מבנה התא הבסיסי ומנגנונים

פוספוליפיד – מרכיב את הממברנה

הפוספוליפידים הם המרכיב המרכזי של קרום התא. הפוספוליפידים בקרום התא מסודרים בשתי שכבות כאשר בכל שכבה הראשים ההידרופיליים פונים לכיוון הצד החיצוני של קרום התא, בצד אחד לכיוון הציטופלזמה שבתוך התא ובצד שני כלפי חוץ לכיוון הנוזל החוץ תאי; והזנבות ביניהם, כלפי פנים קרום התא. בזכות מבנה זה קרום התא מהווה חיץ הידרופובי בין שתי תמיסות מימיות, פנים התא והסביבה החיצונית, וכך מונע מעבר חופשי בין פנים התא לצדו החיצוני.

הובלת-נגד מכונה אנטיפורטר (Antiporter).

מתארת מעבר של חומרים מובלים דרך קרום התא בכיוון הפוך לתנועת החומרים המניעים את ההובלה. חלבון דרכו נעשית הובלת-נגד מכונה אנטיפורטר (Antiporter). החומרים החשובים ביותר המובלים אל מחוץ לתאים בהובלת-נגד הם יוני סידן ומימן (פרוטונים). לשניהם יש משאבות המוציאות אותם מהתאים בהובלה פעילה ראשונית בעזרת האנרגיה הגלומה באדנוזין תלת-זרחתי (ATP)

אנטיפורטרים מחליפים בדרך כלל בין שני אניונים (למשל כלור וביקרבונט) או בין שני קטיונים כדי לא להפר את המאזן החשמלי משני צידי קרום התא בעקבות פעולתם.

משאבת נתרן-אשלגן Sodium-potassium pump

sodium-potassium pump משתמשת באדנוזין תלת-זרחתי (ATP)  כדלק לשנות את הריכוז של האשלגן והנתרן כך שהנתרן יהיה מחוץ לתא כמו במלח ים והאשלגן בפנים. הפעולה שלה חשובה לאיזון הנוזלים ולהולכה חשמלית בתאי עצב.

הובלה פעילה שניונית

הובלת חומרים על ידי הכנסתם יחד עם נתרן והוצאתו אחר כך במשאבות נתרן אשלגן גם היא מובילה סידן ומימן רק בכוון הפוך להובלת נגד, נוספות המוציאות אותם בהובלה פעילה שניונית. האנטיפורטרים של הסידן והמימן לא יכולים להעבירם נגד אותם מפלי ריכוזים שבהם הם מובלים באופן ראשוני, אך עדיין יש להם חלק ניכר בהובלתם. האנטיפורטרים שלהם מניחים ליוני נתרן להיכנס לתא בתמורה להובלה של סידן או מימן אל מחוץ לתא.

הובלת-יחד מכונה סימפורטר (Symporter)

גלוקוז וחומצות אמינו מובלים לתוך תאים נגד מפל ריכוזים רק בתהליך של הובלת-יחד. סימפורטרים בעלי אתרי קשירה ליוני נתרן ולגלוקוז או לחומצת אמינו מסוימת ישנו את המבנה שלהם ויאפשרו ליון נתרן להיכנס לתא, רק לאחר ששני החומרים (נתרן וגלוקוז או נתרן וחומצת אמינו) נקשרו לסימפורטר. שינוי המבנה מעביר את שני החומרים אל תוך התא. הובלת-יחד של גלוקוז וחומצות אמינו מתרחשת בעיקר בתאי מעי ובתאי כליה ומאפשרת את ספיגת החומרים הללו לתוך הדם.

אנדוציטוזה

אנדוציטוזה או בליעה תאית (אנדו=בתוך, ציטו=תא) היא קליטת חומר אל תוך התא על ידי כליאתו בהתקפלות של קרום התא כלפי פנים, וסגירת ההתקפלות כשלפוחית. האנדוציטוזה נחלקת לבליעת חלקיקים המכונה בולענות (פגוציטוזה) ולגמיעת נוזלים המכונה גמענות (פינוציטוזה). התהליך ההפוך נקרא פליטה תאית או אקסוציטוזה.

ליזוזום

צורתו העגולה מזכירה אגס שטוח, והוא מכיל בתוכו חומרים חומציים. אברון זה הוא אברון העיכול התאי, ותפקידו העיקרי הוא פירוק התרכובות הנכנסות לתא ועיכול של גופים זרים ואברונים ישנים. האנזימים שבו פועלים רק ב- pH חומצי.

הליזוזום מפרק בעזרת האנזימים חלבונים, מבנים תאיים עצמיים או זרים מזיקים, פגומים או לא-תקינים. ברוב המקרים, החומרים המיועדים לפירוק מובאים אל הליזוזום באמצעות וסיקולות.

רשתית תוך-פלזמית

הרשתית התוך-פלזמית (וכן הרשתית האנדו-פלזמית או הרשת האנדופלזמתית; אנגלית: Endoplasmic reticulum, ‏ ER) היא אברון הנמצא בציטופלזמה ומהווה מדור תאי מסועף מאוד בעל פעילויות ייחודיות.

הרשתית התוך-פלזמית מצויה כמעט בכל התאים האיקריוטיים, אך אינה מצויה בתא דם אדום ובתא זרע. יש קשר בינה לבין הממברנה החיצונית של מעטפת הגרעין. הרשתית התוך-פלזמית פועלת בשיתוף פעולה עם הגולג'י.

בנוסף, הרשתית התוך פלזמית לוקחת חלק בוויסות עוצמת הקשרים שבין תאי העצב, כלומר בניהול תהליכי הלמידה באדם.

אברון גולג'י

תפקידו העיקרי של מנגנון גולג'י הוא לעבד מקרומולקולות כמו חלבון וליפיד שסונתזו על ידי התא.

בין תפקידיה השונים של מערכת גולג'י ניתן למנות:

אריזת חלבוני הפרשה הנוצרים ברשתית התוך פלסמית.

הכוונת תנועת המולקולות השונות למקומות שונים בתא.

עיבוד חומרים שהתא מפריש אל מחוצה לו, כמו עיבוד סוכרים המצומדים לחלבונים.

את החומר המיועד להוצאה עוטף הגולג'י בוסיקולות, כאשר אלו נעות לכוון קרום התא. כאשר השלפוחיות מגיעות אל קרום התא, הן נבלעות בתוכו והחומר המצוי בהן נבלע בקרום התא. חומרים המיועדים להפרשה מופרשים אל מחוץ לתא.

מיטוכונדריון

הפקת אנרגיה כימית – במיטוכונדריה, המכונה בכתבי מדע פופולרי תחנת הכוח של התא, מתרחשים שני תהליכים ביוכימיים חשובים: מעגל קרבס וזרחון חמצוני. שני תהליכים אלו, יחד עם תהליך הגליקוליזה שמתרחש בציטופלסמה, מהווים את תהליך הנשימה התאית, שבאמצעותו מפיקים אנרגיה כל הייצורים האירוביים. האנרגיה המשתחררת עם פירוק התרכובות משמשת ליצור הנוקלאוטיד ATP. אחסון ושמירה על חומר תורשתי – רובו של החומר התורשתי בתא, המורכב מחומצת הגרעין DNA, נמצא בכרומוזומים שבגרעין התא. מיעוט החומר התורשתי מצוי במיטוכונדריה. החומר התורשתי שבמיטוכונדריה שונה מזה הנמצא בגרעין, והוא מקודד לחלבונים הדרושים לפעילותו הבלעדית של המיטוכונדריון.

קבלת מסרים בתאים

הנושא של העברת מסרים מורחב בדף על צירים הורמונליים: http://learnursing.com/?page_id=195

בדף זה ישנה הרחבה על מנגנון קבלת המסרים בתאים.

cAMP ‏(ראשי תיבות של Cyclic adenosine monophosphate)

היא מולקולה חשובה למספר רב של תהליכים ביולוגים, משמשת כשליח שניוני ל. מולקולה זו היא נגזרת של אדנוזין טריפוספאט (ATP).

cAMP הוא אחד שליחים השניוניים הנפוצים ביותר, והיווצרותו מקודמת על ידי הפעלת adenylyl cyclase (AC) לאחר קשירת רצפטורים מצמידים חלבון G (GPCRs) על ידי ליגנדים הכוללים הורמונים, מעבירים עצביים ומולקולות איתות אחרות. cAMP מווסת תהליכים פיזיולוגיים מרכזיים הכוללים מטבוליזם, הפרשה, הומאוסטזיס של סידן, התכווצות שרירים, הפעלת גנים. cAMP פועל ישירות לשלושה יעדים עיקריים: חלבון קינאז A (PKA), חלבון החליפין המופעל על ידי cAMP (Epac), ותעלות יון מגודרות נוקליאוטידים מחזוריים (CNGCs). PKA מווסת באמצעות זרחון וגורמים שונים הכוללים: גורמי שעתוק, תעלות יונים, הובלות, מחליפים, חלבוני Ca2 + תוך-תאיים. חלבוני Epac מתפקדים כגורמי חילופי גרעין נוקליאוטידים (GEFs) הן עבור Rap1 והן עבור Rap2. חלבוני הפעלה שונים, כולל חלבוני מתאם המעורבים במודולציה של הציטוסקונטון של האקטין, מווסתים של חלבוני G ממשפחת Rho, ופוספוליפאזים, ממסרים איתות במורד הזרם.

חלבוני G

קולטן המצומד לחלבון G

קולטנים מצומדים לחלבון G הם קולטנים השייכים למשפחת חלבונים טרנסממברנליים (חלבונים עבר-ממברנליים) גדולה, החוצים את הממברנה שבע פעמים ומופעלים על ידי מולקולות מחוץ לתא. הפעלתם גורמת לשרשרת תגובות כימיות בתוך התא הקרויות מסלול מעבר אותות, שהשלב הראשון בו הוא הפעלה של מתגים מולקולריים מסוג חלבוני G (ועל כן הם נקראים "קולטנים המצומדים לחלבוני G").

החלבון G אשר מכיל רצפטור מגיב לליגנד, כאשר החלבון משנה את המבנה הוא משפיע על יחידה אלפא בשתי נקודות וזה מנמיך את הזיקה שלה לGTP, אז ישנו שינוי מרחבי כתוצאה מהשינוי נכנס GTP, ומרחיק בין יחידה אלפה ליחידה גמא, יחידה בטא מקבלת גישה לפנים התא ומשחררת שליח שניוני, אנזים אדנילט ציקלאז מסייע להפיכת ATP ל cAMP, האנזים מסייע להרוס את המולקולה פוספודיאסטראז (Phosphodiesterase)

פוספודיאסטראז (PDE)

הפוספודיאסטרים לנוקלאוטיד מעגלי הם קבוצת אנזימים ששוברים את הקשר הפוספודיאסטרי במולקולות שליח שניוני: cAMP ו-cGMP. הם מבקרים את המיקום, משך הפעולה והמשרעת של איתות נוקלאוטיד מעגלי באזורים תוך-תאיים. פוספודיאסטרים הם לפיכך מבקרים חשובים של העברת אותות בתיווך על ידי מולקולות השליח השני הללו. ישנם חומרים כמו קפאין ותאוברומין אשר מעכבים פד"א ספציפיים ל-cAMP וככה מגבירים את פעילותו.

Cyclic guanosine monophosphate – cGMP

GMP מחזורי (cGMP) הוא מטווח שניוני תוך תאי המתווך פעולה של:  תחמוצת החנקן (NO),  ופפטידים natriuretic (NPs). המסדיר מערך רחב של תהליכים פיזיולוגיים.

ציר NO-cGMP

nitric oxide אשר מפעיל את האנזים guanylate cyclase עליה ברמת האנזים guanylate cyclase מביאה לעליה ברמת המתווך הביו כימי cyclic guanosine monophosphate. cyclic guanosine monophosphate מפחית בריכוז הסידן מה שמוביל להרפיית כלי דם. האנזים phosphodiesterase מסוג 5 אחראי לפרק את cGMP.

בהרחבה: רמת ה- cGMP התאים המוגבהת מפעילה את פעולתה הפיזיולוגית באמצעות שתי צורות של קינאז חלבון תלוי cGMP (PKG), פוספודיאסטרזות מוסדרים על ידי cGMP (PDE2, PDE3) וערוצי קטיון מוגדרים cGMP, ביניהם PKGs עשויים להיות המתווך העיקרי.

לאחר הפעלתו הוא מפעיל PKG1 שמוביל להפחתת ריכוז הסידן הציטוזולי ו / או לירידה ברגישות של מיופילמנטים ל- Ca2 + (רגישות Ca2 +), וכתוצאה מכך להרפיית שרירים חלקים.