האנטומיה של הצמחים

מבנה של תא צמחי

צמחים, כמו כל ייצור חי, בנויים מתאים שכל אחד מהם נוצר אף הוא מן התא. תא הינו יחידה פשוטה ביותר והכרחית של החיים. זהו יסוד התפתחותו ותפקודו של הגוף.
התחום המדעי העוסק במבנה הגוף ברמת התאים נקרא ציטולוגיה.
קיימים צמחים המורכבים מתא אחד בלבד. לקבוצה זו משתייכות אצות ופטריות חד תאיות. בדרך כלל אלה הם גופים זעירים, אך קיימים גם חד תאיים גדולים למדי (אורכה של אצת ים חד תאית אצטבולריה מגיע ל7 ס"מ).
את קיומם של התאים גילה באנגליה רוברט הוק בשנת 1665


התא בנוי ממספר מרכיבים עיקריים: גרעין, ציטופלסמה עם אברונים מגוונים, קרום התא וחלוליות. הקרום עוטף את התא מבחוץ, מתחתיו נמצאת ציטופלסמה ובתוכה הגרעין וחלולית או מספר חלוליות. 
הקרום העוטף את התא הצמחי מורכב משני רבדים של שומנים, המכילים גם מולקולות חלבון. מולקולות של שומנים בנויות מ"ראשים" מקוטבים הידרופיליים  ו"זנבים" בלתי מקוטבים "הידרופוביים". מבנה כזה מאפשר חדירה סלקטיבית של החומרים אל תוך התא וממנו.
התא עטוף בדופן התא הבנוי מתאית.

מאפייני התפקוד של מרכיבי התא הצמחי

דופן התא מורכב מתאית. דופן חזק מאפשר שמירה על לחץ פנימי, הקרוי לחץ טורגור.

 

  • ציטופלסמה מכילה מים עם אברונים וחומרים המומסים במים, וממלאת את פנים התא.
  • כלורופלסטים הם האברונים שבהם מתבצעת פוטוסינתזה. כלורופלסטים מכילים כלורופיל, כרומופלסטים, פיגמנטים צהובים וכתומים ולאוקופלסטימים, המהווים פלסטידות חסרות צבע.
  • חלוליות, בועות הבנויות מקרום שבהן מתבצע עיכול תוך תאי אצל פרוטוזואה וספוגיים. תאים צמחיים מתאפיינים בחלולית מלאה בציטיזול, שבו מומסים מלחים, סוכרים וחומצות אורגניות. החלולית מווסתת את לחץ הטורגור בתוך התא.
  • מערכת גולג'י, המורכבת ממספר מיכלים ובועות חלולות, בהם מתבצע סנתוז של רב סוכרים, המרכיבים את דופן התא. תפקיד חשוב נוסף של מערכת גולג'י הוא ייצור של ליזוזום.
  • ליזוזומים, גופי קרום זעירים המכילים אנזימים, המאפשרים את העיכול התוך תאי. ליזוזומים מסוגלים לפרק חלבונים, חומצות גרעין, רב – סוכרים ושומנים.
  • ריבוזומים, אברונים המבצעים את סנתוז החלבונים.
  • מיטוכונדריה, אברונים אשר כל אחד מהם בנוי משני קרומים. בקפלים של הקרום הפנימי מתבצע חמצון של חומרים אורגניים,
    כאשר האנרגיה המשתחררת משמשת לסנתוז של ATP (חומצת גרעין הממלאת תפקיד חשוב ביותר בחילוף האנרגיה והחומרים. מהווה מקור אנרגיה ייחודי  לכלל התהליכים הביוכימיים המתבצעים ביצורים חיים).
  • רשתית תוך פלזמית מהווה מקום לסנתוז השומנים. האזור המחוספס של הרשתית מחובר לריבוזומים ומבצע סנתוז החלבונים.
  • גרעין, העטוף במעטפת הגרעין ומכיל את החומר התורשתי DNA עם החלבונים המחוברים אליה, היסטונים (כרומטין). הגרעין שולט בתפקוד התא. הגרעינון מהווה מקום סנתוז מולקולות tRNA, rRNA ותת יחידות של ריבוזומים.
  • כרומטין מכיל מידע מקודד עבור סנתוז חלבון בתא. בעת חלוקת התא נמצא החומר התורשתי בצורת כרומוזומים.
  • פלסמודסמות (נקבוביות), תעלות ציטופלסמתיות זעירות, החודרות דרך דופן התא ומאחדות את התאים הסמוכים.
  • מיקרוטובולים, בנויים מחלבון טובולין וממוקמים בסמוך לקרום התא.  משתתפים בתנועת האברונים בציטופלסמה ובמהלך חלוקת התא יוצרים את כישור החלוקה.
  • בטבע קיימים שני סוגי תאים בהתאם לרמת מורכבותם: פרוקריוטים (חסרי גרעין) ואאוקריוטים (בעלי גרעין). תאים פרוקריוטים קיימים אצל שתי קבוצות יצורים: חיידקים ואצות כחולות ירוקות.
  • בתא פרוקריוטי אין גרעין מוגדר, אלא רק אזור המכיל מולקולה אחת של DNA.
  • אאוקריוטים הם צאצאים של תאים פרוקריוטים שחדרו לתוכם פרוקריוטים אווירניים, אשר הפכו בהמשך למיטוכונדריה. תאים אלו התפתחו מהטרוטרופים אווירניים (בעלי חיים).
    חדירתם של פרוקריוטים שמבצעים פוטוסינתזה לתוך תאים אלו הובילה ליצירתם של אוטוטרופים אווירניים (צמחים). מפרוקריוטים בעלי פוטוסינתזה התפתחו בהמשך כלורופלסטים.

הנקודות המשותפות וההבדלים בין פרוקריוטים לבין אאוקריוטים 
   

 

פרוקריוטים

אאוקריוטים

נציגים

אצות כחולות ירוקות, חיידקים

בעלי חיים, צמחים, פרטיות

ציטופלסמה

דלה באברונים

עשירה באברונים

גרעין

ללא גרעין מוגדר וגרעינונים

מכיל גרעין מוגדר וגרעינונים

רשתית תוך פלזמית

אין

יש

ריבוזומים

נמצאים בציטופלסמה

נמצאים על גבי הקרום

מיטוכונדריה

אין

יש

פלסטידות

אין

יש בתאים הצמחיים

מערכת גולג'י

אין

יש

מרכז התא

אין

יש (על פי הרוב)

דמויי גפיים

חוטי חלבון אינם יוצרים מיקרוטובולים

בנויים ממיקרוטובולים

כרומוזומים

אחד

בזוגות תמיד

דרך החלוקה

חלוקה פשוטה לשני תאים או יותר

מיטוזיס

רבייה

אל זיווגית

זיווגית עם יצירת תאי רבייה

 

תפקוד התא

  • תנועת הציטופלסמה מתבצעת באופן מתמיד וגורמת לתנועתם של חומרים מזינים ואוויר בתוך התא. 
  • חילוף החומרים והאנרגיה כולל את התהליכים הבאים: אספקת החומרים לתוך התא, סנתוז תרכובות אורגניות המורכבות ממולקולות פשוטות יותר הדורש שימוש באנרגיה (חילוף פלסטי), פירוקן של התרכובות הללו עד המולקולות הפשוטות המלווה בשחרור אנרגיה המשמשת לסנתוז מולקולת ATP (חילוף האנרגיה), 
    פליטתם של תוצרי הפירוק המזיקים מתוך התא החוצה.
  • רביית התא בדרך החלוקה. במהלך החלוקה (מיטוזיס) גרעין התא מתחלק עם חלוקה שווה של החומר התורשתי המוכפל בין שני גרעיני הבת. תהליך זה מתבצע במספר שלבים. חלוקת הגרעין קודמת לחלוקת התא.
  • גדילתו והתפתחותו של התא למימדי תא האם. 
  • שינויים במבנה ובתפקוד התא במשך הזמן

היסטולוגיה, מבנה רקמות הצמחים

גופם של כל הצמחים ובעלי החיים, למעט הפשוטים ביותר, בנוי מרקמות. רקמות הצמחים ובעלי החיים המפותחים מאופיינות בגיוון עצום של המבנה ובמורכבות של התוצרים; רקמות שונות משתלבות ויוצרות יחד את איברי הגוף.
רקמה היא הצטברות התאים בעלי מבנה ותפקידים זהים. התאים של כל רקמה מתמחים בתפקיד מסוים. על ידי התמחותם הם תורמים לתפקוד הצמח כולו. תפקודו של הצמח מתאפיין בשיתוף פעולה בין תאים, רקמות ואיברים שונים.
צמחים מכוסי זרע (המורכבים שבצמחים) מכילים עד 80 רקמות שונות. קיימות רקמות פשוטות ומורכבות. רקמות פשוטות בנויות מסוג אחד של התאים, ואילו המורכבות, מתאים בעלי מבנה שונה, הממלאים בנוסף לתפקידים עיקריים גם תפקידי משנה כגון העברת חומרים מזינים.
תאי הרקמה היוצרת (מריסטמות) נוטלים חלק ביצירתו של הצמח. מריסטמות שומרות על יכולת החלוקה לאורך כל חיי הצמח. הן משתתפות ביצירתם של כל הרקמות הקבועות ויוצרות בכך את הצמח, וכן קובעות את אופי צמיחתו.
רקמות כיסוי נמצאות על גבי כל איברי הצמח. הן ממלאות את תפקיד ההגנה מפני חבלות, שינויי חום ועוד.

סוגים עיקריים של רקמות:

אפדרמיס - רקמת כיסוי אצל הצמחים. שכבה עליונה של העלה או ענף או שורש, אשר טרם עברו ליגניפיקציה (התעבות למרקם האופייני של העץ).
פרידרמיס - רקמת כיסוי משנית על גבי גבעולים, שורשים, פקעות וקני השורש של הצמחים, בעיקר רב שנתיים; מורכבת מפלמה, פלודרמיס ופלוגן.
קרום - רקמה המחליפה את הפלמה אצל עצים ושיחים.
פלמה - השכבה החיצונית של רקמת כיסוי משנית.
פלודרמיס - השכבה הפנימית של רקמת הכיסוי המשנית.
פלוגן קמביום - רקמה יוצרת משנית של הצמח, המכסה את הפלודרמיס מבפנים.
קסילמה - רקמתם של צמחים יבשתיים, המאפשרת את אספקת המים, המלחים והמינרליים מן השורשים.
פלואמה - רקמת הצמחים המכילה צינורות ואחראית על הובלת תוצרי פוטוסינתזה מן העלים אל מקומות הצריכה והאגירה (איברים תת – קרקעיים, נקודות הצמיחה, פירות וזרעים מבשילים ועוד).
קמביום -  רקמה יוצרת, הנמצאת בגבעולים ובשורשים, בעיקר בצמחים דו פסיגיים וחשופי זרע. מהקמביום מתפתחות רקמות הובלה משניות והוא גם מאפשר את צמיחתם לרוחב.

התא מהווה מערכת חיים עצמאית. אפילו תא סומטי, אשר הופרד מרקמה כלשהי של בעל החיים או של צמח, מסוגל, בתנאים מסוימים, לחיות ולהתחלק. תיפקודו של התא מתאפשר בזכות מבנה יעיל וחסכני ביותר של כלל המרכיבים והתהליכים בתוכו, המחוברים על ידי קשרים הדדיים מגוונים. מרכיבים אלו (אברונים, מקרומולקולות וחומרים כימיים שונים) מסוגלים להפוך אחד למשנהו (קרומים, פלסטידות), להתפרק ולהתחבר שוב (שלד התא, כישור חלוקה), ולשנות את מעטפת העוטפת אותם (כרומוזומים). "אבני הבניין" (חומצות אמינו, חומצות גרעין) משמשים את התא ליצירתן של מקרומולקולות שונות, הממלאות תפקידים שונים. עם זאת, תא אאוקריוטי נושא את המידע התורשתי, אשר מאפשר לו להתפתח בתוך גוף מרובה תאים באופן שונה, כאשר הוא קובע התמחות זו או אחרת של התא, ואת ייחודו. בכל תפקיד התא תמיד מתקיים ומתפקד תוך שיתוף הפעולה עם יתר התאים כחלק מגוף שלם.

האנטומיה של הצמחים