הדוגמה, דנ״א, רנ״א, חלבונים Flashcards
הדוגמה המרכזית
מנגנון המתאר את זרימת המידע הגנטי בתא. מדנ״א לרנ״א ומרנ״א לחלבון. מנגנון זה קובע כיצד מידע גנטי מקודד בחומר התורשתי מתבטא בתפקוד התא.
דנ״א
החומר הגנטי שבו מאוכסן כל המידע הגנטי שלנו. בכל תא מתאחסן כל המידע הגנטי הזה, אפילו מידע שחלק לא רלוונטי לאותו תא. אפשר לחשוב על זה בתור ספר מתכונים, שכשרוצים להכין מתכון כלשהו מבצעים שעתוק לרנ״א.
רנ״א
מולקולה שמטרתה להעביר מידע. היא משועתקת מדנ״א ועוברת למקומות שונים בתא, שם היא מתורגמת לחלבון.
חלבון
משפחה של מולקולות עם מגוון מאוד רחב של תפקידים שונים בגוף.
מבנה הדנ״א
שרשרת ארוכה שחליותיה הן נקלאוטידים. יש 4 סוגי נקלאוטידים: תימין, אדנין, גואנין, ציטוזין והם מסומנים באותיות T A G C.
כל שני נקלאוטידים מחוברים אחד לשני בזוגות האפשריים הבאים AT CG,
והם מחוברים בקשר חזק ןיציב.
הקשר הזה בין זוגות של נקלאוטידים יוצר מבנה של סליל כפול, וזהו מבנה הדנ״א.
מה מאפשר מבנה הסליל הכפול של הדנ״א
במבנה הסליל הכפול יש שני גדילים, כאשר כל אחד מהגדילים מאפשר לנו לדעת מה המבנה של הגדיל השני. אז בעזרת המבנה הזה של שני הגדילים, אפשר לשכפל את הדנ״א בדיוק גבוה, בתור משלים לאחד הגדילים.
בנוסף, הזיווג הספציפי תורם לשמירה על הקוד הגנטי ומאפשר לפענח את המידע הגנטי בצורה מדויקת.
פנוטיפ
הביטוי החיצוני או התפקודי של תכונה גנטית, כמו צבע עיניים או סוג דם.
גנוטיפ
מכלול הגנים של אורגניזם, בין אם הם מתבטאים בפנוטיפ ובין אם לא.
אלל
צורה אפשרית של גן מסוים, יכולה להיות דומיננטית או רצסיבית.
תכונה רצסיבית
תכונה שמתבטאת רק אם מתקבלים שני אללים רצסיביים (ללא אלל דומיננטי).
תכונה דומיננטית
תכונה שמתבטאת גם אם יש רק אלל אחד דומיננטי בגנוטיפ.
תכונה תורשתית
תכונה שמועברת לצאצאים מההורים דרך החומר התורשתי, הדנ״א. לכל אחד יש שני עותקים של כל גן, אחד מהאבא ואחד מהאמא. זה קורה מפני שהעובר מקבל 23 כרומוזומים מכל הורה, שביחד יוצרים 46 כרומוזומים אצל העובר. כל עותק של תכונה יכול להשפיע על הפנוטיפ.
מה זה גן?
מקטע בדנ״א שיכול להיות משועתק לרנ״א ומתורגם לחלבון פונקציונלי. רק 2% של רצף הדנ״א הוא גנים, וכל השאר זה איזורים רגולטוריים שתפקידם למשל הוא להגיד מתי ואיך לבצע את השעתוק.
מבנה הגן - האיזור המקודד
האיזור שבו נמצא רצף הנקלאוטידים שמחוברים בזוגות. זה האיזור שיעבור שעתוק לרנ״א, ואז תרגום לחלבון.
מבנה הגן - איזורים רגולטוריים
איזורים שעוזרים להבין איפה מתחיל האיזור המקודד. השעתוק צריך להתבצע בצורה מדויקת, וכל אי דיוק קטן מוביל לרצף רנ״א שגוי. יש איזורים שיודעים לבצע גם רגולציות אחרות.
מהן רמות ארגון הגנים מקטן לגדול?
מקטן לגדול, זו הצורה שבה אנחנו חושבים על הארגון של הגנים: גדיל דנ״א, נקלאוזום, כרומטין, כרומוזום
מה זה נקלאוזום?
יחידת בסיס שמורכבת מקומפלקס של חלבונים שסביבו כרוך גדיל של דנ״א. סביב כל נקלאוזום מתפלפף קטע קצר של הדנ״א, ואז כמה נקלאוזומים מתחברים יחד.
איך דחיסות או אי דחיסות של הדנ״א שכרוך סביב הנקלאוזום משפיע על ביטוי הגנים?
ככל שהדנ״א כרוך באופן דחוס יותר, יהיה קשה לגשת למידע שמיוצג שם, ולכן הביטוי של הגנים האלו יפחת. מצד שני, הגנים האלה יהיו מוגנים יותר.
ככל שהדנ״א כרוך באופן רפוי יותר, המידע יהיה נגיש יותר, והגנים האלו יקבלו ביטוי גדול יותר.
מה זה כרומטין?
רצף של נקלאוזומים שמתחברים אחד לשני. יש שני מצבים אפשריים: אאוכרומטין והטרוכרומטין.
מה זה אאוכרומטין והטרוכרומטין?
אאוכרומטין הוא מבנה של כרומטין שהוא פחות צפוף ויותר פתוח.
הטרוכרומטין הוא מבנה של כרומטין שהוא יותר צפוף.
מה זה כרומוזום?
הרמה הסופית של ארגון הדנ״א. יש 22 כרומוזומים הומולוגיים, וכרומוזון מין 1.
מה היתרונות של מבנה הכרומטין?
יש לנו הרמה מידע לא רלוונטי לתא ספציפי בדנ״א, לכן קטע כזה של הדנ״א יכול להיות מלופף בכרומטין בצורה צפופה ובכך לא נגישה.
מאפשר דחיסה של הדנ״א (הארוך מאוד) לאיזור קטן.
הגנה על איזורי הדנ״א שמלופפים בצורה צפופה.
מה זה דנ״א פולימרז?
אנזים שתפקידו לעבור על גדיל דנ״א ולשכפל אותו באמצעות ״השלמה״ של כל נקלאוטיד לפי הזוג שלו.
איך מתבצע שכפול דנ״א?
המבנה של הסליל הכפול של הדנ״א נפתח. הדנ״א פולימרז עובר על כל אחד מהגדילים ו״משלים״ אותם לפי הזוג של כל נקלאוטיד. השכפול מתבצע מכיוון 5 לכיוון 3 של כל גדיל, ולכן על כל גדיל מתבצע מעבר בכיוון שונה. בסוף התהליך נוצרות שתי מולקולות דנ״א זהות, שבכל אחת מהן יש גדיל אחד מקורי וגדיל אחד משלים שנוצר באמצעות הדנ״א פולימרז.
מהם השלבים במחזור התא?
השלב הראשון הוא שלב G0 או G1.
שלב G0 הוא שלב שבוא התא במנוחה, והוא פשוט מתקיים.
שלב הG1 הוא שלב ההכנה לחלוקת התא. התא יכין את עצמו לשכפול הדנ״א וכו’.
שלב S, שלב הכפלת הדנ״א. בסוף שלב זה יהיו בתא שתי מולקולות של דנ״א.
שלב G2, שלב ההכנה לחלוקה. לתא כעת יש את כל מה שהוא צריך בשביל להתפצל והוא עושה הכנות אחרונות.
השלב האחרון הוא שלב החלוקה. יכולות להיות 2 סוגי חלוקות - מיטוזה ומיוזה.
מה זה מיטוזה?
חלוקת תא שבו תא אחד מתחלק לשני תאים זהים גנטית. בתהליך המיטוזה הכרומוזומים עומדים באופן מסודר כך שעותק אחד יגיע לכל תא. ישנם תאים מסוימים בגוף שאינם עוברים מיטוזה, למשל תאי עצב.
מה זה מיוזה?
תהליך בו תא נבט מתפצל ל-4 תאי מין (ביצה או זרע). כל תא מין יקבל עותק אחד מכל כרומוזום ולכן התאים הנוצרים אינם זהים גנטית זה לזה. לכל תא יגיעו עותקים באופן רנדומלי.
מה קורה אם יש נזק בדנ״א ומה עם תיקון?
הנזק מזוהה על ידי חלבונים שזהו תפקידם, ונכנס ״צ’ק פוינט״ על מנת לתקן את התא. אם התיקון מוצלח, התא ימשיך בחייו. אם התיקון לא מוצלח, התא יכול להרוג את עצמו או להמשיך לחיות. יש מצבים שתאים רבים בעלי מוטציות יכול להביא למחלות כמו סרטן.
מהן מוטציות בדנ״א?
מוטציה היא לא בהכרח מחלה, אבל היא איזשהי שוני בדנ״א. מוטציה יכולה להתקיים בכל סוג תא, אבל רק אם קיימת מוטציה בתא מין תתאפשר העברה של המוטציה לצאצאים.
מהם ההבדלים בין רנ״א לדנ״א?
ברנ״א יש נקלאודיט חדש, אורסיל (U) במקום תימין (T) שנמצא בדנ״א.
הדנ״א היא מולקולה יציבה מאוד, לעומת הרנ״א שהיא לא מאוד יציבה וזה מפני שיש לה תפקיד זמני.
ברנ״א יש גדיל אחד, לעומת שניים בדנ״א.
מהו מבנה הרנ״א?
זהה במבנהו לדנ״א, אבל יש לו גדיל 1 ויש לו בסיס U במקום בסיס T.
כלומר, בסיס אורסיל במקום בסיס תימין.
מהם שלבי שעתוק הרנ״א?
שלב האיניציאציה, הרנ״א פולימרז מגיע לאיזור הרגולטורי של הגן ומתיישב עליו.
שלב האלונגציה, הרנ״א פולימרז יעבור לאורך הגדיל הלא-מקודד וכל יווצר השעתוק.
שלב הדטרמינציה, הרנ״א פולימרז מתנתק מגדיל הדנ״א. הוא יכול לעבור לגן אחר או לחזור ולשעתק את אותו הגן.
מהו הגדיל המקודד ומהו הגדיל הלא-מקודד של הדנ״א?
בדנ״א יש שני גדילים, כאשר אחד מהם נקרא הגדיל המקודד והוא נושא את המידע, והגדיל השני הוא הגדיל הלא-מקודד והוא הגדיל ״המשלים״. באמצעות השני נבצע למשל שעתוק רנ״א, מפני שאנחנו רוצים שהרנ״א יהיה העתק מדויק של הגדיל המקודד.
מהו הכיוון של תהליך שעתוק הרנ״א?
מכיוון 5 לכיוון 3, בדומה לכיוון השכפול של הדנ״א.
מה זה פרומוטור ומה תפקידו בשעתוק הרנ״א?
פרומוטור- לא משועתק אבל משתתף בשעתוק. הוא מסמן לרנ״א פולימרז היכן מתחיל הגן, ובכך הרנ״א פולימרז יודע איפה להתיישב. זהו איזור רגולטורי של הגן עצמו.
מה זה UTR5, UTR3 ומה תפקידם בשעתוק הרנ״א?
אלה איזורים לא מקודדים, ולכן הם לא משועתקים, אבל הם משתתפים בשעתוק בכך שהם עושים רגולציה על השעתוק.
מה הם אינטרונים ומה תפקידם בשעתוק הרנ״א?
חלקים בתוך החלק המקודד של הגן, הם משועתקים אך הם לא יהפכו לחלבון. לכן, בשלב העריכה של הרנ״א הם יוסרו.
מה הם אקסונים ומה תפקידם בשעתוק הרנ״א?
נמצאים בתוך החלק המקודד של הגן, והם חלקים שכן יהפכו לחלבון. הם לא ירדו בשלב העריכה והם נושאים בהם את המידע הגנטי ששועתק.
איך קוראים לרנ״א שזה עתה שועתק, ומה קורה איתו אחרי השעתוק?
לרנ״א מיד אחרי השעתוק קוראים pre-RNA, והוא יעבור שלב של עריכה כשהוא עדיין בגרעין התא.
כשהוא יסיים את העריכה וייצא מגרעין התא הוא ייקרא m-RNA.
מהם שלבי העיבוד של הpre-RNA?
שלב ראשון הוא שלב השינוי בקצה ה-5.
שלב שני הוא שלב השינוי בקצה ה-3.
שחבור הוא גם תהליך שיכול לקרוא בעיבוד, אבל הוא לא קורה תמיד.
מה קורה בשינוי הקצה ה-5 של הpre-RNA בזמן העיבוד שלו?
הוספת מולקולה שנקראת 5 cap בצד ה-5 של הרנ״א.
זה קורה מפני שבתא ישנו מנגנון שכאשר מזהים רנ״א ללא המולקולה הזאת, מפרקים את הרנ״א. אז על מנת שלא לפרק רנ״א תקין, צריך להוסיף את המולקולה הזאת.
מה קורה בשינוי הקצה ה-3 של ה pre-RNA בזמן העיבוד שלו?
הוספת זנב שנקרא פולי-A.
אפשר לחשוב עליו בתור שעון חול שמצביע על אורך חיי הרנ״א, ככל הזנב ארוך יותר כך הרנ״א יהיה יציב לאורך זמן רב יותר.
בנוסף, הזנב עוזר לרנ״א לצאת מגרעין התא על ידי הקשרותו לתעלה.
מהו תהליך השחבור? splicing
זהו שלב בעיבוד שלא קורה תמיד, וזה קורה רק אם אל הרנ״א שועתקו אינטרונים שלא נחוצים לנו ואנחנו רוצים להוריד אותם.
התהליך מתבצע באמצעות חלבון שנקרא סלייסוזום שמתיישב על האינטרון ומבצע פעולה שיוצרת תגובה כימית שמפרקת את שני קצוות האינטרון וגורמת להם להתחבר אחד אל השני.
כך האינטרון יוצא מהרצף, ושני האקסונים הסמוכים יתחברו אחד אל השני.
איך הרנ״א יוצא מהגרעין לאחר העיבוד?
על גרעין התא יש תעלה שממנה יוצא הרנ״א. התעלה מאפשרת בקרה על המעבר, ובכך מתבצעת בקרה על הרנ״א שרוצה לצאת מחוץ לגרעין התא.
מהם פקטורי שעתוק?
על רצף הדנ״א יש איזור לא מקודד שנקרא אנהנסר. הוא רחוק יחסית מהגן, אך בגלל הקיפול של הדנ״א הוא יכול להיות קרוב אליו וגם להצליח להשפיע עליו. אל איזור זה יכולים להקשר חלבונים שונים שלהם אנחנו קוראים פקטורי שעתוק.
הם מתחלקים לשני קבוצות: אקטיבטורים- מעודדים שעתוק, ודפרסורים- מדכאים שעתוק.
מהי מתידלציה של דנ״א ומה זה עושה?
מתילציה היא קשירת קבוצת מתיל לנקלאוטיד (תמיד זה יהיה נקלאוטיד מסוג C).
המתילציה מדכאת את השעתוק.
בשכפול רגיל של הדנ״א (שכפול למיתוזה), המתילציה גם תשוכפל.
כיצד ניתן לבצע רגולציה לשעתוק רנ״א באמצעות הנקלאוזימים?
הדנ״א ארוז סביב נקלאוזום, שלו יש זנבות שנקראים הסטונים, שאליהם יכולות להתחבר מולקולות שונות ולבצע רגולציה.
אבני היסוד של החלבונים הם חומצות אמינו. איך חומצות אמינו בנויות?
חומצת אמינו היא מולקולה שיש לה שני קצוות, הקצה ה-N טרמינלי והקצה ה-C טרמינלי.
חומצות אמינו מתחברות אחת לשנייה בכך שהן מחברות קצה N לקצה C.
החיבור יוצר מולקולה פוליפפדידית, וזהו הבסיס לחלבונים.
קבוצת השייר נוספת על שלד הבסיס של חומצת אמינו, וזה מה שיקבע את התכונה שלה.
לרצף של שלוש חומצות אמינו יש משמעות.
בקצרה, מהו תפקיד הריבוזום בתהליך התרגום לחלבון?
הריבוזום הוא האברון בתא אליו ה-mRNA מגיע ושם הוא עובר תרגום לחלבון.
הריבוזום קורא את הבסיסים של הרנ״א בקבוצות של 3, ולכל 3 בסיסים יש חומצת אמינו מתאימה. כך תיווצר שרשרת של חומצות אמינו שהיא תהיה החלבון.
כל רצף כזה של שלושה בסיסים נקרא קודנים.
מהם אתרי הריבוזום ומה תפקידו של כל אתר?
לריבוזום יש 3 אתרים שיש להם תפקיד בשלב ההארכה של התרגום.
אתר A
מהי מולקולת ה t-RNA?
מולקולת רנ״א לא מקודדת שמשתתפת בתהליך תרגום mRNA לחלבון.
הt-RNA אוספת חומצות אמינו מתוך חלל התא אל הריבוזום.
המבנה של מולקולת הרנ״א הזו הוא שבצד אחד הוא נושא חומצות אמינו, ובצד השני יש לו רצף משלי (שנקרא אנטי-קודון) לרצף הבסיסים של המ-רנ״א.
מולקולת הטי-רנ״א האתחולי מכילה את חומצת האמינו מתיונין.
כיצד מתבצע אתחול התרגום של הרנ״א לחלבון?
התת יחידה הקטנה מתיישב על הקצה ה-5 של המ-רנ״א ואז הט-רנ״א מתחבר לתת יחידה הקטנה של הריבוזום.
התת יחידה הקטנה תתחיל לרוץ על המ-רנ״א לכיוון הקצה ה3 עד שהוא יגיע לקודון ההתחלה, ושם זה ינעל כי יווצר חיבור עם המתיונין שעל הטי-רנ״א.
לאחר מכן התת יחידה הגדולה של הריבוזום תתחבר לתת יחידה הקטנה ויהיה אפשר להתחיל התרגום.
כיצד מתבצע שלב ההארכה של תרגום הרנ״א לחלבון?
בסוף שלב האתחול, הטי-רנ״א האתחולי תתיישב באתר P.
במהלך שלב ההארכה, יגיעו מולקולות טי-רנ״א שונות ורק זאת שיש לה אנטי-קודון מתאים לקודון שכרגע מחפש התאמה תתיישב שם. תיווצר נעילה, שתגרום קשר שנקרא קשר פפטידי בין חומצות האמינו שהצטברו עד עכשיו אל חומצת האמינו החדשה.
אחרי זה, מה שישב באתר P עובר לאתר E
מה שישב בA עובר לאתר P
כיצד ייגמר תהליך ההארכה וכיצב תהליך התרגום יגיע לסיומו?
התהליך יסתיים כאשר אל אתר A יגיע קודון הסיום של מולקולת המ-רנ״א.
לא תהיה מולקולת טי-רנ״א שתתאים לקודון הסיום, והדבר היחיד שיתאים הוא מולקולה שנקראת פקטור שחרור.
התיישבות הפקטור שחרור, ישחחר את שרשרת חומצות האמינו.
פקטור השחרור גם יגרום לשחרור של מולקות המ-רנ״א.
מהו המבנה התלת מימדי של החלבון?
מורכב מארבעה שלבים: מבנה ראשוני, מבנה שניוני, מבנה שלישוני, מבנה רביוני.
המבנה הראשוני הוא שרשרת חומצות האמינו שנוצרת בתהליך בריבוזום.
הבמנה השניוני הוא תתי אזורים בשרשרת שמתקפלים לצורות שחוזרות על עצמן (אלפא הליקס ובטא שיט).
המבנה השלישוני הוא היחס בין כל החלקים של המבנה השניוני.
המבנה הריוני הוא חיבור של כמה חלבונים במבנה הסופי (השלישוני) שלהם. לא לכל חלבון יהיה מבנה כזה.
כיצד תמיד החלבון מתקפל לאותו מבנה? ומה זה native state?
המבנה הראשוני של החלבון קבוע מפני שהוא נובע שהרנ״א אשר נובע מהדנ״א.
תהליך הקיפול מתבצע בצורה כזאת שהחלבון מחפש את המבנה היציב ביותר, שהכי קשה לפרק, וגם הכי זול אנרגטית.
מבנה הקיפול הסופי של החלבון נקרא הנייטיב סטייט וזהו המבנה הכי יציב מבחינה אנרגטית שבה החלבון מתפקד כראוי.
למה צריך חלבונים שעוזרים לחיבור ופירוק חלבונים?
לא כל חלבון מצליח להגיע למבנה הכי יעיל אנרגטית, ולכן ישנם חלבונים שצריכים עזרה בקיפול. השפרון הוא אחד החלבונים שעוזרים לחלבונים כאלו להגיע למבנה האופטימלי להם, או בונה מחדש חלבונים שהמבנה שלהם התפרק.
מהם השפרונים ומהם השפרונינים?
השפרונים הם חלבונים בצורת תעלות דרכם עוברים חלבונים, שיודעים להשקיע אנרגיה בפירוק/הרכבה של מבנים בחלבון כדי לגרום לו להגיע למבנה האופטימלי לו.
השפרונינים הם חלבונים בצורת חבית, שמייצרים לחלבונים אחרים סביבה אידיאלית להתקפלות.
על מה יכולות להשפיע מודיפיקציות על החלבון, ואיזה סוגי מודיפיקציות יש?
מודיפיקציות מאפשרות לשלוט על אופי של חלבון מסוים, על פעילותו, על מיקומו בתא ועוד.
פוספורילציה היא סוג של מודיפקציה על חלבון שגורמת לאקטיבציה של חלבון ״רדום״.
יוביקוטין היא סוג של מודיפיקציה שמאפשרת לסמן חלבון כדי שיעבור דגרדציה (פירוק)
מה זה דנטורציה?
תהליך בו החלבון מאבד את המבנה התלת מימדי שלו בעקבות תנאים חיצוניים, כמו חום למשל.
מה זה אנזים?
אנזים הוא חלבון שמזרז תגובות כימיות על ידי הפחתת האנרגיה הדרושה לביצוען. האנזים קושר אליו לאיזור הפעיל שלו סובסטרט (החומר עליו הוא פועל) ומבצע עליו פעולה. ללא התערבות האנזים הפעולה לא הייתה קורית כי היא דורשת אנרגיה.
דוגמאות לאנזימים שדיברנו עליהם: רנ״א פולימרז, דנ״א פולימרז, הליקז (פותח את מבנה הסליל הכפול של הדנ״א).
מהן הדרכים לבצע בקרה על חלבונים?
בקרה על ייצור חלבונים (באמצעות תהליך השעתוק והתרגום), מיקום החלבון בתא, דגרגציה, אקטיבציה ואינהיביציה, קשירה של קופקטורס, שינויים מבניים.
איך עובד תהליך העברת הסיגנלים בין תאים?
תא אחר או מקור חיצוני אחר לתא שולח מולקולת אות, חלבון שנקרא ליגנט.
על תא המטרה יש חלבון שנקרא רצפטור, ואם הליגנט מתאים לרצפטור הזה, הליגנט ייקשר אל הרצפטור ותתחיל שרשרת של תגובות.
התא יכול להגיב בתגובה מיידית או בתגובה מאוחרת וארוכת טווח.
התגובה ארוכת הטווח היא תגובה גנומית, שבה משתנים רמות הביטוי של הגנים.
לאחר שהתגובה הסתיימה, התא מכבה את הסיגנל כדי למנוע תגובת יתר.
מאיפה מגיעים הליגנטים?
הליגנט יכול להגיע מתא סמוך, או שהוא יכול להגיע מאיברים בגוף שמייצרים הורמונים ומשחררים אותם למחזור הדם.
