלול, שדופן נוצר על ידי 9 שלישיות של מיקרו-צינוריות. בתהליך חלוקת התא, צנטריולים מכפילים, מתפצלים לכיוון הקטבים ויוצרים ציר חלוקה, הבטחת חלוקת הכרומוזומים בין תאי הבת.

ציטושלדהוא נוצר על ידי מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים - מבנים חוטיים המורכבים מחלבונים מתכווצים שונים וגורמים לתפקודים המוטוריים של התא. מיקרוטובוליות נראות כמו גלילים חלולים ארוכים, שדפנותיהם מורכבות מחלבונים - טובולינים. מיקרופילמנטים הם מבנים דקים מאוד, ארוכים וחוטים המורכבים מאקטין ומיוזין.

מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים מורידים את כל הציטופלזמה של התא, יוצרים את השלד הציטולי שלו, מה שגורם לתא תנועה של אברונים, משתנה צורת תאו מיקום האברונים שלו.

Vacuole- חלק חיוני מתא הצמח. זוהי שלפוחית ​​ממברנה גדולה מלאה במוהל תאים, שהרכבה שונה מהציטופלזמה שמסביב. ואקוול מצטבר שומרת חומרים מזינים ומווסתת את חילוף החומרים של מים-מלח,שליטה זרימת מים לתוך התא וממנו.

^ תכלילים של תאים. בנוסף לאברונים קרומיים ולא ממברניים בתאים, יכולים להיות תכלילים סלולריים, שהן תצורות לא קבועות, שנוצרות או נעלמות בתהליך חיי התא.

מטבע הדברים, כל התכלילים הם מוצרים חילוף החומרים של התא. הם מצטברים בעיקר בצורת גרגירים, טיפות וגבישים. תרכובת כימיתהתכלילים מגוונים מאוד - ליפואידים, פוליסכרידים (גליקוגן, עמילן), חלבונים, כמה פיגמנטים וכו'.

הגרעין הוא מרכיב חיוני של כל התאים האוקריוטיים. ^ גרעין התא אוגר מידע תורשתי ושולט בתהליכי חילוף החומרים התוך תאי, הבטחת תפקוד תקין של התא וביצוע תפקידיו. ככלל, לגרעין יש צורה כדורית, יש גם גרעינים בצורת ציר, בצורת פרסה, מפולחים. לרוב התאים יש גרעין אחד, אבל, למשל, לריסים יש שני גרעינים - מקרו-גרעין ומיקרו-גרעין, ובסיבי שריר מפוספסים יש מאות גרעינים. הגרעין והציטופלזמה הם מרכיבים מחוברים זה לזה של התא שאינם יכולים להתקיים זה בלי זה. האינטראקציה המתמדת שלהם מבטיחה את אחדות התא הן מבחינה מבנית והן מבחינה תפקודית. באורגניזמים איקריוטיים ישנם תאים שאין להם גרעינים, אך אורך חייהם קצר. בתהליך ההתבגרות, אריתרוציטים מאבדים את הגרעין שלהם, שמתפקד לא יותר מ-120 יום, ולאחר מכן נהרסים בטחול. טסיות ללא גרעין מסתובבות בדם במשך כ-7 ימים. אין גרעין בתאים של צינורות מסננת באנגיוספרמים.

כל גרעין תא מוקף קרום גרעיני, מכיל מיץ גרעיני (קריופלזמה, נוקלאופלזמה), כרומטין ונוקלאולי אחד או יותר.

^ מעטפת גרעין . הקליפה הזו מפריד בין תוכן הגרעין לציטופלזמה של התאומורכב משני ממברנות בעלות מבנה אופייני לכל הממברנות. הממברנה החיצונית עוברת ישירות לתוך הרשת האנדופלזמית, ויוצרת מבנה קרום יחיד של התא. פני השטח של הגרעין מחלחל עם נקבוביות שדרכן לְהַחלִיף חומרים שוניםבין גרעין לציטופלזמה. לדוגמה, יחידות משנה של RNA וריבוזום יוצאות מהגרעין לתוך הציטופלזמה, והנוקלאוטידים הנחוצים להרכבה של RNA, אנזימים וחומרים אחרים המבטיחים פעילות של מבנים גרעיניים נכנסים לגרעין.

^ מוהל גרעיני (קריופלזמה, נוקלאופלזמה) היא תמיסה דמוית ג'לי המכילה מגוון של חלבונים, פחמימות, נוקלאוטידים, יונים, וכן כרומוזומים והגרעין.

גרעין- גוף קטן מעוגל, מוכתם בעוצמה ונמצא בגרעינים של תאים שאינם מתחלקים. תפקוד הגרעין סינתזה של rRNA והקשר שלהם עם חלבונים, כלומר. הרכבה של תת-יחידות ריבוזום.

כרומטין -גושים, גרגירים ומבנים חוטיים המוכתמים במיוחד על ידי כמה צבעים, שנוצרו על ידי מולקולות DNA בשילוב עם חלבונים - היסטונים. ההיסטונים הם המספקים את המבנה והאריזה של ה-DNA. עלילות שונותלמולקולות DNA בכרומטין יש מעלות משתנותספירליזציה, ולכן נבדלים בעוצמת הצבע ובאופי הפעילות הגנטית. כרומטיןהיא צורת קיום של חומר גנטי בתאים שאינם מתחלקים ו מספקת אפשרות להכפיל ולממש את המידע הכלול בו.בתהליך חלוקת התא מתרחשת ספירליזציה של DNA, ומבני כרומטין יוצרים כרומוזומים. למעשה, מבחינה כימית, כרומטין וכרומוזומים הם אותו דבר.

כרומוזומים- מבנים צפופים, מצביעים בצורה אינטנסיבית, המהווים יחידות של הארגון המורפולוגי של החומר הגנטי ומבטיחים פיזור מדויק שלו במהלך חלוקת התא. כרומוזומים נראים בצורה הטובה ביותר בשלב המטאפאזה של המיטוזה. כל כרומוזום מטאפאזה מורכב משתי כרומטידות.

כרומטידות- מולקולות DNA זהות מאוד סליליות שנוצרות כתוצאה משכפול. כרומטידים מתחברים יחד בהתכווצות הראשונית, או צנטרומרים. הצנטרומר מחלק את הכרומוזום לשתי זרועות. כרומוזומים מסווגים לפי מיקום הצנטרומר. זרוע שווה, זרוע לא שווה ובצורת מוט. לחלק מהכרומוזומים יש התכווצויות משניות הנפרדות לוויינים. התכווצויות משניות של מספר כרומוזומים מעורבות ביצירת הגרעין.

המספר, הגודל והצורה של הכרומוזומים ייחודיים לכל מין. ^ מכלול כל הסימנים של קבוצת כרומוזומים האופיינית למין מסוים, שקוראים לו קריוטיפ.מאגר הנתונים הגנטי שלנו מורכב מ-46 כרומוזומים בגודל ובצורה מסוימים, הנושאים יותר מ-30,000 גנים. גנים אלו קובעים את המבנה של עשרות אלפי חלבונים, סוגים שונים RNA וחלבונים הם אנזימים היוצרים שומנים, פחמימות ומולקולות אחרות. כל שינוי במבנה או במספר הכרומוזומים מוביל לשינוי או אובדן של חלק מהמידע וכתוצאה מכך להפרה. תפקוד רגילהתא בו הם נמצאים.

בתאים סומטיים, מספר הכרומוזומים בדרך כלל גדול פי שניים מאשר בתאי נבט בוגרים. בהפריה, מחצית מהכרומוזומים מגיעים אורגניזם אימהיוחצי מהאבי, כלומר. בגרעין של תא סומטי, הכרומוזומים מזווגים. כגון מזווגים, זהים בצורתם ובגודלם של כרומוזומים, הנושאים את אותם גנים,שקוראים לו הומולוגי. קבוצת הכרומוזומים, המיוצגת על ידי כרומוזומים מזווגים, נקראת כפול או דיפלואידוסמן 2n. נוכחות של כרומוזום דיפלואידי שנקבע ברובם אורגניזמים גבוהים יותרמגביר את מהימנות התפקוד של המנגנון הגנטי. כל גן שקובע את המבנה של חלבון מסוים, ובסופו של דבר משפיע על היווצרות תכונה מסוימת, באורגניזמים כאלה מיוצג בגרעין של כל תא בצורה של שני עותקים - אבהי ואמהי.

במהלך היווצרות תאי נבט מכל זוג כרומוזומים הומולוגיים, רק כרומוזום אחד נכנס לביצית או לתא הזרע, ולכן תאי הנבט מכילים יחיד, או הפלואיד,סט כרומוזומים (1n).

כרומוזומים בקריוטיפ מחולקים גם ל אוטוזומים, או כרומוזומים שאינם מיניים, זהה אצל גברים ונקבות, ו הטרוכרומוזומים, או כרומוזומי מין המעורבים בקביעת מין ושונים אצל זכרים ונקבות.

אין קשר בין מספר הכרומוזומים לרמת הארגון של מין נתון: לצורות פרימיטיביות עשויות להיות יותר כרומוזומים מאלה המאורגנות מאוד, ולהיפך. למשל, במינים רחוקים כמו הלטאה הזריזה והשועל, מספר הכרומוזומים זהה ושווה ל-38, בבני אדם ובאפר - 46 כרומוזומים כל אחד, בעוף 78, וב. סַרטַן הַנַהֲרוֹתמעל 100!

הקביעות של מספר ומבנה הכרומוזומים בתאים היא תנאי הכרחיקיומו של מין ו אורגניזם בודד. כאשר חקרנו את מערכי הכרומוזומים של אנשים שונים, מצאנו מינים תאומים,אשר מבחינה מורפולוגית אינם שונים כלל זה מזה, אלא, שיש מספר שונהכרומוזומים או הבדלים במבנה שלהם, לא השתלבו והתפתחו באופן עצמאי. כאלה, למשל, הם שני מינים של חגבים אוסטרליים וחולדות שחורות החיים באותה טריטוריה.

^ מגוון של פרוקריוטים . ממלכת הפרוקריוטים מיוצגת בעיקר על ידי חיידקים, האורגניזמים העתיקים ביותר על הפלנטה שלנו. לאחר שהופיעו לפני יותר מ-3.5 מיליארד שנים, הפרוקריוטים יצרו למעשה את הביוספרה של כדור הארץ, ויצרו את התנאים להמשך התפתחותם של אורגניזמים.

בפעם הראשונה, חיידקים נראו תחת מיקרוסקופ ותוארו ב-1683 על ידי חוקר הטבע ההולנדי א' לוונהוק. גדלים של חיידקים נעים בין 1 ל-15 מיקרון. תא חיידקי בודד ניתן לראות רק עם מיקרוסקופ מתוחכם למדי, וזו הסיבה שהם נקראים מיקרואורגניזמים.

חיידקים חיים בכל מקום: באדמה, באוויר, על פני השטח ובתוך אורגניזמים אחרים, ב מוצרי מזון. חלק מהחיידקים מתיישבים במעיינות חמים שבהם טמפרטורת המים מגיעה ל-78ºС ומעלה. מספר החיידקים על פני כדור הארץ הוא עצום, למשל, 1 גרם של אדמה פורייה מכיל כ-2.5 מיליארד תאים חיידקיים.

צורת החיידקים מגוונת ביותר. להקצות בצורת מוט - בזילי,כַּדוּרִי – קוקי, ספירלה - ספירילה,בעל צורה של פסיק - ויבריוס.

פרוקריוטים רבים מסוגלים היווצרות נבגים.נבגים מתעוררים, ככלל, בתנאים לא נוחים והם תאים עם רמת חילוף חומרים מופחתת בחדות. נבגים מכוסים במעטפת מגן, נשארים ברי קיימא במשך מאות ואף אלפי שנים ועמידים בתנודות טמפרטורה מ-243 עד +140ºС. על ההתחלה תנאים נוחיםנבגים "נובטים" ומולידים תא חיידקי חדש.

לפיכך, ספיגה של פרוקריוטים היא שלב מעגל החייםמתן חוויה תנאים שליליים סביבה. בנוסף, במצב של נבגים, מיקרואורגניזמים יכולים להתפשט בקלות על ידי רוח ואמצעים אחרים.

^ המבנה של תא פרוקריוטי . התא מוקף בממברנה במבנה הרגיל, שמחוץ לה יש דופן תא המורכבת מקיר מיוחד. גליקופפטיד - murein.בחלק המרכזי של הציטופלזמה, יש מולקולת DNA עגולה אחת, שאינה מופרדת על ידי ממברנה משאר הציטופלזמה. האזור של תא המכיל חומר גנטי נקרא נוקלואיד. בנוסף ל"כרומוזום" המעגלי הראשי, חיידקים מכילים בדרך כלל מספר מולקולות DNA קטנות בצורת טבעות קטנות ומסודרות באופן רופף, מה שנקרא פלסמיד,מעורב בחילופי חומר גנטי בין חיידקים.

בתא חיידקי, אין אברוני ממברנה האופייניים לאאוקריוטים (EPS, מנגנון Golgi, מיטוכונדריה, פלסטידים, ליזוזומים). הפונקציות של האברונים הללו מבוצעים על ידי פלישות קרום תא- מזוזומים.

ריבוזומים הם אברונים חיוניים המספקים סינתזת חלבון בתאי חיידקים.

על גבי דופן התא, חיידקים רבים מפריש ריר,יוצר מעין קפסולה, בנוסף מגן על החיידק מפני השפעות חיצוניות.

חיידקים מתרבים חלוקה פשוטהבשתיים. לאחר שכפול ה-DNA המעגלי, התא מתארך ונוצר בו מחיצה רוחבית. לאחר מכן, תאי הבת מתפצלים או נשארים מחוברים בקבוצות.

בהשוואה בין תאים פרוקריוטיים ותאים אוקריוטיים, ניתן לציין כי המבנה של אורגנואידים דו-ממברניים - מיטוכונדריה ופלסטידים, שיש להם DNA מעגלי משלהם וריבוזומים המסנתזים RNA וחלבונים - דומה למבנה. תא חיידקי. דמיון זה היווה את הבסיס להשערת המקור הסימביוטי של האיקריוטים. לפני כמה מיליארדי שנים, אורגניזמים פרוקריוטיים הוכנסו זה לזה, והביאו לאיחוד מועיל הדדי.

אורגניזמים פרוקריוטיים כוללים גם ציאנובקטריה, המכונה לעתים קרובות אצות כחולות-ירקות. אורגניזמים עתיקים אלה, שמקורם לפני כ-3 מיליארד שנים, מופצים ברחבי העולם. ידועים כ-2,000 מינים של ציאנובקטריות. רובם מסוגלים לסנתז הכל חומרים נחוציםבאמצעות אנרגיית אור.

^ קרדיט

שאלה 13. רמה אורגנית ורמות אוכלוסיה-מינים. רמות ביו-קנוטיות וביוספריות

1. מגוון צורות

עַל רמת האורגניזםנמצא מגוון בלתי ניתן לצפייה של צורות. המגוון של אורגניזמים השייכים למינים שונים, ואפילו בתוך אותו מין, אינו תוצאה של מגוון, אלא של מורכבות יותר ויותר. שילובים מרחביים,גורם לתכונות איכותיות חדשות. כיום ישנם למעלה ממיליון מיני בעלי חיים וכחצי מיליון מיני צמחים על פני כדור הארץ. כל מין מורכב מפרידים נפרדים (אורגניזמים, פרטים), שלכל אחד מהם יש מאפיינים ייחודיים משלו.

2. אִישִׁי

אינדיבידואל - אורגניזם בכללותו - יחידת חיים יסודית.חיים אינם קיימים מחוץ ליחידים בטבע. ברמה האורגניזמית, תהליכי האונטוגניה ממשיכים. מערכות העצבים וההומור מבצעות הומאוסטזיס מסוים.

סט של אורגניזמים(יחידים) מאותו המין המאכלסים טריטוריה מסוימת, הוא אוּכְלוֹסִיָה. אוכלוסייה היא יחידה אלמנטרית של התהליך האבולוציוני; תהליכי ההתארגנות מקורם בה. אוכלוסיות הן חלק מהביוגאוצנוזות.

3. ביוגאוצנוזות

Biogeocenoses - מבוססים היסטורית קהילות בר קיימאאוכלוסיות סוגים שוניםקשורים זה לזה ולסביבה טבע דומםחילופי חומרים, אנרגיה ומידע. הן מערכות אלמנטריות שבהן מתבצע מחזור החומרי-אנרגיה, עקב פעילותם החיונית של אורגניזמים. ביוגאוצנוזות מרכיבות את הביוספרה וקובעות את כל התהליכים המתרחשים בה.

רק במחקר מקיף של תופעות החיים בכל הרמות ניתן לקבל ראייה הוליסטית של מיוחד צורה ביולוגית של קיום החומר.

4. עקרונות הרפואה

הרעיון של רמות הארגון של החיים קשור ישירות לעיקר עקרונות הרפואה.זה גורם לאדם לשקול בריא או חולה גוף האדםכמערכת אינטגרלית, אך בה בעת מורכבת הכפופה מבחינה היררכית. המשמעות של מבנים ותפקודים בכל אחת מהרמות הללו עוזרת לחשוף את מהות תהליך המחלה. ייתכן שתידרש התחשבנות באוכלוסייה האנושית שאליה משתייך פרט זה, למשל, באבחון מחלה תורשתית . כדי לחשוף את המאפיינים של מהלך המחלה ותהליך המגיפה, יש צורך גם לקחת בחשבון את התכונות של הסביבה הביוקנוטית והחברתית. בין אם הרופא עוסק במטופל בודד או בצוות אנושי, הוא תמיד מבוסס על מכלול של ידע שנצבר בכל הרמות של המיקרו-, מזו- ומקרו-סיסטם הביולוגי.

שאלה 14. תא כיחידה מבנית. מבנה התא. בעיות כלליות

1. תא כאלמנטרי מערכת ביולוגית

כל היצורים החיים בנויים תאים.אורגניזמים חד-תאיים (חיידקים, פרוטוזואה, הרבה אצות ופטריות) מורכבים מתא אחד, אורגניזמים רב-תאיים (רוב הצמחים ובעלי החיים) מורכבים לרוב מאלפים רבים של תאים.

תָא - מערכת ביולוגית יסודיתבעל יכולת חידוש עצמי, רבייה והתפתחות עצמית. מבני תאיםעומדים בבסיס המבנה של צמחים ובעלי חיים. לא משנה עד כמה מבנה האורגניזמים נראה מגוון, הוא מבוסס על מבנים דומים - תאים. לתא יש כל המאפיינים של מערכת חיה: הוא מחליף חומר ואנרגיה, גדל, מתרבה ויורש את מאפייניו, מגיב לאותות חיצוניים (גירויים), מסוגל לנוע. זוהי רמת הארגון הנמוכה ביותר שיש לה את כל המאפיינים הללו, המבנה והקטן ביותר יחידה פונקציונליתבחיים. הוא יכול לחיות גם בנפרד - תאים מבודדים של אורגניזמים רב-תאיים ממשיכים לחיות ולהתרבות בתווך מזין. הפונקציות בתא מפוזרות בין אברונים שונים, כגון גרעין התא, מיטוכונדריה וכו'.

2. מגוון תאים

באורגניזמים רב-תאיים תאים שונים (למשל עצב, שריר, תאי דם) לבצע פונקציות שונות("חלוקת עבודה") ולכן נבדלים במבנה שלהם. למרות זאת, מגוון הצורות והארגון של התאים כפופים לעקרונות מבניים אחידים.

צורת תאמגוון בצורה יוצאת דופן - מהכדורי הפשוט ביותר ( אורגניזמים חד תאיים; בין חיידקים - cocci) עד המוזרים ביותר. למיקרוקוקים יש קוטר של 0.2 מיקרון, תאי עצב מגיעים לאורך של 1 מ', וכלי חלב של צמחים - אפילו כמה מטרים.

3. מבנה התא

התוכן החי של התא, פרוטופלזמה, מופרד מהסביבה על ידי קרום פלזמה (פלסמולמה) ויכול להיות, בנוסף, מוקף בדופן תא חזק. פרוטופלזמה היא מסה הטרוגנית ג'לטינית עם אברונים רבים ושונים ותכלילים פאראפלסמיים. האחרונים מסווגים רק באופן קונבנציונלי כפרוטופלזמה חיה ומכילים חומרים להצטברות או הפרשה.

4 . אלמנטים מבנייםתאים

קיימים שתי רמות ארגוןתאים: תא פרוקריוטי (בפרוקריוטים - חיידקים ואצות כחולות ירוקות, רובם חד-תאיים) ותא איקריוטי (באאוקריוטים, כלומר כל שאר היצורים החד-תאיים והרב-תאיים - צמחים, פטריות ובעלי חיים).

טבלה 2. אלמנטים מבניים של התא

שאלה 15. תאים איקריוטים ופרוקריוטיים

1. אפיון תאים איקריוטים

הגודל הממוצע של תא איקריוטי הוא כ-13 מיקרון (אך יש הבדלים גדולים בגודל). התא מחולק על ידי ממברנות פנימיות לתאים שונים (חללי תגובה). שלושה סוגים של אברונים(שכבות) תחום בבירור משאר הפרוטופלסמה (ציטופלזמה) על ידי מעטפת של שני ממברנות: גרעין התא, מיטוכונדריה ופלסידים (האחרונים רק בצמחים). פלסטידים משמשים בעיקר לפוטוסינתזה, ומיטוכונדריה להפקת אנרגיה. כל השכבות מכילות DNA כנשא של מידע גנטי.

ציטופלזמהמכיל אברונים שונים לרובנראה רק במיקרוסקופ אלקטרוני, כולל ריבוזומים, שנמצאים גם בפלסידים ובמיטוכונדריה. כל האברונים נמצאים במטריקס (זהו החלק של הציטופלזמה שאפילו בו מיקרוסקופ אלקטרונינראה הומוגני).

2. צורות בסיסיות של תאים אוקריוטיים

קיימים שלוש צורות עיקריותתאים אוקריוטיים: תאי צמחים, תאי פטרייה ותאי בעלי חיים.

טבלה 3. צורות עיקריות של תאים אוקריוטיים

3. אפיון תאים פרוקריוטים

הגודל הממוצע של תאים פרוקריוטים הוא 5 מיקרון. אין להם ממברנות פנימיות מלבד בליטות של ממברנות פנימיות ו קרום פלזמה. השכבות חסרות. במקום גרעין התא, יש את המקבילה שלו (נוקלואיד), נטול קליפה ומורכבת ממולקולת DNA אחת. בנוסף, חיידקים יכולים להכיל DNA בצורה של פלסמידים זעירים הדומים ל-DNA חוץ-גרעיני אוקריוטי.

IN תאים פרוקריוטיים בעלי יכולת פוטוסינתזה (אצות כחולות-ירקות, חיידקים ירוקים וסגולים), ישנן בליטות גדולות של הממברנה בעלות מבנה שונה - תילקואידים, אשר בתפקודם תואמים פלסטידים אוקריוטיים. אותם thylakoids או, בתאים חסרי צבע, בליטות קטנות יותר של הממברנה (ולפעמים אפילו קרום הפלזמה עצמו) מחליפים באופן תפקודי את המיטוכונדריה. בליטות אחרות המובדלות באופן מורכב של הממברנה נקראות מזוזומים; תפקידם אינו ברור. רק כמה אברוניםתאים פרוקריוטיים הם הומולוגיים לאברונים האוקריוטיים המתאימים. פרוקריוטים מאופיינים בנוכחות של שק מוריי - אלמנט חזק מבחינה מכנית של דופן התא.

שאלה 16

1. אפיון של וירוסים

וירוסים הם תצורות לא תאיות- חלקיקים קטנים מאוד (virions), המורכבים מחומצת גרעין (DNA או RNA, חד או כפול גדילי, המשמשים כחומר גנטי) וקליפת חלבון, המכילה לעיתים שומנים.

המעטפת (קפסיד) בנויה מתת-יחידות (קפסומרים), המורכבות משרשרת פוליפפטיד זהה או שונה אחת או יותר.

וירוסים ספציפי למיןומתרבים רק בתאי מארח חיים. ישנם וירוסים חיידקיים (פאגים), וירוסי צמחים ווירוסים של בעלי חיים. מחוץ לתא המארח, נגיפים אינם עוברים חילוף חומרים ואינם מראים שום סימני חיים אחרים.

2. כניסת הנגיף למארח

IN תא מארחהוויריון או רק חומצת הגרעין שלו חודרת. שם זה חומצות גרעין, באמצעות מערכת השכפול ומנגנון סינתזת החלבון של התא המארח, מתרבה (משכפל) ומספק סינתזת חלבון ויראלית.

בְּ וירוסים ארסייםהווירונים המתקבלים משתחררים בהדרגה או בבת אחת כתוצאה מהרס תאים. בפאג'ים ממוזגים ניתן להחדיר את ה-DNA ל-DNA של התא המארח כפרו-וירוס ולהשתכפל יחד איתו. היווצרות של ויריון מתרחשת רק עם השראתו גורמים שונים(הקרנה, חומרים כימיים, טמפרטורה גבוהה).

וירוסים משרתים פתוגנים, כי כאשר הם משתחררים, הם הורסים את התא המארח או גורמים להפרה של חילוף החומרים שלו.

שאלה 17. ציטופלזמה. ריבוזומים ופלסמידים

1. הרכב הציטופלזמה

ציטופלזמה היא מה שאנו מכנים התוכן החי של תא ללא שכבות או שווה ערך לגרעין. ציטופלזמההוא ג'ל טיקסוטרופי ויסקו אלסטי.

תכונות ויסקו אלסטיות וטיקסוטרופיה אפשריים רק כאשר המולקולות יוצרות רשת רציפה שיכולה להתפרק ולהופיע מחדש. הרס הרשת המולקולרית מביא לביטוי של תכונות נוזל, ושיקום שלה מוביל לתכונות האופייניות למוצקים. בציטופלזמה, אלמנטים שניתן לארוג לרשת הם ארוכים מיקרופילמנטים חוטיםמחלבון האקטין, שכנראה מוחזקים יחד על ידי חלבון אחר. כאשר המולקולות של חלבון זה מתפצלות, הרשת מתפרקת (מצב סול). המיקרופילמנטים חופשיים כעת לנוע, וכך מתרחשת זרימת הפרוטופלזמה, אותה ניתן למצוא ברוב התאים.

2. מבנה המטריצה ​​הציטופלזמית

המטריצה ​​הציטופלזמית מספקת חומר הומוגני (כאשר נבדק במיקרוסקופ אלקטרוני) בין המיקרופילמנטים. הוא מורכב ממים ומהרבה חומרים אנאורגניים ואורגניים מומסים, בפרט אנזימים וחלבונים אחרים. המטריצה ​​הציטופלזמית משמשת כמדיום לפיזור של תוצרי ביניים מטבוליים רבים, כמו גם מקום שבו הכי חשוב תהליכים מטבולייםכגון גליקוליזה ומחזור פנטוז פוספט.

מוּשָׂג "ציטוסול"פירושו החלק ההומוגני שאינו משקע במהלך האולטרה-צנטריפוגה, המכיל את המטריצה ​​הציטופלזמית ומבנים קלים מאוד, כגון מיקרופילמנטים. זה ישים גם על החלק המקביל של תאים שלמים, אם כי בתא המטריצה ​​אינה סול, אלא, כמו שאר הציטופלזמה, היא ג'ל תיקסוטרופי ויסקו-אלסטי.

3. אפיון של ריבוזומים

ריבוזומים מבצעים ביוסינתזה של חלבון, ובכך מממשים מידע גנטי. בכל תא יש עשרות אלפים או מיליונים מהזעירים האלה, בגודל 20-30 ננומטר, מעוגלים חלקיקי ריבונוקלאופרוטאין. הריבוזום מורכב משני חלקיקים לא שווים. הם נוצרים בנפרד ומשולבים ל-mRNA, המתרחש דרך ערוץ הממוקם באופן אקסצנטרי בין חלקיקי המשנה ומספק מידע לביו-סינתזה של חלבון. במקרה זה, ניתן לקשר מספר ריבוזומים באמצעות מולקולת mRNA דמוית חוט לפוליזום (פוליריבוזום) כמו מחרוזת פנינים.

יותר גדול ריבוזומיםאנו מוצאים בציטופלזמה של תאים אוקריוטיים. יחד עם mRNA הם יכולים להיות קשורים לרטיקולום האנדופלזמי. חלקיקי המשנה שלהם מסונתזים פנימה גרעין התא. לתאים פרוקריוטים יש ריבוזומים קטנים יותר. ריבוזומים עשירים מאוד במגנזיום.

4. פלסמידים

פלסמידים הם סליל כפול DNA קצרים מאוד הממוקמים מחוץ לגנום, סגורים בטבעת (באורך מכמה עד מאה אלף זוגות בסיסים), עם גן אחד או יותר, ולפעמים ללא גנים כלל. הם משתכפלים ברוב המקרים ללא תלות בשאר החומר הגנטי ולעיתים עוברים מתא אחד למשנהו. כיום, הם נמצאים בחיידקים ובשמרים, כמו גם במיטוכונדריה של תאים אוקריוטיים. כמה פלסמידים חיידקיים יכולים להיכלל בגנום ושוב להפריד ממנו.

שאלה 18

1. מִבְנֶה

פרוטופלזמה מוגבלת קרום חיצוני- פלסמולמה ומכיל מערכת של ממברנות פנימיות (אנדוממברנות). מיטוכונדריה ופלסטידים, שיש להם גם ממברנות פנימיות וגרעין תא, מוקפים בשתי ממברנות.

עובי הממברנה הוא לרוב 6-12 ננומטר. ממברנות תוחמות נפחים סגורים בגדלים וצורות שונות, כגון שלפוחיות, חללים פחוסים או תאים שלמים. לפיכך, יצירת מכשול לדיפוזיה, הם יוצרים נפחי תגובה נפרדים (תאים). מצד שני, ממברנות מסוגלות להעביר חומרים מסוימים באופן סלקטיבי ולשאוב אחרים באופן פעיל, הקשור לצריכת אנרגיה. מאמינים ש כל ממברנהמפריד את החלל הפרוטופלזמי מהחלל הלא-פלזמי: הפלסמולמה מהסביבה המקיפה את התא, ממברנות השלפוחיות מהתוכן הלא-פלזמטי של שלפוחיות אלו, שני הממברנות של המעטפת הגרעינית מהחלל הלא-פלזמטי הממוקם ביניהן. .

ממברנות(למעט ממברנות מיטוכונדריאליות ופלסטידיות) משמשים בתהליכי אונטוגנזה ויכולים להפוך זה לזה (זרימת ממברנה). לדוגמה, הממברנות של מנגנון Golgi נוצרות מהרשת האנדופלזמית, והאחרון משמש חומר להתחדשות הפלסמולמה.

2. חלבונים ושומנים בממברנה

הממברנות הן גביש נוזלי דו מימדיפתרונות של חלבונים כדוריים בליפידים. הבסיס המבני של ממברנות מורכב משומנים, שביניהם שולטים פוספוליפידים (למשל לציטין), וגליקוליפידים בקרומי פלסטיד. חלבונים בממברנות מבצעים פונקציות מסוימות: הם, למשל, אנזימים או חלבוני תחבורה. בנוסף, הממברנות כוללות סטרולים (בבעלי חיים, בעיקר כולסטרול), גליקופרוטאין וכמה מלחים אנאורגניים.

3. מבנה בסיסי של ממברנות

המבנה הבסיסי של כל הממברנות הוא שתי שכבות מקבילות של שומנים (שכבה דו-מולקולרית). שומני ממברנה הם מולקולות אמפיפתיות שיש להן חלק הידרופובי (שאריות פחמימנים של חומצות שומן וספינגוזין) וחלק הידרופילי (פוספט, כולין, קוממין, סוכר וכו'). מולקולות כאלה נוצרות על פני המים שכבה חד-שכבתית.בסביבה המימית ובתא נוצרות שכבות דו-מולקולריות: החלקים ההידרופוביים של המולקולות השונות מופנים רחוק יותר מהסביבה המימית, כלומר זה לכיוון זה, ומוחזקים יחד על ידי אינטראקציות הידרופוביות חזקות וכוחות ואן דר ואלס חלשים. .

לפיכך, הממברנות בשני המשטחים החיצוניים הינן הידרופיליות, בעוד שבפנים הן הידרופוביות. מכיוון שהחלקים ההידרופיליים של המולקולות סופגים אלקטרונים, הם נראים במיקרוסקופ האלקטרונים כשתי שכבות כהות.

4. השפעת הטמפרטורה על הממברנה

בְּ טמפרטורות נמוכותשאריות פחמימנים יוצרים מראית עין של סריג גביש, והממברנות עוברות למצב ג'ל. בטמפרטורות פיזיולוגיות, הממברנות נמצאות במצב נוזלי-גבישי: שאריות פחמימנים מסתובבות סביב ציר האורך שלהן ומתפזרות במישור השכבה; לעתים רחוקות יותר לקפוץ משכבה אחת לאחרת מבלי להפר חזק קשרים הידרופוביים.

חלבוני ממברנה היקפית הינם הידרופיליים, שכן חומצות אמינו הידרופיליות (עם קבוצות קוטביות) שולטות על פני המולקולה הכדורית שלהן. הם קשורים באופן רופף יחסית למשטחים ההידרופיליים של הממברנות בעיקר על ידי כוחות אלקטרוסטטיים, כלומר קשרים יוניים.

חלבוני ממברנה אינטגרליתהידרופובי (לפחות חלקית), שכן על פני המולקולות שלהם נמצאים בעיקר שאריות חומצות אמינו הידרופוביות.

חלבונים אלו מקובעים היטב בעובי ההידרופובי של הממברנה על ידי אינטראקציות הידרופוביות, והחלקים ההידרופיליים של המולקולות בולטים מהממברנה כלפי חוץ. כמה חלבוני ממברנה אינטגרליים מסוגלים, כמו מולקולות שומנים, של מְפוּזָרבמישור הממברנה, אחרים אינם תנועתיים.

מְתוּאָר פסיפס נוזלימודל מבנה הממברנה (מודל סינגר) החליף את מודל דניאלי הקודם (ללא חלבונים אינטגרליים).

עקב אינטראקציות הידרופוביות, ממברנות מסוגלות להימתח (לגדול) כאשר מולקולות חדשות נכללות, ובמקרה של קרע, הקצוות שנוצרו יכולים להיסגר שוב.

הממברנות חדירות למחצה; חייבות להיות להם נקבוביות זעירות שדרכן מים ומולקולות הידרופיליות קטנות אחרות יכולות להתפזר. כנראה, אזורים הידרופיליים פנימיים של חלבוני ממברנה אינטגרליים או חורים בין חלבונים אינטגרליים סמוכים (חלבוני מנהרה) משמשים לשם כך.

שאלה 19

1. מאפיינים של ממברנות פלזמה

הפלזמהלמה, שעוביה הוא כ-8 ננומטר, ממלאת את התפקיד מַחסוֹםעבור דיפוזיה של חומרים מהתא; זה חיוני גם עבור תאי צמחים, שכן דופן התא הוא, ככלל, חדיר. מולקולות הובלה המובנות בתוך הממברנה מבצעות העברה של חומרים מסוימים. אנזימי ממברנה מקבלים רק השתתפות מוגבלתבחילוף החומרים. בצמחים, הפלסמולמה מעורבת בחילופי מרכיבי דופן התא, ובתאי עצב, בהולכת דחפים.

במהלך חלוקת התאתאי הבת מקבלים את קרום הפלזמה מתא האם. עם צמיחת הפלסמולמה (הקשורה לחלוקת תאים וגדילה) ובמהלך התחדשותה, היא נוצרת משלפוחית ​​הגולגי (זרימת ממברנה).

קרום פלזמהתאי בעלי חיים מכוסים מבחוץ בשכבת פוליסכריד בעובי של 10 עד 20 ננומטר - גליקוקליקס. שאריות פוליסכרידים מסועפות קשורות באופן קוולנטי לחלבונים ולשומנים המכילים ספינגוזין. הפוליסכרידים מורכבים בעיקר מגלקטוז, מנוז, פוקוז, N-acetylgalactosamine, N-acetylglucosamine ו(במיקומים הסופיים) שאריות חומצה סיאלית. חומצות סיאליותהנקראות N-glycosyl- ו-N-acetylneuraminic acids; חומצה נוירמינית היא עיבוי מחזורי של מנוז ופירובאט.

ממרכיבים גליקוקליקסהגליקופרוטאין גליקופרין בממברנות אריתרוציטים נחקר היטב. הוא מורכב מ-60% פחמימות ונושא (כמו גליקופרוטאינים וגליקוליפידים אחרים של ממברנות הפלזמה של תאי בעלי חיים) אנטיגנים ספציפיים לקבוצת דם, כמו גם אתרים הנקשרים וירוסים שוניםולקטינים.

סוף קרבוקסילשרשרת פוליפפטיד בולטת מהממברנה עם שלה בְּתוֹך, ועם צד אחריש קצה אמין עם מספר רב של שרשראות צד מסועפות מאוד של פוליסכרידים.

2. הבדל של קרום הפלזמה בתאים פרוקריוטים

קרום הפלזמה של תאים פרוקריוטיים שונה בכך שהוא מכיל נשאי אלקטרונים ואנזימים של שרשרת הנשימה כחלבונים אינטגרליים ויוצר סוגים שונים של בליטות. כמה בליטות מבצעות נשימה, אחרות - פוטוסינתזה ונשימה. מזוזומים חיידקיים הם גופים למלריים, צינוריים או שלפוחיתיים השוכבים בכיסי ממברנה. המרחב הפנימי של המזוזומים מתקשר חלקית עם הסביבה החוץ-תאית. Mesosomes נוצרים כתוצאה מקיפול מורכב ואיחוי של חלקים מודרכים של הממברנה. תפקידם אינו ידוע. מבנים דומים תוארו באצות כחולות ירוקות ובתאים פטרייתיים (אם כי האחרונים הם אוקריוטיים).

שאלה 20. רטיקולום אנדופלזמי (ER)

1. מאפיין ER

בורות צינוריים או דחוסים של ER חודרים לכל הציטופלזמה ומקיפים את גרעין התא, יוצרים את המעטפת הגרעינית.הרחבות דמויות בועות מגיעות לקוטר של 100 ננומטר. רבים או אפילו כל בורות המים מחוברים זה לזה ולמעטפת הגרעינית, והפנים שלהם מתקשר עם המרחב הפרי-גרעיני. בצמחים, בורות צינוריים משתרעים דרך דופן התא לתוך תאים שכנים (desmotubules ב-desmosomes).

לא ניתן לבחור לחלוטין טנקים, מכיוון שבמהלך ההומוגיזציה הם נהרסים למיקרוזומים - שברים בגודל של ריבוזום. ניתוח ביוכימי ER מבוצע לרוב על תכשירים של מיקרוזומים.

לממברנות טנק יש עוביבערך 6 ננומטר. הליפידים המרכיבים אותם הם בעיקר גליצרופוספטידים (90-95%), בפרט לציטין (55%).

2. ER גרגירי

גַרגִירִי (מְחוּספָּס) ה- ER מנוקד בצפיפות בפוליזומים, וה- ER החלק (אגרנורי), המורכב בעיקר מאלמנטים צינוריים, אינו קשור אליהם. שכבות צפופות של בורות של ER גרגירי - מה שנקרא ergastoplasm - מוכתמות בצבעים בסיסיים עקב תוכן גבוהחומצות גרעין, כך שהצטברויות של בורות אלו נראות במיקרוסקופ אור, במיוחד בתאים המפרישים חלבונים (ב בלוטות הרוקוללבלב).

במיון גרנוריחלבונים מסוימים מסונתזים. ריבוזומים, המחוברים על ידי חלקיקי המשנה הגדולים שלהם לממברנה, דוחפים שרשראות פוליפפטידים שזה עתה יוצרו לתוך בורות מים, משם מופרשים חלבונים מהתא, לרוב בעזרת בורות צינוריים של ה-ER החלק.

3. מיון חלק

במיון חלק מתרחשים שלבים שונים של חילוף החומרים של פחמימות, חומצות שומן, שומנים, טרפנואידים וחומרים אחרים. קודם כל, הוא מהווה מרכז לסינתזה של שומנים וסטרואידים קרומיים (כולסטרול) ובכך נקודת המוצא לזרימה של ממברנות, כלומר, היווצרות והתחדשות של כל מערכת האנדוממברנה והפלזמה. IN תאי שרירמיון התקשר לכאן רשת סרקופלזמית, משרת את הפונקציה המוטורית.

בתאי בעלי חיים הגדלים במהירות (עובריים, סרטניים) בציטופלזמה ובגרעין התא, נמצאות ממברנות טבעתיות הדומות במבנה לממברנה הגרעינית - שברים מבודדים קצרים ושטוחים של ממברנה כפולה עם נקבוביות.

מיכלי ER יכולים "להתרבות" על ידי סינתזה משלהם רכיבים מבניים. בנוסף, הם נוצרים ככל הנראה גם ממברנות אחרות (למשל, בורות גולגי) או כתוצאה מהתמזגות שלפוחיות שמתנתקות מחלקים אחרים של ה-ER.