מבוא לביולוגיה

מרצה: ד"ר מיכל מנדלבוים

054-2002058טל' -

נושאי הקורס

מבוא לביולוגיה•

מאטום למולקולות•

התא•

גנטיקה•

אימונולוגיה•

וירולוגיה•

ביולוגיה מולקולארית•

אחידות

התכונות המשותפות כל היצורים החיים:כולם עשויים מאותם חומרים חסרי חיים.•כולם שורדים בזכות היכולת לנצל אנרגיה כדי •

להתקיים לגדול ולהתרבות )מטבוליזם(.כולם מסוגלים לחוש שינויים בסביבה ולהגיב •

עליהם בדרכים ייחודיות.כולם מסוגלים להתרבות בעזרת הוראות •

.)DNA )deoxyribonucleic acidהמקודדות ב- שלהם מבני הדור DNAכולם ירשו את מולקולת ה-•

הקודם.

אבולוציה

אבולוציה, השתנות במהלך הדורות של •תכונות האופייניות לכלל הפרטים

באוכלוסיה.

תכונה אדפטיווית, תכונה העוזרת ליצור •לשרוד ולהתרבות בסביבה מסוימת.

תכונה אדפטיווית

מוטציות

יוצרות מגוון של תכונות DNAמוטציות ב-•תורשתיות.

מוטציות רבות הן מזיקות, אך אחרות •יוצרות תכונות המתגלות כבעלות ערך

אדפטיווי בתנאי הסביבה הקיימים.

הברירה הטבעית של צ'רלסדארווין

פרטים שונים באוכלוסיה נושאים צורות •שונות של אותה תכונה תורשתית. תכונות

אלו משפיעות על כושר ההישרדות והרבייה.בתנאים מסוימים, צורות מסוימות יתאימו •

לסביבה מאחרות, ויעשו נפוצות יותר בדורות הבאים )הן ייבררו(. תכונות אחרות

ייעשו שכיחות פחות ואולי ייעלמו. כאשר תכונות משתנות, האוכלוסייה עוברת •

תהליך של אבולוציה.

ברירה מלאכותית

מיון המינים השונים

חמש הממלכות של ויטקר

ממלכת הפרוקריוטים.•ממלכת הפרוטיסטים.•ממלכת הפטריות.•ממלכת הצמחים.•ממלכת בעלי החיים.•

רמות הארגון בטבע

חלקיק האטום: אלקטרון פרוטון או ניטרון.•אטום: היחידה הקטנה ביותר של היסוד.•מולקולה: יחידה המורכבת משני אטומים או יותר הקשורים •

יחד.אברון: מבנה תוך תאי תחום בממברנה.•תא: יחידת החיים הקטנה ביותר.•רקמה: קבוצת תאים המתמחים בביצוע פעילות מסוימת.•איבר: יחידת מבנה הכוללת רקמות שונות המאורגנות כך •

שביכולתם לבצע יחד תפקיד משותף. מערכת: שני איברים או יותר שיש ביניהם אינטראקציה •

כימית או פיזית.יצור רב תאי: פרט יחיד הבנוי מתאים מתמחים תלויים זה •

בזה, המאורגנים ברקמות, באברים, ובמקרים רבים גם במערכות.

אוכלוסיה: קבוצת פרטים בני מין אחד •החיים יחדיו באותו אזור.

חברה: אוכלוסיית כל המינים החיים באותו •אזור.

מערכת אקולוגית: חברה וסביבה.•

ביוספרה: כל האזורים על כדור הארץ •שקיימים בהם חיים.

התלות ההדדית בין היצורים

זרימת האנרגיה של עולם החי מתחילה •ביצרנים הצמחיים וכל שאר היצורים

המייצרים את מזונם בעצמם.

בעלי חיים הם צרכנים הצורכים את •האנרגיה באופן ישיר או עקיף.

מינים רבים של חיידקים ופיטריות הם •מפרקים, כאשר ניזונים מרקמות חיות או

מתות של יצורים אחרים.

סיכום

אחידותן של צורות החיים מתבטאות בתכונות המשותפות •לכל היצורים.

התכונות האופייניות לחיים מופיעה לראשונה ברמת התא, •ונמצאות גם ברמות ארגון גבוהות יותר: יצורים רב תאיים

אוכלוסיות, חברות, מערכות אקולוגיות וביוספרה.קבוצות יצורים דומים, נקראים מינים. את המינים ממיינים •

לקבוצות גבוהות יותר: סוג משפחה, סדרה, מחלקה, מערכה וממלכה.

הגיוון הרב בקרב היצורים מקורו במוטציות.•התיאוריה של דארווין על האבולוציה באמצעות הברירה •

הטבעית.

2שעור מס'

תרכובות כימיות•

תשתית כימית לתאים

כל החומרים עשויים מיסוד אחד או יותר, •יסוד מורכב מאטומים.

כמויות יחסיות )באחוזים( של היסודות המרכיבים את גוף האדם,

את הדלעת ואת קרום כדור הארץ

ארבע יסודות – «חמצן, פחמן, מימן

וחנקן מרכיבים בדרך כלל, למעלה

ממשקל 95%מ-גופם של יצורים

חיים.

מבנה האטוםבכל אטום יש פרוטון אחד או יותר בעל מטען חשמלי •

חיובי. בכל האטומים מלבד אטום מימן יש גם ניטרון אחד או •

יותר. לניטרונים אין מטען חשמלי.פרוטונים וניטרונים מרכיבים את ליבת האטום הנקראת •

גרעין.סביב הגרעין סובבים במהירות אלקטרונים אחד או •

יותר התופסים את מרבית נפחו של האטום.לאלקטרונים מטען חשמלי שלילי השווה למטען •

.הפרוטון והפוך בסימנו

מספרים אטומים ומספרי מסה של יסודות שכיחים

דגם הקליפות של פיזור האלקטרונים באטומים

אורביטלים הם •תחומים במרחב סביב

גרעין האטום, שיש סיכוי שהאלקטרונים ימצאו בהם בכל רגע

נתון.

קליפה ראשונה – אורביטל

אחד שני אלקטרונים

קליפה שנייה –4

8אורביטלים, אלקטרונים

פיזור האלקטרונים בקליפות

ריאקציה כימית

אטומים המשתתפים בריאקציה כימית •יכולים לרכוש אלקטרונים או למסור

אלקטרונים לאטום אחר או ליצור עמו שותפות אלקטרונים.

מה שקובע אם אטום מסוים יגיב עם אטום •אחר תלוי במספר האלקטרונים ובסידורם

באטום.

קשר יוני

אטום שקיבל או •איבד אלקטרון אחד

או יותר נקרא יון. האטום טעון במטען

חשמלי חיובי או שלילי.

קשר בין שני יונים •הפוכי מטען נקרא

קשר יוני.

קשר קוולנטי

שותפות בזוג אלקטרונים ללא העברה לגמרי.•

קשר קוולנטי לא קוטבי – נוצר בין שני אטומים •זהים.

קשר קוולנטי קוטבי – נוצר בין אטומים של •יסודות שונים. שני האטומים שמספר

הפרוטונים שלהם שונה אינם מושכים את האלקטרונים המשותפים שלהם במידה שווה.

H-O-Hהאלקטרונים נמשכים אל החמצן יותר מאשר אל

המימנים, כיוון שלחמצן פרוטונים רבים יותר ולכן מטען חיובי גדול יותר.

מולקולת מים

•H-O-H

האלקטרונים נמשכים אל החמצן יותר •מאשר אל המימנים, כיוון שלחמצן

פרוטונים רבים יותר ולכן מטען חיובי גדול יותר.

קשרי מימן

קשרי מימן יכולים •ליוצר בין שתי

מולקולות או יותר, או בין חלקים

שונים של מולקולה אחת

מקופלת.

קשר כימי הוא חיבור מבני האלקטרונים של שני אטומים

קשר יוני: יון חיובי ויון שלילי נשארים יחד •בגלל משיכה הדדית בין מטענים מנוגדים.

קשר קוולנטי: שותפות בזוג אלקטרונים או •יותר.

קשר מימן: אטום קטן ואלקטרו שלילי מגיב •עם אטום מימן המשתתף בקשר קוולנטי

קוטבי.

תרכובות אורגניות

המולקולות האופייניות לחיים הן תרכובות •אורגניות.

יצורים חיים מורכבים בעיקר מחמצן, מימן •פחמן וחנקן.

חלק ניכר מהחמצן והמימן נמצאים •במולקולת מים.

המולקולות האופייניות לחיים

רק תאים חיים מסנתזים פחמימות, לפידים •חלבונים.

תרכובות פחמן

C מספר אטומי – 4 חסרים לו 6

אלקטרונים בטבעת החיצונית

פחמימות

פחמימות הן המולקולות הביולוגיות הנפוצות •ביותר בתאים.

משמשות לבנייה, להעברת אנרגיה •ולאחסונה.

רוב הפחמימות מורכבות מפחמן, מימן • אך יש יוצאות מן 1:2:1ומחמצן ביחס של

הכלל.הפחמימות נחלקות לשלוש קבוצות: חד •

סוכרים, אוליגו-סוכרים ורב סוכרים.

סוכרים

חד סוכר )מונוסכריד( בנוי •ממנומר יחיד של סוכר.

בנוי משלד פחמני, שנוטה •ליצור מבנה טבעתי.

ריבוז, דאוקסיריבוז המרכיבים • וגלוקוז.DNA וה-RNAאת ה-

אוליגו-סוכר שתי יחידות סוכר •או יותר הקשורות בקשרים

קוולנטיים.לקטוז, סוכרוז, מלטוז•

פחמימות מורכבות

הרב סוכרים הן שרשרות ישרות או מסועפות של •יחידות סוכר רבות לעיתים מאות או אלפים מאותו

סוג או מסוגים שונים..השכיחים ביותר הם עמילן, תאית וגליקוגן•

ליפידים

ליפידים הם פחמימנים שמסיסותם במים •זעומה.

משמשים כמאגרי אנרגיה ראשיים, •וכחומרים מבניים בתאים.

36חומצות השומן בנויים משלד ובו עד •-אטומי פחמן, הנושא קבוצת קרבוקסיל )

COOH באחד מקצותיו, ואטומי מימן ברוב )אתרי הקישור הנותרים או בכולם.

חומצות שומן

ח. שומן לא רוויות הם ח. •שומן שבזנבותיהם יש

קשר כפול אחד או יותר.ח. שומן רוויות •

בזנבותיהם רק קשרים יחידים.

טריגליצרידים )שומנים ניטרליים(

חמאה, שומן עוף ושמנים •הם טריגליצרידים והם

הליפידים השכיחים ביותר בגוף, ומקור

האנרגיה העשיר ביותר שלו.

ליפידים אלו בנויים •משלושה זנבות חומצות

שומן הקשורות לשלד של גליצרול.

פוספוליפידים

ראש הידרופילי )אוהב מים(•

זנב הידרופובי )פוחד ממים(•

ליפידים-סיכום

ליפידים אינם נוטים להתמוסס במים•

שומנים ניטרליים )טריגליצרידים( •המורכבים מגליצרול ומשלושה זנבות ח.

שומן הם מאגר האנרגיה העיקרי של הגוף

פוספוליפידים הם המרכיבים העיקריים של •ממברנות התאים.

•

חלבונים

אנזימים•

הורמונים•

חלבונים מבניים•

חלבונים מזינים•

חלבונים המעבירים מולקולות דרך •הממברנה

הגנת הגוף כנגד חיידקים ופולשים•

חומצות אמיניות

תרכובת אורגנית קטנה •המכילה קבוצת אמין,

קבוצת קרבוקסיל, אטום מימן וקבוצה בת אטום אחד או יותר שמקובל

. כל Rלסמנה באות המרכיבים קשורים בקשר

קוולנטי לאטום פחמן .אחד

המבנה הראשוני של חלבונים

חלבון הוא שרשרת של חומצות אמינו •הקשורות זו לזו בקשרים פפטידיים.

קשר פפטידי הוא קשר קוולנטי בין קבוצת •NH3)האמין

של חומצה אמינית אחת (+ של (-COOO)-לקבוצה הקרבוקסילית חומצה אמינית אחרת.

שלד של שרשרת פוליפפטידית בנוי •.N-C-C-N-C-C-מאטומי פחמן וחנקן:

המבנה השניוני של החלבון

לאורכה של השרשרת הפוליפפטידית •נוצרים קשרי מימן הגורמים למבנה מפותל

הנקרא המבנה השניוני של החלבון.

המבנה השלישוני של החלבון

ברוב השרשרות הפוליפפטידיות בעלות •המבנה השניוני הסלילי חל קיפול נוסף,

הנקבע על ידי מספרן ומיקומם של ח. אמינו מסוימות.

המבנה הרביעוני

מורכב משתי שרשרות פוליפפטידיות או •יותר המחוברות זו לזו בהרבה

אינטראקציות חלשות ולעיתים בקשרים .Rקוולנטים בין אטומי גפרית של קבוצות

לדוגמא ההמוגלובין.•

גליקופרוטאינים וליפופוטאינים

ישנם חלבונים הבנויים משרשרת •פוליפפטידית ומתרכובות אורגנית אחרת

הקשורה אליה.

ליפופרוטאינים.•

גליקופרוטאינים.•