מבנה התא החי
Download
Report
Transcript מבנה התא החי
התא
היום ידוע לכולם שהגוף החי בנוי מתאים
•
•
•
•
•
תהליך הרבייה המינית הוא תהליך של פגישה בין
תאי רבייה
בעת השמנה מתמלאים תאי השומן בשומן..
חמצן מגיע לכל תאי הגוף בעזרת תאי דם.
חמצן נכנס לתאי הצמח בכות זוג תאים הקרויים
פיוניות.
הכנסו לקישורים ורשמו שלושה יתרונות לכך שאדם
יודע כי הגוף בנוי מתאים.
ההיסטוריה של חקר התא
בעבר לא ידעו על המבנה התאי.
למעשה סיפור גילוי התא התחיל לפני יותר מ 300 -שנה.
רוברט הוק ( ,)1635-1703מדען אנגלי ,בנה את המיקרוסקופ המשוכלל ביותר לאותה
תקופה ,מאחר והיו בו שתי עדשות ,בניגוד לאחרים שהייתה בהם רק עדשה אחת.
הוק בדק עצמים שונים ובניהם פקק שעם שמקורו בקליפת גזע של עץ .כשצפה בפקק
השעם בגלל החללים שמצא הוא נתן את השם שפרושו חלול – .Cellaכך מכונים כיום
התאים.Cells ,
השעם הוא נקבובי ובנוי מיחידות
בסיסיות שחוזרות על עצמן באחידות
רבה ,בדומה לחלת דבש.
דברים מספרו של רוברט הוק ,שפרסם ב,1665-
"מיקרוגרפיה":
" נטלתי חתיכת שעם נקייה ובסכין לחידוד קולמוסים ,חדה כתער ,פרסתי ממנה פרוסה
שפניה החיצוניים היו חלקים מאד .אחר כך בדקתי שעם זה בדייקנות מרובה
במיקרוסקופ .נדמה היה לי שראיתיו נקבובי במקצת ,אך לא יכולתי להבחין בנקבים
בבהירות מספיקה כדי שאוכל לקבוע אם נקבוביות הן אלה ומה צורתן .אך על סמך
גמישותו של השעם וקלילותו לא נראה לי מבנה זה מוזר .קיוויתי שבמאמץ נוסף אוכל
להבחין במבנהו במיקרוסקופ .באותה סכין מושחזת פרסתי מאותה חתיכת שעם
פרוסה דקיקה ביותר .הואיל והפרוסה הייתה בהירה הנחתי אותה תחת המיקרוסקופ
על זכוכית כהה ,וכשהטיתי לעברה את האור בעזרת עדשה שטוחה קמורה ,יכולתי
להבחין בבהירות רבה שהפרוסה מנוקבת ומחוררת ,בדומה
לחלת דבש ,אך החורים בה לא היו אחידים".
• עשר שנים מאוחר יותר המדען הולנדי אנטון ון לייבנהוק
( , )1632-1723שהיה מחלוצי השימוש במיקרוסקופ
בביולוגיה ,ראה לראשונה יצורים חד-תאיים מבעד לעדשה,
בזכות בניית מיקרוסקופ משוכלל יותר משל הוק שהגדיל
את העצמים בהם צפה פי !200
•
http://www.youtube.com/watch?v=jZZWtjrOiWg
תצפיות על תאים ..אז ועכשיו
• בחרו באחד מצמדי התמונות הבאים:
• חיידקים כפי שצייר לבנהוק
• חיידקים כפי שהם נראים במיקרוסקופ אלקטרוני מודרני
• תאי זרע כפי שהם נראים במיקרוסקופ שהוא העתק של
המיקרוסקופ של לבנהוק
• תאי זרע כפי שהם נראים במיקרוסקופ אלקטרוני מודרני
• השוו בין התמונות שבחרתם :מה ההבדל ביניהן? ממה הוא
נובע? האם יש להבדל זה יתרון מבחינה מדעית?
• בשנת 1805הצהיר החוקר הגרמני לורנץ אוקן כי כל
האורגניזמים בנויים מתאים.
• בשנת ,1833גילה הבוטנאי רוברט בראון את גרעין התא.
הוא קבע כי גרעין זה מצוי בכל תאי הצמחים.
• בעקבות אירועים אילו ,החל להתפתח חקר התא והונחו
היסודות להופעתה של התיאוריה של התא .תיאורייה
שהוליכה את הידע המצוי ברשותנו כיום.
גרעין התא
• בתוך זמן קצר נמצא כי גם תאי בעלי החיים מצוידים
בגרעין ,והוברר כי התאים מכילים ציטופלסמה -חומר
נוזלי ופעיל בתהליכים שונים .כיוון שכך ,לא היה
אפשר עוד לראות את התא כיחידה מבנית ותו לא בגוף
הצמח או החי.
נוזל התא
(ציטופלסמה)
גרעין
התא
התפתחויות אלה הוליכו אל עבודתם המשותפת של המדענים הגרמנים,
הבוטנאי מתיאס שליידן והביולוג תיאודור שוואן
שהציגו בשנת 1839את התיאוריה של התא ולפיה:
• כל האורגניזמים מורכבים מתאים או מחומרים המיוצרים בתאים.
• התא ,הוא החלקיק הבסיסי של האורגניזמים.
• הם הבחינו בין יצורים חד-תאיים ורב-תאיים.
"כל היצורים החיים מורכבים מתאים ,התאים הם היחידות הבסיסיות
של החיים וכל התאים נוצרו מתאים שקדמו להם"
תיאדור שוואן
מתאוס שליידן
שאלות
.1מה היתה מסקנתו של הוק מההתבוננות בחתכים
דקים של צמחים שונים?
.2מה היה מיוחד בתגליתו של וון לוונהוק באותה
תקופה ומדוע לקח 150שנה לעשות שימוש
בתגלית?
.3מי היו החוקרים שהניחו את הבסיס לתאוריית
התא הסבר את עיקריה במילים שלך.
" .4תיאוריית התא נכתבה הודות למדענים רבים
וסקרנים,
שהמשיכו לחקור לשאול שאלות ולהתנסות"
הסבירו משפט זה ,והביאו דוגמאות.
פרופורציות וגדלים של תאים
http://loqipol.com/image/68e0d807
http://il.youtube.com/watch?v=fNyq4A08mTo
המשותף לכל התאים :
• לכולם מבנה בסיסי דומה
• כולם מבצעים את פעולות החיים הבסיסיות:
נשימה ,תנועה ,חילוף חומרים ,התרבות ,תגובה
לגירויים…….
• לכול התאים מבנה מאורגן המכיל אברונים
בתוך התא שאחראים לפעולות החיים הללו
תאים מודדים ביחידות של מיקרומטר
מיקרו = מיליונית
מיקרומטר = מיליונית המטר = אלפית המילימטר
1µm= 0.001mm= 0.000,001m
התמונות הבאות צולמו כולן במיקרוסקופ אלקטרונים והן
ִ
אלפים רבים מן המציאות.
מוגדלות כאן פי
הצבעים ,כמובן אינם אמיתיים והם צביעת מחשב.
המשך המחקר...
• בעשורים שבאו לאחר הצגת התיאוריה התאית חלה התפתחות
רבה בהבנת מבנה התא ותפקודו ,כמו אפיון השלבים השונים
של חלוקת התא על-ידי שניידר בשנת .1873
• התפתחות הביוכימיה תרמה רבות לחקר התא ,ובתחילת המאה
העשרים היו ידועות כבר שש-עשרה מתוך עשרים החומצות
האמיניות המרכיבות את החלבונים השונים שמייצר התא.
ועוד תגליות מרעישות...
פרנסיס קריק
במאה
• התגלית המשמעותית ביותר בחקר התא,
העשרים התרחשה ב ,1953-כאשר צמד המדענים פרנסיס קריק
וג'יימס ווטסון הצליחו לפענח את המבנה הכימי של הדנ"א
ולהראות כיצד בנוי הצופן הגנטי.
• תגלית זו פרצה את הדרך להבנה עמוקה יותר של מנגנוני החיים
הבסיסיים והביאה לצמיחתם של תחומי מחקר חדשים ,כמו
ביולוגיה מולקולארית והנדסה גנטית ,ולפיתוחן של טכניקות
מתקדמות כמו שיבוט.
האם את
מתרגשת
להיות המשובטת
הראשונה?
וג'יימס ווטסון
ממממממממה
לפניכם דוגמאות של מכשירי ההגדלה אשר היו בידי החוקרים
לפני כשלוש מאות שנה ,בזמן גילוי התאים הראשונים .עם
התקדמות הטכנולוגיה ושיכלול מכשירי ההגדלה הצליחו
המדענים לגלות את מבנה התאים ומרכיבם .ככל שגילו יותר
פרטים הגיעו למסקנה כי :למרות השוני הרב בין סוגי התאים השונים
בצורתם ובתפקידם ,לכולם יש מאפיינים ואברונים זהים.
א .מיקרוסקופ משנת ; 1665ב .ו-ג .מיקרוסקופים משנת ; 1750ד .מיקרוסקופ
משנת 1780
תיאוריה מדעית
על סמך הנתונים האלה ,האם אתם מסכימים עם תיאוריית התא?
מדוע?
מהי בעצם תיאוריה?
כיצד נולדת תיאוריה וכיצד היא מתבססת?
מה ההבדל בין תיאוריה להשערה?
כיצד יודעים אם תיאוריה היא נכונה?
תיאוריה מדעית -
• היא מערכת של חוקים המסבירים תופעות.
החוקים מבוססים על מערכת ניסויים ,חזרות ותצפיות המגיעות למסקנה
אחת שלא ניתנת (כרגע) להפרכה.
• תחילתה של התיאוריה היא בשאלת מחקר ,עליה מתבססים
ומתקיימים הניסויים המדעיים.
• תיאוריה טובה מסבירה את תופעות הקיימות היום ,ותופעות שנצפה
בהן בעתיד.
• מחקרים חדשים ,עובדות חדשות שמתגלות יכולות לחזק את
התיאוריה הקיימת או להפיל אותה.
• המדע תמיד שואל שאלות חדשות ,חוקר ושואף להגיע אל האמת.
תא ולא נשלם,
הדרך עוד ארוכה בחקר
התאים ,ויש עדיין הרבה
מאוד תהליכים שאינם
מובנים לקהילה המדעית.
אז מהו בעצם תא?
• תא ,בביולוגיה ,היחידה הבסיסית של החיים ,שממנה
מורכבים כל האורגניזמים .
• התא מסוגל לתפקד כיחידה עצמאית ,כפי שקורה
ביצורים חד-תאיים כמו חיידקים או לפתח התמחות (להיות
"מומחה" בתחום מסוים) כמו תאי דם ,תאים של מערכת
העצבים (נוירונים) ,תאי שריר ועוד ...ביצורים רב -תאים.
• התמחות של תאים ,ושיתוף פעולה ביניהם על-ידי
תקשורת בין-תאית ,מאפשרת את קיומם של יצורים רב-
תאיים מורכבים.
המשותף לכל התאים :
• לכולם מבנה בסיסי דומה
• כולם מבצעים את פעולות החיים הבסיסיות:
נשימה ,תנועה ,חילוף חומרים ,התרבות ,תגובה
לגירויים…….
• לכול התאים מבנה מאורגן המכיל אברונים
בתוך התא שאחראים לפעולות החיים הללו
תאים מודדים ביחידות של מיקרומטר
מיקרו = מיליונית
מיקרומטר = מיליונית המטר = אלפית המילימטר
1µm= 0.001mm= 0.000,001m
התמונות הבאות צולמו כולן במיקרוסקופ אלקטרונים והן
ִ
אלפים רבים מן המציאות.
מוגדלות כאן פי
הצבעים ,כמובן אינם אמיתיים והם צביעת מחשב.
פרופורציות וגדלים של תאים
http://loqipol.com/image/68e0d807
http://il.youtube.com/watch?v=fNyq4A08mTo
סוגי תאים
תא
עצב ,אורכו מגיע ל 1000 -מ”מ (= 1,000,000מיקרומטר)
תא
שריר ,אורכו מגיע ל 10 -מ”מ (=10,000מיקרומטר)
אישה ,קוטרו כ 0.1 -מ”מ (=100מיקרומטר)
תא ביצה של
תא זרע של גבר ,אורכו מגיע ל 0.004 -מ”מ (= 4מיקרומטר)
תא זרע
תא
ביצה
תא אפיתל
לחי ,קוטרו כ 0.02 -מ”מ (=20מיקרומטר)
תאי דם אדומים (של אדם)
קוטרו של תא אחד כ 0.009 -מ”מ (= 9מיקרומטר)
שלושה תאי חיידק (סטפילוקוקוס)
קוטרו של תא אחד כ 0.002 -מ”מ (=2מיקרומטר)
גודלם היחסי של התאים
למרות צורותיהם השונות של התאים ,לכולם מבנה בסיסי דומה.
מיקרוסקופ אור
משימה!
• על סמך נתונים אילו הייתם צריכים לבנות תא ,איילו אברונים הייתם
דואגים להכניס פנימה?
רמז ...חשבו על בניית מפעל יצור ,מה המפעל צריך ע"מ שיעבוד
היטב?
• שרטטו תא דמיוני וציינו מהו תפקידו של כול אברון ואברון.
• האם הייתם שמים אברונים שונים בתא הצמחי לעומת האנימלי
(בעל -חיים)? הסבירו תשובתכם.
נחשו מי עיצב את התא הזה?....
כעת לפניכם שני תאים:
.1שערו מהם האברונים המסומנים
.2מי מהתאים לדעתכם הוא צמחי ומי מהם הוא תא בע"ח?
הסבירו תשובתכם.
קרום התא ,שומר הסף!
קרום התא או ממברנת התא הוא שכבה
כפולה שומנית ,העוטפת את התא ,המורכבת
בנוסף גם מחלבונים שונים המאפשרים מעבר
פנימה והחוצה מהתא .קרום התא מפריד בין
תוך התא ובין הסביבה שמחוץ לתא ומאפשר
רק לחלק מהחומרים לעבור דרכו פנימה
והחוצה .בכך הקרום מאפשר לתא לקיים
תנאים שונים בתוכו מאשר מחוצה לו ולתפקד
כיחידה עצמאית.
http://science.cet.ac.il/science/transportation/transport10.asp
הציטופלסמה:
דרכי הגישה של המפעל ,לקבלת סחורה ומשלוח דרך השער (הקרום)
ציטוס = גרעין
פלסמה = נוזל
זוהי תמיסה מימית ,צמיגה (כמו ג'לי חצי קרוש) ,המורכבת
מכ 80%-מים .נמצאים בה כול אברוני התא ומתבצעים בה
תהליכים רבים .בתוכה מועברים חומרים מקרום התא אל
הגרעין ולהיפך.
הציטופלזמה
גרעין התא
ההנהלה!
• גרעין התא משמש כמרכז
פיקוח ובקרה והוא האחראי על
כל התהליכים המתרחשים
בתא.
• גרעין התא בעל תפקיד חשוב
בחלוקת התא ,בגדילתו ובחידוש
חלקיו .תאים ללא גרעין לא
מסוגלים להתרבות.
•הוא מכיל את רוב החומר
התורשתי (ה)DNA -
•הגרעין נמצא ברוב התאים
האנימליים פרט לתאי דם
אדומים בוגרים של אדם.
מיטוכונדריה-
תחנת הכוח ואספקת האנרגיה של התא
(מיוונית :מיטוס = חוט ,כונדרוס = גרגר).
מיטוכונדריה(ברבים)
מיטוכונדריון (ביחיד) .אברונים
הנמצאים בציטופלסמה,
האחראיים לאספקת אנרגיה
לתא ,ומכאן כינויים " -תחנות
הכוח" של התא.
האנרגיה התאית המופיעה בצורת
מולקולות .ATP
כמות המיטוכונדריה שונה בתאים
השונים .למשל :בתאי שריר
ובתאי זרע כמות גדולה של
מיטוכונדריה .בתאי שומן מעט.
תא בעל חיים כפי שהוא נראה
במיקרוסקופ:
קרום התא
מצאו את האברונים עליהם למדנו בציור
הבא:
בנק מילים:
גרעין התא ,קרום התא,
מיטוכונדריה.
מה המשותף לכול התאים המוצגים בתמונה?
תאי שריר
תאי אצה
תאי עצב
תאי דם אדומים
דופן התא
דופן התא מצוי
רק בתאים
הצמחיים.
הוא בנוי מתאית
ותפקידו להגן
על התא ולספק
חוזק ותמיכה
לתא.
כלורופלסט
הכלורופלסט מצוי רק
בתאים צמחיים.
תפקידם של אברונים
אילו בקליטת אנרגית
האור והפיכתה לסוכר
לשימושו של הצמח.
תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בכלרופלסט.
חמצן+גלוקוז
אור
מים +פחמן דו חמצני
חלולית
מעין שקית המוקפת בקרום ,המכילה מים
ומומסים .נמצאת אך ורק בצמחים.
יוצרת לחץ על דופן התא ומונעת קריסתו
פנימה ( יציבות) .המים בחלולית מגיעים
מהמים שסופגים השורשים .כשחללית מלאה
מים ,נוצר לחץ על דפנות התא,נמתחות
הדפנות ,והצמח נראה רענן ובריא .כשיש מעט
מים בחלולית ,אין לחץ על הדפנות ,הן רפויות,
וכתוצאה מכך הצמח נראה נבול.
המשותף בין תאים צמחיים
לאנימלים:
מיטוכונדריה-
"תחנת הכוח"
של התא,
המספקת אנרגיה
זמינה לתאים
נוזל התא
(ציטופלסמה)
חומר צמיגי
המהווה את תוכנו
של התא .מכיל
בתוכו אברונים
שונים.
גרעין התא
אחראי על
תפקוד תקין של
התא ,ביצוע
התהליכים
השונים ,ביניהם
התחלקות התא.
ההבדלים בין תא צמחי לאנימלי:
דופן התא
קרום בררני
חלולית
כלורופלסט
פנים
התא
תא בעל חיים
תא צמח
מה דומה ומה שונה בין תאי בע"ח ותאי צמחים?
זהו את תא הצמח ותא בעל חיים ? הסבירו תשובתכם.
א.
.
ב
.
זהו את תא הצמח ותא בעל חיים ? הסבירו תשובתכם.
חיים"?ח,
תא בע
ומהו
זהו
או בעל
הצמח צמח
תאתא לפניך
מהואיזה
משימה :4
הסבירו תשותכם:
זהו מהו תא הצמח ומהו תא בע"ח
משימה :8איזה תא לפניך צמח או בעל חיים ?
הסבירו תשובתכם:
1
2
בע"ח
לפניךומהו
תא הצמח
משימה :9זהו
בעל חיים ?
צמחתאאו
איזהמהותא
הסבירו מדוע:
1
2
מה בין תא לייצור השלם
תא
יחידת החיים הקטנה ביותר
רקמה
קבוצת תאים בעלי
תפקיד ומבנה זהה
איבר
מספר סוגי רקמות
הפועלות יחדיו
מערכת
יצור -
אורגניזם
מספר איברים
המתפקדים יחדיו בגוף.
כלל המערכות
המאפשרות את תפקודו
של היצור החי