ההתרשות הביוכימית ומערכת העיכול

Question 1

אנזימים

Answer 1

• חלבונים.
• ביוקטליזטורים- זרזים כימיים במערכות ביולוגיות.
• החומר עליו פועל האנזים נקרא סובסטרט והוא מסומן באות
  S
  , והחומר המתקבל לאחר הפעילות האנזימטית נקרא תוצר והוא מסומן באות
  P.
• מולקולת האנזים לא משתנה במהלך הריאקציה, לכן כמות האנזים הדרושה לתהליך היא קטנה.
• במהלך הריקציה האנזים והסובסטר עוברים שלב היצמדות

Question 2

מבנה האנזים

Answer 2

במולקולת האנזים יש איזור הנקרא אתר פעיל. האתר הפעיל הוא איזור בעל מבנה מרחבי ייחודי. בדרך כלל הסובסטרט מתאים בדיוק במבנהו המרחבי למבנה המרחבי של האתר הפעיל.

Question 3

עיקרון הספציפיות

Answer 3

התאמה מרחבית בין האתר הפעיל של האנזים לסובסטרט. לכן יש ספציפיות של אנזים לריאקציה מסויימת.

Question 4

חוזק הקשר בין האתר הפעיל לסובסטרט

Answer 4

חלש יחסי

Question 5

חוזק הקשר בין האתר הפעיל לסובסטרט

Answer 5

חלש יחסי

Question 6

האתר הפעיל יכול להכיל מולקולות נוספות כמו

Answer 6

קואנזימים או קטיונים של מתכת המשתתפים ביצירה או בשבירה של קשרים כימיים בסובסטרט.

Question 7

דרך הפעולה של האנזים

Answer 7

• לריאקציה כימיה יש אנרגית הפעלה (אנרגית שפעול). מחסום אנרגטי שיש להתגבר עליו כדי שהריאקציה תתקיים.
• מהירות הריאקציה נמצאת ביחס ישיר למספר המולקולות שלהן אנרגיה שווה או גדולה מאנרגיית השפעול.

Question 8

אפשר להחיש את מהירות הריאקציה על ידי

Answer 8

חימום- גם מוסיף אנרגיה לכל מולקולה וגם מעלה את המהירות הקינטית הממוצעת.

שימוש בקטליזטור המוריד את אנרגית השפעול: קטליזטור כימי בתעשייה, ביוקטליזטור- אנזים.

Question 9

תנאים המשפיעים על הפעילות האנזימטית

Answer 9

ריכוז הסובסטרט: מהירות הריאקציה עולה כפונקציה של ריכוז הסובסטרט, עד שמגיעים לרוויה- מצב בו עלייה בריכוז הסובסטרט לא משפיעה על מהירות הריאקציה.

ריכוז האנזים: ככל שהריכוז גבוה יותר, הפעילות מהירה יותר.

Question 10

יחידות של אנזימים

Answer 10

• לכל אנזים טמפרטורה ורמת PH אופטימלית לפעילות
• אפשר למדוד פעילות של אנזים מחוץ לגוף החי בתנאי שיש תנאים מתאימים:
  
  • טמפ
  • חומציות
  • קואנזימים
• ריכוז האנזים נמדד ביחידות פעילות: קצב העלמות הסובסטרט, או קצב היווצרות התוצר. היחידה המקובלת היא
  international unit of enzyme activity-U. המוגדרת כמיקרומיל סובסטרט שנעלם (התפרק) או מיקרומול תוצר שהתקבל במשך דקה בתנאים מוגדרים.

Question 11

קואנזימים-

Answer 11

• הקואנזימים הם מולקולות בעלות משקל מולקולרי יחסית נמוך.
• לא חלבוניות, המסייעות לחלק מהאנזימים לצורך פעולתם.
• בדרך כלל הכוונה לתרכובות אורגניות לא חלבוניות שמסייעות לפעולת האנזימים על ידי העברת קבוצות כימיות שונות בינהם- למשל פרוטונוים או יונים. (לפי הגדרה כללית יותר, גם חומר שמעביר אלקטרונים נקרא קואנזים)
• קואנזימים רבים הם ויטמינים או נגזרות שלהם.
• קואנזים הכרחי לפעולת האנזים והוא מזרז את התגובה הכימית הרלוונטית. יכול להיות קשור באופן קבוע לאתר הפעיל, או להיות מולקולה עצמאית.

Question 12

NAD⁺:

Answer 12

• דוגמה לקואנזים
• משתתף בריאקציות בהם יוצאים שני מימנים מסובסטרט. הוא קולט את אחד המימנים ואלקטרון ממימן שני, כך שמתקבל קואנזים מחוזר
  NADH
• הקואנזים המחוזר יכול להשתתף בריאקציה אחרת הפוכה עם אנזים אחר. אבל במקרה הזה הסובסטרט יקלוט שני מימנים והקואנזים משמש כמוסר מימנים.

Question 13

NADP⁺:

Answer 13

• דוגמה לקואנזים
• גם לו יש שתי צורות, אחת מחומצנת ואחת מחוזרת. חשוב לזכור שיש ספציפיות בין האנזים לקואנזים, והאנזים העובד עם הראשון לא יכול לעבוד עם השני.

Question 14

השוני בין קואנזימים לאנזימים

Answer 14

• רמת ספציפיות של אנזימים גבוהה יותר. (הכוונה שקואנזימים יכולים להשתתף במספר תהליכים אנזימתים שונים)
• אנזים הוא חלבון, קואנזים לא.
• האנזים לא עובר שינוי כימי במהלך הריאקציה, הקואנזים כן.

Question 15

גרך פעולת הקואנזים

Answer 15

בזמן הפעילות, הקואנזים מתקשר יחד עם הסובסטרט לאתר הפעיל של האנזים, כך שהיא נעשית תוך כד התחברות שלושת השותפים.

Question 16

מסייעים נוספים לאנזימים:

Answer 16

קטיונים-
MG²⁺ CA²⁺
. חלק מריאקציות דורשות גם קואנזימים וגם קטיון.

ויטמינים- חייבים להתקבל במזון. הרבה ויטמינים מסיסי מים הם חומרי מוצא לבניית קואנזימים או קבוצות פרוסטטיות.

Question 17

ויסות הפעילות האנזימטית

Answer 17

ויסות כמותי: וויסות כמויות האנזים, הקואנזימים והאנרגיה הזמינה לתהליך.

ויסות הפעילות הקטליטית של האנזים: לחלק מהאנזימים שניים או יותר מצבים בהם הם בלתי פעילים בתנאים מסויימים ובתנאים אחרים עוברים הפעלה.

Question 18

עיכוב תחרותי

Answer 18

: המעכב התחרותי דומה במבנהו המרחבי לסובסטרט ולכן מתחרה עם הסובסטרט על האתר הפעיל של האנזים. המעכב נקשר לאתר הפעיל אך האנזים לא יכול לעבוד עליו ובכך הוא חוסם את פעילות האנזים.

Question 19

עיכוב אלוסטרי

Answer 19

המעכב האלוסטרי נקשר לאתר קשירה מרוחק מהאתר הפעיל של האנזים. הקישור הזה מביא לשינוי במבנה המרחבי של האנזים, ולכן האנזים לא יכול לקשור את הסובסטרט. מעכבים אלו הם בדרך כלל מולקולות המתקבלות במטבוליזם של הגוף.

Question 20

מה זה אלוסטריה

Answer 20

היא תכונה של אנזימים וחלבונים. תופעה זו מתרחשת כשמולקולה מסוימת (המכונה בהקשר זה אפקטור) נקשרת לאנזים או לחלבון, דבר שבעקבותיו משתנה נטייתו להיקשר לסובסטרט (במקרה של אנזים) או לליגנד (במקרה של חלבון).

המוגלובין, אחד החלבונים הנפוצים והנחקרים ביותר בביוכימיה, הוא חלבון אלוסטרי. כל מולקולת המוגלובין מורכבת מארבע תת-יחידות; כל אחת מהן מסוגלת לקשור מולקולה דו-אטומית אחת של חמצן (O₂). לאחר שנקשרת מולקולת חמצן אחת להמוגלובין, צורתו המרחבית של החלבון משתנה, ועל ידי כך נעשים שלושת אתרי הקישור האחרים בהמוגלובין חשופים יותר לסביבה החיצונית, דבר המגביר את נטייתם לקשור מולקולות חמצן.

Question 21

עיכוב אלוסטרי על ידי משוב

feedback inhibition

Answer 21

כאשר התוצרים של אנזימים לא מנוצלים, מתקשר התוצר המצוי בעודף לאחר מהאנזימים בשרשרת המייצרת אותו בהתקשרות הגורמת לשינוי אלוסטרי ומעכב אותו. דרגת העיכוב תהיה ביחס לכמות התוצר שהצטבר. דוגמה למעכב אלוסטרי על ידי משוב הוא ATP.

Question 22

מי הם בדרך כלל המעכבים האלוסטרים?

Answer 22

בדרך כלל מולקולות המתקבלות במטבוליזם של הגוף

Question 23

זימוגנים

Answer 23

נקראים גם פרואנזימים

אנזימים אלה נמצאים במצב לא פעיל, והם מופעלים רק בתנאים מתאימים. הסיומת של אנזימים אלה היא “גן”, או שההתחלה שלהם היא עם “פרו”.

Question 24

פוספורילציה

Answer 24

שינוי פעילות בעקבות הוספת פוספט. ההתקשרות לפוספט מביאה בחלק מהאנזימים להפסקת פעילות, ובאחרים להפעלה.

Question 25

lactase

Answer 25

• אנזים שאחראי על ריאקצית פירוק הדו סוכר לקטוז לשני חד סוגרים.

Question 26

sucrase

Answer 26

• אנזים שאחראי על ריאקצית פירוק הדו סוכר סורוז לשני חד סוכרים.

Question 27

sucrase

Answer 27

• אנזים שאחראי על ריאקצית פירוק הדו סוכר סורוז לשני חד סוכרים.

Question 28

Dehydrogenase

Answer 28

שם המעיד על אופי הריאקציה. זהו שם כללי לאנזים מחמצן שאחראי בדרך כלל על ריאקציה בה יש הוצאת שני מימנים מסובסטרט. למשל האנזים
lactic dehydrogenase
הוא אנזים שאחראי על ריאקציה של הוצאת מימנים מחומצה לקטית.

Question 29

kinase

Answer 29

• שם המעיד על אופי הריאקציה. זהו שם כללי לאנזים שאחראי על ריאקציה של העברת פוספט ממולקולה אחת לשנייה.

Question 30

שביל מטבולי

Answer 30

תהליכים ביוכימיים הם רב שלביים. חומר המוצא עובר סדרה של שינויים קטנים, כאשר בכל שלב אנזים שונה מזרז את התהליך. עד שמתקבל התוצר הסופי.

לשרשרת תהליכים כזו קוראים שביל מטבולי.

יש אנזימים מסיסים ויש הקשורים לממברנה.

Question 31

היכן מתקיימים הבילים המטבוליים?

Answer 31

חלק מהשבילים מתקיימים באברוני התא, וחלק בציטופלסה.

Question 32

מערכת העיכול

Answer 32

• פירוק המולקולות הגדולות לקטנות יותר נעשה על ידי הוספת מולקולות מים (הידרוליזה).
• העיכול הוא ברובו חוץ תאי, נעשה על ידי מיצי העיכול העשירים באנזימים.

Question 33

הפרשת מיצי העיכול מווסתת על?

Answer 33

מערכת העצבים והורמונים.

Question 34

אנרגיה כימית

Answer 34

• היא האנרגיה הפוטנציאלית של חומר מסויים.
• התרכובות האורגניות שבעלי חיים אוכלים הן עשירות באנרגיה.
• פירוק מולקולות אלה בתהליך של חמצון משחרר אנרגיה- האנרגיה אצורה בקשרים הכימיים שבין אטומי המולקולות, וניתוק קשרים אלה מביא להפקת אנרגיה הדרושה לגוף על מנת לקיים את כל תהליכי החיים.
• כשחומרי מזון מתפרקים, משתחררת אנרגיה.
• אבל האנרגיה הזו לא מנוצלת על ידי הגוף בצורה ישירה, אלא לבניית חומר מיוחד עתיר אנרגיה הנקרא:
• *ATP- אדנוזין טריפוספט.**

Question 35

התועלת בבנית
ATP

Answer 35

• ATP
  הוא קואנזים המשתלב בפעילות אנזימים רבים.
• ATP
  עובד גם בצמוד לחלבונים אחרים ומספק להם אנרגיה תוך כדי שהוא הופך ל
  ADP
  (אנרגיה לחלבוני שריר, הובלה פעילה של חומרים דרך ממברנות)
• חשוב לזכור- האנרגיה של מולקולת
  ATP
  זמינה משום שבתאים יש מנגנונים המאפשרים לנצל אותה ישירות, בניגוד לאנרגיה שאגורה במולקולת גלוקוז אותה התאים לא יכולים לנצל ישירות.

Question 36

הפה

Answer 36

• הרוק המופרש מרטיב את המזון ומתאימו לבליעה.
• קיים אנזים הנקרא פטיאלין (סוג של עמילזה), המפרק עמילן למלטוז.
• הפירוק הוא פונקציה של זמן לעיסה.

Question 37

ושת

Answer 37

תפקיד מיכני, אין הפרשת מיצי עיכול.

Question 38

קיבה

Answer 38

• המזון המגיע לקיבה מגרה תאים המצויים ברירית הקיבה להפריש הורמון הנקרא גסטרין.
• ההורמון גורם לתאים אחרים ברירית להפריש מיצי עיכול לחלל הקיבה.

Question 39

מיץ הקיבה מכיל:

Answer 39

• חומצת מלח HCL
• פפסינוגן
• ליפזה
• ריר

Question 40

חומצת מלח HCL

Answer 40

- חומצה חזקה שמביאה ל
PH
בין 1.5-2.5, מרבית החלבונים עוברים דנטורציה ונעשים נגישים יותר לעיכול. החומצה קוטלת הרבה חיידקים במזון.

Question 41

פפסינוגן

Answer 41

• האנזים פפסין נוצר על ידי פעולה של חומצה מלחית שבמיצי הקיבה על הזימוגן- פפסינוגן המופרש ברירית הקיבה.
• לאחר שנוצרת כמות מסויימת של פפסין, הלה משמש כזרז להמרה נוספת של פפסינוגן לפפסין
• . זוהי דוגמה למנגנון משוב חיובי.
• זהו אנזים פאוטאוליטי- מפרק חלבונים. הוא מפרק את החלבונים לשרשראות פוליפפטידיות קצרות יותר (פפטונים)

Question 42

ליפזה

Answer 42

אנזים המפרק טריגליצרידים. הטריגליצרידים הנזילים יותר מתפרקים בקיבה.

Question 43

ריר

Answer 43

דופן הקיבה מוגן מפני החומצה והפפסין על ידי שכבת ריר עבה. כאשר יש פגיעה ברירית- נוצר כיב.

Question 44

התריסריון

Answer 44

שני מיצי עיכול נשפכים לתריסריון, מיצים אלה מופרשים כתוצאה של אכילה, מגיעים בצינורות ומתערבבים עם כניסתם לתריסריון.

• מיץ המרה, הנוצר בכבד ומאוחסן בכיס המרה
• מיץ הלבלב הנוצר בלבלב

Question 45

מיץ המרה

Answer 45

• יש בו מלחי מרה שתפקידם לגרום לאמולסיפיקציה של שומנים (יצירת תחליב של ליפידים בתמיסה מימית).
• אמולסיפיקציה של ליפידים על ידי מלחי המרה הכרחית גם לפירוק אנזימטי על ידי ליפזה, וגם לספיגה של חומרים ליפידיים.

Question 46

מיץ לבלב

Answer 46

מכיל ביקרבונט הנתרן
NaHCO₃
המעלה את דרגת החומציות בין 7 ל: 8
ואנזימים
רבים ביניהם:

• ליפזה- אנזים המפרק קשר אסטרי בטריגליצרידים.
• עמילזה
  amylase α pancreatic
  -מפרק עמילן וגליקוגן למלטוז, גלוקוז ומקטעים באורכים שונים של גלוקוז.
• אנזימים פרוטאוליטים- ביניהם:
  chymotrypsin, trypsin
  מפרקים פפטונים לדיפפטידים וחומצות אמינו בודדות.

Question 47

מעי דק

Answer 47

המולקולות המגיעות למעי הדק הן קטנות ובדרך כלל יש צורך לנתק קשר אחד או שניים.

• יש אנזימים מפרקי סוכרים (דיסכרידזות)
• ומפרקי חלבונים (דיפפטידזות)

Question 48

מעי גס

Answer 48

• חומרים שלא נספגו במעי הדק עוברים למעי הגס.
• במעי הגס יש חיידקים שניזונים משאריות שלא התפרקו.
• אחרי פעולת החיידקים וספיגת המים ומלחים, מתקבלת הצואה המופרשת מהגוף.

Question 49

ספיגת החומרים בדרכי העיכול

Answer 49

• תוצרי הפירוק מסיסים במים, כמו חד סוכרים וחומצות אמינו. נספגים דרך קיר המעי לדם, ומשם דרך וריד השער לכבד.
• בנוסף לתוצרי הפירוק נספגים במעי מלחים, מים, ויטמינים ומולוקולות קטנות שונות.
• הספיגה נעשית בחלקה על ידי דיפוזיה ובחלקה על ידי מעבר אקטיבי.

החומרים הליפופילים, בינהם תוצרי הפירוק של הטירגליצרידים, נספגים בדרך מיוחדת- תחילה לדרכי הלימפה ואחר כך לדם. הם נספגים כחלקיקי אמולסיה הנקראים כילומיקרונים.

Question 50

מחלות אי ספיגה

Answer 50

משנית- נזק לרירית המעי ולכן פגיעה בספיגה. (למשל בגלל מחלה זיהומית)

ראשונית- אי ספיגה ספציפית לחומר מסויים.

Question 51

אוסמוזה

Answer 51

אוֹסְמוֹזָה היא מעבר של ממס דרך ממברנה חדירה למחצה, במעלה מפל ריכוזים, דהיינו, מתמיסה דלילה יותר (שבה ריכוז המומסים הכולל נמוך יותר), לתמיסה מרוכזת יותר (שבה ריכוז המומסים הכולל גבוה יותר), עד ליצירת איזון בין ריכוזי המומסים הכוללים משני צידי הקרום. אוסמוזה היא סוג של פעפוע (דיפוזיה) במהלכו רק הממס יכול לעבור דרך קרום שבין שתי התמיסות.

Question 52

טוניות

Answer 52

תמיסה בה ריכוז המומסים בסביבה נמוך יותר לעומת התא מכונה תמיסה היפוטונית, ותמיסה בה ריכוז המומסים גבוה יותר לעומת התא מכונה תמיסה היפרטונית. הבדל הריכוז בין שתי התמיסות הוא טוניות. ככל שהטוניות גבוהה יותר, כך ישנה זרימה מואצת יותר של הממס מהתמיסה ההיפוטונית להיפרטונית, מכיוון שצריכות לעבור יותר מולקולות ממס דרך הקרום, יחסית לנפח הכללי, על מנת להגיע לאיזון. כאשר ריכוז המומסים שווה בשני הצדדים התמיסה נקראת תמיסה איזוטונית.

Question 53

לחץ אוסמוטי-

Answer 53

• הלחץ שמפעילה תמיסה על ממברנה חדירה למחצה המפרידה בינה לבין תמיסה אחרת, עקב הפרש בריכוז המומס בין שתי התמיסות.
• פוטצניאל אוסמוטי הוא פוטנציאל האנרגיה של האוסמולטריות בתמיסה, המונעת מהממס (שהוא על פי רוב מים בתמסיה בילוגית) לצאת ממנה דרך ממברנה חדירה למחצה.

Question 54

חוסר בדיסכרידזות-

Answer 54

חסר באנזימים המפרקים דו סוכרים לחד סוכרים. הצטברות של דו סוכר בחלל דרכי העיכול מביאה לעליית בפוטנציאל הוסמוטי ולכן למשיכת מים. תווצרנה הפרעות של שלשולים, יצרת גזים וכאבי בטן. מציאותם של המים יכולה להביא לשיבוש ספיגה של תוצרי פירוק נוספים.

Question 55

Sucrase-isomaltase complex deficiency:

Answer 55

זוהי מחלה בה אין יכולת לפרק סוכרוז, ויכולת מוגבלת לפרק עמילן. חשוב למנוע בילדים התייבשות ותת תזונה על ידי דיאטה חסרת סוכרוז והגבלת עמילן. המחלה נדירה. הסימנים הקליניים משתפרים באופן ספונטני עם הגיל.

Question 56

אי סבילות לסוכר החלב

Answer 56

האנזים לקטזה מפרק את הסוכר בחלב. עם עליה בגיל פעילות האנזים יורדת. בחלק מהאוכלוסייה פעילות האנזים נמוכה מאוד ומביאה לשלשולים וגזים אחרי שתיית חלב.

Question 57

מחלת הצליאק

Answer 57

אלרגיות כרונית לחלבונים בקמח (גלוטן). המחלה נובעת כנראה מפגם בתגובה החיסונית של החולה לאנטיגן הגליאדין המצוי בגלוטן החיטה. אצל הילדים הסימנים הקליניים בולטים וכוללים:

דלקת ונזק לרקמה במערכת העיכול

שלשולים קשים ואי ספיגה כללית

יתכנו בעיות של פגיעה בעצמות השיניים

קומה נמוכה

חוסר פוריות

אצל המבוגר הסימנים הקליניים פחות בולטים אך הרגישות לכל החיים.

Question 58

פטיאלין

Answer 58

• אנזים המפרק עמילן למלטוז

Question 59

גסטרין

Answer 59

• הורמון המופרש מתאי בקיבה וגורם להפרשת חומצת קיבה

Question 60

כילומיקרונים

Answer 60

חלקיקי אמולסיה