התבטאות הגנים: הרכבת חלבונים.

1. התבטאות הגנים: הרכבת חלבונים. מבוסס על המצגת של אלישבע גבע "תרגום" עריכה: גליה גויכברג, אורית מולוודזון, נאוה תמם

2. DNA וגנים. • גן הוא קטע של DNA, האחראי על כושר תורשתי לפיתוח תכונה כל שהיא, תוך כדי יצירת חלבון מסוים. • ב-DNA נמצא קטע המקודד יצירת חלבון מלאנין- "הגן למלאנין". • תוצאת התבטאות הגן היא יצירה של החלבון מלאנין בתאים . • חלבון המלאנין גורם להופעת התכונה ביצור: יצירת גוונים כהים פחות או יותר בעור או בשיער. רמת המולקולה רמת התא רמת האורגניזם

3. דוגמא לקשר בין DNA לתכונות היצור. DNA חלבון תכונה בתאי עור נוצר חלבון מלאנין שצבעו חום-שחור תאים ורקמות נצבעים בגוונים של צבע חום או שחור בחלק מה-DNA מוצפן מידע על חלבון מלאנין.

4. בהתבטאות הגנים מבחינים ב-2 קבוצות של תהליכים : בתהליכי התיעתוק והתרגוםנוצרים חלבונים על פי המידע הגנטי שמצוי בDNA - 1. תיעתוק המידע המקודד בגנים מ-DNA ל-RNA; 2. תרגום המידע מ-RNA לחלבונים.

5. התא הוא המיקום להתבטאות הגנים. אנימציה INTERACTIVE CONCEPTS IN BIOCHEMISTRY - INTERACTIVE ANIMATIONS : עכבר ימני – פתח היפר-קישור – בחר PROTEIN SYNTHESIS - לחץ על כפתורים לפי הסדר. התא התעתוק מתרחש בגרעין התא גרעין חומצת אמינו רנ"א-מוביל חלבון רנ"א-שליח התרגום מתרחש בציטופלזמת התא ציטופלזמה ריבוזום http://www.youtube.com/watch?v=983lhh20rGY&feature=related

6. שלבים עיקריים בהרכבת החלבונים. I . תעתוק II .תרגום

7. תעתוק

8. תהליכי תעתוק. • בתוך ה-DNAמקודד מידע על מבנה של כל סוגי RNA שמשתתפים ביצירת חלבון מסוים. • התיעתוק מתרחש בגרעין התא. • בתיעתוק נוצרות מולקולות RNA על גבי מולקולות ה-DNA על פי המידע הגנטי. • בתיעתוק נוצרים מספר סוגים של RNA: • RNA שליח (m-RNA). • RNA מעביר (t-RNA). • RNA ריבוזומלי (r-RNA). • RNA רגולטיביים.

9. בתוך ה-DNA מקודד מידע על מבנה של כל סוגי RNA שמשתתפים ביצירת חלבון מסוים.

10. m-RNA בסיס חנקני • רנ"א שליח הוא פולימר לינארי . • רנ"א-שליח נושא על גביו מידע גנטי שמועתק ממולקולת DNA • RNA - mשליח נוצר בגרעין ועובר לציטופלסמה. • RNA -m קיים לאורך זמן קצר; סוכר ריבוז זרחה גדיל

11. שלבים בתעתוק

12. http://www.youtube.com/watch?v=983lhh20rGY&feature=related בתהליך התעתוק:רנ"א נוצר על גבי הדנ"א על פי עקרון זוגות הבסיסים http://www.youtube.com/watch?v=983lhh20rGY&feature=related שתי השרשרות של הדנ"א נפתחות ועל פני אחת מהן נבנות מולקולות רנ"א שונות וביניהן מולקולות רנ"א-שליח.

13. הקוד הגנטי והקודונים • הקוד הגנטי הוא אוסף של שלישיות בסיסים על גבי רנ"א-שליח. • כל שלישיית בסיסים קרויה קודון. • לכל אחת מ-20 החומצות האמיניות מתאים קודון אחד או יותר. • ארבעת הבסיסים : אדנין - A, אורציל - U, ציטוזין - C וגואנין – G, מאפשרים יצירה של שלישיות מרובות (בסיס מסוים יכול להופיע יותר מפעם אחת באותה שלישיה).

14. הקוד הגנטימקודונים לחומצות אמיניות http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-27.html

15. קודון הקוד הגנטיטבלת קודונים וחומצות אמיניות http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-27.html

16. מה מייצגות שלוש אותיות הקודון – ACC ? הן מייצגות 3 נוקלאוטידים סמוכים, שהבסיסים שלהם אדנין, ציטוזין, ציטוזין. את הנוקלאוטידים קוראים מקצה ה – 5' לקצה ה – 3' שלד הפולימר קבוע לאורך כל הרנ"א. הסידור של קבוצות הצד (הבסיסים) , שאינו קבוע– הוא המידע הגנטי

17. תרגיל מספר הלימוד:נתון מקטע של רנ"א-שליח המכיל 21 בסיסים (או נוקלאוטידים). המקטע מכיל שבעה קודונים. אלו חומצות אמיניות יווצרו על פי מקטע זה?

18. נשתמש בטבלת הקוד הגנטי קודון GCU שייך לחומצה האמינית אלאנין

19. UAA UAG UGG הפפטיד הנוצר קטע רנ"א-שליח הכיל 7 קודונים אך על גביו נוצר פפטיד בעל 6 חומצות אמיניות בלבד: Ala Thy Glc Leu Arg Ser לקודון השביעי, UAG, אין חומצה אמינית מתאימה. מה ההסבר לכך? הקודון UAG הוא קודון עצירה - קודון שמסמן את סיום סינתזת החלבון. יש שלושה קודוני עצירה:

20. נראה את שלושת קודוני העצירה (STOP), שאינם מקודדים חומצות אמיניות וכמו כן נראה שלכל חומצה אמינית יש יותר מקודון אחד, למעט חומצה אחת - Met. אם נסתכל על טבלת הקודים הגנטיים

21. הסתכלות מחודשת על רנ"א-שליח רנ"א שליח אינו סתם פולימר המורכב מרצף של נוקלאוטידים אלא הוא פולימר המורכב מרצף של שלישיות נוקלאוטידים – רצף של קודונים

22. דנ"א תעתוק רנ"א-שליח תרגום חלבון המידע הגנטי עובר מן הדנ"א לחלבון – דרך הקוד הגנטי http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol20/CB20_12.html

23. תרגום: מבנים, חומרים ותהליכים

24. HELP ! רנ"א-שליח זקוק לעזרה על רנ"א-שליח נמצא המידע גנטי לרצף החומצות האמיניות בחלבון. אבל : רנ"א-שליח אינו נקשר ישירות לחומצות האמיניות. ב – 1955 הציע קריק את ההשערה הבאה: "תהליך התרגום מחייב קיום של מולקולה נוספת: מולקולה שנושאת עליה את החומצה האמינית וגם מזהה את הקודון המתאים לחומצה זו על רנ"א שליח". מולקולה זו היא רנ"א-מעביר.

25. רנ"א-מעביר t-RNA

26. חומצה אמינית רנ"א-שליח קודון המולקולהשראה קריק בדמיונו: מצידה האחד נקשרת לחומצה אמינית ומצידה האחר נקשרת לקודון http://opbs.okstate.edu/~petracek/Chapter%2027%20Figures/Fig%2027-02.GIF

27. מהו המבנה של מולקולה שיכולה להקשר הן לחומצה אמינית והן לקודון?נציג את המבנה הראשוני, השניוני והשלישוני שלה

28. מבנה מולקולת רנ"א-מעביר ראשוני שניוני שלישוני שלישוני

29. מאפיינים של t-RNA חומצת אמינו אין זיהוי ישיר בין הקודונים ב-RNA לבין חומצות האמינו. לכן קיימת מולקולה – "מתורגמן" שמתרגם שפת הנוקליאוטידים של mRNA לשפת חומצות האמינו של חלבונים. זאת t-RNA. tRNA (transfer) - מולקולת RNA באורך 80 נוקליאוטידים נקשרת מצד אחד לקודון ומצד שני לחומצת אמינו אזור האנטי קודון מכיל 3 נוקליאוטידים קומפלימנטרים לקודון ב-mRNA אזור ה- 3’ קשור לחומצת האמינו המתאימה לקודון אנטי קודון

30. לרנ"א-מעביר יש שני אתרים חשובים

31. שני אתרי הקישור של רנ"א-מעביר זמינים מבחינה מרחבית:

32. קשר רנ"א-מעביר עם חומצה אמינית HO COOH COO נוקליאוטיד A, בקצה + H2O קצה קרבוקסילי של t-RNA חומצה אמינית

33. קשר בין t-RNA לבין חומצה אמינית הוא קשר קוולנטי אסתרי

34. 2. אתר הקישור אל הקודון ברנ"א-שליח. הקשרים בין הקודוןלאנטיקודון הם קשרי מימן כיוון קריאת הקודוניםעל mRNA : מקצה 5 לקצה 3 כיוון קריאת האנטיקודונים על t-RNA : גם מקצה 5 לקצה 3

35. ידוע שלכל חומצת אמינו מקודדים כמה קודונים האם יש יותר מ-tRNA אחד לחומצה אמינית מסוימות? או האם חלק מה-tRNA יכולים להיקשר ליותר מקודון אחד? חלק מה-tRNA נקשרים במדויק רק לשני הנוקליאוטידים הראשונים בקודון Wobble. זה מסביר מדוע חלק גדול מהקודונים המקדדים לאותה חומצת אמינו שונים רק בנוקליאוטיד האחרון.

36. ייחודו של תהליך התרגום תהליך התרגום מקשר בין מולקולות רנ"א, המאופיינות על ידי 4סוגי בסיסים לבין מולקולות חלבונים המורכבות מ - 20 חומצות אמיניות. בתהליך זה לפולימר הקיים ולפולימר הנבנה עליו יש יחידות חוזרות שונות לחלוטין. ניתן לדמות את תהליך יצירת החלבונים לתרגום של שפה הכוללת 4 אותיות, לשפה אחרתהכוללת 20 אותיות אחרות.

37. כדי ליצור פולימר בעל 20 יחידות חוזרות שונות מפולימר בעל 4 יחידות חוזרות שונות יש צורך בקוד. הקוד קרוי הקוד הגנטי

38. סיכום זמני • המידע הגנטי שבדנ"א הועתק לרנ"א שליח . • המידע הזה הוא אוסף של קודונים. • לכל קודון מתאימה חומצה אמינית. • רנ"א מעביר נקשר לחומצה אמינית ומביא אותה אל הקודון המתאים לה. עכשיו ניתן להתחיל את תהליך התרגום. היכן הוא מתרחש? על גבי מבנה שנקרא ריבוזום.

39. ריבוזום הוא מבנה בתא בו מתרחש תהליך התרגום

40. ריבוזומים ציטופלסמה הריבוזום הוא מבנה שמצוי בציטופלסמה של התא. על גבי הריבוזום מתבצע תהליך התרגום. גרעין התא

41. רנ"א ריבוזומלי – וואו! המבנה השניוני של רנ"א ריבוזומלי בתאי חיידקים למה יכולה לשמש מולקולה במבנה כזה?

42. הריבוזום הפעיל מורכב משתי יחידות : יחידה קטנה ויחידה גדולה כל אחת משתי היחידות בנויה משני סוגי מולקולות: רנ"א-ריבוזומלי שמהווה שני שליש ממשקל הריבוזום. חלבון שמהווה שליש ממשקל הריבוזום.

43. הרכב הריבוזום

44. מודל של ריבוזום

45. בתוך הריבוזום יש שלושה אתרים לקשירת רנ"א-מעביר ואתר אחד לקשירת רנ"א-שליח

46. היחידה הקטנה מהווה תבנית עליה ה-tRNA מותאמים לקודון ב- mRNA היחידה הגדולה עושה קטליזה להיווצרות השרשרת הפוליפפטידית המתארכת (חומצות האמינו) לריבוזום4 אתרי קשירה - אחד ל- mRNA שלושה ל- tRNA

47. אתרי הקשירה בריבוזום: 3 אתרים לקשירת t-RNA : -A קשירת t-RNA הטעון בחומצה אמינית A - P יצירת קשר פוליפפטידי בין חומצות אמינו (פילמור) P E P A -Exit- E יציאת t-RNA ללא חומצת אמינו אתר לקשירת m-RNA

49. שלבים בתהליך התרגום

50. 4 "שחקנים" עיקריים המשתתפים בתהליך התרגום • ריבוזום –מבנה בציטופלסמה של התא. על גביו מתרחש תהליך התרגום, כלומר ייצור החלבון; • רנ"א-שליח –מולקולה שנוצרת בגרעין התא על פי תבנית הדנ"א ומכילה את הקוד הגנטי. מולקולה זו מגיעה אל הציטופלסמה ונקשרת לריבוזום; • רנ"א-מעביר – מולקולה הפועלת כמתאמת בין הנוקלאוטידים ברנ"א-השליח לבין החומצות האמיניות בחלבון; • חומצות אמיניות –מונומרים מהם נבנים החלבונים