ביולוגיה

ביולוגיה של התא (נקראת גם ביולוגיה תאית או ציטולוגיה) היא אחד הענפים הגדולים והחשובים בביולוגיה.

מקור השם הלועזי של התחום, ציטוֹלוֹגיה, ביוונית: קיטוֹס פירושו “סל, מכל” (ובהשאלה: תא); לוגיה (λογία) פירושו “תורה”.

למרות היותם של התאים זעירים ובעלי תכולה ותוכן מוגבלים, עדיין לא צלח בידי הביולוגיה לזהות את מיליוני התרכובות השונות הממלאות תפקידים בתא ואת אלפי התהליכים השונים המתרחשים בו. אפילו בתהליכים חשובים ומוכרים, כגון התפצלות התא (מיטוזה ומיוזה), התמיינות התאים ומותםהמתוכנת (אפופטוזה), עדיין רב הנסתר על הנודע.

היות שכל היצורים החיים מורכבים מתאים, מתבקש כי תורת התא תהיה אחד התחומים הבסיסיים ביותר בביולוגיה (ייתכן שכימיה אורגנית, ביוכימיהוביופיזיקה בסיסיים יותר, אך הללו משתייכים גם למדעים אחרים ולא רק לביולוגיה). למרות שהתארים או המקצועות “ביולוג של התא” או “ציטולוג” נדירים למדי, הרי שחוקרים מכל תחומי הביולוגיה עוסקים למעשה בחקר התא, באופן ישיר או עקיף.

גוף האדם, בדומה לאורגניזמים מורכבים אחרים, מכיל עשרות טריליונים של תאים.^[1] תאים אלה, המהווים את יחידות החיים הבסיסיות, פועלים יחד ובצורה מבוקרת על מנת לקיים את עצמם ואת המערכת הגדולה אליה הם שייכים, גוף האדם. לבד מתאי הגוף השונים, מורכב הגוף מהנוזל החוץ-תאיומהמשתית החוץ-תאית (extracellular matrix) העשויה מחלבונים שונים (חלקם מחוברים לסוכרים מורכבים) ומינרלים.

תאי הגוף מאורגנים כרקמות שונות – רקמת עצב, רקמת שריר, רקמת חיבור ורקמת אפיתל, המרכיבות את איברי הגוף. ניתן לקבץ איברים שונים למערכות גוף הממלאות תפקידים שונים. תפקידן של מערכות הגוף הוא שימור ההומאוסטזיס בסביבת התאים (בנוזל החוץ-תאי). כך, למשל, מערכת הנשימה מורכבת מפה ואף, מקנה הנשימה והסמפונות ומהריאות. כל אחד מאיברים אלו עשוי הרכב אחר של רקמות תאים. פעולתם המשותפת של איברי מערכת הנשימה מביאה לשמירה על רמה מתאימה של חמצן בנוזל החוץ-תאי ולסילוק רמה עודפת של פחמן דו-חמצני. מערכות גוף אחרות מאפשרות שמירה של תנאים ייחודיים בסביבת התאים או מבקרות ושולטות על פעולת התאים והמערכות.

דרך נוספת לקבץ את איברי הגוף היא חלוקת הגוף לאזורים. אזורים אלו מוגדרים על פי מראהו החיצוני של הגוף ועל פי חלוקת החללים הפנימיים בגוף.

חמצן, פחמן, מימן וחנקן הם המרכיבים הראשיים של גוף האדם. באופן טיפוסי הם מהווים כ-96 אחוזים ממסת הגוף;^[3] החמצן לבדו תורם כ-65 אחוזים. החמצן נפוץ במיוחד עקב היותו אחד ממרכיבי המים ובשל מעורבותו בתהליכי הנשימה התאית. הבאים בתור הם פחמן (18.5 אחוזים), הנפוץ משום שהוא מהווה חלק מכל תרכובת אורגנית, מימן (9.5 אחוזים), שמהווה חלק ממולקולת המים ומצוי ברוב רובן של התרכובות האורגניות, וחנקן (3.3 אחוזים), שמהווה חלק מכל חלבון ומכל חומצת גרעין. לארבעת היסודות הללו מתווספים שבעה יסודות נוספים, ויחד הם מרכיבים את רשימת האטומיםהעיקריים המצויים בגוף האדם. בנוסף להם קיימים חמישה עשר יסודות קורט שכל אחד מהם מהווה פחות מעשירית האחוז ממסת הגוף.

בגוף האדם ניתן למצוא הן מולקולות אורגניות והן מולקולות אי-אורגניות. החומר האי-אורגני העיקרי בגוף הוא מים, המהווים כשישים אחוזים ממסת הגוף. מולקולות אי-אורגניות חשובות נוספות הן חמצן (בצורתו המולקולרית ) ופחמן דו-חמצני, המשתתפים בתהליך הנשימה התאית. יתר המולקולות האי-אורגניות בגוף הן אלקטרוליטים מומסים, המתפרקים ליונים. חלקם חומצות ובסיסים וחלקם מלחים. בין החומצות והבסיסים ניתן לציין את יון המימן (חומצה) וביקרבונט (בסיס), ובין המלחים ניתן להזכיר את הנתרן הכלורי (מלח בישול). למולקולות האי-אורגניות תפקיד חשוב ביצירת סביבה מקיימת חיים לתאי הגוף.