הולכה ממברנלית (7)

Question 1

מה זה חלבונים אינטגרלים?

Answer 1

חלבונים אינטגרלים (או חלבונים ממברנליים אינטגרלים) הם חלבונים שנמצאים בתוך קרום התא ומשובצים בתוכו באופן מלא או חלקי. הם ממלאים תפקידים חשובים בתהליכים תאיים שונים, כגון:

• העברת חומרים דרך קרום התא (תעלות ומשאבות)
• קבלת אותות מהסביבה החיצונית (קולטנים)
• חיבור מבני בין תאים או בינם לבין רקמות

חלבונים אלו לרוב מכילים אזורים הידרופוביים שנמצאים בתוך שכבת הליפידים של הממברנה, ואזוריהם ההידרופיליים פונים אל מחוץ או אל פנים התא.

Question 2

איזה שני סוגי טרנספורמציות (ממחוץ לתא לתוך התא ולהפך) יש?

Answer 2

Passive transport
לא צריך ATP
בהפועל בעזרת כוחות אלקטרוכימיים

Active transport
צריך ATP

Question 3

איזה מולקולות יכולות לעבור דרך תעלות חלבוניות אלפא הליקס?

Answer 3

תעלות חלבוניות המורכבות מגדילי אלפא הליקס (α-helix) בממברנה מאפשרות מעבר סלקטיבי של מולקולות קטנות, בעיקר יונים ומולקולות מסיסות במים. המולקולות שעוברות דרך תעלות אלו יכולות להיות:

1. יונים – תעלות יונים מאפשרות מעבר של יונים ספציפיים כמו נתרן (Na⁺), אשלגן (K⁺), סידן (Ca²⁺) וכלור (Cl⁻). תעלות אלו לרוב מותאמות בגודלן ובמטען החשמלי שלהן למולקולות מסוימות, מה שהופך את המעבר לסלקטיבי.
2. מים – מולקולות מים עוברות דרך תעלות שנקראות אקווהפורינים (Aquaporins). אלו תעלות ייחודיות שמבוססות על מבנה אלפא הליקס ומאפשרות מעבר מהיר של מים דרך ממברנת התא.
3. מולקולות קטנות מסיסות במים – תעלות מסוימות יכולות לאפשר מעבר של מולקולות קטנות אחרות, כמו גליצרול או חומרים פולריים מסוימים, כל עוד הן בגודל ובקוטביות המתאימים לתעלה.

תעלות אלפא הליקס מתאפיינות במבנה גמיש שמאפשר יצירת נקבוביות בממברנה, דרכן יונים ומולקולות קטנות עוברות בהתאם ** למפל הריכוזים** ולגירויים פיזיולוגיים כמו מתח חשמלי או קישור ליגנדים.

Question 4

3 סוגים של transport proteins (בפרט חלבונים אינטגרלים)
פאסיביים

ו1 אקטיבי

Answer 4

פאסיבי-
Simple diffusion
מעבר דרך תעלות חלבוניות α helix
Channel protein
מעבר של מולקולות קצת גדולות יותר על ידי מפל הריכוזים
Carrier protein
התחברות של המולקולה/יון לחלק מסוים בחלבון משנה את הצורה שלו ומעביר אותו בהתאם למפל הריכוזים

אקטיבי-
Carrier protein
בהשקעת אנרגיה כנגד מפל הריכוזים הכימיים

Question 5

3 דרכים להשקעת אנרגיה בטרונספורמציות אקטיביות

Answer 5

Coupled carrier
הצמדה של מולקולה שהולכת כנגד מפל הריכוזים למולקולה עם מפל הריכוזים כדי להוציא את הראשונה

ATP driven pump
השקעת אנרגיה בעזרת ATP

Light driven pump
מנצלת את האנרגיית האור (הפוטונים)

Question 6

מה משפיע על הפתיחה/סגירה של תעלות מבוססות מתח?
Voltage gated channel

Answer 6

(Passive transporters)

מושפעות מריכוז היונים הטעונים בסביבה שלה

Question 7

מה המנגנון מאחורי ligand gated channel?

Answer 7

תעלה מבוקרת ליגנד (Ligand-gated channel) היא חלבון ממברנלי שנפתח או נסגר בתגובה לקישור של מולקולה מסוימת, הנקראת ליגנד, אל אתר קישור על התעלה. תעלות אלו משמשות להעברת יונים דרך

1. קישור הליגנד: ליגנד (כמו נוירוטרנסמיטר, הורמון או מולקולה אחרת) נקשר לאתר קישור ייעודי על התעלה שנמצא מחוץ לתא או בתוך התא.
2. שינוי מבני: קישור הליגנד גורם לשינוי במבנה המרחבי של התעלה (סיבוב על הציר). שינוי זה מוביל לפתיחת התעלה, מה שמאפשר למולקולות או יונים לעבור דרכה בהתאם למפל הריכוזים שלהם.
3. מעבר יונים: כאשר התעלה נפתחת, יונים כמו נתרן (Na⁺), אשלגן (K⁺), סידן (Ca²⁺) או כלור (Cl⁻) יכולים לעבור פנימה או החוצה מהתא, בהתאם למפל הריכוזים שלהם ולמטען החשמלי בתא.
4. סגירת התעלה: לאחר שהליגנד מתנתק מהתעלה, היא חוזרת למצב הסגור שלה, ולעיתים נדרשת גם הסרה של עודפי יונים או שינויים נוספים בתא כדי להחזיר את המצב למצב מנוחה.

• תעלת אצטילכולין (Acetylcholine receptor): תעלה זו מופעלת על ידי קישור של הנוירוטרנסמיטר אצטילכולין ופותחת מעבר לנתרן בתאי עצב או בשרירים.
• תעלות GABA: מופעלות על ידי הנוירוטרנסמיטר GABA ומאפשרות מעבר של יוני כלור (Cl⁻), מה שגורם להיפרפולריזציה של התא, ומפחית את הסבירות לפוטנציאל פעולה.

Question 8

מה זה אפיניות affinity

Answer 8

מידת הקישור
Binding strength

Question 9

מה גורם לשחרור של המולקולות מהcarrier channel protein?

Answer 9

הציטוזולגורם לירידה באפיניות בין הליגנד (המולקולה) לcarrier
וירידה של הליגנד לציטופלזמה

Question 10

מה זה antiport ומה זה symport?

Answer 10

Antiport ו-Symport הם שני סוגים של מנגנונים להעברת מולקולות דרך ממברנת התא, שמשתמשים בהובלה משותפת של חומרים. הם משתייכים לקטגוריה של טרנספורטרים אקטיביים משולבים (coupled transporters), כלומר, הם מעבירים חומרים בצורה משולבת שמערבת כמה מולקולות או יונים בו זמנית.

• מנגנון: בתהליך של אנטי-פורט, מולקולה אחת או יון נכנסים לתוך התא תוך כדי שחרור של מולקולה או יון אחר החוצה מהתא. זהו מנגנון של הובלה הפוכה.
• דוגמה: משאבת נתרן-אשלגן (Na⁺/K⁺-ATPase). בתהליך זה, 3 יוני נתרן (Na⁺) מונעים החוצה מהתא בעוד 2 יוני אשלגן (K⁺) נכנסים לתוך התא. זה יוצר גרדיאנט של יונים המנוצל לתהליכים אחרים בתא.

• מנגנון: בסימפורט, שתי מולקולות או יונים מועברים באותו כיוון, כלומר, שניהם נכנסים לתוך התא או שניהם יוצאים מהתא. זהו מנגנון של הובלה משולבת באותו כיוון.
• דוגמה: סימפורט של גלוקוז-נתרן (Na⁺/glucose symporter). בתהליך זה, יון נתרן (Na⁺) נע בריכוז גבוה לעבר התא, ולצידו גלוקוז נכנס לתוך התא. זה מאפשר לתא לטעון גלוקוז גם כאשר ריכוז הגלוקוז נמוך יותר בתא מאשר בסביבה החיצונית.
• Antiport: העברה הפוכה של חומרים – מולקולה אחת נכנסת לתוך התא תוך שחרור מולקולה אחרת החוצה.
• Symport: העברה משולבת – שני חומרים מועברים באותו כיוון, כלומר, שניהם נכנסים או יוצאים מהתא יחד.

Question 11

מה זה kinase ו phosphates?

Answer 11

קינאזות (Kinases) ופוספטאזות (Phosphatases) הם אנזימים שמשחקים תפקידים חשובים בתהליכים ביוכימיים בתא, במיוחד בהעברת קבוצות פוספט.

• תפקיד: קינאזות הן אנזימים שמעבירות קבוצות פוספט (PO₄³⁻) ממולקולות ATP (אדנוזין טריפוספט) למולקולות אחרות. הם מוסיפים קבוצות פוספט למולקולות חלבון, שומן, או סוכר.
• תהליך: התהליך נקרא פוספורילציה (Phosphorylation). הוספת קבוצת הפוספט משנה את הפעילות של המולקולה המטרה, עשויה להפעיל או לכבות אותה, ובכך רגולציה של תהליכים כמו סיגנלינג תאיים, חילוף חומרים, ותפקוד חלבונים.
• דוגמה: קינאזות חלבון (Protein kinases) כמו קינאזות של MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase) שמשתתפות בתהליכים של צמיחה תאית וריבוי.

• תפקיד: פוספטאזות הן אנזימים שמסירות קבוצות פוספט ממולקולות. הם מבצעים דפורוספורילציה (Dephosphorylation), כלומר, מסלקים את קבוצות הפוספט מהחלבונים ומהמולקולות האחרות.
• תהליך: התהליך מסייע בהפסקת הסיגנלים או בהפסקת הפעולה של תהליכים שמקורם בקינאזות, ובכך מסייע בהסדרת האיזון בתהליכים תאיים.
• דוגמה: פוספטאזות חלבון (Protein phosphatases) כמו PP1 (Protein Phosphatase 1) ו-PP2A (Protein Phosphatase 2A), שמשתתפות בהסרת קבוצות פוספט מחלבונים בתהליכים של ויסות סיגנלים.

Question 12

מה זה allosteric protein

Answer 12

חלבון אלוסטרי (Allosteric protein) הוא חלבון שמפעיל שינוי במבנה המרחבי שלו בתגובה לקישור מולקולה במיקום שאינו האתר הפעיל שלו. השינוי במבנה גורם לשינוי בפעילות של החלבון או של האתר הפעיל שלו.

Question 13

מה זה שינוי קונפורמטיבי

Answer 13

שינוי במבנה
אם משנה גם את התפקוד-
יהיה חלבון אלוסטרי