תקשורת תאית ומחזור התא

רעיון מרכזי 3 — אחסון ומעבר מידע: מערכות חיות מאחסנות, מוצאות, משדרות ומגיבות למידע הקריטי לתהליכי החיים.

מטרת הלמידה 4.1.A: לתאר את הדרך שבה תאים יכולים לתקשר זה עם זה.

• 4.1.A.1 תאים מתקשרים זה עם זה באמצעות מגע ישיר עם תאים אחרים או מרחוק דרך אותות כימיים.
  • דוגמאות להמחשה ל-4.1.A.1:
    • תאי חיסון אינטראקטיבים באמצעות מגע תא-תא, תאי מצגת אנטיגן (APCs), תאי T עוזרים ותאי T הרגים.

מטרת הלמידה 4.1.B: להסביר כיצד תאים מתקשרים זה עם זה במרחקים קצרים וארוכים.

• 4.1.B.1 תאים מתקשרים במרחק קצר על ידי שימוש בווסתי מקום המכוונים לתאים הסמוכים לתא המשדר האות.
  • דוגמאות להמחשה ל-4.1.B.1:
    • נוירוטרנסמיטורים
    • תגובת חיסון בצמחים
    • חישוב כמות בקפואריות
    • מורפוגנים בהתפתחות העובר
• 4.1.B.2 אותות השתחררו על ידי סוג תאי אחד יכולים לטייל למרחקים ארוכים אל תאי יעד מסוג אחר.
  • דוגמאות להמחשה ל-4.1.B.2:
    • אינסולין
    • הורמון הגדילה האנושי
    • הורמוני בלוטת התריס
    • טסטוסטרון
    • אסטרוגן

רעיון מרכזי 3 — אחסון ומעבר מידע: מערכות חיות מאחסנות, מוצאות, משדרות ומגיבות למידע הקריטי לתהליכי החיים.

מטרת למידה 4.2.A: תאר את רכיבי מסלול העברת אותות.

• 4.2.A.1 מסלולי עברת אותות מקשרים בין קליטת האות לבין התגובות התאית.
• 4.2.A.2 לרבים ממסלולי עברת האותות ישנם שינויים בחלבונים ומעורבבות בהם זרמי פוספצילציה.

מטרת למידה 4.2.B: תאר את תפקודם של רכיבי מסלול עברת האותות בייצור התגובה התאית.

• 4.2.B.1 האותות מתחילים בזיהוי מולקולת אות כימית—ליגנד—על ידי חלבון רצפטור בתא היעד.
  • i. תחום הקישור לליגנד ברצפטור מזוהה מולקולה כימית ספציפית, שעלולה להיות פפטיד (חלבון) או מולקולה קטנה.
  • ii. רצפטורים המצומדים לחלבוני G הם דוגמה לחלבון רצפטור באוקרייotes.
  • iii. רצפטורים עשויים להיות ממוקמים על פני שטח התא היעד או בתוך הציטופלזמה או הגרעין של התא היעד.
• 4.2.B.2 זרמי האותות מעבירים אותות מהרצפטורים ליעדי התא, לעיתים קרובות מגדלים את האותות הנכנסים, וכתוצאה מכך מתקבלות התגובות המתאימות מהתא. התגובות עשויות לכלול גדילת תאים, שחרור מולקולות או ביטוי גנים.
  • i. לאחר שהליגנד נקשר, תחום התוך-תאי של חלבון הרצפטור משנה את צורתו, ובכך מתחיל את העברת האות.
  • ii. אנזימים ומשלחים שניים כמו cAMP מעבירים ומגדילים את האות התוך-תאי.
  • iii. הורמונים הם דוגמה למשלח אותות שיכול לנוע למרחקים ארוכים במחזור הדם.
  • iv. קישור ליגנדים לערוצי תלויי ליגנד יכול לגרום לפתיחה או לסגירה של הערוץ.

רעיון מרכזי 3 — אחסון ומעבר מידע: מערכות חיות מאחסנות, מוצאות, משדרות ומגיבות למידע הקריטי לתהליכי החיים.

מטרת למידה 4.3.A: תאר את הסוגים השונים של התגובות התאיות שמופעלות על ידי מסלול עברת אותות.

• 4.3.A.1 עברת האותות עשויה להוביל לשינויים בביטוי גנים ובפונקציית התא, שיכולים לשנות את הפנוטיפ או לגרום למות תוכנן של התא (אפופטוזיס).
  • דוגמאות להמחיה עבור 4.3.A.1:
    • שימוש במולקולות אות על ידי מיקרואורגניזמים לתקשורת עם תאים סמוכים ולכוונון מסלולים ספציפיים כתגובה לצפיפות האוכלוסייה (חוש הציון)
    • גירוי אדרנalin בפירוק גליקוגן ביונקים

מטרת למידה 4.3.B: הסבר כיצד שינוי במבנה של כל מולקלת אות משפיע על פעילות מסלול האות.

• 4.3.B.1 שינויים במסלולי העברת האות יכולים לשנות תגובות תאיות. מוטציות בכל תחום של חלבון המקבל או בכל רכיב במסלול ההודעה עלולות להשפיע על הרכיבים הבאות בתהליך על ידי שינוי בעברת האות הבאה.
  • דוגמאות למחשבה ל-4.3.B.1:
    • ציטוקינים ווסתים ביטוי גנטי כדי לאפשר כפילה וחלוקה תאית.
    • פרומונים לזיווג בשמרים מגריעים ביטוי גני זיווג.
    • רמות אתילן גורמות לשינויים בייצור אנזימים שונים המאפשרים לבשלת פירות.
    • גני HOX ווסתים תוכניות גוף של בעלי חיים במהלך התפתחות עוברית.
• 4.3.B.2 חומרים הכם אינטראקציה עם כל רכיב במסלול ההודעה יכולים להפעיל או לחסום את המסלול.

רעיון מרכזי 2 — אנרגטיקה: מערכות ביולוגיות משתמשות באנרגיה ובבלוקי בנייה מולקולריים לצמיחה, רבייה ותחזוקה של בית-חום דינמי.

מטרות למידה 4.4.A: הסבר כיצד משוב חיובי ושלילי תורמים לשמירה על הומיאוסטאזיס.

• 4.4.A.1 אורגניזמים משתמשים במנגנוני משוב כדי לשמור על סביבתם הפנימית בתגובה לשינויים פנימיים וחיצוניים.
  • i. מנגנוני משוב שלילי שומרים על הומיאוסטאזיס על ידי הפחתת הגירוי הראשוני לוויסות תהליכים פיזיולוגיים. אם מערכת מוטרדת או מופרעת, מנגנוני משוב שלילי מחזירים את המערכת בחזרה לנקודת היעד שלה. תהליכים אלו פועלים ברמות המולקולרית, התאית והאורגניזמלית.
    • דוגמאות למחשבה ל-4.4.A.1.i:
      • ויסות סוכר בדם על ידי אינסולין/גלוקגון
  • ii. מנגנוני משוב חיובי מגבירים תגובות ותהליכים באורגניזמים ביולוגיים. המשתנה המפעיל את התגובה מוזז רחוק יותר מנקודת ההתחלה. הגברה מתרחשת כאשר הגירוי מוגבר נוסף, מה שמוביל בתורו להתגובה נוספת המייצרת שינוי במערכת.
    • דוגמאות למחשבה ל-4.4.A.1.ii:
      • הנקה בקשפתי יונקים
      • תחילת לידה בלידה
      • בשלת פירות

רעיון מרכזי 3 — אחסון ומעבר מידע: מערכות חיות מאחסנות, מוצאות, משדרות ומגיבות למידע הקריטי לתהליכי החיים.

מטרות למידה 4.5.A: תאר את האירועים המתרחשים במחזור התא.

• 4.5.A.1 מחזור התא הוא סדרת אירועים המווסתת בקפדנות ושולטת בצמיחה וברבייה של תאים איקריטיים.
  • i. מחזור התא מורכב משלבים רצופים של אינטרפזה (G1, S, G2), מיטוזיס וציטוקינזיס.
  • ii. שלב G1: התא פעיל מטבולית ומכפיל ארגנלים ומרכיבים ציטופלסמיים.
  • iii. שלב S: ה-DNA נמצא בצורת כרומטין ומתכפל כדי ליצור שני כרומטידים אחיינים הקשורים במרכזומרה.
  • iv. שלב G2: מתרחש סינתזת חלבונים, ATP מופק בכמויות גדולות, והמרכזוסומות מתכפלות.
  • v. תא יכול להיכנס לשלב (G0) בו הוא אינו מתחלק יותר, אך יכול לחזור למחזור התא בתגובה לגירויים המתאימים.
  • vi. תאים שאינם מתחלקים עשויים לצאת ממחזור התא או להיות מוחזקים בשלב מסוים במחזור התא.

מטרות הלמידה 4.5.B: הסבר כיצד המיטוזיס מוביל להעברת כרומוזומים מדור תאים לדור הבא.

• 4.5.B.1 מיטוזיס היא תהליך המבטיח העברת גנום שלם מתא הורה לשני תאי בת זהים גנטית באוקריוטים.
  • i. מיטוזיס משחק תפקיד בצמיחה, תיקון רקמות ורבייה אלסקסואלית.
  • ii. מיטוזיס מתרחש בשלבים רצופים (פרופזה, מטפזה, אנפזה, טלופזה) ומתחלף עם אינטרפזה במחזור התא.
  • iii. פרופזה: כרומטידים אחיינים מתכווצים, המסרק המיטוטי מתחיל להתפתח, והמרכזוסומות זזות לקוטבים הנגדיים של התא.
  • iv. מטפזה: סיבי המסרק מיישרים את הכרומוזומים לאורך המשווה של התא.
  • v. אנפזה: כרומטידים אחיינים זוגיים נפרדים כאשר סיבי המסרק מושכים את הכרומטידים לעבר הקוטבים.
  • vi. טלופזה: המסרק המיטוטי מתפרק, מעטפת גרעין חדשה מתפתחת, ולאחר מכן הציטופלמה מתחלקת.
  • vii. ציטוקינזה: מחשוף חיתוך נוצר בתאי בעלי חיים או לוח תא נוצר בתאי צמחים, מה שמוביל ליצירת שני תאי בת חדשים.

רעיון מרכזי 3 — אחסון ומעבר מידע: מערכות חיות מאחסנות, מוצאות, משדרות ומגיבות למידע הקריטי לתהליכי החיים.

מטרות הלמידה 4.6.A: תיאור תפקיד נקודות הבדיקה בוויסות מחזור התא.

• 4.6.A.1 מספר של בקרות פנימיות או נקודות ביקורת ווסת את ההתקדמות דרך מחזור התא.
• 4.6.A.2 אינטראקציות בין ציקלינים לקינזות תלויות בציקלינים שולטות במחזור התא.
  • הצהרת חריגה: ידע לגבי זוגות ספציפיים של ציקלין-CdK או גורמי גדילה הוא מעבר לטווח הלימודים של המבחן AP.

מטרה לימודית 4.6.B: לתאר את השפעות ההפרעות במחזור התא על התא או על האורגניזם.

• 4.6.B.1 הפרעות במחזור התל עשויות להוביל לסרטן או לאפופטוזיס (מוות תכנותי של תאים).