תרגום וחלבונים

Question 1

מה המבנה של חומצת אמינו?

Answer 1

קצה אמיני המכיל חנקן
2. קצה קרבוקסילי המכיל פחמן וחמצן 3. Side group – החלק המשתנה בין החומצות האמיניות השונות
החיבור בין החומצות האמיניות נעשה בין קצה אמיני של חומצה אמינית אחת לקצה קרבוקסילי של חומצה אמינית שניה. בתהליך משתחררת מולקולת מים, חמצן משתחרר מהקצה הקרבוקסילי של חומצה אמינית אחת ושני מימנים משתחררים מהקצה האמיני של החומצה האמינית השני. קשר זה נקרא קשר פפטידי בין N ל-C.

Question 2

מהו מבנה הריבוזום?

Answer 2

מורכב מתת יחידה קטנה ותת יחידה גדולה )גדולה פי 2(. כל אחת מתת היחידות מכילה חלבון ו-rRNA )רנ”א ריבוזומולי(. בשתי תתי היחידות של הריבוזום יש אתרי קישור, אחד ל- .tRNA-ואחד ל mRNA

Question 3

מהו tRNA

Answer 3

tRNA – רנ”א מוביל רצף אחד של נוקלאוטידים )גדיל אחד( שמחוברים ביניהם באזורים
מסוימים בקשרי מימן ויוצרים מבנה שניוני בצורת תלתן.
בקצה אחד של רנ”א מוביל יש אנטיקודון שנקשר אל הקודון ברנ”א שליח, ובקצה השני אזור לחיבור חומצה אמינית בהתאם לאנטיקודון.
ישנם 20 סוגים שונים של tRNA כך שכל אחד מהם קושר חומצת אמינו ספציפית על פי האנטיקודון שלה. כלומר, לכל אחת מ-20 החומצות אמינו מותאם tRNA משלה.

Question 4

מה הקשר בין רנ”א מוביל לחומצה אמינית

Answer 4

הקצה הקרבוקסילי של החומצה האמינית מתחבר ל- tRNA בפחמן מס’ 3 של הסוכר )הסוכר שייך לנוקלאוטיד(. מפחמן מס’ 3 משתחרר OH ומהחומצה האמינית משתחרר H לכן בסוף תהליך הקישור משתחררת מולקולת מים.

Question 5

מה הכיווניות של רנא מוביל?

Answer 5

לכל קודון ב-mRNA מותאם אנטיקודון ב-tRNA. רנ”א שליח בעל כיוון מ-5’ ל-3’ ורנ”א מוביל בעל כיוון מ-3’ ל-5’.


Question 6

תארי את ההתחלה של שלב התרגום

Answer 6

התחלה-
􏰀 תת היחידה הקטנה של הריבוזום מתיישבת על גבי
רנ”א שליח.
􏰀 מגיע רנ”א מוביל בעל אנטיקודון לקודון ההתחלה,
כלומר רנ”א מוביל עם חומצה אמינית מתיונין.
􏰀 תת היחידה הגדולה של הריבוזום מתחברת.
הערה: בתת היחידה הגדולה של הריבוזום ישנם שלושה אזורים – אזור A שמיועד ל-tRNA עם החומצה אמינית הבאה בתור, אזור P שמכיל את tRNA עם החומצה האמינית הנוכחית ואזור E בו tRNA משחרר את החומצה האמינית ומשתחרר מהריבוזום.
פפטידיל טרנספראז - יוצר קשר פפטידי בין חומצת האמינו החדשה לשרשרת החלבון הקיימת.

Question 7

תארי את שלב ההתארכות בתרגום

Answer 7

רנ”א מוביל נוסף מביא את החומצה האמינית
המתאימה לקודון הבא ברצף.
􏰀 החומצות האמיניות מתחברות בקשר פפטידי, וכעת
שתיהן מחוברות לרנ”א מוביל שהביא את החומצה האמינית השנייה.
􏰀 רנ”א מוביל הקודם משתחרר והריבוזום מתקדם על גבי רנ”א שליח לקודון הבא.
􏰀 כך ממשיך התהליך לקבלת שרשרת ארוכה של פפטידים.


Question 8

תארי את שלב הסיום בתרגום

Answer 8

כשהריבוזום מגיע לאחד מקודוני הסיום נכנס release
factor שמתיישב באזור קודון הסיום.
 􏰀 tRNAהאחרון יוצא.
􏰀 תתי היחידות של הריבוזום נפרדות
. 􏰀 mRNA משוחרר. 
􏰀 פקטור השחרור יוצא.

Question 9

מהו פוליריבוזום?

Answer 9

תהליך התרגום מתבצע על כמה אזורים של
mRNA בו זמנית, על גבי פוליריבוזומים.
פוליריבוזום נוצר כאשר פועלים על גבי אותו mRNA מספר ריבוזומים בו זמנית. מכל ריבוזום יוצאת שרשרת פפטידים.

Question 10

מהי מסגרת קריאה ORF

Answer 10

אם נייצר קריאות שונות נקבל חלבון אחר. למשל, אם נדלג על נוקלאוטיד אחד או שניים ברצף נקבל רצף חומצות אמינו שונות.
מסגרת הקריאה מתחילה מקודון ההתחלה ומסתיימת בקודון הסיום. אזור ה-CAP ו-polyA לא מתורגמים. מסגרת הקריאה לוקחת בחשבון את קודון ההתחלה למתיונין – ATG בדנ”א ואת קודוני הסיום - ,TAA, TAG
TGA בדנ”א.
בתהליך התרגום מתורגמת בכל פעם מסגרת קריאה אחת בלבד, לרוב הארוכה ביותר.
􏰁כדי שחלבון יהיה פונקציונלי עליו להכיל כ-100 חומצות אמינו לפחות.

Question 11

מה תפקידי החלבונים?

Answer 11

בניית רקמות חדשות והחלפת רקמות שניזוקו.
2. נוגדנים – בניית גופי חיסון הלוחמים בזיהומים ומגנים על הגוף.
3. המוגלובין – הובלת המזון והחמצן בדם, אל התאים ומהם.
4. ויסות מאזן המים, החומצות והבסיסים בגוף.
5. הורמונים – ויסות התהליכים הכימיים והפיזיים הקרויים “חילוף חומרים” שהוא שריפת המזון
והפיכתו לאנרגיה, ויסות גדילה, התבגרות מינית.
6. אנזימים – חלבונים המאפשרים את התרחשותן של תגובות כימיות בתנאים הקיימים במערכות
ביולוגיות. האנזים למשה מזרז תגובות כימיות, הוא מאפשר פירוק והרכבה של חומרים מהר יותר.

Question 12

מהם סוגי החלבונים?

Answer 12

מחלקים את החלבונים לשניים:
1. חלבוני מבנה – משמשים לבניית תאים ואברונים בתוך התאים.
2. חלבוני פעולה – מבצעים פעולה כלשהי.
􏰀 אנזימים – מזרזים תהליכי בני ופירוק.
􏰀 נוגדנים – הגנה על הגוף.
􏰀 חלבוני שרירים – הרפיה והתכווצות שרירים.
􏰀 הורמונים – מווסתים תהליכים שונים בגוף.
􏰀 המוגלובין – מעביר חמצן בדם.

Question 13

מהו המבנה המרחבי של החלבון

Answer 13

החלבונים הם פולימרים של חומצות אמינו שקשורות זו לזו בקשרים פפטידיים.
שרשרת ארוכה של חומצות אמינו הופכת להיות חלבון פעיל רק לאחר שהיא מתקפלת, מתפתלת ונכרכת סביב עצמה לקבלת צורה מרחבית ייחודית. רק כאשר השרשרת עוברת שינוי מרחבי החלבון הופך להיות פעיל. המבנה המרחבי של החלבון הוא תוצאה של המבנה הראשוני, הסביבה הכימית והתנאים הפיזיקליים.
למבנה החלבון 4 רמות ארגון:
1. מבנה ראשוני
2. מבנה שניוני – שני סוגים סליל α ומשטח β
מבנה שלישוני – מורכב משני המבנים השניוניים, כלומר גם מסליל α וגם ממשטח β.
4. מבנה רבעוני – המבנה המרחבי הסופי.

Question 14

מהו מבנה שניוני?

Answer 14

.
ישנם שני הסוגים החשובים ביותר הם סליל α ומעטפת כפלים β.
סליל α
􏰀 חומצות אמינו יוצרות קשרי מימן עם חומצות אמינו במרחק 3.6 שיירים לאורך גדיל החלבון. כל קבוצות ה-CO וה-NH של השרשרת העיקרית קשורות ביניהן בקשרי מימן. הקבוצות הצדדיות R מופנות כלפי חוץ.
􏰀 קשרים אלו מקפלים את החלבון ב-100 מעלות לכיוון ימין – יציב יותר או שמאל. כך נוצר מבנה ספירלי דחוס שבתוכו אין כמעט חלל פנוי. כשליל מכל חומצות האמינו נמצאות בסלילי α.
מעטפת קפלים β
􏰀 מספר שרשראות פוליפפטידיות נצמדות זו לזו באמצעות קשרי מימן רוחביים.
􏰀 נוצר מבנה דמוי משטח.
􏰀 כל הקשרים הפפטידיים שבמבנה משתתפים ביצירת קשרי מימן
באופן מחזורי מה שמקנה יציבות רבה.
􏰀 זהו מבנה שניוני נפוץ בחלבונים בעלי חומצות אמינו המכילות
קבוצות R קטנות )גליצין, אלאנין(.
􏰀 הוכחות קבוצות R גדולות או טעונות מפריעות להיווצרות מבנה זה.

Question 15

מהו מבנה שלישוני ורבעוני?

Answer 15

בנה תלת מימדי שמקנה לחלבון את היכולת לבצע תפקיד ספציפי בתא. הפרעה או פגם ביצירת מבנה זה
בהכרח תפגום בפעולת החלבון.
המבנה השלישוני נוצר ממספר סוגים של קשרים כימיים:
1. קשרי גופרית – קשרי S-S דיסולפידיים. קשרים קוולנטיים הנוצרים רק בנוכחות חומצת האמינו
ציסטאין, המכילה אטום גופרית בקצה קבוצת ה-R.
2. קשרי מימן – קשרי מימן בין קבוצות ה-R של חומצות האמינו. קשר מימן קיים בין מטענים
אלקטרוניים בעלי קוטביות הפוכה )הרבה יותר חלש מקשר יוני(.
3. קשרים יונים – קשרים בין יונים בעלי מטענים הפוכים זה מזה. מכונים גם גשרי מלח )מלח בישול(.
4. אפקט הידרופובי – חומצות אמינו בעלות קבוצות R הידרופוביות עשויות להיצמד זו לזו מתוך דחייה ממים. זה אינו קשר כימי אלא דחייה משותפת מאותו גורם.

מבנה רבעוני
נוצר מאינטראקציה בין לפחות שתי מולקולות חלבון. כל מולקולת חלבון היא תת יחידה ומשמשת כחלק מהקומפלקס החלבוני. למבנה זה משקל מולקולרי מאוד גבוה.
הקשרים הכימיים היוצרים את המבנה השלישוני יוצרים את המבנה הרבעוני. למשל: להמוגלובין מבנה רבעוני ולו 4 תת יחידות.
חלבונים במנה רבעוני מסתדרים במרחב בשתי צורות עיקריות:
1. כדוריים )גלובולאריים( – צורתם מעוגלת והם מסיסים לרוב בתמיסות מימיות. חלבונים תפקודיים הם בעלי צורה כדורית – אנזימים, חלבוני הובלה ועוד. חלבונים אלו מורכבים ממספר מבנים
שונים – סלילי α ומשטחי β.
2. סיביים – משמשים בעיקר כחלבוני מבנה בתאים, בניגוד לכדוריים אינם מסיסים במים. רובם בעלי מבנה יחיד. למשל שערה בנויה מחלבון סיבי שמורכב מיחידות של חומצת האמינו ציסטאין.

Question 16

מהי דנטורציה?

Answer 16

דנטורציה – גורמים כמו חום )40-42 מעלות(, PH ועוד בסביבתו של חלבון פעיל מביאים לפירוק הקיפולים בשרשרת החומצות האמיניות, מה שהופך את החלבון לבלתי פעיל.

Question 17

מהן חומצות האמינו החיוניות?

Answer 17

לאוצין
איזולאוצין
ואלין
ליזין
תיאונין
מתיונין
פנילאלנין
היסטידין

Question 18

במה מסייע לאוצין

Answer 18

חיונית לוויסות רמות הסוכר בגוף )פופולרית במיוחד אצל אנשים שמעוניינים לשמור על
אחוזי שומן נמוכים בגוף(.
􏰀 עוזרת לשמור על רמות הורמון גדילה תקינות, מה שמגביר מאוד את קצב התפתחות רקמת
השריר.
􏰀 נותנת אנרגיה לשרירים.
􏰀 מקורות טובים – סויה, עדשים, שעועית, חלמון ביצה, שקדים, חלב, דגנים, בוטנים.

Question 19

במה מסייע איזוליאוצין

Answer 19

חשובה להתאוששות הגוף לאחר אימון.
􏰀 עוזרת לוויסות רמות הסוכר בדם.

􏰀 עוזרת בייצור המוגלובין ואחראית על הקרשות דם טובה.
􏰀 עוזרת בייצור הורמון גדילה.
􏰀 מקורות טובים – עוף, דגים, שקדים, קשיו, ביצים, כבד, עדשים.

Question 20

במה מסייע ואלין

Answer 20

מתקנת תאי שריר ועוזרת לייצור חדשים.
􏰀 שומרת על מאזן חנקן תקין בגוף.

􏰀 מקורות טובים – בשר, דגנים, פטריות, סויה, בוטנים.

Question 21

במה מסייע ליזין

Answer 21

עוזר בספיגה של סידן והתפתחות של עצמות.
􏰀 שמירה על מאזן חנקן טוב בגוף, שחיוני לשמירה על מסת שריר ומניעת תחושת עייפות.
􏰀 מקורות טובים – גבינות וחלב, תפוחי אדמה, ביצים, בשר אדום.

Question 22

במה מסייע תריאונין

Answer 22

ייצור קולגן ואלסטין - חומרי בניין חיוניים לתאי הגוף.
􏰀 תפקיד משנה – תפקודי כבד והמערכת החיסונית.
􏰀 משפרת את ספיגת מירב החומרים בגוף.
􏰀 מקורות טובים – בשר, דגים, ביצים, קוטג’, אגוזים, שעועית.

Question 23

במה מסייע מתיונין

Answer 23

בפירוק מתיונין בגוף יש שימוש בשומן )פופולרית בקרב באדי-בילדרים(.
􏰀 מעלה את רמות הורמון טסטוסטרון.
􏰀 חשובה לתהליך העיכול ולזיכרון, ועוזרת לטיפול בדיכאון.
􏰀 מקורות טובים – בשר, דגים, ביצים, יוגורט, עדשים, בצל, שום.

Question 24

במה מסייע פנילאלנין

Answer 24

משפרת את הרמה של מוליכים עצביים )כמו אדרנלין ודופמין( ולכן קשורה למצב הרוח,
לזיכרון ולתפקודי מוח באופן כללי.
􏰀 משפרת את שיעור הספיגה של ויטמין D בגוף.
􏰀 משתמשים בפנילאלנין בממתיקים מלאכותיים שמכילים אספרטיים )למשל בקולה(, לכן יש
המזהירים שלא להגיע למינון יתר.
􏰀 מקורות טובים – אבוקדו, שדים, מוצרי חלב, אגוזים, זרעים.
􏰀 פנילקטונוריה – אחת המחלות התורשתיות הראשונות שהתגלו. מחלה שנגרמת בגלל
מחסור גנטי באנזים פנילאלנין הידרוקסילאז המזרז את הפיכת הפנילאלנין בגוף לחומצת האמינו טירוזין. כתוצאה מכך מצטבר פנילאלנין בגוף, בעיקר במוח. המחלה גורמת לפיגור שכלי מגיל צעיר ולתופעות נוספות. אם המחלה מאובחנת בגיל צעיר יחסית ניצן למנוע אותה על ידי שמירה על דיאטה קפדנית נטולת פניאלנין.

Question 25

במה מסייע היסטדין

Answer 25

נחשבת חומצה אמינית חיונית מכיוון שבקרב אנשים שניזונו מתפריט ללא היסטידין
אובחנו השפעות שליליות מאוד משמעותיות על רמות ההמוגלובין.
􏰀 עוזרת לגוך לגדול ולשקם רקמות, כמו שרירים למשל. 􏰀
אחראית על ייצור כדוריות דם אדומות ולבנות.
􏰀 מסייעת בייצור המיאלין – שכבת הגנה שעוטפת את תאי העצב )דומה לשכבת מבודד על
גבי חוט חשמל(. טרשת נפוצה נגרמת מפגיעה בייצור המיאלין.
􏰀 עוזרת בייצור מיצי קיבה שחיוניים לפעולת העיכול.
􏰀 מקורות טובים – מוצרי חלב, בשר, עוף, דגים, חיטה.

Question 26

מהם אנזימים

Answer 26

אנזים זה סוג ייחודי של חלבון ובין החשובים בגוף. תגובות כימיות רבות של יצירה או פירוק קשרים בין אטומים יכולות להתרחש מעצמן, ללא השקעת אנרגיה, אך תהליך זה איטי מאוד.
אנזים משמש כקטליזטור )זרז( לתגובות כימיות. בכל תא של יצור חי יש אלפי אנזימים, ללא האנזימים תהליכים לא היו מתרחשים בגוף והוא לא היה מתקיים.
􏰀 אנזימים מאפשרים התרחשות תגובות כימיות ביצורים חיים ע”י זירוז הקצב פי מאה מיליון.
􏰀 האנזימים מאפשרים קיום תהליכים שונים בטמפ’ נמוכה יחסית.

Question 27

כיצד פועל האנזים

Answer 27

לכל אנזים מבנה מרחבי מיוחד שמתקשר עם מולקולות מסוימות. אנזים חייב להיקשר למצע = סובסטראט כדי לפעול. ההתאמה חייבת להיות מדויקת מבחינה מרחבית )בדומה למפתח ומנעול(.
אתר פעיל – האזור באנזים שאליו נקשר המצע. לאנזים יש 2 אזורים באתר הפעיל לכן יכול להיקשר בו זמנית עם 2 מולקולות
כאשר כל אחת משמשת מצע.
תוצר – נוצר במהלך התגובה. לאחר סיום התהליך האנזים יכול להתקשר עם מולקולות מצע נוספות.
אפשר לחלק את פעילות האנזים ל-2:
1. פעילות קטבולית – מולקולות מצע מתפרקת לשתי מולקולות תוצר באמצעות אנזים מתאים.
2. פעילות אנאבולית – זירוז תגובת חיבור בין שתי מולקולות מצע.

Question 28

מהם קואנזים

Answer 28

קואנזים – מולקולה מסייעת הדרושה לפעילותם של חלק מהאנזימים. קואנזים יכול להיות: 1. מולקולה אנאורגנית – אטומי מתכת כגון ברזל, נחושת.
2. מולקולה אורגנית – ויטמינים.

Question 29

מה מתאר קצב התגובה האנזימטית

Answer 29

מתאר את הירידה בריכוז הסובסטראט או את העלייה בריכוז התוצר כתלות בזמן שעבר מתחילת התגובה.

Question 30

מהם הגורמים המשפיעים על קצב התגובה האנזימטית?

Answer 30

ריכוז המצע – ככל שעולים בריכוז המצע קצב התגובה יעלה. במידה
ואין מספיק אנזימים פנויים הקצב לא יעלה.

ריכוז האנזים – עלייה בריכוז האנזים תגרום לעלייה בקצב התהליך
עד שכמות המצע לא מספיקה.

טמפרטורה – העלאת הטמפ’ מאפשרת למולקולות האנזים
והמצע לנוע מהר יותר והן מתנגשות בתדירות גבוהה יותר.
בטמפ’ קצת מעל 40 מעלות נקבל את הפעילות המקסימלית של האנזים. אם נמשיך להעלות את הטמפ’ המבנה של האתר
הפעיל ישתנה )תתרחש דנטורציה( והאנזים לא יוכל לקשור את המצע. בטמפ’ של 60 מעלות האנזים כמעט אינו פעיל. למרות זאת ישנם אנזימים שיודעים לעבוד בטמפ’ של 72 מעלות, הם מופקים מחיידקים שחיים במים חמים ומשתמשים בהם כדי לבצע תגובות ליצירת דנ”א באמצעות PCR.
4. רמת חומציות – לכל אנזים יש מאפיין חומציות משלו. יש אנזים שמתאים לpH חומצי ויש כאלה לבסיסי.