מה זה כלוב? |
|
שנתיים אחר כך הוא נתקל בפקק. הוא ביצע את החיתוך הדק ביותר שלו ... עוד תגלית. עיניו ראו את המבנה הפנימי של הפקק, דומה לחלת דבש. הוא קרא לתאים הקטנים האלה "תאים", שמשמעותו בתרגום לרוסית תאים, קנים, חלות דבש, תאים, במילה, משהו מגודר, מבודד מהשאר. מונח זה אומץ על ידי המדע, מכיוון שהוא משקף באופן מדויק את תכונות החלקיקים האלמנטריים של היצורים החיים. עם זאת, הדבר התברר הרבה יותר מאוחר. בינתיים חוקרים שונים מוצאים תאים באובייקטים שונים. רעיון האוניברסליות של מבנה החומר החי נמצא באוויר. ביולוג אחרי ביולוג מאשר: אורגניזם חי כזה ואחר מורכב מתאים. כמות התצפיות הולכת וגדלה. קצת יותר, והכמות צריכה להפוך לאיכות. עם זאת, זה "קצת" לקח כמעט 100 שנה. רק בשנים 1838-1839 החליטו הבוטנאי שליידן והאנטומאי שוואן להכליל: "כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאים." לומר "הכל"המדע לקח יותר ממאה שנה, אך זהו ההבדל בין סכום התצפיות לבין התיאוריה המדעית המכלילה אותם. ובכל זאת, עדיין לא ניתן היה להחשיב את תיאוריית הסלולר כמי שנוצרה. הנקודה המהותית נותרה לא ברורה: מאיפה התאים עצמם. ביולוגים צפו שוב ושוב ואף תיארו את חלוקתם. אבל אף אחד לא העלה על דעתו שתהליך זה הוא הולדת תאים חדשים. חוקר מודרני אחד העיר בצדק בעניין זה: "תצפית אינה מוכרת לעיתים רחוקות אם היא מכריחה אותנו להסיק מסקנות בלתי סבירות, וההצהרה כי כל תא עולה כתוצאה מחלוקה של אחר, שהיה קיים בעבר, נראתה בלתי סבירה לחלוטין."
ובכל זאת, בשנת 1859 גובש פוסטול "לא סביר" שהניח את היסוד לביולוגיה של תאים חדשים: "כל תא הוא מתא". המיקרוסקופ של רוברט הוק הוגדל פי 100. זה היה מספיק כדי לראות את הכלוב. כעבור 300 שנה, בשנת 1963, מיקרוסקופ אלקטרונים מגדיל תא 100 אלף פעמים. זה כבר מספיק כדי להתחשב בה. ההבדל, כפי שאומרים הפיזיקאים, הוא רק שלוש סדרי גודל. אך מאחוריהם דרך מורכבת וקשה מביולוגיה תיאורית לביולוגיה מולקולרית, מההיכרות הראשונה עם התא ועד למחקר מפורט על מבניו. האיור מראה תא כפי שנראה דרך מיקרוסקופ אלקטרונים מודרני. הקורא צריך להיות סבלני: כעת "המלאי" שלה יבוא בעקבותיו. נתחיל עם הקליפה. היא מנהג כלוב. הקליפה עוקבת באופן ערני כי חומרים מיותרים כרגע אינם חודרים לתא; נהפוך הוא, החומרים שהתא זקוק להם יכולים לסמוך על הסיוע המרבי שלו. הגרעין ממוקם בערך במרכז התא. מה שהוא "צף" בו הוא הציטופלזמה, במילים אחרות, תוכן התא. למרבה הצער, אין מעט מה שנוכל להוסיף להגדרה רחוקה מלהיות ממצה. איננו יכולים אפילו לענות על השאלות היסודיות ביותר באופן חד משמעי. ציטופלזמה נוזלית או מוצקה? גם נוזלי וגם מוצק. האם משהו נע בה או שהכל במקום? וזה עומד וזז. האם הוא שקוף או אטום? כן ולא. איזה חלק מהתא הוא תופס? מאחוז אחד לתשעים ותשע. הכל ברור, לא? עם זאת, התשובות נכונות. רק שהציטופלזמה ניתנת לשינוי בצורה בלתי רגילה, היא מגיבה לשינויים הקלים ביותר בסביבה. דוקרים אמבה של תא בודד עם מחט, ותראו (כמובן, במיקרוסקופ) הרבה שינויים. תנועת הציטופלזמה, שקיפותה, צמיגותה ישתנו, צורת התא תשתנה. במילה אחת, פעל באופן כלשהו על הציטופלזמה, ותראה: זה בהחלט יגיב איכשהו. בציטופלזמה מומס כמות עצומה של שונה? חומרים כימיים. בו, רבים מהם מסיימים את המסע שלהם, ולעתים קרובות הם מתחילים ליד שולחנו. אנחנו ממליחים את המרק - ממנו מלח השולחן נכנס לכלוב. שמנו סוכר בתה - הוא מגיע גם לציטופלזמה, אולם בדרך שהוא מתפרק לשניים לגלוקוז ופרוקטוז. אנו אוכלים פירות וירקות - ויטמינים מהם נודדים לציטופלזמה. לבסוף, תא תמיד מכיל קבוצה גדולה של חלבונים שונים. כל החומרים הללו אינם עומדים בסרק, הם פועלים עבור התא, בו הוא שואב את כוחו, את עתידו. עם זאת, הדבר המפתיע ביותר הוא לא שהמולקולות הללו התכנסו באותו מקום, אלא שהן, אם כי לזמן קצר, מתקיימות זו בזו. בבקבוק כימאי, לא ניתן היה להחזיק רבים מתרכובות ורגעים אלה יחד - הם היו מגיבים מיד. אבל התא הוא פוליטיקאי נבון, עליו לשמור על האינדיבידואליות של כל מולקולה למטרותיה שלה, והיא נוקטת בכל אמצעי הזהירות.
אז, הציטופלזמה היא אתר הפעולה של תגובות כימיות רבות המתרחשות בתא; למעשה, זו זירת הפעילות החיונית שלה. אך זירה זו אינה חלל ריק; מרחב המחיה של התא מחולק בין איבריו, או, כפי שאומרים ביולוגים, אברונים, כלומר האיברים הקטנים ביותר. הם חילקו ביניהם לא רק את שטח הציטופלזמה, הם חילקו בבירור את תחומי ההשפעה. אורגנלה מספר 1 - מיטוכונדריה, נראית כמו דוברה צפה. אם המיטוכונדריה מנותחת, המבנה הפנימי שלה דומה לרצועת חוף צרה של חוף חולי, עליו גלים הקיפו קפלים מוזרים. קפלים כאלה בעובי שונה (במיטוכונדריה הם נקראים רכסים) חוצים את כל החלל הפנימי של המיטוכונדריה. מיטוכונדריה הן תחנות הכוח של התא. הם צוברים אנרגיה, אשר, לפי הצורך, תושקע על צרכי הגוף. פעולות הכנסה והוצאה אלה מבוצעות על ידי ה"אנרגטי העיקרי "של התא - חומצה טרינו-זרחנית אדנוזין, בקיצור ATP. יתר על כן, מעניין שגם בני אדם וגם חיידקים אוגרים מאגרי אנרגיה באותה מולקולה - ב- ATP. כשיש צורך באנרגיה - לאדם, למשל, לעבודה שרירית, למימוזה - לגלגול עלים, לגחליליות - לזוהר, ולמשטחת - ליצירת מטען חשמלי - בקשות מגיעות למיטוכונדריה, ומשלחים חסכוניים - אנזימים מיוחדים מפוצלים ממולקולת ATP גדולה אחת או שתיים - קבוצת אטומים המכילים זרחן. ברגע הפיצול, אנרגיה משתחררת. תצלומים מיקרוסקופיים אלקטרוניים של תאים שצולמו לפני מספר שנים מראים בבירור את הרשת המשתרעת מהגרעין אל הממברנה - אוסף שלם של צינורות, פלגלה, ממברנות, צינורות. אפילו לפני 30 שנה, כשההיכרות עם התא יכולה להתקיים רק בתיווך של מיקרוסקופ אור, אף אחד לא באמת ראה את הרשת.אף על פי כן, המדענים הרגישו שיש כאן "משהו", ומשכו בעקביות כמה תאים בתא. מיקרוסקופ האלקטרונים ראה את מה שחזו המדענים: הוא באמת התגלה כרשת, והוא נקרא אנדופלזמי, כלומר תוך-פלזמה. רשת זו מקיפה היטב את הגרעין, המיטוכונדריה והאברונים שעדיין לא מוכרים לנו - ריבוזומים. ריבוזומים הם מפעלים של תאי חלבון. כל היצורים החיים מסופקים עם המוצרים שלהם. לנוכח החשיבות האסטרטגית של מתקנים אלה, הטבע דאג שהעבודה שם תתנהל בצורה חלקה. התפוקה של מפעל החלבונים היא עצומה: לשעת פעולה כל ריבוזום מסנתז יותר חלבון מכפי שהוא שוקל את עצמו.
כרומוזומים נמצאים בגרעינים של כל היצורים החיים: חיידקים, צמחים, בעלי חיים. כרומוזומי אנוש נראים שונה מאשר, למשל, עש, אך בכל מקום הם משרתים את אותו השירות: הם שולטים בסינתזת החלבון. בכרומוזומים נמצאים מולקולות של חומצה דה-סוקסריבונוקלאית - DNA. בהם, כמו בספר בישול, נרשמים מתכונים להכנת מגוון עצום של חלבונים המשמשים לצרכי התא עצמו ול"יצוא ". התפקוד הרגיל של הגוף מבוסס על הספציפיות הקפדנית של עשרות אלפי חלבונים. כדי לשמור על הפנים שלך במהומה זו, עליך לזכור היטב את המבנה שלך. הסנאים עצמם אינם זוכרים אותו; התא עושה זאת עבורם בעזרת DNA. אחת המולקולות שלה מאחסנת את המבנה של עשרות חלבונים. כל כרומוזום משחרר כמות מוגדרת של DNA לאורגניזם נתון. ה- DNA בכרומוזום נארז היטב מאוד: אורכו של הכרומוזום נמדד באלפיות המילימטר, ואורך מולקולות ה- DNA המונחות בו הוא במטרים. עכשיו, כשאנחנו רואים תא רדום ולא מתחלק, הכרומוזומים נראים מאוד גרועים: הם עובדים, ולשם כך עליהם למקסם את פני השטח שלהם - הם נמתחים ולכן צרים. עם זאת, הזמן הזה לא נמשך כל כך הרבה זמן (מבחינתנו) - רק 10-20 שעות. לאחר תקופה של עבודה אינטנסיבית, התא מתחיל להתכונן לחלוקה; הכרומוזומים מתכוננים גם לזה: הם מתפתלים, מתעבים ומסתדרים כולם במישור אחד - ברגע זה הם קלים לראות. עד שהקורא יגיע לתיאור חלוקת התאים, הכרומוזומים ייראו בבירור, ואנחנו, תוך ניצול זה, נספר עליהם ביתר פירוט. זה סוף הטיול שלנו אל פנים הסלולר. אך אין זה אומר כלל שמיצינו את התא; רבים מפרטיו נותרו מחוץ לתשומת ליבנו. אבל בחרנו את העיקר, משהו שבלעדיו יהיה קשה להמשיך את הדרך אל המטרה הסופית שלנו. וכשעוברים אליו עוד שלב אחד, עלינו להוריד מפרק זה רעיון ברור לגבי שלושת מבני התא - תחנת הכוח, מפעל החלבונים והכרומוזום. אם הקורא קיבל את זה, הוא עבר לפרק הבא. Azernikov V.Z. - הקוד שנפתר |
בשנת 1665 בנה האנגלי רוברט הוק מכשיר שאנו מכנים מיקרוסקופ. כמו כל אדם סקרן, ומדענים נבדלים מתמותה בלבד בין היתרונות והאיכות הזו, הוק החל לבחון את כל מה שהגיע ליד במיקרוסקופ.
התוכנית המודרנית של מבנה התא, המבוססת על תצפיות מיקרוסקופיות אלקטרוניות: 1 - גרעין; 2 - גרעין; 3 - מעטפה גרעינית; 4 - ציטופלזמה; 5 - צנטריולות; 6 - רשתית אנדופלזמית; 7 - מיטוכונדריה; 8 - מעטפת תאים.
לצורך כך הוא מבודד כמה מהמולקולות האגרסיביות ביותר מהקורבנות האפשריים שלהם - הוא מפיץ את המולקולות ב"פינות "שונות של התא - או, במקרים קיצוניים, משפיל את הלהט הכימי שלהן. מנקודת מבט הטבע זה נעשה בצורה גאונית ופשוטה מאוד (אם מנסים ליישם את אותה טכניקה במעבדה כימית, כנראה שאף אחד לא יעז לקרוא לזה פשוט). מה כל אחד מאיתנו היה עושה אם הוא צריך להציב חתול וכלב באותו חדר? כמובן, הייתי לועז את הכלב. ובכן, לפעמים התא עושה את אותו הדבר - הוא "מעלה" אנזימים - חומרים השולטים בכל התגובות בתא, "מרסן" מולקולות הסוגרות את האתרים הפעילים של האנזימים.
אך כמו כל עסק, הריבוזומים פועלים תחת הנהגה קפדנית ולא סלחנית. הזמנות מגיעות מהגרעין, מהבקר העיקרי של סינתזת החלבון - הכרומוזום.
| סטפן פטרוביץ 'קרשניניקוב | חוזק כדור הארץ |
|---|
מתכונים חדשים
