גנטיקה כללית

ח"גנטיקה כללית תשס

גנטיקה כלליתגנטיקה כללית

מרטין קופייק' פרופ, ר ענת פרקט"ד, דני סגל' פרופ: מרצים

[email protected]: טענות ובקשות, שאלות, להערות. עידו תבור עידו תבורי"סוכם ע

הורשה מנדלית : שיעור ראשון הורשה מנדלית : שיעור ראשון

, מחיר זול, זמן דור קצר, יכולת האבקה עצמית, מגוון של תכונות ניתנות למעקב: יתרונות בחקר אפונים

. מספר רב של צאצאים

הזהות לגבי התכונה . כאשר אין שינוי בצאצאים לאורך הדורות בתכונה נבדקת(:Pure Line)זן טהור

2 עצמי ובין אם בהכלאה בין אופןהמסוימת נצפית בקרב הצאצאים בתוך האוכלוסייה הן אם הופרתה ב

. שונים באותה אוכלוסיהפרטים

.("מופע") הביטוי של תכונה מסוימת בצורתה הסופית באורגניזם :(Phenotype )פנוטיפ

י "יה עיי האם והתכונה השנ"כאשר תכונה מסוימת יוצגה ע :reciprocal cross- הכלאה רציפרוקלית

.הרי שבכלאה הרציפרוקלית המצב מתהפך, האב

:מסקנותיו של מנדל

. קובעי התכונות המורשותגניםקיומם של .1

אלליםהעותקים נקראים . בשני עותקיםכל גן מופיע בתא האפון ובשאר היצורים הדיפלואידים .2

.של הגן והם הגורמים לפנוטיפים השונים

(ביציות או תאי הזרע)כל עותק מתוך השניים מתפלג באופן עצמאי ובלתי תלוי לגמטות .3

.(יצירת הפלואידים)הנוצרות בעת המיוזה

.כל גמטה נושאת רק עותק אחד של הגן מתוך השניים .4

: חוקי מנדל הם, בכלליות

והם נפרדים ביצירת הגמטות , כל אורגניזם מכיל שני פקטורים עבור כל תכונה: חוק הסגרגציה .1

(.4- ו3מעין שילוב של סעיפים )

.פקטורים שונים מתחלקים בין הגמטות ללא תלות של אחד במשנהו: חוק ההתפלגות העצמאית .2

.טיואלל שהפנוטיפ שלו מתבטא גם במצב הטרוזיג: אלל דומיננטי

.אלל שהפנוטיפ שלו מתבטא רק במצב הומוזיגוטי: אלל רצסיבי

שהוא , monohybrid- וזאת בניגוד ל, תכונות2-הטרוזיגוט להוא (dihybrid)היבריד כפול

. הטרוזיגוט לתכונה אחת

נכון זהו החוק השני של מנדל והוא .. dihybrid- התכונות מתפלגות באופן אקראי ובלתי תלוי זו בזו ב

בגנים הנמצאים על אותו כרומוסום המצב . פ כרומוסומים שונים בגנום" הגנים נמצאים ע2-רק במקרה ש

. שונה כי הגנים אינם מתפצלים באופן בלתי תלוי זה מזה

2 תכונות בלתי תלויות ייוצגו בטבלת הגמטות על ידי 3 עבור F2יחסי 3

2- גמטות מהנקבה ו3

גמטות

2שאז , תכונות2לעומת ) מדורים בטבלה 8X8=64 מהזכר ולכן8- גמטות מהנקבה ו8סך הכל . מהזכר2


2- נקבי ו2

הסיכוי . הסיכוי שיופיע כל אחד מהפנוטיפים נמדד בנפרד .) מדורים4X4=16כ " זכרי וסה

. הפנוטיפים יחד הוא מכפלתם של כל אחד מהם בנפרד2שיופיעו

על (זן הבחן)כאשר משתמשים בזן הומוזיגוט רצסיבי לתכונה מסוימת : (test Cross)הכלאת מבחן

dihybrid- בהכלאה כזו נוכל לגלות את הרכב ה. מסויםdihybrid של F1מנת להכליאו עם צאצאי

.F2- בדור ה

:הקשר בין התיאוריה של מנדל לגנטיקה מולקולארית של היום

ומים זכמו זוג הכרומו, האללים של הגן מתפלגים שווה לגמטות, גנים באים בזוגות וגם הכרומוסומים

כמו גם זוגות , גנים שונים מתפלגים בצורה בלתי תלויה אלו באלו. (החוק הראשון)ם יההומולוגי

. (החוק השני של מנדל)המתפלגים בצורה בלתי תלויה זה מזה , כרומוסומים שונים

הסביר מדוע יש מקרים בהם ההכלאה הרציפרוקלית מראה הבדלים בינה לבין ההכלאה (1909) מורגן

בשל השוני בכרומוסומים . היושבים על גבי כרומוסומי המין, ההבדלים נובעים מקיומם של גנים. הרגילה

. גם ההכלאה הרציפרוקלית אינה זהה, אלו בין זכר לנקבה

. זוגות אוטוזומליים וזוג כרומוסומי מין22: כרומוזומים23באדם בתאים האוטוזומליים יש סט של

המין באדם נקבע על פי נוכחות . X- קטן מהY-כרומוסום ה. Y- וX ובזכר Xבנקבה יש שני כרומוסומי

: X- כרומוסומי ה' המין בדרוזופילה נקבע על פי מס. (נקבה -Y אין ,זהו זכר -Yש י) Y-או חוסר של ה

XX -נקבה ,X- זכר .

. מתנהגת שונה מתכונה הנישאת על כרומוסום אוטוזומליX- תכונה הנישאת על גבי כרומוסום ה

I- החוק ה

II- החוק ה


:טיפים לפתרון תרגילים

:הורשה דומיננטית •

(לא מחייב)כ המחלה מופיעה בכל דור "בד –

כ יביאו לעולם ילדים חולים"הורים חולים בד –

:הורשה רצסיבית •

המחלה לא תמיד מופיעה בכל דור –

הורים בריאים יכולים להביא לעולם ילדים חולים –

לשני הורים חולים תמיד יהיה ילד חולה –

נשואי קרובים מעלים מאד את השכיחות להופעת מחלות רצסיביות –


שושלות ותאחיזה למין: שנישיעור שיעור שושלות ותאחיזה למין: שני

פשוטות )בהן נעסוק גנטיות הבמחלות

מתגלה הבעיה כאשר מסתבר ,(יחסית

בונים שושלת גנטית .שפרט מסוים חולה

בכדי לנבא את הסיכוי שהעובר הבא

.יהיה חולהבמשפחה

והשיעור , במחלות מדובר במוטציות

אנחנו לא מדברים )שלהם הוא מאוד נמוך

שמחלה כ.(על תכונות שמאפיינות אותנו

אנחנו משערים שבן הזוג ,מאוד נדירה

ההסתברות ששני )שבא מבחוץ אינו נשא

נשאים או חולים ייפגשו היא מאוד

. (נמוכה

מבצעים בדיקה אך לא מוצאים את המוטציה כיוון , קיים מצב נדיר בו ידועה מחלה במשפחה מסוימת*

. שהיא נמצאת במקום אחר על הגן ולא במקום הידוע

ולכן נקבל חומצה , א של אלל פגום יש אזור פגום כתוצאה ממוטציה"בתוך רצף הדנ :סוגי מוטציות

אך יש מקרים , שלא משפיעות על התרגום לחלבון, יש מוטציות שקטות. אמינית לא נכונה בתרגום

יש גם סוג אחר . שחומצה אמינית אחת לא נכונה פוגעת באתר הפעיל או מפריעה לחלבון להתקפל נכון

-למשל רטרו)או מוטציות בהן נכנס חלק שלם עודף (אזור שלם חסר בגן)מוטציות חסר : של מוטציות

קודון נכנס לרצף כתוצאה משינוי של STOP: סוג נוסף של מוטציה שמונעת החלבון להיווצר. (וירוס

במקום חלבון באורך מלא אך לא תקין , ואז התרגום ייפסק באמצע ונקבל חלבון קצר יותר)נוקליאוטיד

. (בסוג הראשון של המוטציה

(, אלנין לטירוזין-חסר אנזים שהופך פניל -PKU )Phenil-ketonuria: מחלות אוטוזומלית רצסיביות

.Cystic Fibrosis, לבקנות

, Huntington diseas ,Pseudo-achondroplasia ,Polydactyly: מחלות אוטוזומלית דומיננטיות

Brachydactyly .

Haplosufficient :לעתים העובדה . מספיק אלל אחד תקין בכדי שהוא יפצה על התקלה באלל השני

כשיש רק אלל אחד שמייצר צבע אדום והאלל : למשל)שיש חצי כמות בהטרוזיגוט דווקא כן מורגשת

מספיק שיש אחד כזה בכדי , כאשר האלל הפגוע הוא דומיננטי .(נקבל צבע ורוד, השני לא מייצר צבע

. לגרום למחלה

תבוא לידי ביטוי באופן רצסיבי Xנישא על גבי כרומוזום הגן במוטציה : רצסיביות X- מחלות אחוזות ל

hemophilia ,Red-green colorblindness ,Duchenne muscular: דוגמאות. אצל זכרים

dystrophy ,Testicular feminization syndrome.

דומיננטי תראינה X-linked הבנות של זכר בעל פנוטיפהצאצאותכל : דומיננטיות X- מחלות אחוזות ל

.את הפנוטיפ


, יש מעט מאוד גנים משותפים לשניהם. (Xבניגוד ל ) אין הרבה גנים מקודדים Yעל כרומוזום , כאמור

כרומוזומים אלו עוברים זיווג במספר מקומות מצומצם , במיוזה. Y ו Xסימטריה בין כרומוזומי -יש א

. בהם יש התאמה

X-Inactivation:

, שנבחר בצורה אקראית, X- אחד מכרומוזומי ה

ניתן לבצע . מושתק ומפסיק לתפקד ככרומוזום

הכרומוזום . X- צביעה פלורוסנטית של כרומוזום ה

וזה , שעבר אינאקטיבציה עובר למצב מאוד דחוס

2יהיו , XXXבמקרה של .Barrbodyנקרא

Barrbody.

יש בבת אחת אינאקטיבציה של , לפני ההתמיינות, ( חלוקות בערך20)בשלב מוקדם מאוד בהתפתחות

מתא בו אלל . (X- כרומוזומי ה2אין ההעדפה בין , באופן רנדומאלי לחלוטין) בכל התאים X- אחד ה

בכל התאים , כאשר האלל השני מושתק. בכל התאים שיתחלקו ממנו יהיה אותו אלל מושתק, אחד מושתק

. תהליך זה מתרחש לאחר קביעת המין. האלל השני יהיה מושתק- שיתחלקו ממנו

הופכים להיות פעילים X- שני ה, בתאים המיועדים לחלוקת הפחתה מצב זה מתבטל, לפני המיוזה

. ים פעילים-Xומתקבלות ביציות שבכולן ה

והוא מייצר , Xistא מקודד לגן שנקרא "הדנ. (א"מעל רמת הדנ)גנטי -המנגנון שגורם להשתקה הוא אפי

ים גן זה עובר -Xרק באחד משני ה . ים וגורם לו להיות משותק-Xא זה עוטף את אחד ה "רנ. א"רנ

. שיעתוק

Y- י סימן על גן ה"עפ. היא תעבור אצל כל הבנים במשפחה לאורך דורות, Y- אם יש מוטציה על גן ה

.ניתן לבצע בדיקת אבהות

הוא חייב להיות תקין על מנת שהפנוטיפ הזכרי . פקטור שיעתוק שמאקטב את הגנים הזכריים: TDFגן

אם יעבור . (טרנסלוקציה)בעקבות חלוקה לא נכונה ייתכן מעבר של קטע מכרומוזום אחד לשני . יתקיים

אך )לנקבה זו יהיו מאפיינים גבריים , X- לכרומוזום הY- מכרומוזום הTDFחלק הנושא את ה

(.Xבגלל האינאקטיבציה של ה , במוזאיק

tfm :הגן נמצא על כרומוזום ה. מקודד לרצפטורים שלאחר מכן יכירו את הטסטוסטרון -X) , ובמידה

.אך לא יכירו אותו והפנוטיפ יהיה של נקבה, ייווצר טסטוסטרון- והוא לא תקין


יכולים , כאשר חלוקת ההפחתה משתבשת

" ריקות"ביציות : להיווצר תאי מין לא תקינים

אך ללא כרומוזום , כרומוזומים אוטוזומליים22)

X) או ביציות עם שני כרומוזומיX . כאשר

יכול להתקיים ויהיה XXY: ביציות אלו מופרות

.(סינדרום טרנר) יהיה למעשה נקבה 0Xו , זכר

מתוארים המצבים האפשריים של עודף ציורב

אם יש סמן נפרד לאלל של . וחוסר בכרומוזום

ניתן לבדוק את תאי המין ולראות , האמא והאבא

אם הבעיה הייתה במיוזה )באיזה מקרה מדובר

או בחלוקה השנייה של , בציור העליון- הראשונה

. (בציור התחתון- המיוזה

-non נניח ש, ולכן כשנראה תופעה של אנאפלואידיות, היא נדירהnon-disjunctionתופעה של

disjunction(במיוזה הראשונה או השנייה)פעם אחת בלבד , התרחש רר אצל הורה אחד.

היא פגם גנטי בו יש שלושה העתקים של כרומוזום מסוים במקום השניים (Trisomy )טריזומיה

גורמת 21טריזומיה של כרומוזום )רוב הטריזומיות לא מגיעות בכלל לכדי בוגר . המצויים אצל אדם רגיל

. (לתסמונת דאון

ונשאלת , לאחר האינאקטיבציהXX כמו היינו מצפים שמצב זה יהיה. 0X הוא מצה של סינדרום טרנר

יש אזורים מסוימים שכן , למרות האינאקטיבציה, הסברה היא שלפעמים? השאלה מדוע יש בעיה בכלל

כנראה שיש גנים שכן צריך את הפעילות )ולכן בכל זאת יש בעיות לנשים עם תסמונת טרנר , פעילים

. (שלהם במנה כפולה

מהאם XX מהאב הוא XY מהאם עם X- מצבים שגרמו לכך2ייתכנו : (XXY)נדרום קליינפלטר יס

. מהאבYעם

אולי בכל זאת , לאחר טיפולים מסוימיםלמרות ש) הם פוריים XYY, בניגוד לשני הסינדרומים הקודמים

.(תיתכן פוריות בסינדרומים הקודמים

, כל חיידק מייצר סוג אחר) חלבונים המיוצרים בחיידקים באופן טבעי: (הגבלה)אנזימי ריסטריקציה

כאשר נכנס גורם זר . א במקומות ספציפיים"ותפקידים לבקע דנ, (ויש חיידקים שמייצרים כמה סוגים

מזהה אותו כעוין ומבצע בו חיתוך דו - (יש לו סימון אחר) SELFהוא לא מכיר אותו בתור , לחיידק

מוציאים , לוקחים פלסמיד או וירוס. א בתוך מבחנה"ניתן להפיק אנזימים אלו ולהפעיל אותם על דנ. גדילי

יש )יש לו יכולת הכפלה עצמית בתוך תאים : את האזורים החשודים כמזיקים לאדם ומשתמש בו כווקטור

וניתן להכניס ( למשל כזה שפגום אצל חולה כלשהו)מכניסים לווקטור גן . (Origin of Replicationלו

משתמשים באנזימי ההגבלה בכדי לבצע את כל החיתוכים האלו . אותו לתא ולגרום לביטוי של הגן הזה

.(הוצאות והכנסות של גנים)

הם מבצעים . (נקראים אותו דבר משני הצדדים)אנזימי ריסטריקציה רבים חותכים רצפים שהם פלינדרום

אנזים בשם ליגאז יכול לחבר . א נחתך"דיאסטרי וכל הדנ-שוברים את הקשר הפוספו, נתק באזור מסוים

. (כאלה שמתאימים מבחינת הרצף)" דביקים"בחזרה קצוות



הבדלים ביחס הפנוטיפים בין זכרים לנקבות מהווים אינדיקציה לכך שמדובר בגנים הנמצאים על

.(מספר שווה של בנים ובנות בין הצאצאים הפגועים- מחלות אוטוזומליות ) כרומוזומי המין

: Xמחלות רצסיביות אחוזות ל

.הפנוטיפ מופיע בצורה הרבה יותר שכיחה אצל זכרים מאחר ומספיק שרק האמא נשאית .א

וחצי מהצאצאים )לגבר חולה אין צאצאים חולים אבל כל הבנות שלו נשאיות הטרוזיגוטיות .ב

.(שלהם יהיו חולים

:Xמחלות דומיננטיות אחוזות ל

.כל הבנות שנולדות לגברים חולים יהיו חולות .א

.של נשים חולות הטרוזיגוטיות יהיו חולים (בנים ובנות)חצי מהצאצאים .ב


אינטראקציות בין גנים: שלישישיעור שיעור אינטראקציות בין גנים: שלישי

מוטציות שבודדו על בסיס השפעתן על תכונה מסוימת יכולות להשפיע גם על תכונות אחרות של אותו

לעתים התופעה .(מוטציה אחת יכולה להשפיע על מספר תכונות )-pleiotropy- זהו אפקט ה. אורגניזם

. כוללת גם מקרים בהם לא נמצא קשר פיסיולוגי בין הפנוטיפים

למשל צבע וצורת העין בדרוזופילה נקבע על . רב של גנים שונים משפיעים על פנוטיפ אחד' לעתים מס

. המקודדים על ידי גנים רבים ושונים, רב של אנזימים' ידי מס

, הגורמות לפנוטיפ מסוים, אמצעי המשמש על מנת לבחון האם מוטציות שונות: מבחן קומפלמנטציהמבחן קומפלמנטציה

. (האחראים לפנוטיפ המסוים)הינן אללים של אותו גן או שהן מוטציות בגנים שונים

נוחים למחקר , ( זוגות כרומוזומים16)א "שמרים הם היצורים הכי פשוטים בעלי גרעין ושני סטים של דנ

. ניתן להבחין בשמרים בין מצב הפלואידי ודיפלואידי. משום שקל לזווג אותם והם מתרבים במהירות

70ב )ניתן להקפיא אותם , בנוסףoc .)-

שמר כזה גדל לננסהאם . נחפש שמר שהוא מוטנט לגבי הגן לייצור החומצה האמינית ארגנין: דוגמא

, (כוללת ארגנין)מגדלים על פלטה עשירה . הוא לא יגדל, ל"במצע שאינו מכיל את החומצה האמינית הנ

אותה מושבה חשודה כבעלת מוטציה בגן . מעתיקים לפלטה ללא ארגנין ורואים איזה מושבה לא גדלה

יכול להיות שיש לנו . ואז חוזרים לפלטה המקורית ומתחילים לחקור את המושבה החשודה, לייצור ארגנין

פגועים )ויכול להיות שיש מספר סוגים של אללים מוטנטיים , כמה גנים המעורבים בייצור ארגנין

אם לאחר ההכלאה יש . עושים הכלאה לשני שמרים הפלואידים שלא מיצרים ארגנין. (במקומות שונים

יכול . על גנים שוניםמה שאומר שהמוטציות בכל שמר היו - סימן שיש קומפלמנטציה, ייצור של הגן

אם הם יושבים . ויכול להיות על שני כרומוזומים שונים, להיות ששני הגנים יושבים על אותו כרומוזום

ואם הם מספיק קרובים ועל אותו כרומוזום הם , כל אחד על כרומוזום אחר הם ייפרדו בחלוקת ההפחתה

!כל זה נכון רק לגבי חקר של תכונה רצסיבית .וישפיעו על התפלגות המוטציה (תאחיזה)ילכו ביחד

הסיכוי למוטציה . (יש בקרת איכות גבוהה מאוד במערכת השכפול)כ שיעור המוטציות מאוד נמוך "בד

10באופן טבעי הוא כל 5

מוטציה יכולה . בכדי להגדיל את הסיכוי לקבלת מוטנטלהתערב ונרצה,

. חשיפה לרדיקלים חופשיים או קרינה מייננת, א"להתרחש עקב חומרים שנכנסים לתוך מבנה הדנ

. וכשזה קורה הרבה יורדת היעילות של התמודדות התא עם כך, א"כתוצאה מכך עלול להיות שבר בדנ

מבין . (א שלא מתוקן יגרום למוות"שבר בדנ)ימותו יותר מושבות , ככל שנקרין יותר על תרבית חיידקים

(.אך הכניסה טעויות, מערכת התיקון פעלה)יש סיכוי גדול שיש מוטציות , החיידקים שלא מתו

.כאשר גן אחד ממסך על נוכחותו של הגן השני כי הם בעלי מסלול משותף: אפיסטטיות


?כיצד ניתן לדעת מתי הפגיעה בגן הראשון בשרשרת ומתי הפגיעה בגן השני

אם הפגיעה באנזים , בתהליך של שני שלבים)ולראות מה קורה , ניתן להוסיף את הפרקורסור מבחוץ

ורואים האם התהליך , כל פעם מוסיפים פרקורסור אחר. (לא תעזור הוספה של פרקורסור מבחוץ, השני

.(בהנחה שיודעים מי הפרקורסור)מתקדם

מכליאים אותו עם ביצית תקינה ואז מקבלים, מקרינים על זרע: עם אותה מוטציהפרטיםבכדי לקבל

הכלאה עצמית ומקבלים רבע מהתוצרים הומוזיגוטים פגועים עם מוטציה באותה מבצעים לו. הטרוזיגוט

. (מוטציה בזרעבכלל רק לאחר ההכלאות נדע אם התרחשה )נקודה

ניתן לבחון את הפנוטיפ שנוצר ולקבוע . בזיווג שני הגרעיניםהטרוקריוןביצורים הפלואידים נוצר

.קבוצות קומפלמנטציה בדיוק כמו בדיפלואיד

אינטראקציה בין אללים של אותו גןאינטראקציה בין אללים של אותו גן

1. Incomplete Dominance :

F1בדור . זן טהור של צמחים בעלי פרחים בצבע אדום הוכלא עם זן טהור של צמחים בעלי צבע לבן

ביחסי דומיננטי )לבנים ¼ - ורודים ו½ , אדומים¼ : התקבלוF2בדור . התקבלו צמחים ורודים

: מסקנות (.1:2:1כאן התקבל יחס של . 3:1כלומר , לבן¼ - אדום ו¾ רצסיבי רגיל אמורים לקבל

. incomplete dominanceהאללים הם . אללים של אותו גן2- מדובר ב

תקבע את WT - כמותו של אלל ה -אפקט כמותיי " התופעה נגרמת ע:ריאהסבר במישור המולקול

- לי של התאאחצי מהכמות מספיקה לתפקוד נורמ, במקרים בהם האלל דומיננטי. כמות התוצר הפעיל

(haplosufficient או upregulated) . במקרים שלincomplete dominance יש מנה אחת ולכן

. יש פחות חלבון והדבר מורגש בכמות התוצר

דומיננטיות-יחסי קו .2

בו , הדוגמא הנפוצה ביותר היא בסוג הדם. שניהם יבטאו חלבון- כאשר שני האללים יופיעו, במצב זה

Iהאללים A

I ו B

.( רצסיבי מול כל אחד מהםiוהאלל )דומיננטיים - הן קו


מקבלים תוספת של Aכאשר יש אנטיגן . Hעל פני כדורית הדם האדומה קיים שלד חלבוני הנקרא

לא Hכאשר יש פגיעה בגן של . מקבלים תוספת אחרתBוכאשר יש אנטיגן , קבוצה אחת על השלד

הוא לא יבוא לידי ביטוי , נמצאB או Aגם במידה והגן . בכל מקרהOיהיה שלד ואז יהיה סוג דם

זוהי תופעה מאוד לא . אפקט בומבייוזה נקרא , מסווהOנוצר מצב של . משום שאין את השלד

Oלהורה יש : O להורה עם סוג דם ABאך במידה והיא מתרחש ייתכן ילד עם סוג דם , נפוצה

תקין מההורה Hאם לילד יהיה . Hאך זה לא בא לידי ביטוי בגלל נזק בגן , B/Aיש לו גן ל , מסווה

. המסווהO- יוכל לבוא לידי ביטוי גם סוג הדם שלא הופיע אצל ההורה עם ה, השני

שני לגן זה . הגן האחראי לייצור המוגלובין פגוע באנמיה חרמשית: דומיננטיות-דוגמא נוספת לקו

Hb :דומיננטיות-אללים ביחסי קוA

Hb- וS

, קיום המחלה אנמיה: תכונות3הגן למעשה משפיע על .

Hbהאלל . צורת כדוריות הדם וייצור ההמוגלוביןA

בנוכחותו לא תהיה )דומיננטי לגבי האנמיה

נורמאלי במצב הומוזיגוט ) לגבי צורת כדוריות הדם Incomplete Dominanceהוא מראה , (אנמיה

לגבי . (ומצב הטרוזיגוט כדוריות הדם יהיו בצורת חרמש רק בריכוזים נמוכים של חמצן, של האלל

אך בהבדל של חומצה , שניהם מייצרים חלבון: דומיננטיים-שני האללים הם קו, ייצור ההמוגלובין

Hbכוזי חמצן נמוכים האלל יבר)אמינית אחת S

.( קושר פחות חמצן

(Lethal Alleles)אללים לטליים .3

ניתן לאתר .שבמצב דומיננטי כפול העובר לא יכול להתפתח בכלל, יש מקרים של מחלות דומיננטיות

בהכלאה של שני הטרוזיגוטים עבור תכונה .F1מצב כזה כאשר מקבלים סטייה מיחסי מנדל בדור

הוא לטלי שאחד האללים, היאלכך הסיבה . הצפוי על פי מנדל1:2:1 ולא 2:1מקבלים יחס של שכזו

מלבד התכונה אותה )במקרה זה יש אפקט פליאוטרופי של אלל זה , למעשה. (AA )במצב הומוזיגוטי

.(הוא גם משפיע גם על החיות של האורגניזם, הוא מקנה

ים אחרים באים יאללים לטל. גורמים למוות (חצי מנה)שגם במצב הטרוזיגוט , ישנם אללים לטליים

, בנוסף .(Tay Sacks ,CF: כמו)אלא בשלב הילדות , לא בשלב העוברי: הלידהלאחרטוי ילידי ב

רק שבמחלה זו מספיקה מנה אחת של האלל הפגום בכדי , Huntingtonכמו )לטליות בבגרות קיימת

זהו המצב במחלות כמו )כ האלל הלטלי גורם לחסר של משהו חיוני לחיות "בד. (שתתפתח המחלה

CFו -PKU) יפגם מבנל או.

הסיבה לכך היא שהלטליות יכולה . בו רק חלק מהצאצאים מתים, Semilethalityייתכן מצב של

ניתן לאבחן מצב שכזה כאשר יש סטייה . כמו סביבה או גנים אחרים, להיות תלויה בגורמים אחרים

: בהכלאה הבאה50%-50%מהיחסים של

סטייה מיחסים של )אינטראקציות בין גנים ((9:3:3:19:3:3:1סטייה מיחסים של )אינטראקציות בין גנים

הגנים : כאשר יש סטייה מהיחס יש שתי אפשרויות. רק כאשר הגנים לא בתאחיזה9:3:3:1היחסים הם

. באותו מסלול ביולוגימשתתפיםבתאחיזה או ששני הגנים

, 9:7נקבל יחס של : (A)לבין הגן שאותו הוא מווסת (R)דוגמא לכך היא אינטראקציה בין גן רגולטורי

המקרה האחד בו שני הגנים לא : כאשר שבעת המקרים בהם הגן לא פעיל מורכבים מהמצבים הבאים

ושלושת המקרים בהם הגן המווסת (_aa;R)שלושת המקרים בהם הגן עצמו לא תקין , (aa;rr)פעילים

(.A_;rr)לא תקין


. כאשר אלל של גן אחד ממסך את הביטוי של אללים של גן אחר: אפיסטטיות

במקרה בו . והם יבואו לידי ביטוי רק כשהוא יתבטא, M- או M+ אפיסטטי לאללים Wבתהליך זה הגן

בכל פעם שיש גן הנמצא במעלה הזרם , למעשה. זו תהיה אפיסטטיות רצסיבית, הוא רצסיביW-האלל

נצפה לאפקט אפיסטטי של אלל פגום על האללים האחרים הנמצאים במורד , במסלול ביוסינטטי כלשהו

.מכאן ניתן ללמוד על מסלולים ביוכימיים בתא. הזרם

אם יש זן מוטנטי . ובכך גורם לחזרת פנוטיפ זן הבראחר הינו אלל שמבטל את המוטציה של גן סופרסור

התרחשה מוטציה נוספת בה הנוקליאוטיד הפגוע הוחלף בחזרה למצב ייתכן ש, wild typeשחוזר להיות

ידוע שיש , בנוסך.א"והם יותר רגישים לשינויים בדנ, hot spotsא שנקראים "יש אתרים בדנ. הקודם

ניתן . (לכן לא חייבים לחזור בדיוק לנוקליאוטיד המקורי) קודונים לחומצה אמינית אחת-מספר אנטי

. לשאוב המון מידע על תהליכים מחקר של סופרסורים

המוטציה התרחשה כתוצאה מיציאה של נוקליאוטיד אחד שגרם לשינוי מסגרת : גנית-סופרסיה תוך

מספיק שייכנס נוקליאוטיד באזור קרוב לאזור ממנו יצא נוקליאוטיד בכדי שנחזור למסגרת . הקריאה

יתקבל חלבון לא באתר הפעילבמידה וזה אך , אולי עדיין ייפגעו מעט חומצות אמינו)הקריאה הנכונה

.(תקין

גרמה לכך tRNAאך טעות ב , קודוןstopלמשל כאשר מוטציה גרמה ל , מחוץ לגן: גנית-סופרסיה חוץ

. שבכל זאת תבוא חומצה אמינית והתרגום יימשך

הסימון +

SUP ((-)סופרסור הוא גם מוטציה ולכן הוא מסומן ב ) אומר שאין סופרסיה .

:דוגמא לגבי צבע עיניים של דרוזופילה

הומוזיגוט רצסיבי לשתי התכונות אמור להיות

אך בגלל הסופרסיה יש תיקון ומתקבל צבע , סגול

, במקרה זה הסופרסור הוא רצסיבי. עיניים אדום

.אך קיימים גם סופרסורים דומיננטיים

:דוגמא אחת לאופן הפעילות של סופרסור

כאשר . Mמ לאקטב את חלבון " דרוש עSחלבון

. לא יכול לאקטב אותוS חלבון Mיש מוטציה ב

היא Sבמידה והתרחשה מוטציה מסוימת גם ב

לאחר המוטציה יכול Sחלבון - משמשת כסופרסור

המוטציה ב . לאחר מוטציהMלאקטב את חלבון

Mאך בעקבות המוטציה ב , לא השתנתהS

.החלבון שכביכול לא תקין יכול להיות מאוקטב

בתחתית ניתן לראות את המצב בו המוטציה היא

. בלבדSבחלבון


על מנת להבין טוב יותר את מנגנון , חוקרים רבים משתמשים בסריקה אחר סופרסורים למוטציה מסוימת

כך למשל ניתן לקחת מוטנט בגן לסינתזה של ארגינין .הפעולה של גן מסוים שאותו מייצגת המוטציה

(arg-)רובן . רוב המושבות לא יגדלו אך מעט כן. ולזרוע המון מושבות על צלחות חסרות ארגינין

wtי הכלאה עם "ע. רסיות במוטציה המקורית אך חלקן תייצגנה מושבות שצברו סופרסורוותייצגנה ר

ולא , (בין היתר, נקבל צאצאים דורשי ארגינין)סופרסור ב מדוברנדע ש, וסטייה מיחס מנדלי צפוי

.ברוורסיה של המוטציה

יש יותר . (9+3+3 )15:1 ובמקום זאת מקבלים 9:3:3:1יה מיחס יסט: דופליקציה של גנים בגנום

מספיק שיהיה עותק אחד של . זהים בתפקידם בתא (A2- וA1)הגנים ושני ,מעותק אחד של הגן בתא

נקבל לא נקבל את a1a1;a2a2ואז רק במקרה של ) האלל הדומיננטי על מנת לקבל פנוטיפ דומיננטי

. (הפנוטיפ הדומיננטי

• Penetrance : כאשר הגנוטיפ המוטנטי ממוסך בחלקו או במלואו בגלל קיומם של סופרסורים

.'או יחסים אפיסטטיים וכו

• Expressivity :רמות שונות של ביטוי בפרטים .המידה שבה הגנוטיפ מבוטא ברמה הפנוטיפית

. השונים הנובעות מהשפעת הסביבה ומהרכב האללים של שאר הגנום

שני המושגים האלו עשויים למסך את התוצאות שהיו אמורות להתקבל על פי הגנוטיפ עצמו ללא כל

. השפעה

:טבלת סיכום:טבלת סיכום


שחלוף ומיפוי גנים, תאחיזה: : רביעירביעישיעור שיעור שחלוף ומיפוי גנים, תאחיזה

כאשר הצבע , צבע עיניים ואורך הכנף: מתוארות בשרטוט הכלאות של דרוזופילה לגבי שתי תכונות

מבצעים , בשני המקרים המתוארים כאן. והכנף הארוכה דומיננטית על הקצרה, הסגול דומיננטי על האדום

אך , מקבלים את כל ארבע המחלקות הפנוטיפיות האפשריות. הכלאת מבחן להטרוזיגוט לשתי תכונות

.ואחד מהשני ( מכל מחלקה25%היינו מצפים ל )ביחסים שונים מיחסים מנדליים

".אחוזים"נאמר שגנים אלו , כאשר סגרגציה בין שני גנים אינה בלתי תלויה

רושמים מחדש את הגנוטיפ בצורה . מניחים ששני הגנים בהם אנו עוסקים נמצאים על גבי אותו כרומוזום

, רושמים את ההטרוזיגוטים כך שכרומוזום אחד הגיע כמו שהוא מההורה האחד. תרשיםכמתואר ב, אחרת

שתי המחלקות הראשונות , בדוגמא משמאל, בצאצאים. והכרומוזום השני הגיע כמו שהוא מההורה האחר

של , הכרומוזום שהגיע מההורה ההטרוזיגוט הוא צירוף חדש: במחלקות הנדירות יותר. פשוטות וברורות

הם הופכיים אחד " חדשים"ניתן לראות אינטואיטיבית ששני הכרומוזומים ה. שני כרומוזומים מקוריים

גם כאן , 2Fב . ("חצי אדום חצי שחור")הוא שונה הכרומוזום ההורי המקורי, ןמצד ימי בדוגמא .לשני

. והתחתון הוא מההורה ההטרוזיגוט, הכרומוזום העליון בצאצאים הוא מההורה ההומוזיגוט

שלא עבר , (Pמדור )המחלקות הנפוצות הן אלו שהכילו את הכרומוזום ההורי המקורי , בשני המקרים

. Pשתי המחלקות הנדירות יותר מכילות כרומוזום שהוא צירוף חדש יחסית לדור . שינוי כלשהו


הנושאות את הכרומוזום ללא שינוי יחסית לדור , רקומביננטיות-מחלקות נון: מחלקות פרנטאליות

.מחלקות אלו הן הנפוצות. ההורים

.בעלות צירוף חדש יחסית לדור ההורים, מחלקות רקומביננטיות: פרנטאליות-מחלקות נון

ניתן לראות בדוגמא הקודמת שבכל אחד מהמקרים מספר המחלקות הפרנטאליות פחות או יותר : הערה

הפרופורציה של המחלקות הפרנטאליות שווה בשתי . וכך גם לגבי מספר המחלקות הרקומביננטיות, זהה

.וגם הפרופורציה של המחלקות הרקומביננטיות, ההכלאות

:כמתואר בציור, ציס וטרנס, בהטרוזיגוט הכפול קיימות שתי צורות של סידור האללים

ככל הנראה יש אירוע של רקומבינציה : ( שנים100- לפני כ)ההסבר הפורמאלי שנתנו לתופעה

השחלוף מתבצע רק לאחר שכל כרומוזום הוכפל במיוזה .(שחלוף: Crossing overמשתמשים במונח )

, כאשר מתרחש שחלוף. (לכן דרך רישום מדויקת תכלול שתי כרומטידות אחיות מכל כרומוזום)

.(רציפרוקליים)מתקבלים שני תוצרים הפוכים

שחלוף הוא משמעותי לגבי הגנים הנבדקים רק

שחלוף , בנוסף. שני הגניםביןאם הוא מתרחש

אך שם הוא אינו תורם - מתרחש גם בהומוזיגוט

צריך . להופעה של צאצאים רקומביננטיים

שהפרט יהיה הטרוזיגוט עבור שתי התכונות בכדי

ששחלוף יהיה אפקטיבי לגבי הופעת צאצאים

ושאירוע השחלוף יהיה בין שני , רקומביננטיים

מורפיזם-פוליהמונח המקצועי הוא . הגנים

. (ריבוי צורות)

הפרופורציה של הרקומביננטים אינה תלויה

אלא , (Trans או Cis)בצורת הסידור שלהם

.במרחק בין שני הגנים

.(ש מי שגילה את התופעה"ע)מורגן -בעבר זה גם נקרא סנטי. קומביננטיים נקרא יחידת מפה- של רה1%

:כדי שהמרחק הגנטי ישקף מרחק פיזי צריכים להתקיים מספר תנאים

אם יש אזור שמועד )הסיכוי שאירוע השחלוף יתרחש זהה בכל נקודה לאורך הכרומוזום .1

... אך לא לגמרי, כיום ידוע שהנחה זו נכונה בקירוב. (לא רק המרחק יקבע, לשחלופים

. (בשיטות של ביולוגיה מולקולארית נראה שסביר שזה אכן כך)מרחקי המפה אדיטיביים .2


כ קרובים שלא ניתן להניח " כB ו Aגנים , בהנחה שהגנים הם יחידה בלתי ניתנת לחלוקה: מרחק אפס

צאצאים בכדי לומר שאין רקומביננטיים מקסימום כמה מאותלבדוק נהוגהיה , בעבר. שחלוף ביניהם

התאפשר לבדוק מספר גבוה בהרבה של - שעברו לחקור בחיידקיםכ, מאמצע המאה הקודמת. בכלל

(מיליונים) פרטים

סיכוי 50% נגיד שיש 60 שלמרחק המפה נקבל אם .50%קומביננטיים הוא -המספר המקסימאלי של רה

מרחק )הגיע כנראה משני ניסויים B לגן Aלגבי מרחק מגן 60המספר . יחידות מפה 50לרקומבינציה ו

לא ייתכן מרחק מפה גדול , בפועל.60ובגלל הנחת האדיטיביות הגענו למספר , (B ל D ובין D ל Aבין

.( מכל אפשרות50%מקבלים , כשאין רקומבינציה לחלוטין, הרי בסגרגציה בלתי תלויה) 50- מ

: יש כמה אינטרפרטציות אפשריות50%קומביננטיים שמקבלים בניסוי הוא בדיוק -אם שיעור הרה

. יחידות מפה50מרחק של בדיוק .1

. יחידות מפה50מרחק של יותר מ .2

. הגנים נמצאים על שני כרומוזומים שונים2 .3

מרחק המפה אומר לנו את . ניתן להשתמש במרחקי המפה בכדי לחשב את שכיחות הצאצאים האפשריים

ושיעור כל אחד מהם שווה משום שהם אירועים רציפרוקליים אחד לשני , שכיחות הרקומביננטים

.( סיכוי לכל אחד מהרקומביננטים6%יש , 12אם מרחק המפה הוא - כלומר)

: מנגנון השחלוף

הוא מונח כיאזמההמונח

בו ניתן לראות , ויזואלי

בצילום מעין צלב ושיערו

.שהוא משקף שחלוף

דעה מתנגדת אומרת שלא

רואים שחלוף בין

, כרומוזומים בכיאזמה

אנשים שהחזיקו בדעה זו . כ נפרדים"ם שאחיאלא סידור מסוים של צומת בין כרומוזומים הומולוגי

.הסבירו רקומבינציות בצורות אחרות

ביצעו הכלאת מבחן של פרט :בכדי להוכיח שבשחלוף אכן יש מעבר פיזי של חומר ביצעו את הניסוי הבא

תכונות לאחד הכרומוזומים. CISההטרוזיגוט הכיל כרומוזומים במצב . הטרוזיגוט עם הומוזיגוט רצסיבי

. שאינם משפיעים על התנהגות הכרומוזום במיוזה, כפתור בצד אחד וזנב בצד השני: פיזיקאליות ייחודיות

כשבדקו את המחלקות . אחת עם זנב ואחת עם כפתור: יהיו בצאצאים שתי מחלקות רקומביננטיות

מצאו שאכן התקבלו כרומוזומים שלא היו קיימים קודם וזה מסביר שאכן היה שינוי פיזי , הרקומביננטיות

. ניסוי זה שימש ראיה טובה לכך ששחלוף הוא תוצאה של שינוי פיזי .בכרומוזומים

. גם בכרומוזומי מין וגם באוטוזומיים, Crossing overבזכרים של דרוזופילה אין בכלל : הערה

שלושת הגנים : מקרים3יש לכך . גנים3כעת נעסוק במיפוי של , גנים2עד עכשיו עסקנו במיפוי של

שלושת או ש, שני גנים על כרומוזום אחד והשלישי על כרומוזום אחר, נמצאים על כרומוזומים שונים

. הגנים אחוזים על אותו כרומוזום

מחלקות פנוטיפיות אפשריות 8יש . גנים מוכלא עם הומוזיגוט רצסיבי3- פרט הטרוזיגוט לנדון במצב בו

.והם יופיעו בפרופורציות שוות כאשר הגנים על כרומוזומים שונים, של צירופים שונים


מחלקות 4: רק שהפרופורציות כבר לא זהות זו לזו, מחלקות8 יהיו כאשר שניים מהגנים אחוזיםגם

המחלקות הנפוצות . גם כן בשכיחות שווה, מחלקות פחות שכיחות4ו , (ובשכיחות שווה)מאוד נפוצות

שעובר סגרגציה בלתי שלישי כיוון שיש עוד גן 2 ולא 4יש )משקפות מצב של העדר רקומבינציה

. השלישיולא מרחק לגן , שני הגנים האחוזיםאת המרחק נחשב בין .(תלויה

למונח ימין )ע מיהו הגן האמצעי וקבצריך ל :שלושת הגנים נמצאים בתאחיזה על אותו כרומוזוםבו מצב

שתי : אך בפרופורציות רואים דבר חדש, מחלקות8גם כאן יש . (רק מיהו האמצעי, ושמאל אין משמעות

עוד שתי מחלקות , (בשכיחות שווה)שתי מחלקות פחות נפוצות , (פרנטאליות)מחלקות מאוד נפוצות

2כאשר רואים דגם של .ושתי מחלקות נדירות מאוד, בשכיחות לא בהכרח זהה לשתיים הקודמות

מדובר בהכלאה , באמצע שמתחלקים פחות או יותר לשתי קבוצות4ועוד , נדירים מאוד2, שכיחים מאוד

. ( תכונות3הכלאת מבחן של הטרוזיגוט עם תאחיזה של )מסוג זה

ונכניס אותה לחישוב של שני , II וגם את אינטרוול Iקומבינציה הכפולה משקפת גם את אינטרוול -הרה

.אינטרוולים

במצב זה . (B)מבלי לקחת בחשבון גן שלישי שנמצא ביניהם (C ו A) גנים 2ניתן לחשב מרחק מפה בין

החישוב המדויק יותר הוא זה שמביא . CB ו ABנקבל מרחק מפה קטן יותר מאשר סכום המרחקים

הגן האמצעי חשף את העובדה שיש עוד אירועי שחלוף שלא היינו . בחשבון את השחלופים הפנימיים

שיעור האירועים האפשריים של רקומבינציה , ככל ששני הגנים מרוחקים יותר זה מזה. מודעים להם

וגם יותר שחלופים כפולים וזה תורם להוספה של , ככל שהמרחק עולה יש יותר שחלופים. כפולה עולה

כ גדולים עד שהם "הפרופורציות של האירועים הכפולים יהיו כ, ככל שנתרחק עוד. אירועים פרנטאליים

: כרגע לא נתעסק בזה, ייתכן גם מצב של שחלופים משולשים וכדומה) למצב הפרינטאלי 50%יחזירו

כל פעם שנתקלים . (קומביננטיים-ואי זוגיים מחזירים לרה, שחלופים זוגיים מחזירים לפרינטאליים

. מוסיף דיוק- יש להשתמש בו, בשלושה גנים ויש אפשרות להשתמש בגן האמצעי

?האם כאשר יש שחלוף באינטרוול מסוים הוא משפיע על הסיכוי של קיום שחלוף באינטרוול אחר

היפותזה אלטרנטיבית מדברת על אוסף של , היפותזה אחת תגיד שכרומוזום לא יוכל להתקפל פעמיים

יש יותר סיכוי - ואם הם כבר באזור מסוים, (אנזימים וכדומה)חלבונים הכרחיים שמעורבים בתהליך

. (..."הפועלים כבר כאן")שהם יבצעו שחלוף גם באזור קרוב

הסיכוי לשחלוף כפול אמור להיות מכפלת הסיכויים לכל אחד , במידה ואין תלות: בכדי לבדוק זאת

סימן שהייתה הגברה , אם המספר הנצפה של שחלופים גבוה יותר. מהשחלופים הבודדים

(Enhancement) .הייתה הפרעה , במידה והמספר הנצפה קטן מהצפוי(Interference.)

גנים 3נדע שמדובר ב - באמצע4 מאוד לא ועוד 2, מאוד שכיחים2, אירועים פנוטיפיים8כאשר יש

ומי משלושת הגנים , יש מקרים שלא נדע לגבי ההטרוזיגוט איך האללים מסודרים. הנמצאים בתאחיזה

שחלוף )לפי הזוג הכי פחות שכיח : צריך לדעת להסיק מתוך הנתונים את האינפורמציה הזו. נמצא באמצע

.מי שהשתנה הוא זה שבאמצע(- פרינטאלי)מול הזוג הנפוץ ביותר (כפול


מיפוי גנים באדם מיפוי גנים באדם::חמישיחמישישיעור שיעור

.(כמעט ולא ניתן לנתח שכיחויות)מספר הצאצאים מאוד קטן : בעייתיות במיפוי גנים אצל בני אדם

.משום שאין מיסוך שלו אצל גברים וניתן להסיק את הגנוטיפ מהפנוטיפ, קל יותר לבדיקהXכרומוזום

, מבין הצאצאים. נתחיל למלא את הגברים ואז נשלים את הנשים, X- כשיש שושלת והמחלה אחוזה ל

.ניתן לראות מי רקומביננטי ומי קיבל כרומוזום זהה לזה של האם

. 6יילמד בשיעור - י חוסרים"מיפוי ע. 2 י היברידים סומאטיים"מיפוי ע. 1 :שיטות למיפוי גנים

ומכניסים לתוך צלחת פטרי עם תנאי (למשל מעור אדם)אם לוקחים תאים : היברידים סומאטיים

או , יגמרו מקורות המזון: הם מתחלקים במיטוזה עד שיתחרש אחד משני הדברים, גידול מתאימים

יש מקרים נדירים בהם . (לטפס אחד על השני וליצור שכבות" אוהבים"הם לא )שהתאים יגעו אחד בשני

ולא פעם גם , י איחוי בין הממבראנות של התאים"זה קורה ע. שני תאים סמוכים מתאחים זה עם זה

תאים אלו מסוגלים להמשיך . (4n- טטראפלואידים)הגרעינים יכולים להתאחות ואז יש מידע כפול

. גם שם איחוי כזה יכול להתרחש, אם מגדלים ביחד תאי עכבר ותאי אדם. להתחלק וליצור צבר של תאים

כל כרומוזום מתחלק )יכול להמשיך להתחלק בחלוקות מיטוטיות (היבריד סומטי)לעתים תא מאוחד זה

, נקודת המפתח לענייננו התבררה כאשר נמצא שאם מחכים אי אלו דורות של חלוקות תאים. (בפני עצמו

כנראה שחלק מהכרומוזומים נתקעו על . רואים שההיבריד הסומטי מתחיל לאבד חלק מהכרומוזומים שלו

וכרומוזומי האדם הם אלו , כמעט תמיד כרומוזומי העכבר נותרים. מישור המשווה ולא נכללו בחלוקה

יש טכניקות מסוימות להעלות את . (מיפוי גס)ניתן לנצל זאת לצורך מיפוי גנים . שהולכים לאיבוד

23ביצענו : (בפועל זה לא כזה פשוט)נניח את הדבר הבא . השכיחות של תופעת ההיברידים הסומטיים

של 1 הלך לאיבוד רק צמד כרומוזומים מספר 1בצלחת : ניסויים ובכל אחת קיבלנו היבריד סומטי אחר

שבכל אחד מהם , קווי תאים אידיאלים23יש פאנל של . וכן הלאה2 אבד רק כרומוזום 2בצלחת , האדם

נבדוק , אם יש דרך לזהות תוצר של גן מסוים בתוך תאים בתרבית. חסר צמד של כרומוזום אדם מסוים

ואז נוכל לדעת שהתוצר מקורו בכרומוזום שחסר , אם התוצר מצוי בכל ההיברידים פרט לאחד מסוים

הדרך . לבין אותו תוצר מקביל שמקורו בעכבר, צריך שיהיה הבדל ברור בין התוצר הזה. להיבריד הזה

. הביוכימית לזיהוי צריכה לזהות ספציפית לתוצר מסוים של האדם

בקו הראשון . והם לא אידיאלים כמו שהצגנו בשקף הקודם, קווים של היברידים סומטיים8יש בדוגמא זו

עבור כל אחד מהקווים נעשה . (+כרומוזום שנותר מסומן ב )וכן הלאה , 19- ו, 15, 5נותרו כרומוזומים

ניתן לזהות פעילות - אם מדובר באנזים)ובדקו האם נוכח שם תוצר של גן מסוים , מבחן ביוכימי

מתוך זה ניתן להסיק על גבי איזה כרומוזום אנושי . (דרך אחרת היא נוגדן ספציפי לתוצר הגן, אנזימטית

. 12הגן נמצא על כרומוזום , במקרה זה. מצוי הגן שמקודד לפעילות האנזימטית שאנחנו מחפשים


יש 2משום שבקו , לא מתאים1כרומוזום . 12 ו 1משותף כרומוזום , בשלושת הקווים בהם התוצר מופיע

. אך אין ביטוי לגן1את כרומוזום

אך זה לא מיפוי ספציפי של , המיפוי משמעו לאיזה כרומוזום מייחסים את הגן שאת תוצרו בדקנו

לא ניתן לדעת מה , 12 גנים על כרומוזום 2נניח שמצאנו . (איפה בדיוק הגן על הכרומוזום)הכרומוזום

לכן לא . הטכניקה לא מאפשרת מיפוי יחסי של גנים הנמצאים על אותו כרומוזום. מרחק המפה ביניהם

י "ע)זה שונה מהמיפוי הגנטי . (שכנות=סינטניה) Synteny אלא במילה, נשתמש במילה תאחיזה

עד שנכנסו הטכניקות , בצורה זו מופו קרוב למאה גנים(. י חסרים"ע)ומהמיפוי הפיזי (רקומבינציה

. המולקולאריות

, לא ניתן למפות גנים מבלי פנוטיפ שניתן לזיהוי:(י רקומבינציה"ע)מגבלות המיפוי הגנטי הקלאסי

, (לא ניתן היה לחקור זאת, אם כולם היו עיוורי צבעים)מורפיזם לתכונה באוכלוסיה -חייב להיות פולי

וצריך , משך הדור באורגניזמים רבים המעניינים אותנו הוא איטי, צריך להיות אפשרי לזהות הטרוזיגוטים

. מדגם גדול מאוד

שיכולים לחתוך את (לרוב מחיידקים או פטריות)זוהה מגוון גדול של אנזימים : אנזימי רסטריקציה

בודד מהחיידק ) EcoR1אחד המפורסמים הוא האנזים . אנזימי רסטריקציה- א בנקודות ספציפיות"הדנ

E.Coli) . הוא חותך את הרצףGAATTCלענייננו לא משנה אם )כמתואר בשקף , בצורה מדורגת

כל סוג של אנזים רסטריקציה . בעקבות החיתוך נוצרים שני זנבות משלימים. (החיתוך הוא חלק או מדורג

.חותך במקום אחר

מכניסים את האנזים למבחנה עם מקטע . מופיע הרצף בו האנזים חותך מספר פעמים במקטע מסוים

צריך דרכים . א יחתכו לחתיכות בגדלים קבועים"כל מולקולות הדנ, ואם הוא יעבוד באופן מלא, א"הדנ

והדרך הנפוצה לעשות זאת היא הרצה של , השונים (פרגמנטים)לזהות את נוכחות של המקטעים

הרעיון הוא שמולקולות . (הטכניקה לא מוסברת בסיכום זה) אלקטרופורזההמולקולות האלו על גבי

נעות בתוך שדה חשמלי במהירות (לא נתייחס לנושא הקיפול והצורה המרחבית)בעלות אורך שונה

. שונה

יהיו . נקבל המוני מקטעים שמקורם בכרומוזומים השונים, על הגנום כולוחיתוך אם נפעיל את אנזים

, (המון פסים קרובים)עד כדי כך שלא נקבל פסים אלא רצף שנראה כמו מריחה , חתיכות באורכים דומים

ויש לפתח דרך שתאפשר לנו , לכן האנליזה היא מאוד מורכבת. עד שלא נוכל לזהות פס אחד ספציפי

צריך לסמן בצורה מסוימת מספר .ולהסתיר את כל השאר, להבליט את המקטעים שמעניינים אותנו

. ולגרום לכך שרק הם יבלטו לנו, מקטעים

א ידוע "הגלאי הוא קטע דנ. משתמשים בגלאי ספציפי שיודע לזהות את כל הקטעים שמעניינים אותנו

עד לפני כמה ) באופנים שונים ניתן לסמן את הגלאי .שיודעים שהוא תואם לקטע שמעניין אותנו, מראש

, אחרי החיתוך. (בעיקר פלורוסנטים- כיום עוברים לסימונים אחרים, שנים היה מקובל סימון רדיואקטיבי

. אנחנו מחממים אותו כך שכל הגדילים נפרדים זה מזה, ל'א הנבדק על גבי הג"ולפני שמטעינים את הדנ

2בהרצה כל פס מייצג , כעת. כך ששני הגדילים נפרדים (או נטפל בטיפול אחר)גם את הגלאי נחמם

זה יקרה רק . וכל גדיל ידבק לגדילים המשלימים לו, ל'נשפוך את הגלאי על הג. גדילים תואמים מופרדים

, הגלאי לא חייב להיות דבוק לגדיל לכל אורכו. א המתאים לקטע שנמצא בגלאי"למקטע שיש לו קטע דנ

א מהדגימה הנבדקת המכיל קטע "בכל פס שסומן יודעים שקיים דנ. מספיק שהוא ישלים במקום מסוים

ל בצורה שתאפשר לראות רק 'כעת נשאר רק לסרוק את הג. א של הגלאי"לקטע מהדנ (משלים)הומולוגי

. את מה שמסומן


אך יש מספיק מקטעים , א המקורי יתחברו חזרה אחד לשני ולא לגלאי"ייתכן ששני מקטעי הדנ: Iהערה

.(גם הגלאי יכול להתחבר אחד לשני. שכן התחברו לגלאי בכדי שנוכל לראות

הפס הופך , כשמפסיקים את המתח החשמלי, התברר שלאחר זמן מסוים- זוהי שיטה שגויה: IIהערה

:אלא על העתק שלו, ל עצמו'לכן לא שופכים את הגלאי על הג. להיות דיפוזי ונמרח

ל עם הפסים 'לוקחים את הג

שלנו ומניחים אותו על

על גביו מניחים . פלטה

, שכבות רבות של נייר סופג

ל 'ובין הנייר הסופג לג

מפרידה שכבה של נייר

נקרא , מסומן בצהוב)מיוחד

Filter paper) . כאשר

הוא , א מגיע אליו"הדנ

היות . נשאר דבוק אליו

ויש , ל מכיל המון מים'והג

כל , שכבות של נייר סופג

לאחר . א נשאר תקוע בנייר המיוחד"בעוד הדנ, ל מתחילים לעלות אליו בדיפוזיה'הנוזלים שנמצאים בג

א במקומות זהים "מקלפים את הנייר המיוחד ועליו יש דפוס של הדנ, מורידים את הנייר הסופג, זמן מסוים

שופכים את הגלאי , שמים את הנייר הזה בתמיסה. לתמיד (אין דיפוזיה)והוא נשאר שם מקובע , ל'לג

ומוצא את הפסים , למי הוא יכול להידבק" מחפש"ואז הסמן (כאשר הגדילים שלו מופרדים)המסומן

חושפים לסקנר מסוים , כעבור משך זמן מסוים שותפים מהנייר את עודף הסמן שלא נדבק. הרלוונטיים

. ואז ניתן לראות את הפסים הספציפיים שמעניינים אותנו מתוך המריחה של כל הגנום, שמזהה את הסימון

זה מבוסס על העובדה שבין כל שני אנשים יש הבדלים ברצף . טכניקה זו מנוצלת למיפוי מחלות וגנים

או בתוך קטע מקודד באות , הבדלים באינטרונים: למשל)גם אם הם לא גורמים להבדל פנוטיפי , א"הדנ

וניתן , אלו מוטציות ספונטניות שקורות. (מה שלרוב לא ישנה סוג החומצה- השלישית של חומצה אמינית

השכיחות . (מורישים לילדים את הווריאציה המסוימת שקיבלנו מההורים)לעקוב אחר כך לאורך הדורות

אתרי חיתוך הם .כ גבוהה עד שלא נוכל לעקוב אחריה לאורך דורות"היא לא כ (המוטציה)של ההשתנות

אם לא קיים אנזים .אצל אנשים מסוימים יהיה חיתוך ואצל אחרים לא יהיה: מורפים-הרבה פעמים פולי

.ההבדללא נוכל לזהות את , שחותך רק אחת משתי הווריאציות באתר ההבדל

RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism

. אצל אדם אחד האנזים יוכל לחתוך ואצל אחר לא

אותם אתרי )האדם השמאלי הומוזיגוט לרצף החיתוך

הפרט בצד . (חיתוך בשני הכרומוזומים ההומולוגיים

אך , 1ימין בעל אותן שני אתרי חיתוך בהומולוג

בהומולוג השני קיים אתר חיתוך נוסף לאנזים שאנו

הגלאי . RFLPפרט זה הוא הטרוזיגוט ל . עוסקים בו

מראה לנו את , (שכאמור לא חייב להידבק לכל הפס)

, גדילי-א דו"כל פס הוא דנ: הערה .הקטעים השונים

. תמיד קיימים שני גדילים משלימים


האב הוא : הפרשנות הפשטנית ביותר לפסים תהיה

, היא הומוזיגוטיתהראשונה הבת . הטרוזיגוט וכך גם האמא

והבן , היא קבלה את האלל הגדול גם מהאמא וגם מהאבא

הבת . (הקטן יותר)אך קיבל את האלל השני , הומוזיגוט

.השנייה הטרוזיגוטית

כיוון שמריצים מהצד )תמיד הפס הגדול יותר יהיה למעלה

ניתן לייחס גנוטיפים (.והוא רץ לאט יותר, השלילי לחיובי

.י הפסים"להורים ולצאצאים עפ

, לצערנו. יש כמות כפולה של גדיל מסוים והיינו מקבלים פס עבה יותר, ההיגיון אומר שאם יש הומוזיגוט

. הרזולוציה של הטכניקות הקיימות לרוב לא מספיקה בכדי לראות פס בעובי כפול

היו , אם זה היה המצב. אלא שכל קו מקורו באותו הומולוג, ניתן לחשוב שההורים אינם הטרוזיגוטים

כיוון שזה לא . (כולם היו גם כן הומוזיגוטים באותה צורה ונותנים שני פסים)מתקבלים צאצאים אחרים

. מדובר בהטרוזיגוט- ואם יש שני פסים, מבינים שכל פס מקורו בהומולוג אחר, המצב

ורואים רק את הקטע , הגלאי ספציפי רק לקטע מסוים: פסים אם האנזים חתך3למה יש רק פס אחד ולא

הגלאי מתאים רק , kb2 ו kb1ואם הוא נחתך ל , רואים אותוkb3אם יש קטע בגודל . שמתאים לגלאי

האורך של הגלאי יכול לשנות את הצורה . לא נראהkb1- ואת הקטע של ה (למשל) kb2- לקטע של ה

- ולקטע של ה2- לקטע של ה, 3- הוא יוכל להתחבר לקטע של ה, אם הוא מספיק ארוך)של התוצאות

1 .)

נשאלת השאלה מי משלושת . א שסומנו"רואים רק את מקטעי הדנ

.לא סביר שיהיה ילד של שני ההורים, הילדים

. קיבל את האלל הארוך יותר מהאב ואת הקצר יותר מהאם: 1ילד

מהאבא (התחתון)לא יכול היה לקבל את הפס הקצר יותר : 2ילד

. פס תחתון מהאמא, פס עליון מהאב: 3ילד

. פס תחתון מהאבא, פס עליון מהאמא: 4ילד

לא יכול 2ולכן ילד , חייב להיות פס אחד מהאמא ופס אחד מהאבא

לא צאצא של האבא כיוון , ובפרט)להיות צאצא של שני ההורים

. (שאין פס שמתאים לו

ייתכנו יותר משני , כשמתסכלים על תכונות

, זוהי דוגמא לדרך הצגה כזו. אללים באוכלוסיה

. והאללים השונים באים לידי ביטוי באורך

, אללים שונים באוכלוסיה8במקרה זה בשקף יש

האורכים . וכל פרט כמובן נושא רק שניים מהם

כיוון , בכל פרט לא צריכים להסתכם לאותו מספר

.שזה תלוי לאיזה מקטע מתחבר הגלאי ולאיזה לא

.X הוא על כרומוזום RFLP- ניתן להסיק שקטע ה, כאשר לכל הבנים אין אף מקטע כמו לאבא


, (אין דומיננטיות, תמיד ניתן לזהות את שני האללים)דומיננטי -מורש באופן קו: RFLP -היתרונות

לא דורש ידע קודם על תפקוד , קל לאבחנה, לא תלוי בפנוטיפ, מבוסס על פולימורפיזם קיים באוכלוסיה

(. non-coding DNAניתן אפילו להשתמש ב , לצורך העניין)א "הדנ

אם היו ידועים כל מיקומי , ן תיאורטיפובאו, א לאנשים" משמשים מעין תביעת אצבעות של דנRFLP- ה

. א לכל אחד מאיתנו"היינו יכולים לקבל דגם ספציפי של הדנ, אתרי החיתוך

גלובין נחתך לשני β- א הנורמאלי ל"הדנ

המוטציה הגורמת . (B ו A)מקטעים

Aלמחלה גורמת לכך שאתר החיתוך בין

א "כך שהחיתוך של דנ, לא קייםBל

(, B+A)מהחולה נותן רק מקטע משולב

. מקטע ארוך יותר- כלומר

הגנוטיפים : בחלק התחתון של השרטוט

. בריא והטרוזיגוט, השונים של חולה

הוסיפו אותיות גדולות וקטנות משום

, שיודעים מיהו האלל הבריא ומי החולה

א "קטע הדנ. ושהמחלה היא רצסיבית

, הגבוה יותר מופיע תמיד אצל החולים

ניתן בשיטה זו לבדוק בבדיקת מי שפיר אם צאצא )ואצל הנשאים הוא מופיע ביחד עם המקטעים הקטנים

. (יהיה חולה

המכיר את אתר החיתוך הספציפי לא הייתה דרך לעשות Msdאם לא היה קיים בידי החוקרים האנזים

רוצים לחפש כמה . כל אנזים אחר היה חותך בצורה כזו שלא היינו רואים הבדל בין האללים. את ההבחנה

. עד שנמצא אנזים שיבדיל בין הבריא לחולה, שיותר אנזימים

נרצה שהסמן יהיה יותר ככל שאפשר בתאחיזה לגן . הסמן לא בהכרח בדיוק באתר הגן שגורם למחלה

שיהיו ככל שאפשר בתאחיזה (דהיינו אנזימים וגלאים)מחפשים סמנים . שקובע את התכונה הנבדקת

ואז , יהיה מאוד קטןcrossing overהסיכוי ל )ואז הם יהיו מאוד אינדיקטיביים עבורה , לתכונה הנבדקת

(.מסוים נוכל להגיד מבחינה סטטיסטית שכנראה יש את אללמקטע מסויםאם נראה את

ייתכנו מצבים בהם בכל זאת

ונראה , תתרחש רקומבינציה

- מחלה למרות שבדיקת ה

RFLPללא תתאים לכך .

8בדוגמא זו נראה כאילו צאצא

אך ידוע , RFLP- חולה לפי ה

כנראה התרחש . שהוא בריא

( D)שחלוף בין הגן למחלה

לאתר החיתוך ולכן התקבלה

.התוצאה הזו


:הערות

.מורפיזם בגנום וקל למצוא אתרים בהם נבדלים אחד מהשני-יש המון פולי .1

3סמן שכל האתרים שלו על כרומוזום )הסמנים מפוזרים באופן פחות או יותר זהה בכל הגנום .2

. (הוא בעייתי

. סמנים גנטיים הם פולימורפים .3

. ( ילדים לא הספיקו לנו לקבוע בדוגמא9)עדיין צריך אוכלוסיה גדולה .4

. מניחים שהתכונה הנבדקת עצמה פולימורפית באוכלוסיה .5

. מניחים כי שיעור האירועים בהם אלל מסוים הופך חזרה מצורה אחת לשנייה הוא זניח מאוד .6

. אין משמעות לנסות לזהות מה קשור למה, אם כל הזמן יש מוטציות באתר החיתוך

אלא הדיוק של , אחת הבעיות בשנים האחרונות היא לא הדיוק של טכניקות המולקולאריות .7

מחלות דומות שמקורן בגן שונה מאובחנות 2)הפנוטיפ של המחלה לא מספיק מובחן : הרופאים

. (כאותה מחלה

:RFLPמגבלות על

מורפיזם הקיים -ולא מאפשר לזהות את שלל הפולי, מספר אנזימי החיתוך המוכרים יחסית מוגבל .1

10 אחד על כל RFLPיש , בחישוב גס) באוכלוסייה4

. ( זוגות בסיסים

לא קל לעשות זאת בשיעור גדול : ל'מסתבר שקשה לעשות אוטומציה של כל תהליך הג .2

. לאוכלוסייה גדולה

-ת זיהוי של פוליומאפשרו, אלא על ההבדל ברצף, השיטות החדישות לא מבוססות על אורך המקטע

כאשר שתי הצורות , היא החלפה של נוקליאוטיד אחד באחרSNP: מורפיזם עבורם אין אנזים מתאים

הרעיון מבוסס על כך שפותחו טכניקות המאפשרות לנו . 1%קיימות באוכלוסיה בשכיחות העולה על

הבדל בנוקליאוטיד יש כאשר. א עם הבדל בנוקליאוטיד אחד בלבד"לעשות היברידיזציה עבור גדילי דנ

ותפותחו שיטות מאוד רגישות שכן מצליח. היברידיזציה טובה למרות ההבדלתהיהכמעט תמיד , אחד

.(אך פחות יציבה, תהיה היברידיזציה) miss-matchלזהות את המקרה בו יש

שרוצים (הקטע העגול בחום)יש גלאי

. א מסוים"לבדוק את יכולתו להידבק לדנ

הרעיון מבוסס על טריק שהגלאי עצמו תוכנן

כך שיש לו תוספת בו הוא קומפלמינטרי

וקטע , יש לו קטע פלורוסנטי. לעצמו

שמדעיך את הפלורוסנציה כאשר שני

אם הגלאי . הקטעים נמצאים אחד ליד השני

מסוגל לעבור היברידיזציה מושלמת עם

הגלאי נפתח והסמן נפרד , הגדיל הנבדק

אם ההיברידיזציה אינה . מהצד המדעיך

לא תהיה הפרדה ולא יהיה סימון , מושלמת

. (ניתן לתכנן את הגלאי שהמצב יהיה הפוך)

הגלאי יכול להיות מתוכנן כך שיכיר את

. או דווקא שיכיר את המצב הנורמאלי ואז יתקבל סימון, השינוי לעומת הנפוץ

. DNA chipsמשתמשת ב . אך מנסה להתמודד עם כל הגנום, דרך אחרת מבוססת על אותו רעיון

. כך שכל אחד מייצג קטע אחר מתוך הגנום, א באורך של כמה עשרות נוקליאוטידים"שותלים קטעי דנ


אם רוצים להסתכל על קטע מהגנום צריך לקחת גלאי ידוע . א ידוע מהגנום"בכל נקודה ונקודה יש קטע דנ

. ולבדוק אם הוא עובר היברידיזציה עם חלקים מסוימים בגנום

זה שיש את : ידוע כל הרצף של הגנום2000אם מאז שנת , למה מדברים על שיטות של מיפוי גנים

. ומהו תפקידו, רצף הגנום כולו לא אומר שיודעים איפה נמצא כל גן


.תמיד לעשות טבלה: בהכלאות .1

.לצייר את הכרומוזום ולא רק לרשום אותיות: כאשר גנים בתאחיזה .2

קודם כל לרשום גנוטיפ , X- במידה ואחוז ל)לרוב קל יותר להתחיל מלמטה למעלה , בשושלות .3

.(לזכרים


אברציות כרומוזומליות אברציות כרומוזומליות::שישישישישיעור שיעור

, גדיליים-נצא מנקודת הנחה שהשברים הם דו)כ כאשר יש שברים בכרומוזומים "שינויים מתרחשים בד

הגורם החיצוני העיקרי לשבירה בכרומוזומים הוא קרינה מייננת . (גדיליים קלים יותר לתיקון-שברים חד

וכנראה שגם גורמים פיזיולוגיים יכולים לעשות , קיימים גם חומרים מוטגניים היכולים לגרום לשברים)

נעסוק בשלושה .קיים מנגנון מולקולארי שעושה זאת, התא יכול לבצע תיקון של השבר במקום. (זאת

:סוגים של שברים

(Deletions)חסרים . 1

הוא , כרומוזום שנפל ממנו קטע יהיה לא יציב

לכן . צריך את הקצה המכיל את הטלומר

נניח שמדובר , כשנדבר על כרומוזום עם חסר

בשני שברים שגרמו לכך שחלק פנימי מתוך

אפילו אם נראה בעין שחסר . הכרומוזום חסר

. נניח שיש שני שברים, הקצה של הכרומוזום

גם אחרי , קצה הכרומוזום חייב להיות נוכח

בכדי שהכרומוזום יוכל להמשיך , השבר

גם אם הצנטרומר חסר הכרומוזום לא . להתקיים

. (תוך כמה מחזורי רפלקציה)ימשיך להתקיים

לא )בעקבות השבר הכרומוזום נעשה קצר יותר

. ("נדבקים"קצוות החיתוך , נשאר רווח

כאשר , (או מיטוזה)ומשרים אותם להיכנס למיוזה (או כל ייצור אחר לצורך העניין)אם לוקחים תאי אדם

לקבע את התאים ולצבוע את , הכרומוזומים נעשים צפופים ועבים לקראת חלוקה ניתן לעצור את התהליך

כנראה לא כפונקציה של רצפים מסוימים אלא - בצורה שתצבע אזורים שונים בצורה שונה)הכרומוזומים

חומר צבע מסוים תמיד יצבע כרומוזום מסוים של האדם בדגם . (א"כפונקציה של ארגון מרחבי של הדנ

.ניתן לראות בעין האם פס מסוים חסר. ל הוא כמו ברקוד לכרומוזום"דגם הפסים הנ. פסים באותה צורה

גנים 50- מה שאומר שכל פס הוא כ, פסים20- וכ, גנים על כל כרומוזום1000- בממוצע יש כ

ניתן לנסות לשחזר , כאשר רואים חסר של פס. לכן לא ניתן לזהות בעין חסר של גן אחד בלבד. (בממוצע)

זוהי שיטה ראשונית לאבחן , בכל זאת. אך זה לא אומר שום דבר לגבי הגן הספציפי שחסר, איזה פס חסר

. האם קיימת אברציה על הכרומוזום

נעסוק במקרה מיוחד בזבוב

, כרומוזומים4קיימים . הדרוזופילה

כמתואר )והמבנה שלהם ידוע בקירוב

צנטרומר קרוב לקצה - בשקף

. ( קטן מאוד4וכרומוזום , Xבכרומוזום

בתאים מסוימים ברימה של הדרוזופילה

לאחר : מתרחש התהליך הייחודי הבא

השכפול כל כרומוזום מכיל שתי

וכאשר מסתכלים עליהם , כרומטידות

בשלב הזה הם מאורגנים בצורה כזו

שכל הצנטרומרים מתרכזים ביחד


בתאים . (למרות שבמיוזה המוכרת לנו כל כרומוזום צריך להסתדר בצורה עצמאית על קו המשווה)

מאוד פעילות בסינתזה של חלבונים ) Salivary Glandsבבלוטות של הדרוזופילה הנקראות , מסוימים

יש עוד מחזור של הכפלה של - כ אין מיטוזה"הכרומוזומים מכפילים את עצמם ואח, (מסוימים

תהליך זה לא מלווה בהמשך קונדנסציה של . הכרומוזומים כאשר הכרומטידות נותרות צמודות זו לזו

אך לא צפופים , לא בפריסה מלאה)הכרומוזומים הם ארוכים יחסית . כרומוזומים לקראת המיטוזה

. ( מחזורי שכפול ללא מיטוזה10עד - בקירוב) כרומטידות 4/8/16ויש בהם , (וקצרים כמו בחלוקה אחת

2- יש בסופו של דבר כ10

הכרומוזומים עבים עד כדי כך שניתן לראות . כרומטידות אחת ליד השנייה

. הם ארוכים יחסית, בנוסף. אותם בעין כמו שראינו כרומוזומים כאשר הם צפופים לקראת חלוקה

. ניתן לראות את האזור בו הצנטרומרים מרוכזים

כאשר בכל , X כרומוזומי 2מהאמצע לכיוון ימין זה

הכרומוזומים אינם . כרומטידות1000- אחד מהם יש כ

הם יחסית ארוכים אך עדיין , צפופים כמו לפני המיטוזה

אם הם היו צפופים כמו . עבים וניתן להסתכל עליהם

הרזולוציה . יותר קטניםהרבההם היו , לפני מיטוזה

היא הרבה יותר גבוהה מאשר הפספוס באדם שראינו

וגם כאן יש פסים קבועים אופייניים לכל , קודם

יש . (הרבה יותר מפורט מהפסים באדם)כרומוזום

העבודה על חוסרים . גנים בממוצע5- ומעריכים שכל פס הוא פחות מ, פסים לכל כרומוזום100- יותר מ

. האלו(Polytene)נים הפוליטנעשתה הרבה יותר מפורטת על דרוזופילה בגלל הכרומוזומים

. ואין הסבר מוחלט למה כל זה מתרחש, תאים אלו לא יכולים להמשיך להתחלק ממצב זה

זאת משום . לטליואולי אפילו יהיה , כמעט בטוח שהוא לא יחיה טוב, אם יש פרט הומוזיגוטי לחסר

אך אפילו , בטח שבאדם)חסרים לא מעט גנים , שסביר להניח שמרגע שהעין מסוגלת לזהות את החסר

.ולפחות אחד מהם הכרחי מאוד (בדרוזופילה

, ייצרו פרט שהיה בו חסר: החסר נוצר באופן הבא? איך ייתכן שבדיוק אותו חסר נוצר בשני ההומולוגיים

י סדרה של הכלאות היה אפשר לקבל הכלאות פרטים שירשו הן מהאבא והן "הוא היה הטרוזיגוט וע

לא מניחים שקרינה או משהו חיצוני אחר ייצרו את אותו חסר בדיוק . מהאמא את הכרומוזום עם החסר

.יוצרים זאת באמצעות הכלאות, בשני הכרומוזומים ההומולוגיים

. הכרומוזומים ההומולוגיים עוברים סינפסיס הדוק מאוד זה עם זה, במיוזה

, כ חזקה"לעבור סינפסיס עם הכרומוזום ההומולוגי כ" שאיפה"רואים שה

אם שני הכרומוזומים ". אקרובאטיקה"עד שהכרומוזום הנורמאלי מבצע

סוגים של 2בסוף המיוזה יהיו , עוברים סגרגציה לשני הצדדים בחלוקה

.סוג אחד מכיל חסר וסוג אחד נורמאלי: גמטות

וכרומטידה , נקבל כרומטידה שהיא נורמאלית במבנה אך מכילה חלק אדום: 4נניח שיש שחלוף באזור

אחת בגודל נורמאלי ואחת : הכרומטידות נותרו אותו דבר מבחינת מבנה. חסרה אך מכילה חלק שחור

כיוון , לא יכול להיות שחלוף3- ו2באזור של )אותו דבר אם השחלוף היה מתרחש בכל מקום אחר . חסר

. הכרומוזום שנכנס למיוזה יצא באותה צורה, מבחינה מבנית. (שאין עם מי לעבור שחלוף

מה שהתאפשר רק ) מיפוי פיזי של גנים בכרומוזומים בדרוזופילה בכדי לבצע 40- השתמשו בשנות ה

אפשר לראות באיזה מידה , למרות שהוא גס מאוד, מיפוי זה. ( בשיטות מודרניות2000החל משנת

.מייצג מיפויים פיזיים (מרחקי מפה)המיפוי הגנטי


ויש , נניח שיש תכונה אוטוזומאלית רצסיבית מסוימת

זנים שונים בעלי 4נניח שיש . פנוטיפ בולט מאוד

כרומוזום אחד נורמאלי וכרומוזום אחד עם חסר במבנה

. ( נורמאליםי הכרומוזומיםשנ- בזן הראשוןו)שלו

אנחנו מציירים את החסר בכדי שנוכל להבדיל בעין

נצא . (למרות שבפועל לא נשאר חור בכרומוזום)

מנקודת הנחה שלכל זן יש כרומוזום הומולוג נורמאלי

נצא מנקודת הנחה שכל האללים על הגנים השונים הם האללים . מלבד כרומוזום החסר שמצויר

מכליאים כל אחד מהם בנפרד עם זן הומוזיגוט עם רגליים קצרות , בהינתן הזנים האלו. הנורמאליים

(b/b) .ולא ידוע איפה נמצא הגן , כל שאר הגנים שלו נורמאליים לחלוטיןb . בהכלאה עם הנורמאלי צריך

וזה מאפשר למפות , התקבלו רגליים קצרות3מזן מספר . (Bb)להתקבל רק צאצאים עם רגליים ארוכות

נמצא בתוך הטווח Bהגן . איפה נמצא הגן שאחראי לאורך הרגליים על גבי הכרומוזום שאנו עוסקים בו

ונתן רגליים b והוא מיסך על הגן Bבכל שאר הזנים לא נפגע הגן ) 3שחסר בכרומוזום של פרט

3בהכלאה )המיפוי עדיין לא מדויק , (אפילו בדרוזופילה)כ יחסית גדולים "כיוון שהחוסרים בד. (ארוכות

. (כיוון שהיה כרומוזום אחד נורמאלי, כמובן שחצי מהצאצאים היו עם רגליים ארוכות

ובצורה זו , הטרוזיגוטים עם חסר מסוים באחד הכרומוזומים, ייצרו מאגר גדול של זנים של דרוזופילה

עם שבירה באזור קצת אחר וכך לקצץ את התחום בו נמצא הגן , יתן לקחת זנים נוספיםנ.מיפו גנים רבים

. (כ"בד)מתחום זה למדו שיש התאמה בין מיפוי זה למיפוי הגנטי .(החלק המשותף של שני החסרים)

. עצמו הרבה פחות ברורהמרחקאך , הפיזיקאלי היחסי של הגניםהסדרמרחקי המפה באמת משקפים את

. (גם מרחקי המפהכך ו)מיפוי זה מבוסס על פנוטיפים

ניתן להשתמש בו , הוא שייךDNA ורוצים לזהות לאיזה mRNAבמידה ונמצא רצף של

מקבעים את התאים לפני . על כרומוזומים מתאים מסוימיםmRNAשופכים את ה . כגלאי

א "שופכים חומר שיגרום להפרדה באופן מקומי של הדנ, (כאשר הכרומוזומים צפופים)חלוקה

ואז רק במקום בו , לאחר זמן מסוים שוטפים את העודף. בעודףmRNA- ואז שופכים את ה

פס -הרזולוציה לא מספיק גבוהה בכדי להגיד באיזה תת. נמצא הגן המקודד תהיה היברידיזציה

. (לעומת דרוזופילה)טובה ק כיוון שהרזולוציה של האדם לא מספי, מדובר

רואים שהוא ניתן .גלאי פלורוסנטישימוש ב יש היא, אם כי יותר יקרה, שיטה אלגנטית יותר

שיטה זו מחייבת שניתן יהיה . ברזולוציה זו קשה להגיד באיזה תת פס מדובר. נצמד לכרומוזום מסוים

צריך לגרום , אם מדובר למשל בתאים מבדיקת מי שפיר. בחלוקה- כלומר, לראות את הכרומוזומים בעין

אם נפתח שיטות שלא יחייבו זיהוי של הכרומוזום נוכל לבצע את הבדיקה גם כשהתאים . לתאים להתחלק

. לא במצב חלוקה

, Xבשיטה זו יש גלאי ספציפי לכרומוזום

וגלאי ספציפי Yגלאי ספציפי לכרומוזום

השימוש על תאים בהם לא רואים . לאוטוזום

עדיין מאפשר לראות אם , את הכרומוזומים

Xבתא משמאל יש כרומוזום . קיים גן מסוים

ולצורך ביקורת ניתן לראות , Yוכרומוזום

כך )שיש שני הומולוגים לכרומוזום מסוים

.כך שמדובר בבת, Xבתא מימין יש שני כרומוזומי . (יודעים שלא מדובר בתא אפלואידי


(Inversions)היפוכים . 2

אלא היפוך שלו ואיחוי מחדש עם החלק , בעקבות שני השברים בכרומוזום אין איבוד של החלק המרכזי

ומדובר , אלא אם כן נפלו קצת שברים בחיתוך)מבחינה מבנית לא חסר שום גן . רק הפוך, "חתוך"ה

כל כרומוזום הוא - פיתרון)? 3-'5'איך מסתדרים עם ההיפוך לגבי כיוונים : בעיה .(א חשוב"במקרה בדנ

. (וכל גדיל מתחבר לגדיל שממול וכך זה מסתדר, סליל כפול

שני צידי ) צנטרית ואין שינוי באורך של הזרועות-רסיה שלא כוללת את הצנטרומר נקראת פרהבאינ

בהנחה שלא .האורך היחסי של הזרועות משתנה, סיה כוללת את הצנטרומררכאשר האינב. הצנטרומר

אלא אם נשבר בדיוק באמצע )פרט הומוזיגוט לאינברסיה יכול לחיות , הלך לאיבוד כל חומר באינברסיה

ולא בגלל שבירה שקרתה בדיוק באותו אופן בשני , מגיעים להומוזיגוט בעקבות הכלאות. (גן

. מיםוהכרומוז

, האותיות הן נקודות ציון. הבעיה היא במיוזה בפרטים הטרוזיגוטים לאינברסיה

. התהפךBCDהקטע , שהוא האינברטי, בכרומוזום החום. לאו דווקא גנים

, אם אין שחלוף בין שני הכרומוזומים האלה. הלולאה במקרה זה היא מסוג אחר

בתום המיוזה נקבל גמטות עם כרומוזומים נורמאליים וגמטות עם כרומוזומים

כרומטידות המצב יותר מסובך מאשר המקרה 2אם קורה שחלוף בין . אינברטיים

:של החסר

לא משתתפות לכרומטידה אחת צהובה ואחת חומה בכל

הכרומטידות שעברו מ(. Crossing Over)בשחלוף

שלא יכול להמשיך , נוצר מקטע חסר צנטרומר שחלוף

. להתקיים בחלוקות של התאים ולכן יאבד בסופו של דבר

יקרע הגשר שנוצר , בהנחה שהמיוזה תשאף להימשך

ונקבל את (בכדי להפריד בין הכרומוזומים)במקום מסוים

יהיו גמטות . רטוטהתוצרים המתוארים בש

Aneuploidy :גמטות אלו לא יוכלו . בעלות חוסר

או שלא יוכלו לתת עובר , זרע/לתפקד כתא ביצית

. נורמאלי

הלולאה לא מונעת שחלוף באזורים שלא כלולים בלולאה

לגבי שחלוף בתוך . (הם יכולים להתרחש באופן חופשי)

נותן A ל Eכל שחלוף בין אזורים . לא נקבל צאצאים רקומביננטיים, אם יש שחלוף אחד: הלולאה

, יחד עם זאת. לכן נראה לכאורה שהמרחק הגנטי קטן יותר ממה שידוע עליו. צאצאים שלא יכולים לחיות

: כאשר מתרחשים שני שחלופים- ם בתוך לולאת האינברסיה רק במקרים נדיריםיניתן לקבל רקומביננטי

, אם בין אותן שתי כרומטידות שהשתתפו בשחלוף הראשון יש שחלוף נוסף באזור אחר בתוך הלולאה

. ניתן יהיה לקבל רקומביננט עם קטע חום וקטע צהוב

בכולן יהיה יותר )שבמיוזה מסוימת לא יהיו גמטות בכלל שנותנות צאצאים , יכול להיות מקרה תיאורטי

ואז )כל אחד בכרומטידה אחרת , כנראה הכוונה למצב של שני שחלופים. (מידי או פחות מידי חומר גנטי

. ( גמטות דפוקות4יהיו


(Translocations)טרנסלוקציות . 3

. כאשר בשניהם יש שבר, םיאירוע בו מעורבים שני כרומוזומים לא הומולוגיב מדובר

בה יש שבר אחד בכרומוזום , (לכן יש רק עותק אחד מכל כרומוזום)לקחנו מקרה דמיוני בגמטה מסוימת

ייתכן גם ששני הקטעים חסרי הצנטרומר )האיחוי במקרה זה היה שגוי . 11 ושבר אחד בכרומוזום 7

בתחתית , המקרה הנדיר יותר. (כך גם לגבי שני הקטעים עם הכרומוזום. אך זה ילך לאיבוד, יתחברו

כ קצרה עד שניתן "בשני הכרומוזומים המעורבים בטרנסלוקציה הזרוע הקצרה כ. אינו רציפרוקלי, השקף

האיחוי מביא לידי זה שיש כרומוזום אחד הנושא את המרבית החשובה של הכרומוזום . לחיות בלעדיה

. (אי אפשר לדעת של מי הצנטרומר)השחור ואת המרבית החשובה של הכרומוזום האדום

כאשר , ייצרנו פרט שהוא הומוזיגוט לטרנסלוקציה, י הכלאות מתוחכמות של הורים"ע

לא חסר לו שום : (Euploid)פרט זה יהיה אאופלואידי . לא חסר כל חומר תורשתי

. חומר ואין לו עודף

זה לא כגם לפרט . מאחד ההורים מגיע כרומוזום נורמאלי במבנה, מצב ההטרוזיגוטיב

הבעיה מתחילה ". נשא טרנסלוקציה"המונח הרפואי למקרה זה הוא . חסר שום חומר

. במיוזה של הפרטים האלו

זוהי טרנסלוקציה . עוד יותר מסובכת בכדי לעבור סינפסיס" אקרובאטיקה"פרטים אלו צריכים לבצע

ההתארגנות של כל שני זוגות ביחד היא כזאת שהם , ולאחר ההכפלה לקראת המיוזה, רציפרוקלית

.צלב הטרנסלוקציה"מצב זה נקרא לעתים . שואפים להגיע למצב של מקסימום אפשרות לסינפסיס

כאן . סיבוכים יכלו להיות עם היה שחלוף בין הכרומוזומים, כאשר דיברנו על הטרוזיגוט לחסר או להיפוך

- ובפרט)רק מעצם המצב הנוכחי קורה שהמיוזה . ולא נציג בכלל שחלופים, המקרה יותר מורכב

. נתקלת בבעיות (הסגרגציה


צנטרומר אדום :ישמאלה בתרשים

. נפרד מאדום ושחור נפרד משחור

: Aneuploidבצד העליון יהיה

עודף מהכרומוזום האדום וחוסר

למטה יהיה . מהכרומוזום השחור

מצב זה לא . גם כןAneuploidמצב

.נותן צאצאים בכלל

ולכן , ממדי-המצב האמיתי אינו דו

הכרומוזומים נמצאים . הציור מטעה

ובאותו סיכוי לסגרגציה , על מישור

, במצב זה מקבלים צירוף אחד עם כרומוזומים תקינים. מצד שמאל יכולה להתרחש הסגרגציה בצד ימין

בהנחה שהגמטות האלו ייפגשו עם . (אך עם טרנסלוקציה)וצירוף שני של כרומוזומים ללא עודף וחסר

מופיעים השמות לכל בתרשים. הדור הבא יהיה גם כן הטרוזיגוט לטרנסלוקציה, גמטות ללא טרנסלוקציה

.סגרגציה

אך יש , לא תתכן סגרגציה בה שני צנטרומרים אדומים ילכו לצד אחד ושני השחורים לצד השני: I הערה

.עדויות מצמחים שאולי זה מתרחש בשכיחות מאוד נמוכה

רק שחלוף בצד הפנימי שך הצלב מסבך . במצב זה Crossing Overלא עסקנו בשאלה של : IIהערה

.אך כנראה ולא נעסוק בזה השנה, אותנו

(רוברטסונית)טרנסלוקציה לא רציפרוקלית

, זרוע קצרה קטנה מאוד14לכרומוזום מספר . בבני אדם21- ל14התרחשה טרנסלוקציה בין כרומוזום

קורה שיש טרנסלוקציה כך שהזרועות הקצרות של הכרומוזומים הולכים . 21וכך גם לגבי כרומוזום

גמטה שהכילה כרומוזום כזה פגשה גמטה . 14- ו21ויש כרומוזום אחד שמכיל כמעט את כל , לאיבוד

רק עם פחות )מיוזה של פרט כזה יוצרת צלב כמו שראינו קודם . פרט כזה יהיה בריא לחלוטין. נורמאלית

:ונבדוק את סוגי הסגרגציות האפשריים, בתרשיםהסינפסיס מתואר . (כרומוזומים

היא זו שהטרנסלוקטי (משמאל)סגרגציה אחת

והתקינים הולכים לקוטב , הולך לקוטב אחד

מקבלים עקב כך גמטות נורמאליות . האחר

, מבחינת כך שלא חסר חומר תורשתי ואין עודף

אין בעיה חוץ )אך שתי גמטות יהיו טרנסלוקטיות

מכך שהטרנסלוקציה נישאת במשפחה ועוברת

.(מדור לדור

העצמאי הלך ביחד 21בה , תתכן סגרגציה אחרת

. הלך לקוטב האחר לבדו14ו , עם הטרנסלוקטי

או שתביא לעובר , לא תתפקד21- הגמטה ללא ה

, 21למעלה קורה מצב בו יש עודף של כרומוזום . (עוד לפני ההתפתחות)שימות בשלב מוקדם מאוד

אך מסיבה שונה לחלוטין ממה שלמדנו עד , 21 כרומוזומים 3יהיו לצאצא : ומצב זה גורם לתסמונת דאון

כאן תהיה גמטה אחת עם . וכנראה שזה מאוד נדיר, הולך עם הטרנסלוקטי14: הסגרגציה מימין .עכשיו

וזהו מצב שהוא , 14 עותקים של כרומוזום 3גמטה אחרת תהיה עם . והיא לא תיתן צאצאים, 14חוסר של

. כנראה לטלי בראשיתו


זוהי . הם בעלי סיכוי לסוג זה של צאצאים עם תסמונת דאון21 או 14נשאים לטרנסלוקציה בכרומוזום

על פניו סגרגציה כמו משמאל . (למרות שלא מדובר במוטציה בגן מסוים)תסמונת דאון עם רכיב תורשתי

. אך היא מנציחה את הנשאות לטרנסלוקציה היכולה להעלות את השכיחות לתסמונת דאון, היא תקינה

, (ספורדיים)סוג אחד נובע מאירועים מקריים :בעלי פנוטיפ זהה, למעשה יש שני סוגים של תסמונת דאון

אין סיבה להניח שאירוע זה יקרה שוב אצל . והם הנפוצים ביותר, שאינם מתמקדים במשפחות מסוימות

וכאשר היא נישאת במשפחה יש , (שהיא נדירה)סוג שני כרוך בנשאות לטרנסלוקציה .בן משפחה אחר

. סיכוי גדול יותר לתסמונת דאון

אם מזהים פרט עם . כאשר תסמונת דאון מגיעה לראשונה לקליניקה מבצעים בדיקה כרומוזומית להורים

- כשעולה גיל האם. יודעים שמדובר בטרנסלוקציה, כרומוזום אחד חסר וכרומוזום שנראה ארוך יותר

, אצל נשים. זה לא קורה עם עלייה בגיל האב. (לא תורשתית)עולה השכיחות לתסמונת הדאון הספורדית

ביצית בת . אצל הגברים המיוזות כל הזמן נוצרת מחדש. התחילו לפני הלידה (כל המיוזות)כל הביציות

. שנה לסיום החלוקה40 היא ביצית שהמתינה 40

. שכיחות תסמונת דאון בעקבות טרנסלוקציה לא קשורה לגיל

חלק : מלבד חלק זה, לרוב אנחנו עוסקים כמעט אך ורק בתורשה מדור לדור ולא בתורשה סומטית: הערה

. (אולי נרחיב על כך בהמשך הקורס)גדול מסוגי סרטן נובעים מטרנסלוקציות

.עודף של כרומוזומים- טריזומיה

. חסר כרומוזום- מונוזומיה

, הגודל הוא טיעון אחד?21אאופלואידיות באוכלוסיה כמעט רק של כרומוזום מין או -למה רואים אנ

אולי יש משהו מיוחד בכרומוזומים אלו שגורם . אך יש עוד כרומוזומים קטנים בהם זה לא קורה

יש איזשהו מנגנון הגנה המונע את האפשרות (למשל) 1אם לכרומוזום מספר . לסגרגציה לא תקינה

גם אם נדגום את כל עוברים שהופלו במקום , לעולם לא נראה אנאאופלואידיות, לסגרגציה לא תקינה

יש . כנראה באותה שכיחות, אנאאופלואידיה מתרחשת בכל הכרומוזומים, הסתבר שזה לא המצב. מסוים

מהר מאוד מזוהה הסטייה מאאופלואידיה ונעצרת :והסיבה לכך היא כנראה גנים חיוניים יותר, סלקציה

. הצליחו להסתתר מהסלקציה(טרנר או קליינפלטר, תסמונת דאון)המקרים שאנחנו רואים . ההתפתחות

לעבור את מחזור הסלקציה ותליחצאך חלק גדול מהסטיות האלו לא מ, האברציות הוא גדול מאודשיעור

והיא לא יודעת שהיא הייתה , י האישה"חלק מהמקרים האלו אפילו לא מזוהים ע. ועוברים הפלה מוקדמת

. בהריון עד למחזור הבא


:טבלת סיכום

:טיפים לתרגילים

האחת . לסגרגציה (שוות סיכוי)יש לציין כי ישנן שתי אפשרויות – בטרנסלוקציה רציפרוקלית .1

(adjacent-1 segregation)כאשר הסגרגציה מניבה , לקבלת שני תוצרים מיוטיים לא מאוזנים

Nבמקרה זה בכל תוצר יש עודף למקטע מ , N2+T1 ותוצר שני עם N1+T2תוצר אחד עם

. Tוחסר ל

T1+T2 בה הולכים תוצרי הטרנסלוקציה יחדיו alternate segregationבמקרה השני ישנה

ירידה בחיות היא מאפיינת 50%. ושניהם ויאבליים ובעלי כל המידע הגנטי, והנורמלים יחדיו

.של טרנסלוקציה רציפרוקלית

הירידה בחיות באינוורסיה היא מדד גם . באינוורסיה הירידה בחיות עקב שחלופים בלולאה .2

. כך גדל הסיכוי לשחלוף בה -ככל שגודלה וגודל הלולאה גדל, לגודל האינוורסיה

טרנסלוקציה

רציפרוקלית

חסרהכפלהאינוורסיה

לפני

חסר גדולהכפלה גדולהפריצנטריאחרי

חסר קטן פאראצנטרי

לרוב שינוי משמעותי שינוי בגודל כרומוזום

בגודל

הכפלה/תלוי בגודל החסראין

יש באינוורסיה יששינוי במיקום צנטרומר

פריצנטרית לא סימטרית

הכפלה/תלוי בגודל החסר

( 50)ירידה קיצונית מיוזה

-בחיות

semi sterility

ירידה בחיות הגמטות

רקומבינציה בתוך )

לולאה תגרום למוות

(גמטות

בנוכחות עותק נורמלי -תלוי בסוג המוטציה

.היא יכולה להיות ויאבילית( הטרוזיגוט)

מרחק גנטי בין גנים

משני )מחוץ לאברציה

(הצדדים

שני גנים צמודים

שביניהם נקודת השבר

יופרדו לכרומוזומים

.ולהפך, שונים

ירידהעלייהירידה

Loopישישישאין


? מה זה גן? מה זה גן::שביעישביעישיעור שיעור

מהיום . ולמדנו את החוקים של ההעברה מדור לדור, עד עכשיו ראינו שתכונות גנטיות עוברות בתורשה

.איך הוא עובד בפועל, ניכנס למנגנון בצורה מולקולארית

מנדל התייחס לגן כיחידה תיאורטית לחלוטין : תלויה בתקופה ההיסטורית" מה זה גן"התשובה לשאלה

סביר להניח שהוא לא חשב . (כמו שפיזיקאים התייחסו לנויטרון)הדרושה על מנת להסביר את העולם

נמצא קשר בין התכונה הערטילאית הזו למה שרואים במיקרוסקופ , עם השנים. שלגן יש משמעות פיזית

, צבע=כרומו)המסקנה הייתה שגן זה כרומוזום . (הורשה, סגרגציה עצמאית)במעבדה בתוך הגרעין

וכאשר מורגן ראה שגנים יכולים להיות , הבעיה הייתה שיש מספר קטן של כרומוזומים. (גוף=סומה

התחילו . ניתן היה להסביר שגנים שנמצאים בתאחיזה יושבים על אותו כרומוזום- בתאחיזה גנטית

חומצות , הגנים יכולים להיות שומן. ונוצר ויכוח מהו הגוף הזה, להתייחס לגנים כיחידות שיש להם גוף

אך לחלבון יש , ( בסיסים לחומצות גרעין4רק )השניים הראשונים הם חומרים פשוטים . גרעין או חלבון

לקח הרבה זמן להוכיח שהחומר התורשתי בנוי . קומבינציות רבות ולכן חשבו שגנים בנויים מחלבון

. א"דווקא מדנ

וכיום הוא יכול להיות קרוב מאוד לגנוטיפ , (תפקוד של תא, מראה חיצוני)פנוטיפ זה מה שאנחנו רואים

גנוטיפ . שהוא מה שכתוב, פנוטיפ זה הביטוי החיצוני של הגנוטיפ, באופן כללי. (כמו שנראה בהמשך)

הם למעשה , א"הכתובים בשפה של דנ, הגנים. ופנוטיפ כתוב בשפה של חלבון, א"כתוב בשפה של דנ

פעולת . וחלבונים הם אלו שעושים כמעט את כל העבודה בגוף, ספר ההוראות של איך להכין חלבונים

.החלבונים היא למעשה מה שאנו קוראים לו פנוטיפ

פנוטיפ של אורגניזם . ופנוטיפים ברמת הרקמות והתאים, לאורגניזם שלם יש פנוטיפים ברמת האורגניזם

. מורכב מהפנוטיפים של כל החלקים שלו

וזה קובע ברקמה מסוימת את התפקוד , פנוטיפ של תא מסוים נקבע לפי הסביבה הפנימית של אותו תא

החלבונים עושים כל , גנים מקודדים לחלבונים: מה שקובע את אותה סביבה זה הביטוי של הגנים. והייחוד

יש להם פעילות כימית כלשהי , (ממדית שלנו-בין היתר בונים את הצורה התלת)דבר אפשרי בתא

לפעמים . והיא יוצרת את הסביבה של התא (מעבירים חומרים ממקום למקום, מפרקים חומרים/יוצרים)

פנוטיפ , (מה גודל הכבד בפילים)לפעמים בפנוטיפ של איבר , גנטיקאים עוסקים בפנוטיפים של אורגניזם

.א עצמו"ויש אפילו פנוטיפים של הדנ, ברמת הרקמה או האיבר

הוא היה הראשון שהסתכל על . עקב אחרי תכונות של צמחים בגינה שלו, כומר במנזר בסלובקיה: מנדל

. וראה שהיחסים שהוא רואה קרובים מאוד למספרים עגולים, התוצאות בצורה כמותית ולא איכותית

. והתחילו לקחת ברצינות את הרעיונות שלו, שנים לאחר שהוא נכתב30- ספרו נמצא כ

אך לא היה לו מנגנון גנטי להסביר איך הדברים שהוא מתאר , דרווין עשה את עבודתו, במקביל

. מתרחשים

הוא . וראה שהתופעה נפוצה במשפחה של החולה, טיפל בחולה עם שתן שחורגארודרופא משפחה בשם

המחלה ענתה להסבר של . ניסה לקשור בין העובדה שיש תכונה שעוברת במשפחה לאיזשהו הבדל כימי

.ויש פנוטיפ מאוד בולט, תכונה רצסיבית לפי חוקי מנדל

וייתכן שהצבע השחור הוא חומר כימי , גארוד חשב שסביר להניח שיש הרבה כימיקאלים בתוך התא

החומר הוא פרי המטבוליזם של בני . רוצים להיפטר ממנו ומוציאים אותו דרך השתן, שהחולים צוברים

וכתוצאה , יכול להיות שיש בבני האדם טעויות הגורמות לכך שמטבוליזם לא נעשה כמו שצריך. האדם


חומר ביניים שאמור היה להמשיך את , אנזימים מסוימים לא עובדים כמו שצריך. מכך מצטברים חומרים

הוא הניח שיש אנזים שלא . ולכן הוא יוצא החוצה בשתן (כיוון שיש טעות)הריאקציה לא יכול להמשיך

עצם העובדה ששלב מטבולי בגוף לא מתבצע הוא תוצאה של מחלה . וחוסר האנזים עובר בתורשה, עובד

הוא מבצע את . והוא אותו אנזים שחסר אצל חולים, יש גן שאחראי על התכונה, לפי מנדל. גנטית

. מכך ניתן להניח שתכונות גנטיות נובעות מפעילות של אנזימים. חולה-אנזים-גן: הקישורים הבאים

יש . אלנין לפומראט יש חוסר באנזים אצל חולי אלקפטונוריה-כיום אנחנו יודעים שבאחד השלבים מפניל

למסלול זה יש הרבה . והוא גורם לצבע השחור בשתן (שלא ממשיך הלאה)עודף של חומר מסוים

פגיעה במסלול )זה בגלל שזה מסלול צידי ולא ממש חשוב . מוטנטים הומנים הגורמים למחלות מסוימות

. (ולכן לא נראה מחלות כאלו, חשוב גורמת לתמותה מיידית

, היא גדלה מאוד מהר. לצורך מחקר גנטי (העובש המוכר לנו, פטרייה) נרוספורה חקרו טאטום ובידל

כיוון שניתן לראות מייד את הגנוטיפ , שזה יתרון)וניתן לגדל אותה גם כדיפלואיד וגם כהפלואיד

, י כל מיני טיפולים"להגדיל את מספר המוטציות ע, הרעיון היה לקחת ספורות הפלואידיות. (בפנוטיפ

בצורה זו לקחו הרבה . (שבט) Cloneבשפה מדעית זה נקרא . ולשים בכל מבחנה ספורה אחת בודדת

אם רוצים לחקור את המשמעות של גן פועל או לא . ובכל אחת תרבית שבה כולם זהים גנטית, מבחונות

מוטנטים של : הם חיפשו מוטנטים עם פנוטיפ מאוד בולט. צריך מערכת שניתן לעקוב אחריה, פועל

פטריות מייצרות באופן טבעי יותר חומצות אמינו מבני )נרוספורה שלא יכולים לייצר חומצות אמינו

ובמצב זה כולם , (כולל מקור חנקן ופחמן)נגדל אותו על מצע עשיר , כדי לזהות מוטנט שכזה. (אדם

אם הייצור . בעלת מצע מינימאלי, מעבירים דגימה מכל מבחנה למבחנה אחרת, לאחר מכן. צריכים לגדול

. הוא לא יוכל לגדול במצע זה, לא יכול לספק לעצמו את כל מה שהוא צריך

. מסוגל לייצר לעצמו לבד את כל מה שהוא צריך: פרוטוטרוף

.מלבד משהו מסוים, יכול לייצר כמעט את הכל: אוקסוטרוף

בדקו מי לא גדל ואז , הם שמו מצע מינימאלי. בידל וטאטום חיפשו מוטנטים אוקסוטרופים למשהו מסוים

עם כל (חיובית)מבחנת ביקורת : חזרו למבחנה המקורית עם המצע העשיר וחילקו לתתי קטגוריות

מבחנה עם מצע , (מצע מינימאלי)בלי כלום (שלילית)מבחנת ביקורת , (מצע עשיר)החומרים

ללא )ויטמינים ומינרלים +ומבחנה עם מצע עני (ללא ויטמינים ומינרלים)חומצות אמינו +מינימאלי

אך לא גדל במבחנה שמכילה , אם מישהו גדל במבחנה שמכילה חומצות אמינו בלבד. (חומצות אמינו

החוקרים בחרו להתמקד . זה אומר שהוא לא יכול לייצר לבד חומצות אמינו וצריך אותם מבחוץ, ויטמינים

, מבחנות20לקחו . ורצו לדעת באיזה חומצה אמינית מדובר, במוטנטים שנפגעו בייצור של חומצות אמינו

ניתן להסיק . מלבד זו שהכילה ארגנין, המוטנט לא גדל באף מבחנה. ובכל אחת שמו חומצה אמינית אחת

לשים את כל : ניתן לעשות זאת בדיוק הפוך)מלבד ארגנין , שמוטנט זה יכול לייצר את כל חומצות האמינו

, בצורה זו הם מצאו מספר גדול של מוטנטים. (אך זה קצת יותר מסובך, חומצות האמינו מלבד אחת

. והתרכזו במספר מסוים של מוטנטים

הם ניסו לראות האם ניתן בעזרת המוטנטים לסדר את

הסתבר . סינטטיים של חומצות אמינו-המסלולים הביו

ההנחה היא שעל מנת לעבור את כל השלבים . שעל כל חומצה אמינית ניתן למצוא הרבה מאוד מוטנטים

והם הניחו שהתפקיד של הגנים הוא לקודד את , (היה ידוע כבר אז)המטבוליים דרושים אנזימים

עוצרים את , הוא אחראי לאנזים אחד וכאשר עושים מוטציה לגן כלשהו, כל גן מקודד לאנזים. האנזימים

לא נקבל את Bואם אין את גן , כל השרשרת נפגעת. הריאקציה במקום בו חסר האנזים שהגן אליו נפגע

לא יוכל לעבור 2חומר . (5בהנחה שאין מסלול אחר להגיע לחומר ) 5- ו4ולכן גם לא את , 3חומר

. (כמו במחלה אלקפטונוריה)יצטבר בעודף ויצא החוצה בשתן , הלאה


האנזימים של המשך , בעצמו3למרות שהוא לא יודע לייצר , 5- ל3אם נוסיף למוטנט חומר כלשהו בין

כיוון שנתקע , המוטנט לא יגדל1אם נוסיף את חומר . המסלול הם בסדר ולכן נוכל להציל את המוטנט

לפי החומרים שנוסיף ניתן לדעת באיזה שלב במסלול . המוטנט כן יגדל4אם נוסיף את חומר . 2בחומר

.סינטטי המוטנט תקוע-הביו

הראשונים שנבדקו היו מוטנטים

ולא היה הרבה מושג , של ארגנין

לפי . מי חומרי הביניים במסלול

המבנה הכימי ניתן לשאר מי

יכולים להיות חומרי ביניים

התקבלו התנאים , החומרים המתוארים בתרשים3וכאשר הוסיפו למצע את , היו מספר מוטנטים. במסלול

בצורה זו הגדרנו שהם מוטנטים - זוהי ביקורת חיובית)כולם גדלו , כאשר הוסיפו ארגנין: הבאים

. אך את מוטנט אחד ניתן להציל גם בעזרת אורניטין וציטרולין, מציל רק ארגנין3את מוטנט . (לארגנין

אם יש חומר . י המוטנטים"אך את אלו שאנו מכירים ניתן לסדר עפ, לא יודעים את כל השלבים במסלול

ניתן 2את מוטנט . נניח שהוא פגוע אחרי המקום בו חומר זה מופיע, שלא מסוגל להציל מוטנט מסוים

כך ניתן . הוא פגוע לפני ציטרולין ואחרי אורניטין, לפי ההיגיון. אך לא אורניטין, להציל בעזרת ציטרולין

אותם נוכל למצוא בעזרת עוד ועוד , ייתכנו שלבים נוספים: נזכיר שוב. לסדר את החומרים במסלול

ובהתאמה ניתן לדעת באיזה , אנחנו מסדרים את החומר שיש לנו בסדר מטבולי. מוטנטים וחומרים אחרים

. שלב כל גן נמצא

י אנזים אחד ולכל אנזים "כל צעד במסלול מזורז ע, ריאקציות ביוכימיות מורכבות ממסלולים סדורים

אם אצל מנדל גן היה ערטילאי . אנזים אחד-גן אחד: את הממצאים הרבים סיכמו בסיסמא. אחראי גן אחד

מתחילים . הפנוטיפ נובע מפעילות של אנזים. כעת מדברים על גן כאל יחידה שמקודדת לאנזים, ללא גוף

.לתת ממשות למושג גן

, יש לנו כל מיני חומרים שמוסיפים למצע מינימאלי

יש חומרים שהוספתם לא תרמה . ומוטנטים שונים

. ויש חומרים שכולם גדלו אם הוסיפו אותם, לכלום

ניתן להניח שהוא , חומר שכולם גדלו עם הוספתו

מוטנט לא יגדל אם המוטציה במורד הזרם . האחרון

.לחומר שהוספנו

ייתכן שהוא החומר : Eהשאלה היא לגבי . וגם את הסוג של המוטנטים, קיבלנו את הסדר של החומרים

. או שהוא בכלל לא קשור למסלול, הראשוני מכולם

יש גן אחד בלבד שמקודד לארגנין ומצאו : יש שתי אפשרויות. חוזרים למושג של גן כמקום על גבי הגנום

, כשנסתכל על שני מוטנטים. גנים שונים ומצאו אלל אחד לכל אחד מהם274או , אללים של אותו גן274

ויש , אם מדובר במוטציה אחת. ניתן לבדוק זאת בעזרת הכלאות. נרצה לשאול האם הם פגועים באותו הגן

ואז עושים מיוזה , wild typeעושים הכלאה עם . aנניח שיש מוטציה אחת ונקרא לה , לנו יצור הפלואידי

אם לא . מתוצרי הכלאה זו1:1אם הפגיעה הייתה בגן אחד נצפה ליחס של . לייצור הדיפלואידי שהתקבל

.נניח שיש יותר ממוטציה אחת, נקבל את היחס הצפוי

?5(?) 4 2 1 3A C B D GE


נקבל סגרגציה . ואז מיוזהwild typeנעשה הכלאה עם : כעת נבדוק מצב בו מדובר בשני גנים שונים

ניתן לדעת , 3:1אם הפנוטיפ של הצאצאים הוא ביחס של . 3:1ויחסים של (בהנחה שאין תאחיזה)נפרדת

. שמדובר בשני גנים שונים

: קומפלמנטציהאפשרות אחרת היא לבדוק

כאשר נייצר את , אם המוטנטים הם באותו הגן

שני האללים )הדיפלואיד הוא יהיה ארגנין מינוס

.(פוגעים באותו גן

כאשר נעשה את , אם מדובר בשני גנים שונים

, הדיפלואיד נקבל הטרוזיגוט לגבי שניהם

אם הדיפלואיד נראה מוטנט . (+)והפנוטים יהיה

נאמר שלא הייתה קומפלמנטציה ומכך נסיק

אם הדיפלואיד נראה . שהם פגועים באותו גן

wild type נאמר שהייתה קומפלמנטציה ואז

.הפגיעה היא בשני גנים שונים

אלא על , שיטה זו לא מבוססת על מיפוי בגנום

אלל אחד . התפקיד בתור מקודד של חלבונים

זה עובד . מכפר על האחר שלא מייצר חלבון

אללים דומיננטיים . רק באללים שהם רצסיביים

.וניתן לעקוב אחריהם בעזרת מיפוי ולא בעזרת קומפלמנטציה, הם יותר בעייתיים

כל זה נעשה . ולמצוא מוטנטים שפגועים בכל אחד מהשלבים, הצלחנו לפענח מסלול ביוכימי מורכב

סרטן , כמעט כל מה שיודעים כיום על חקלאות. בעזרת שאלות מאוד פשוטות על ייצור מאוד פשוט

נניח שרוצים ללמוד . עליהם נשאלו שאלות פשוטות, ותחומים נוספים בא מתוך מחקר על יצורים פשוטים

יוצרים , לוקחים שמר. יצירה של מיטוכונדריה וכדומה, א"רפלקציה של דנ, על תהליך של מחזור התא

ולגבי כל אחד מהמוטנטים , בודקים האם הם פגועים בגן יחיד, מוטנטים שפגועים בפנוטיפ שמעניין אותנו

.מוצאים כמה גנים יש לנו ומתחילים לחקור את המסלול, בגן יחיד בודקים קבוצות קומפלמנטציה

וברגע שהוא מסיים הגודל של התאים הוא , א התא מוציא ניצן שהולך וגדל"ברגע שמתחילה סינתזת הדנ

.י הסתכלות"ניתן לראות באיזה שלב הם נמצאים ע. מקסימאלי ואז מתבצעת החלוקה

וזה בעייתי למצוא מישהו שפגום ביכולת שלו , (Cell cycle)חיפשו מוטנטים שפגועים במחזור התא

הפיתרון הוא מציאה של . הם אלו שפגיעה בהם הורגת את התא, התהליכים המעניינים ביותר. לחיות

אך , מוטנט שרגיש לטמפרטורה גדל בסדר גמור בטמפרטורה נמוכה: (Conditional)מוטנטים מותנים

ניתן להעביר את המוטנטים , בכדי למצוא מוטנטים פגועים במחזור התא. מת בטמפרטורה גבוהה

.ובודקים מי מת במצב זה (רסטרקטיבית)לטמפרטורה גבוהה


Permissive :מאפשר Restrictive :מגביל

אך , בטמפרטורת נמוכות החלבון עדיין פועל". קצת פגוע"המוטנט גורם לחלבון מסוים להיות : הסבר

בעוד שהחלבון בצורתו )כאשר מעלים את הטמפרטורה הצורה המרחבית נפגעת והוא לא פועל יותר

, כך ניתן להפריד בין אלו שפגועים בגן המקודד לחלבון מסוים. (התקינה עדיין תקין בטמפרטורה הזו

אלא להיווצר בצורה פגועה במידה , הפגיעה לא בהכרח גורמת לחלבון לא להיווצר בכלל. לאלו שתקינים

.כלשהי

ולכן זהו )כאשר הפעילות האחרונה מזרזת את הראשונה , ניתן להסתכל על מחזור התא כמסלול ביוכימי

סביר להניח שהמוטציה . 1Gנמצאים בשלב , ללא ניצן, מוטנטים שנעצרים כתא בודד. (מסלול מעגלי

יש . בהם נפגעו תהליכים חשובים למחזור התא, מוטנטים שונים60- נמצאו כ. S- פגעה במעבר לשלב ה

משום שכאשר הבקרה נפגעת תאים יכולים להתחלק בלי הפסקה ולהפוך , להם חשיבות גדולה לסרטן

.לסרטניים

קיימות שתי גישות עקרוניות למחקר . ניתן להשתמש בכוח של הגנטיקה בכדי לחקור כמעט כל דבר

":ביוכימית"וגישה " גנטית"גישה : בביולוגיה

הגישה . וכך להבין איך הוא עובד, מנסה לפרק לגורמים תהליך ולהרכיב מחדשהגישה הביוכימית

הגישות יכולות . אומרת לקחת מוטנטים ולבדוק איך פגיעות בשלבים שונים משפיעות על תהליךהגנטית

. ויש מיזוג של שתיהן בביולוגיה המולקולארית, להשלים אחת את השנייה

אנזים אחד לא -ולכן הסיסמא גן אחד, (חלקים מהריבוזום)א "כיום אנחנו יודעים שיש גנים המקודדים לרנ

. יש גנים שמקודדים לחלבונים שאינם אנזימים, בנוסף. מדויקת

ופנוטיפ הוא שפה הכתובה באותיות כימיות של , א"גנוטיפ הוא שפה הכתובה באותיות כימיות של דנ

י "אך הפונקציה נקבעת ע, לפי סדר חומצות האמינו, ניתן לקרוא את החלבונים בצורה ליניארית. חלבון

כיום ידוע שלא מספיק מספר מסוים )כל חלבון עשוי מרצף קבוע של חומצות אמינו . ממדית-הצורה התלת

הסטרוקטורה הראשונית קובעת איך החלבון מתקפל בתלת . (גם הסדר קובע, של חומצות אמינו מכל סוג

הפעילות של . ממדי-בעלי קיפול תלת, (מבנה שניוני)" ממדי-דו"מעבר לקיפול ה, רוב החלבונים. מימד

האזור הפעיל יכול להיות מורכב . ולא מהצורה הליניארית, ממדית-החלבונים נובעת מהצורה התלת

חייבים להיות חוקים שאומרים לחלבון איך . מחומצות אמינו שמקורן במקומות רחוקים בסדר הליניארי

או , לנסות להבין את החוקים בצורה מסודרת: ויש שתי גישות לבדוק זאת, ממדית-להתקפל בצורה תלת

, שנים50-60שני המאמצים נמשכים כבר . לבצע סטטיסטיקה של המון חלבונים ולהסיק מכך את החוקים

חומצות אמינו בדיוק 20- ורק לאחרונה הייתה הצלחה מסוימת בניבוי של קיפול של חלבון בגודל של כ

.(לפעמים נדרש מבנה רבעוני של חלבון לשם פעילות ביוכימית). 90%של

תאי הדם האדומית נראית , באנמיה חרמשית. אנמיה יכולה לנבוע ממוטציה בגנים המקודדים להמוגלובין

משתמשים בשיטה של . מי שיש לו שני אללים פגועים לא שורד. (ומכאן השם אנמיה חרמשית)כסהר

50- קראו לו בשנות ה. אלקטרופורזה בכדי לראות שאצל מי שחולה במחלה יש הבדל בהמוגלובין

.לא נבדלים במספר חומצות האמינו (החולה והתקין)שני סוגי ההמוגלובין . Sהמוגלובין

, השתמשו בפרוטאזות לשם פירוק הפוליפפטיד

והריצו את החלבונים בצורה שיכולה להפריד

לאחר - כרומטוגרפיה בשני ממדים: בין החתיכות

מחליפים את , סיום ההרצה הופכים את הנייר

אם נחזור על כך הרבה . הבופר ומריצים שוב


הוא בפרגמנט S להמוגלובין Aנמצא שההבדל היחיד בין המוגלובין . נקבל תמיד את אותו הדפוס, פעמים

הצליחו . פרגמנטים30לפרגמנט אחד מתוך , חומצות אמינו146בודדנו את הבעיה מחלבון של . אחד

כל ההבדל בין . ( חומצות אמינו בלבד7- המורכב מ)לקרוא את חומצות האמינו על הפרגמנט הפגוע

המחלה במצב שיש שני . הבריאים לחולים היה בנוכחות של חומצה אמינית מסוג גלוטמאט במקום ואלין

.146ומה שגורם לכך הוא הבדל בחומצה אמינית אחת מתוך , אללים פגועים גורמת למוות

זה . וזה גורם לתאים לקבל צורה מוזרה ומוארכת, שינוי קטן זה גורם לכך שנוצר המוגלובין לא תקין

י הגוף שלא מזהה אותם ולכן יש "הם מותקפים ע, הם נתקעים בתוך ורידונים קטנים: גורם לתקלות רבות

חוסר פעילות , נגרמות בעיות בלב ובכליות ובסופו של דבר ניתן לקבל התקף לב, חוסר בתאי דם אדומים

, גורמת לשינוי בחומצה אמינית אחת בחלבון אחד, מוטציה בגן אחד. שיתוקים למיניהם ועוד, של הכליות

.וזה גורם לכל התופעות שאנו רואים

אם יש מחלה שהורגת אנשים לפני גיל מתן

היינו מצפים שזה יעלם , צאצאים

יש )זה לא קורה , בפועל. מהאוכלוסייה

ההסבר שנמצא לכך . (מספר מחלות כאלו

מי שיש לו שני עותקים של אלל פגום : הוא

מי שיש לו את שני העותקים , מת בגיל צעיר

אך הוא מאוד רגיש , הנורמאלים הוא בסדר

יתושים מכניסים טפילים שחיים : למלריה

אך הוא , פרט הטרוזיגוט למחלה הוא בעל רק חלק מהמטען הנורמאלי של תאי דם. בתוך תאי דם אדומים

יש סלקציה חזקה לפנוטיפ הנורמאלי באזורים נגועים . עמיד למלריה כיוון שיש לו פחות תאים נורמאליים

. לכן נשמר המצב ההטרוזיגוטי. וכמובן גם סלקציה חזקה למצב של שני אללים חולים, במלריה

על האנזים טריפטופן )חיפש מוטנטים בשיטה שהצגנו על מערכת הטריפטופן , E.Coli עבד עם ינופסקי

כ לוקחים את החלבון של כל מוטנט "הוא מצא שאם ממפים את המוטציות לאורך גן ואח. (סינתאז

למיקום של , א"יש קורלציה מאוד טובה בין המיקום של המוטציה בדנ, ובודקים איפה החלבון פגום

א לרצף הליניארי של "ליניאריות בין הרצף של הדנ-יש קו. ההחלפה של חומצה אמינית לאורך החלבון

.א בצורה ליניארית מצד אחד לצד שני"זה מרמז על כך שקוראים את הדנ. החלבונים

כל גן קובע חלבון . ניתן לסכם ולומר שהרצף הראשוני של הגנים קובע את הרצף הראשוני של חלבון

א הוא כמו הסדר של חומצת האמינו לאורך המבנה "הסדר של הבסיסים לאורך הדנ. ליניארית-בצורה קו

המתורגם לשוני אחר , א"כל אלל שונה הוא למעשה מוטציה שונה ברצף של הדנ. הראשוני של החלבון

. במבנה של החלבון

מה שקובע את הפעילות , א"למרות שהרצף הראשוני של החלבון הוא תרגום של הרצף הראשוני של הדנ

איך יכול להיות ששינוי של חומצה אמינית אחת יכול לגרום . ממדי שלו-בתוך התא הוא המבנה התלת

? בפנוטיפ- בעקבות כך שינוי דרסטי בסביבה הכימית ובעקבות כך, כ דרסטי בחלבון"לשינוי כ

כ "בד, אנזימים מזרזים ריאקציות של חיבור או פירוק, באופן כללי

מפתח יש מודל של . י כך שמהווים מקום מפגש של סובסטרטים"ע

אנזימים בנויים כך שמאפשרים כניסה של סובסטרטים : (a )ומנעול

, אומר שיש לאנזימים גמישות מסוימת (b)מודל אחר . נכונים

והמפגש עם הסובסטרט משנה אותו בצורה כזו שהוא מהווה מקום

.כנראה שהאמת היא איפשהו באמצע. מפגש טוב לסובסטרטים


אם נעשה מוטציה במקום שלא משפיע על הפעילות לא יקרה , ממדי הוא זה שקובע-בגלל שהמבנה התלת

ואולי , יש שינויים שהם מאוד עדינים. א מביאה שינוי ברמת הפנוטים"לא כל מוטציה ברמת הדנ. כלום

לא נראה זאת על פרט אחד , 100% ולא 99%אולי הכשירות היא רק : משפיעים רק בטווח מאוד רחוק

ממדית של החלבון תשפיע כך שנראה -שינוי בצורה התלת. 100%- את זה עם ה" תעדיף"אך האבולוציה

. אך לא כל מוטציה היא כזו, פנוטיפ מאוד חזק

ייתכן : י קיפול החלבון"וניתן להסביר זאת ע, דיברנו על כך שגנטיקאים משתמשים במוטנטים מותנים

. אלא רק משנה את הצורה באופן מינימאלי באזור פריפריאלי, שהמוטציה לא משנה את הפעילות החלבון

שהיא לא טמפרטורה בה האורגניזם לא יכול )אם נעלה את הטמפרטורה לטמפרטורה רסטריקטיבית

. המוטציה שעשינו באזור שאינו חשוב לפעילות לא מאפשרת לחלבון להתקפל כמו שצריך, (לחיות כלל

כמו שחיפשנו מי לא גדל במצע . באופן דומה למצע עשיר מול מצע עני, זה מאפשר לבצע כל מיני ניסויים

.נחפש מי לא גדל בטמפרטורה הרסריקטיבית, העני

סיכום

. מבחן שמטרתו לקבוע האם שתי מוטציות ממוקמות בגן יחיד -(טרנס-מבחני ציס) מבחן קומפלימנטציה

: הבסיס למבחן קומפלימנטציה הוא

לא (בדיפלואיד)בהכלאה ביניהם (ציס)כאשר שני מוטנטים הם תוצאה של מוטציות שונות באותו גן

: יהיה עותק תקין של הגן ולכן

לא תהיה קומפלמנטציה

יהיה (בדיפלואיד)בהכלאה ביניהם (טרנס)כאשר שני מוטנטים הם תוצאה של מוטציות בגנים שונים

: לפחות עותק אחד תקין מכל גן ולכן

תהיה קומפלמנטציה


מבנה הגנום והקוד הגנטי מבנה הגנום והקוד הגנטי::שמינישמינישיעור שיעור

?האם הגן הוא יחידה אחת שלא ניתנת לחלוקה. 1: שני נושאים לשיעור זה

פענוח הקוד הגנטי. 2

נפרדים אחד מהשני במיוזה : אם נסתכל על כרומוזומים במיקרוסקופ נראה שהם מתנהגים לפי חוקי מנדל

ולכן הניחו שיש תתי יחידות של כרומוזומים שהם , יש הרבה יותר תכונות מכרומוזומים. (הראשונה)

ניתן לנצל את העובדה . (BBeeaadd TThheeoorryy)והם יושבים על הכרומוזומים כמו פנינים בשרשרת , הגנים

. בכדי למפות מרחקים בין הגנים, ושהגנים מסודרים בצורה ליניארית, שהכרומוזומים הם ליניאריים

:שלושה אספקטים נגזרים מההנחות האלו

.(לא ניתן להפריד בין אזורים בתוך הגנים)הגנים הם היחידה המינימאלית לסטרוקטורה .1

. י מוטציה" עa למצב Aגן יכול להשתנות ממצב : גנים הם יחידת שינוי .2

.המקודד לחלבון אחד, גן זה יחידה של פונקציה .3

. כדאי לקחת אורגניזם פשוט, בכדי לבדוק מודל מסובך. בנזרי " נעשו הניסויים הבאים ע50- בשנות ה

יש , חלבונים200-250הם מורכבים מ . חיידקים" אוכלים"וירוסים ש: ים'בקטריופאגלכן בנזר חקר

א "ים הם האורגניזמים הנפוצים ביותר על פני כדה'פאג. זנב וגוף, להם ראש

- פוגש חיידק' וכאשר פאג, לא יכולים לזוז, הם נישאים ברוח. (הים מלא בהם)

הוא נדבק אל החיידק , הרגליים שלו מזהות חלבונים מסוימים על החיידק

גורמים לגוף לרדת בצורה , והנגיעה של הרגליים על פני השטח של החיידק

נזרק פנימה ' א שנמצא בראש של הפאג"לבצע חור ודנ, מכאנית כלפי מטה

.בכוח

י הפולימראז החיידקי "הוא מוכר ע, א שלו אל החיידק"מזריק את הדנ' הפאג

למעשה משתק את החיידק ומנצל אותו בכדי לייצר ' הפאג. ומסונתזים חלבונים המשתלטים על החיידק

וכל , החיידקים" מיוצרים ע' א ושל החלבונים של הפאג"הרבה עותקים של הדנ. ים'עוד ועוד פאג

את התכונות שמאפשרות לחלבונים להכיר את האחרים . ים'להרכיב בעצמם פאג" יודעים"החלבונים

', א יודע להיכנס לראש של הפאג"הדנ. ממדיות אנחנו עדיין לא מכירים-ולבנות סטרוקטורות תלת

ואז החיידק , ים חדשים נוצרים בתוך החיידק' פאג100- כ. חדש' להסתלסל בתוך הראש ונוצר פאג

ויכולים , ים מתפזרים'הפאג. (מייצר וגורם לכך' או בגלל חלבון שהפאג, בגלל הכמות הגדולה)מתפוצץ

זוהי מערכת ניסויית . דקות20- כל התהליך הזה לוקח כ. לפגוש חיידקים נוספים ולחזור על התהליך

ניתן לשאול שאלות מתוחכמות ולקבל את התשובה בצורה הרבה , ההתרבות מאוד מהירה: מאוד נוחה

.יותר מהירה מאשר מערכות אחרות

דקות את 20הוא מייצר תוך , אחד נופל באמצע הצלחת' וברגע שפאג, ממלאים צלחת פטרי בחיידקים

כל אחד מהם יכול לייצר עוד . ים תוקפים את החיידקים שנמצאים קרוב' פאג100- ו, המחזור הראשון

. בהם אין חיידקים" חורים"שהם ה, פלאקיםמתחילים לראות . דקות וכן הלאה20ים לאחר ' פאג100

ים שהם למעשה 'כל פלאק מורכב מפאג. י התכונות של הפלאקים"עפ' ניתן לעקוב אחר התכונות של הפאג

: לפי התכונות של הפלאקים' ניתן לבדוק תכונות של הפאג. ראשוני' צאצאים של אותו פאג

תכונה נוספת היא . (גדול גורם לפלאק גדול ולהיפך' פאג)אחת התכונות שניתן לבדוק היא גודל הפלאקים

ניתן להשתמש . ים'ניתן לעקוב אחר תכונות אלו של הפאג. היכולת לתקוף סוגים שונים של חיידקים

, לצורך הכלאות. הם הפלואידים, כמו חיידקים, ים'הפאג. ולעשות הכלאות גנטיות, כמו כל יצור חי' בפאג

בחלק מהמקרים נקבל תערובת של שני הסוגים ואז . ים ונתקוף ביחד את אותו חיידק'נערבב שני סוגי פאג


. אך ניתן לקבל גם רקומביננטים, "הורים"ניתן לקבל צאצאים כמו כל אחד מה. נוכל לבדוק את הצאצאים

. ים בכדי לעשות כל מה שאנחנו יודעים לעשות בגנטיקה'ניתן להשתמש בפאג

בנזר . (זוגיים-מספרים זוגיים ואי)ים לשתי קטגוריות 'וניתן לחלק את הפאג, ים'יש המון סוגים של פאג

להם יש פלאקים , (ככה הוא קרא להם) rהוא ייצר מוטנטים מסוג . 4Tמוכר מאוד בשם ' השתמש בפאג

הוא חילק את המוטנטים לפי כל מיני . הוא תהה מה המשמעות של תכונה זו. גדולים מאוד ולא אחידים

. ומצא שמוטנטים מסוג זה לא יכולים לתקוף כל חיידק, הוא התמקד בסוג השני. rIII- וrI ,rIIתכונות ל

אך הם לא , B מגזע E.Coliאחידים ממוטנט זה כאשר תוקפים חיידקי -מקבלים פלאקים גדולים ולא

תנאים )זה דומה למצב מותנה עליו דיברנו בשבוע שעבר . Kמצליחים בכלל לתקוף חיידקים מגזע

ובתנאים (Bחיידק )ניתן לגדל את המוטנט בתנאים פרמיסיביים : (פרמיסיבים ורסטריקטיבים

.ניתן להשתמש בכך בכדי לבצע סלקציה לכל מיני אירועים נדירים. (Kחיידק )רסטריקטיביים

כמה , האם הוא דומיננטי או רצסיבי, האם זה גן יחיד: עליהם ניתן לשאול, בנזר אסף הרבה מוטנטים

ניתן לבצע . האם מדובר במוטנטים על אותו גן או שכמה גנים משפיעים על התכונה, אללים יש לתכונה

כדי למפות את . מבחני קומפלמנטציה ולראות האם ניתן לקבל פונקציה של גן אחד ממצב של הטרוזיגוט

.ולמצוא את הרקומביננטים, ים השונים'ים צריך לבצע הכלאה בין הפאג'הגנים בפאג

. ובוררים את הרקומביננטים, ים שונים'תוקפים חיידק אחד עם שני פאג

הרקומבינציה מאוד נדירה ולכן צריך לברור , כאשר מרחק המפה קטן

ים אין בעיה 'בפאג. הרבה מאוד פרטים בכדי למצוא את הפנוטיפ המתאים

משום שניתן לעקוב אחרי הרבה מאוד צאצאים ולברור , אם כך

קשה לזהות את , במצב זה. רקומביננטיים גם אם השכיחות שלהם נמוכה

אך , אותן קשה לזהות, WTנקבל המון מושבות גדולות ולא מובחנות ורק מעט : ההבדל בין הפלאקים

.Kלתקוף חיידקים מסוג (או העדר יכולת)ניתן לזהות את הרקומביננטים לפי היכולת

כל אחד פגוע )תוקפים עם שני מוטנטים

אחד באדום ואחד בצהוב , באזור אחר

שניהם , Bחיידקים מסוג (בשרטוט

א שלהם ובתוך החיידק "מכניסים את הדנ

במקרים מעטים . א משני הסוגים"יש דנ

, מאוד יש רקומבינציה בין שני המוטנטים

וכתוצאה מכך נקבל את שני הסוגים

פרט עם מוטציה כפולה ופרט : האפשריים

לא ניתן להבדיל בין המוטנט הכפול . תקין

משום ששניהם לא גדלים , למוטנט היחיד

ונותנים פלאק לא אחיד על Kעל חיידק

B .את ה -WT ניתן לזהות משום שהוא

.Kיכול לגדול על חיידק


, כולם גדליםBעל חיידק . K ועל חיידק Bים שיוצאים מהתיאור הקודם על חיידק 'ניתן לזרוע את הפאג

ניתן לספור בדיוק , אם עושים את המיהולים הנכונים. הוא תוצר של רקומבינציהKומי שגדל על חיידק

10ניתן לראות אירועים שמתרחשים אפילו בשכיחות של . כמה רקומבינציות חלו-8

-10-9

בצורה זו ניתן .

- סנטי5בדרוזופילה קשה למפות גנים שנמצאים במרחק של פחות מ )למפות גנים שנמצאים קורב מאוד

וכל (Kעל חיידק )ניתן לזרוע אותם במצע הסלקטיבי , ים אין צורך לעבור על כל הצאצאים'בפאג. (מורגן

.מי שגדל הוא רקומביננט

כפול פקטור ) Bלפי מספר הפלאקים שהתקבלו בגידול על חיידק , ים יש בסך הכל'סופרים כמה פאג

, Bאת סך כל הצאצאים סופרים לפי מי שגדל על חיידק . PFU- Plaque Forming Unit: (המיהול

י ספירה של מי "ואת הרקומביננטים ע

אנחנו רואים רק חצי . Kשגדל על מצע

ואת החצי , (WT- את ה)מהרקומביננטים

לכן . לא רואיםDouble mutantשהם

בכדי לקבל את מספר 2- כופלים ב

.הרקומביננטים

הוא הניח שהסיבה . Kמהר מאוד בנזר מצא שיש מוטנטים שבשום הכלאה לא נותנים גידול על חיידק

ניתן לנצל אותם בכדי לעשות מיפוי מהיר של מוטנט . לכך היא שחסר למוטנטים אלו אינפורמציה גנטית

.וחסרים של חלקים גדולים, באופן גס נחלק את כל המוטנטים לנקודתיים. חדש

. WTניתן לקבל רקומבינציה מסוג , במצב בו החסר באזורים שונים, כאשר יש שני מוטנטים מסוג חסר

י רקומבינציה את "אין דרך לשחזר ע, כאשר יש אזור בגן שלא קיים אצל שני ההורים, במקרה של חפיפה

נסיק שאין חפיפה: הכלאה בין שני מוטנטים של חסר הנותנת רקומבינציה. של הגןWT- פונקצית ה

. לא נקבל רקומביננטיים, 1272לא משנה אם מי נבצע הכלאה של . הפסים הכתומים אומרים מה חסר

, כאשר שניים נותנים רקומבינציה. מציירים אותם באותו צד, כאשר שני מוטנטים לא נותנים רקומבינציה

בנזר בנה סדרה של . מציירים אותם בצד השני ובצורה זו מגיעים בסופו של דבר לתרשים בשקף

.שלאט לאט כיסו את הגן משני הכיוונים, מוטנטים


מוטנטים של חסר נוטים לא לעשות , בגדול. מוטנטים נקודתיים ממפים בצורה זהה למוטנטים של חסר

בהכלאה בין מוטנט נקודתי . אך ייתכן שמוטנט שהגדרנו כנקודתי הוא בעצם חסר קטן, רקומבינציה

כאשר המוטציה . ניתן לקבל רקומבינציה, כאשר המוטציה הנקודתית מחוץ לאזור החסר, למוטנט חסר

.לא נקבל רקומבינציה, הנקודתית נמצאת באזור של החסר של המוטנט השני

לא נוכל לקבל רקומביננט רק אם המוטציות . כעת ניתן לבצע הכלאות בין מוטנטים נקודתיים לבין עצמם

.כך שלא ניתן לקבל שחלוף שיפריד ביניהם, נופלות באותה עמדה בדיוק

הכוונה שלא תהיה רקומבינציה שתוכל לגדול על חיידק : כאשר אומרים שלא תהיה רקומבינציה: הערה

K.

הגן אינו . בנזר הגיע למסקנה שהמרחק המינימאלי בין שני רקומביננטים יכול להיות נוקליאוטיד בודד

בתיאורית הפנינים בשרשרת . ניתן להגיע לרזולוציה שהיא יותר קטנה מגן, היחידה הקטנה ביותר

ניתן לקבל . אך כאן רואים שיכולה להתרחש רקומבינציה בתוך הגן, הרקומבינציה הייתה בין הגנים

והמרחק בין המוטציות הוא בתוך , השינוי יכול להיות בתוך הגן. מוטנטים רבים וכולם בתוך אותו הגן

בנזר מגיע למרחקים גנטיים שהם אלפית . זה סותר את התיאוריה שהגן הוא היחידה לשינוי. אותו הגן

וגם היחידה לרקומבינציה היא קטנה , היחידה למוטציה היא למעשה הנוקליאוטיד ולא הגן. מורגן-הסנטי

.יותר מהגן ויכולה להיות נוקליאוטיד בודד

כעת נעסוק . ושהם היחידה לשינוי, סתרנו את התיאוריה שגנים הם יחידת המבנה הקטנה ביותר

.בניגוד לרקומבינציה שהיא ברמת הגן, קומפלמנטציה היא ברמת החלבון. בפונקציה

כעת נראה אם ניתן לעשות זאת ברמת . בנזר הוכיח שהיחידה למוטציה ורקומבינציה היא הנוקליאוטיד

. בעזרת קומפלמנטציה, הפונקציה

בודקים . ותוקפים אותו ישירות עם שני המוטנטים, Kבכדי לבדוק יכולת קומפלמנטציה לוקחים חיידק

ושתי המוטציות נמצאות , אם יש שתי יחידות קידוד. את היכולת של שניהם ביחד לפוצץ את החיידקים

אם המוטציות פוגעות , לעומת זאת. לא נקבל קומפלמנטציה, (או הפונקציה)בתוך אותה יחידת הקידוד

אך זה , א יבצע רקומבינציה"קיים מצב שהדנ, בתיאוריה. נקבל פיצוץ של התאים, ביחידות קידוד שונות

האם החלבונים שנוצרו מפוצצים את התא - כאן בודקים משהו אחר. (Bוגידול על חיידק )דורש זמן

.ים'הראשוני אליו נכנסו הפאג

, לוקחים כל אחת מהמוטציות: הביקורת

או CISובודקים אותה במצב של

TRANS . הביקורת היא מוטנט כפול

כך שבסך הכל , WT- לעומת ה

המשתתפים בהתקפה הם אותם

- מה. אך הסדר שלהם שונה, משתתפים

CIS אנחנו תמיד מצפים לקבל פיצוץ

בעוד מהטרנס לא , של החיידקים

אם המוטציות פוגעות באותה : יודעים

ואם הן , יחידת פונקציה לא נקבל פיצוץ

- לא פוגעות באותה יחידת פונקציה

. נקבל פיצוץ של החיידקים


יש שני אזורים שכל אחד מהם rIIהוא הגיע למסקנה שבגן (cis-trans test)כשבנזר ביצע את הניסוי

הוא חשב שכל גן מורכב . ציסטרוןהוא קרא לכל יחידה כזו . הוא היחידה הפונקציונאלית המינימאלית

הבעיה של בנזר הייתה . אך כיום חושבים שמה שהוא קרא לו ציסטרון זה למעשה גן, מציסטרונים

. גן זה כמו ציסטרון, לכן בפועל. אותו הוא היה צריך להגדיר מראש כשני גנים שונים, rIIבהגדרה של

לכל מטרה . ציסטרונים-למשל בטרנסקריפטים של חיידקים שהם פולי, המושג ציסטרון עדיין בשימוש

.ציסטרון וגן הם אותו דבר, מעשית

מהתיאוריה של גנים כיחידות נפרדות יצאנו עם מושגים , ים'אם נסכם את העבודה של בנזר על פאג

: אחרים

מוטנטים בנוקליאוטידים שונים )היכול להתרחש בתוך הגן , הגן אינו היחידה המינימאלית לשינוי

.(המייצרים אללים שונים בתוך הגן

י רקומבינציה שני מוטנטים הפוגעים בתוך אותו הגן"ניתן להפריד ע ,

אלא גם בתוך הגן, הרקומבינציה אינה מתרחשת רק בין גנים .

מבחן . מתוך התיאוריה המקורית נותר שהגן הוא יחידה בלתי ניתנת לחלוקה של פונקציה

. הקומפלמנטציה אומר שלא ניתן לחלק גן ליחידות קטנות יותר מבחינת פונקציה

הקוד הגנטיהקוד הגנטי

לדעת מה מקודד בתוך הגנים : אחד ההישגים המרשימים של האנושות הוא היכולת לקרוא את הגנים

. אלא היכולת לפענח את הקוד, לא היכולת למצוא את הרצף. שלנו

כולל בתוכו , המודל פשוט. וקיבלו פרס נובל על מודל בלבד, א לא הוכחות" הציעו מודל לדנקריק וווטסון

אך הוא מודל , ואת האפשרות לשינויים, את היכולת לשמור על אינפורמציה ולהעביר אותה מדור לדור

הוא היה . ניסה לפענח קודים של הגרמנים במלחמת העולם השנייה, קריק היה פיזיקאי בהשכלתו. בלבד

. א"שנעשה כמה שנים לאחר הצעת המודל של ווטסון וקריק לגבי מבנה הדנ, ממובילי פענוח הקוד הגנטי

הבעיה לגבי הקוד הגנטי . עדיין קשה מאוד לעשות זאת ברמה הטכנית, שנה לאחר הפענוח50- קרוב ל

.היא של תרגום

אם . חומצות אמינו100- בעוד שבחלבון יש כ, אפשרויות של קידוד4א "יודעים שיש בסך הכל בדנ

64- ניתן לקודד ל, בעזרת שלשות. אפשרויות16- ניתן לקודד ל, נבצע זוגות של נוקליאוטידים

מכל חומצות 20אחד הדברים הראשונים שקריק עשה היה להחליט שצריך רק . אפשרויות וכן הלאה

הם פחות או יותר אלו שאנו יודעים כיום 20אותם . (את כל היתר ניתן לבנות מהם)האמינו שאנו מכירים

20 אותיות שצריכה לקודד לשפה של 4כעת הצטמצמנו לשפה של . י הקוד הגנטי"שמקודדים ע

. (ושלשות זה יותר מידי, ואז זוגות נוקליאוטידים זה לא מספיק)אפשרויות

:החבורה של קריק ניסתה להציע מודלים אפשריים לפתור את הבעיה של האותיות

מאפשרת לקודד להרבה Overlap- שיטת ה. אותיות3נניח לצורך העניין שאורך של קוד הוא

כל , לפי מודל זה. (ואז מתקבל קוד אחר, מתחילים לקרוא מהנוקליאוטיד הבא)א "אינפורמציה עם מעט דנ

אומר שכל שלשה מקודדת רק , nonoverlap, מודל אחר. חומצות אמינו3- שלשה יכולה לקודד ל

הקריאה . לחומצה אמינית אחת

מתחילה בקצה וקוראת לפי

כיום כבר ידוע . סדר

.שהקריאה היא לפי כיווניות


:התלבטות אחרת שעלתה היא אם יש או אין פסיקים

שאלה נוספת הייתה האם הקריאה היא תמיד בכיוון

.אחד

MISSENSE : שטויות"מקודד למשהו שהוא."

NONSENSE : אין אפשרות לתרגם את

.האינפורמציה הזו לחלבון

ויכול להיות , עוד אפשרות היא שהקודים הם שלשות

רוב הגנום הוא למעשה ריק , אם זה המצב. NONSENSE האפשרויות מקודדים ל 64 מתוך 44- ש

מוטציה בנוקליאוטיד אחד תגרום לשינוי בחומצת , nonoverlappingואם המצב הוא . מאינפורמציה

תלוי איפה , חומצות אמינו3 כל נוקליאוטיד הוא חלק מהקידוד של overlappingבמודל . אמינו אחת

יש יותר מצורה אחת לקודד לכל : Degenerateאפשרות אחרת היא שהקוד הגנטי הוא . מתחילים לקרוא

.חומצת אמינו

א בעזרת המוטנטים של "ברנר ובנזר חשבו על דרך להוכיח את כל האספקטים של הדנ, קריק1961- ב

נכנס פרופלאביןחומר בשם . א ועקב כך למוטציות"כל מיני חומרים יכולים לגרום לשינויים בדנ. בנזר

נלמד את המנגנון )החסרה של נוקליאוטיד /ודוחף את השלבים בסולם וגורם להוספה, א כמו סולם"לדנ

.(הוא לא ידוע בתקופה ההיא, 11בשיעור

Bראו שהוא מייצר מושבות גדולות על חיידק . FCO בפרופלאבין וקיבלו מוטנט בשם WT' טיפלו בפאג

מוטציה שתחזיר את המצב לרצף : רצו לראות האם ניתן לקבל רוורסיה. rIIואז ידעו שהמוטציה היא על

אז קבעו שרירותית שמצב אחד הוא , לא ידעו אם למוטציה יש הורדה או הוספה של נוקליאוטיד. WT- ה

.השתמשו בפרופלאבין בפעם השנייה בכדי לנסות לגרום לרוורסיה. (-)והשני הוא (+)

הם קראו לתופעה הזו . WTהם נראו לא ממש (Kהם יכולים לגדול על )כאשר הסתכלו על הרוורטנטים

אך מבטלת את , מוטציה שמתרחשת במקום אחר מהמוטציה הראשונה: (Suppression )סופרסיה

. סופרסיה יכולה לקרות באותו גן או בגנים שונים. של המוטציה הראשונה (פנוטיפ)הביטוי

מדובר בעצם בהכלאה בין שני , אם הייתה רוורסיה. WT- ביצעו הכלאה בין המוטנט שהתקבל לבין ה

WT ואז הכל יהיה WT .ניתן בעזרת ההכלאה להבדיל בין שתי המוטציות , במידה ולא מדובר ברוורסיה

המוטציה המקורית ומוטציה : הצליחו להבדיל בין שני סוגי מוטציות בצאצאים. (בעזרת רקומבינציה)

, )-( והשנייה )+(אז מוטציה אחת צריכה להיות , אם פרופלאבין גורם להוספה או הורדה של בסיס. נוספת

. כעת ניתן לקחת את המוטנט החדש ולנסות לקבל שוב את אותה התופעה. לא משנה מי זאת מי

לאחר הוספה . Missenseקוראים (הורדה)לאחר המוטציה הראשונית : זה עובד בצורה המתוארת

אם המוטציה הראשונה התרחשה לא רחוק . במוטציה הבאה המשפט חזר בחלק מסוים להיות כמו קודם

עדיין ניתן לקבל , מהמוטציה הראשונה

למוטציות . SENSEמשהו שהוא

מסוג זה אנו קוראים מוטציות

Frame Shift , משום שהן גורמות

הורדה של . לצאת ממסגרת הקריאה

נוקליאוטיד אחד גורמת לצאת

. ממסגרת הקריאה ומתקבלות שטויות


י " עWTניתן לקבל משהו שנראה כמו : ניתן לנצל את המוטנטים בכדי לשאול מה האורך של הקודון

(+) פעמים 3או (-) פעמים 3מוטנט עם , אם הקוד אכן מורכב משלוש אותיות. (-)עם (+)חיבור של

מוטנטים 3כאשר הם חיברו . WTונקבל משהו שנראה , יחזיר אותנו בחזרה למסגרת הקריאה הנכונה

המשמעות של הניסוי היא שהקוד הגנטי מורכב . WT- הם אכן קיבלו פנוטיפ שהוא כמו ה, מאותו כיוון

. בסיסים הם קודון אחד של אינפורמציה3כל : טריפלטיםמ

היינו מקבלים חלק גדול , אם המוטנטים בניסוי היו רחוקים אחד מהשני הטריק לא היה עובד: הערה

. MISSENSEשהוא

64ולכן יש , נוקליאוטידים הם קודון3כל : הניסוי נתן כמעט את כל התשובות שנדרשו לגנטיקאים

ואז הסיכוי לקבל את מה שקרה בניסוי הוא , NONSENSE הם 44: כעת יש שתי אפשרויות. אפשרויות

הקוד הוא : ואז ההנחה היא האפשרות השנייה, לכן נניח שהרוב הקודונים מקודדים למשהו. מאוד קטן

DEGENERATE .מסקנות הניסוי:

הגישה הביוכימית אומרת . WT- שאומרת שנראה מה לא בסדר במוטנט ונסיק לגבי ה, יש גישה גנטית

הוא מצא . פיתח שיטה להרכיב חלבוניםנירנברג. ולנסות להרכיב אותו מחדשWT- לפרק את ה

לא נתן Gפולי . C ופולי Aבאותה צורה הוא בדק את פולי . אלנין- מקודד לפנילUUUשטריפלט של

הקשורה , כיום יודעים שיש לכך סיבה אחרת) NONSENSEומכאן ניתן להסיק שהוא מקודד ל , כלום

.( מבנים תלת ממדיים שהריבוזום לא יכול לקרואGלכך שנוצרים בפולי

מה שכן נשלט היה היחסים בין . אך לא ניתן היה לשלוט בסדר, א במעבדה"סינתזו מולקולת רנ

G מאשר Uאם נשים יותר. Uניתן לבצע חישוב של היחס שנצפה למצוא ביחס לפולי . הנוקליאוטידים

משתמשים בשיטה . א"וניתן לשאר מה התדירות לכל אפשרות של רנ, יש מספר אפשרויות שניתן לקבל

, אלנין- חומצות אמינו שמתקבלות שליש מפניל3יש . ובודקים איזה חומצות אמינו יוצאות, של נירנברג

יש לפחות עוד שתי חומצות אמינו שהקוד הגנטי שלהן מורכב . אחדG- וUואלו בעלות קודונים של שני

.י מבנים כאלו החלו לפענח את הקוד הגנטי וליצור טבלה"ע. אחדU- וGמשני

איזשהו אדפטור עם - א ושל חלבון"קריק הציע חלק במכונה שיכול לקרוא בשפה של דנ, עוד בשלב קודם

והיא בדיוק מה שקריק הניח שצריך , tRNA- בתקופה ההיא גילו את ה. א"ראש של חלבון וזנב של דנ

או שהם קובעים איזה חומצת אמינו , האלו לא יודעים מה הם נושאים" חיילים"שאלו האם ה. להתקיים

כרגע הקודון שלו . טיפלו בו כימית והפכו אותו לאלנין, שנושא ציסטאיןtRNAלקחו . הם נושאים

הראש )נשאלה השאלה האם האלנין ילך לקודונים של אלנין . אך בראש יש לו אלנין, מתאים לציסטאין

התוצאות הראו שמי שחשוב (. הרגליים קובעות)או שהאלנין ילך למקום בו אמור להיות ציסטאין , (קובע

. מוסר את החומצה האמינית למקום בו הקודון מתאיםtRNA- ה: זה הרגליים


ניתן לראות שיש יותר מדרך . RNA- הקודונים האלו הם על ה. נמצאו הקודים לכל החומצות האמיניות

מה שמשותף לכל האפשרויות לאותה חומצה , זה לא בצורה אקראית. אחת ליצור כל חומצה אמינית

tRNAקריק הסביר את התופעה הזו בכך שחייב להיות מפגש בין . אמינית זה שתי האותיות הראשונות

.לבין הקודון שלא מתחשב בקודון השלישי

פחות חשוב ולכן מי שקובע הוא השניים , הקודון השלישי הוא רופף: WOBBLE- תיאוריית ה

.הראשונים

:ויש להם שמות, המורים לעצור את התרגום, Stopקיימים קודוני

זה נעשה לפי . א מצד אחד ומצד שני יוצא החלבון"היא מכניסה רנ, המכונה שקריק חיפש היא הריבוזום

מתרחשת ריאקציה כימית . וכל אחד נושא על גבו חומצה אמינית אחרת, tRNAהכנסה מסודרת של

.פפטיד-וכך נוצר פולי, שמוסיפה את החומצה האמינית שכרגע נכנסה לשרשרת שבריבוזום

ואם היא תקועה מספיק , "נתקעת"המכונה . שיכול להיכנסtRNAאין שום , STOPכשמגיעים לקודון

כ מכניס " שבדtRNA: גנית-סופרסיה חוץ. זמן יש מנגנונים שיביאו לשחרור החלבון מהריבוזום

כל , STOPקודון שלו כרגע מתאים ל -כך שהאנטי, עובר מוטציה (עם האנטי קודון המתאים)טירוזין

ברוב . התא ימות, אם המוטציה הזו תהיה חזקה מאוד. פעם שאמורים לעצור תרגום מכניסים טירוזין

וזו דרך להתמודד עם (יש עוד אחד, מייד אחרי קודון אחד) אחד STOPיש יותר מקודון , הגנים החשובים

. הבעיה

וגם לכך צריך קוד גנטי , tRNA- דואג לשים חומצות אמינו על הראש של ה" מישהו: "שאלה למחשבה

.כלשהו


תכונות כמותיות וגנטיקה של אוכלוסיות תכונות כמותיות וגנטיקה של אוכלוסיות::תשעתשעשיעור שיעור

.א מהמחלקות נבדלו זו מזו באופן מוחלט"כ, רוב התכונות שעסקנו בהן עד כה הן אידיאליות

יהיו 1F ב 100%. בעקבות זיווג קיבלנו צאצאים, לאחד פנוטיפ מסוים ולשני אחר, נניח שיש שני פרטים

יהיה פנוטיפ 1Fב , אם דרך ההורשה הייתה דומיננטית חלקית. 2F- ב1:3ויחס , עם פנוטיפ דומיננטי

גם במקרים אחרים של . אך עדיין מחלקות נבדלות אחת מהשנייה, ביניים ובדור הבא התפלגות שונה

כל המחלקות נבדלות , בכל מקרה. פנוטיפ שנבדל ממחלקות ההורים100%אפשר לקבל , דומיננטיות

.רוב התכונות בפועל אינן אידיאליות, עם זאת. אחת מהשנייה באופן מוחלט

צבע : המתייחס לשתי תכונות, בוצע מחקר על אפונים

בהכלאה של . (מקומט/עגול)וצורה (צהוב/ירוק)

הפנוטים הירוק המקומט , הטרוזיגוט לשתי התכונות

. מהצאצאים1/16מופיע ב

ומצאו התפלגות שונה של מספר , אפונים מהסוג הירוק עם הקמטים500- ספרו את מספר הקמטים ב

זה מראה שיש סקאלה של פנוטיפים של . גם באוכלוסיה זהה גנטית יש שונות בפנוטיפ, כלומר. קמטים

כאשר קשה להגדיר מה )אלא גם הסביבה , מה שאומר שלא רק הגנים משפיעים, פרטים עם גנוטיפ זהה

הוא תוחם את . ניתן לומר שהגנוטיפ קובע את הסיכוי של הפרט לקבל פנוטיפ מסוים. (זה סביבה

.(בין אחד לעשרה קמטים: קמטים במקרה של האפון )המקסימום והמינימום לגבי הביצוע

כאשר כל תכונה היא , ניתן להציג את היחסים בסקאלות

בצד שמאל רואים . זהה100%בעצם התפלגות ולא

עם יחסים של , התפלגויות של תכונות כמו שאנחנו מכירים

הייצוג בדור ההורים הוא שני : בצד ימין. 2F לדור 1:3

רואים התפלגות של צאצאים 1Fבדור . פנוטיפים נפרדים

מקבלים התפלגות 2Fבדור . שהיא ממוצע בין שני ההורים

שעדיין שומרת על פנוטיפ ממוצע שראינו גם , מאוד פרוסה

גם כאן יש . זה מאוד אופייני לתכונות כמותיות. 1F- ב

אך קשה לייחס אותם למחלקות , 2Fפנוטיפים שונים בדור

. לא יכולים לדגום איזשהו פרט ולהגיד לאיזה מחלקה גנוטיפית הוא שייך. גנוטיפיות שונות


כאשר כל אחת מיוחסת , כנראה מתחבאות כמה התפלגויות, בתוך ההתפלגות הכוללת שראינו לפני רגע

. לא נוכל להגיד באופן חד משמעי לאיזה גנוטיפ הוא שייך, אם ניקח פרט מסוים באמצע. לגנוטיפ אחר

המחלקות הפנוטיפיות לא בהכרח תואמות , (מבחינה תיאורטית ופרקטית)לגבי הרבה תכונות מעניינות

וקשה להבדיל בין אחת , המחלקות הפנוטיפיות הם רציפות. אחד לאחד לגנוטיפ כמו שהיינו מקווים

.במשך שנים היו גנטיקאים שהאמינו שאולי מדובר בחוקי הורשה שונים עבור תכונות אלו. לשנייה

לפני יוהנסןי "נערך ע, (לביצועים של הפרט)ניסוי המרמז על כך שגם גנים וגם סביבה תורמים לפנוטיפ

: שנים100- קצת פחות מ

הוא ראה שיש . הוא לקח דגימה של גרגרים מזן של קיטניה

גדלים אפשריים לצורך 4וניקח , גדלים שונים של גרגרים

תת מחלקות 19- בניסוי המקורי הוא מיין לכ)הדוגמא

הוא לקח גרגר אחד מהמחלקה הקטנה . (שונות של גודל

מתוך הגרגרים הרבים . זרע אותו וקיבל צמח, ביותר

הוא בחר את הקטן ביותר , שהתקבלו מתרמילי הצמח

שוב בחר ממנו את הגרגר , הוא גידל אותו. שהצליח למצוא

הוא ביצע סלקציה של . גידל אותו וכך הלאה, הקטן ביותר

6וכך המשיך בהפריה עצמית למשך , הפנוטיפ בו התעניין

שזהו ) דורות הוא הניח שיש לו זן טהור 6לאחר . דורות

הוא . (לא ידעו לדבר על הומוזיגוט בתקופה זו, מונח חקלאי

. וגידל ממנו צמח, לקח גרגר מההתפלגות של הדור השישי

. הפעם הוא מדד בדור השביעי את כלל הגרגרים של הצמח

אך עדיין יש , הגרגרים שהתקבלו לא היו מהסוג גדול

ההתפלגות . איזושהי התפלגות ולא כולם בגודל אחיד

כעת הוא לקח . שהתקבלה הייתה זהה לזו של הדור השישי

גידל ממנו צמח , את הגרגר הגדול ביותר בדור השישי

וקיבל את בדיוק את אותה התפלגות של גרגרים שהוא

בין אם הוא לקח גרגר קטן ביותר לאחר כמה דורות של סלקציה או את הגרגר הגדול . קיבל מהגרגר הקטן

המסקנה היא שההבלים בין הפרטים . זה קרה עבור כל מחלקות הגודל. התקבלה אותה התפלגות, ביותר

, משלב זה לא ניתן לברור יותר. לאחר כמה דורות של סלקציה נובעים אך ורק מהשפעות של סביבה

וההבדלים הם בגלל (הוא כנראה הומוזיגוט לתכונה- במונחים של היום)הגענו למצב שיש לנו קו טהור

.שאין לנו דרך להבדיל ביניהם, כנראה שההתפלגות למעלה כללה מגוון של גנוטיפים. הסביבה

ולפיכך גם )ננסה לחזות כמה גנים

. משפיעים על תכונה מסוימת (גנוטיפים

פנוטיפ )נניח שיש שני זנים בדור ההורים

, הדור באמצע הוא ביניים, (לבן ואדם

בדור . יש התפלגות רחבה יותר2Fובדור

מיינו אותם לגוון , זה ספרו את הפרטים

זהו . גוון לבן וגווני ביניים, אדום בלבד

כמו לגבי משקל )מיון לא מוחלט

- יש הרבה סובייקטיביות, הגרגרים

נתון . ( מחלקות100יכולנו לחלק גם ל

למטה במספרים את הפרופורציות של

2 מזכיר 16המספר . המחלקות השונות


ויש מספר גנוטיפים שנותנים , בתוך ההתפלגות ניתן לראות את הגנוטיפים השונים. גנים לפי יחסי מנדל

. (ניסיון להסביר את הפנוטיפים לפי שני גנים, הגנוטיפים הם הנחה תיאורטית)את אותו פנוטיפים

תורמת את אותו דבר כמותי (B או Aבין אם בגן )ככל הנראה נוכחות של אלל דומיננטי אחד : השערה

באדום ככה . אללים רצסיביים ואחד דומיננטי סך הכל3באדום בהיר בכל האפשרויות יש : למשל. לצבע

יש אסכולה שאומרת . (קשה למדוד בצבע, 3אולי פי )והצבע יותר כהה , אללים דומיננטיים" 3פי "יש

היא פחות מקובלת . סביבה-בגלל יחסי גנים, שלא ניתן לאמוד את מספר הגנים שמשפיעים על התכונה

שואלים מה : אסכולה אחרת אומרת שניתן לאמוד את מספר הגנים בצורה הבאה. ולא נעסוק בה

1השכיחות היא . הפרופורציה באוכלוסיה של הפרטים שמראים את הפנוטיפ הקיצוני ביותר

4n nכאשר ,

אולי חלקם , אילו היינו נותנים לאנשים שונים למיין את הפרטים באוכלוסיה. הוא מספר הגנים המעורבים

לכן האומדן נותן את המספר . היו ממיינים ליותר מחלקות פנוטיפיות ואז היינו מקבלים יותר גנים

. של גנים המשפיעים על התכונההמינימאלי

. בעבר קראו לזה פוליגנים. QTL - Quantitative Trait Lociגנים של תכונות כמותיות נקראים

, (אין אינטראקציות בין אללים)התוספות הן אדיטיביות , הנחנו שהתוספת של כל אלל דומיננטי היא זהה

.(לא הוספנו רקומבינציה וכדומה לטיפול בשכיחויות)והגנים עוברים סגרגציה בלתי תלויה

עד שהגענו לפרט שהוא פחות , במהלך הדורות בררנו בהדרגה: הפרשנות הגנטית לתופעה של יוהנסן

.(במונחים של היום)או יותר הומוזיגוט

גישה אחרת אומרת להסתכל על מספר . עד עכשיו הסתכלנו על הפרופורציה של הקבוצה הנדירה ביותר

:המחלקות הפנוטיפיות

לכן גם כאן הקביעה היא של . היא תלויה בחלוקה שהחוקר מבצע, גם שיטה זו אינה אובייקטיבית לחלוטין

החישוב בשתי השיטות ייתן את אותה . המינימאליולכן מחושב מספר הגנים , מספר המחלקות המינימאלי

.תוצאה

הראנו . זה לא דבר קל (בהנחה שמודבר בגנים מנדלים קלאסיים)מיפוי גנים שמשפיעים על תכונה אחת

למרות שזה )בגנים כמותיים לא נציג שיטות כאלו . שניתן להשתמש ברקומבינציה או בסמנים מולקולריים

.(אפשרי

. והייצור הוא הפלואידי, (L)ונמוך (H)נניח שיש לנו זן גבוה

ומקבלים דיפלואיד בו ייתכנו , מבצעים הכלאה בין שני הזנים

. ולצורך נוחיות כולם הפלואידים, מקבלים צאצאים. שחלופים

ולכל אחד מהם ציירנו את , הפנוטיפ שלהם רשום בצד ימין

אם היו לנו סמנים מולקולריים על . הכרומוזום באופן תיאורטי

היינו יכולים לזהות איזה חלק מקורו , גבי הכרומוזום

ואז ציור )בכרומוזום מהורה אחד ואיזה מקורו בהורה השני

ניתן , לפי הצאצא הראשון. (הכרומוזום לא היה תיאורטי בלבד

להסיק שהגן לגובה נמצא בצד ימין של הכרומוזום

י נקודות הרקומבינציה "ע. (והרציפרוקלי שלו אכן נמוך)

ניתן לחלק את הכרומוזום לתת אזורים , השונות במדגם הזה


מתוך זה ניתן להגיע לכך שהגן שאחראי על הגובה המבדיל בין הזן הנמוך לגבוה נמצא באזור . דמיוניים

C ( לכל מי שיש את אזורCבשחור יש פנוטיפ גבוה ).

הדורשת את , דוגמא מסובכת יותר

. אותן הנחות שהנחנו עד עכשיו

כאן נתונים אומדנים מספריים לכל

ולא ידוע לנו בכמה גנים , פנוטיפ

נבדלים אחד 2- ו1הזוג . מדובר

אך הם לא בגובה של אף , מהשני

אם מדובר בגנים . אחד מההורים

, שכל אחד מוסיף את אותה מידה

גנים 3- ניתן להניח שמדובר ב

בדילוגים , 60- ל30- עולים מ)

צריך לזכור . ( כל פעםcm10של

שמדובר במספר המינימאלי של

תלוי לכמה מחלקות ) הגנים

.(חילקנו

היינו . ואחת הטרוגנית, (קו טהור)אחת זהה גנטית : היינו לוקחים שתי אוכלוסיות, אם היינו יכולים

אוכלוסייה של קו . ובודקים את הפנוטיפים, אחת הומוגנית ואחת הטרוגנית: יוצרים במעבדה שתי סביבות

נקבל , כאשר הסביבה לא אחידה. כ"אך לא רחבה כ, טהור המגודלת בסביבה אחידה נותנת התפלגות

. כאשר האוכלוסייה לא זהה גנטית יש התפלגות רחבה יותר. התפלגות רחבה יותר סביב אותו ממוצע

. ההתפלגות היא הרחבה ביותר, כאשר גם הגנים וגם הסביבה שונים

איזה תנאים , ולבדוק אם שינויים של תנאי סביבה משפיעים על הביצועים, ניתן לעשות זאת עם צמחים

.יש לכך חשיבות בחקלאות. או שמא תנאי סביבה לא משפיעים על הביצועים, נותנים ביצועים הכי טובים

a,c,f

3


לא בטוח )? י הסביבה או גנטי לחלוטין"האם הוא מושפע ע, הוא דבר שניתן לקרוא לו פנוטיפIQאם

.(שניתן לקרוא לו פנוטיפ בכלל

, בהתאם למחקר בצמחים. ליסנקואחד המובילים במחקר הגנטי היה , 30- וה20- ברוסיה של שנות ה

י שינוי "גזרו מכך שאולי ניתן לשפר את האנשים ע. העריכו שהמרכיב הסביבתי הוא המרכיב העיקרי

.והמשטר של סטאלין השתמש בכך והעביר אוכלוסיות לסביבות אחרות, תנאי הסביבה

והראה שתנאי הסביבה שונים לא תרמו על , ביצע עבודה על תאומיםסיריל ברטגנטיקאי בריטי בשם

ומפה , לכן אין טעם להשקיע בשיפור תנאי הסביבה. זה בעיקר גנטיIQוהסיק ש , הבדלים פנוטיפים

ס "לא ממשיך לבי' ה-' בבריטניה שמי שלא עובר מבחנים מסוימים בכיתה ד30- נגזרה החלטה בשנות ה

...הסתבר שהוא בכלל זייף את התוצאות שלו, לאחר מותו. טובים

צריך להיות ערים לכך שמידת הידע . נמוך יותר בגלל סיבות גנטיות IQקיים ספר שטוען שלשחורים יש

הארגומנטים הגנטיים . וצריך להיזהר מכל המסקנות האלו, בנושאים בהם אנו עוסקים היא מצומצמת

.וצריך להיזהר מהסקת מסקנות, הנאצים לא הומצאו בגרמניה בלבד

יש חזרה מזעזעת להדגשה של חשיבות הגנים לביצועים 2000חשש שמשנת : עמדה אישית של דני

ונוצרה אמונה שניתן כמו במחשב לדעת מה , בשנה זו התפרסם הרצף של הגנום האנושי. הפנוטיפיים

, המחשבה היא שניתן להסתכל על הרצף הגנטי של זיגוטה. י התוכנית הידועה"הביצועים הפנוטיפיים עפ

.לא נותנים חשיבות מספקת לתנאי הסביבה בעשור האחרון. ולהחליט אם רוצים עובר כזה או לא

מבוא לגנטיקה של אוכלוסיות

. על אוכלוסיות שלמות, בנושא זה נסתכל על הגנטיקה בצורה אחרת

לאחר הרבה דורות נצפה , אינטואיטיבית. בעל אלל דומיננטי ורצסיבי, נניח שיש לנו גן אוטוזומלי

שהיה אחד הגנטיקאים , יול 1908- כך טען ב. שהפנוטיפ הדומיננטי יהיה נפוץ יותר באוכלוסיה

עבדו בנפרד והראו כל אחד שזה לא , וויינברג והארדי, שני סטטיסטיקאים. המפורסמים באותה תקופה

.נכון

ניתן לחשוב על מאגר של . הפריה של דגים מתרחשת כתוצאה מהפרשה של תאי זרע וביצית לתוך המים

בעל שכיחות Aהאלל : (לא משנה אם זכריות או נקביות)כאשר יש שני סוגים , גמטות של הפרטים האלו

p , והאללa בעל שכיחות q . כיוון שאלו כל הגמטות האפשריות עבור , 1הסכום של שתי השכיחויות הוא

לא רק ) 1והסכום שהם הוא , כמתואר בשקף, ניתן לחשב את שכיחות הגנוטיפים בדור הבא. תכונה זו

בתרשים רשומים סיכויי הזיווגים של פרטים . (אלא כיוון שזה כל הצאצאים, בגלל שזה מתבקש מתמטית

אך זיווגים אחרים נותנים מספר סוגי , נותן רק סוג מסוים של צאצאיםAA עם AAזיווג . 1Fמדור

.2Fאנחנו רוצים לדעת את שכיחות את הגנוטיפים של . צאצאים


ניתן לראות את כל סוגי הזיווגים

ואת השכיחות , האפשריים בטבלה

מחלקים את , בכל זיווג. שלהם

השכיחות שלו לצאצאים

האפשריים המתקבלים ממנו

וחצי AAחצי יתנו , בזיווג השני)

ולכן השכיחות של הזיווג Aaיתנו

כך . (מתחלקת שווה בין שניהם

סוכמים כל , ממלאים את כל הטבלה

סוג של פנוטיפ ומקבלים את

השכיחויות של הגנוטיפים השונים

.2Fבדור

, עושים טיפול מתמטי לכל סכום

1pמשתמשים בכך ש q מתקבל שהשכיחויות של הגנוטיפים השונים . ומקבלים ביטוי פשוט יותר

שכיחות , בהינתן תנאים מסוימים. שראינו בתרשים הקודם1F- זהות לשכיחויות הגנוטיפיות ב2Fבדור

.זה מנוגד לאינטואיציה שלנו. הגנוטיפים נשארת קבועה בכל דור ודור

?מהם התנאים שצריכים להתקבל בכדי שיהיה שווי משקל

בוחרים את בני הזוג : לא קורה בבני אדם)שהזיווגים יהיו אקראיים , צריכים אוכלוסיה מספיק גדולה

תכונות מסוימות כן , אולם. (ויש איזשהו קשר בין הפנוטיפ לגנוטיפ, שלנו על סמך הפנוטיפ שלהם

צריך להניח שלכל גנוטיפ יש , בנוסף. (לא בוחרים בן זוג לפי סוג הדם)מ "מתנהגות לפי ההנחות של שו

הנחה נוספת היא שבמהלך הדורות אין מוטציה שהופכת . את אותו סיכוי לשרוד ולהעמיד צאצאים פוריים

A ל a .בנוסף. צריך להניח שבאותה שכיחות מתרחשת מוטציה בכיוון ההפוך, במידה וזה כן מתרחש ,

. (שאין מנגנון שמקבל רק אלל מסוים לגמטה)נניח שהמיוזה היא תקינה

שאין להם השפעה על השרידות או האופן , מ די יציב לגבי לא מעט תכונות ופנוטיפים"בבני אדם יש שו

מה שיקבע את שכיחות הגנוטיפים , בהנחה שכל תנאי המשחק התקיימו. בו אנו בוחרים אחד את השני

כל הצאצאים , AAאם באי מסוים כל אוכלוסיית המייסדים היו בהתחלה . בדורות הוא מה שהיה בהתחלה

ניתן לחשב ולמצוא את השכיחות לאחר מספר דורות לפי , גם אם הייתה פרופורציה אחרת. יהיו ככה

.(במסגרת בשקף הקודם)הנוסחאות שהצגנו

אם יש )מ של הארדי וויינברג בכדי לבצע את החישובים האלו "חייבים להתקיים תנאי שו- לא לשכוח

.(לא נעסוק בכך בקורס זה- ניתן להכניס אותה למשוואה, הטיה ידועה


דווקא , יישום של גנטיקה של אוכלוסיות

רוצים : כאשר מדובר בגנטיקה של משפחות

לברר כיצד מועברת מחלה במשפחה

בהנחה שמדובר במחלה , המוצגת

או אי )ננסה לראות כיצד ידע . תורשתית

על שכיחות המחלה באוכלוסיה ממנה (ידע

. הגיעו הפרטים משפיעה על המסקנות שלנו

אופציות להורשה 4לצורך הדיון יש

.המוצגות בתרשים

נבדוק את המקרה של הורשה אוטוזומלית

כל הבריאים הם , במקרה זה. דומיננטית

aa . אין שום בעיה למצוא את הגנוטיפ של

לא ניתן לדעת את האלל . (Aaולכן הם בהכרח , יש להם הורה בריא והם חולים) III ו IIהחולים בדורות

. ניתן לראות שזו אפשרות תקפה של הורשה. אך הוא אינו רלוונטי, Iהנוסף של האב בדור

תחת המקרה ) להיות הטרוזיגוט I-2ננסה לחשב את הסיכוי של פרט , (לא רלוונטי לשאלה)לצורך הדגמה

משום , שכיחותו של פרט זה אינה הסיכוי הכללי להיות הטרוזיגוט. (של הורשה אוטוזומלית דומיננטית

השכיחות היא הסיכוי להיות . (aaהוא אינו )שאנחנו כבר יודעים שהוא נושא את האלל הדומיננטי

:מתוך הסיכוי להטרוזיגוט או הומוזיגוט דומיננטי, הטרוזיגוט

משום שהבנים , אפשרות זו לא תיתכן. Xדומיננטית על כרומוזום , כעת נבדוק אפשרות הורשה אחרת

.(שהיא כאמור בריאה, מהאמאXהם קיבלו את כרומוזום ) לא יכולים היו לקבל את הגן למחלה IIבדור

הם II-2 וגם פרט I-1אך היא דורשת להניח שגם פרט , דרך אפשרית: אפשרות הורשה רצסיבית

: ניתן לחשב מה הסיכוי לכך. הטרוזיגוטים

ניתן , י שילוב של נתונים על אוכלוסייה"ע. אפשרויות נוספות נסתרות, כאשר מצטרף מידע עם השנים

.לאמוד לאיזה אפשרות יש סיכוי גדול יותר

במקרה של תאחיזה למיןווינברג-הארדיחישובי

, לגבי גברים. לגבי הנשים השכיחות היא זהה לגנים אוטוזומליים

בעיקר )כאשר יש תכונות אחוזות במין . השכיחות היא שונה

שכיחות הגברים המבטאים את התכונות האלו גבוהה , (רצסיביות

עבור )כאשר מדובר במחלה נדירה . בהרבה מהשכיחות בנשים

ניתן לראות . שכיחות הנשים היא כמעט אפסית לחלוטין, (גברים

ואצל נשים , qהשכיחות למחלה אצל גברים היא : זאת במספרים

היא 2

q .


ניתן לכתוב את כל הטבלה של . נשתמש בסוג דם כדוגמא: אללים3ווינברג כאשר יש -חישובי הארדי

3X3בכדי לחשב את השכיחויות .

:טיפים לתרגילים

אין הגירה, אין מוטציה ,אין סלקציה ,זיווגים אקראיים, אוכלוסייה גדולה: מ"תנאים לשו.

נכון גם כשלא נמצאים , חישוב תדירויות אללים כאשר שכיחות הקבוצות הגנוטיפיות ידועה

: מ"בשו

p(A) = p = f(AA) + ½ f(Aa)

p(a) = q = f(aa) + ½ f(Aa)

p+q=1

חישוב תדירות הקבוצות הפנוטיפיות כאשר שכיחות האללים ידועה, מ"בשו.

f’(AA)=p2

f’(aa)=q2

f’(Aa)=2pq

מ"בדיקה האם אוכלוסיה נמצאת בשו : נחשב את תדירויות האללים על פי שכיחויות הגנוטיפים באוכלוסיה בהתאם לנוסחאות -

מ"שאינן דורשות שו

מ ונחשב את שכיחות "נציב את תדירויות האללים שקיבלנו בנוסחאות שדורשות שו -

.מ"הגנוטיפים הצפויה בשו

.מ"הרי שהאוכלוסייה בשו, אם שכיחות הגנוטיפים הצפויה שווה לשכיחות הקיימת -


בקרת גניםבקרת גנים: : עשיריעשירישיעור שיעור

הפנוטיפ של כל איבר נקבע . הפנוטיפ של האורגניזם השלם נקבע מהפנוטיפ של כל אחד מהאיברים שלנו

בתוך כל אחד . י הגנים שמבוטאים בו"והפנוטיפ של כל תא נקבע ע, י הפנוטים של כל אחד מהתאים"ע

למה תא כבד לא - ונשאלת השאלה איך זה שהרקמות שונות זו מזו, א"מהתאים יש בדיוק את אותו דנ

?נראה כמו תא שריר

: יש ביטוי שונה של גנים שונים

ביטוי גנים ברקמות שונות.

בתוך תא בודד מבוטאים גנים שונים, בכל אחד מהשלבים של מחזור התא.

כאשר התא נחשף לתנאי עקה ,Stress (אוסמולריות ,pH ,קרינה) , הוא צריך ביטוי של

.גנים שונים כדי להתמודד עם עקות שונות

דורש גנים שונים (חנקן, מקורות פחמן)יצול הזדמנויות שונות נ.

.א ולהפיק ממנו גנים שונים"צריך לקחת את אותו דנ, בכל המקרים האלו

גלקטוזידאז -βהאנזים : היו הראשונים שפענחו מנגנון של בקרה על ביטוי גניםאק מונו 'ז וקו'פרנסיס ז

תחילה נציג את המודל הסופי . ופעילותו חיונית לניצול לקטוז, מפרק את הסוכר לקטוז לגלוקוז וגלקטוז

.כ נחזור להסביר כיצד הם הגיעו אליו"ואח, שלהם

החיידק צריך מערכת שתאפשר

וגנים , לזהות שיש לקטוז בסביבה

Zהגן . שיאפשרו לו לפרק לקטוז

, גלקטוזידאז-βמקודד עבור האנזים

מאפשר ללקטוז ) הוא פרמאז Yהגן

(להיכנס דרך הממבראנה של התא

, נותן פעילות כימית מסוימתAוגן

.שאינה חשובה למטרת השיעור הזה

אחת תקודד ממקטע mRNA מולקולת, ציסטרונית-מולקולה פולי: אופרוןשלושת הגנים האלו שייכים ל

שלושת החלבונים דרושים לאותה פעילות : זוהי סוג של בקרה. זה וממנה יתורגמו שלושת החלבונים

אל . לפני שלושת הגנים יש אופרטור ופרומוטור.הם ישועתקו ביחד ויתורגמו ביחד, (אותו מסלול)

: הוא המקום אליו נקשרים חלבונים רגולטורים (O)והאופרטור , א פולימראז"נקשר הרנ (P)הפרומוטור

חלבונים )א פולימראז יוכל לשעתק את האופרון "חלבונים המשפיעים על ההחלטה האם ובאיזה מידה הרנ

. (אלו יכולים לעזור או להפריע לו

חלבון זה הוא . זהו גן רגולטורי המקודד לחלבון רגולטורי. Iנמצא הגן , לא כחלק מהאופרון, במקום אחר

הוא נקשר לאופרטור ואין 0 ובמצב (R)רפרסור

קושר את Inducerכאשר . ביטוי של האופרון

הוא גורם לו לעזוב את האופרטור ואז , הרפרסור

- ה. א פולימראז יכול לשעתק את האופרון"הרנ

Inducerהזה הוא הלקטוז *, בדרכו להיות משרן)

רק אם , יש בכך הגיון. (הוא עובר איזשהו שינוי

. הגניםלבטא את " ירצה"יש לקטוז בסביבה התא


לא יכולים לפרק )ולאחר מכן חיפשו מקרב האוכלוסייה מוטנטים רלוונטיים לנושא הנחקר , יצרו מוטנטים

כאלה : מחלקים את המוטנטים לקבוצות, לאחר מכן. (או מפרקים לקטוז גם כשלא אמורים לפרק, לקטוז

לאחר מכן . פגועים בגן רגולטורי, (Zכמו גן , עושה את העבודה בפועל)שפגועים בגן סטרוקטוראלי

האם הן מאפשרות , האם מוטציה אחת אפיסטטית לאחרת: מזהים אינטראקציות בין הקבוצות

. בוחנים אותו בניסוי וממשיכים עד מוצאים מודל שפועל, בונים מודל. קומפלמנטציה אחת לשנייה וכדומה

על בסיס היפותזת העבודה בונים מודל , לאחר מכן מנסחים היפותזת עבודה, קודם כל מבודדים מוטנטים

.ואז בוחנים אותו בניסויים

בצד שמאל כתוב הגנוטיפ של החיידק שאנו

הטור . (WTאומר שהוא + הסימן )מתעניינים בו

β-Gal אומר האם יש פעילות של β- גלקטוזידאז

אלא האם , לא האם הוא משועתק או מתורגם)

. ל לגבי הטור של פרמאז"כנ. (פעילהוא

IPTG - המתפקד כמו )משרן שנותנים מבחוץ

הלקטוז*משרן זה יכול להיכנס לתא , לעתים. (

הנחוץ לכניסת )למרות שאין את הפרמאז

זה מאפשר לנו לעקוף דרישות של . (הלקטוז

. התא

מאיפה יהיה לקטוז אם האופרון עדיין לא אך , אמרנו שאופרון הלקטוז יכול לעבוד רק כשיש לקטוז

ביטוי יש , שהאופרון אינו סגור לחלוטין הפיתרון לסתירה הוא ?( לא מבוטא ואין פרמאזYהגן )עובד

כאשר כותבים בטבלאות האם . והוא זה שמאפשר ללקטוז להיכנס לראשונה, 0 של פרמאז גם במצב קטן

הכוונה לפעילות במובן החזק שלה ולא לאותה דליפה שמתרחשת כל הזמן , יש או אין פעילות של פרמאז

שנותנים תגובת , במעבדהX-GALכמו , ניתן להשתמש בכל מיני חומרים, בכדי למצוא אם יש פעילות)

. (צבע כאשר קיים אנזים מסוים

. בצורה לא פעילהאך , משועתק ומתורגםאולי הוא : הכוונה היא שהוא אינו פעיל, (-)כאשר גן מסומן ב

. ביטוי קונסטיטוטיבי- ולכן יש שיעתוק של האופרון כל הזמן, ( לא פעילIגן ) אין רפרסור 3בסעיף

, מחדירים פלסמיד לחיידק עם איזה גנים שנרצה: יש מדובר במצב של בקטריה דיפלואידית5החל מסעיף

הפרומוטור והאופרטור קיימים ותקינים גם , אם לא צוין אחרת. וזה מאפשר לנו לחקור את הגנים

מצב זה נקרא . אלא רק לגנים האלו, לכל גן, המצב הוא לא דיפלואידי לגמרי. בכרומוזום וגם בפלסמיד

והוא יכול לעשות רפרסיה גם , משועתק מהפלסמיד מתקבל חלבון רפרסורIכאשר גן . מריפלואידי

.וגם להגיע לכרומוזום ולעשות רפרסיה שם, למולקולה ממנה שועתק

ופלסמיד בו כל , לחלוטיןWTכרומוזום - 6

הפלסמיד אינו . הגנים הרלוונטיים מוטנטים

והתוצרים הדפוקים אינם , מפריע לפעילות

פעילים ולא מפריעים לתוצרים התקינים

.המבוטאים מהכרומוזום

, דפוק גם בכרומוזום וגם בפלסמידZהגן - 7

.ולכן אין פעילות שלו אף פעם

יש עותק אחד תקין ואחד Iמבחינת הגן - 8

מספיק עותק )ותהיה פעילות רפרסור , דפוק


וכמובן שתהיה פעילות , (לכן תהיה פעילות) יש גם כן עותק אחד תקין ואחד דפוק Zעבור הגן . (אחד

המצב נוצר רק כתוצאה , WTא שהיא לבדה "אין אף מולקולת דנ. (שני עותקים תקינים) Yעבור הגן

.לא תמיד זה יהיה אפשרי. (אחד מחפה על השני) קומפלמנטציהמ

.גם כאן יש קומפלמנטציה - 9

וגם של Zכיוון שיש עותק תקין גם של . יהיה שיעתוק כל הזמן של האופרון, בהעדר רפרסור תקין - 10

Y ,תהיה גם פעילות כל הזמן.

על אותה : CISפעילות ב . החלבון המתורגם ממנו הוא רפרסור דיפוזי. ייתכנו מספר סוגי מוטנטיםIלגן

Iמוטנט כאשר יש . היא על מולקולה אחרתTRANSפעילות ב . מולקולה ממנה הוא באSמלשון )

את היעדר השעתוק הזה לא ניתן לפתור . אין פעילות של האופרון אפילו בנוכחות משרן, (סופרסיה

Iכאשר יש . בעזרת קומפלמנטציהS

.לא יהיה שעתוק בשום מקרה, על הפלסמיד

Iהמוטנט S

בניגוד ל ) הוא דומיננטי -

Iהוא תמיד נשאר קשור , אין לו יכולת לקשור משרן. ( שהיה רצסיבי

Rגם , אם אין משרן. א ולא מאפשר שיעתוק של האופרון"לדנS

הרגיל יקשרו את האופרטור R- וגם ה

(R - סימון לרפרסור תוצר הגןI) . כאשר נכנסInducerהוא יקשור את הרפרסור הרגיל ויוריד , לתא

Rאך הרפרסור מסוג , אותו מהאופרטורS

. יתפוס את מקומו ולא יאפשר שיעתוק

, בטבלהIלא מופיע הגן . WT- היא פשוט מצב ה1דוגמא מספר . גם באופרטור יכולות להיות מוטציות

Oהמוטנט . וזה אומר שהוא תקיןC

כאשר יש . וכאשר היא קיימת יהיה שיעתוק תמידי, הוא קונסטיטוטיבי

א פולימראז "הרנ, במצב זה. הרפרסור לא מזהה אותו ולכן לא נקשר אליו, מוטציה ברצף של האופרטור

.יכול לשעתק כל הזמן

אולי אפילו , יהיה שיעתוק כל הזמן - 3

-βאך אין פעילות של החלבון , תרגום

Gal, שמקורו בגן Z.

Oלמרות שיש - 4C

ויש בתא עותק ,

אין פעילות קונסטיטוטיבית , Z+של

האופרטור מאפשר פעילות רק . של הגן

רק של המולקולה אליה הוא , CISב

פעילות של . (בניגוד לרפרסור)נמצא

Zאך כיוון , תהיה רק מהפלסמיד

במולקולה הכרומוזומלית יש שיעתוק . תהיה פעילות רק כשיש משרן- שהאופרטור שם תקין

Oבגלל ה )קונסטיטוטיבי של האופרון C

הוא כן יהיה , Yלגבי הגן . Zאך אין פעילות תקינה של , (

.שם יש אופרטור המאפשר שיעתוק קונסטיטוטיבי, קונסטיטוטיבי משום שהאלל שלו תקין בכרומוזום

.זה מה שיהיה, מאחר והפלסמיד נותן לבד פעילות קונסטיטוטיבית תקינה - 5

מבחינת . (יש אופרטור קונסטיטוטיבי על הפלסמיד)לא משנה מה יש על הכרומוזום , Zמבחינת הגן - 6

Y , לכן מבחינת . (עם אופרטור לא קונסטיטוטיבי)האלל דפוק על הפלסמיד והתקין נמצא על הכרומוזום

. נראה שהוא מבוטא רק בנוכחות משרןYהגן

. עם אופרטור קונסטיטוטיביYאך יש פעילות תקינה של , b-Galבכל מקרה אין פעילות תקינה של - 7


והאם הוא לפני או , ונשאלת השאלה מה יקרה כשיש בו מוטציה, א פולימראז"אל הפרומוטור נקשר הרנ

בכדי לעשות . והרפרסור מונע ממנו פיזית לנוע, א"א פולימראז צרך לנוע על הדנ"הרנ. אחרי האופרטור

אצל אאוקריוטים זה , בהקשר של חיידקים) לפרומוטור Downstreamהאופרטור צריך להיות , זאת

א פולימראז לא יוכל "כאשר יש מוטציה בפרומוטור לעולם לא נראה שיעתוק משום שהרנ. (מסובך יותר

וכאשר תהיה מוטציה באחד מהם לא , א פולימראז"יש מספר רצפים שמשמעותיים לקישור הרנ. להיקשר

.יהיה שיעתוק

וכאשר לא יהיה לקטוז לא יהיה משרן יותר ואז השעתוק , האנזים מפרק את הלקטוז: המצב הוא מעגלי

ובכך מונע מעצמו להיות , גלקטוזידאז מפרק את המשרן של עצמו-βה : יש כאן פידבק שלילי. יפסק

שינוי במבנה שלו : שינוי אלוסטרימה שגורם לרפרסור לעבור ממצב פעיל למצב לא פעיל הוא . משועתק

א יורדת "האפיניות של הרפרסור לדנ. א"כתוצאה מקישור המשרן הגורם לכך שלא יכול לקשור את הדנ

. לרפרסור Inducer- בעקבות הקישור של ה

רפרסורברגולציה שלילית יש : אך קיימים עוד סוגים של בקרה, עד עכשיו ראינו רגולציה שלילית

. שמאפשר שיעתוקאקטיבטור ברגולציה חיובית יש . בכדי שנוכל לשעתקInducerשצריך להסיר עם

גם בבקרה החיובית מדובר בשינוי . שיפעיל את האקטיבטור בכדי לאפשר שיעתוקInducerצריך

.אלוסטרי

: הבקרה החיובית במודל זה היא רפרסיה קטבולית

על CAPצריך לקשור , בכדי שהאופרון יפעל. CAPבקר חיובי הנקרא , לאופרון הלקטוז יש אקטיבטור

, פעילCAPצריך את ה : לכן זוהי בקרה חיובית. Inducerהוא צריך , בכדי שאקטיבטור זה יפעל. א"הדנ

.לא צריך להוריד אותו

, של הרפרסורInducerבניגוד למקרה של ה

CAP של ה Inducerל , המגיע למערכת מבחוץ

תלויות ברמת cAMPרמות ה : יש היסטוריה

הגלוקוז הוא מקור הפחמן הטוב . הגלוקוז בתא

וכאשר יש גלוקוז אנזים בשם , ביותר עבור התא

ל ATP לא פעיל ולא הופך אדינלאט ציקלאז

cAMP . כאשר איןcAMP , הCAP לא פעיל

מכאן נובע השם . ולא מפעיל את אופרון הלקטוז

מה שהתא רוצה - קטבוליט)רפרסיה קטבולית

הרפרסיה . (לפרק בכדי להפיק אנרגיה וחומרים

ובעקבות , הקטבולית היא של אדנילאט ציקלאז

אם . אין לנו שיעתוק, י גלוקוז"הרפרסיה שלו ע

ל ATPהאנזים יכול לעבוד ולשנות , אין גלוקוז

cAMP , ובעקבות שינוי זהcAMP משמש כ

Inducer , נקשר לאקטיבטורCAPא ומאפשר שיעתוק של אופרון הלקטוז" וביחד איתו נקשר לדנ .

אם אחד משני התנאים לא . בכדי שאופרון הלקטוז יפעל צריך שיהיה לקטוז ושלא יהיה גלוקוז: לסיכום

.לא יהיה ביטוי של האופרון, מתקיים

מורכב CAP- המצב ב. א פולימראז להמשיך"מונע פיזית מהרנ: על הרפרסור אמרנו שהוא עומד בדרך

.א פולימראז לעבוד"א לצורת סהר ובכך מאפשר לרנ"מעקם את הדנ, הוא נקשר בסמיכות: יותר

.בקרה שלילית- פקטור שצריך להוריד אותו, בקרה חיובית- פקטור שצריך אותו בכדי שהאופרון יפעל


צריך שיתרחשו : שתי הבקרות הן נפרדות. יש מעט מאוד, בהעדר האקטיבטור זה לא שאין לגמרי פעילות

.והם לא תלויים אחד בשני, שני התנאים בכדי שיהיה ביטוי של אופרון הלקטוז

:אופרון הארבינוז

צריכים את הגנים , בכדי שהסוכר ארבינוז יפורק

A,B,D. יש שני אתרים אליהם נקשרים חלבוני

לחלבון שהוא גם רפרסור Cוגן בקרה , בקרה

הוא נקשר , אם יש ארבינוז במצע. וגם אקטיבטור

משמש Cאותו חלבון , אם אין ארבינוז. ויש שיעתוקI וביחד הם נקשרים לאתר בקרה Cלחלבון

, בנוסף. א והפעם כיפוף זה לא מאפשר שעתוק"גורם לכיפוף בדנ, O ולאתר Iנקשר לאתר : כרפרסור

(.AMP ו ב CAPעם )קיימת באופרון זה בקרה זהה לזו של אופרון הלקטוז לגבי נוכחות של גלוקוז

:תרשים סיכום בקרות


בתחילת השיעור דיברנו על הקשרים שונים

אחד . בהם ניתן לראות רגולציה על ביטוי גנים

, שהתא נחשף אליוStressהמצבים היה

צריך כל . ומקרה פרטי הוא עקה של קרינה

מיני חלבונים בכדי להתמודד על הנזקים של

יש כל מיני מערכות תיקון פנימיות . הקרינה

. א"של שברים בדנ

לכל הגנים האלו יש את אותו פרומוטור

א פולימראז ייקשר "ובכדי שרנ, (בכחול)

הגן . lexAצריך שלא יהיה את הרפרסור

recA מרגיש קרינת UV ( מזהה את השברים

- הוא שובר את ה, (שנגרמו כתוצאה מהקרינה

lexAואז ניתן לשעתק את כל הגנים האלו .

התא לא רוצה לשעתק את כל הגנים

א כאשר אין "שמתקנים את השברים בדנ

ולכן יש את הרפרסור במצב , צורך בהם

.נורמאלי

, עצמוrecA הוא גם רפרסור של lexA- ה

הוא גם רפרסור lexA, בנוסף. אך יש תמיד כמות קטנה של החלבון שמאפשרת להוריד את הרפרסור

יהיה מספיק , ברגע שתפסק הצורך בפעולה של החלבונים המתקנים. לעצמו וזה מאפשר לסגור את המעגל

lexAבכדי לעצור את השעתוק .

אך צריך להכיר את , באאוקריוטים לא נדרשים בקורס זה להכיר דוגמא ספציפית כמו אופרון הלקטוז

. ציסטרונים-חשוב לזכור שבאאוקריוטים לא קיימים פולי, בנוסף. המנגנון

כל אחד מהגנים : באאוקריוטים כל הגנים הקשורים לסינתזה של טריפטופן יושבים על אותו אופרון

הרבה , בכל זאת. ואפילו על כרומוזומים שונים, הקשורים לאותה ביוסינתיזה יושבים במקומות אחרים

הם דיפוזיים (אקטיבטורים ורפרסורים)הסיבה לכך היא שהרגולטורים . פעמים יש להם בקרה משותפת

.ויכולים להגיע למקומות שונים

6א צריכים להיכנס לגרעין בקוטר של "מ של דנ" מ2000

ומתוך , א"זה מתאפשר כתוצאה מדחיסה של הדנ. מיקרון

.זה צריכים להיות מסוגלים לשעתק גנים

בתוך כל הדחיסה הזו צריכים לפעול כל מנגנוני הבקרה

מנגנוני . וגם מנגנוני בקרה נוספים, שראינו בפרוקריוטים

וגם , הם הפרומוטרים שהכרנוCISהבקרה שפועלים ב

נקודות עגינה לפקטורים : (Enhancers )אנהנסרים

. (חלבונים אקטיבטוריים שעוזרים לשעתוק)חיוביים

האנהנסרים לא תמיד יהיו קרובים לפרומוטור על גבי

אזורים , א מקופל"כאשר הדנ. המולקולה הישרה הליניארית

. רחוקים יכולים להיות קרובים וכך מתאפשרת הבקרה

.אך ייתכן שהם רחוקים, CIS- הם פועלים ב, כאמור


ובעקבות מוטציות באזורים אלו , (אזורי עיגון)א פולימראז "קיימים אזורים בפרומוטור אליהם נקשר רנ

ניתן לעשות מוטציות מבלי לפגוע , בין אזורי העיגון, באזורים באמצע. ניתן להשפיע על השעתוק

. (או רמות שעתוק נמוכות מאוד)מוטציות באמצע יגרמו לכך שלא יהיה שעתוק , לעומת זאת. בשיעתוק

.ניתן לדעת לזהות פרומוטור ולמצוא אזורי עיגון, לפי המוטציות

. א פולימראז"שדרוש בכדי לאפשר קישור של הרנ Pre-Initiation complex, קיים קומפלקס ענקי

י "היציבות של כל הקומפלקס נקבעת ע

.אינהנסרים שיכולים להיות רחוקים

מה שמתפקד , א פולימראז האאוקריוטי"ברנ

צריך ליצור , פפטיד אחיד-כאנזים אינו פולי

Holoenzyme , קומפלקס גדול שמתפקד

לכל אחד מהחלבונים . כולו ביחד כאנזים

המרכיבים אותו יש תפקיד ברמות חשיבות

בנוסף לכל החלבונים . שונות לשעתוק

יש גם חלבוני רגולציה , המשותפים

צריך ) TBPהחלבון . ספציפיים לגן מסוים

ואת שאר Holoenzymeובלעדיו לא ניתן להביא את כל ה , מתחיל את כל התהליך (!לזכור אותו

.TATAA BOXהוא קושר את אתר ה . החלבונים החשובים לתהליך

- ואל ה, נקשר אקטיבטורEnhancer- אל ה

Silencerקיימים חלבונים . נקשר רפרסור

שעוזרים להעביר את הסיגנל של האקטיבטור אל

.אקטיבטורים-קווהם נקראים , א פולימראז"הרנ

חלבונים שתמיד נמצאים נקראים פקטורי שיעתוק

(, Basal Transcription Factors)באסליים

קיימים , בנוסף. והם דרושים עבור כל הגנים

. חלבונים ספציפיים לגנים מסוימים

שיעתוק של גן מסוים הוא תוצאה של מאבק כוחות בין

לעתים הם נקשרים לאותו . אקטיבטורים לרפרסורים

. והרמה היחסית שלהם תקבע מי ינצח, אתר בדיוק

ומונע , יכול להיות מצב שהרפרסור קושר מקום שכן

מצב נוסף הוא שהתחרות היא . את השיעתוק של הגן

יש כל מיני . TATA- על החלבונים שקושרים את ה

. אפשרויות לתחרויות בין רפרסורים לאקטיבטורים

הן שיקבעו , והאפיניות שלהם, הרמות היחסיות שלהם

.מי ינצח


פוגש את הרצפטור שלו וביחד הם , משהו מגיע מחוץ לתא: סיבוך נוסף אצל אאוקריוטים נובע מהורמונים

.יכולים להוות אקטיבטור או רפרסור חדש לביטוי גן

כאשר : א"קשורה למידת הדחיסה של הדנ, (TATA- עוד לפני ה)רמת רגולציה מוקדמת עוד יותר

הדבר הראשון שצריך לעשות הוא לפתוח את . א פולימראז לא יכול להיקשר אליו"רנ, א מאוד דחוס"הדנ

אליו ניתן לקשור , להיסטונים יש זנב. הוא מגולגל בנוקלאוזומים עם חלבונים הנקראים היסטונים. א"הדנ

זוהי אחת הרגולציות החשובות . א"חומרים המשפיעים על המבנה שלו ובכך על צורת הדחיסה של הדנ

. ביותר באאוקריוטים

הקוד הגנטי הקלאסי נמצא ברמה הליניארית . א נלמדת היום בתור קוד גנטי חדש"רמת הדחיסה של הדנ

יש כנראה קוד גנטי אחר הקובע את הנוכחות של , אך מלבד הקוד שקובע את חומצות האמינו, א"של הדנ

כמו . כנראה שיש קודים מסוימים המאפשרים קשירה של היסטון. ההיסטונים ויצירת נוקלאוזומים

המשפיעים , כעת מנסים לפענח את הקוד הגנטי של ההיסטונים, שפיענחו את הקוד לכל חומצה אמינית

וגם מתי כל חלבון , נוכל לדעת גם את החלבונים, כאשר נמצא את הקוד הזה. האם יהיה שיעתוק או לא

.ישועתק

אופרון הלקטוז: סיכום

בעקבות קישור של . באפיניות מסוימתאופרטור הקשור לרצף רפרסורמצב בו ישנו : בקרה שלילית

. הרפרסור מוסר ומתאפשר שיעתוק, לרפרסור יורדת אפיניות הקישור(IPTGלקטוז או )משרן

. שנקשר לאופרטור ומעודד שיעתוקאקטיבטורהפעלת : בקרה חיובית

. שונותDNA\RNA גורם מסיס בציטופלסמה יכול לעבור בין מולקולות :trans-בקרה ב

כלומר אין השפעה על מולקולות , כאשר הגורם עובד רק על המולקולה בה הוא נמצא: cis-בקרה ב

DNA\RNAאחרות פרט לזו שהוא חלק ממנה .

:מוטציות שונות באופרון הלקטוז

גם שלא בנוכחות משרן, שיעתוק קונסטיטוטיבי. העדר רפרסור פעיל .

IS . מונע אקטיבציה של האופרון גם בנוכחות משרן. רפרסור שלא קושר משרן

Oc .דומיננטי, שיעתוק קונסטיטוטיבי, אופרטור שאיננו קושר רפרסור

P- (.cis בקרה ב )א פולימראז לכן אין שיעתוק גם בנוכחות אקטיבטור"פרומוטור לא קושר רנ

:רמות הביטוי של אופרון הלקטוז

לקטוז נמוך+ גלוקוז גבוה < לקטוז גבוה + גלוקוז גבוה < לקטוז גבוה + גלוקוז נמוך


מוטציותמוטציות: : אחת עשרהאחת עשרהשיעור שיעור

. הוא מתרחש כל הזמן והוא התהליך שמאפשר אבולוציה, מוטציה זה תהליך הגורם לשינוי ברמת הגנום

.כולנו למעשה אוסף של מוטציות

כאשר חוקרים את תהליך המוטגנזה . לא הבדל מוחשי, ההבדל בין שני סוגי מוטציה אלו הוא בראש שלנו

יותר מידי או פחות : קודם כל מחפשים מוטנטים שפגועים בתהליך יצירת המוטציות, (יצירת המוטציות)

יש שני . צריך מנגנון שיאפשר לחפש מוטציות בצורה ויזואלית, לשם כך. WT- מידי מוטציות לעומת ה

גן שנותן רגישות : למשל)מוטנטים שמנטרלים פעילות של גן : סוגים של פנוטיפים שניתן לחפש

ומוטנטים שבהתחלה לא , Forward Mutationsהנקראים , (לאנטיביוטיקה הופך לגן הנותן עמידות

מוטציה נוספת תיקנה את )את המוטציה " תיקנו"וכעת , (בגלל גן פגום)יכלו לבצע תפקוד כלשהו

(, Forward)הרבה יותר קל ליצור מוטציה כלשהי בגן . Reverse Mutationsסוג זה נקרא . (הבעיה

. הרבה יותר נפוצותForwardולכן מוטציות , (Reverse)מאשר ליצור מוטציה שתקן בדיוק פגם

, בשלב הראשון: דרווין טוען בספרו שמה שאנחנו רואים סביבנו הוא תוצאה של תהליך בין שני שלבים

ועל וריאביליות זו עובדת הברירה הטבעית , (מנגנון שיוצר טיפוסים שונים)יצירה של וריאביליות גנטית

מערבבת בין האללים משני ההורים )רקומבינציה , מוטציה: מנגנונים המייצרים וריאביליות. (סלקציה)

מתקבלות אפשרויות , בגלל הסגרגציה העצמאית של כל כרומוזום)וערבוב בין הכרומוזומים (השונים

. (שונות של חלוקה

.לא עוברות לדור הבא (לא תאי מין)מוטציות בתאים הרגילים של הגוף : הערה

סוגי מוטציות

: (Conditional Mutation)מוטנטים מותנים

מוטנטים , למשל)מתבטאים רק בתנאים מסוימים

.(רגישים לטמפרטורה

מוטציות המשפיעות על : מוטציות מורפולוגיות

.מבנה הגוף

גורמות לכך שלא : (Null)מוטציות אמורפיות

נצפה שמוטציה זו תהיה רצסיבית . ייווצר בכלל חלבון

במצב של . (העדר תפקוד ולא פונקציה חדשה)

אם כי )הטרוזיגוט עם מוטציה זו נראה לרוב פנוטיפ

ייתכן שמצב ההומוזיגוט יהיה טוב יותר

.(מההטרוזיגוט

התאים , הפנוטיפ יהיה לא מוחלט: מוטציות דליפות

מייצרים מהגן מספיק בכדי לחיות אך עדיין רואים את

.הפנוטיפ

כ מדובר בשינוי "בד: מוטציות של הוספת תפקוד

זה לא יצירה של תפקוד , מאוד עדין מבחינה ביוכימית

שונה , במקרה זה נקבל פונקציה חדשה. חדש לגמרי

ולכן יכולה להיות דומיננטית , מהפונקציה המקורית

הוא יופיע גם , אם החומר הצהוב גורם לפנוטיפ נראה)

.(כאשר יש את החומר הסגול במצב של הטרוזיגוט


לכן רוב העבודה נעשית . בכדי לחקור מוטציות צריכים אורגניזמים שגדלים מהר ונותנים הרבה צאצאים

מוטציה מתרחשת פעם אחת במיליון , בגדול. מוטציות הן מאוד נדירות באופן כללי. במיקרואורגניזמים

.שיעור זה מספיק גדול בכדי להשפיע בצורה גדולה על החיים שלנו. (עבור גן אחד ספציפי)תאים

לא גדלים WT- ניתן לחפש מוטנטים הגדלים במצבים שה

אחד על כל מיליון יצליח לגדול על מצע המכיל , למשל)עליהם

דרך אחרת היא חיפוש מוטנטים שלא גדלים . (אנטיביוטיקה

לוקחים , כאשר יש צלחת עם מושבות. כן גדלWT- איפה שה

ובעזרתו ניתן להעביר , ושמים על הצלחת (מעין חותמת)דף

זה . חיידקים לצלחת אחרת בדיוק באותו מיקום של מושבות

.Replica-platingנקרא

ואז החיידקים , פניצילין מפריע לחיידקים לבנות את דופן התא

לוקחים חיידקים ושמים את כולם במצע . מתפוצצים ומתים (שצריכים לבנות מהר עוד דופן תא)הגדלים

מי שלא יכול לסנתז לאוצין לא . והוא הורג את כולם מלבד מי שלא גדל, מוסיפים פניצילין. ללא לאוצין

משום שהיא לא , (ולא סלקציה) Enrichmentקוראים לטכניקה זו . משום שהוא לא גדל, ימות במצע זה

, לכן זוהי העשרה. תמיד יש חיידקים שלא גדלו מסיבות אחרות והם כן יכולים לסנתז לאוצין: מוחלטת

.(למשל)ובמקום לחפש מוטנט אחד מתוך מיליון צריך לחפש אחד מתוך מאה

, ככל שנותנים יותר קרינה. למשל חשיפה לקרינה מייננת, יש דרכים להעלות את שיעור המוטגנזה: הערה

.שיעור המוטציות הולך ועולה

הוא טען שיש . ונרצה לבדוק האם דרווין צדק, תיאוריות מדעיות נכונות רק עד שמישהו מוכיח אחרת

ניתן להעלות . ועלייה עובדת הסלקציה, רנדומאלית (א"מבלי לדעת מה זה גנים ודנ)וריאביליות גנטית

השערה זו מזוהה עם )האומרת שהמפגש עם גורם הסלקציה הוא זה שגורם למוטציות , תיאוריה אחרת

ניתן להגיד שהעמידות לאנטיביוטיקה הייתה קיימת מראש , בהקשר של חיידקים. (Lamarckחוקר בשם

.או שהמפגש עם האנטיביוטיקה הוא זה שגרם לחלק להיות עמידים, אצל חלק מהחיידקים

נצפה , (המתחילה מחיידק אחד)אם יש תרבית של חיידקים : (Fluctuation)מבחן פלוקטואציות

ואז נראה שיעור , ייתכן שמוטציה תתרחש מוקדם בהיסטוריה של התרבית. שמוטציות יתרחשו כל הזמן

. נצפה לראות מעט ממנה, אם היא התרחשה מאוחר יחסית בהיסטוריה. יחסית גבוהה של מוטנטים

צריך אינסוף תרביות שייפגשו עם החומר שעושה את הסלקציה , בכדי לבדוק את ההשערה של דרווין

. נצפה לראות כמות פחות או יותר זהה של מוטנטים, אם המוטציות קורות בגלל המפגש. באותה נקודה

בתלות האם היא התרחשה מוקדם )בכל תרבית נקבל כמות שונה של מוטציות , אם המוטציות רנדומאליות

התקבל , וכאשר בדקו את שכיחות המוטציות בתרביות שונות, ביצעו את הניסוי. (או מאוחר בהיסטוריה

. וזה מוכיח שהוא לא טעה, פיזור רחב כמו שמצופה מהשערתו של דרווין

מקבלים מוטציות . והוכיחו מעבר לכל ספק שהתוצאות הקודמות אינן נכונות, 1988- חזרו על הניסוי ב

, רק לגבי החומר שבו משתמשים)הן מתרחשות בתנאי לחומר הסלקטיבי בו משתמשים , שהן מכוונות

נקראת מוטציות מכוונת , או המחלוקת, התופעה. מאז יש הרבה ויכוחים בנושא. (ורק במפגש עימו

(Adaptive\Directive Mutations.)

מנגנוני מוטציות

הסיבה לכך שצמדי בסיסים תמיד הולכים . והיא קובעת את הפעילות שלהם, א יש צורה"לבסיסים בדנ

. יש להם שתי טבעות, (PuAG: שיטה לזכור) Gו A הפורינים הם . ביחד היא שהם מתאימים אחד לשני

אפשרויות 4כ "יש סה. Transitionמוטציות של החלפת פורין בפורין או פירימידין בפירימידין נקראת

: למוטציות מסוג זה


א פורין "בו מחליפים ברצף של הדנ, סוג אחר של מוטציות

ויש הרבה יותר , Tranversionנקרא , )או להיפך)לפירימידין

, Transversionsלמרות שיש יותר אפשרויות ל . אפשרויות לסוג זה

. יותר נפוציםTransitionsדווקא

הם , הנוקליאוטידים לא עומדים בצורה סטטית כל הזמן. א"המוטציות מתרחשות ברפלקציה של הדנ

ניתן לקשור את , (טאוטומריה)בהם הם נמצאים " מוזרות"בצורות ה. Flippingסטטיים ולעתים עוברים

זה מאוד . אך בתדירות מאוד נמוכה, ההיפוכים האלה מתרחשים בכל הנוקליאוטידים. נכון-הבסיס הלא

10אך מתרחש כל הזמן משום שיש , נדיר9

10ועוד כ , נוקליאוטידים13

. תאים בהם זה יכול להתרחש

כאשר מגיע הזמן לרפלקציה

פה ושם קורות , א"של דנ

גואנין , בדוגמא בציור. טעויות

שינה את המבנה שלו וכעת

מצב . T- הוא יכול להיקשר ל

במצב . Mismatchזה נקרא

רק בגדיל אחד התרחשה , זה

יש צד , בדור הבא. המוטציה

והוא (התחתון)אחד נורמאלי

הצד . WTייתן שתי מולקולת

השני ייתן בדור הבא מולקולה

ולכן ברפלקציה הבאה , הצורה הנדירה של גואנין נשארת רק דור אחד. ואחת מוטנטיתWTאחת שהיא

.T-A ב C-G משום שהחלפנו Transitionמדובר ב , במקרה הזה. כבר בצורה הנכונהG- ה

ומסתבר שזה קורה במקומות בהם יש רצף , מוסיפים או מורידים בסיסFrame Shiftבמוטציות מסוג

או שהלופ יהיה , ייתכן שייווצר לופ בגדיל הנבנה ואז יכנס עוד בסיס מהחזרה. של חזרות על אותו בסיס

.בגדיל התבנית ואז לא יסנתזו מולו ויהיה בסיס חסר בגדיל הנבנה

מוטציה יכולה להתרחש בגלל , הגורמות למוטציה ברפליקציה, מלבד טאוטומריה ובעיות עם הפולימראז

.א"פשוט מאבדים בסיסים מהדנ, Depurinationבתהליך של . תכונות כימיות של המולקולה

יכולה לגרום לכך שציטוזין , Deamination, בעיה נוספת

מול הציוטזין אמור היה . יהפוך בצורה ספונטנית לאורציל

, המצב הוא רגעי. אך כעת ייכנס מולו אדנין, להיכנס גואנין

בגדיל השני , אך גם אם בדור הבא הוא יחזור להיות ציטוזין

המוטציה כאן היא ש . כבר נכנס אדנין ומולו יבוא תימין

G:C הופך ל A:T . זה מצב שלTransition . גם בדוגמא

. Transitionהשנייה בציור תיגרם

:חומרים הגורמים למוטציות

1. Base Analogs:

נחלשת האפיניות לאדנין , כתוצאה מכך שיש לאורציל ברום. ברומואורציל-5חומר בשם

או שהוא , בחלק מהמקריםGאורציל יכול להכניס מולו -ברומו. ומתאפשר גם קישור לגואנין

בכל הדוגמאות יש בעיה כלשהי בדור אחד שמסתדרת לאחר . A במקום מול Gמראש ייכנס מול

. אך עוברת קיבוע בדורות הבאים, מכן

.אך מאפשר גם קישור לציסטאין, בצורה הרגילה נקשר לטימין: פורין-אמינו- 2


2. Specific Mispairing : חומר בשםEMS גורם לגואנין

.או לטימין לקשור גואנין, לקשור טימין

3. Frame Shift : חומרים שטוחים ובעלי צורה דומה

זה מאפשר להם להיכנס בין הבסיסים ולדחוף . לבסיסים

זה גורם לפולימראז להוסיף או להכניס )אותם הצידה

, Proflavin ,Acridine Orange: דוגמאות. (נוקליאוטיד

ICR-191.

הקרינה . זהו אחד המוטגנים החזקים ביותר: UVקרינת .4

נוקליאוטידים מסוג 2כאשר יש . גורמת לדימרים של טימין

Tהם יכולים ליצור דימר ואז הם לא יכולים לקשור , ברצף

Aממול .

5. Bulky Addition :Aflatoxin B ,הגורמים ל , קבוצה של חומרים גדוליםTransversion .

.לא ידוע (או להיפך)מנגנון הפעולה בו מחליפים פורין בפירימידין

.חומרים מוטגניים נבדלים בחוזק שלהם: הערה

שידוע סוג )ניתן לתת סוגים שונים של חומרים , כאשר רוצים לדעת איזה סוג של מוטציה יש לנו

.ואז לראות אם הם יגרמו לרוורסיה (המוטציה להם הם גורמים

והאם כל חומר הגורם , אך האם כל חומר מוטגני גורם לסרטן, יש קורלציה גבוהה בין מוטגנזה לבין סרטן

, אך יש מעט חומרים שיכולים להיות קרצינוגנים ולא מוטגנים, לרוב התשובה היא כן? לסרטן הוא מוטגני

.או להיפך

צריכים שיתרחשו סדרה של . הנובעות מכך שתאים לא מגיבים לבקרות, סרטן היא סדרה של מחלות

עד שהם , יש סדרה של אירועים בו תאים הופכים להיות יותר ויותר אלימים. מוטציות בכדי שיהיה סרטן

פיתח מבחן המאפשר לראות בצורה מהירה האם חומר הוא קרצנוגן ברוס איימס . הופכים להיות סרטניים

שמים את החומר שבודקים על החיידקים ורואים אם הוא גורם , סוגים של מוטנטים3לוקחים . או לא

, סימן שהתרחשה רוורסיה, אם החיידקים מצליחים לגדול במצע ספציפי)לשיעור גבוה של רוורסיות

, יש חומרים שאינם מוטגנים כשלעצמם. (משום שמראש הייתה להם מוטציה שלא אמורה לאפשר לגדול

מיץ "מערבבים את החומרים עם , בכדי לבדוק זאת. אך בכבד הופכים לחומרים אחרים שהם מוטגנים

.של עכברים" כבד

הם . א"מכילים מנגנונים מאוד יעילים המנסים להתמודד עם הפגיעות בדנ, בכל האורגניזמים, כל התאים

.אך גם לגרום ליותר נזק במקרים מסוימים, יכולים למנוע היווצרות של סרטן

הם יהיו )ימותו כאשר נחשוף אותם לחומר מוטגני , א"חיידקים עם פגיעה ביכולת להתמודד עם נזקים בדנ

נבדוק האם המוטציה , לאחר שמוצאים מוטנטים שרגישים לחומר כלשהו. (יותר רגישים לחומר

, לאחר מכן. נרצה לבדוק האם מדובר במוטציה אחת או יותר בכל חיידק, בנוסף. דומיננטית או רצסיבית

לשם כך נבצע מבחן . או מדובר באללים שונים של אותו הגן, נרצה לבדוק האם יש הרבה גנים שונים

ניתן לעשות זאת כאשר . נבין שמדובר בשני גנים שונים, אם הדיפלואיד לא רגיש לקרינה- קומפלמנטציה

לפי מספר קבוצות הקומפלמנטציה נדע כמה גנים , לאחר מבחן קומפלמנטציה. המוטציה היא רצסיבית

.ואז נרצה לבדוק את היחסים בין הגנים השונים, קיימים

. כאשר המוטציה היא בגנים שונים, UVבדוגמא הבאה יש שני מוטנטים שונים הרגישים מאוד ל

עדיין שורדים WT- במינונים בהם מה

ממוטנטים 10%שורדים רק , 100%כמעט

ולראות , ניתן ליצור מוטנט כפול. מסוימים

האם הוא רגיש כמו מוטנטים אלו או יותר

. מהם


ניתן להסיק (בגרף בעמוד הקודם)מתוצאות אלו

הוספה של : ששני המוטנטים עובדים על אותו מנגנון

זהו מצב של . מוטציה נוספת לא גרמה לנזק נוסף

.אפיסטטיות

ניתן להסיק , כאשר המוטנט הכפול רגיש הרבה יותר

לתופעה זו קוראים . שמדובר בשני מסלולים שונים

בצורה זו בדקו את היחסים בין . אדיטיביות

.א"המנגנונים השונים של תיקון דנ

:א"מנגנוני תיקון דנ :א"מנגנוני תיקון דנ

( UVי "הנוצרים ע)אנזים בשם פוטוליאז יודע לזהות דימרים של טימין : פוטוראקטיבציה .1

ואז יש פוטונים , יש גם אורUVכאשר יש )ולשחרר אותם בעזרת אנרגיה של פוטונים

" מתאבד", חלבון זה הוא לא ממש אנזים. Direct Reversalזהו מצב של . (להשתמש בהם

.לכן יש מנגנונים נוספים. בתהליך ולא לגמרי יעיל

מבחינה )קל לזהות זאת , כאשר יש דימרים של טימין .2

א ויודע לזהות "קיים חלבון רץ על הדנ. (מרחבית

הוא , כאשר הוא מזהה מצב כזה. דימרים של טימין

קורא לחלבונים נוספים המבצעים חתך באותו הגדיל

, כל החלק בו יש את הטעות יוצא החוצה. בו יש דימר

ואז פולימראז מסנתז לפי הגדיל התקין את הגדיל

.Excision Repair מצב זה נקרא .החתוך בחזרה

אנזים בשם , במידה ויש נוקליאוטיד עודף או פגוע .3

א מבלי לגרום " יודע להוציא בסיס מהדנגליקוסילאז

קיים אנזים היודע לזהות חורים קטנים , בנוסף .לנזק

.ואז יש סינתזה מחדש לפי הגדיל השני, א ולבצע חתך במקום זה"בדנ

. משום שסביר להניח שבדור הבא תהיה מוטציה, מסוכן מאוד לתאיםmismatchהמצב בו יש .4

במצב זה צריך . mismatchא ומנסים לזהות "תאים המציאו מנגנונים שהולכים לאורך הדנ

הבעיה היא לדעת מי . להוציא את הנוקליאוטיד השגוי ולהכניס את הנוקליאוטיד הנכון

לא נפתור את הבעיה וגם נקבע , אם נוציא את הלא נכון. mismatchהנוקליאוטיד הנכון ומי ה

. הטעות תהיה על הגדיל החדש, ההנחה היא שאם הטעויות קורות בזמן הרפלקציה. את המוטציה

יש . א חדש לישן"וזוהי דרך להבדיל בין דנ, א"יש חלבונים שעושים מטילציות על גבי גדיל הדנ

בו ניתן להבדיל בין , חלון של הזדמנות בו המטילאזות עדיין לא שמו את המטיל על גדיל חדש

ובאאוקריוטים יש מערכת דומה אך ללא , מנגנון זה קיים בפרוקריוטים. הגדיל החדש לישן

.לא יודעים כיצד זה מתרחש. מטילציה

5. DSB Repair :וזה מצב מסובך עוד יותר, קרינה מייננת יכולה לגרום לשברים בכרומוזומים .

:קיימים שני מנגנונים שמאחים שברים

(.Non-Homologous End Joining)א "מנגנון עיוור שמאחה פרגמנטים של דנ -1

בכרומוזום )מנגנון שמשתמש באינפורמציה שקיימת בגנום : רקומבינציה הומולוגית -2

בתחילת המיוזה יש עלייה מאוד . בכדי לתקן את השבר (ההומולוגי או בכרומטידה האחות

. זה נובע מכך שצריך לתקן שברים בכרומוזומים- גדולה בשיעור הרקומבינציה


ואז ייתכן ויתבצע , הבעיה במנגנון העיוור היא שלעתים הכרומוזום נשבר ביותר מנקודה אחת

, המנגנון מזהה קצוות: בעיה נוספת. אינוורסיות וכדומה, יוכלו להיווצר חסרים. חיבור לא נכון

לכן יש סימון בקצוות . א ליניארי הוא עלול לנסות לחבר כרומוזומים שלמים"וכיוון שהדנ

. (טלומר)הכרומוזום

יש שתי כרומטידות חיצוניות שלא מעורבות ברקומבינציה , במצב של כרומוזומים הומולוגיים

משום בתחילתה יש , זה קורה בכל מיוזה. ( פנימיות מבצעות רקומבינציה2ורק , כרומטידות4)

. והתאים חייבים לתקן את הכרומוזומים, שבירה רנדומאלית של הכרומוזומים

לאפשר : ותפקיד פיזי, א"וריאביליות של הגנים ותיקון דנ: לרקומבינציה שני תפקידים

, אם מונעים רקומבינציה. לכרומוזומים הומולוגיים להגיע למישור החלוקה ולהיפרד בזמן הנכון

. (הם לא מתחלקים בצורה טובה)כל כרומוזום עושה מה שהוא רוצה

בצורה זו פענחו את מנגנוני התיקון ואז , א"חיפשו בחיידקים ושמרים מוטנטים שפגועים ביכולת לתקן דנ

קיימים מקרים בהם לא ברור למה פגיעה בגן . התברר שאותן גנים מעורבים אצל בני אדם ביצירת סרטן

, מה מוטציות במנגנון תיקון אחד גורמת דווקא לסרטן השד)מסוים גורמת דווקא לסרטן מסוג מסוים

.(ופגיעה במנגנון תיקון אחר גורמת לסרטן אחר

: הערות לסיכום

מוטציות מסוגdeletionגם טרנסלוקציה היא במובן מסוים . הם הורדה של הרבה נוקליאוטידים

. סוג של מוטציה

וכחוקרים גנטיקאים לא נוכל לזהות אותה , מוטציה שקטה היא כזו שאין לה ביטוי פנוטיפ

.(במידה וחיפשנו פנוטיפ ולא קידוד של הרצף)

Missense :אך אחת מחומצות האמינו שונה, מקבלים חלבון בגודל זהה למקורי.

Nonsense :לפעמים ניתן לקבל סופרסיה . כ חלבון קצר יותר מהחלבון הנורמאלי"מקבלים בד

.(שיגרום לו להכניס משהו אחר) tRNAי מוטציה בגן המקודד ל "ע

בהתחלה מקודד ל , כתוצאה משינוי במסגרת הקריאהMissense , עד שמגיעים בצורה אקראית

אם ננסה לבצע , במקרה זה. איפשהו במורד הזרםNonsenseואז יהיה , STOPלקודון

אך נמשיך לסנתז מחוץ למסגאת הקריאה , קודוןSTOPנתגבר על ה , tRNAי "סופרסיה ע

הוא חומר שיוציא או יוסיף נוקליאוטיד , מי שכן יכול לבצע סופרסיה. Missenseונמשיך לסנתז

.(זו תהיה מוטציה תוך גנית)בכדי לחזור למסגרת הנכונה

Documents

גנטיקה כללית