מבוא לביולוגיה מולקולרית (המשך)

מבוא לביולוגיה מבוא לביולוגיה )המשך()המשך( מולקולריתמולקולרית

מדנ"א לחלבוןמדנ"א לחלבון

דנ"א

שכפול

רנ"א חלבוןתעתוק תרגום

חומצות אמינו20קיימות

Proteinsחלבונים חלבונים הם שרשראות ארוכות של חומצות אמינו( חומצות אמינוAmino Acid אבני -)של הבניין

השרשרת החלבונית חומצות אמינו אשר לכולן מבנה בסיסי 20קיימות

משותף, אליו מחוברת תוספת )שייר( ייחודית היוצרת את השוני ביניהן.

Amino AcidsAmino Acidsחומצות אמינו חומצות אמינו

חומצות אמינו הם אבני הבניין של החלבונים

חומצות אמינו חומצות אמינו2020

חומצות האמינו 20כל מורכבות מחלק מרכזי המשותף

( Acid & Baseלכולם )( משתנה.Rומשרשרת צדדית )

,השרשרת הצדדית שונה בגודלבצורה, במטען ובפעילות.

חומצות אמינו הן האלפבית בהן"נכתבים" החלבונים וכל אות

שלה. Rנקבעת יל ידי ה-

An An AliphaticAliphatic Group Group

In this group the side chain is aliphatic. An aliphatic group is hydrophobic

Glycine, Gly, G

Alanine, Ala, A

Valine, Val, V

Leucine, Leu, L

Isoleucine, Ile, I

An An OrganicOrganic Acid Group Acid Group

In this group the side chain is an organic acid

The side chain is negatively charged

Aspartic Acid, Asp, D

Glutamic Acid, Glu, E

An AmideAn Amide Group Group

In this group the side chain is an amide

Asparagine, Asn, N

Glutamine, Gln, Q

A A SulphurSulphur Group Group

In this group the side chain contains a sulphur. They are hydrophobic and cysteines are very reactive

Methionine, Met, M

Cysteine, Cys, C

An AlcoholAn Alcohol GroupGroup

In this group the side chain is an alcohol Serine, Ser, S Threonine, Thr, T Tyrosine, Tyr, Y

Note, Tyrosine is also aromatic

An Organic Base GroupAn Organic Base Group

In this group the side chain is an organic base. The side chain is hydrophilic

Arginine, Arg, R

Lysine, Lys, K

Histidine, His, H

An An AromaticAromatic Group Group

In this group the side chain is aromatic. The side chain is very hydrophobic

Phenylalanine, Phe, F

Tryptophan, Trp, W

An An ImineImine Group Group

In this group the side chain is an imine

This amino acid is found in bends due to its structure

Proline, Pro, P

מבנה החלבוניםהן יחומצות האמינו המרכיבות את החלבון מחוברות בינ

.פפטידיםבקשרים הנקראים קשרים שרשרת קצרה )עשרות חומצות אמינו( מכונה

.( peptide)פפטיד פוליפפטיד או שרשרת ארוכה של חומצות אמינו מכונה

.חלבון שרשרת חלבונית בנויה משדרה בסיסית, הנתרמת מהחלק

המשותף של חומצות האמינו והסתעפויות הנתרמות מהחלק הייחודי של חומצות האמינו.

ארגון מבנה החלבון

זהו מבנה ראשוני-1(הרצף של חומצות האמינו היוצר את

השרשרת.

נוצר על מבנה שניוני- (2 ידי קיפול של המבנה

הראשוני, בדר"כ לסליל.

מבנה החלבון מאורגן בארבע רמות

)המשך( ארגון מבנה החלבון

זהו המבנה מבנה שלישוני-1(המרחבי של השרשת אשר בו

הקיפולים מתקפלים אחד כלפי השני.

במבנה זה, חומצות אמינו שהיו רחוקות אחת מהשניה, במבנה

הראשוני, יכולות להתקרב. זהו התצמיד מבנה רבעוני-( 4

( Complex של הפוליפפטידים )היוצרים את המבנה המרחבי

של החלבון.רק חלבונים המורכבים מיותר

משרשרת אחת יכולים ליצור מבנה רבעוני.

Protein structureProtein structure

Protein structureProtein structure

Protein Structure and Diversity Protein Structure and Diversity

:נשאל

מה זה חלבונים?

התשובהמגיעה...

חלבונים וחיים

החיים כולל וירוסים.היצוריםנפוצים בכל החלבונים הם הכרחיים לחיים.החלבונים הם מצויים במגוון רב של צורות, ומעורבים כמעט החלבונים

ובצומח. בכל התהליכים המרתחשים ביצור החילא יכולים לשאת אינפורמציה גנטית כמו הדנ"א החלבונים

או הרנ"א. החלבונים אינם יכולים להשתכפל כמו הדנ"א. רצף חומצות האמינו בחלבון מוכתב על ידי רצף הבסיסים

בדנ"א על פי צופן, המכונה הקוד הגנטי. רצף חומצות האמינו במבנה הראשוני של החלבון קובע

את המבנה הסופי של החלבון.

תפקידי החלבונים

-רוב התגובות הכימיות אנזימים- זרזים ביולוגיים)בניה ופירוק( המתרחשות במערכות ביולוגיות

מזורזות על ידי אנזימים, אשר הם חלבונים

האנזימים מזרזים את התגובות הכימיות לפחות פי מיליון

-חלבונים הממלאים תפקידים חלבונים מבנייםמבניים בתא

המגוון הרחב במבנה החלבונים הנו היסוד לטווח הרחב של

:תפקידיהם

פעולת זרזפעולת זרז

תפקידי החלבונים)המשך(

-חלבונים בעלי פעילות של בקרה חלבונים מווסתיםעל ביטויים של גנים

( חלבוני הובלהtransporters -) חלבונים המסיעיםבהעברת חומרים ממקום למקום )הובלה בכלי דם,

הובלת חומרים מחוץ לתא ולתוך התא...(

המגוון הרחב במבנה החלבונים הנו היסוד לטווח הרחב של

:תפקידיהם

תפקידי החלבונים)המשך(

-חלבונים המסייעים למערכת החיסון נוגדנים להתגונן בפני פולשים זרים כגון, חיידקים ווירוסים.

-חלבונים המעורבים בתקשורת בין תאים שליחים

או בין יצורים חיים שונים. למשל, הורמונים ופרומונים.

Protein structureProtein structure

Protein structureProtein structure

Functions of the virionFunctions of the virion

A primary function of the virion is protection of the genome.

The viral proteins comprise the protein coat - the very stable capsid.

Some viruses also possess an envelope, derived from cellular membrane, into which viral glycoproteins have been inserted in the infected cell.

Functions of virion proteinsFunctions of virion proteins

Cryoelectron microscopy and Cryoelectron microscopy and image reconstructionimage reconstruction

שימושים נפוצים בחלבונים

ייצור אנזימים וחלבונים התרופות- בתעשיתלהפעלה או שיתוק של תהליכים ביולוגיים

-צמחים הדברת מחלותבחקלאותפירוק של שומנים במזון מעובדבתעשית המזון - -)אבקות בתעשית חומרי הניקוי )דטרגנטים

כביסה בתוספת אנזימים -הבנת תהליכים ביולוגייםבמחקר הביולוגי

חלבונים פגומים- מוטציות

שינוי ברצף חומצות הגרעין, אבני הבנין מוטציה -של החומר העובר בתורשה.

גן על גבי הדנ"א שעבר שינוי על ידי מוטנט -מוטציה, או תא )או פרט( הנושא את הגן המוטנטי.

מחלה הנגרמת כתוצאה מחלה תורשתית -משינויים בחומר התורשתי. בדרך כלל מתייחס

למחלה, שהגורם לה עובר מדור לדור.

שכפול, שכפול, טעות, מוטציה, באחד מהשלבים-טעות, מוטציה, באחד מהשלבים-עלולה לגרום לשיבוש עלולה לגרום לשיבוש תעתוק או תרגוםתעתוק או תרגום

במבנהו ובתפקודו של של התוצר הסופי-במבנהו ובתפקודו של של התוצר הסופי-החלבוןהחלבון

השפעת הטעויות, מוטציות, בשלבים השונים

הטעות המזיקה ביותר, מהסיבות: הנה- טעות בשכפול

טעות במהלך השכפול עתידה לעבור לתאי הדורות (1 הבאים.

הדנ"א מצוי בתא בעותק בודד. (2

טעות בחלבון שנובעת במקור מטעות בדנ"א גורמת (3 שלמה של חלבונים. באוכלוסייהלטעות

סוגי מוטציות

חומצת גרעין )אבן בנין( אחת בחומצת גרעין אחרת. החלפת )קודון UAA ב- )המקודד לחומצה האמינית טירוזין( UACלדוגמא:

פסק(

של חומצת גרעין אחת או שניים גורמת לשינוי השמט או תוספת•במסגרת הקריאה

AUG GAC CAG GUCלדוגמא:

GUC AGG ACA UGX

סוגי מוטציות

של שלוש חומצת גרעין השמט או תוספת•יגרמו לחסר או תוספת של חומצה אימנית

GUC AGG ACA UGC GUC AGG UGC

GUC AGG ACA UGC AUG GUC AGG ACA UGC

מוטציה ואבולוציה

יוצרות חלבון פגום, הגורם לנזק. -מוטציות מזיקות

כאשר נשארת אותה חומצת אמינו.-מוטציה חסרות השפעה מקודדים לאותה חומצה UCU, UCC, UCA, UCG לדוגמא:

אמינית, המכונה סרין.

מוטציה נדירה. אם ליצור חי הנושא - מוטציה היוצרת גן משופראת הגן המוטנטי )המוטנט( יש יתרון בתנאים הקיימים, אזי

תהליכי הברירה הטבעית ישמרו אותו ובסופו של דבר הוא יחליף את הגן המקורי.

הגורמים למוטציות

-כימיים ופיסיקליים )מוטגנים(.גורמים סביבתיים -חומרים המצויים בעשן הסיגריות )בנזופירין(, כימיים

בפיח, עובש מתפתח על אגוזים ומיני גרעינים

( Aflatoxin B1 ) -קרינת פיסיקלייםUV)גרעינית , קרינה )שמש -קטן מסוגי הסרטן נגרמים על ידי חלקוירוסים

גורם HTLV-1 גורם לסרטן כבד, Bוירוסים )הפטיטיס לליאוקמיה(

גורמים לשינויים בדנ"א:

סוגי מבני וירוסיםסוגי מבני וירוסים

שני סלילים זהים של רנ"אחד-גדילי

חלבוני הנוקליאו-קפסיד(nucleocapsid proteins)

יוצאים מבנה פוליהדראלי מעטפת שומנית וחלבונית

הנרכשים מקרום תא המאכסן )חודים )או אנטי-רצפטורים

חלבונים Reverse TranscriptaseIntegrase

HIV Virus

HIV proteinsHIV proteins

Reverse Transcriptase

Protease

Functions of virion proteinsFunctions of virion proteins

מבנה פוליהדרהלימבנה פוליהדרהלי

מבנה חוטי מבנה חוטי

ירוס הכלבתו

''בקטריופאגבקטריופאג

ParamyxovirusesParamyxoviruses HN - haemagglutinin + neuraminidase

activities; Measles - referred to as H protein -

no neuraminidase activity; RSV - G protein - neither activity.

F - consists of 2 disulphide-linked subunits )F1 + F2( - responsible for cell fusion + haemolytic function.

Other proteins:

The M )matrix( protein lines the inner surface of the envelope.

NP - nucleoprotein. L and P - polymerase activity

Paramyxovirus: Parainfluenzavirus 1-4; Mumps Pneumovirus: Respiratory Syncytial Virus )RSV( Morbillivirus: Measles; Canine Distemper Virus.

Human Cytomegalovirus )HCMV( is a member of the beta-Human Cytomegalovirus )HCMV( is a member of the beta-herpesvirinae, a subfamily of the herpesviridaeherpesvirinae, a subfamily of the herpesviridae

איך אפשר להפוך שיער חלק איך אפשר להפוך שיער חלק ?? למתולתללמתולתל

איך אפשר להפוך שיער חלק איך אפשר להפוך שיער חלק ?? למתולתללמתולתלהשיער מורכב ברובו מחלבון שנקרא קרטין

. חלבון זה הרבה חומצות אמינו מסוג ציסטאין

החומצה האמינית ציסטאין יכולה ליצור קשר די- סולפידי עם בין שרשראות

.חלבונים

קשרים די-סולפידיים רבים בחלבון השיער מראה שיער חלקיםיוצר

שלבים ביצירת תלתלים מלאכותיים- שלבים ביצירת תלתלים מלאכותיים- שבירת קשרים די-סולפידייםשבירת קשרים די-סולפידיים

שימוש בתרכובות אמוניום )1לפירוק הקשרים

הדיסולפידיים

שימוש במסלסלים לעיצוב )2התלתלים

יצירה מחדש של הקשרים )3 הדיסולפידיים על יד מי חמצן

-H2O2

של חלבונים של חלבונים((דנטורציהדנטורציההתכה )התכה )

Denaturation )התכה(של חלבונים- שינוי

במבנה החלבון הגורם לחלבון

להפוך לבלתי פעיל באופן בלתי-הפיך.

לדוגמא, על ידי חימום.