ישנם תאים בעלי מידור פנימי, כלומר, תאים בעלי גרעין - אלו הם תאים איקריוטיים, וישנם תאים חסרי מידור פנימי - פרוקריוטים. היצורים שתאיהם פרוקריוטיים הם בהכרח יצורים בעלי תא בודד. יצורים כאלה הם החיידקים והארכיאה. לעומתם, יצורים שתאיהם בעלי גרעין עשויים להיות או חד-תאיים - דוגמת סנדלית או אמבה, או רב-תאיים, שהם יצורים המורכבים מתאים אחדים או מיליוני ואף מאות מיליארדי תאים - דוגמת בני אדם או העצים. באורגניזמים אלה התאים מתמיינים ומתמחים ליעודם.
מבנים בסיסיים המשותפים לכל התאים.
למעט במקרים יוצאי דופן ספורים, בכל תא יש חומר תורשתי. למעשה, בייצור רב-תאי כל תא ותא מכיל את כלל החומר התורשתי של הגוף כולו (דוגמאות ליוצאי דופן: תאי דם אדומים בוגרים בזוחלים, יונקים ועופות הם חסרי חומר תורשתי, ובתאי זרע וביציות לא מופרות יש כמחצית מחומר זה). (בניגוד לחלק מהנגיפים שבהם החומר התורשתי שונה). כל תא ותא מכיל מנגנונים להכפלת החומר התורשתי לקראת התחלקות התא לשני תאים, שהיא בעצם, רבייה לא מינית ברמת התא (או התחלקות אחרת לקראת רבייה מינית היוצרת תאי זרע וביציות לא מופרות).
החומר התורשתי הוא יחסית חסר פעילות כימית ואינו מעודד, יחסית, את הפעילות הכימית בתא ההכרחית לחילוף החומרים. מרבית הפעילות הכימית של התא מתבצעת באמצעות קטליזה של חלבונים. בכל תא יש גם מולקולות של RNA העושות גם חלק מהפעילות הקטליתית ומשמשות גם להעברת מידע שמקורו ב-DNA אל חלקי התא השונים.
כל תא מוקף בקרום, שהוא ממברנה ביולוגית המורכבת דו-שכבה של מולקולות ליפידיות ומשובצת בחלבונים תפקודיים. ממברנה זו מפרידה את התא מסביבתו ומאפשרת לו לקיים סביבה פנימית יציבה ושונה מהסביבה החיצונית. היא מאפשרת לו גם לקלוט מהסביבה החיצונית את מה שדרוש לו ולפלוט אליה את מה שאינו דרוש, באמצעות החלבונים התפקודיים השתולים בה.
סוגי תאים.
נהוג לחלק את התאים על פי מבנם לשני סוגים:
התאים האיקריוטים התפתחו מסימביוזה בין חיידקים קדומים לבין חיידקים אמיתיים שחדרו לתוך החלל שלהם. יצורים רב-תאיים מורכבים רק מתאים איקריוטים אולם לא כל התאים האיקריוטים יוצרים יצורים רב-תאיים.
אבולוציית סוגי התאים והאברונים.
הראשונים שנוצרו היו התאים חסרי הגרעין. בעת שהם נוצרו, האטמוספירה של כדור הארץ הייתה דלת חמצן והתאים נשמו בעיקר תרכובות גופרית שמקורן היה בפעילות געשית. בהמשך האבולוציה נוצרו האצות הסגוליות, שהם תאים חיידקיים המבצעים פוטוסינתזה. תאים אלה פלטו חמצן אל האטמוספירה ואט-אט התרבו במידה כזו שהפכה את האטמוספירה לחמצנית. חלק מהתאים החיידקיים האחרים הסתגלו לנשימת חמצן, ותאים חיידקיים נוספים אחרים, שלא הסתגלו לחמצן, וכן תאי ארכיאה, נותרו עד היום רק בסביבות דלות חמצן.
מקורם של התאים האיקריוטיים הוא בסימביוזה בין חיידקים לבין ארכיאות. מדובר בחיידקים בעלי יכולת נשימת חמצן ויכולת לקיים פוטוסינתזה, שחדרו לתוך הארכיאות. מרבית החומר התורשתי של סוגי תאים אלה התערבב בסימביוזה אך חלקו נותר בתוך הכלורופלסטים והמיטוכונדריה שנותרו אברוני נשימה ופוטוסינתזה ממודרים. המידור עבר גם לאזורים אחרים בתא האיקריוטי, כגון הגרעין, הוא אזור הגנום המשותף שהפך לממודר.
אברונים.
אברונים הנקראים גם אורגנלות הם מבנים זעירים ומורכבים הצפים בתוך הציטופלזמה של התא האיקריוטי וממלאים תפקידים שונים בחיי התא. אפשר לראותם כאיברים זעירים, ולכן הם נקראים אברונים. יש אברונים נפוצים המצויים בתוך כל תא,
לעומת זאת, ישנם אברונים נדירים המיוחדים לסוגי תאים מסוימים בלבד.
להלן האברונים המתפקדים בתא:
בתאים בעלי אברונים יהיו כל האברונים (מלבד הקרום והדופן) בתוך ציטופלזמה (תמיסה מימית המתפקדת כ"גוף" התא ומקשרת בין כל אברוני התא), עטופים בממברנה (קרום התא), ולכל תא יהיה גרעין אחד.
בתאים ישנם גם גופיפים אשר מתפקדים כמו אברונים אך הם לא אברון, לדוגמה, גופיפי גולג'י.
חקר התא בהיסטוריה.
מאחר שרוב התאים קטנים מאוד, לא ניתן לצפות בהם בלי עזרים אופטיים. לכן, חקר התא החל לאחר שהמדען האנגלי רוברט הוק בנה בשנת 1665 את המיקרוסקופ הראשון ולאחר מכן צפה במיקרוסקופ שלו בפקקי שעם. דפנות תאי השעם הזכירו לו את תאי הנזירים, ועל כן טבע את המונח "תא" (Cellula).
ההולנדי אנטוני ואן לוונהוק ליטש עדשות שהגדילו פי 200, ומהם הוא בנה מיקרוסקופ, איתו הוא ראה יצורים חד-תאיים שמצא על ידי התבוננות במי גשם, ובו הוא ראה גם חיידקים שבאו מגופו עצמו. הוא תיאר בעזרת המיקרוסקופ שלו, שהיה חדיש יחסית לזמנו, גם תאי דם, תאי זרע ויצורים קטנים בהרבה. לוונהוק פרסם את מחקריו ב-1672.
למרות כל הגילויים והתצפיות הללו, עדיין האנשים בתקופתם לא הצליחו להבין את מבנה התא. רק לאחר מכן, בהופעתה של התאוריה התאית, החלה הבנת התא ומבנהו. במאה ה-19, בשנת 1838, הוצעה תאוריה זו על ידי שני חוקרים גרמנים - מתיאס שליידן ותאודור שוואן. התאוריה טוענת שכל היצורים החיים מורכבים מתאים ומרכיבים של תאים.
על אף שהיו מיקרוסקופים עוד לפני תקופתם של שליידן ושוואן, הם היו הראשונים שניסחו את התאוריה התאית, אף על פי שהם האמינו שיצורים חיים נוצרים ספונטנית.
התאוריה התאית הורחבה לאחר מכן על ידי החוקר הגרמני רודולף וירכו. הוא הוסיף לתאוריה התאית דבר נוסף, והוא, שתאים אינם נוצרים ספונטנית, אלא רק מתא אחר. מייחסים לו את המשפט בלטינית הקובע שכל התאים באים מתא אחר (Omnis cellula e cellula).
בשנות ה-50 המדענים הבריטים ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק פענחו את מבנה ה-DNA (הזוג אף זכה בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה על הגילוי בשנת 1962, יחד עם מוריס וילקינס). בדיעבד התברר שעבודתם התבססה, במידה רבה, על עבודתה של המדענית רוזלינד פרנקלין, עמיתתו של וילקנס, שנפטרה לפני קבלת הפרס.
פיענוח זה נתן פריצת דרך לחקר התא, נתן דחיפה משמעותית לחקר המיקרוביולוגיה והבקטריולוגיה, אפשר את התפתחות ההנדסה הגנטית ויצר ענפי מחקר חדשים כמו ביולוגיה מולקולרית.
גרעין
גרעין הוא דבר הנמצא במרכזו של עצם מסוים.
רקמת תאים
רקמת תאים היא צבר תאים וחומרים בין-תאיים בעלי מוצא, תפקוד ומבנה משותפים, האחראים על ביצוע פעולה מסוימת או יותר. ברקמה, התאים הם דומים ואפילו יכולים להיות זהים. בגופי יצורים מורכבים קיימים ארבעה סוגי רקמות עיקריים: רקמת עצב, רקמת שריר, רקמת אפיתל ורקמת חיבור.
המונח רקמה מתייחס בלעדית ליצורים רב-תאיים, שכן רק בהם קיימים סוגים רבים של תאים. בגוף האדם, למשל, קיימים 260 סוגי רקמות. גם נוזלים המכילים תאים נחשבים כרקמות; הדוגמה הידועה ביותר לכך היא הדם, הנחשב לסוג של רקמת חיבור.
הרקמה מהווה את אחת הרמות בהיררכיה המבנית של יצורים. הרמה הנמצאת מתחת לרקמה היא רמת התאים, ואילו הרמה הנמצאת מעל לרקמה היא רמת האיברים. קבוצת רקמות הפועלות במשותף לצורך מילוי תפקיד מסוים ומצויות בסמיכות אחת לשנייה - מהוות איבר. הענף בביולוגיה החוקר את הרקמות נקרא היסטולוגיה.
רקמת אפיתל.
רקמת האפיתל (ציפוי) עשויה הרבה תאים צמודים שביניהם חומר בין תאי (Matrix) שמדביק את התאים. באפיתל יש הרבה תאים ומעט חומרים בין-תאיים. איברים שונים, ובהם העור, האיברים החלולים וכלי הדם, מצופים ברקמת אפיתל. קיימים שני סוגי אפיתל, ומחולקים גם לקטלוג משני. הסוגים העיקריים הם אפיתל חד-שכבתי (Simple Epithelium) ואפיתל רב-שכבתי (Stratified Epithelium), שהם אפיתלים השונים בכמות השכבות המרכיבות אותם.
אפיתל דו-שכבתי.
מורכב משכבה אחת של תאים.
ישנם 5 סוגים של אפיתל חד-שכבתי, המשתנים במבנה של התאים ותפקודם.
אפיתל חד-שכבתי שטוח (קשקשי, Simple Squamous Epithelium) מצפה את דופן הנימים והנאדיות. האפיתל הזה מורכב משכבה דקה שמאפשרת מעבר של גזים, ובכך חילוף חומרים וחדירת חמצן דרך הנאדיות והנימים. האפיתל החד-שכבתי המרובע (Simple Cuboidal Epithelium), מורכב מתאים בצורת ריבוע, הנמצאים בצינורות של בלוטות. האפיתל החד-שכבתי העמודי (Simple Columnar Epithelium)
מורכב מתאי אפיתל מוארכים. בין תאי האפיתל נמצאים תאי גביע שמטרתם להפריש ריר (Mucus). רקמת אפיתל מצופה ריר נקראת רירית. אפיתל מסוג זה נמצא בקיבה, והריר הוא שמגן על דופן הקיבה מפני החומציות ומיצי העיכול שהיא מפרישה לפירוק חלבונים. כאשר אין ריר שמגן על הקיבה, החומצה גורמת נזק לדופן הקיבה, מצב המכונה כיב קיבה (Ulcer).
האפיתל החד-שכבתי העמודי הריסני (Simple Columnar Ciliated Epithelium) מורכב מתאי אפיתל מוארכים שביניהם נמצאים תאי גביע. בקצה התאים נמצאים מבנים דמוי-ריסים. רקמת אפיתל מסוג זה נמצאת בחצוצרות. הריר שמופרש על ידי תאי הגביע תופס את הביצית, והריסים מניעים אותה אל עבר הרחם.
רקמת אפיתל דמוי רב-שכבתי עמודי ריסני היא בעלת אותו תפקוד כמו הרקמה הקודמת (עמודי ריסני). ההבדל בין הרקמות הוא במבנה הרקמה. ברקמה זאת גרעיני תאי האפיתל נמצאים בחלקו העליון ובחלקו התחתון של התאים לסירוגין, מה שמקנה להם מראה הדומה לרקמה רב-שכבתית. רקמת אפיתל מסוג זה נמצא בקנה הנשימה במטרה לסנן את הפיח. הפיח נדבק לריר, ובאמצעות הריסים הוא נדחף החוצה עם הריר.
אפיתל רב-שכבתי.
רקמת אפיתל המורכבת מהרבה שכבות של תאי אפיתל. השכבה מכונה לפי השכבה העליונה של התאים המרכיבים אותה. קיימים שני סוגים, אפיתל רב-שכבתי שטוח (קשקשי, Stratified Squamous Epithelium) ואפיתל רב-שכבתי משתנה (Stratified Transitional Epithelium).