פס הייצור של התא

התאים המרכיבים את גופנו הם מבנים מורכבים להפליא, שמסוגלים לבצע מגוון רחב של פעולות שונות בתוך שטח קטן יחסית. זה מתאפשר בזכות קיומם של אברונים רבים בתוך התא, שכל אחד מהם מתמחה בפעולות מסוימות הייחודיות לו.

אברון הוא מבנה מוקף קרום (ממברנה) שמפריד בין תכולתו לבין הנוזל התוך תאי, קרום שדומה במבנהו לזה שמקיף את התא כולו. כך יכולה לשרור בתוך כל אברון סביבה שונה, למשל בהרכב החלבונים שבה או ברמת החומציות, והסביבה הזאת מאפשרת לו למלא את תפקידיו.

המערכת האנדו-ממברנלית ("שבתוך הממברנה") של התא אחראית על הייצור של חלבונים ושומנים מסוימים ועל הפצתם לכל חלקי התא, ולגוף כולו. המערכת התגלתה בשלהי המאה ה-19 בידי המדען האיטלקי קמילו גולג'י (Golgi). בשעה שחקר תאי עצב אותם צבע בשחור, הבחין גולג'י במבנה דמוי רשת בתוך התא. רק אחרי שנים רבות, כששיטות התצפית השתפרו משמעותית, התברר כי רשת הממברנות הזאת מורכבת מאברונים נפרדים. בשנת 1906 זכה גולג'י בפרס נובל על תגליותיו.

כיום ידוע כי הרשת הזאת מורכבת משלושה סוגי אברונים: גופיפי גולג'י, הרשתית התוך-פלזמית (אנדופלזמית, באנגלית Endoplasmic Reticulum, ER) והליזוזומים. אף שמדובר באברונים נפרדים, הם מנהלים ביניהם תקשורת ענפה ואף חולקים זה עם זה ממברנות. בכתבה הזו נתמקד בשניים מהם: הרשתית התוך-פלזמית וגופיפי גולג'י. נבין מה תפקודיהם, מה המבנה שלהם, ואיך הם מתקשרים ביניהם כדי לאפשר לתא לבצע את תפקידיו השונים.

המערכת האנדו-ממברנלית מורכבת משלושה סוגי אברונים: גופיפי גולג'י, שנראים באילוסטרציה זו בסגול, הרשתית התוך-פלזמית בצהוב, והליזוזומים | Francis Leroy, Biocosmos, Science Photo Library

הרשתית התוך-פלזמית

בשנת 1945 הצליחו הביולוגים אלברט קלוד (Claude), קית' פורטר (Porter) וארנסט פולהאם (Fullam) לצפות לראשונה בפירוט ברשתית התוך-פלזמית. בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים, שמאפשר להתבונן על מבנים תוך-תאיים בפירוט רב הרבה יותר ממיקרוסקופי האור הרגילים, הם ראו רשת דמוית תחרה שפורטר נתן לה את השם הרשתית התוך-פלזמית. בהמשך התגלה שהרשת הזאת נמצאת בכל תא בעל גרעין (תא אאוקריוטי) אך לא בתאים חסרי גרעין (פרוקריוטיים), כמו חיידקים.

ה-ER מורכבת מרשת של מעין צינורות חלולים, שדפנותיהם עשויות מקרום. לרשת הזאת יש שני חלקים – חלק ומחוספס. הרשתית התוך-פלזמית המחוספסת נקראת כך מכיוון שעל הצד החיצוני שלה קשורים ריבוזומים רבים, שמקנים לה מראה מחוספס. הריבוזומים, בתורם, הם מבנים עשויים חלבון וחומצות גרעין, שאחראים על יצירת חלבונים בהתאם להוראות שנשלחות אליהם מה-DNA שבגרעין התא. התהליך של בניית החלבונים נקרא תרגום.

הרשתית התוך-פלזמית המחוספסת נקראת כך מכיוון שעל הצד החיצוני שלה קשורים ריבוזומים רבים. צילום מיקרוסקופ אלקטרונים צבוע של הרשתית התוך-פלזמית, בירוק-צהוב, והריבוזומים שעליה באדום |   Dennis Kunkel Microscopy, Science Photo Library

אם כן, ברשתית התוך-פלזמית נוצרים חלבונים, אבל רק חלבונים מסוימים – אלה שאמורים להיות בסופו של דבר בקרום התא, בתוך אברון אחר, או שמופרשים אל מחוץ לתא. הריבוזומים שיוצרים אותם יושבים על הרשתית התוך-פלסמית, וכך החלבונים הללו נכנסים אל החלל הפנימי שלה כבר בזמן שהם נוצרים. בחלל הפנימי של הרשתית גם מתרחשים התהליכים החשובים של קיפול החלבונים למבנה התלת-ממדי הנחוץ לתפקודם, ונעשית בקרת האיכות שתקבע אם החלבונים ימשיכו בתהליך או יפורקו. החלבונים שמיועדים לעבוד בתוך התא עצמו, ולא בקרום שלו או באברונים, מיוצרים על ידי ריבוזומים אחרים, שאינם צמודים לרשתית התוך-פלזמית. 

הרשתית התוך-פלזמית החלקה אינה מכילה ריבוזומים, ולכן נראית חלקה יותר במבט מבחוץ. תפקידה העיקרי הוא לייצר ליפידים – שומנים ומולקולות אחרות המסיסות בשמן – שמשמשים לבניית קרומים בתוך התא וגם מחוצה לו. כמו כן מפורקים בה שומנים וחומרים אחרים שעלולים להזיק לגוף.

בין התוצרים החשובים המיוצרים ברשתית התוך-פלזמית החלקה נמצאים הורמונים סטרואידיים, ביניהם הורמוני המין, שמופרשים מהתא למחזור הדם וממלאים תפקידים חשובים בגוף. ההורמונים הללו בנויים ממולקולות שומניות, ועל כן נוצרים ברשתית התוך-פלזמית החלקה.

היחס בין החלקים החלקים והמחוספסים של הרשתית התוך-פלזמית נגזר לא פעם מאופיו של כל תא ותא. למשל בתאי לבלב, שתפקידם העיקרי הוא להפריש חלבונים כמו אינסולין למחזור הדם ואנזימים למערכת העיכול, יש הרבה אברוני רשתית תוך-פלזמית מחוספסת. לעומת זאת, בתאי  האשכים או השחלות, שמפרישים הרבה הורמונים סטרואידיים, נמצא יותר רשתית תוך-פלזמית חלקה. אותו דבר נכון גם לתאי הכבד, שמפרקים תרופות ורעלים באמצעות משפחת אנזימים שנמצאת בעיקר ברשתית התוך-פלזמית החלקה.

כבר ב-1898 צפה גולג'י באברון הקרוי כיום על שמו, אך רק ב-1954, תצפיות במיקרוסקופ אלקטרונים אישרו את קיומו כאברון נפרד. צילום מיקרוסקופ אלקטרונים חודר של גולג'י | Biophoto Associates, Science Photo Library

אברוני גולג'י

כבר ב-1898 צפה גולג'י בעזרת מיקרוסקופ אור וצביעות מתוחכמות באברון הקרוי כיום על שמו, אך הדיון על היותו אברון נפרד נמשך עוד שנים רבות. רק ב-1954, תצפיות במיקרוסקופ אלקטרונים נתנו את החותמת הסופית לקיומו. זהו האברון היחיד בתא הקרוי על שם מדען.

כשצופים באברוני גולג'י במיקרוסקופ אלקטרונים הם מזכירים פיתות שטוחות, שנמצאות תמיד ליד הרשתית התוך-פלזמית המחוספסת. אך למה דווקא שם? משום שהאברונים הללו אחראים על המיון והעיבוד הסופי של החלבונים המיוצרים ברשתית ועל שליחתם ליעדם.

לצורך ההסבר נעקוב אחר המסע של חלבון שמיועד לאחד האברונים בתא. החלבון נוצר בתוך הרשתית התוך-פלזמית ונשלח ממנה לגולג'י. בתוך הגולג'י הוא עובר סדרה של שינויים, למשל תוספת של סוכרים שמוצמדים אליו. התוספות הללו חיוניות כדי לוודא שהחלבונים יגיעו ליעדם הנכון ורק אליו. בסוף התהליך יגיע החלבון לחלק של הגולג'י הרחוק ביותר מהרשתית התוך-פלזמית, ומשם יישלח החוצה אל אברון היעד. אותו תהליך קורה גם כשהיעד של החלבון נמצא מחוץ לתא או בקרום התא. כמות אברוני גולג'י וגודלם תלויים גם הם באופי התא. למשל תאי B של מערכת החיסון, שמפרישים הרבה נוגדנים, יכילו הרבה מאוד אברוני גולג'י.

הרשתית התוך-פלזמית והגולג'י, אם כן, הם שני מרכיבים רבי חשיבות בתוך המערכת המורכבת והדינמית של האברונים בתאיהם של יצורים חיים. בהם מתרחשים תהליכי הייצור, הבקרה, המיון, וההעברה של חלבונים ושומנים מסוימים ליעדם הסופי. כל זה הופך אותם למעין מפעל שמייצר מגוון רב של מוצרים ומפיץ אותם ליעדיהם בעולם: פס הייצור של התאים.