חלבונים - מבנה ותפקיד (מצגת)

‫החלבונים – מבנה ותפקיד‬ ‫הוראה "הזנה ואנרגיה ברמת התא והיצור" –‬ ‫‪‬‬ ‫מצגת מספר ‪( 5‬שבעה שיעורים – כולל מעבדות‬ ‫ולמידה מתוקשבת )‬ ‫הכין וערך‬ ‫אמיר מיכאל‬ ‫ביה"ס העל יסודי משגב‬ ‫אוגוסט ‪2007‬‬ ...

‫החלבונים – מבנה ותפקיד‬ ‫הוראה "הזנה ואנרגיה ברמת התא והיצור" –‬ ‫‪‬‬ ‫מצגת מספר ‪( 5‬שבעה שיעורים – כולל מעבדות‬ ‫ולמידה מתוקשבת )‬ ‫הכין וערך‬ ‫אמיר מיכאל‬ ‫ביה"ס העל יסודי משגב‬ ‫אוגוסט ‪2007‬‬  ‫תפקידי החלבונים‬ ‫א‪.‬חלבוני מבנה ‪-‬בניית תאים ואברוני תא‪.‬בניית‬ ‫‪‬‬ ‫תאי שריר‪.‬‬ ‫ב‪.‬חלבוני מבנה – נשאים בקרום התא‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ג‪.‬חלבוני מבנה – רקמת חיבור ‪ -‬קולגן‬ ‫‪‬‬ ‫ד‪.‬חלבוני מבנה – המוגלובין‬ ‫‪‬‬ ‫ה‪.‬חלבוני פעולה – אנזימים‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ו‪.‬חלבוני פעולה – נוגדנים במערכת החיסון‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ז‪.‬ועוד‪......‬‬ ‫‪‬‬ ‫תפקידי חלבונים ‪ -‬חלבוני מבנה ‪-‬בניית‬ ‫תאים ואברוני תא‪.‬בניית תאי שריר‪.‬‬ ‫תמונה של מבנה שריר (‪)3‬‬ ‫קיימים חלבוני מבנה‬ ‫‪‬‬ ‫רבים בגוף האדם‪.‬‬ ‫לדוגמא הריבוזומים‬ ‫בתאים הינם חלבונים‪.‬‬ ‫בתאי שריר‪ ,‬החומר‬ ‫‪‬‬ ‫שמאפשר לשריר‬ ‫לבצע תנועה‪ ,‬הוא‬ ‫חומר חלבוני‬ ‫המאפשר התכווצות‪,‬‬ ‫מתיחה והרפיה‪.‬‬ ‫מבנה חלבונים – המשך (תאי‬ ‫שריר)‬ ‫בתמונה סיבי שריר‬ ‫עשויים מחלבון ותאי‬ ‫שריר (‪)4‬‬ ‫תפקידי חלבונים ‪ -‬חלבוני מבנה ‪ -‬נשאים‬ ‫בקרום התא‬ ‫בקרום התא (ממברנת‬ ‫‪‬‬ ‫התא) קיימים נשאים‬ ‫ומשאבות שנעים דרך‬ ‫קרום התא‪.‬אותם‬ ‫נשאים ומשאבות הינם‬ ‫בנויים מחלבון‪.‬הם‬ ‫מוציאים לתא או‬ ‫מכניסים אליו‪ ,‬חומרים‬ ‫שונים בהתאם לצורך‪.‬‬ ‫(‪)5‬‬ ‫תפקידי חלבונים – רקמות חיבור (קולגן)‬ ‫בתמונה חניכיים מודלקות עקב‬ ‫חוסר ייצור קולגן (תחילתה של‬ ‫‪‬‬ ‫קולגן‪ ,‬חלבון בעל‬ ‫‪‬‬ ‫מחלת צפדינה) – (‪)6‬‬ ‫מולקולות ארוכות‬ ‫הבנוי כסיבים‪ ,‬מצוי‬ ‫ברקמות שונות בגוף‬ ‫כל החולייתנים ותורם‬ ‫לגמישותן וקשיותן‪.‬‬ ‫הקולגן נמצא‬ ‫בעצמות‪ ,‬בגידים‪,‬‬ ‫בסחוסים ובעור‪.‬מהווה‬ ‫כשליש מכלל חלבוני‬ ‫הגוף‬  ‫תפקידי חלבונים ‪ -‬המוגלובין‬ ‫תמונה של מולקולת חלבון –‬ ‫ההמוגלובין הוא חלבון מיוחד‬ ‫המוגלובין (‪)9‬‬ ‫במינו שקושר חמצן ופחמן דו‬ ‫חמצני‪.‬הוא מוביל אותם‬ ‫בהתאם לצורך‪ ,‬לריאות או‬ ‫לתאי הרקמות‪.‬ההמוגלובין‬ ‫ארוז בכדוריות דם אדומות‪)8(.‬‬ ‫תפקידי חלבונים ‪ -‬חלבוני פעולה –‬ ‫אנזימים‪.‬‬ ‫האנזימים הם חלבונים‬ ‫מסיסים‪ ,‬הפועלים‬ ‫בתוך התא ומחוצה לו‪.‬‬ ‫האנזימים אחראים‬ ‫לחילוף חומרים בתא‬ ‫(מטאבוליזם)‪.‬‬ ‫בתמונה מבנה של אנזים‬ ‫הקטאלז המפרק מי חמצן‬ ‫רעילים בתא (‪)10‬‬ ‫תפקידי חלבונים ‪ -‬חלבוני פעולה – נוגדנים‬ ‫במערכת החיסון‪.‬‬ ‫הנוגדנים הם חלבונים‬ ‫‪‬‬ ‫שנוצרים בתגובה‬ ‫לחדירת חומר זר לגוף‬ ‫(רעלן)‪.‬הנוגדנים‬ ‫מתקשרים באופן‬ ‫ספציפי לרעלן‬ ‫ומנטרלים אותו‪.‬זו‬ ‫נקראת "תגובה‬ ‫חיסונית"‪)7(.‬‬  ‫לסיכום‪ ,‬למדנו שתפקידי‬ ‫החלבונים‬ ‫א‪.‬חלבוני מבנה ‪-‬בניית תאים ואברוני תא‪.‬בניית‬ ‫‪‬‬ ‫תאי שריר‪.‬‬ ‫ב‪.‬חלבוני מבנה – נשאים בקרום התא‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ג‪.‬חלבוני מבנה – רקמת חיבור ‪ -‬קולגן‬ ‫‪‬‬ ‫ד‪.‬חלבוני מבנה – המוגלובין‬ ‫‪‬‬ ‫ה‪.‬חלבוני פעולה – אנזימים‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ו‪.‬חלבוני פעולה – נוגדנים במערכת החיסון‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ז‪.‬ועוד‪......‬‬ ‫‪‬‬ ‫ולאחר שהכרנו את התפקידים‬ ‫העיקריים של החלבונים‬ ‫נעבור כעת להכיר את‬ ‫מבנה החלבון‬  ‫מבנה החלבון‬ ‫החלבונים הם חומרים אורגניים שיש להם‬ ‫‪‬‬ ‫כמו לכל חומר אורגני‪ :‬אטומי פחמן‪ ,‬מימן‬ ‫וחמצן בתוספת של אטומי חנקן וגפרית‪.‬‬ ‫חלבונים מורכבים משרשרת של יחידות‬ ‫‪‬‬ ‫בסיס שנקראות בשם "חומצות אמיניות"‪.‬‬  ‫מבנה ראשוני של חלבון‬ ‫מבנה ראשוני של‬ ‫בסופו של דבר מתקבל לו‬ ‫חלבון בן ‪18‬‬ ‫חלבון שבו יש רצף של‬ ‫חומצות אמיניות‬ ‫קצה אמיני‬ ‫חומצות אמיניות שונות ‪,‬‬ ‫קשר‬ ‫הקשורות אחת לשנייה‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫פפטידי‬ ‫לכל חלבון יש קצה אמיני‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫וקצה קרבוקסילי‪.‬לרצף‬ ‫‪5‬‬ ‫החומצות האמיניות‬ ‫‪6‬‬ ‫חומצה‬ ‫אמינית‬ ‫קוראים בשם‪ :‬המבנה‬ ‫‪7‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪8‬‬ ‫הראשוני של‬ ‫‪12 10‬‬ ‫החלבון‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪17‬‬ ‫קצה קרבוקסילי‪18‬‬ ‫‪14 15‬‬ ‫מבנה מרחבי של החלבונים‬ ‫חלבונים נוטים להתקפל‬ ‫במרחב ויש לקיפולים‬ ‫אלו משמעות גדולה‬ ‫בפעילות החלבון‪.‬‬ ‫לקיפולים אלו קוראים‬ ‫בשם‪ :‬המבנה‬ ‫המרחבי של החלבון‪.‬‬ ‫בתמונה – מבנה מרחבי של‬ ‫החלבון ליזוזים (‪)13‬‬  ‫השפעת הטמפרטורה על‬ ‫המבנה המרחבי של החלבון‬ ‫חימום החלבון עלול לשנות את קשרי‬ ‫ ‬ ‫המשיכה בין החומצות האמינות‪.‬כלומר‬ ‫לשנות את המבנה המרחבי של החלבון‪.‬‬ ‫לדוגמא‪ :‬אם המבנה של החלבון המקורי הוא‪:‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫אז חימום החלבון עלול לגרום לפתיחת השרשרת‬ ‫‪5‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪6‬‬ ‫(דנטורציה)‬ ‫‪7‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫השפעת החומציות על המבנה‬ ‫המרחבי של החלבון‬ ‫גם כאן קשרי המשיכה החשמליים בין שיירים‬ ‫שונים של חומצות אמיניות עלולים‬ ‫להשתנות‪.‬דבר שעלול לפגוע באותה‬ ‫מידה‪ ,‬כמו חימום כלומר שינוי מרחבי של‬ ‫החלבון‪.‬‬ ‫חשוב לזכור !‬ ‫כל שינוי במבנה המרחבי של החלבון‬ ‫עלול לגרום לשינוי באופן פעולתו‬ ‫של החלבון‪.‬המבנה המיוחד של‬ ‫החלבון‪ ,‬על קיפוליו השונים‪ ,‬מאפשר‬ ‫את פעילותו‪.‬שינוי במבנה מרחבי‬ ‫זה‪ ,‬עלול לגרום להאטה או להפסקת‬ ‫פעילות החלבון‬  ‫סיכום לגבי המבנה של‬ ‫החלבונים (ב)‬ ‫לרצף החומצות האמיניות בשרשרת החלבונית‬ ‫‪‬‬ ‫קוראים בשם "המבנה הראשוני של החלבון"‪.‬‬ ‫לחלבון יש מבנה המאופיין בקיפולים שונים –‬ ‫‪‬‬ ‫תלת מימדים היוצרים את המבנה המרחבי של‬ ‫החלבון‪.‬קיפולים אלו מאפשרים את פעילות‬ ‫החלבון‪.‬‬ ‫שינוי במבנה המרחבי של החלבון עקב חימום‪,‬‬ ‫‪‬‬ ‫שינוי בחומציות‪ ,‬או זרם חשמלי‪ ,‬עלול לפגוע‬ ‫בפעילות החלבון‪.‬‬  ‫האנזימים ותפקידם (א)‬ ‫האנזימים הם חלבונים מסיסים‪ ,‬הפועלים‬ ‫‪‬‬ ‫בעיקר בתוך התא ואף מחוצה לו‪.‬הם‬ ‫פועלים ככל החלבונים ומושפעים מטמפ'‬ ‫וחומציות‪.‬‬ ‫האנזימים הם זרזים ביולוגיים שמאפשרים‬ ‫‪‬‬ ‫לקיים ריאקציות כימיות במהירות עצומה‪.‬‬ ‫האנזימים אחראים לתהליך חילוף‬ ‫‪‬‬ ‫החומרים (מטאבוליזם) – כלומר‪ ,‬פירוק‬ ‫חומרים או הרכבתם‪.‬‬  ‫האנזימים ותפקידם (ב)‬ ‫האנזימים פועלים על הסובסטרט‪ /‬מצע (מגיב)‬ ‫‪‬‬ ‫והופכים אותו לתוצר‪.‬‬ ‫לדוגמא‪:‬‬ ‫אנזים‬ ‫תוצר‬ ‫מצע‪/‬סובסטרט‪/‬מגיב‬ ‫האנזימים בנויים כך שבכל אנזים יש מבנה חלבון‬ ‫‪‬‬ ‫רגיל המאפשר לאתר הפעיל של האנזים לפעול‬ ‫על הסובסטרט בהתאם לעיקרון המנעול והמפתח‪.‬‬ ‫במהלך תהליך הכימי‪ ,‬האנזים אינו מתבלה‪.‬‬ ‫‪‬‬  ‫האנזימים – כיצד הם פועלים ?‬ ‫באיור‪ :‬תהליך פירוק מצע לשני‬ ‫א‪.‬המצע נקשר לאנזים באזור‬ ‫‪‬‬ ‫תוצרים (‪)12‬‬ ‫האתר הפעיל‪.‬‬ ‫ב‪.‬האנזים פועל על המצע‬ ‫‪‬‬ ‫ומפרק אותו לשני תוצרים‪.‬‬ ‫ג‪.‬האתר הפעיל של האנזים‬ ‫‪‬‬ ‫משחרר את התוצרים‪.‬‬ ‫ד‪.‬האתר הפעיל פנוי‬ ‫‪‬‬ ‫ומתאפשרת פעולה על‬ ‫מולקולת המצע נוספת‪.‬‬  ‫וכעת לאחר שהכרנו את‬ ‫האנזימים‬ ‫נעבור ללמידה באמצעות המחשב‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫הנכם מתבקשים להיכנס לאתר הבית ספרי‪.‬באתר הבית‬ ‫‪‬‬ ‫ספרי ישנה פעילות שבנתה דפנה מנדלסון‪.‬הפעילות‬ ‫מבוססת על אנזים הקאטאלז שמצוי בכל יצורים‪.‬אנזים‬ ‫זה אחראי לפירוק מי חמצן (סובסטרט) שנוצרים בתא‬ ‫והם רעילים לו‪ ,‬הקאטאלז הופך מפרק את מי החמצן‬ ‫למים ולחמצן‪.‬‬ ‫אתם מתבקשים להיכנס לאתר ולבצע את ‪ 7‬הפעילויות‬ ‫‪‬‬ ‫הראשונות‪.‬‬ ‫כתובת האתר‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪http://www.misgav.galil.k12.il/new/files/biology/enzim‬‬ ‫‪e/index.htm‬‬