איך התא מארגן את כל התהליכים המורכבים שלו?
התא כמפעל דמיינו מפעל ענק עם מחלקות רבות: משרדי ניהול, תחנת כוח, מחלקת ייצור, מחלקת אריזה ומשלוח, ומחלקת פינוי פסולת. כל מחלקה עושה משהו אחר, אבל כולן עובדות יחד. כך פועלים אברוני התא !
הגדרה : אברון הוא מבנה בעל תפקיד ספציפי בתוך התא האוקריוטי ממברנה : רוב האברונים מוקפים בממברנה משלהם - יוצרים תאי משנה התמחות : כל אברון מתמחה בתפקיד מסוים ועובד בתיאום עם האחרים למה רק תאים אוקריוטים? אברונים ממוברנים קיימים רק בתאים אוקריוטים. תאים פרוקריוטים (חיידקים) קטנים ופשוטים יותר - אין להם אברונים ממוברנים, ואין להם גרעין.הפרדת תהליכים . כך אפשר להפעיל תהליכים שונים במקביל, ללא הפרעות זה לזה.
הגרעין - מרכז הפיקוד הגרעין (Nucleus) - מנהל התא הגרעין הוא האברון הגדול והבולט ביותר בתא, ומכיל את כל המידע הגנטי.
מבנה הגרעין: ממברנה גרעינית כפולה - שתי שכבות של ממברנה עם נקבוביותנקבוביות גרעיניות - פתחים שדרכם עוברים חלבונים ו-RNAגרעינון (Nucleolus) - אזור כהה בתוך הגרעין, בו מיוצרים ריבוזומיםכרומטין - חוטי DNA ארוזים עם חלבונים (בזמן חלוקת התא מתעבים לכרומוזומים)תפקידי הגרעין: אחסון המידע הגנטי - כל ה-DNA של התא שמור בגרעיןשליטה על פעילות התא - הגרעין קובע אילו חלבונים יופקו, מתי ובאיזו כמותשכפול DNA - לפני חלוקת התא, ה-DNA משתכפל בגרעיןתעתוק גנים - יצירת מולקולות mRNA שמעתיקות את ההוראות מה-DNA
הגרעין הוא 'המוח' של התא - בלעדיו התא לא יכול לתפקד או לשכפל את עצמו.
המיטוכונדריה - תחנת הכוח המיטוכונדריה (Mitochondria) - מפעל האנרגיה המיטוכונדריה היא 'תחנת הכוח' של התא - היא מייצרת את רוב האנרגיה.
מבנה המיטוכונדריה: שתי ממברנות - חיצונית (חלקה) ופנימית (מקופלת)קפלים פנימיים (cristae) - מגדילים את שטח הפנים לייצור אנרגיהמטריקס - הנוזל הפנימי, בו מתרחשים שלבי הנשימה התאיתDNA משלה - למיטוכונדריה יש DNA קצר משלה!ריבוזומים משלה - מייצרת חלק מהחלבונים שלהתפקיד עיקרי - נשימה תאית: גלוקוז (סוכר) בנוכחות חמצן ומייצרת:ATP - מטבע האנרגיה של התא6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂O + 36-38 ATP
ללא מיטוכונדריה, התא לא יכול לייצר מספיק אנרגיה כדי להישאר בחיים!
מספר המיטוכונדריות משתנה לפי צרכי האנרגיה תאי שריר מכילים אלפי מיטוכונדריות - שרירים צורכים אנרגיה רבה במיוחד בזמן פעילות גופנית.
תאי עצב מכילים מאות עד אלפי מיטוכונדריות - המוח צורך 20% מכל האנרגיה של הגוף!
תאי זרע מכילים עשרות מיטוכונדריות מרוכזות בזנב - מספקות אנרגיה לתנועה.
תאי עור מכילים מאות מיטוכונדריות - פחות מתאי שריר, כי צרכי האנרגיה נמוכים יותר.
עובדה מרתקת! למיטוכונדריה יש DNA משלה ושתי ממברנות, מה שתומך בתאוריית האנדוסימביוזה : המיטוכונדריה הייתה פעם חיידק עצמאי שנבלע על ידי תא גדול יותר, והפך לחלק בלתי נפרד ממנו. כל המיטוכונדריות שלך עברו אליך מאמא שלך דרך הביצית!
ריבוזומים - מפעל החלבונים ריבוזומים (Ribosomes) - בוני החלבונים מבנה: לא ממוברנים - הם מורכבים משתי תת-יחידות של חלבון ו-RNA.80S )70S )
תפקיד: תרגום (Translation) - הם קוראים את ההוראות מ-mRNA ובונים חלבונים על ידי חיבור חומצות אמינו.'מכונת תפירה' שמחברת חומצות אמינו לשרשרת חלבון.
מיקום: ריבוזומים חופשיים - צפים בציטופלזמה, מייצרים חלבונים לשימוש בתא עצמוריבוזומים קשורים - מחוברים לרשת האנדופלזמית המחוספסת, מייצרים חלבונים להפרשה או להכנסה לאברונים
רשת אנדופלזמית - מערכת התחבורה הפנימית שני סוגי רשת אנדופלזמית רשת אנדופלזמית מחוספסת (Rough ER) מראה: מכוסה בריבוזומים - נראית 'מחוספסת'תפקיד עיקרי: ייצור, עיבוד וקיפול חלבוניםתהליך:
חשוב במיוחד ב: תאי בלוטות המפרישות חלבונים (למשל: תאי הלבלב המייצרים אינסולין)
רשת אנדופלזמית חלקה (Smooth ER) מראה: ללא ריבוזומים - נראית 'חלקה'תפקידים מגוונים: סינתזה של ליפידים - ייצור שומנים, כולסטרול וסטרואידיםניטרול רעלים - במיוחד בכבד - מפרקת תרופות וחומרים רעיליםאחסון סידן - בתאי שריר, משחררת סידן להתכווצותהובלת חומרים - מעבירה חומרים בין אזורים בתא
חשוב במיוחד ב: תאי כבד (ניטרול רעלים), תאי יצור הורמוני מין (סינתזה של סטרואידים), תאי שריר (אחסון סידן)
מתקן גולגי - מרכז האריזה והמשלוח מתקן גולגי (Golgi Apparatus) - המארז והמשלח מתקן גולגי הוא 'מרכז המיון והמשלוח' של התא.
מבנה: שקיות ממברנה שטוחות (cisternae), הדומה למחסן עם מדפי אריזה.צד קבלה (cis face) - קרוב לרשת האנדופלזמיתצד משלוח (trans face) - קרוב לקרום התאתהליך העבודה: קבלה - חלבונים מגיעים בשלפוחיות מה-ERעיבוד - החלבונים עוברים שינויים כימיים: הוספת סוכרים, חיתוך, קיפול נוסףמיון - החלבונים מסומנים לפי יעד: לליזוזום, לקרום התא, להפרשה החוצהאריזה - החלבונים נארזים בשלפוחיות חדשותמשלוח - השלפוחיות יוצאות ליעד
מתקן גולגי דואג שכל חלבון יגיע למקום הנכון, בזמן הנכון, ובצורה הנכונה!
אנלוגיה: קו ייצור ואריזה דמיינו קו ייצור במפעל:ER מחוספס = פס הייצור - מייצר מוצרים (חלבונים)שלפוחית הובלה = משאית - מעבירה מוצרים מהייצור לאריזהמתקן גולגי = מחלקת אריזה ושילוח - מוסיף תוויות, אורז בקופסאות, שולח ליעדיםשלפוחית הפרשה = משאית משלוח - מוציאה מוצרים מהמפעל ללקוח
ליזוזומים - צוות הפינוי והמיחזור ליזוזומים (Lysosomes) - מערכת העיכול של התא מבנה: אנזימי עיכול (חומצים מאוד).
תפקידים: פירוק אברונים ישנים - מיחזור חלקים בלויים של התאעיכול חומרים שנבלעו - פירוק חיידקים שתא דם לבן בלעאוטופגיה - 'אכילה עצמית' בזמן רעב - התא מפרק חלקים שלו כדי לשרודמוות תאי מתוכנן - כאשר תא צריך למות (למשל בהתפתחות), הליזוזומים מתפוצצים ומפרקים אותו מבפנים
הגנה:
מחלות ליזוזומיות מחלות ליזוזומיות הן מחלות גנטיות בהן חסר אנזים מסוים בליזוזום. התוצאה: חומרים מצטברים בתא ולא מתפרקים, מה שגורם לנזק חמור.מחלת טיי-זקס - חוסר באנזים המפרק ליפידים מסוימים במוח. ליפידים מצטברים בתאי עצב, גורמים לנזק מוחי חמור וקטלני.
אברונים נוספים פרוקסיזומים תפקידים: פירוק חומצות שומן - הפיכת שומנים לאנרגיהניטרול רעלים - במיוחד מימן חמצני (H₂O₂)סינתזה של ליפידים מיוחדים חשוב במיוחד: בכבד ובכליות
ציטושלד (Cytoskeleton) מבנה הציטושלד: תפקידים: שלד התא - נותן צורה ותמיכהתנועה - מאפשר תנועת אברונים ותנועה של התאחלוקת תא - מסייע במשיכת הכרומוזומים
סיכום אברוני התא האוקריוטי אברון מוקף ממברנה? תפקיד עיקרי אנלוגיה גרעין כן (כפולה) אחסון DNA, שליטה על התא משרד ראשי, ספרייה מיטוכונדריה כן (כפולה) ייצור אנרגיה (ATP) תחנת כוח ריבוזום לא סינתזת חלבונים מכונת תפירה ER מחוספס כן ייצור וקיפול חלבונים פס ייצור ER חלק כן סינתזת ליפידים, ניטרול רעלים מפעל כימיקלים מתקן גולגי כן עיבוד, אריזה ומשלוח חלבונים מרכז משלוחים ליזוזום כן פירוק ומיחזור צוות פינוי פסולת פרוקסיזום כן ניטרול רעלים, פירוק שומנים מפעל מיחזור
כל אברון תורם לתפקוד התקין של התא
תיאום בין אברונים - דוגמה: הפרשת חלבון 1. גרעין ה-DNA שולח הוראות (mRNA) לייצר חלבון ספציפי
2. ריבוזום על ER הריבוזום קורא את ה-mRNA ובונה את החלבון
3. ER מחוספס החלבון נכנס ל-ER, מתקפל ועובר שינויים ראשוניים
4. מתקן גולגי החלבון נארז, מעובד ומתויג למשלוח החוצה
5. הפרשה שלפוחית מתמזגת עם הקרום ומשחררת את החלבון החוצה
הפרשת חלבון דורשת תיאום בין אברונים : הגרעין מספק הוראות, הריבוזומים בונים, ה-ER מעבד והגולגי אורז ושולח. למה לדעתך תאי בלוטת הלבלב (המייצרים אינסולין) מכילים כמות גדולה במיוחד של ER מחוספס ומתקן גולגי?
מדוע המיטוכונדריה מכונה תחנת הכוח של התא?
אוטופגיה - תהליך הזוכה בפרס נובל בשנת 2016, החוקר היפני יושינורי אושומי זכה בפרס נובל לרפואה על גילוי מנגנוני האוטופגיה.
למה אוטופגיה חשובה? הישרדות ברעב - כאשר אין מספיק מזון, התא מפרק חלקים שלו לאנרגיהניקוי וחידוש - פינוי אברונים פגומים ובלוייםהגנה מפני מחלות - פירוק חיידקים, וירוסים וחלבונים רעיליםמניעת סרטן - תאים עם אברונים פגומים עלולים להפוך לסרטנייםהאטת הזדקנות - ניקוי תאי מצטברים פגומיםמחקרים מראים שצום לסירוגין ופעילות גופנית מגבירים אוטופגיה - זו אחת הסיבות שהם בריאים!
אם התא היה מפעל, מה היה תפקידו של כל אברון במפעל?
