ביוכימיה סיכום דנה Flashcards
איך בנויה חומצה אמינית באופן כללי?
באיזו קונפורמציה חומצות אמיניות יכולות להיות? באיזו קונפורמציה נמצא אותן בטבע?
יכולות להיות
L,D
בטבע הן
L
לכן נזכור שאם ננסה לסנתז חומצה אמינית במעבדה נקבל את שתי הקונפורמציות, אבל בגוף האנזימים יודעים ליצור אותן רק בקונפורמציה אחת
מהו מצב
zwitterion?
כאשר המטען הכולל הוא 0 על חומצה אמיני
מהן חמשת הקבוצות ששל חומצות האמינו?
חומצות אמינו לא פולריות, אליפטיות
חומצות אמינו ארומטיות
חומצות אמינו פולריות לא טעונות
חומצות אמינו טעונות חיובית
חומצות אמינו טעונות שלילית
מיהן חומצות האמינו הלא פולריות, האליפטיות?
מה המאפיין שלהן? (מבחינת התכונות)
הן הידרופוביות. ככל שיש יותר מתילים החומצה האמינית יותר הידרופובית
מיהן החומצות האמיניות הארומטיות?
מה המאפיין שלהן?
גם הן ארומטיות
מיהן החומצות האמיניות הפולריות הלא טעונות?
האם הן הידרופיליות?
כן הן יכולות ליצור אינטראקציה עם מים, ולהשתתף באינטראקציות יוניות שונות
מיהן חומצות האמינות הטעונות חיובית?
מיהן חומצות האמינו הטעונות שלילית?
מיהן חומצות האמינו שיכולות לעבור פוספורילציה? למה דווקא הן?
סרין טריאונין וטירוזין. כי יש להן קבוצת הידרוקסיל
מהם שני הדברים המיוחדים בציסטאין?
מה מיוחד בגליצין?
קבוצת ה
R
שלה היא רק מימן. לכן היא לא כיראלית ואין לה פעילות אופטית
מה מיוחד בפרולין?
איזה סוג של אור חומצות אמינול יודעות לבלוע? איך השתמשו בזה בעבר?
בולעות אור אולטרא סגול, ב280 ננומטר. בעבר השתמשו בתכונה הזו כדי לקבוע ריכוז של חלבון
מהן שלוש מודיפיקציות פוסט תרגומיות שחומצות אמינו יכולות לעבור?
מהי נקודת ה
pk?
מהו
pk1?
מהו
pk2?
מהו
pkR?
מהי נקודת
pI?
מה יקרה למולקולה שנמצאת בנקודה זו בשדה חשמלי
נקודה איזואלקטרית. היא הנקודה בה המטען הכולל של החומצה האמינית הוא 0. היא לא תזוז בשדה חשמלי
מהו תהליך טיטרציה? איך נראה גרף טיטרציה של גליצין?
איך תראה עקומת טיטרציה של גלוטמט?
איפה ה
PI?
מה יהיה המטען של הפפטיד בתמונה ב
PH=6
האם קשר פפטידי נוצר ספונטנית? מה נפלט כששנוצר הקשר? תחילת שרשרת פפטידית היא בקצה נ’ או ס’? הקשר קשיח או שניתן להסתובב עליו? הגוף יעדיף ליצור קשרי ציס או טרנס?
מהו מבנה ראשוני, שניוני, שלישונני ורבעוני?
הקשרים שיוצרים את המבנים המרחביים של החלבון, קשרי ו.ד.ו, קשרי מימן וכ’ו הם קשרים חלשים יחסית. לכן מספיק שנעלה מעט טמפרטורה והחלבון יתפרק. מדוע אם כן חלבונים בכלל מצליחים להסתדר במבנים מרחביים כאלה?
מכיוון שכשחלבון מפורק הוא יוצר קשרים עם המים, וזה מוריד את האנטרופיה שלהם. המצב המועדף הוא שהחלבון יהיה מסודר במבנה מרחבים מסויים והאנטרופיה של המים תעלה
מי יוצר את הקשרי המימן במבנה האלפא הליקס? כל כמה חומצות אמיניות נוצר סיבוב? איך מסתדרות קבוצות ה
R
במבנה זה? איך זה מסייע?
האם חומצות אמינו בעלי מטענים דומים יהיו זה ליד זה בשרשרת של אלפא הליקס? האם חומצות אמינו בעלי קבוצות צד גדולות יהיו זה ליד זה?.
מה החומצה אמינית פרולין עושה לשרשרת אלפא הליקס?
בתחילת ההליקס נמצא בעיקר חומצות אמינו בעלי מטען שלילי או חיובי? ובסוף ההליקס?
למה?
מה מייצב מבנה של בטא שיטס? מה אפשר לומר על קבוצות הר’ במבנה זה?
מהו
beta turn?
איזה סוג של מבנה זה יוצר? איזה קשר מייצב את הסיבוב הזה? יש שתי חומצות אמיניות עיקריות שמאפשרות את הסיבוב הזה. מי הן? אחת מהן עושה זאת רק בצורה אחת של ציס או טרנס. איזו רונפיגורציה מאפשרת את הסיבוב? איזה תמשיך את האלפא הליקס?
איזה סוג קשרים מייצבים מבנה שלישוני?
קשרים יונים, די סולפידיים, הידרופוביים, קשרי מימן, קשרי ו.ד.ו.
זה נעשה על ידי שרשראות הצד של החומצות אמינו, בנוסף על ידי יונים של מתכת. המטען של היום המתכתי יוצר קשרים אלקטרוסטטיים עם חומצות אמינו טעונות שלילית, דבר שתורם לייצוב החלבון
מה תפקיד המיוגלובין? מכמה שרשראות אלפא הליקס הוא מורכב ומכמה בטא שיטס? איך מגיע לידי ביטוי הקשר בין תפקידו למבנה המרחבי שלו?
מהו הניסוי של אנפיסן? מה הוא גילה?
הוא גילה שכאשר הוא “משחק” עם הקשרים הדו סולפידיים של החלבון, וקשרי הו.ד.ו, כאשר הוא מוציא את כל הדברים שפגעו בקשרים האלו, המצב חוזר למצבו הטבעי. בנוסף, הוא ניסה ליצור קשרים לא מתאימים, ולאחר ששהרס אותם, החלבון שוב חזר למצבו הרגיל.
המסקנה שלו הייתה שמבחינה אנרגטית המצב הכי יציב הוא מצב הקיפול הטבעי של החלבון. לכן מה שקובע את המבנה המרחבי הסופי של החלבון הוא רצף חומצות האמינו.
מהם שני המודלים שמסבירים קיפולי חלבונים?
למה ניסויים על קיפול חלבונים במבחנה לא מתארים את מה שקורה בתא?
מכיוון שבתא המצב צפוף, וחלבון לא בהכרח יעשה מה שטבעי לו, יכולים להווצר אגרגטים של חלבונים
מהם
Hsp60
Hsp70
PDI
באיזה מצבים הם עובדים? האם הם משתמשים באתפ? מה מטרתם?
איך התא קובע אם פרולין יהיה בציס או בטרנס?
מה זה
amyloid fibers?
מה זה
amyloidosis?
באיזה סוג מבנה עשירות השרשראות האמילואידיות?
amyloid fibers:
אגרגטים של חלבונים מחוץ לתא
amyloidosis:
מחלות שקורות בגלל אגרגטים של חלבונים שנוצרים מחוץ לתא.
שרשראות אמילואידיות עשירות בבטא שיטס.
מהו סרום אמילואיד? איך הוא קשור לתגובה של מערכת החיסון?
מהם שני החלבונים שידוע שגורמים לאלצהיימר? (אחד מהם לאלצהיימר ממשש ואחד אחר למשהו שדומה) איך הם עושים זאת?
הצטברות של איזה חלבון גורמת למחלת הפרקינסון? למה החלבון הזה קשור?
איך מחלת ההנטינגנטון קשורה לגנים? מעל כמה שרשראות של גלוטמין על החלבון יהיה מצב בעייתי? מה קורה בעת התפרצות המחלה? המשקע תוך תאי או חוץ תאי?
מהו החלבון שגורם למחלת ציסטיק פיברוזיס? איפה יושב החלבון הזה? מה תפקידו? בכמה חומצות אמיניות המוטציה גורמת למחלה? איך המוטציה משפיעה על החלבון, ואיך היא משפיעה על תפקוד הריאות? מה התרופה למחלה יודעת לעשות?
מחלה השונה באופן מהותי מהקודמות שתיארנו היא ציסטיק פיברוזיס. בציסטיק פיברוזיס, החלבון לא מתפקל נכון אבל . חלבון זה הוא יוצר תעלה המעבירה יוני
CFDR
אינו שוקע. גם זו מחלה גנטית, בה יש בעייה בחלבון טרנס-ממברנלי בשם כלוריד ומים, והוא מתבטא בריאות וברקמות נוספות. ברוב המקרים, המוטציה היא החסרה של חומצה אמינית אחת (פנילאלנין) מהשרשרת החלבונית. ככל הנראה, הבעייה שזה יוצר בקיפול היא כה חמורה שהיוביקווטין משמיד אותה ולא מוצאים את התעלה בכלל בממברנה. זה מפריע לאיזון של המלחים והמים בריאות, ולכן הם סובלים מקושי משמעותי בנשימה. בציסטיק פיברוזיס יש כמה סוגים של מוטציות, ואחת מהן היא מוטציה פחות חמורה מהאחרות, כי בגרסא זו החלבון כן מגיע לממברנה ויוצר תעלה, אבל תעלה זו היא לא יעילה בתפקוד שלה. ישנה תרופה היום שיודעת לשפר את התפקוד התעלה הזו באופן משמעותי.
מהי מחלת פרוייצפלד יעקב? איך היא עוברת? מהו החלבון
PrP
מה קורה כשחלבון תקין נפגש עם חלבון לא תקין?
מה ככל הנראה המבנה של החלבון הלא תקין?
מחלת הפריאונים היא מחלה שמקבלת שמות שונים בקרב זנים שונים- אצל כבשים זה סקרפי ואצל בני אדם מחלת פרוייצפלד-יעקב, ואצל פרות זה הפרה המשוגעת. היא יכולה לעבור מזן אחד לאחר על ידי אכילה. לפני כמה עשורים, המחלה התפרצה בקרב אנשים באירופה עקב אכילת מוחות של פרות שהיו נגועות במחלה. לכל בעלי החוליות יש את החלבון הזה. מה שמאוד ייחודי במחלה הזו היא שהגורם שמעביר את המחלה הוא חלבון, וזה דבר מאוד לא שכיח. התופעה האופיינית למחלה היא שהמוח הופך להראות כמו גבינה שוויצרית- הוא מלא בחורים, וזה קורה תוך מספר חודשים ספורים.
חוקר בשם אילנס פענח את המבנה של החלבון. למבנה הנטיבי הוא קרא
PrPc
ולקונפורמציה שגורמת למחלה הוא קרא
PrPsc
מצאו כי אם שני החלבונים הללו עוברים אינטראקציות, החלבון הפגוע משנה את הקונפורמציה של החלבון התקין להיות גם כזה בעל קונפורמציה פגומה. למעשה הוא “מדביק” אותו, וכך נוצרת תגובת שרשרת עד שנפגעים כל החלבונים התקינים של
PrP
במוח. החלבונים הללו שוקעים והתאים באזור השקיעה מתים. לחלבון הנורמלי יש הרבה אלפא הליקס ומעט ביתא שיטס. את המבנה של החלבון הלא תקין לא הצליחו לפענח כי הוא שוקע. ההשערה היא שהוא עשיר בביתא שיטס. משערים כי בתהליך ההדבקה, החלבון משנה את שרשראות האלפא הליקס שלו לביתא שיטס.
איזה רשראות יש לחלבון המוגלובין?
מה התפקיד של החלבון?
שתי שרשראות אלפא ושתי שרשראות בטא. התפקיד של המוגלובין הוא לשאת חמצן
ממה נובעת מחלת האנמיה החרמשית? מוטציה באיזה גן? איזו חומצה אמינית מוחלפת באיזו? מה קורה לכדוריות הדם בסביבה ענייה בחמצן בעקבות השינוי?
מחלת האנמיה החרמשית נובעת ממוטציה בחומצה אמינית אחת בגן המקודד לתת היחידה ביתא של ההמוגלובין, בה במקום גלוטמט מופיע ואלין. גלוטמט היא חומצה אמינית טעונה שלילית ו-ואלין היא אליפטית הידרופוביות. לכן זו מוטציה לא קונסרבטיבית. המיקום של החומצה האמינית שהוחלפה מסומן בציור בצהוב- אפשר לראות שזה פונה החוצה בשרשרת. זה יוצר אזור “דביק” על ההמוגלובין, שיכול לייצר אינטראקציה כעת עם שרשראות המוגלובין אחרות. בסביבות עניות בחמצן, הקונפורמציה של כדוריות הדם משתנה מעט והמוטציה יכולה לגרום לפיצוץ של כדוריות האדם האדומות וכך לאנמיה.
מה ההבדל באפיניון של המוגלובין ומיוגלובין לחמצן? ממה נובע השוני? איפה בגוף ימצא המוגלובין ואיפה ימצא מיוגלובין?
איזה מהחלבונים מתארת העקומה הכחולה? ואיזה מהחלבונים מתארת העקומה האדומה? מה השםשל העקומה האדומה?
בעקומה הזו רואים את השוני בין המוגלובין למיוגלובין. העקומה מראה את האפיניות של החלבון לחמצן, כתלות בריכוז החמצן. מיוגלובין הוא העקומה הכחולה. בריכוזים מאוד נמוכים של חמצן האפיניות שלו גדולה מאוד והוא מגיע לסטורציה כבר בריכוזים נמוכים של כחמצן. המוגלובין הוא העקומה האדומה, שהיא סיגמואידית. בריכוזים נמוכים של חמצן ,האפיניות אל החמצן היא נמוכה, והשיפוע הוא לא תלול. אבל מריכוז מסוים, פתאום העקומה משנה את המתלול שלה וההמוגלובין הופך להיות מאוד אפיני לחמצן.
הבדל זה בין החלבונים נגרם כתוצאה מהשוני במבנה המרחבי של המולקולות. המיוגלובין נמצאת בקונפורמציה אחת בלבד. היא מזהה חמצן בריכוזים מאוד נמוכים (שזה מה שקורה בשריר בעצם). ההמוגלובין צריך לקשור חמצן בריאות (איפה שריכוז החמצן גבוה מאוד) ולשחרר אותו ברקמות (איפה שריכוז החמצן מאוד נמוך). וזו הסיבה לעקומה הסיגמואידית.
איך עובדת הגמישות ששל המוגלובין לחמצן? מה קורה כשנקשר חמצן לאחת תת היחידות ששלו?
התכונה של ההמוגלובין להיות גמיש באפיניות שלו לחמצן נובעת מהמבנה שלו. להמוגלובין יש כאמור ארבע תת יחידות, אשר הקשר ביניהם תלוי בריכוז החמצן בסביבה. בריכוזים נמוכים של חמצן, הקשר ביניהם לא חזק ויוצר אפיניות נמוכה לחמצן. מתברר כי ברגע שחמצן נקשר לאחת מהתת יחידות, זה גורר שינוי קונפורמציה בשאר שלושת התת יחידות, שהופך אותם להרבה יותר אפיניות לחמצן (סה”כ כל מולקולת המוגלובין יכולה לקשור ארבע מולקולות חמצן- אחת עבור כל תת יחידה).
כשעשו קריסטלוגרפיה להמוגלובין בנוכחות חמצן ובהעדר חמצן ראו את ההבדלים בקונפורמציות. יחידת ה
hem
שקושרות חמצן צבועות באדוםונמצאות במיקומים שונים
בהקשר של ניקוי חלבונים, מה המשמעות ששל כל אחד מהמושגים הבאים?
unit
activity
specific activity
unit-
מוגדר על ידי כמות האנזים שנחוצה כדי להפוך כמות מסויימת של מגיבים לתוצרים, בפרק זמן מסוים, ובטמפ’ מסוימת
למשל, כמות האנזים שצריך כדי להפוך 25 מיקרומולר של מגיב לתוצר בדקה, בסביבה של 25 מעלות…
פעילות-
פעילות של אנזים נמדדת על ידי כמות ה-
units
שיש בתוך האקסטרקט התאי.
specific activity-
כמה
units
אנזים יש פר מיליגרם חלבון. במיליגרם חלבון מתכוונים לכל החלבונים באקסטרקט. זה מאוד חשוב בעת ניקוי של חלבון. ככל שננקה את החלבון, נצפה כי ה-
specific activity
יעלה, כי נעשיר את תערובת
החלבונים בחלבון בספציפי שלנו. בעצם כמות ה-
unit
לא תשתנה בעת הניקוי, אבל האחוז שהם מהוות מהחלבון
באקסטרקט יהיה גבוה יותר.
החישוב:
activity/total protein
כשמנקים חלבון, נרצה שיהיו לנו בסוף כמה שיותר
units
פר חלבון, או כמה שפחות? ומה נרצה שיקרה לפעילות הספציפית כשמנקים חלבון?
נרצה כמה שיותר יוניטס פר חלבון. זה בעצם מה שאנחנו רוצים לבודד. ככל שיש יותר יוניטס פר חלבון, הפעילות הספציפית עולה
מה שמן של ששת השיטות לניקוי חלבון?
1.ג’ל אלקטרופורזה
הערה: השיטה הזו טובה בעיקר לאיפיון גודלו של חלבון, ופחות לניקוי של ממש
2.isoelectric focusing
גם שיטה זו היא לאיפיון ולא לניקוי
3.הפרדה דו מימדית
לאיפיון
- gel filteration chromatography
- ion exchange chromatography
- affinity chromatography
לפי מה מפרידה בין חלבונים ששיטת ג’ל אלקטרופורזה? לפי מטען? גודל?
היא עושה הפרדה כמותית או איכותית?
מה נלמד על חלבון זה באמצעות השיטה?
החלבונים מופרדים על מדיום של ג’ל אגרוז שעליו מופעל שדה חשמלי. החלבונים ינועו בשדה החשמלי לפי
משקלם. חלבונים קטנים ינועו מהר יותר, וחלבונים גדולים יותר ינועו לאט. אם נעצור את השדה החשמלי
בשלב מסוים, ניתן יהיה להפריד בין החלבונים לפי משקלם- כי כל אחד יגיע למקום אחר בג’ל, כפי שנראה
בתמונה. זו שיטה איכותית ולא כמותית. אפשר ללמוד מהשיטה על המשקל המולקולרי של החלבון.
על מנת לבצע את שיטת הג’ל אלקטרופורזה עלינו לפרק את מבנה החלבון. למה? בנוסף, עלינו לנטרל את המטען של החלבון. למה? באיזה שני חומרים נשתמש על מנת לעשות זאת? מה כל אחד מהם עושה?
לאחר שנשתמש בחומרים, מה עוד נעשה כדי לפרק את החלבון אפילו יותר?
כאשר נבצע את ההרצה על הג’ל, נריץ אותם מחיובי לשלילי או להפך? למה?
לצורך ההרצה, צריך לפרק את המבנה המרחבי של החלבון ולנטרל את המטען שלו. זאת כי רוצים להריץ את
הג’ל רק לפי המשקל המולקולרי של החלבון. לשם כך משתמשים בשני חומרים- האחד ביתא-מרקפטו-אתנול שהוא חומר שמחזר קשרים די-סולפידים וכך פותח אותם; והשני חומר בשם
SDS
שהוא חומר מאוד הידרופובי שהורס את כל יתר הקשרים הלא קוולנטים וכך פורס את החלבון. בגלל שיש לו גם קצה
טעון שלילי, ברגע שהוא נקשר לחומצות האמינו הוא מקנה לחלבון הרבה מאוד מטענים שלילים, מה שהופך את מטען החלבון המקורי למאוד זניח. כל החלבונים כעת טעונים שלילית, באופן שפרופורציונלי לגודל שלהם, וזה מונע מהם לרוץ בג’ל באופן שקשור למטען שלהם במקום למשקל. בסוף, עושים חימום. כל הדברים הללו נועדו להבטיח שתהיה דה-נטורציה לחלבון. החלבונים מוזרקים בג’ל באזור השלילי, והם רצים אל עבר הקתודה החיובית. כאמור, החלבונים רצים לפי הגודל שלהם. הרשת שנוצרה בג’ל בעצם תוקעת את החלבונים הגדולים, ולכן הם רצים לאט, בעוד שהחלבונים הקצרים רצים מבעד לחורי הרשת.