הומאוסטזיס ברמה מולקולריתמפת האתרעל האתרעקרונותספריהאאוקריוטיםפרוקריוטים?מוכנים  
*

ספריה

מבנה התא וחילוף חומרים

מבוא
תאים אאוקריוטים
מעבר חומרים דרך קרום תא
החומרים הבונים את התא
חלבונים
חילוף חומרים תאי


מבוא
  • התא הוא יחידת המבנה הביולוגית של יצורים חיים.
  • היצורים החיים על כדור הארץ בנויים מתאים. (תא- CELL)
  • ישנם יצורים הבנויים ממיליוני תאים ויותר, ויש שגופם הוא תא אחד.
  • גודל התאים נמדד במיקרומטרים אחדים. (מיקרומטר=אלפית המ"מ)
  • התאים מקיימים את פעילות החיים: קליטת חומרים, פרוק חומרים והרכבתם, הפרשת פסולת, קליטת גירויים מהסביבה, גדילה והתפתחות, התרבות והורשת תכונות לצאצאים.
  • כל התאים עטופים קרום בררני.
  • בתא מתרחשים תהליכים השומרים על סביבה פנימית יציבה למרות שינויים בסביבתו החיצונית.
    לאיור התא והסברים
    לגלריית תמונות תאים


תאים אאוקריוטים
השוואה בין תא צמחי לתא בעל חיים

תא בעל חיים
תא בעל חיים

כל תא חי (צמחי, תא בעל חיים ותאים פרוקריוטי) מוקף בקרום תא.
קרום תא (Cell membrane) , המעטפת התוחמת את הציטופלסמה של התא, מפרידה בין הסביבה החיצונית לפנימית, ומגדירה את התא כיחידה עצמאית.
קרום התא מורכב משתי שכבות של מולקולות שומניות פוספוליפידים, וממולקולות חלבון השקועות ביניהן.
ציטופלזמה- (Cytoplasm) הנוזל התוך תאי, המוקף בקרום התא. תמיסה השונה בהרכבה מהנוזל החוץ תאי. התמיסה מכילה מומסים כגון: סוכרים, יונים, חלבונים ועוד.

Picture

בתאים אאוקריוטים קיימים אברוני תא שונים:

גרעין התא - (Nucleus) מכיל את החומר התורשתי בתא (דנ"א - DNA) חלבונים המייצבים אותו, וחלבונים המווסתים את ביטויו, מוקף קרום גרעין, משמש מרכז פיקוח ובקרה על תהליכים בתא.
מיטוכונדריה- (Mitochondria) מוקפת קרום כפול, הקרום החיצוני דומה בהרכבו לקרום התא. בתוכה מתבצע השלב הסופי של תהליך הנשימה.
במיטוכונדריה, מופקת אנרגיה זמינה, האצורה במולקולת ATP. מולקולת ה- ATP מאפשרת קיום תהליכים השונים הדורשים השקעת אנרגיה בתא.
תהליכים אלו עשויים להתרחש באמצעות חלבונים העוברים זרחון או באמצעות זרחון של חומרים אחרים בתא.
ריבוזומים- (Ribosome) גופיף תוך תאי הבנוי מתצמיד של חלבון ורנ"א RNA , ומשמש מקום ליצור החלבונים בתא. רובם נמצאים על הרשת האנדופלזמתית.
בתאים פרוקריוטים הריבוזומים קשורים לצדו הפנימי של קרום התא.

בתא צמחי יש דופן- Cell wall וכלורופלסטים - (Chloroplast), אברונים אלו אינם נמצאים בתאי בעלי חיים.


מעבר חומרים דרך קרום התא
חומרים מסוימים עוברים ללא הרף דרך קרום התא מעברים נעשים באופנים שונים:
אוסמוזה - Osmose מים חוצים את קרום התא באמצעות תהליך אוסמוזה, שהוא מעבר מים דרך קרום תא בררני. האוסמוזה מתרחשת בעקבות קיום מפל ריכוזי מומסים משני עברי קרום התא. האוסמוזה מתרחשת באמצעות תעלות חלבוניות - אקוופורינים מיוחדות למעבר מים בלבד. תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה.
דיפוזיה - מולקולות מומסות, קטנות (כמו חמצן O2 או פחמן דו חמצני CO2) עוברות במפל ריכוזים, מריכוז מומסים גבוה למקום שבו ריכוז המומסים נמוך. תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה.
דיפוזיה מזורזת - מולקולות (כמו גלוקוז) עוברות דרך קרום התא ממקום שבו ריכוזן גבוה למקום שבו ריכוזן נמוך. התהליך נעשה באמצעות חלבונים יחודיים, (תעלות ונשאים). תהליך זה אינו דורש השקעת אנרגיה.
הובלה אקטיבית - מעבר חומרים דרך קרום התא בניגוד למפל ריכוזי מומסים, מתרחש באמצעות משאבות חלבון יחודיות. תהליך זה דורש אנרגיה.

קרום התא מכיל מבנים חלבוניים מיוחדים המאפשרים תקשורת עם תאים אחרים, זיהוי ותגובה לחומרים בסביבתו. בתהליכים אלו יש תפקיד חשוב לחלבונים ייחודיים הבולטים מחוץ לקרום התא - קולטנים- (Receptor).


החומרים הבונים את התא:
בתא מצויים חומרים שונים, נהוג לחלק אותם לכמה קבוצות:

מים מהווים אחוז ניכר ממסת התא ועשויים להגיע לערכים גבוהים בין - 70% ל- 95% ממסת התא. תהליכים כימיים מתרחשים בתא בתמיסה מימית.
ליפידים (שומנים, שמנים ועוד) - תרכובות אורגניות הידרופוביות. הליפידים אינם מסיסים במים. ליפידים רבים מורכבים מחומצת שומן.
הליפידים מהווים מרכיב חשוב בקרומי התאים.
בתא נבנות מהליפידים תרכובות פחמן נוספות, הליפידים משמשים בתא מקור להפקת אנרגיה זמינה.
פחמימות: מקור עיקרי לאנרגיה זמינה הדרושה לפעילות החיים בתא ולבניית תרכובות אורגניות אחרות.
פחמימות הם חומרים אורגניים המורכבים מהיסודות פחמן, חמצן ומימן. בפחמימה היחס בין מספר אטומי המימן לחמצן הוא בדרך כלל 2 : 1 כמו במים. החד סוכרים הם קבוצת הפחמימות הפשוטות, לדוגמה: גלוקוז, גלקטוז ופרוקטוז.
דו-סוכרים בנויים משתי יחידות של חד-סוכר, לדוגמה: סוכרוז.
רב-סוכרים הם פחמימות הבנויות משרשרת ארוכה ומסועפת של חד-סוכרים כמו: עמילן וגליקוגן.
החד-סוכרים והדו-סוכרים הם חומרים מסיסים במים, הרב-סוכרים אינם מסיסים במים.

הרחבה בנושא תוכלו למצוא בספר התא /יחידת החיים


חלבונים
החלבונים: יחידת המבנה הבסיסית היא חומצת אמינו (Amino acids). יש 20 סוגי חומצות אמינו. שרשרת חלבון ארוכה נקראת פוליפפטיד (Polypeptide), חלבונים נבנים לפי מידע הנמצא ב- DNA ומכתיב את רצף חומצות האמינו בחלבון.
המבנה ראשוני של החלבון הוא רצף חומצות האמיניות. המבנה המרחבי הוא המבנה התלת-ממדי (השניוני, השלישוני והרביעוני) של החלבון. נוצרים קיפולים בשרשרת החומצות האמיניות והם שמאפשרים קרבה בין חומצות אמיניות המרוחקות זו מזו.
לכל חלבון יש מבנה תלת-ממדי ייחודי והכרחי לביצוע פעולתו.

מבנה החלבון

מבנה הרבעוני

חלבונים עוברים שינוי במבנה המרחבי (דנטורציה) בתנאים של שינויי טמפרטורה, שינויי pH, שינוי ריכוז המלחים ועוד.

החלבונים ממלאים תפקידי מפתח בתא: הבנת תהליכי בקרה וויסות של יצור ופעילות בחלבוני התא הם מפתח להבנת כל תהליכי החיים.

יש קשר בין מבנה החלבון לפעילותו הייחודית ולמיקומו בתא.

לדוגמה:
החלבונים המזרזים תגובות כימיות המתרחשות בתאים הם אנזימים Enzyme:

  • אנזימים הם זרזים (קטליזטורים): מזרזים תגובות כימיות. רוב התגובות האנזימתיות לא היו מתרחשות באופן ספונטני ללא אנזים בתנאים הקיימים בתא.
  • האנזימים מזרזים הפיכת מצע (substrate) לתוצר.
  • קיימת התאמה מרחבית בין האנזים למצע שלו, ורק עליו יוכל האנזים לבצע את פעולתו.
  • אנזים פועל בצורה מיטבית כאשר התנאים הם הטובים ביותר עבורו : טמפרטורה, pH, בתנאים המיטביים צורתו המרחבית מותאמת ביותר לביצוע הפעילות. שינוי בתנאים הנ"ל יפגע במבנה המרחבי של האנזים ובעקבות זאת תיפגע פעילותו.
  • קצב פעילותו של אנזים בתנאים מיטביים תלוי בריכוזו ובריכוז המצע שעליו הוא פועל.
  • קיימים חומרים המעכבים את פעולת האנזים באופנים שונים.

 פעולת פירוק של מצע על ידי אנזים

הבנת מנגנון פעולתם של חלבונים וצבירת מידע על החלבונים תאפשר התערבות מבוקרת בתהליכים ביוכימיים המתרחשים בגופנו. למשל, סינתזת תרופות המשפיעות על פעילותם של חלבונים.
הרחבה נוספת תוכלו למצוא בספר:כימיה בתהליכי חיים

קישורים להסברים על חלבונים
ועוד על חלבונים


חילוף חומרים תאי
הרכבת חומרים, פירוק חומרים.
התהליכים מזורזים באמצעות אנזימים רבים ובשלבים רבים.
 תרשים כללי לתהליכי חילוף חומרים המתקיימים בתאים

באורגניזם חי ובתאיו מתרחשים ללא הרף תהליכים של חילוף חומרים באמצעות אנזימים רבים. לדוגמה, נשימה תאית (תהליך הפקת אנרגיה זמינה בתא).
אנרגיה משתחררת בפירוק חומרים אורגנים בתא ומצומדת לבניית ATP (אדנוזין טרי פוספאט). נוקלאוטיד מסוג אדנין, המתווך בין תהליכים משחררי אנרגיה לתהליכים צורכי אנרגיה בתא. מורכב מ3 קבוצות זרחה (Pi) המחוברות לנוקלאוטיד אדנוזין. ATP מכונה "מטבע האנרגיה" בתא.
מולקולת ה - ATP נבנית מ ADP + Pi ומאפשרת קיום של תהליכים צורכי אנרגיה בתא, כמו הפעלת משאבות על קרום התא. בתהליכים אלו מפורקת מולקולת ה - ATP חזרה ל ADP + Pi.
בכל תא בגוף יש כמיליארד (109) מולקולות של ATP.
עשרות ק"ג ATP נוצרים ומתפרקים בגופנו מדי יום.
בצימוד התהליכים משתחררת חלק מהאנרגיה בצורת חום.
עיקר ה - ATP בתאים אאוקריוטים נוצר במיטוכונדריה מתהליכי חמצון של מולקולות אורגניות כמו גלוקוז.
הרחבה בנושא תוכלו למצוא בספר התא /יחידת החיים


 
חזרה

מוכנים? | פרוקריוטים | אאוקריוטים | ספריה | עקרונות | על האתר | מפת האתר | לדף הראשי


כל הזכויות שמורות © 2002, משרד החינוך
האתר נבנה בידי סנונית