הרצאות 5-6-7-8

1. הרצאות 5-6-7-8

2. cell division – DNA replication

3. RNA transcription

4. 5- תרגום (translation) • תרגום האינפורמציה ב-mRNA לחלבון • כיצד האינפורמציה שבשפת הנוקלאוטידים (AGCUX4) • מתורגמת לשפת חומצות האמינו (Argenine, Histidine... X20) הקוד הגנטי!

5. ה"מידע" לבניית חלבון- הקוד הגנטי! • רצף הנוקליאוטידים ב-mRNA נקרא בשלשות =קודון (codon) • 4*4*4 = 64 אפשרויות שונות לקודונים • ישנן 20 חומצות אמיניות !!! • קיימות חומצות אמינו המקודדות ע"י כמה קודונים

6. לכל חומצת אמינו מקודדים מספר קודונים • רב הקודונים המקדדים לאותה חומצת אמינו שונים רק בנוקליאוטיד האחרון, שכן ה-tRNA נקשרים לרב באופן מדויק רק לשני הנוקליאוטידים הראשונים בקודון.

8. מסגרת הקריאה • תרגום חלבון אפשרי ב-3מסגרות קריאה (reading frames) • רק מסגרת קריאה אחת מהווה את המסר לחלבון האמיתי • הזיהוי נעשה ע"י סימנים ברצף ה-RNA Thesunwashotbuttheoldmandidnotgethishat. T hes unw ash otb utt heo ldm and idn otg eth ish at. Th esu nwa sho tbu tth eol dma ndi dno tge thi sha t. The sun was hot but the old man did not get his hat.

9. מסגרת הקריאה- תרגיל מה הוא רצף החומצות האמיניות שניתן לתרגם מרצף mRNA הנתון UCAAGCUAUUCUAAU 1. 2. 3.

10. האנזימים המעורבים בתהליך תרגום ה- mRNA הבוגר לחלבון בציטופלסמה Ribosomal-RNA , rRNA Transfer – RNA , tRNA

11. (Ribosomal-RNA , r-RNA)רנ"א ריבוזומי "בית החרושת" בו מתרחש התרגום הריבוזומים הם גופיפים בתא בהם מתבצע תהליך הבנייה של החלבונים. בנוי מ-50 חלבונים שונים ו-rRNA בעל שתי תתי יחידות – גדולה וקטנה כל תת-יחידה בנויה מתצמידים של חלבון ורנ"א-ריבוזומי הריבוזום מבטיח: א. דיוק – טעות אחת ל- 1000 ח"א ב. מסגרת הקריאה הנכונה בתא יוקריוטי קיימים מיליוני ריבוזומים

12. לריבוזום 4 אתרי קשירה: אחד ל- mRNA שלושה ל- tRNA היחידה הקטנה מהווה תבנית עליה ה-tRNA מותאמים לקודון ב- mRNA היחידה הגדולה עושה קטליזה להיווצרות השרשרת הפוליפפטידית המתארכת (חומצות האמינו)

13. (Transfer RNA ,tRNA) רנ"א מוביל • רנ"א-מובילמוביל את החומצות האמיניות השונות המצויות בציטופלסמה, ל"אתר הבנייה" של החלבונים, הנמצא בריבוזומים.

14. בשתי הקצוות של המולקולה ממוקמות שתי שלשות של נוקלאוטידים בלתי מזווגים. • לכל אחת מהשלשות תפקיד חשוב בתהליך בניית החלבון.

15. שלשה אחת נקראת אנטיקודון, והיא שמקשרת בין מולקולת הרנ"א- מוביל ובין שלשה מתאימה של נוקלאוטידים במולקולת הרנ"א-שליח (קודון), הנמצאת בריבוזום, בתהליך בניית החלבון.

16. השלשה האחרת נמצאת בקצה האחר של מולקולת הרנ"א-מוביל. היא נקשרת לחומצה האמינית המתאימה, ולכן היא נקראת "אתר הקישור לחומצה אמינית". לכל חומצה אמינית יש לפחות מולקולת רנ"א-מוביל ייחודית אחת, שנושאת אותה לריבוזום, בזמן שמתרחש שם תהליך בנייה של חלבון.

17. שלבי התרגום • שלב האיניציאציהמהווה מסגרת קריאה לכל הרצף • קודון התחלה AUG המקדד לחומצת האמינו מתיונין (start codon)

18. שלב האלונגציה, הארכת השרשרת החלבונית • אתרי ה- tRNA: A (aminoacyl), P (peptidyl), E (exit)

19. שלב הטרמינציה • התרגום מפסיק והריבוזום נופל מה- mRNA • התרגום מפסיק באחד מהקודונים: UAA, UAG, UGA(stop codons) • שאינם מקדדים לחומצות אמינו

20. בסופו של תהליך התרגום מתקבל שייר של חומצות אמיניות שמהוות את המבנה הראשוני של החלבון המיועד

21. 6- החלבון 6- חומצות אמיניות מבנה ראשוני, שניוני, שלישוני ורבעוני פעיל. סוגי חלבונים ותפקידם תוספות למבנה החלבונים

22. חלבונים • חלבונים הם קבוצה של תרכובות אורגניות, והינם המרכיב האורגני העיקרי בתא. • החלבונים נמצאים בכל סוגי התאים, כמעט בכל מבנה ואברון שהוא. • מכלול תכונותיו של האורגניזם (הפנוטיפ) - כגון צבע עיניים, פעילות מערכת החיסון, רגישות לחומרים מסוימים - הינו תוצאה ישירה של פעילות חלבונים. • לחלבונים מבנה תלת-מימדי מורכב ביותר המכתיב את תפקידם ופעילותם בגוף החי.

23. חלבונים • יחידת המבנה הבסיסית היא חומצת אמינו. החלבון הינו שרשרת של חומצות אמינו. • חלבון סטנדרטי בנוי ממאות עד עשרות אלפי חומצות אמינו.

25. קיימות 20 חומצות אמינו אשר לכולן מבנה בסיסי משותף, אליו • מחוברת תוספת (שייר) ייחודית היוצרת את השוני ביניהן.

26. הרכב החומצות: כל חומצה אמינית מכילה אטום פחמן( C) שאליו מחוברות מספר קבוצות: • קבוצה קרבוכסיליתCOOH בעלת אופי חומצי • קבוצה אמינית2NH בעלת אופי בסיסי • קבוצה המסומנת באות R והוא החלק השונה בין החומצות, ונקרא השרשרת הצדדית. שרשרת צדדית זו קובעת את זהות החומצה האמינית. • השרשרת הצדדית שונה בגודל, בצורה, במטען ובפעילות.

27. חלוקת החומצות אמינו שחור – קבוצה אמינית (NH3) וקרבוקסית (COOH). כחול – שייר צדדי כתום -8 ח.אמינו nonpolar and hydrophobic ירוק- polar, hydrophilic וורוד - acidic תכלת - basic

28. מבנה ראשוני רצף חומצות האמינו היוצר את השרשרת. מבנה קווי פשוט. כאשר חומצות אמיניות נקשרות זו לזו, נוצרת שרשרת חלבון. זהות וסדר החומצות האמיניות בשרשרת, קובע את המבנה הראשוני של החלבון. הקשר הנוצר בין החומצות האמיניות נקרא: קשר פפטידי

29. מבנה ראשוני

30. המבנה השניוני של חלבון • במבנה מיוחד זה נוצרים קשרי מימן בין חומצות אמינו מסוימות (רק חלק מחומצות האמינו מאפשרות מבנה שניוני), הגורמים לשינוי מרחבי המקפל את החלבון לאחת משתי צורות עיקריות: סליל α (אלפא) או משטח β (ביתא). • קשר מימן נוצר בין קבוצה קרבוקסילית של חומצה אמינית אחת לבין קבוצה אמינית של חומצה אמינית אחרת

31. המבנה השניוני של חלבון • צורת סליל (a helix): כתוצאה מקשרים בתוך השייר

32. המבנה השניוני של חלבון • צורת משטח (b Sheet): כתוצאה מקשרים בין שני שיירים או יותר

33. מבנה שלישוני • זהו המבנה התלת מימדי הכולל שמקנה לחלבון את היכולת לבצע תפקיד ספציפי בתא. הפרעה או פגם ביצירת מבנה זה תפגום בהכרח בפעולת החלבון. • כוחות משיכה ודחייה הקיימים בין האטומים של שרשרת החלבון גורמים לשרשרת עיוותים והתקפלויות אופייניות. המבנה המרחבי נוצר כתוצאה מקיפול זה. • מספר סוגי קשרים: קשרי גופרית (S-S), קשרי מימן, קשרים יוניים. • במבנה השלישוני, חומצות אמינו שהיו רחוקות אחת מהשנייה במבנה הראשוני, יכולות להתקרב.

34. המבנה הרביעוני • זהו מבנה מורכב שקיים רק בחלק מהחלבונים. ייחודו בכך שהוא מורכב למעשה מתתי-יחידות, שכל יחידה היא חלבון בפני עצמו. • הקשרים הכימיים היוצרים את המבנה השלישוני עושים זאת גם במבנה הרבעוני. לדוגמה החלבון טרופומיוזין המרכיב את סיבי השרירים מורכב משתי שרשרות.

37. סוגי חלבונים רוב החלבונים משתייכים לאחת משתי קבוצות עיקריות: חלבונים מבניים חלבונים תפקודיים

38. חלבונים מבניים אלו הם החלבונים שמרכיבים את התא, אברוניו, וחלק ממבני הגוף. לדוגמא: • העור מורכב ברובו (כ-75%) מהחלבון קולגן. • הפרווה והשיער מורכבים ברובם מקרטין, • משי (אשר מייצרות תולעי המשי) וקורי עכביש שניהם חלבונים טהורים.

39. חלבונים תפקודיים החלבונים הממלאים את כל התפקידים בגוף: • מגנים: חלבונים אלו מהווים את הנוגדנים של מערכת החיסון. הנוגדנים מסייעים למערכת החיסון להתגונן בפני פולשים זרים כגון חיידקים ווירוסים. • שליחים: חלבונים המעורבים בתקשורת בין תאים או בין יצורים חיים שונים. הורמונים (כגון אינסולין),מוליכים עיצביים (נוירוטרנסמיטרים, כגון אצטילכולין), פרומונים ועוד. • מכווצים: בעלי יכולת לייצר תנועה. חלבונים אלו, כגון מיוזין ואקטין, המצויים בשרירים.

40. חלבונים מווסתים: חלבונים בעלי פעילות בקרה על ביטויי גנים. • חלבוני הובלה (transporters): חלבונים המסייעים בהעברת חומרים ממקום למקום (הובלה בכלי דם, הובלת חומרים מחוץ לתא ולתוך התא...

41. אנזימים- משמשים כזרזים של תגובות כימיות בגוף : רוב התגובות הכימיות (בניה ופירוק) המתרחשות במערכות ביולוגיות מזורזות על ידי אנזימים. האנזימים מזרזים את התגובות הכימיות לפחות פי מיליון.

42. סיכום

43. תוספות למבנה החלבון • קישור יונים • פוספורילציה- הוספת פוספט • מתילציה- הוספת קבוצת מתיל • גליקוליזציה- הוספת סוכרים • חיתוך, סידור מבנה תלת-מימדי

44. בקרת חיי התא • הכפלת ה-DNA : בזמן חלוקת התא • שיעתוק ה-DNA : כאשר שיש צורך בביטוי גנים מסוימים = יצירת mRNA • תרגום ה-DNA :לאחר השיעתוק יעבור ה- mRNA תרגום לחלבון • החלבון יעבור שינויים נוספים – חיתוך, סידור מבנה תלת-מימדי, הוספת קבוצות סוכר (גליקוזילציה), קב' אמיניות, פוספטים וכ"ו.

45. 7) בקרת שיעתוק גנים • כיצד מתבצעת בקרת שיעתוק הגנים בפרוקריוטים ואאוקריוטים רצפי בקרה- פרומוטורים בקרה אפיגנטית – מתילציה של DNA וחלבונים. ספרות עזר MBC, ch.II-7. (Control of Gene Expression)

46. בקרת שיעתוק מושגי יסוד: • פרומוטור (אתר מקדם בסיסי)Promoter • "רצף מעודד" – Enhancer • "רצף מדכא" – Repressor • נקודת התחלת שיעתוק • בפרוקריוטים שיעתוק משותף - אופרון Operon- • באאוקריוטים – יחידות שיעתוק נפרדות • רצפים קרובים cis-elements, רצפים רחוקים trams-elements • פקטורי שיעתוק, transcription factors = חלבונים הנקשרים לרצפי בקרה עלמנת לאפשר/לזרז או לעכב שיעתוק.

47. רצפי בקרה ב-DNA המבקרים שיעתוק של גנים Promoters – פרומוטור רצף רגולטורי על ה-DNA (באזור שלפני הגן, upstream). קובע: (1)איפה יתחיל השעתוק (2)כמה עותקים – ע"י חוזק הקשירה של הפולימרז אליו (פרומוטור חזק/חלש) שונה בכל גן אבל בעל אזורי קונצנזוס CAAT box, TATA box

49. רצף מדכא – Repressor רצפי קישור לחלבונים מעכבים בקרה שלילית – רפרסור יכול להקשר לאופרטור ולהפסיק את שעתוק הגנים

50. רצף מעודד – Enhancer רצפי בקרה המזרזים קישור פקטורי שיעתוק שמזרזים תרגום או שעתוק. הם יכולים להיות רחוקים, קרובים, אחרי, לפני ובתוך הגן