תא ואימונולוגיה - אנטומיה PDF

‫ביולוגיה של התא ואימינולוגיה‬ ‫רמה הכימית ‪Chemistry‬‬ ‫רמת התא ‪Cell‬‬ ‫רמת הרקמה ‪Tissue‬‬ ‫רמת האיבר ‪Organ‬‬ ‫רמת המערכת ‪System‬‬ ‫האורגניזם השלם ‪Organism‬‬ ‫מהם חיים? הגדרת החיים‬ ‫מכלול המאפיינים המבדילים אורגניזמים מישויות חומריות אחרות‪.‬‬ ‫תורשה )יחידה גנטית(‬ ‫מטאבוליזם )תהליכים כימיי...

‫ביולוגיה של התא ואימינולוגיה‬ ‫רמה הכימית ‪Chemistry‬‬ ‫רמת התא ‪Cell‬‬ ‫רמת הרקמה ‪Tissue‬‬ ‫רמת האיבר ‪Organ‬‬ ‫רמת המערכת ‪System‬‬ ‫האורגניזם השלם ‪Organism‬‬ ‫מהם חיים? הגדרת החיים‬ ‫מכלול המאפיינים המבדילים אורגניזמים מישויות חומריות אחרות‪.‬‬ ‫תורשה )יחידה גנטית(‬ ‫מטאבוליזם )תהליכים כימיים ייחודיים(‬ ‫גדילה ורבייה‬ ‫התפתחות‬ ‫קיום כל התנאים המופיעים ברשימה שלהלן‪ ,‬מגדיר עצם כחי ‪,‬‬ ‫אי קיומו של אחד התנאים מן הרשימה‪ ,‬גורם לאי הגדרתו כחי‪.‬‬ ‫תורת התא‪-‬‬ ‫כל האורגניזמים‪ ,‬בע"ח וצמחים‪ ,‬בנויים מתאיםומתוצרי תאים‬ ‫‪ .1‬התאים הם היחידות הקטנות ביותר של צורות החיים‬ ‫‪ .2‬תכונות האורגניזם תלויות בתכונות התאים‬ ‫‪ .3‬תאים נוצרים מתאים קיימים‬ ‫‪ .4‬ההמשכיות נשמרת ע"י קיום החומר הגנטי‬ ‫מולקולות ואטומים הם לא חיים‪,‬‬ ‫הם נמצאים בתא שהוא חי‬ ‫תורת התא‬ ‫רק במאה ה‪ -19‬הושגה ההבנה על קיום של שלב ביניים בין הרמה הכימית לבין הרמה של הרקמה והאיבר‪ -‬רמת התא‬ ‫הקושי נבע בגלל‪:‬‬ ‫•גודל התאים שהצריך שימוש במיקרוסקופים‪ ,‬עדשות ואופטיקה יותר משוכללת‬ ‫• התאים והרקמות הם חסרי צבע‪ ,‬פיתוח שיטות צביעה‬ ‫• הרקמות הנפוצות )שריר‪ ,‬עצם‪ ,‬עצבים( הן בעלות מבנה מסובך‬ ‫כאשר התפתחו השיטות המדיות ידעו לזהות תא‬ ‫שריר שלד‬ ‫השריר בנוי מסיבים ארוכים שבהם מפוזרים הגרעינים אבל אין מבנה של תא‬ ‫בודד כי שריר השלד מורכב מאיחוי של הרבה תאים יחד )‪ (Sincytium‬ולכן קשה‬ ‫היה לזהות את המבנה של התא הבודד ‪.‬‬ ‫תאי עצב‬ ‫ברקמת העצבים התאים בעלי צורות שונות ובעלי שלוחות ארוכות שאינן מאפשרות‬ ‫לזהות בקלות את מבנה התא מאחר וגוף התא והשלוחה שלו אינם נמצאים באותו‪,‬‬ ‫תא עצב נראה כמו אקסון ארוך שקשה לזיהוי‬ ‫תאי עצם‬ ‫העצם בנויה מתאים המכוסים בחומר חוצתאי ובו מושקע מינרל‪ ,‬דבר המקשה‬ ‫על זיהוי התאים עצמם‬ ‫לכל התאים יש מבנה בסיסי אחד ) כל התאים מתחילים בתא אחד( אבל הם שונים בהתאם לתפקידים‬ ‫שהם ממלאים בגוף‬ ‫התאים עוברים תהליך התמיינות ‪ Differentiation‬תהליך התמחות לתפקידים שונים‪ :‬תא שריר‪ ,‬תא עצב‪,‬‬ ‫תא כבד‪ ,‬תא כליה‪ ,‬תא עצם‬ ‫התא הוא היחידה התפקודית של הגוף ומסוגל לבצע את כל הפעולות המתבצעות ע"י הגוף השלם‪-‬‬ ‫עיכול‪ ,‬נשימה הפרשה‪ ,‬בקרה‪ ,‬תורשה ‪,‬קליטת חומרי גלם‪-‬עיכול הפקת אנרגיה‪-‬נשימה ייצור מרכיבים תאיים‬ ‫וחוצתאיים‪-‬הפרשה בקרה על תכונות וגדילה‪ -‬עצבים‪ ,‬הורמונים ‪ ,‬העברת התכונות ‪,‬מדור לדור‪-‬תורשה‬ ‫התא יוצר תקשורת עם תאים אחרים ויכול להתחלק‬ ‫כל בעלי החיים עשויים מתאים ‪ -‬מבנים עטופים בקרום הממברנה של התא ‪The cell membrane‬‬ ‫הקרום מבודד את תוכן התא )שהוא תמיסה מימית מרוכזת של כימיקלים( מבודד אותו מהסביבה החיצונית ובכך נוצר‬ ‫מיקרו סביבה שיוצר את החיים בתא‬ ‫הופעת קרום התא שינתה את עולם החי‬ ‫כל התאים מוקפים בקרום שמבדיל אותם מהסביבה וגם מאפשר להם תקשורת עם הסביבה‬ ‫המידע על הקרום התברר ‪-‬‬ ‫לפי מעקב אחר חדירת חומרים לפי בדיקת המבנה של הקרום בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני‬ ‫התאים שנוצרו הם תאים קטנים ‪ 10-20‬מיקרון‪ ,‬זה מאפשר לשמור על קשר הדוק בין המולקולות‪-‬ובכך נוצרו החיים ‪.‬‬ ‫מרבית התאים הם קטנים‬ ‫מספר עובדות על הרכב ומבנה התא‬ ‫בכל תא יש ‪ 10‬מוליקולות של חלבון )המון חלבון( היוצרות סוגים שונים של חלבונים‬ ‫כל חלבון קשור למדור מסוים בתוך התא‪ .‬המדור עטוף בקרום) לכן יש הרבה קרומים בתא ‪-‬ממברנות(‪.‬‬ ‫מרבית התהליכים הביוכימיים בתא מתרחשים על פני הקרומיםהשטח הכולל של הקרומים התוך תאיים הוא פי ‪25‬‬ ‫מזה של שטח הקרום החיצוני‬ ‫המנגנון המניע את עולם החי‪ -‬אבולוציה‬ ‫כל האורגניזמים וכל התאים המרכיבים אותם נוצרו מתא מקור אחד בתהליך האבולוציה דרך מנגנון הברירה‬ ‫הטבעית זה משלב שני תהליכים ‪-‬‬ ‫‪.1‬הופעה של שינויים אקראיים בתכונות הגנטיות המועברות מהפרט לצאצא )מוטציות חלק טובות וחלק לא(‬ ‫‪.2‬העדפה של אינפורמציה גנטית שעוזרת לאלה שמחזיקים בה לשרוד ) האבולוציה דוחפת לשינויים טובים בפרט(‬ ‫האבולוציה היא העיקרון המרכזי בביולוגיה העוזר לנו להבין את השונות בעולם החי‬ ‫תא פרוקריוטי ‪- Prokaryotic‬אין קרום גרעין‪ ,‬אין קרומים לאברונים אין מידור של האברונים )האורגנלות( וירוסים‪,‬‬ ‫חיידקים‪ ,‬אצות כחוליות‬ ‫תא אאוקריוטי ‪- Eukaryotic‬יש קרום גרעין‪ ,‬מידור של האברונים יש להם קרומים‪ :‬כל בעלי החיים והצמחים‬ ‫)יש אברונים ולכל תא יש מדור (‬ ‫תאים אאוקריוטים גדולים פי ‪ 10‬מהפרוקריוטים‬ ‫חיידקים ‪ Prokaryotes -‬פרוקריוטים‬ ‫תא פרוקוריוטי‬ ‫נמצא בתא ולא מוקף בממברנה‬ ‫פחות מסודר ‪ ,‬אסטרטגיית חיים שונה‬ ‫תא אאוקריוטי‬ ‫עטוף בממברנה ‪ ,‬יותר‬ ‫סדר ‪ ,‬מידור ובקרה‬ ‫חד תאיים ורב תאיים‬ ‫חד תאי ‪-‬הצורות הפשוטות ביותר הם תאים בודדים המתחלקים לשניים וכך הם מתרבים‪.‬‬ ‫רב תאיים ‪-‬בעלי חיים מפותחים יותר הם כמו ערים של תאים בהם קבוצות של תאים מתארגנות לביצוע תפקיד‬ ‫מסויים ומחוברים ביניהם ע"י מערכת תקשורת לתיאום הפעולות )דורש התארגנות גדולה יותר כי זו גבוה של תאים‬ ‫שמשתפת פעולה למטרה מסויימת(‬ ‫חלקי התא האאקוריוטי‬ ‫‪.1‬גרעין ‪-‬תופס בין ‪ 10-20%‬משטח התא‬ ‫‪ .2‬ציטופלסמה‬ ‫אברונים ‪- ORGANELLES -‬אברונים הם קבועים כי מיטוכונדריה‬ ‫יוצר תא‬ ‫תוספות ‪- INCLUSIONS-‬אזורים רגעיים שמתפרקים‪ 1‬לא קבועים‬ ‫שלד התא‪ -CYTOSKELETON -‬ציטוקלוסטין ‪-‬מחזיקה את התא‬ ‫ונותנת לו את הצורה המיוחדת שלו‬ ‫‪ .3‬קרומים )ממברנות(‪-‬גרעין מוקף‪ 2‬ממברנות‪ ,‬יש הרבה ממברנות בתא‬ ‫כי בהם מתרחש המטבוליזם‬ ‫קרום התא‬ ‫קרומים של אברונים וגרעין‬ ‫קרום התא ‪Plasma membrane -‬‬ ‫‪ - Plasma membrane‬קרום התא‬ ‫הפרדה‬ ‫קרום בררני‬ ‫תקשורת )החלקים של הממברנה גורמים לתגובה (‬ ‫‪Lipid bilayer‬‬ ‫מבנה לא קשיח‬ ‫מבנה לא סימטרי‬ ‫מה נמצא בתוך התא ?‬ ‫ציטופלסמה = תוך התא כולל אברונים‬ ‫אברונים ‪organelles -‬‬ ‫•גופיפים ומבנים קטנים‪ ,‬תוך תאיים‪ ,‬בעלי תפקידים שונים‬ ‫•בד"כ מוקפים בקרום אחד או שניים‬ ‫הגרעין – ‪") Nucleus‬המוח" של התא(‬ ‫• מכיל את החומר התורשתי ) כל החומר התורשתי נמצא בגרעין דנ״א וקצת במיטכדריה (‬ ‫• מרכז הבקרה של תיפקודי התא‬ ‫•הגדול באברוני התא‬ ‫• מוקף בקרום כפול‬ ‫פרוקריוטים‪ :‬תאים ללא גרעין )חיידקים( אאוקריוטים‪ :‬תאים בעלי גרעין‬ ‫‪Ribosome‬‬ ‫בית חרושת ליצירת חלבונים‬ ‫• תת‪-‬היחידות בנויות מ‪ RNA-‬וחלבונים‬ ‫• מצוי בציטופלסמה‬ ‫• גופיף המורכב משתי תת‪-‬יחידות‬ ‫• אינו מוקף בממברנה‬ ‫יש אינפורמציה שצריכה להפוך לחלבון‪,‬‬ ‫הריבוזום יחד ליצור שרשראות חלבונים‬ ‫רשתית אנדופלסמית )‪Endoplasmic reticulum(ER‬‬ ‫• רשת מסועפת של תעלות‬ ‫•קרומים הדומים בהרכבם לקרום התא‬ ‫• מקופלים בצורת שקיקים מאורכים וצרים‬ ‫מה שצבוע בסגול זה רשתית‬ ‫אינדופלסמית )‪ (ER‬שעוזר‬ ‫לריבוזום‪ ,‬זה יוצר מיקרו סביבה‬ ‫בתא שיוצרת חלבונים‬ ‫רשתית אנדופלסמית מחוספסת‬ ‫)‪Rough Endoplasmic Reticulum (RER‬‬ ‫רשת מסועפת של תעלות שקושרת ריבוזומים‬ ‫↑‬ ‫הריבוזומים נצמדים‬ ‫לרשתית ובכך נוצר‬ ‫המראה המחוספס‬ ‫תפקידי הרשתית האנדופלסמית המחוספסת )‪(RER‬‬ ‫•מיון חלבונים לכאלה המופרשים מהתא ולכאלה הנשארים בתא ועוברים‬ ‫עיבוד ‪ -‬לחלבון‬ ‫•השינויים‪ :‬חיבור שרשראות חלבונים ‪ ,‬הוספת זרחן ‪ ,‬הוספת סוכר ‪,‬‬ ‫הורדת חלקים מחלבונים‬ ‫הנקודות השחורות זה ריבוזומים שנמצאים‬ ‫בשלב יצירת חלבון בתא ‪-‬שה‪ ER‬עוזר‬ ‫לריבוזומים‬ ‫הריבוזומים עובדים יחד עם‬ ‫הרשתית בשיתוף פעולה וזה מה‬ ‫שיוצר את המחוספס‬ ‫הרשתית האנדופלסמית החלקה )‪(SER‬‬ ‫מבנה‪:‬‬ ‫•מבנה החללים דמויי צינורות ‪ -‬שונה מריבוזום‬ ‫•המשכיים ל)‪(RER‬‬ ‫•אינה קושרת ריבוזומים‬ ‫תפקיד‪:‬‬ ‫• ייצור חומצות שומניות‬ ‫• ייצור סטרואידים‬ ‫• ניטרול רעלים )אלכוהול(‬ ‫כמות גדולה של ‪ SER‬מוצאים ב‪:‬‬ ‫•תאים המייצרים הורמונים סטרואידים‬ ‫•תאי כבד – ניטרול רעלים )אלכוהול(‬ ‫• תאי שריר – מעורב בריכוז ושחרור יוני ‪Ca++‬‬ ‫אם זה תא שדורש הרבה אנרגיה יהיה לו הרבה מיטוכונדריה‪.‬‬ ‫התא יכול לשלוט בכמות האברונים ‪.‬‬ ‫מערכת גולג'י ‪Golgi apparatus‬‬ ‫מבנה‪:‬‬ ‫קפלים של קרום‪ ,‬כמעין שקיקים המונחים זה על גבי זה‬ ‫תפקיד‪:‬‬ ‫עיבוד חלבונים‬ ‫מיון‬ ‫הפרשה בשלפוחיות‬ ‫עיבוד חלבונים‪ -‬כל החלבונים עוברים אל הגולג׳י ומשם‬ ‫מתמיינים‪ -‬מערכת הגולג׳י היא כמו תא דואר של החלבונים‬ ‫וכאשר הם מגיעים אל הגולג׳י הוא שולח אותם למקומות הנכונים‬ ‫עבורם ‪.‬‬ ‫)‪Smooth ER (SER‬‬ ‫מיטוכונדריה ‪Mitochondria‬‬ ‫האברון היחיד בתא שיש בו קצת ‪) DNA‬מייצר אנרגיה (‬ ‫מבנה המיטוכונדריה‬ ‫קרום חיצוני‪:‬‬ ‫•אנזימים •תעלות העברת יונים‬ ‫קרום פנימי‪:‬‬ ‫• מכיל חלבונים רבים המשתתפים במעגלי חימצון ויצירת ‪ATP‬‬ ‫• חלבוני העברה‬ ‫מטריקס‪ :‬אזור פנימי‬ ‫•מאות אנזימים‪.‬‬ ‫•‪ DNA,RNA‬וריבוזומים מיטוכונדריאליים‬ ‫‪ - Lysosomes‬ליזוזומים‬ ‫אברון פירוק‬ ‫מבנה‪-‬‬ ‫שקיק קרומי עגלגל ממברנה קטנה שעוטפת ויוצרת מיקרו סביבה‬ ‫מכיל כ‪ 40-‬אנזימים מעכלים ומפרקים כמעט כל דבר ובגלל זה הוא חומצי מאוד‬ ‫פנים הליזוזום חומצי מאד‬ ‫קרום הליזוזום שומר על תוכנו‪ -‬הליזוזום יוצר מפעל מחזור בתא ‪ ,‬לוקח חלבונים ומפרק אותם לאבני היסוד‬ ‫בעזרת האנזימים בונים מחדש ‪ -‬דבר כזה קורה רק בליזוזום‬ ‫תפקידים‪:‬‬ ‫• פרוק חומרים ‪ /‬גופים החודרים מחוץ לתא )וסיקולה‪ ,‬שקיק קטן שעוטף את הגוף הזר ומשם שולח אותו לליזוזום‬ ‫להתפרק‬ ‫• ״מיחזור" אברונים‪ :‬קרום האברונים מתאחה עם קרום הליזוזומים ‪ ,‬תוכנם מעוכל ע"י אנזימי הליזוזום וחומרי‬ ‫הבנין מוחזרים לשימוש התא ‪-‬פירוק לאבני היסוד לשימוש חוזר שהריבוזום לאחר מכן מייצר ‪.‬‬ ‫ממברנת התא היא מבנה גמיש המאפשר החדרת חומרים אמצעות שלפוחיות ‪ -‬וסיקולות‬ ‫יש לציין שלפעמים זה משמש לרעתנו ‪ -‬כמו וירוסים שחודרים לתא‬ ‫תהליך הפירוק‬ ‫התא‬ ‫השלד התוך תאי ‪Cytoskeleton‬‬ ‫מורכב ממיקרוטובולי ומיקרופילמנטים החוצים את התא לכל הכוונים )עשוי מחלבונים(‬ ‫סוגי פילמנטים‪:‬‬ ‫‪ Intermediate‬מקנה קשיחות לתא ועומד בפני שינויים חיצוניים‬ ‫‪ Microtubules‬פילמנטים שעל גביהם יש תנועה של האורגנלות בתוך התא ושל התוצרים שעוברים ביניהם‬ ‫‪ Actin filaments‬מקנים את יכולת התנועה של התאים וקובעים את הצורה הספציפית של התא להם גם תפקיד‬ ‫נוסף בחלוקת התא יצירת הכישור עליו נעים הכרומוזומים‬ ‫השילוב של כולם יחד מאפרים את שלד התא ומאפשרים לו את היכולת להיות גמיש או קשיח ‪.‬‬ ‫לכל התאים יש מאפיינים דומים‬ ‫זה מולקולה חומצית ‪DNA -‬‬ ‫החלבונים הם אלה שעובדים‬ ‫האנזימים בונים את שלד התא‬ ‫גרעין התא‬ ‫איך המידע המקודד לכל פעולות התא אגור ומתבטא‬ ‫גרעין התא עטוף בקרום ובו "חורים"‬ ‫קוטר גרעין התא בתאי אדם נע בסביבות ‪ 5-10‬מיקרון )שהם ‪ 5-10‬אלפיות המילימטר(‪.‬‬ ‫הגרעין ממלא כ‪ 10% -‬מנפח התא ‪.‬‬ ‫ה"שערים" בקרום הגרעין מאפשרים לחומרים לצאת ולהיכנס אל ומתוך הגרעין‬ ‫ מעטפת הגרעין מבודדת את החומר הגרעיני משאר התא‪ ,‬היא כפולה והחלק החיצוני שלה מהווה‬‫המשך ישיר ל‪ ER-‬שבציטופלסמה‪.‬‬ ‫ במעטפת הגרעין ישנם מעברים – ‪ nuclear pores‬הבנויים מקומפלקס של כ‪ 30 -‬חלבונים‬‫הנקראים ‪ .NPC‬דרכם מועברים חומרים מהגרעין לציטופלסמה בתנועה‬ ‫דו‪ -‬כיוונית לפעמים תוך השקעת אנרגיה‬ ‫החורים מאפשרים מעבר פנימה‬ ‫והחוצה של החומרים ובקרה על כל‬ ‫מה שנכנס ויוצא‬ ‫גרעין התא המשך‬ ‫מעטפת הגרעין מבודדת את החומר הגרעיני משאר התא‪ ,‬היא כפולה והחלק החיצוני שלה מהווה המשך ישיר‬ ‫ל‪ ER-‬שבציטופלסמה‬ ‫במעטפת הגרעין ישנם מעברים ‪ ) nuclear pores -‬שערים( הבנויים מקומפלקס של כ ‪ 30‬חלבונים הנקראים‬ ‫‪ ,NPC‬דרכם מועברים חומרים מהגרעין לציטופלסמה בתנועה דו כיוונית לפעמים תוך השקעת אנרגיה ‪.‬‬ ‫גרעין התא מכיל בתוכו את החלק הותרשתי של‬ ‫היצור הארוז במבנים הנקראים כרומוזומים‬ ‫לכל אורגניזם מספר כרומוזומים המאפיין אותו‬ ‫כל כרומוזום עשוי ממולקולה סלילית ארוכה מאד של חומר הנקרא‪ :‬דנ"א ‪DNA‬‬ ‫הדנ"א הוא חומר כימי (מולקולה) המאפשר קידוד של מידע; מידע האחראי‬ ‫לתכונות של יצורים חיים הוא מבוקר מאוד‬ ‫‪g‬‬ ‫ב ‪ -1953‬פרנסיס קריק בן ה‪ 37-‬וג'יימס ווטסון בן ה‪,25-‬גילו את מבנה הדנ"א‪.‬‬ ‫פרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה ‪ 1962‬ווטסון וקריק גילו כי לדנ"א יש‪,‬מבנה של סליל כפול ‪.‬מבנה אלגנטי ופשוט‬ ‫המזכיר סולם מפותל‪.‬‬ ‫ממה מורכבת מולקולת הדנ"א‬ ‫מולקולת הדנ"א היא חומצת גרעין ‪ -‬חומצות גרעין הן מולקולות גדולות הבנויות מיחידות החוזרות על עצמן‬ ‫כל יחידה חוזרת נקראת נוקלאוטיד‪ ,‬ויש ‪ 4‬נוקלאוטידים שונים‬ ‫↓‬ ‫‪131k3‬‬ ‫‪S‬‬ ‫ממה מורכבת מולקולת הדנ"א‬ ‫מולקולת הדנ"א היא חומצת גרעין‬ ‫חומצות גרעין הן מולקולות גדולות הבנויות מיחידות החוזרות על עצמן‬ ‫כל נוקלאוטיד‪ ,‬בנוי משלושה חלקים‬ ‫‪ .1‬קבוצת זרחה‪-‬‬ ‫קבוצת פוספט נמצאת ב ‪ 4-‬מהנוקלאוטידים‪.‬‬ ‫‪.2‬קבוצת סוכר ‪ -‬הסוכר דאוסקיריבוז‬ ‫‪ .3‬בסיס חנקני – בכל נוקלאוטיד המרכיב את הדנ"א יש אחד מארבעת שלושה הבסיסים החנקניים‬ ‫‪ A‬אדנין ‪ T‬תימין ‪ G‬גואנין ‪ C‬ציטוזין‬ ‫ארבעת הבסיסים החנקניים שבמולקולת הדנ"א ‪-‬‬ ‫שונים אחד מהשני והם נותנים את השם לנוקלאוטיד‬ ‫ואז נוצרת מולקולת דנ״א‬ ‫הקווים במרכז אלה בסיסים חנקניים‬ ‫מול הציטוזין תמיד יבוא הגואנין משמע תמיד מול ‪ c‬יבוא ‪g‬‬ ‫מה שנקרא זיווג בסיסים ‪ -‬ששומר על חוזק מבני‬ ‫מערכת ה דנ״א יודעת לתקן תאים של עצמה ‪ ,‬ברגע שתא‬ ‫מצד אחד של הסולם נהרס התא יודע לשחזר מה חסר לפי‬ ‫הצד השני‬ ‫נוקלאוטיד האדנין נקשר תמיד לנוקלאוטיד התימין‪,‬‬ ‫ונוקלאוטיד הגואנין נקשר תמיד לנוקלאוטיד הציטוזין‬ ‫הסוכר דאוקסיריבוז ‪-‬‬ ‫ככה אנזימים קוראים את הדנ״א ולכן ‪ -‬איך‬ ‫קוראים את האינפורמציה?‬ ‫הגדרת כיווניות על ידי פחמן מספר ‪ 5‬שמתחבר‬ ‫לפחמן מספר ‪3‬‬ ‫לכן ממספרים מכיוון ‪ 5‬לכיוון ‪3‬‬ ‫‪.1‬קשר )'‪ ( 5' – 3‬פוספו די‪-‬אסטרי‬ ‫‪ .2‬כיווניות‬ ‫‪.3‬קצה ‘‪ , 5‬קצה ‘‪3‬‬ ‫לסיכום‪-‬‬ ‫ אבני הבניין של ה‪ DNA -‬נקראות נוקלאוטידים ‪.nucleotides‬‬‫ נוקלאוטיד בנוי מטבעת סוכר בשם ‪ ,deoxyribose‬אליו קשור שייר פוספאט לפחמן מספר ‪ ,’5‬ומטבעת חנקנית‬‫שהיא הבסיס‪.‬‬ ‫הבסיס יכול להיות )‪.Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C), Guanine (G‬‬ ‫ הקשרים בין הנוקלאוטידים השונים מייצבים את מבנה מולקולת ה‪.DNA -‬‬‫כיצד?‬ ‫‪ .1‬כל טבעת ריבוז (סוכר) קשורה דרך קבוצת הפוספאט שנמצאת על פחמן מספר ‪ ’5‬שלה‪ ,‬לפחמן מספר ‪ ’3‬על‬ ‫טבעת הריבוז שבאה אחריה‪.‬‬ ‫‪ .2‬בין הבסיסים של זוגות הנוקלאוטידים קיימים קשרי מימן‪ .‬חוק הקשירה בין הנוקלאוטידים אומר‪ ,‬שבמולקולת ‪DNA‬‬ ‫תמיד ימצא קשר בין ‪ A‬ל‪( T-‬ביניהם נוצרים שני קשרי מימן)‪ ,‬ובין ‪ C‬ל‪( G -‬ביניהם נוצרים שלושה קשרי מימן)‪.‬‬ ‫יש מערכות שכל תפקידן זה להגן על דנא‬ ‫למה מקדד הדנ״א בתאים ?‬ ‫רצף של נוקלאוטידים) שלושה מיליארד (הנמצא ב דנ״א ומקודד לחלבון אחד‬ ‫לא כל הדנ״א בכרומוזום מקודד לגנים ‪.‬‬ ‫איך מולקולה פשוטה המכילה רק ארבע אותיות יכולה לקודד לכל המגוון בעולם החי ?‬ ‫איך יודעים מתי גן מתחיל ?‬ ‫לכל גן אזור בקרה אליו נקשרים חלבונים שונים ‪ -‬המשפיעים על ‪ ,‬ביטויו או השתקתו של הגן בהתאם‬ ‫לצרכי התא ‪ ,‬אזור הבקרה נקרא ‪ ) promoter-‬מייצג את תחילת הגן משום זה האזור אליו נקשרו‬ ‫חלבונים (‬ ‫למה מקודדים את הגנים?‬ ‫או במילים אחרות‪ :‬למה אנחנו צריכים את הגנים? מה‬ ‫האינפורמציה שמקודדת בגנים‬ ‫החומרים העיקריים שתאים מייצרים נקראים‪ :‬חלבונים אם היינו‬ ‫מגדילים מאד תאים חיים ומתבוננים בפעילותם היינו מגלים‬ ‫שתאים עוסקים רוב הזמן בייצור ובפירוק של חומרים ‪ -‬חילוף‬ ‫חומרים הגנים מהווים את הקידוד האינפורמציה שבעזרתה התא‬ ‫מיצר את החלבוניםהנחוצים לקיומו ולביצוע הפעולות שלשמן‬ ‫התא נוצר‪.‬‬ ‫כל מגוון בחלבונים התאיים מקודד ע"י ה ‪DNA‬‬ ‫חלבונים מיוצרים בציטופלסמה מולקולת הדנ״א לא יכולה לצאת מהגרעין‬ ‫איך פותרים את הבעיה?‬ ‫חומצה ריבונוקלאית ‪ - RNA -‬רנ"א‬ ‫רנ"א‪ ,‬הוא חומצת גרעין שנמצאת בגרעין ובציטופלסמה של תאים‪,‬וקשורה לסינתזה של חלבונים‪.‬‬ ‫רנ״א שליח ‪Messenger RNA, mRNA‬‬ ‫רנ״א שליח הוא תוצרו תהליך העתקת ‪ )DNA‬שעתוק( לאחר שנוצר בצורה של גדיל אחד בלבד‪ ,‬הוא יוצא‬ ‫מהגרעין אל הציטופלזמה ונודד אל הריבוזומים‪ ,‬שם המידע שהוא נושא ישמש לבניית חלבונים‪.‬‬ ‫האנזים שיודע להתעמק ‪ DNA‬וליצור העתק ‪ RNA‬מקביל נקרא ‪RNA polymerase‬‬ ‫ממה מורכבת מולקולת הרנ״א‬ ‫מולקולת הרנ״א היא חומצת גרעין ‪ ,‬כל יחידה חוזרת נקראת נוקלאוטיד ומשתתפים בה ‪ 3‬רכיבים‪-‬‬ ‫‪ (1‬קבוצת זרחה‬ ‫‪ (2‬סוכר‬ ‫‪ (3‬בסיס חנקני בכל נוקלאוטיד המרכיב את הרנ"א יש אחד מארבעת הבסיסים החנקניים‬ ‫אדנין ‪ ,A‬גואנין ‪ ,G‬ציטוזין ‪ ,C‬אורציל ‪U‬‬ ‫סוגי נוקלואטידים שונים ב ‪RNA-‬‬ ‫השלבים בייצור ה‪mRNA -‬‬ ‫שלב ראשון ‪-‬‬ ‫אנזים ) פולימרז ‪ (RNA‬מתקשר ל ‪DNA‬‬ ‫שלב שני ‪-‬‬ ‫סליל ה ‪ DNA‬נפתח ומתחיל להיווצר ה ‪mRNA‬‬ ‫הגדילים נפתחים והוא מתחיל להעתיק לפי זיווג הבסיס והוא‬ ‫קורא מ‪5‬׳ ‪ -‬ל‪3‬‬ ‫שלב שלישי ‪-‬‬ ‫סיום השעתוק‬ ‫רנ״א נקשר ל דנ״ א והוא קורא אותו ומייצר אותו בשפת רנ״א עד שהמולקולה יוצרת מבנה תלת מימדית‬ ‫ומתקפלת על עצמה אז המבנה שנוצר מפסיק להתייצר ואז הרנ״א אומר לו להפסיק‬ ‫סיכום שלבי השעתוק ‪-‬‬ ‫שחבור‪-‬‬ ‫עם סיום השעתוק ה ‪ mRNA -‬אמור לצאת דרך נקבוביות בתוך קרום הגרעין אל תוך הציטופלסמה בו מתבצע‬ ‫שלב התרגום ‪.‬‬ ‫‪ – Gene‬מהו גן ?‬ ‫הגן מורכב מרצף של ‪ Introns‬שהם הרצפים הלא ‪ -‬מקדשים )‪(non - coding sequences‬‬ ‫ומרצפים של ‪ exons‬שהם הרצפים המקדדים של ‪(coding sequences) -‬‬ ‫טרם יציאת ‪ mRNA‬לציטופלסמה‬ ‫היא עוברת תהליך שחבור ותהליך‬ ‫עיבוד בו מוסיפים קטעים ומושמטים‬ ‫קטעים ‪.‬‬ ‫קטעי ‪ RNA‬שמורחקים נקראים‬ ‫אינטרונים ואלה שנשארים אקסונים ‪.‬‬ ‫שינויים במולקולת ‪ RNA‬לפני יציאתה מהגרעין‬ ‫ישנם חלבונים‬ ‫שגורמים למולקולה‬ ‫פחות יציבה כדי‬ ‫שתהייה שליטה מתי‬ ‫לייצר חלבונים‬ ‫לכן רנ״א היא לא‬ ‫יציבה כי לפעמים‬ ‫היא אפילו צריכה‬ ‫להיעלם‬ ‫תרגום‬ ‫פעולת תרגום הדנ"א ויצירת חלבונים אינה נעשית בגרעין אלא מחוץ לו‪.‬‬ ‫אבל‪ ,‬היות הדנ"א לעולם אינו עוזב את הגרעין‪ ,‬נחוץ גורם שיעביר אינפורמציה‬ ‫מהגרעין אל מחוצה לו‬ ‫)דרך השערים בקרום הגרעין(‪.‬‬ ‫אינפורמציה זו מועברת באמצעות העתק של הדנ"א הנקרא‪ :‬רנ"א שליח ‪.‬‬ ‫ממה עשויים חלבונים?‬ ‫כל החלבונים הם פולימרים )מולקולות גדולות המורכבות ממספר גדול של תת‪-‬יחידות זהות או דומות(‪ ,‬של תרכובות‬ ‫קטנות יותר הנקראות חומצות אמיניות‪.‬‬ ‫‪ 20‬סוגים שונים של חומצות אמיניות‪ ,‬מרכיבות את כל מאות אלפי החלבונים השונים הנמצאים בגופנו‪.‬‬ ‫הדבר דומה ל‪ 22-‬אותיות האלף בית‪ ,‬המרכיבות מאות אלפי מילים בשפה העברית‪.‬‬ ‫חומצות האמינו הסטנדרטיות‬ ‫קבוצות ‪-R‬‬ ‫שיירים ‪ -‬מסומנים בצבע אדום‬ ‫לא פולריות )הידרופיליות(‪ -‬אוהבות מים‬ ‫‪,Gly, Ala, Val‬‬ ‫פולריות )הידרופוביות(‪ -‬לא אוהבות מים‬ ‫‪Ser, Pro, Thr‬‬ ‫ארומטיות‪Phe, Tyr, Trp :‬‬ ‫טעונות חיובי‪(+) :‬‬ ‫‪Lys, His, Arg‬‬ ‫טעונות שלילי‪(-) :‬‬ ‫‪Asp, Glu‬‬ ‫שרשרת התא נקראת פפטיד והיא לא מתפקדת‪.‬‬‫קבוצות ‪ R‬הן אלה שיוצרות את המבנה‬‫איך הקבוצות נוצרות ?‬ ‫למשל )‪ (-‬ו )‪ (+‬מתחברים ף)נוצרת קבוצה(‬ ‫ואם יהיה פעמיים מינוס הן יתרחקו )‪(-‬ו)‪ (-‬או )‪ (+‬ו )‪.(+‬‬ ‫דוגמא נוספת‪ -‬לשלב הידרופילים יחד בקבוצה אחת‪,‬או להפך הידרופוביים‪.‬‬ ‫אך אם נשלב את שני הקבוצות)הרופילי והידרופובי הן יתרחקו ולא תיווצר קבוצה (‬ ‫כיצד מתורגם קוד הנוקלאוטידים?‬ ‫את "שפת הדנ"א" ה"כתובה" באותיות של נוקלאוטידים‪ ,‬צריך כל תא "לתרגם" לשפת החלבונים ה"כתובה"‬ ‫באותיות של חומצות אמיניות‪ .‬מלאכת התרגום נעשית ע"י הריבוזום ועזרה של חומצות אמינו נוספות‪.‬‬ ‫הרצף של הנוקלאוטידים הוא זה שקובע ‪ ,‬יש יותר מרצף אחד שמקודד לחומצה אמינית ‪.‬‬ ‫פרדיקציות על סמך הרצף‪ -‬חלבונים שונים בגלל השוני של החומצת אמינו‬ ‫כאשר החלבון מתקפל ויוצר צורה ‪ -‬החלבון הופך לפעיל בזכות המבנה שהוא יוצר‬ ‫הקוד הגנטי ‪-‬טבלת תרגום‬ ‫קוראים את הטבלה לפי אות ראשונה בשורה‬ ‫השמאלית ולפי אות שנייה בשורה למעלה‬ ‫מהרצף ‪ - AUG‬מתחילה שרשרת‬ ‫החלבונים )החומצת אמינו הראשונה בכל‬ ‫החלבונים היא מתיונין (‬ ‫כל ‪ 3‬נוקלוטאידים הופכים לחומצה אמינית‬ ‫אחת ‪.‬‬ ‫מסגרות קריאה‬ ‫יש ‪ 3‬מסגרות קריאה לכל רצף ורק אחד מהם מקודד לחלבון האמיתי ‪,‬‬ ‫הריבוזום זה שיודע לזהות את הרצף הנכון‬ ‫הריבוזום מנסה לקרוא את הנאקלואטידים עד שהוא מגיע לרצף הראשון של‬ ‫המתיונין‬ ‫ברגע שהריבוזום קורא את המתיונין הראשון )‪(AUG‬‬ ‫אומרת לריבוזום איך להמשיך לקרוא את הרצף הנכון‪.‬‬ ‫ואיך הוא יודע להפסיק להעתיק את ‪mRNA‬‬ ‫עוצר במקום בו מפסיקים לקודד משום שאף אחד כבר‬ ‫לא מסוגל להיקשר‪.‬‬ ‫טבעת אנטיקודון ‪-‬‬ ‫קידוד קומפלמנטרי‬ ‫מה שנמצא בטבעת‬ ‫מתקודד ל ‪RNA‬‬ ‫‪ tRNA‬ההופכי ל ‪AUG‬‬ ‫הקידוד הקומפלמנטרי‬ ‫ל‪ AUG‬הוא ‪UAC‬‬ ‫סוגים שונים של ‪tRNA‬‬ ‫כדי לייצר חלבון חדש הם צריכים להתחבר ‪ tRNA‬המתאים‬ ‫שיהיה טעון ויגיע לריבוזום שיגיע ליצירת חלבון חדש‬ ‫חומצה אמינית שמתאימה‬ ‫לפי ‪tRNA‬‬ ‫יש מערכות שלמות בתא שיודעות לזהות את ‪ tRNA‬המתאים‬ ‫ולחבר להם חומצת אמינו מתאימה‬ ‫אזור אנטיקודון‬ ‫‪- rRNA‬מבנה הריבוזום‬ ‫‪Ribosome‬‬ ‫‪ mRNA‬בית חרושת ליצירת חלבון‬ ‫תת היחידות של הריבוזום בנויה מ‪ RNA-‬וחלבונים‪.‬‬ ‫והריבוזום מצוי בציטופלסמה ושם הוא מתחיל את התהליך‪.‬‬ ‫הריבוזום נחשב האברון למרות שהוא לא מוקף בממברנה‪.‬‬ ‫תפקידי ‪ RNA‬שונים בתהליך התרגום‬ ‫שלוש סוגי מולקולות ‪ - RNA‬לכל אחת תפקיד אחר‬ ‫שלב ‪1‬‬ ‫תחילת התרגום‬ ‫הצמדת הריבוזום ל‪m-RNA‬‬ ‫זיהוי הרצף הפותח ‪AUG‬‬ ‫שלב ‪2‬‬ ‫תת היחידה‬ ‫הקטנה של‬ ‫הריבוזום‬ ‫תהליך התרגום‬ ‫‪tRNA‬‬ ‫אנטיקודון לא מתאים‬ ‫לקודון ולכן הוא נפלט החוצה‬ ‫נכנסת חומצת אמינו שנקשרת וניהיית יציבה ‪,‬אז הריבוזום‬ ‫יודע להתקדם ולחבר את החומצות לצד של ה‪ P site‬ואז‬ ‫האיי סייט נפתח )פתח יציאה של החומצה( וכך זה ממשיך‬ ‫עד שנוצרת שרשרת ארוכה‬ ‫שלב ‪ - 3‬התחלה של יצירת שרשרת חלבון‬ ‫שלב ‪4‬‬ ‫נכנס חלבון אחר שמפרק את הריבוזום בסוף התהליך ‪-‬‬ ‫הריבוזום משתחרר ואז השרשרת מתנתקת‬ ‫סיכום תהליך התרגום‬ ‫‪.1‬הריבוזום מתחיל להתחבר על עצמו‬ ‫‪.2‬התת יחידה הקטנה מתחברת ל ‪ mRNA‬ועליה התת יחידה הגדולה שיצרה את הריבוזום השלם‬ ‫‪ .3‬החומצה האמינית הראשונה )המתיונין( נכנסת ל ‪ p site‬ואז נכנסת ל‪ tRNA‬שטעון במתיונין‪.4 .‬הריבוזום‬ ‫נחשב שלם והוא מתחיל לנוע לאורך ‪ mRNA‬עד שהוא מגיע לקידוד הראשון ‪ AUG‬באזור של ‪ T site‬זה‬ ‫החומצת אמינו השנייה )המקום בהתחלה הוא אתר ריק שמתחילות להיכנס חומצות אמינו ואם הקידוד לא מתאים‬ ‫אז הוא יוצא החוצה עד שנכנסת החומצה שמתאימה לרצף ומתחברת(‬ ‫‪.5‬ואז הריבוזום מחבר את המתיונין שמחבר אותו לחומצת אמינו השנייה ומתקדם שלב קדימה‬ ‫‪ .6‬לאחר שהוא עוזב ויוצא מהריבוזום הריבוזום מתפרק ונוצרת שרשרת ארוכה של חומצות אמינו ‪.‬‬ ‫‪.7‬לכן מה שהיה ‪ T site‬הפך ‪ P site‬ואז מתחיל שוב כל הרצף מחדש‪.‬‬ ‫סוף התרגום ‪-‬‬ ‫כשמגיע ב‪ m-RNA -‬קודון סופי‪ ,‬אין ‪ t-RNA‬מתאים והריבוזום מתפרק‬ ‫תוצאות‪-‬‬ ‫חיבור חומצות האמינו ליצירת חלבון‬ ‫הריבוזום יוצר קשר קוולנטי וכך ממשיכים הלאה וקשר זה נקרא קשר פפטידי‬ ‫תהליך התרגום יכול להתבצע באופן סימולטני‬ ‫עם מספר ריבוזמים על אותו מקטע ‪mRNA‬‬