0.30.30030 בס"ד

מבוא -ביוכימיה

תגובות כימיות המתרחשות בגוף החי. -ביוכימיהמדברת על תרכובות של פחמן. מעבר למולקולות הפחמן יש אטומים נוספים כגון: חנקן, כימיה אורגנית

גופרית, חמצן, מימן ועוד. הביוכימיה תעסוק במולקולות פחמניות המכילות מולקולות של האטומים הנ"ל.

. carbohydratesהמולקולות האורגניות הפשוטות ביותר הן הפחמימנים

קבוצות עיקריות: 2ם לאנו מחלקים את הפחמימני

מה שמאפיין אותם הוא שהם מכילים טבעת בנזן )טבעת ארומטית(. מה -פחמימנים ארומטייםאלקטרונים לטובת 3שמאפיין אותה הוא שהיא מאוד יציבה מבחינה כימית. כל פחמן תורם

הטבעת עצמה. מבנה הטבעת הוא מבנה מאוד יציב.

כאשר כל פחמן תורם אלקטרון לטובת מסלול מולקולרי. האלקטרון לא בהכרח קשור -רזוננס לפחמן מסויים. בגלל שיש רזוננס הטבעות מאוד יציבות.

בטבעת כזו המרחק הוא מרחק ביניים בין המרחק המאפיין קשר פשוט לכפול. כשמם כן הם, הם מפיצים ריח.

צות עיקריות:קבו 3מתחלקים ל -פחמימנים אליפטיים

o Alkanes אלקנים( אלו מולקולות בהם כל קשרי ה(C-C .הם קשרים פשוטים

o Alkenes קשר כפול אחד. לפחות)אלקנים( יש בהם

o Alkynes קשר משולש אחד. לפחות)אלקינים( יש בהם

עשרת האלקנים הפשוטים ביותר:

( .C-Hאז הם קשרי C-Cהאלקנים הפשוטים הם פחמימנים רווים )אם הם לא קשרי

)מתאן(. 4CHהאלקן הפשוט ביותר הוא הקשרים 2אדר. בקצה כל קשר יש אטום מימן כאשר הזווית בין -מולקולה זו נראית כמו טטרה

.901ºהיא מהמישור החוצה. -משולש

מהמישור פנימה. -קו מקווקו

: Ethaneבמולקולת ה

CH3-CH3 -נוסחת המבנה

C2H6 -נוסחה כללית

בקשר הפשוט יש אפשרות סיבוב. הסיבוב לא משנה את המולקולה.

Propaneבמולקולת ה

CH3-CH2-CH3 -נוסחת מבנה

C3H8נוסחה מולקולרית

Butaneבמולקולת ה

CH3-CH2-CH2-CH3 -נוסחת מבנה

C4H10 -נוסחה מולקולרית

מולקולות שונות בעלות תכונות שונות שבהן הנוסחא המולקולרית זהה ואין דרך -איזומרים להגיע

כיוון שהמולקולות שונות לכל אחת מהן יהיה שם שונה.

המולקולה הפשוטהn-butane (N- .) -למולקולה הלינארית

)איזומר( iso- butane -למולקולה השניה

0.30.30030 בס"ד

Common name

normal butane

unbranched buntane

n-butane

isobutane

i-butane

IUPAC name butane methylpropane

Molecular

diagram

Skeletal

diagram

Pentaneבמולקולת ה

CH3-(CH2)3-CH3 -נוסחת מבנה

C5H12 -נוסחה מולקולרית

n-pentane, iso-pentane, neo-pentaneיש לפנטן שלושה איזומרים. האיזומרים הם:

Common

name

normal pentane

unbranched pentane

n-pentane

isopentane neopentane

IUPAC

name pentane methylbutane dimethylpropane

Molecula

r

diagram

Skeletal

diagram

0.30.30030 בס"ד

יש כמה סוגי פחמנים:

פחמן הקושר פחמן אחד נוסף. -פחמן ראשוני

קושר שני אטומי פחמן. -פחמן שניוני

אטומי פחמן. 3קושר -פחמן שלישוני

אטומי פחמן. 4קושר -פחמן רבעוני

Hexane C6H14

Heptanes C7H16

Octane C8H8

Nonane C9H20

Decane C10H22

מספר האיזומרים הולך וגדל באופן מעריכי ככל לכל אחד מהמולקולות הנ"ל יש מספר שונה של איזומרים. הפחמנים במולקולה גדל. שמספר

שיטתלא לכל איזומר יש שם משלו. ולכן הומצאה שיטה למתן שמות למולקולות. שיטה זו נקראת

IUPAC.

0130.30070 בס"ד

IUPACשיטת

שיטת לא לכל איזומר יש שם משלו. ולכן הומצאה שיטה למתן שמות למולקולות. שיטה זו נקראת

IUPAC היה כינוס בשם .IUPAC .שבכינוס זה קבעו שישה כללים למתן שמות למולקולות

כללים:

:1כלל

כל האלקניםAlkanes מסתיימים בסיומתane

כל האלקניםAlkenes מסתיימים בסיומתene

כל האלקיניםAlkynes מסתיימים בסיומתyne

:2כלל החומר יכונה כנגזר מפחממן אב שהוא בעל שרשרת הפחמנים הרצופה הארוכה ביותר.

הקבוצות הצדדיות הן מולקולות פחמימניות החסרות מימן על אחד מאטומי הפחמן שנשאר עם אלקטרון לקטרון ולנטי בלתי מזווג, נקראת רדיקל חופשי. שמם של הרדיקלים בלתי מזווג. מולקולה שבה יש א

.ylהחופשיים של האלקנים נגזר משם הפחמימן בסיומת

:3כלל

CH.3. אם לאטום זה נוריד מימן. אז אנחנו נשארים עם מולקולה שהיא CH4אם נקח את המתאן בלתי מזווג קוראים "רדיקל חופשי". היא מולקולה תזזיתית. למולקולה או אטום שיש לנו אלקטרון ולנטי

היא מחפשת קשר.

יש למספר את הפחמנים בשרשרת הארוכה ולציין בשם החומר את הקבוצה הצדדית הקשורה .1 לשרשרת הארוכה, ואת מספר הפחמן בשרשרת המרכזית אליה קשורה הקבוצה הצדדית.

יהם קשורה קבוצה צדדית יהיה מינימלי. מספור הפחמנים יעשה כך שסכום הפחמנים אל1 .2

ABCאת שמות הראדיקלים מקדימים לפי סדר ה .3

שימוש בכללים:

1דוגמא

איזובוטאן. -שם כללי

IUPAC-

aneהשם חייב להסתיים ב .1

השרשרת הרצופה הארוכה ביותר היא שרשרת רצופה של שלושה פחמנים. ולכן השם יגזר .2

propaneמ

. CH3מה שקשור לשרשרת הארוכה ביותר, השרשרת הצדדית, הוא המתיל .3

קשורה קבוצת המתיל. 2יש לציין איפה השרשרת הצדדית קשורה. רואים שעל קבוצה .4

2methylpropaneמולקולה זו נקראת IUPACולכן עפ"י שיטת

1 הם כללים חשובים אך לא תמיד מקפידים על השימוש בהם3 6ו 5כללים

0130.30070 בס"ד

2דוגמא

aneלפי הכלל הראשון הסיומת היא .1

trimethyl pentane 4 2 2זו נקראת מולקולה IUPACולכן עפ"י שיטת .2

3דוגמא

6 ethyl 2 methyl 5 isopropyl octane

octaneהמולקולה נגזרת מהשם של הפחמימן הראשי -בשלב הראשון .1

methylעל הפחמן השני יש קבוצת .2

ethylעל הפחמן השישי יש קבוצת .3

צורות: אפשר לקשור 2אפשר לקשור פרופיל ב. isopropylעל הפחמן החמישי יש קבוצת .4פרופיל, -איזו פרופיל או דרך אחד הפחמנים הצדדיים -פרופיל גם דרך הפחמן האמצעי

.(הוא רדיקל כי חסר לו מימן בפחמן המרכזיקובעים זאת עפ"י האלקטרון ברדיקל )

ות טבעתיות. ד עכשיו דיברנו על האלקנים הפשוטים. האם אפשר לקבל אלקנים עם מולקולע

Propane היא מולקולה עם שלושה אטומי פחמן. כל הקשרים הם קשרים פשוטים. הפרופןהטבעתי אין לו אפשרות סיבוב חופשית סביב הקשר. ולכן למעשה כשיוצרים מולקולה טבעתית

מאבדים את יכולת הסיבוב. אם מסתכלים על מולקולת הציקלו פרופן. רואים שיש מתח על . נוצרה זווית מאולצת, מאלצים את הקשרים להיות בזוויות לא אופטימליות. הקשרים בטבעת

העובדה הזו מייצג את זה שהמולקולה לא יציבה.

כאשר שתי הקבוצות המתמירות נמצאות באותו צד של הטבעת מדובר על איזומר - טרנס-איזומרים ציס טרנס.ציס, וכאשר הן נמצאות משני צידי הטבעת אז מדובר כל איזומר

trance)או cis-1,2-Dichlorocyclopropaneשמה של המולקולה היא: IUPACלפי שיטת 2)

והשניה קונפורמצית סירהקונפורמציות: אחת נקראת 2מקבלים -אקסן מהצד-כשמסתכלים על הציקלו

.קונפורמצית כסא כיסא סירה

כיסא אחת לשניה נקרא "פליפ פלופ" המעבר בין קונפורמצית

2 המצב של טרנס הוא יותר יציב כיוון שענן האלקטרונים תופס יותר שטח3

0130.30070 בס"ד

הקבוצות המתמירות

Cyclohexene קסן.ה -נסתכל על מולקולות הציקלו כל אחד במישור אחר. -האחרים 2פחמנים במישור, ה 4

כמעט ניצב למישור. -קשר אחד מתרחק מהמישור. )בזווית יותר קהה(. -קשר שני

-לגבי כל פחמן

מצד אחד של מישור המולקולה. למישור המולקולה.קשר הניצב -קשר אקסייאלי

מהצד השני של מישור המולקולה. קשר המתרחק ממישור המולקולה. -קשר אקווטוריאלי מתמירה וצהלכל פחמן קשר אקסיאלי וקשר אקווטוריאלי. הם מסודרים לחלופין במולקולה. אם נשים קב

ור. לעומת זאת אם נשים קבוצה מתמירה בקבוצה האקסיאלית אז ענן האלקטרונים יהיה קרוב למיש וזה מצב עדיף למולקולה. -בקבוצה האקויטוריאלית ענן האלקטרונים יהיה רחוק מהמולקולה

ברגע שמולקולה עוברת תהליך פליפ פלופ קשר אקסיאלי יהפוך להיות קשר אקווטוריאלי ולהפך. וכך ענני

E והמולקולה תהיה .אלקטרונים במצב אקוויטוריאליהיו מסודרים טוב יותר. כלומר יהיו מקסימום ענני במצב יותר יציב.

.CNH2N : הנוסחא של המולקולות הציקליות

0130.30070 בס"ד

קבוצות פונקציונאליות

מולקולות בעלות מאפיינים זהים הן קבוצות פונקציונאליות.

. Hלמולקולה במקום OHראינו שלמעשה ניתן ליצור אינסוף מולקולות אורגניות. אם אני מוסיף קבוצת

מוספת לאוקטיל פרופיל וכו, זה אותו דבר. מולקולה OHקבוצה זו מקנה תכונות למולקולה. בין אם

נגדיר כקבוצה פונקציונאלית. OHאורגנית שהוספנו לה

. קבוצה פונקציונאלית ראשונה היא קבוצת האלכוהול

. זוהי הנוסחא הכללית של האלכוהול OH . אליה קשורה קבוצתRקבוצה אלקילית שמציינים באות זוהי

(R-OH.האלכוהולים הם מסווגים לאלכוהול ראשוני, שניוני ושלישוני .)

o הראשוני הוא אלכוהול בו אטום הפחמן הקושר את קבוצת הOH לאטום לכל היותרקשור פחמן נוסף.

CH3-OH CH3-CH2-OH דוגמא: אתיל אלכוהול מתיל אלכוהול

o מולקולה בה אטום הפחמן שקושר את מולקולת ה -שניוניOH מולקולות פחמן 2קשור ל אחרות.

דוגמא:

פרופיל אלכוהול-איזו

o ה -שלישוניC שקושר את הOH נקשר לעוד שלושה אטומיC .

דוגמא:

Tertiary butyl alcohol

שיטות למתן שמות למולקולות האלכוהול: 2יש

האלקינית בתוספת המילה אלכוהול.מציינים את הקבוצה

משתמש בפחמימן האב+ תוספת שלX.ול

כאשר נותנים שמות למולקולות אלכוהול יותר מסובכות אנו יש למספר את הפחמנים בשרשרת הארוכה

ולציין בשם החומר את הקבוצה הצדדית הקשורה לשרשרת הארוכה, ואת מספר הפחמן בשרשרת

יקבל את המספר הנמוך ביותר. OHצדדית. הפחמן שקושר את ההמרכזית אליה קשורה הקבוצה ה דוגמא:

heptanol 5 ethyl 3 methyl 2

על OHמקנה למולקולה פולאריות )קוטביות(. ככל שהמולקולה קטנה יותר, ההשפעה של ה OHקבוצת ההרתיחה ועל המסיסות, יותר גדולה. ככל שהמולקולה יותר גדולה ההשפעה מסיסות האלכוהול, טמפ

תהיה קטנה יותר. המולקולה יכולה ליצור קשרי מימן ולכן המתאנול הוא נוזלי בעוד המתאן הוא גז.

, כל מולקולה נוספת מגדילה את המסיסות OHאם יש לנו מולקולה ארוכה ולאורכה יש הרבה מולקולות במים ואת הפולאריות.של המולקולה

הערות פונקציונאלית

זה האלכוהול הנמצא במשקאות האלכוהולים. -אתיל אלכוהול )אתאנול( נעשה בו שימוש מאוד נרחב במעבדות ובתעשיה. הוא רעיל. -מתאנול

0130.30070 בס"ד

Etherהקבוצה הפונקציונאלית השניה בה נעסוק היא קבוצת ה

R-O-R( -לא חייבות להיות זהות )לכן יש את ה ' שתי הקבוצות האלקיליות' דוגמא:

CH3-O-CH3 :שם המולקולה Dimethyle Ether

CH3-CH2-O-CH2-CH3 :שם המולקולהDiethyle Ether

היא להגיב בין שתי מולקולות אלכוהול. Etherהדרך בה ניתן לקבל מולקולת

הוא נדיף מולקולה זו היא לא פולארית ולכן Etherמשמש כממס בתגובות מעבדה. ה Diethyle Ether ההנדיפות שלה גבוהה. האדים שלה כבדים מאדי האוויר ולכן הם שוקעים. יש להם נטיה לזרום לאורך

משטחים.

אלדהידהקבוצה הפונקציונאלית השלישית בה נעסוק היא קבוצת ה

קשר של פחמן בקשר כפול לחמצן. -יש קשר קרבונילי

קטוןהקבוצה הפונקציונאלית הרביעית בה נעסוק היא קבוצת ה

האלדהידים והקטונים הם תוצרי חימצון של אלכוהולים. אלדהיד הוא תוצר חמצון של אלכוהול ראשוני והקטון הוא תוצר חימצון של אלכוהול שניוני.

O2מולקולות אתאנול בתוספת חמצן 2לוקחים דוגמא:

O2רופנול. שתי מולקולות של איזו פרופנול ועוד פ-: איזודוגמא

נקבל:

גם כאן המימן ואטומי החמצן הם שמייצרים את מולקולת המים. נוצר קשר קרבונילי כפול. נוצר לנו קשר של קטון ששמו: די מתיל קטון )אצטון(. )שהוא תוצר חימצון של איזו פרופנול(

4131.30141 בס"ד

מה קורה לבע"ח אחרי שהוא מת? נניח שעכבר שמת חי בסביבה סטרילית3 הוא מת בסביבה סטרילית3 מה מולקולות -למעשה קורה לו? לא תהיה התחדשות, ותהיה התבלות3 בכל תא ותא מתאי גופינו יש אנזימים

המתווכות פעילויות בגוף3 כל הזמן יש פירוק ויצירה של כל המולקולות המרכזיות בגוף3 אנזימים לא צריכים גוף חי, הם ימשיכו לפרק אך לא תהיה התחדשות3 ולכן העכבר שמת יתפרק3

כדי לשמר את העכבר אנו נרצה למנוע את הפירוק3

CH3OHאלדהיד מתקבל מחימצון של אלכוהול ראשוני3 האלכוהול הראשוני הפשוט ביותר הוא המתאנול:

אלדהיד במים 11%תר שקיים3 הוא מסיס היטב במים3 בתמיסה של הפואמאלדהיד הוא האלדהיד הפשוט ביו )הפורמלין הוא נדיף(3 פורמאליןהיא

חלבון צריך להיות דינמי, הפורמלין קושר את cross linking 3הפורמאלין משמר את הרקמות3 הפורמלין עושה

13החלבונים בינהםומונע מהחלבונים מלבצע את פעילויות הפירוק גם לשמור בדיקות שונות כל מנת שלא ייעלמו )לדוגמא בביופסיה של רקמה(3 הפורמלין משמש

יונאלית חמישיתצקבוצה פונק

הקבוצה הקרבוקסילית היא תוצר חימצון של אלדהיד3

פחמימן

המאפיינים העיקרים של הקבוצה הקרבוקסילית היא שהיא מקנה פולריות למולקולה, היא מסיסה במים,

קטנה יותר )ואז השפעת קבוצת הראש Rוטמפ הרתיחה תהיה גדולה יותר ככל שקבוצת המדיפה ריח חזק

תהיה גדולה יותר(3לקבוצה הקרבוקסילית יש תכונה מיוחדת כך שכל מולקולה, ללא יוצא מן הכלל, שמכילה קבוצה קרבוקסילית

לא כל חומצה חלשה מכילה קבוצה קרבוקסילית3 חומצה חלשה3היא

חומצה חלשה מולקולות מים למשל: 0ם מזוקקים יכולים להוליך3 כיוון שאם ניקח מי

יש לנו קשרי מימן בין מולקולות המים3 בגלל שהחמן שלילי והמימן חיובי, והאלקטרונים נמצאים באיזור של O 3ל Hיהיה קשר קורדינטיבי בין -החמצן הימני והמימן יקשר לחמצן השמאלי

H30נקבל בעצם: + + OH-

מול לליטר יש את הפירוק הזה3 41-7קטן בריכוז אין מצב שתהיה תמיסה מימית ללא יונים3 בכל תמיסה מימית, מכפלת הריכוזים של שני היונים הנ"ל היא

קבועה3 [H3O

+][OH-]= 10-14 =K

3 41-41קבוע המכפלה היונית של המים הוא במקום המשוואה הנ"ל ניתן לכתוב:

[H+][OH-]= 10-14 =K

הזו נכונה לכל תמיסה מימית3 חומצה היא מולקולה שמשחררת פרוטונים לתמיסה3 הפרוטון יצמד המכפלה

למולקולת מים ויווצר יון הדרוניום3 היא תמיסה חזקהHCL 3חומצה חזקה היא מולקולה שמשחררת בקלות את הפרוטון שלה לתמיסה3

K= 10-14 =[10-9][10-5] 03פי יפחתו OHאז יוני ה H+את יוני ה 0אם הוספנו חומצה והגדלנו פי

בצורה זו אנו שומרים על קבוע היוניזציה של המים3

1 3חלבונים המפרקים אנזימים -פרוטאזות

4131.30141 בס"ד

יש לנו תמיסה שריכוז הH+ 5הוא M3 [5][X]=10-14 *10-150[OH-]=

בתמיסה לפי מעריך החזקהH+ 3הוא ביטוי לPh לפי מעריך החזקהH 3נבטא את ריכוז ה+

שבו תגובות ביוכימיות יכולות להתרחש הוא: pHטווח ה

p[OH-]לפי מעריך החזקה כך ניתן לחשב גם את ריכוז ה +Hכמו שניתן לחישוב את ריכוז ה

מה יהיה ריכוז יוני ההידרוניום בדם אם ידוע שהPH 731של הדם הוא? תשובה:

89

ולה שיש לה את הפוטנציאל לתרום פרוטון3 היא מולק חומצה היא מולקולה בעלת פוטנציאל לקלוט פרוטון3 בסיס

HA H+ + A-

קושר את הפרוטון חזק3 -בסיס מצומד חזק

מהמולקולות משחרר את הפרוטון3 קטןרק חלק -חומצה חלשה בחומצה חזרה הבסיס המצומד לא חזק מאוד3

קרבוקסילית היא חומצה חלשה, היא מסוגלת לשחרר פרוטונים לתמיסה, אבל כל מולקולה המכילה קבוצה מעט מאוד פרוטונים ישתחררו כיוון שהבסיס המצומד חזק3

חומצה חלשה3 -חומצה אצטית

יש לנו חומצות חלשות שונות הנבדלות אחת מהשניה במידת החולשה שלהן )במידה בהן הן משחררות את 3 החומצה קבועמדד שמבטא את חולשתה של החומצה החלשה3 המדד הוא הפורוטון(3 חייב להיות

יהיה יותר קטן, והחומצה תהיה החלשה ביותר3 ככל שהחומצה מתפרקת פחות ה

צטית חומצה א CH3COOH הKa 4375*41-5יהיה

חומצה זרחתיתH3PO4 זוהי חומצה חלשה היכולה לשחרר שלושה פרוטונים3 בשלב שהיא משחררת

7305*.-41הוא Kaאת הפרוטון שלה ה

4131.30141 בס"ד

המספרים הללו מזכירים לנו את ריכוז הפרוטונים3 אם נרצה להגדיר את הקבוע של החומצה ע"י מעריך pKaהחזקה3 נגדיר זאת ע"י

Ka pKa

1.75*10-5 1374

7.24*10-3 0341

1.51*10-10 439.

3.98*10-13 4031

5.62*10-10 8305

החומצה חלשה יותר3 -גדול יותר PKAככל שה

והחומצה חזקה יותר3 גדול יותר Kaה -קטן יותר PKAככל שה

81.10.81 בס"ד

טיטרציות לסתור חומצה חלשה. -אנו רוצים לטטר

מבטא את מס' האקוויולנטים של הבסיס. זו תהיה עקומת הטיטרציה. Xוציר PHמבטא את ה Yנצייר עקומה בה ציר

יש בה שלוש פאזות אופייניות לחומצות חלשות. עקומת טיטרציה של חומצות חלשות היא עקומה סיגמואידית.

עולה. PHברורה, מוסיפים בסיס והפאזה -#8פאזה

גדל והלחץ גדל והבסיס המצומד לא יכל לשמור -OH הגרף מתיישר בגלל שהחומצה חלשה. בשלב מסויים ה -#2פאזה

בתמיסה לא -OH המתפרקת. לכן בפועל ריכוז AHשאני מוסיף, מולקולה של -OHעל הפרוטון יותר ואז על כל מולקולה של

לא משתנה למרות שמוסיפים PHיש לנו תחום בו ה תנה בשלב הפלתון כי יש שיווי משקל דינמי.לא מש PHמתפרק. וה

.pHזה אומר שיש לנו תמיסה שיכולה להגן על עצמה מפני שינוי -כמות לא מועטה של בסיס

מי שיחזיר את הפרוטון, ולכן אין H+למערכת, אבל אין OHמידלדל, ואני ממשיך להוסיף )מגיבים( HAמאגר ה -#0פאזה

עולה. PHה

הפירוק עצמו דבר זה יכל להתקיים רק בחומצה חלשה. כיוון שרק מספר מצומצם של מולקולות מתפרק באופן ספונטני. , יותר קשה להוציא פרוטון ממנה.Yככל שהחומצה חלשה יותר, היא נמצאת יותר גבוה על ציר . PHתלוי ב

. מערכות ביולוגיות מאוד רגישות PHתמיסה המגינה מפני שינוי ה -בופרת נעשה בתמיסה של את כל הבדיקות הביוכימיו

, ולכן יש חשיבות גבוהה לתמיסות אלו. משתמשים בבופר במעבדות קליניות וחקר וגם בתאים בגוף. יש תהליכים pHל

פי הטווח של שלב האפלטון . בוחרים את הבופר לPHבגוף שמרחשים בבופר כדי להגן על התא מפני תהליכי שינוי

שמתאים. . שלב שבו ה -בופר

מאוד גבוה. PHשהרוב בו בסיס וה Equivalence pointברגע שנוסיף הרבה בסיס זה יעבור את שלב הבופר ואז מגיעים ל

.מלח -בנק' זו כל החומצה התפרקה ונשאר המון בסיס זוהי תמיסת תערובת של חומצה חלשה עם בסיס מצומד חזק. -בופר

של כמדד, נתונה בתמיסה pH-ה ערך של גזירתו אופן את המתארת כימית משוואה :1האסלבאך-הנדרסוןמשוואת

באמצעות. וכימיות ביולוגיות במערכות( החומצי הדיסוציאציה כקבוע הידוע, pKa -ב שימוש באמצעות) החומציות

.בסיס-חומצה בתגובות pH-ה של המשקל שיווי נקודת את ולמצוא בופר תמיסת של pH-ה את להעריך ניתן המשוואה

אם יש חומצה ומוסיפים לה בסיס, הבסיס של התמיסה כשנתון חומצה ספציפית וכמה בסיס הוספתי. PHנוסחה לחשב

ק לריכוז ההתחלתי.יש לדעת גם את היחס בין מה שהתפר יעלה. PHיקח את הפרוטונים מהתמיסה וה

1 ישאל על זה במבחן!!!

81.10.81 בס"ד

דוגמא:. +A-=Hמהם )זה אומר שאנחנו בדיוק באמצע הטיטרציה(. ואז ריכוז 01וסתרנו HAמולקולות של 811נניח שיש לנו

במקרה זה

שבו חצי מהמולקולות זה ה . מסקנה שנובעת מפה היא שה ולכן שווה לאפס.

התפרקו.

דוגמא:על 1.0M( ושריכוזה pKa 3.75מ"ל חומצה פורמית ) 011דרושים לסתירת 1.20M)בסיס( בריכוז NAOHכמה מ"ל של

.2.82יהיה PHמנת שה

פתרון: חומצה פורמית היא תוצר חמצון של הפורמלין.

C1=0.5M( 8חומצה )V1=0.31

Cz=0.25M (2) NaOH

שחיפשנו( 2V)זה ה

ראינו שלחומצה החלשה יש את התכונה שהיא יכולה לשמור על הרמה החומצית של התמיסה. . שווה לכמות ה -Aבמקום לטטר תמיסה ניתן ליצור תמיסה שמראש כמות ה

חומצה חלשה ואת המלח שלה.ניתן לדוגמא לקחת

. PKAבתחום של ה PHנקבל תמיסה שתגן על ה

דוגמא: HCLמ"ל של 1.8, מטפטפים טיפה אחת M1.8בריכוז ושל סודיום אצטט M 1.8לתוך ליטר של חומצה אצטית בריכוז

8Mמה יהיה שינוי ה .PH אם ידוע שהPKA 4..2של החומצה האצטית הוא?

-לפני פתרון:

-אחרי

דוגמא: 1.0מולר וסודיום פורמט )המלח שלה( 1.0אם נוסיף לבופר שמורכב ליטר חומצה פורמית של PHמה יהיה שינוי ה

.0..0של החומצה הפורמית הוא PKAאם ידוע שה HCLמול של 1.18מולאר. נוסיף

פתרון: PH התחלתי pH=3.7

[A-]= 0.5-0.01 [HA]= 0.5+0.01

81.10.81 בס"ד

יש בגופנו שני בופרים עיקריים:

בופר פוספט .8 בופר קרבונט .2

ע"י הגוף נקראת הומאוסטזיס. PHהבקרה של ה

hydrogen phosphateבופר פוספט נמצא בנוזל התוך תאי. והוא מורכב מ

. H2CO3. שהוא הבופור הנקרא קרבונט 2..הוא PHמחוץ לתא, בנוזל הדם, יש את אחד הבופרים הכי חזקים שיש, בו ה

קרבונט.-הוא מורכב מחומצה קרבונית, המלח הוא בי

איך זה למעשה פועל?

הדם עולה התגובה תלך לכיוון PHזה אחת ממערכות הבופר החזקות ביותר. בופר הדם מורכב משתי תגובות. ברגע ש

.PHוהורדת + Hהשמאלי, ויש הוספת

PHהכי קרוב ל PKAתמיד נבחר מערכת בופר שהחומצה החלשה בה היא בעלת ה

שלה היא PHהוא בסביבות הניטרלי ולכן נמצא בכל תא בופר שה PHבגופינו, בכל תא ותא יש בופר. ברוב התאים ה

בסביבות הניטרלי. דוגמא לכך:

01.00.80 ד בס"

בחזרה לקבוצות הפונקציונאליות...

קטנה אז מולקולה זו תהיה מסיסה במים, Rכל מולקולה המכילה קבוצה קרבוקסילית תהיה חומצה חלשה. אם קבוצת ה

תהיה ארוכה יותר היא תהיה יותר מוצקה. Rהפולאריות תבוא יותר לידי ביטוי. אם קבוצת ה

:שישיתקבוצה פונקציונאלית

האסטר.קבוצה

אסטר.-מבנה זה הוא מבנה של אסטר, כאשר במקום פחמן יש אטום זרחן אז מדובר בפוספו אחד הוא האצטיל, יש קשר אסטרי וקבוצה R -רטאספירין הוא אס

:שביעיתקבוצה פונקציונאלית

Amidesהאמידים קבוצת

קבוצה פונקציונאלית שמינית:גם את הקבוצה הזו ניתן לחלק לפי קבוצה אמינית ראשונית )קושר קבוצה אלקילית אחת(, שניונית, R-NH2קבוצה אמינית

שלישונית וכו. התכונה החשובה ביותר של האמינים לעניינו היא שלאטום החנקן יש זוג אלקטרונים ולנטים שאינם מזווגים. במילים אחרות, אטום החנקן

º3 -ישלישונ º2 -שניוני º8 -ראשוני

דוגמא:

לחומצות האמיניות יש תכונות בסיסיות. הן יכולים לקשור אליהן פרוטון, לאחר שהן קושרות אליהן פרוטון הן ישחררו את

הפרוטון לתמיסה...

קבוצה פונקציונאלית תשיעית: קבוצת הפוספט. זוהי מולקולה של קבוצה זרחתית.

קבוצות אלקיליות, נקבל יציאה של מולקולת מים. לאחר שמולקולת יכולות להקשר OHדרך קבוצות ה H3PO4למעשה ב

המים יצאה, נקבל קשר בין הקבוצה האלקילית לקבוצת הפוספט.

מישורים. 0וי במערכות ביולוגיות בהחשיבות של קבוצת הפוספט בא לידי ביט . משמשת כבופר תוך תאי.8

חומצות חלשות נפרדות. 3מולקולה זו היא

. ATP. מאזן האנרגיה בתא. התא משתמש בארגיה כימית כדי להפעיל את כל הפעילויות בתא. מטבע האנרגיה בתא הוא 2

-הוא שהקשרים הללו הם קשרים עתירי אנרגיה. כאשר התא צריך אנרגיה מתבצע צימוד תהליכים ATPמה שמיוחד ב

כך שהאנרגיה מועברת ישירות לתגובה שאותה התא רוצה להוציא מהכח אל הפועל. ATPהתא מצמיד תגובה של פירוק ה

01.00.80 ד בס"

. מבנה חומצות הגרעין. קבוצת הפוספת משמשת לבניית חומצת הגרעין. זוהי חומצה בגלל קבוצת הפוספט. כי מצד 3 .Oקשר לומצד שני Oאחד יש לה את הקשר הכפול ל

. בקרה של פעילות של מולקולות. החלבונים הם מולקולות המתקפלות ומתקבל מבנה מרחבי. מבנה מרחבי זה הוא 0

חשוב לפעילות החלבון. רוב פעילויות התא מוצאות מהכח אל הפועל בזכות החלבונים. אחד הגורמים המשפיעים על רים לחלבון פוספט, אנו למעשה טוענים אותו המבנה המרחבי זה המטענים החשמליים הפזורים במולקולה. כאשר מחב

במטען שלילי. ברגע שטענו את המולקולה אנו משפיעים על המבנה המרחבי וכתוצאה גם על פעילות החלבון. נניח שיש חלבון שהתא צריך אותו ברגע נתון ובזמנים אחרים אין צורך )לדוגמא חלבונים שנצרכים רק בהתפתחות העובר(

ורך בחלבון ניתן לפרק את החלבון. אנו צריכים למעשה בקרה שתוכל לקבוע מתי החלבון יהיה פעיל, במקרים בהם אין צתהליך זה עושה שינוי מרחבי -לפרק את החלבון אלא לעשות לו און אנד אוף. תהליך זה נקרא פוספוריליזציה -לא לבטל

ה מפסיק את פעילות החלבון.לחלבון, זרחון, גורם לחלבון להיות פעיל. לעומת זאת דיפוספוריליזצילעיתים החלבון תלוי במיקום שלו בתא. תהיה לו פעילות אחת במקום אחד ופעילות אחרת במקום אחר לתא.

הפוספורילציה גם משחקת פה בתפקיד מרכזי בבקרה. היא יכולה לדאוג שהחלבון יעבור ממקום אחד למשנהו. . Kinaseמים בתא. אחד ממשפחות האנזימים לקרא משפחת הקינזות אנזימים הם חלבונים היודעים לזרז תהליכים ביוכי

אנזים ממשפחה זו יודע לקשור קבוצת פוספט למולקולות )חלבון סוכר ועוד(. אנזימים היודעים להוריד קבוצת פוספט נקראים פוספטאזות. )גם הפוספטאזות וגם הקינזות הם ספציפים.

קבוצה פונקציונאלית עשירית:

SH .R-SHולפידרילית. הצורה הכללית של מולקולה כזו היא קבוצה אלקילית הקשורה להקבוצה הסהוא ששתי מולקולות המכילות את הקבוצה הסולפידרילית הזו, יכולות לעבור תהליך SHמה שמיוחד במולקולות המכילות

SSחימצון. נקבל שיחרור של מולקולות מים ונקבל קשר בין שתי המולקולות דרך אטומי הגופרית. קשר זה נקרא קשר

R-S-S-Rשתי קבוצות הקשורות בינהן בקשר די סולפידי, נקרא גם קשר די סולפידי. B-Mercapt ethanolת לעבור תהליך של חיזור, נוסיף לו חומר מחזר יכולו

. R-SHמולקולות של 2המימנים יחזרו לאטומי הגופרית במולקולה המקורית. נקבל

1141.40111 בס"ד

חלבונים

אין תא ללא חלבונים4 נוסף לכך, החלבונים נמצאים בכל מקום בתא4 החלבונים הם למעשה -חלבונים נמצאים בכל תאהמוציאים מהכח אל הפועל את רוב הפעולות הביוכימיות של התא4 הם מולקולות אורגניות שהשלד שלהן הוא שלד

זרחן ומתכות שונות4 אבני הבניין של החלבונים הם חומצות האמינו4פחמני4 נמצא במולקולות אטומי מימן, חמצן, מימן, חומצות אמינו הבונות חלבונים בעולם החי והצומח4 יכל להיות שנמצא בתוך חלבון איזה חומצה אמינית שהיא לא 01ישנם

קציה4 אבל בזמן חומצות האמינו4 בזמן שהחלבון נבנה הוא נבנה מחומצות האמינו הללו והחלבון עבר מודיפי 01אחת מ הצומח4וו הבונות את החלבונים בעולם החי חומצות אמינ 01שהחלבונים נבנים יש רק

High pH Natural pH Low pH

קרבוקסיליתCOOH α 4הפחמן המרכזי קושר מימן מצד אחד4 צד אחר קושר קבוצת α 4ילה פחמן כהחומצה האמינית מ

החומצה האמינית היא מצד אחד חומצה ומצד אחר בסיסיות בינהן התכונה לקשור אלקטרון4 לקבוצה האמינית יש תכונות שלהםR 4מולקולה אמפוטרית4 חומצות האמיניות השונות נבדלות אחת מהשניה בקבוצת ה תנקרא ובסיס4 מולקולה כז

נמוך, יש הרבה מאוד PHבו אנו פועלים4 ב PHבעולם האמיתי לא נמצא את המולקולה בצורה זו, כיוון שיש תלות ב

פרוטונים ולכן הקבוצה האמינית תקשור פרוטון ותהיה טעונה חיובי4 הפרוטון הראשון שישתחרר הוא יהיה הפרוטון של אמיניתα 4קרבוקסילית ורק אחר כך ישתחרר הפרוטון של ה αהקבוצה ה

ת הפרוטון שלהן. שבו חצי מהמולקולות של החומצה ישחררו א pHהיא ה pKaההגדרה הביוכימית של

140מאוד גבוה pHברגע שחומצה אמינית קשרה פרוטון היא הופכת להיות חומצה חלשה מאוד, זאת כיוון שרק ב

מהמולקולות ישחררו את הפרוטון4 αאמינית וטעונה שלילי בקבוצה ה αבמצב זה המולקולה תהיה טעונה חיובי בקבוצה ה ,PH=7והגענו ל PKA 1עברנו את ה

יון4-צוויטרבגלל המטענים המנוגדים אנו מדברים על 1י4 כאשר המטען הוא נטו קרבוקסילבוצה האמינית לא כוללת כיוון שהק המולקולה טעונה שליליתקרבוקסילי טעונה שלילית, ובסה"כ αה הקבוצה ה גבוה PHב

בכלל מטען כי היא שיחררה פרוטון4

αהאמינית שתי קבוצות שיכולות לשחרר פרוטון4 הקבוצה הכשאנו באים לטטר חומצות אמינו, יש לנו בחומצה PKA 04אמינית שיש לגביה αוהקבוצה ה PKA 1קרבוקסילית שיש לגביה

היא הקבוצה האמינית הפשוטה ביותר4 הקבוצה האמינית גליצין נמוךPH 4במצב של פרוטונציה מקסימלית כל האטומים האפשריים קשורים למולקולה4 זה ב

-לקטרימצב איזו א

בכל נקודה נשתמש בנוסחת הנדרסון האסלבאך, אך נצטרך להתחשב בפאזהPH 4אם נרצה לחשב

1141.40111 בס"ד

יון4 -מהמולקולות נמצאות במצב של צוויטר 1%.)אחת מחומצות האמינו( שבה לאוציןשל תמיסת PH: מה יהיה הדוגמא

447.4הוא 4PKA0 040של הלאוצין הוא PKA1נתון שה

פאזות נפרדות4 0לחומצה האמינית יש כאשר אנו נתקלים בבעיה מעין זו אנו נצייר לעצמנו את עקומת הטיטרציה4 פתרון: הסמוכים לוPKA 4יהיה הממוצע החשבוני של שני ה PH iה

עפ"י נוסחת הנדרסון האסלבאך:

דוגמא:

היא מתיל(R 4)בה קבוצת ה אלנין מ"ל תמיסת 11.יש להוסיף ל 1Mשריכוזם HCLאו של NAOHויולנטים של א4 כמה אקו

אלקטרי?-האיזו PHשל התמיסה יגיע ל PHעל מנת שה PH=1141ונמצאת ב M 140שריכוזה

יש להוסיף עפי הנתונים בסעיף א? NAOHאו HCLב4 כמה מיליליטר

תשובה:שאנו רוצים ללכת אחורה בעקומה4 4 כיוון HCLנוסיף א4

כמה מול של חומצה יש לנו? כדי לדעת איזה חלק של האקוויולנט צריך לעבור? צריך לעבור פחות

מאקוויולנט שלם אבל יותר מחצי אקוויולנט4 כדי לדעת בדיוק נחשב עפ"י הנוסחה:

HCLאק4 של 14604כלומר

Alaמספר מולי ב4

מ"ל 011מול שזה 140יהיה HCLאק4 של 1

השונים בתמיסה4 ראינו שבנקודות שונות ע"ג העקומה, מטען PHנניח שאנו רוצים להפריד את המולקולות שנמצאות ב

4 1המולקולה משתנה4 אם מדברים במצב של פרוטונציה מקסימאלי מטען המולקולה יהיה +ישנה שיטה הנקראת אלקטרו פורזה )נדידה בשדה חשמלי(4 אנו יוצרים מעין מצע ג'לי, וחושפים את הג'ל לשדה חשמלי4

המולוקולות נעות לפי המטען ד החיובי4 הטעונות חיובי ינועו לצד השלילי והמולקולות הטעונות שלילי ינועו לצהמולקולות והגודל שלהן4

15.04.10 בס"ד

מה הסיבה שיש שוני -בחומצות השונות. זו אותה מולקולה PKR. יש הבדל בRאנו רואים שיש קבוצה קרבוקסילית וקבוצת

?PKRב

האפקט האינדוקטיבי גורם להבדל זה. בחומצה

האמינית יש מטען חיובי. ככל שאנו קרובים יותר

למטען החיובי זה מייצב את היון ז"א שיותר קל

המולקולות 2הפרוטון. אם נשוה בין לשחרר את

השמאליות נראה שבאחד הקבוצה האמינית יותר

קרובה לקבוצה הקרבוקסילית וזה גורם לכך שקל

יותר לשחרר את הפרוטון.

.Rהפרולין היא החומצה היחידה שבה אין לנו חומצה אלפא אמינית נפרדת אלא שהיא קשורה לקבוצת ה

מכילות טבעת ארומטית. קבוצות אמיניות ה 3יש אור בקרינה רגילה של מעבר לעובדה שטבעת זו מקנה בדר"כ תכונות הידרופוביות, טבעות אלו גורמות לבליעה של

282nm.

זירחון של חלבונים )זהו מנגנון בקרה(. -תורם לפוספורילציה OH. הOHשל הטרוזין הסרין והטרונין יש קבוצת Rבקבוצת ה

ת שיודעות לקשור את הפוספט לחלבון דרך סרין או טרונין. וישנן קינזות היודעות לקשור לטרוזין. יש קינזו . SHחומצת הציסטאין מיוחדת בכך שיש לה את הקבוצה

15.04.10 בס"ד

אמינית. αמייצג את הקבוצה ה 2PKAוקרבוקסילית αשמייצג את הקבוצה ה 1PKAלכל חומצות האמינו יש

שלהם לא נטענת: Rשקבוצת הבחומצות אמינו

PKA1מדרגה ראשונה מייצגת את שחרור הפרוטון מקבוצת ה

Rמדרגה שניה מייצגת את שחרור הפרוטון מקבוצת ה

PKA2מדרגה שלישית מייצגת את שחרור הפרוטון מקבוצת ה

2במצב של פרוטונציה מקסימלית המטען של כל המולקולה הוא + +1מטען הוא לאחר אקוויולנט אחד ה

. 2לאחר אקוויולנט שני המטען הוא אלקטרי הוא לאחר שתי אקוויולנטים. -המצב האיזו

פאזות שונות. אך אנו רואים בבירור שיש שתי 3היינו מצפים שכמו בהיסטדין נראה

אין מדרגה, אין הפרדה ברורה בין שתי הפאזות, זאת כיוון PKRל 1PKAפאזות. בין ב

קרבוקסילית היא αשעוד לפני שכל המולקולות משחררות את הפרוטון מהקבוצה ה . Rכבר מתחילה לשחרר את הפרוטון מקבוצת ה

+1בפרוטונציה מקסימאלית המולקולה טעונה במטען לא כל המולקולות הן צוויטר יון האיזואלקטרי. PHאנו נמצאים ב -לאחר אקוויולנט אחד

שהן בו אחוז המולקולות PHהזה הוא ה PHבגלל שאין ממש הפרדה ברורה. אבל ה

צוויטריון יהיה הגבוה ביותר.

אין הפרדה ברורה. PKr וה PK2הליזין היא חומצה בסיסית. ההפרש בין +.1לאחר אקוויולנט אחד המטען נטו הוא

האיזואלקטרי הוא לאחר שני אקוויולנטים. והוא יהיה הממוצע החשבוני בין PHה

2PKA וPKR

מסויים יש לי מולקולות בעלות מטענים שונים ואנו רוצים להפריד בין החומצות עם PHנניח שב

נחבר אלקטרודה אל שני האמבטים ונקבל המטען השונה. ניתן להפריד ע"י אלקטרופורזה. הנייר.שדה חשמלי ע"ג

כל המולקולות בעלות -נטפטף חומצה אמינית שיש בה מטענים שונים, כיוון שיש שדה חשמלישדה חיובי ינועו לכיוון השלילי ולהפך. אם המולקולות בגודל זהה אז המטענים ינועו בקצב

יחסי לגודל המטען.

15.04.10 בס"ד

Ph=4.59ב 2.1M חשב את הריכוז של כל הצורות של סוגצינט המצויים בתמיסת בופר של דוגמא:

תשובה: .מאוד קרובים PKA. בגלל שהSUCיש שלוש צורות אפשריות ל

Suc Suc Suc סה"כ חלקים

2.2.3 2..1 1 3...3

נחשב את הריכוז היחסי של כל אחת מהצורות הללו.

Suc

Suc-

Suc=

מולקולות שהן תמונת ראי, לעולם לא נוכל לחפוף אותם ולכן הם לא אותה 2כאשר יש מולקולה.

באיזומרים לא נוכל להגיע מצורה אחת לשניה בלי לשבור קשרים. איזומרים אלו נקראים סימטרי. על אטום -. אטום החמצן שנמצע במרכז המולקולה הוא אאיזומרים אופטיים

איזומרים אופטים, סטראו איזומרים. התכונה הפיזיקלית סימטרי יש סביבו-פחמן אהיחידה בה שני האיזומרים שונים אחד מהשני היא שאם נעביר דרך תמיסה המכילה את שתי המולקולות אור מקוטב, התמיסה תסיט את האור המקוטב ימינה. ואם נשים איזומר

אחר במים הוא יסיט את האור המקוטב שמאלה.הם שונים מבחינה ביוכימית. ישנם מערכות -של איזומרים אופטיים תכונות ביוכימיות

שבהם הגוף יודע לטפל באיזומר מסוג אחד ולא מסוג שני.

מצב בו פחמן האלפא הוא פחמן אסימטרי וסביבו יש איזומרים אופטיים. כאשר האיזומר היא מצד שמאל נסמן באות Rוכאשר קבוצת ה Dמסיט את האור ימינה נסמן זאת באות

L. 2למעשה יש לנו יש איזומרים אופטיים חוץ מבגליצין. בגליצין בכל חומצות האמינו

קבוצות מתמירות זהות ואז אין לנו פחמן אסימטרי ואז לא מדובר על פחמן אסימטרי. חומצות Lברמה הביוכימית מסתבר שע"מ לבנות חלבונים הגוף יודע להשתמש דווקא ב

חומצות אמינו הוא לא ידע להשתמש בחומצות Dאמינו. אם ניתן לאורגניזם בתור מצע

הללו ע"מ לבנות חלבונים.

יכל להיות מצב בו יש במולקולה פחמנים נוספים אסימטרים. במקרים אלו יהיו סביב

פחמן זה איזומרים אופטיים נוספים )רלוונטי מאוד בסוכרים(.

15.04.10 בס"ד

הפפטידים

חומצות האמינו בונות שרשרת מאוד ארוכה של חומצות אמינו שקשורות אחת לשניה וזהו

הפוליפפטיד. הקשר בין חומצות האמינו תמיד יהיה באוריאנטציה של ראש זנב. הקשר יהיה בין

כתוצאה אמינית של הקבוצה האמינית הבאה. הקבוצה האלפא קרבוקסילית לבין הקבוצה האלפא

. קשר זה הוא קשר Nל Oשיוצאת מולקולת מים ומתקבל קשר ישיר בין המהחיבור אנו רואים

פפטידי. קשר זה הוא קשר בודד ולכן יש אפשרות סיבוב סביב הקשר הזה.

חומצות אמינו. יש לנו פה קשרים פפטידים בין הפחמן האלפא קרבוקסילי 4זהו פפטיד המכיל

שיש לה קצה אחד של קבוצה אלפא לחנקן האלפא אמיני. מתקבלת שרשרת של חומצות אמינו

טרמינלי של המולקולה. הקצה השני הוא Nאמינית פנויה. קצה זה נקרא הקצה האמיני, הקצה ה

Cטרמינלי לכיוון ה Nטרמינלי. כל החלבונים נבנים ומתורגמים מהכיוון ה Cהקצה הקרבוקסילי,

טרמינלי.

רמות מבנה לחלבון: 4וד החלבון. יש למבנה המרחבי של החלבון יש משמעות מכרעת לגבי תפק

רמת המבנה הראשונה היא רצף החומצות הקשורות זו לזו. סוג החומצות והסדר שלהן. זה מוכתב

.DNAע"י הקוד הגנטי שע"פ ה

רמת המבנה השניוני הוא הקיפולים של רצף החומצות. אחד המבנים שמאפיינים מבנה שניוני הוא

. יכל להיות סליל ימני )עם כיוון השעון( וסליל שמאלי )נגד כיוון מבנה סלילוני הנקרא אפלא הליקס

חומצות אמינו פר ..3השעון(. מה שמגדיר את האלפא הליקס מלבד היותו סליל ימני, הוא שיש לו

סיבוב. זהו מבנה מיוצב ע"י קשרי מימן )כל הקווים המקווקווים(.

תא. בנוסף יש לנו מבנים נוספים המוגדרים בתור משטחי בי

יקס לדוגמא רמת מבנה גבוהה יותר,רמת המבנה השלישוני היא המשטחים שמכילים אלפא הל

מתארגנים במרחב באיזושהי צורה. זוהי רמת מבנה גבוהה ביותר ששרשרת פוליפפטידית בודדת

יכולה להגיע אליה.

4בין רמת המבנה הרביעית היא האינטראקציה בין השרשראות. בהמוגלובין יש אינטראקציה

חומצות אמינו.

Cטרמינלי וקצה Nביטא שיטס יכולים להיות משטחים אנטימקבילים או מקבילים. יש לה קצה

טרמינלי. הדוגמא העליונה היא משטח ביטא אנטימקביל.

A. מקביל.-אנטי

B. .מקביל

C. .מקביל

יכל להיות שבאותה שרשרת פוליפפטידית יש משטחי אלפא הליקס, ביטא הליקס וכו.

המבנים הללו מציינים את המבנים השניוניים של השרשרת הפוליפפטידית.

קטעים שונים מכילים מבנים שונים של אלפא הליקס. הצירוף של השרשראות בונה את מבנה

ההמוגלובין. את קבוצת ה'הם' שבתוכו יש את אטום החמצן.

יפפטידית'. החלבון השתמשנו בשני מינוחים בצורה אקראית של 'חלבון' או 'שרשרת פול •

והשרשרת הפוליפפטידית לא בהכרח מייצגים את אותו הדבר. החלבון הוא היחידה הפונקציונאלית.

הוא יכל להיות מורכב משרשרת פוליפפטידית בודדת שלמעשה היא החלבון. במקרה אחר החלבון

יכל להיות מורכב ממספר שרשראות פוליפפטידיות.

מבנים השניונים )אלפא הליקס וביטא(. הם יכולים לייצב מבנה קשרי מימן יכולים לייצב את ה •

שלישוני. קשרי מימן הם לא הגורמים היחידים שמייצבים את המבנה המרחבי. נוסף לכך, המטען על

של החומצות האמיניות ופוספורילציה משפיעים על המבנה המרחבי.Rפני קבוצות ה

השפעת אינטראקציות הידרופיביות.

ייצב הוא קשר הגורם נוסף המSS ברגע שהשרשרת הפוליפפטידית נוצרת יכולים להתקיים קשרי .SS ע"י שני(

יכולים לייצב את המבנה הרביוני ע"י קישור בין שרשראות שונות. SSקשרים של ציסטאין(. נוסף לכך קשרי

15.04.10 בס"ד

גן אחד. אבל פעילותו היא כחלבון דוגמא מעשית בהורמון אינסולין. הורמון זה מיוצר כשרשרת פוליפפטידית אחת ע"י

. SSי ת שתי שרשראות המחוברות ע"י קשרחומצות פוליפפטידיות. הוא עובר חיתוך וכך נוצרו 2המיוצר מ

דנטורציה- פתיחה של קשרים של המבנה המרחבי. פתיחה קשרי מימן, מלח. כאשר החום עולה התנועה של המולקולות

רה יותר. מהירה יותר והפתיחה של הקשרים מהי

אם ניקח חלבון המורכב משרשרת פוליפפטידית, נקח את השרשרת ונשים בתוך תמיסת בופר מתאימה. האם יש סיכוי

שהחלבון יתקפל למבנה הפעיל שלו? יש סיכוי, החלבון יתקפל בצורה מסויימת, אם הוא יתקפל בצורה היציבה שלו, יכל

ר דנטורציה יכל לעבור למצב רנטורציה, למצב פעיל. להיות שהוא יהיה פעיל. יש מצבים בהם חלבון שעב

יכל לשנות את המטען וכתוצאה גם את המבנה של המולקולה וכתוצאה נגרמת דנטורציה של החלבון. pHשינוי ב

הבעיה היא שאם אנו רוצים שחלבון יעבור קיפול באופו ספונטני בתוך התא זה יכל לקחת המון זמן. כאשר חלבון מתקפל

א לא יכל להרשות לעצמו להתקפל ספונטנית ולכן הוא צריך סיוע כדי להתקבל בצורה ספציפית ע"י משפחת בתא, הו

חלבונים הנקראת קבוצת צ'פרונים.

חלבונים במקרים רבים פועלים כקומפלקס עם קבוצות נוספות. אלו הם חלבונים מורכבים המכילים בנוסף לשרשראות

הפוליפפטידיות:

אלו הם הגליקופרוטאינים. חלבון שאליו קשורה מולקולה שומנית נקרא ליפופרוטאינים.מולקולה סוכרית,

המתאלופרוטאינים הם חלבונים שקשורים אליהם מולקולות ברזל.

שקשורים לחומצות גרעין. -נוקלאופרוטאינים

קשורים לקבוצות פוספט. -פוספופרוטאינים

. פרוסטטיותאמינו ומשפיעות על פעילות החלבון נקראות קבוצות כל הקבוצות הנוספות לחלבון שלא מורכבות מחומצות

בס"ד

11המשך שיעור

אילו פעילויות החלבונים מבצעים?

:1קטגוריות 01אם נרצה לחלק את החלבונים לפי הפעילות שלהם יהיו לנו

התרחש באופן ספונטני ל ישנן תגובות שכדי להתרחש צריכות לעבור מחסום אנרגטי, תגובות אלו יכולות -אנזימים .1

אם אנו רוצים להגדיל את קצב התגובה אנו יכולים לחמם את המערכת ובכך .תהרבה יותר איטיאבל הן תהינה

להגדיל את קצב התגובה או להנמיך את המחסום האנרגטי. האנזימים למעשה מורידים את המחסום האנרגטי ובכך

ות מסויימות שיש להן פעיל RNAישנן מולקולות מזרז את קצב התגובה הביוכימית. רוב האנזימים הם חלבונים,

. )=ריבוזים( אנזימטית

. האתר הפעיל אותן מולקולות שעליהן פועל האנזים -סובסטרט. אליו נכנסים הסובסטרטים לאנזים יש אתר פעיל

א מאפשר להם להגיע . הוובכך הוא מוריד את המחסום האנרגטי מספק את התנאים האופטימלים לקיום התגובה

את התגובה. מזרזלק מהתגובה אלא ח לאבזמן יותר קצר. האנזים הוא למצב המעבר

מהם התנאים האופטימלים שהאנזים מספק?

הפגש. שני הסובסטרטים האנזים מספק את ההזדמנות ל

יהיו מכוונים אחד אל השני בצורה כזו שתתרחש וא מספק את האוריאנטציה הנכונה של הסובסטרטים כך שהםה

אינטראקציה.

המולקולה צריכה לעבור שינוי מבני, האנזים גורם לשינוי בסובסטרטים ע"מ ע"מ שהתגובה תצא מהכח אל הפועל

שתוכל להתבצע אינטראקציה.

.לעיתים צריך לספק מטען, גם אם זה מטען רגעי, ע"מ שהסובסטרט יוכל להגיב ושיתקבל תוצר

לאנזים חייב להיות אתר פעיל בו תתרחש התגובה. איך מתבצעת הבקרה על פעילות האנזימים?

o .אם יש אנזים תהיה פעילות ואם אין אנזים לא תהיה פעילות

o נוסף לכך . יכולה להפעיל או לשתק פעילות של אנזימים פוספורילציהה -בקרה ברמת מבנה האנזים. לדוגמא

)=שינוי צורה, מבנה(. הפעילות של האנזים מבוקרת ע"י מולקולה אחרת Allostericישנם אנזימים אלוסטרים

הנקשרת לאתר אחר באנזים, לאתר רגולטורי )ולא לאתר הפעיל(.

יכל להיות מצב שברגע שמולקולה שונה נקשרת, סוגרת את האתר הפעיל, וכתוצאה האנזים לא יהיה פעיל. מצב

הוא יהיה פעיל. אחר הוא מצב בו נקשרת מולקולה לאתר הפעיל ו

הצורה הפעילהקישור מולקולת בקרה לאתר בקרה ובכך מייצבת את -בקרה חיובית

מבנה לא פעיל ואז הפעילות מעוכבת. בהקישור מייצ -בקרה שלילית

, נקבל עקומה בה בודקים את קצב קבלת תוצר הסובסטרטריכוז קציה של אם נעקוב אחרי פעילות האנזים כפונ

, עד שנגיע לפלטו, בו יש גורם מגביל.זמן הגרף יעלה עד גבול מסוייםה לאורךליחידת זמן.

Vmax- .המהירות המקסימלית של הפעילות האנזימטית

11שיעור

1. Reserves of amino acids- ולספק חומצות אמינו להתפרק הוא שכל תפקידה קבוצה זו היא לא קבוצה גדולה. קבוצה

רוח מתפתח כמערכת נפרדת מגוף האם, אין שליה שהוא יכל לקבל כשהאפ חשוב בביצה, הזבשעת הצורך. דבר

משמש כמאגר של חומצות אמינו. )אלבומין( הוא צריך לבנות רקמות, חלבונים, הלבן של הביצה חומרים דרך השליה.

ולאחר מכן אדם הנמצא בצום, הגוף נמצא במצוקה וצריך חומצות אמינו, הוא יפרק קודם את החלבונים הפחות חיוניים

גם חלבונים חיוניים כדי לספק חומצות אמינו.

משמש נשא של חמצן מהריאות לרקמות. הוא יודע איפה לקלוט ואיפה ההמוגלובין . ההמוגלוביןלדוג' -נשאים .3

לשחרר את המטען.

המעוגנים ישנם חלבונים נשאים איך הגלוקוז נכנס לתא? נוספת, תאים צריכים גלוקוז כדי לנצל אנרגיה. מאדוג

. facilitated diffusion . תהליך זה נקרא בממברנת התא. חלבונים אלו אחראים על מעבר החומרים דרך הממברנה

. גם כאן נקבל עקומה דומה הגלוקוזאם נבדוק, בדומה לאנזימים, את קצב הדיפוזיה דרך התעלות כפונקציה של ריכוז

יותר עד שיהיה גורם מגביל.ככל שריכוז הגלוקוז עולה, קצת הדיפוזיה גדול

1 אם יש כמה חלבונים בקטגוריה אחת זה לא אומר שיש להם קשר מבני.

בס"ד

צריכות לעבור תמיסה הידרופילית. דרך תמיסה זוהוא תמיסה מימית, . הדםדםב אלבומיןדוגמא שלישית, ה

ישנה נטיה של מולקולות שומניות להתכנס יחד כשמכניסים מולקולות שומניות לתמיסה מימית, מולקולות שומניות.

או הורמונים סטרואידים, אם הם סתם ות גם בדם, אם יש טריגליצרידים )משיקולים תרמודינמים(. דבר זה יכל לקר

. כדי שמצב זה לא יתרחש בכלי הדם חופשיים בדם הם עלולים להתכנס אחד עם השני ולחסום את מעבר הדם ככה

לות של מולקו יש לו מקום שהוא יכל לקשור אליו שומנים והוא משמש כנשא אלבומין,לדוגמת חלבון הישנם חלבונים,

הידרופיביות בדם.

כשאנו מזיזים את היד יש שרירים המתכווצים קבוצה זו היא גם קבוצה לא גדולה. -מתכווצים וחלבוני המנועם חלבוני .4

לתא עצב יש את גוף התא ושלוחת אקסון מאוד נוסף לכך, בתהליך הדורש אנרגיה. איך השריר יודע להתכווץ?

לאורך אקסון זה עוברים מסרים, מולקולות, איך המסרים עוברים? בחלוקת ארוכה, שלוחה זו יכולה להגיע לכמטר.

התא, ע"מ שהתא יתחלק צריכה להיות הפרדה בין הציטופלזמות, איך מתרחשת ההפרדה?

למשוך משני הכיוונים את סיבי האקטין שיצור התכנסות. הם חלבונים מתכווצים. הם חלבונים המסוגלים מיוזיןו אקטין

כל תהליך ההתכווצות של השרירים תלוי בפעילות של אקטין ה ע"י דחיפה משני כיוונים מנוגדים.השיחרור נעש

ומיויזין.

(the contractile ring)במישור החלוקה, חלבונים אלו משמשים גם בחלוקת התא. כשתא מתחלק יש טבעת כיווץ

טבעת זו הולכת ומתכווצת עד שבסופו של דבר מקבלים שני תאים.

למשל דינאין. אם יש לנו סיבי מיקרוטובולין -חלבוני המנועולקולות יודעות לנוע לאורך תא עצב? הן נעזרות באיך מ

מצד יש להםלמולקולות המכאנו כימיות האלה )סיבים הבנויים מפולימרים של טובולין הבונים את השלד התוך תאי(

ת שמסוגלות לקשור כל מני מטענים. המטענים יכולים יש להם זרועוומצד שני אחד אתר קשירה לסיבי המיקרוטובולין

המחוברות מצד אחד לסיב אחד ומצד שני הזרועות דוחפות סיב שני. להיות מגוונים. התנועה מבוססת על המולקולה

התנועה של שוטונים מבוססת על ההחלקה של סיבי המיקרוטובולין ע"ג התאים.

דוגמא נוספת היא ההולכה של מולקולות לאורך אקסון.

במהלך המיטוזה, הכרומוזומים נודדים ע"ג סיבי המיקרוטובולין בעזרת המולקולות המכאנו כימיות.

.קיניזיןההם דינאיןלמשפחה נוספת של חלבוני מנוע בנוסף

. ברגע שיש ישנם חלבונים במבנהגוף. גם כאן יש חלבונים בעלי מבנה שונה המסייעים להגן על ה. חלבוני הגנה .5

יעה, אחת החששות הגדולים הוא שנאבד הרבה דם ושיחדרו דרך הפצע הרבה גורמים מזהמים. יש לנו מנגנון של פצ

יוצר סיבים באיזור הפצע, פיבריןהחלבון -לדוגמא קרישת דם. מנגנון זה יוצר גלד המונע כניסה של מזהמים מבחוץ.

אנו גלד )במצב נורמלי הפיברין מופיע כפיברינוגן,בצורה כזו נוצר הקולטת את טסיות הדם והסיבים משמשים כרשת ה

ובמקרה הצורך הופך לפיברין בנוכחות הטרומבין(. לא רוצים שבמצד נורמלי יווצרו קרישי דם בתוך הדם.

שרשראות 2. רבעוני( )זהו מבנה שרשראות פוליפפטידיות 4חלבונים הבנויים מ . אלו הםהנוגדנים -דוגמא נוספת

יש לו קשרי מימן רבים המשמשים . Yשמייצבים את המבנה בצורת SSשרשראות קלות. הם יוצרים קשרי 2כבדות ו

מה .ל להווצר נוגדןמולקולה שכנגדה יכ -הוא זה שהוא מסוגל לקשור אנטיגןמה שמיוחד בנוגדן זה לייצוב המבנה.

הנוגדן לאנטיגן. כשחודר לגוף חיידק או וירוס, הגוף מייצר נוגדנים כנגד שמיוחד בנוגדנים זה הספציפיות שלהם בין

הגורם הזר שפלש. ע"ג הדופן החיצונית של החיידק יש הרבה מאוד מולקולות והגוף מסוגל לייצר נוגדנים ספציפים

ניתן ליצור קומפלקס של חיידקים שנקשרים לאותו נוגדן. הנוגדנים מציגים .בנפרד כנגד כל אחת ואחת מהמולקולות

את החיידקים למקרופגים הבולעים את החיידק ומסלקים אותו. אותו דבר קורה גם עם נגיפים, ברגע שחודר אנטיגן זר

לגוף והוא מייצר כנגדה נוגדנים ואז התגובה החיסונית מופעלת.

ים נוספים שגם הם מעורבים בתגובת ההגנה ובתגובה החיסונית. מערכת החיסון מכילה חלבונ

בהשתלות ישנו החשש שהשתל ידחה את הגוף ולהפך.

אחד התפקידים The complement system . חלבוני המשליםכילה חלבונים נוספים, כמו משפחת מערכת החיסון מ

שלהם הוא לדוגמא כאשר חודר קוץ לגוף שעליו נמצאים מזהמים, באיזור הפציעה חלבונים ממערכת המשלים

לסלק את הגורמים יעים לאיזור הם מסוגלים לבלוע ומושכים לאיזור את המאקרופגים. ברגע שהמקרופגים מג

המזהמים.

בס"ד

שיעור 31

אלו הם חלבונים, רעלנים המופרשים ע"י יצורים מסויימים כדי להגן על המין עצמו )לדוג התולעת הרעילה -טוקסינים .6

והציפור(. חיידקים המפרישים טוקסינים, ובני אדם משתמשים בהם לנשק ביולוגי )כמו חיידקי האנטרקס, חיידקי

ין שמשמש כרעל הכי חזק שידוע היום. הגחלת(. חיידק הבוטולינום חיידק למשפחת הטטנוס. הם מייצרים טוקס

הרעלנים לא פוגעים בחיידק עצמו אלא משמשים להגנה.

הורמונים הם מולקולות המופרשות באתר מסויים ופועלות במקום אחר בגוף. ההורמון -הורמונים ופקטורי גדילה .7

פועלים בפעילות מגיע עם זרם הדם לאתרי המטרה. ההורמון משמש להעברת מסרים לתוך התא. הורמונים

אנדוקרינית אך ישנם דרכי העברות מסרים אחרות )שלא דרך זרם הדם( כגון:

.סמוכיםעל תאים תמולקולה מופרשת מתא אחד ופועל -פעילות פראקרינית

. התא עצמוקשר לרצפטורים שעל ע"מ שהחומר י התא מפריש חומר -פעילות אוטוקרינית

נד. ישנה זיקה ספציפית בין הרצפטור לליג

סקירה של כמה הורמונים חשובים:

Pituitary- ממנו מופרשים הורמוני הגדילה והורמוני FSH ו- LH מופרשים לזרם הדם ופועלים בגונדות . הם

)שחלות ואשכים(

Hypothalamus- .הגוף קולט גירוי ומפריש את ההורמונים ממנו יש את הריליסינג הורמונס, . היפותלמוס

. FSH ,LHהם משפיעים על תאים ביותרת המוח והם גורמים להפרשת ההללו להיפותלמוס,

Pineal- הקשור למחזוריות ולשעון הביולוגי.הורמון . מלטוניןממנה מופרש ה -בלוטת האיצטרובל

Thyroid- המעורב בבנית העצם( קלציטונין)קשור למטבוליזם( וה טירוקסיןמופרש ה ממנה(

Parathyroid )סביב הקנה(.

Thymus מעורבים בהתפתחות והתמיינות של לימפוציטים מסוגים שונים. זימיםבלוטה היושבת על הלב.תימו

Adrenals קורטקס, ואת -יותרת הכליה. בלוטה המורכבת משתי בלוטות. יש את המעטפת החיצונית

מדולה. -המעטפת הפנימית

Pancreas.לבלב, ממנו מופרש האינסולין =

Ovaries/ Testes 1המין שבהם יש את האסטרוגן והטוטסטרון.אברי

1 החלבוניים מופיעים פה בצבע סגולההורמונים

בס"ד

הם כוללים את המיקרוטובולי. הדימרים שבונים את סיבי המיקרוטובולין הם דימרים של -קבוצת החלבונים המבניים .8

α וβ .טובולין

בונים את השלד התוך תאי, חלק מהציטוסקלטון. נוסף לכך יש לנו את המיקרופילמנטים -יש לסיבים אלו תפקיד מבני

ואת סיבי הביניים. מולקולות אקטין פועלים עם המיוזין כחלק מהקומפלקס המהווה כיוון וחלקם משמשים בתפקיד

מבני.

נותנים תמיכה מבנית לתאים. הםדוגמא נוספת לחלבונים מבניים הם חלבוני הקולגן.

שמכיל את הקוד לייצור DNAחלבונים שמעורבים בבקרה של ביטוי של גנים. הכרומוזומים מכילים -פקטורי שיעתוק .9

לא מקודד ישירות DNAקטע שמקודד לחלבון מסויים. )רוב ה -של כל החלבונים והמולקולות שהגוף יודע לייצר. גן

לחלבונים(.

ה חלבון הוא צריך לייצר ומתי?איך התא יודע איז

אם נסתכל על הגן להמוגלובין, יש איזור המקודד ויש אזור שסמוך לאזור המקודד ותפקידו תפקיד של בקרה. איך

. פקטור DNAפקטורי שיעתוק שמסוגלים לזהות רצפים ספציפים של -איזור זה מבקר את הפעילות? יש חלבונים

שיש את הרצף הספציפי שהם מכירים. רק באותם תאים שיש בהם DNAבהשיעתוק יקשר אך ורק לאותם מקומות

אלא רק באיזור DNAאת פקטור השיעתוק קיים יווצר המוגלובין. וההמוגלובין לא יקשר סתם באופן אקראי ל

כשפקטור השיעתוק נקשר, הוא מגייס אליו את איזור הבקרה המכיל את הרצף שפקטור השיעתוק מכיר. -הפרומוטור

ואז אנו מקבלים את הביטוי של ההמוגלובין. ן השיעתוקמנגנו

המקודד להמוגלובין, אלא שבתא עור ההמוגלובין לא יתבטא. DNAלעומת זאת אם נקח תא עור, גם בתא עור נמצא

לא מסוגל לגייס את פקטור -יכל להיות מצב שיש פקטור שיודע להקשר לפרומוטור אבל פקטור זה הוא פקטור מעכב

השיעתוק. ולכן גם אם יהיה באותו תא פקטור חיובי, הפקטור החיובי לא יוכל להקשר כי הפקטור השלילי מעכב אותו

סופרסור(.)

המייצר את הנוגדנים(. לימפוציט כזה, שכבר נמצא בדם ומייצר נוגדנים, Bאם ניקח תא כמו לימפוציט )תא דם אדום

האימונומוגלובין )החלבון של הנוגדן( ויש לו פקטור חיובי, בשלב בו התאים הללו מייצרים נוגדנים הם לא מתחלקים כי

קה. יש פקטור שמעכב את הגנים שמעודדים חלו

, יש כל מני מנגנוני תיקון לנזקים DNAאם אדם זה נחשף לקרינה, אחת התופעות שמלוות לקרינה היא שבירה ב

. יכל לקרות מצב בו בתא מסויים יהיה שבר גם בגן שמבקר את החלוקה וגם בגן שמייצר נוגדנים בו זמנית, DNAב

פרומוטור של התא יחבר את ה DNAשבחיבור ה מנגנוני התיקון יכולים לתקן שברים. אבל במקרה זה יכל להיות

האימונוגלובולין לגן שמעודד חלוקה. כך יוצא שבגלל התיקון השגוי, הלימפוציט שבכלל לא היה צריך לעודד חלוקה

לימפומה )סרטן דם(. -מתחיל לעודד חלוקה ויכל לגרום לגידול סרטני, חלוקה בלתי מבוקרת של לימפוציטים

. גן זה הוא קינאז )חלבון שיודע להלביש קבוצת Pim-2י דון עובד במעבדה שלו הוא הגן אחד הגנים שעליהם רמ

מזרחן אותם הוא יכל לגרום לגידולים סרטניים. 2פוספט על סרין וטראונין(. ישנם סובסטרטים שאם פים

הקבוצות הקודמות 9כל החלבונים שלא ניתן להכלילם באחד מ .31

פקיד מבני אבל בכל זאת הם חלבון שמייצר סיבים מאוד חזקים. ניתן לייחס להם ת -קורי העכביש

מעלות, מה שמגן עליהם זה חלבוני האנטי פריז המאפשרים 0דגים שחיים באיזורי קוטב, טמפ המים יכולה להיות

להם להתקיים באיזורים אלו.

בס"ד

סוכרים

צות הגרעין. מולקולות: החלבונים הסוכרים השומנים וחומ-קבוצות של מקרו 4בתא יש

מוציאים מהכח אל הפועל את רוב פעילויות החיים בתא. -חלבונים

קרבוהידרטים, סכרידים, גליקנים.= הסוכרים

n((CH2Oלסוכרים יש אבני בניין, מונוסכרידים. לרבים מהם יש את הנוסחה האמפירית

את הסוכרים מחלקים ל:

אבני בניין -מונוסכרידים

יחידות של מונוסכרידים 20עד -אוליגוסכרידים

מולקולה הבנויה מאלפי מולקולות של מונוסכרידים. -פוליסכרידים

:תפקידי הסוכרים

הם יכולים להיות מאגרים של פחמנים. הם יכולים להיות חלק מתהליך הגליקוליזה )כאשר -תפקידים מטבולים

הגוף מפרק את המולקולות הסוכריות(.

מעטפת חיידקים גרם חיוביים. -ל התא הצמחי, מעטפת הכיטין. פפטידוגליקןצלולוז המגן ע -תפקידים מבניים

תפקידי זיהוי- ( קבוצות הדםA ,B ,AB ,O )A ו-B .הם מולקולות סוכריות שקשורות לממברנת התאים

כמו במולקולות הגליקופרוטאינים. -תפקידי קישור

:מונוסכרידים

הרבה קבוצות הידרוקסיל.מולקולות המכילות -קבוצות 2הם מתחלקים ל

אלדהידים. -הידרוקסי-פולי

המולקולה הפשוטה ביותר בקבוצה זו היא הגליצראלדהיד.

במולקולות עם פחמן כיראלי:

d- .כאשר המולקולה מסיטה את האור המקוטב ימינה

l- .כאשר המולקולה מסיטה את האור המקוטב שמאלה

מצד ימין אז אנו OHברגע שאנו רואים במולקולת אלדהיד שהפחמן הכיראלי הרחוק ביותר מהפחמן הקרבונילי עם קבוצת

גדולה( D. )גליצר אלדהיד dכיוון שהיא דומה ל Dקוראים לה

קטונים-הידרוקסי-פולי

המולקולה הפשוטה ביותר בקבוצה זו היא די הידרוקסי אצטון

בס"ד

המונוסכרידים המרכזיים:

פולי הידרוקסי אלדהיד -אלדוזות

פולי הידרוקסי קטון -קטוזות

חלוקה לפי מספר הפחמנים בשלד המולקולה:

טריוז -פחמנים 3

אלדו טטרוז -4

אלדו פנטוז -5

אלדו הקסוז -6

2n= במולקולה מספר האיזומרים

המולקולות הטבעתיות:

נטיה להפוך למולקולות טבעתיות. בתמיסה מימית למולקולות אלו יש

Furan -טבעת פורניתמולקולה טבעתית מחומשת שבאחד הקודקודים יש אטום חמצן נקראת

Pyran -טבעת פירניתלעומת זאת מולקולה טבעתית משושה שבאחד הקודקודים יש אטום חמצן נקראת

אצטל.-לת המיאם אנו מגיבים מולקולת אלכוהול עם מולקולת אלדהיד אנו נקבל מולקו

קטל.-באותה צורה, תגובה של אלכוהול וקטון נקבל מולקולת המי

זוהי 5אבל אם נסגר דרך פחמן .קודקודים( 5טבעת פורנית ) -נוצר לנו המבנה הטבעתיעם החמצן 4ע"י סגירה של פחמן

טבעת פירנית

יכל להיות OHיכל להיות מעל מישור המולקולה או מתחת למישור המולקולה. ה OHצורות ליצירת הטבעת, ה 2יש לנו

. βבציס אז זה יהיה איזומר OHואם ה αואז זה יהיה איזומר CH2OHבטרנס ל

נקרא פחמן אנומרי. 1פחמן מספר

בס"ד

31שיעור

.ע"ג המונומרים הללו יכולות להקשר קבוצות פוספט

מכילות קבוצה קרבוקסילית( השם שלהם נגזר חומצות סוכריותדוגמא נוספת למולקולות על בסיס סוכרי הן(

מהמיקום של החומצה הקרבוקסילית.

.1קב' קרבוקסילית על פחמן -חומצה אלדונית

(1,6קצוות המולקולה ) 2קבוצות קרבוקסיליות על 2 -חומצה אלדרית

.6על פחמן קב' קרבוקסילית -חומצה אורונית

.קישור של קבוצת חנקן למולקולה הסוכרית

.קישור של קבוצה אמינית וגם קבוצת אצטיל למולקולה הסוכרית

-או פוליסכרידים אוליגוסכרידים

פוליסכריד : מולקולות המכילות יחידות זהות של סכרידים.-הומו

מולקולות המכילות יחידות שונות של סכרידים. פוליסכריד:-הטרו

נתינת כל האינפורמציה על המולקולה בשם שלה. -קביעת שמות

אילו מונומרים של סוכרים מעורבים בפוליסכריד

הסדר בו הם מופיעים

הפחמנים המעורבים בקשר

האם המולקולה היאα או β

יה אחד התפקידים של הפוליסכרידים הוא תפקיד של מאגר של מולקולות סוכריות שהגוף ישתמש בהם כמקור אנרג

בשעת הצורך:

. שרשרת זו מקבלת מבנה α(1-4)די גלוקוז שקשורות אחת לשניה בקשר αהיא שרשרת ארוכה של מולקולות עמילןה

מרחבי. אין לעמילן מבנה קטליטי אלא מבנה שבשעת הצורך יתפרק. העמילן משמש כחומר תשמורת בצמחים.

. α(1-6)עמילן מסועף יותר, בנקודות לאורך השרשרת יש פיצולים בצורה של -טיןקעמילופ

. ויש α(1-4)כדי לפרק את המולקולות בתא יש צורך באנזימים שיפרקו את הקשרים. יש אנזימים שיודעים לפתוח קשר של

.α(1-6)שיודעים לפתוח קשר של

טין. כל הקשרים במולקולה זו הם קד למבנה העמילופהוא דומה מאו גליקוגןאצל בני האדם חומר התשמורת הוא ה

(1-4)α (1-6)אוα.

צלולוז, הגוף לא יודע לפרק את הקשרים. -תאית

מולקולות פוליסכרידיות בעלות תפקיד מבני. ממנו מורכב הדופן של חיידקי גרם חיובי. הדופן -פפטידוקליקן

אצטיל מואמיק אסיד. תת יחידה זו חוזרת על Nאצטיל גלוקוז ו Nמ הפוליסכרידית הזו מורכבת מהטרופוליסכריד המורכב

עצמה הרבה מאוד פעמים כך שמתקבלות שרשראות המחוברות אחת לשניה למעין פפטיד קצר.

ואז החיידק לא יכל ליצר את -הפניצילין פועל על החיידקים הגרם חיוביים בכך שהוא מונע את יצירת הפפטידוגליקן

המעטפת החיצונית שמגינה עליו.

ישנם חיידקים שהם יציבים לפניצילין בכך שיש להם אנזים שיודע לפרק את המולקולה, חיידקים יכולים לרכוש יציבות ע"י

שמקודד לאנזים שיודע לפרק את הפניצילין )פניצילאז(. ואז אם נטפל בחיידקים DNAליו יש קטע של רכישת פלזמיד שע

אלו בפניצילין הוא לא ישפיע עליהם כי הם ייצרו את האנזים ויפרקו את הפניצילין.

י תאי הבקרה צריכים יש סוגים רבים של תאים ורקמות בגוף. צריך להיות זיהוי של תא עצמי ותא זר. על פנ -זיהויתהליך

זהו -להיות מולקולות שמאפשרות את ההכרה. חלק מההכרה מבוסס על מולקולות סוכריות. הזכרנו את הגליקופרוטאין

גליקוזידי )דרך Nיש קשר .גליקוזידיחלבון שאחד מהשיירים של חומצות האמינו שלו קושרת מולקולה סוכרית בקשר

, אופי הקשר מאוד דומה. החומצה האמינית Oאו Nאטום חמצן(. בין אם זה קשר גליקוזודי )דרך Oאטום חנקן, וקשר

גליקוזידי. Oואילו החומצות סרין טראונין או טירוזין יעשו קשר גליקוזידי. Nלעשות קשר או גלוטמין יכולות אספרגין

בס"ד

53שיעור

. חלבונים אלו יכולים להכיל שיירים הממברנה התאים מורכבת משתי שכבות של פוספוליפידים בהם מעוגנים חלבונים

ם בתוך הממברנה צריך להיות להם איזור הידרופובי. חלבונים המעוגניסוכריים. ה

מולקולה שומנית עם שייר סוכרי המשמש להכירות. איך הוא משמש להכרות? -מולקולות גליקוליפידיות

המסוגלים לזהות ולהקשר באופן ספציפי לשיירי סוכרים לקטיניםיש משפחה גדולה מאוד של חלבונים הנקראת משפחת

יכל להיות קישור -ספציפים. ע"פ תא אחד המכיל גליקופרוטאין וגליקוליפיד וע"פ תא אחר המכיל שייר סוכרי ספציפי

שיירי סוכרים, כמו שיש קישור ספציפי בין רצפטור וליגנד(. -בינהם. )קישור ספציפי של לקטון

המזהה סוכר מנוז באופן ספציפי.וירין המיוצר ע"י ציאנובקטריה, -הציאנודוגמא ללקטין הוא

B A AB O -קבוצות הדם

נמצאת ע"ג Aאלו הן מולקולות סוכריות הנמצאות ע"ג תאי הדם האדומים. יכל להיות מצב שמולקולה סוכרית מסוג

. ז"א שאם נותנים לאדם זה Bולה סוכרית מסוג , יש לו נוגדנים כנגד מולקAהתאים, ואז אנו אומרים שלאדם זה יש סוג דם

הנוגדנים שלו יתקפו את תאי הדם שהוכנס. B, מכיוון שיש לו בגוף נוגדנים כנגד Bתרומת דם מאדם שסוג הדם שלו הוא

כיוון שאין להם נוגדנים. O-ו A ,Bיכולים לקבל את סוג הדם ABאנשים שיש להם דם מסוג

.Bוגם נגד Aכיוון שיש להם נוגדנים נגד Oלקבל תרומה רק מסוג דם יכולים Oאנשים עם סוג דם

.-RH+ לא יכל לקבל דם מאדם שהוא RHאדם שהוא -בנוסף יש את העניין של +/

+RHרוב האנשים הם

בס"ד

transcription -שעתוק

miRNA- מולקולות קטנות המעורבות בבקרה של גנים. יכולות לעכב תרגום של מולקולותRNA וע"י מבקרת

את התרגום. siRNA- נקשרים למולקולותRNA .ומסמלות אותם לפירוק. תפקיד של בקרה, לדוגמא השתקה של גנים

במה שונה תהליך השיעתוק מתהליך השכפול?

כל אחד משני הגדילים משמש תבנית ליצירת גדיל חדש. -שכפולמשועתק מגדיל אחד בלבד שמשמש כתבנית. אותו גדיל שלא משמש כתבנית )גדיל RNAבתהליך השעתוק ה

. RNAהסנס( הוא הגדיל שמייצג את הרצף של ה

דוקה על תהליך בכל נק זמן שנבדוק את התא, חלק קטן מהגנום משועתק. דבר זה מצביע על הבקרה האהשעתוק. אם בתהליך השכפול יש בקרה מאוד הדוקה למנוע טעויות בשכפול, לגבי תהליך השעתוק הבקרה

הזו היא פחות הדוקה וכמות הטעויות יחסית גבוה.

תהליך השעתוק:זהה לרצף של הגדיל השני. לגדיל השני נקרא RNAעובר שיעתוק מגדיל אחד בלבד. הרצף של ה RNAה

.Antisense (noncoding) strand. הגדיל שמשמש כתבנית נקרא sense (coding) strandמקודד הגדיל ה

.sense (coding) strand זהה לרצף של ה mRNAלסיכום, הרצף של

ממה מורכב הגן?

. RNAמנקודה מסויימת מתחיל השיעתוק של ה

DNAאו על ה RNAיש אתר תרגום. הוא מתרגם בשלשות. עד שמגיעים לקודון סיום. הקטע ע"ג ה RNAמסנג'ר

. ORF (open reading frame)מקודון ההתחלה עד קודון הסיום נקרא

UTR (un translated region)מקום לא מתורגם mRNAבנוסף יש לנו ע"ג מולקולת

UTR'3במסנג'ר יש לנו

)חסר(uORF עודORF .קצר. הרבה פעמים יש לו תפקיד של בקרה

RNA בתאים פרו קריוטים יש -פולימרזRNA .פולימרז אחד שעושה את כל העבודה

פולימרזות שונים. RNA 3בתאים אאוקריוטים יש

RNA תפקידו בעיקר הריבוזום על ה1פולימרז :RNA אחראי על שיעתוק הריבוזום על .RNA .

RNA מולקולות המשעתק את : 2פולימרזmRNA ובנוסף הוא אחראי על שעתוק של מולקולותRNA מסויימות

(microRNA siRNA)כגון

RNA אחראי על השעתוק של מולקולות ה3פולימרז :tRNA ועל חלק אחר של מולקולות הRNA .הקטנות

תהליך השיעתוק

RNAפולימרז. RNAוס של נפתח באיזור שאמור לעבור שיעתוק. לאותו איזור יש גי DNAכמו שאמרנו, ה

'.3' לכיוון 5צריך פריימר אלא יכל לשעתק. המולקולה משועתקת מכיוון לאפולימרז זה איפה מתחיל ואיפה נגמר השיעתוק?

פולימרז עבר איזור ושיעתק אותו, האיזור RNA. מיד לאחר שהinitiation siteלכל גן יש אתר תחילת שיעתוק

חוזר למצב של סליל כפול. איך הוא יודע איפה הוא צריך ליפול? איפה מסתיים הגן?

עד היום התשובה לא ברורה לגמרי. בחיידקים יודעים שיש רצפים שיודעים ליצור סטמן לופ שמערער את וגורם לו ליפול. RNA DNAיציבות

יש מקרים שיש חלבונים שמזהים סיום שיעתוק של רצפים שגורם לניתוק. פולימרז יודע שהוא צריך להתחיל? איך התא יודע איזה גן צריך לעבור שיעתוק? RNAאיך ה

RNAלגן יש איזור בקרה שאליו נקשרים פקטורי שיעתוק שקושרים אליהם את מנגנון השיעתוק שקושר את ה פולימרז.

ם. יש פקטורים מעכבים שדואגים שגן מסוים לא יעבור שיעתוק בתאים מסויימים או בתנאים מסויימי הוא מנגנון מורכב המורכב ממולקולות רבות. מנגנון שיעתוק

RNA 2פולימרז-

15-11שיעור בס"ד

51שיעור המשך

חומצות גרעין

זוהי המשפחה השלישית של המקרומולקולות.

היום אנו יודעים שחומצות הגרעין אלו הם המולקולות האחראיות על העברת המולקולות מדור לדור.

היו מספר ניסויים בעבר שהוכיחו שהחומר התורשתי הוא חומצות הגרעין:

. אדם זה היה מיקרוביולוג.Fredrick Griffith שהעלה את השאלה הזו היה הניסוי של הניסוי הראשון

)חיידק אלים, מזן , אחד שהורג עכברים בעקבות הדבקה שאראים לדלקת ריאות גריפית' לקח שני זנים שונים של חיידקים

S )חיידק מזן ושני שאינו הורג אותם(R) המעטפת היא העוזרת לחיידק ים. אכן האפקט שיש להם על העכבר הווידא שז

להתגבר על מערכת החיסון של העכבר.

מתים הוא ה , הרתיח אותם והרג אותם. את החיידקיםSמזן -האלימים לקח את החיידקים עשה ניסוי נוסף, לאחר מכן הוא

המחוממים )המתים( יחד עם החיידקים האלימים לאחר מכן, הוא ערבב את החיידקים. הזריק לעכברים והעכברים לא מתו

שאינם הורגים )אך חיים( וגילה להפתעתו שהעכברים שהודבקו בתערובת זו דווקא מתים כתוצאה מההדבקה. זאת

הוא הסיק שיש מולקולות שעוברות מהחיידקים האלימים המתים ד מהם בנפרד לא הורג את העכברים.למרות שכל אח

לחיידקים החיים הלא אלימים.

לבודד את שני הזנים מדמם של העכברים המתים. מסקנתו הייתה, שהזן הלא מסוכן עבר טרנפורמציה )או הצליח גריפית'

אשר קשור בצורה מסוימת לזן המסוכן )המת(. עקרון טרנספורמציה הפך ל( לזן המסוכן בעזרת איזשהו

כחו שמסקנתו לא הייתה טריוויאלית משום ששום היום אנו יודעים שמסקנתו הייתה מדויקת מאוד. אם תחשבו על זה, תיוו

להגיע למסקנה, למשל, שהזן האלים Griffith דבר דומה לעקרון טרנספורמציה לא היה ידוע אז. באותה מידה יכול היה

אלים הפך -אלים. במקום זאת הוא הגיע למסקנה שהזן הלא-עבר התאוששות וחזר לעצמו בעקבות הערבוב עם הזן הלא

. לא טריוויאלי בכלל.עקרון הטרנספורמציה ת ערבוב עם זן אלים מת, דרך מנגנון לא ידוע ובכך טבע אתלאלים בעקבו

מאותה הנקודה הפוקוס עבר ללנסות ולהבין מהו החומר אשר אחראי לעקרון הטרנספורמציה. ובמילים אחרות, איזה חומר

עובר מחיידק אחד לחיידק השני וגורם לשינוי בתכונותיו.

חומצות האמינו. הם 02אמרו שחלבונים מתאימים להיות המולקולות הללו שעוברות. ניתן ליצור אין סוף צירופים מחוקרים

חיים וערבבו אותם Rרצו לבדוק האם באמת החלבונים היו אחראים על זה. אז הם עשו ניסוי בו הם לקחו את אותם חיידקי

תופעה אז הם צדקו, אבל העכברים לא מתו. הם חזרו על ניסוי וחשבו שאם זה יעשה את אותה Sעם חלבונים מחיידקי ה

זה מספר פעמים והגיעו למסקנה שהחלבונים הם לא הגורם המשפיע.

, וראו שגם זה לא משפיע. ובסוף עשו Sעם סוכרים מחיידקי Rהאופציה הבאה שהייתה להם הם הסוכרים. הדגירו חיידקי

ע.את אותו הדבר עם שומנים וגם זה לא השפי

בשלב הבא הם הדגירו חומצות גרעין יחד וראו שזה הגורם המשפיע.

ניסוי נוסף הוא ניסוי שנעשה ע" הרשי וצ'ייס. -הניסוי השני

מבנה הבקטריופאג' פשוט והוא בנוי . (Enterobacteria phage T2) בקטריופאגהרשי וצ'ייס ערכו את ניסוייהם על ה

החיצונית ממברנהבאמצעות היצמדות ל חיידקים ממעטפת חלבון המכילה את החומר התורשתי. הבקטריופאג' תוקף

שלהם והזרקת החומר התורשתי שלו לתוכם, ובכך גורם למנגנון התורשה של החיידק לייצר עוד נגיפים, כשהוא מותיר את או חלבונים. DNAהחוקרים רצו לבדוק האם הבקטריופאג' מזריק .יקה דבוקה לחיידקמעטפת החלבון הר

P-32 זרחןאיזוטופ רדיואקטיבי של של הבקטריופאג'ים ב DNA-בניסוי הראשון הם סימנו את ה

ואז הסירו את מעטפות החלבון מהתאים שהותקפו באמצעות ,E. coli ג'ים לתקוף את החיידקהם אפשרו לבקטריופא

.וך תאי החיידקים ולא בקליפת החלבוןהם מצאו כי הסמן הרדיואקטיבי היה קיים רק בת .צנטריפוגהבלנדר ו ציסטאין רדיואקטיבית )גופרית קיימת בחומצות האמינו S-35גופרית בניסוי השני הם סימנו את הבקטריופאג'ים באמצעות

DNA)אבל לא ב ,מתיוניןו

בלבד, אך לא בחיידק הנגוע, ובכך אישרו כי החומר לאחר ההפרדה, נמצאו הסמן הרדיואקטיבי במעטפות החלבון .DNA ה התורשתי הגורם לחיידק להידבק הוא

-הניסוי השלישי

, A. אם לוקחים וירוסים מזן Bוזן A. יש שני זנים לוירוס זה. זן RNAשהחומר התורשתי שלו הוא TMV–ישנו וירוס הטבק

. Bובדומה גם עם זן Aו נראה כמצופה התרבות של הוירוס מזן משפשפים את העלה והוירוס מדביק את תאי העלה, אנ

, ועכשיו נדביק את העלים. אם החלבון מעביר את התורשה אז Bונעטוף אותו במעטפת מזן Aמזן RNAמה יקרה אם נקח

הן אלה חומצות הגרעין -. מכאןAואם חומצות הגרעין מעבירות את התורשה אז נקבל וירוסים מזן Bנקבל וירוסים מזן

המעבירות את התורשה.

15-11שיעור בס"ד

חומצות הגרעין? ןמה

בסיס חנקני, מולקולת סוכר :נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד מורכב משלושה מרכיבים יםהן מורכבות מאבני בניין הנקרא

)ריבוז( ומקבוצות פוספט.

. הוא 1האנומרי הוא פחמן פחמנים. היא נסגרת לטבעת פורנית )מחומשת(. הפחמן 5מולקולה המורכבת מ -ריבוז .1

. פחמנים( 5)אלדהיד עם היה אלדופנטוז

יש RNA. ב0הוא על פחמן RNAל DNA. אחד ההבדלים המרכזיים בין הOHבמולקולת ריבוז רגילה יש לנו 0על פחמן

. #0אוקסי( חסר חמצן על פחמן -)די DNAריבוז שלם. ב

קבוצות: פורינים ופרימידינים. 0את הבסיסים החנקניים אנו מחלקים ל -בסיס חנקני .0

. Gויש לנו את הגואנין Aבפורינים יש אדנין

יש קבוצת מתיל Tהוא בפחמן החמישי. ב Uוה T. )ההבדל בין הUואורצין Cציטוזין Tבפרימידינים יש לנו את הטימין

אין את הקבוצה הזו(. Uוב

מולקולות גדולות. -פורינים

מולקולות קטנות( -ובר. )שם ארוךUינוק, Tקן, Cת. מולקולות קטנו -פורימידינים

הקישור בין הריבוז לבסיס החנקני הוא דרך פחמן אחד . הנוקלאוזידהסוכר ריבוז עם הבסיס החנקתי נותן לנו את

גליקוזידי. Nולכן זהו קשר Nלאטום הוא קישור ה

. וכן הלאה...Gנוקלאוזיד של ה -גואנוזין

בריבוז. 5נקשרת לפחמן קבוצת הפוספט .3

(dAMP) כאשר יש לנו אדנוזין -אוקסי אדנוזין מונו פוספט -די

(.DNAשמחוברת אליו קבוצת פוספט אחת )וזהו

, הוא יקח קודם כל את הפוספט ATPכפי שציינו קודם, קינז הוא חלבון הקושר קבוצת פוספט, הוא לוקח את הפוספט מ

גמא.

מבנה המולקולות:

פריים. 3פריים ו 5, הגדיל הבודד יש לו כיווניות. יש לו את הקצה הRNAאו DNAשרשרת, בין אם היא

של הריבוז. 3הנוקלאוטיד הבא נקשר דרך פחמן

כיווניות. DNAיש למולקולת ה

Cטרמינל לקצה ה Nמולקולת החלבון נבנית תמיד מקצה ה

טרמינל.

פריים. 3'' פריים ל5גם פה יש כיווניות מה

יכולה להיות מולקולה מעגלית שבה אי אפשר לדעת איפה

הקצוות. אבל אם נקח חלק מהשרשרת נוכל לראות את הכיווניות

.3ל 5מה

, הכיוון שלהם (RNAו DNA) כל תהליכי הבניה בחומצות גרעין

. 3'לכיוון 5'הוא מכיוון

, '3' ל5מכפיל את עצמו זה קורה מכיוון DNAכאשר מולקולת ה

. 3'ל 5'מתורגמת לחלבון זה מתרחש מה RNAכאשר מולקולת ה

נוצרת, הנוקלאוטידים יתווספו כך DNAכשמולקולת ה

של הנוקלאוטיד הקיים. 3שהנוקלאוטיד החדש נקשר לפחמן

?DNA1איך נוצרת מולקולת ה

-פוספט אחד לשני אלא בחיבור של נוקלאוטידים טרי-החיבור של נוקלאוטידים לא מתבצע בחיבור של נוקלאוטידים מונו

, האנזים DNAפולימרז. בתהליך היצירה של ה DNAפוספט הוא קשר עתיר אנרגיה. כאן נכנס האנזים -פוספט. קשר פוספט

ע"מ קילו ג'אול( 31) את הקשר ומשתמש באנרגית הקשר. האנזים פותח DNA, הארכת הDNAעושה פולימריזציה של ה

קילו ג'אול ובכך מרוויחה אנרגיה(. 05)בסהכ המערכת משתמשת רק ב. 3ליצור קשר בין הנוקלאוטיד החדש לפחמן

1 פולימרז. RNAרק עם RNAאותו הדבר עם

15-11שיעור בס"ד

11שיעור

מולקולה גדולה המורכבת מאות ואלפי נוקלאוטידים על מולקולה אחת. -פולינוקלאוטיד

הרצף הוא למעשה הקוד הגנטי.רה ברצף הנוקלאוטידים ע"ג המולקולה. האינפורמציה הגנטית אגו

בתא. כולל את כל האינפורמציה. DNAכלל ה -גנום

פרומוטור.-שמכיל איזור מקודד ואיזור בקרה DNAקטע -גן

DNA- כל יחידה כזו היא קטע של נוקלאוזומיםמולקולה מאוד ארוכה. מולקולה זו מאורגנת ביחידות שנקראות .DNA

. היסטוניםהמלופף על קומפלקס חלבונים הנקראים

יש בה DNAאחת שעברה דחיסה. בנוסף ל DNA. הכרומוזום הוא מולקולת כרומוזוםאנו מקבלים DNAמכל מולקולת

היסטונים שונים. -חלבונים

הכרומוזומים בבעלי חיים ישנם בעח חיים דיפולואידים. .בכל אחד מתאי גופו מספר כרומוזומים אופייני לכל בעל חיים יש

)כרומוזום מהאם וכרומוזום המתרבים ברביה מינית הם בדר"כ דיפלואידים. כל הכרומוזומים בגופם הם דיפלואידים

מתאי המין שהם האפלואידים. חוץ מהאב(

יש יצורים שיש להם מחזורי חיים דיפלואידי והפלואידי.

יש טריזומה של בתסמונת דאון הנורמלי הוא בעייתי מאוד ) ואידים שינוי במספר הכרומוזומיםדיפל פרטיםבאותם

יש טריזומיה של כרומוזומים מקרים חמורים יותר בהם יחידות אלו מסוגלים להוולד ולחיות, אבל יש 01כרומוזום

והעוברים הללו ימותו טרם לידתם(

מועבר בצורה מדוייקת מדור לדור? DNAאיך ה

שיכל להסביר את ההעברה המדוייקת DNAמבנה ה ולקראת אמצע המאה הקודמת היה מחקר אינטנסיבי כדי להבין מה

מספר שיירי ראו ש לה אנליזהשעשו DNA. מה שהיה ידוע באותה תקופה זה שבכל מולקולת מדור לדור DNAשל המידע ב

A=T G=C

וטידים קשורים לסוכר.ידעו גם שהשלד של השרשרת בנוי מפוספט סוכר והנוקלא

המכריע הגורם שהיה DNA של לתצלום שניתן הכינוי הוא( Photo 51: באנגלית) 51 תצלום

ידי על בוצע, 1550 בסוף פרנקלין רוזלינד ידי על שנעשה, התצלום. שלו המבנה בגילוי .רנטגן קרני באמצעות קריסטלוגרפיה

התצלום את הראה, עמה מסוכסך שהיה', קולג מקינגס פרנקלין של עמיתּה, וילקינס מוריס, הצליח קצר זמן ותוך התצלום את זכר ווטסון. במעבדתם שביקר ווטסון יימס'לג, ידיעתה מבלי לכך עדויות קיימות. DNA-ה מולקולת מבנה את לפצח, קריק פרנסיס למחקר שותפו עם יחד

.תקופה באותה, DNA-ה של הכפול הסליל מבנה להבנת היא גם קרובה הייתה שפרנקלין

נפטרה פרנקלין ואילו, 1510 בשנת ורפואה לפיזיולוגיה נובל בפרס זכו ווילקינס קריק, ווטסון

.בלבד 33 בת בהיותה, 1551 בשנת מסרטן

DNAשל ה המבנה

כאשר השרשראות מחוברות ע"י קשרי מימן באוריאנטציה הפוכה שרשראות נוקלאוטידים צמודות 0בנוי מ DNAגילו שה

A=T G≡C . פורימידין לבין פורין.יש זיווג בין הנוקלאוטידים

קשרי המימן מקנים גמישות למערכת.

11שיעור

בתא היא תמיד דו גדילית. DNAמולקולת ה

חד המולקולה דו גלדיליים ב יכולה ליצור קטעים RNAמולקולות חד גדיליות. אבל מולקולת ה בדר"כ RNAמולקולות ה

.RNAיכולה להתקפל כך שקטעים יופיעו כדו גדילים או בשילוב של חד גדילי נוסף של RNA גדילית.

כיוון שיש שם יותר קשרי מימן. A=Tיש להשקיע יותר אנרגיה מאשר הפרדה בין קשרי G≡Cכדי להפריד בין קשר

ה מתקבלים שקעים . במולקולהליקס(-)דבל המולקולה הדו גדילית אנטי מקבילה לכל האורך במבנה של סליל כפול

groove .משמשים לקשור מולקולות חלבון למולקולת ההשקעים ראשי ומשניDNA ה ברצף הנוקלאוטידים יובצורה שתל

( בגלל קבוצת הפוספט שהם PH=3טעון שלילי )ב DNAה . שטעונים מטען חיובי וניםרים אל ההיסטובאמצע אזור או קש

יש נטיה להקשר. שליליתונים בסיסים טעונים זה. ולכן לחלב PHחומצות שמשחררות פרוטון ב

15-11שיעור בס"ד

DNAהתהליכים שמתרחשים ב

שנמצא בגרעין ומעוגן בכרומוזומים, DNAמאפשר העברה של תכונות מדור לדור. איך מתרחש התהליך הזה? ה DNAה

:יכל לעבור שני תהליכים

יכל לעבור הוא שכפול. ההכפלה צריכה להיות הכפלה מדוייקת כך שכל אחד מתאי הבת מקבל DNAהתהליך הראשון שה

. המקורי DNAשל ה עותק מדוייק

, הרצף RNAמועתקת ל DMAהתהליך השני שהוא עובר זה השיעתוק/ תיעתוק. בתהליך זה, האינפורמציה שנמצאת על ה

לחלבונים. RNAשעל ה יוצא לציטופלזמה ושם יש תרגום של המולקולות RNAשל ה

תהליך השכפול

:הוכחת מנגנון השכפול של הדנ"א

האורגניזם. בשנת לפני שנים רבות הבינו החוקרים כי שכפול החומר התורשתי הוא תהליך הכרחי להמשך קיום כבר

את עצמה. מכפילה מולקולת הדנ"א השערתם, , תיארו החוקרים ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק את הדרך שבה, לפי1553

( כדי לבדוק את השערתם של Stahl( וסטאל )Meselsonמסלסון ) , נעשה ניסוי, על ידי החוקרים1551ואולם, רק בשנת

ווטסון וקריק.

הדרכים האלה: 3-מבאופן עקרוני, תהליך השכפול יכול להתבצע באחת

בת שני -את שני הגדילים המקוריים, ותאבת אחד מכיל -הבת זהים. תא-שני גדילי הדנ"א, בכל אחד מתאי - שכפול משמר

את שני הגדילים החדשים. -

הבת יש דנ"א מקורי ודנ"א חדש, בשני הגדילים.-בכל אחד מתאי - שכפול מפוזר

הבת יש -מתאי בגדיל האחר. בכל אחד -הדנ"א המקורי נמצא כולו בגדיל אחד, והדנ"א החדש - כפול משמר למחצהש

דנ"א מקורי וחדש.

האפשרויות היא המנגנון שפועל בתהליך שכפול הדנ"א, גידלו החוקרים חיידקי 3-מכדי להוכיח איזו

E.coli על ( 15מצע מזון. מקור החנקן במצע היה איזוטופ של חנקןN( במקום החנקן הרגיל )11N.)

לאוטידים שלידעו כי האיזוטופ הזה ישתלב בכל מקום בתא שבו יש חנקן. מכיוון שבנוק החוקרים

חנקן, ברור כי בדנ"א החדש, שייווצר לאחר השכפול, יופיע האיזוטופ של החנקן. הדנ"א מצוי

החנקן של האיזוטופ כבדים יותר מאלה של החנקן הרגיל, ולכן כאשר שני גם ידעו כי אטומי החוקרים

יהיה "כבד" יותר 15N באותה תמיסה, הדנ"א שמכיל את האיזוטופ של החנקן יהיו סוגי האטומים

הדנ"א שמכיל חנקן רגיל יהיה "קל" יותר, ולכן יתרכז קרוב יותר ואילו ויתרכז בתחתית המבחנה,

לשפת המבחנה )למעלה(.

תרביות של חיידקים : 1מסלסון וסטאל גידלו

(.11Nכמה דורות על מצע שמכיל חנקן "קל" ) - 1תרבית

(15Nבד" )כמה דורות על מצע שמכיל חנקן "כ - 0תרבית

כמה דורות על מצע מזון שמכיל חנקן "כבד", ואחר כך דור אחד על מצע שמכיל - 3תרבית

חנקן "קל"

מספר דורות על מצע מזון שמכיל חנקן "כבד", ואחר כך שני דורות על מצע מזון - 1תרבית

שמכיל חנקן "קל".

15-11שיעור בס"ד

קבעו את משקליהם של ובאמצעות סרכוז )בצנטריפוגה(הגידול, הפיקו החוקרים את הדנ"א מכל אחת מן התרביות, בתום

שני גדילי הדנ"א.

שלם כלומר: גדיל חדש תוצאות הסרכוז אישרו את השערתם של ווטסון וקריק ששכפול הדנ"א הוא שכפול משמר למחצה,

קלאוטיד המשלים הקיים ניצב הנו של דנ"א נוצר על גבי גדיל שלם קיים, המשמש לו כ"תבנית". מול כל נוקלאוטיד בגדיל

)חסר פה(... בגדיל החדש.

איך התהליך הזה מתרחש?

לינארי. DNAמעגלי. לבני האדם יש DNAלחיידקים יש

ORI (origin of replication)גם אצלנו וגם אצל חיידקים ההכפלה מתחילה במקומות מוגדרות הנקראות

. מנקודה זו הליקאז. ההפרדה מתרחשת ע"י אנזים DNAבנקודה זו יש תהליך אנזימטי של הפרדה בין שני הגדילים של ה

יש הכפלה גם ימינה וגם שמאלה.

Replication fork- .מכל מקור הכפלה יש שני מזלגות שיכפול. ואז מתרחשת הכפלה מלאה

DNAבחיידקים יש נקודה אחת ממנה מתחיל השכפול של ה

בתאים איאוקריוטים יש על פני כל כרומוזום כמה נקודות הכפלה.

יש לו תפקיד בתהליך. DNAבכל

. 3פולימראז DNAעיקר העבודה בתהליך השכפול עושה -בחיידקים

ההתחלה לא מתבצעת ע"י פולימראז.....

DNA תפקידו 1פולימראז

3161.60131 בס"ד

שומנים

השומנים מעורבים במטבוליזם האחראי על יצור אנרגיה בתא6 רוב האנרגיה מקורה בפירוק של שומנים6 הדבר הראשון שהגוף יפרק כדי להפיק אנרגיה הוא השומנים6

6הם המרכיבים המרכזיים של הממברנות הביולוגיות 6משמשים לבידוד תרמי פונקציונלים המשמשים כהורמונים6קבוצה של שומנים -קבוצת הסטרואידים מולקולות ויטמין שומניות )מולקולות המשמשות לבקרה ביולוגית6 )פרוסטגלנדינים

הידעת?

שומן טבעי= טריגליצרידים6 משומנים אלה הם טריגליצרידים6 הם מרכיב מאוד מרכזי בשומן 01%ממסתו של בע"ח יונק מורכבת משומנים6 5-05%

בע"ח השונים6נאגר בתאים מיוחדים הנקראים אדיפוציטים, תאים אלו מתמחים באגירת השומן6 הם בונים את רקמות השומן השומן

adipose tissue6ה

רקמות השומן היא מאגר האנרגיה הראשוני אותו ינצל הגוף6

יחידת המבנה המרכזית של רוב הטריגליצרידים הם ה של פחמנים כאשר בקצה השרשרת יש זנב הידרופובי וראש מולקולות בעלולת זנב הידרופובי המכיל שרשרת ארוכ

קרבוקסילי הידרופילי6 הן נבדלות ב:

o ככל שהשרשרת ארוכה יותר תכונות יותר הידרופוביות6 כמה פחמנים נמצאים בזנב ההידרופובי6 -אורך השרשרת o קשרים כפולים )חומצות האם יש בשרשרת קשרים כפולים בין שיירי פחמן )חומצות שומן בלתי רוויות( או אין

שומן רוויות(6 חומצות שומן שיש להן לפחות קשר כפול אחד הן חומצות שומן לא רוויות6 o 6אפשר לקבל מצב של ציס וטרנס

ברוב המקרים הקונפורמציה סביב הקשר הכפול היא קונפורמצית ציס6 דבר זה גורם למולקולה לכיפוף6

גבוהות6 כתוצאה, השומנים הללו מופיעים בגוף כשומן מוצק6 טמפ ההיתוך של חומצות השומן הרוויות הן טריגליצרידים הבנויין מחומצות שומן בלתי רוויות מופיעות עם כיפוף, כתוצאה נקבל מצב של שמן ולא

של מוצק6 סביב הקשר הכפול יש אוריאנטצית טרנס הגורמת ליישור המולקולה, כתוצאה כל ההשפעה -שומן טרנס

צית ציס לא קיימת6 הן לינאריות ולכן יש להן נטיה להתגבש בטמפ נמוכה6 גם בטבע יש שיוצרת קונפרומשומנים טרנס6 בתעשיה יש יצירה של שומני טרנס )בעלי טמפ היתוך יחסית גבוה והם מתגבשים בטמפ

הגוף( הם דביקים, נדבקים לדפנות כלי הדם6 o הPKA 6 זה אומר שבסביבות 565הוא בסביבותPH=7 ה 666המולקול o סימונים מוסכמים לחומצות שומן-

( זה כולל את 31אין קשרים כפולים, אנו נסמן את מספר הפחמנים בשרשרת ) -אם החומצה היא חומצה רוויה (1הפחמן של הקבוצה הקרבוקסילית, ואת מספר הקשרים הכפולים )

31:1 בוא מספר הקשרים הכפולים במצב בלתי רווי הסימון יהיה: מספר הפחמנים בשרשרת6 אחרי הנקודתיים י

cΔ9, ציס או טרנס6 אחכ תבוא דלתא כדי לסמן איפה הקשרים הכפולים באיםT6או Cבמולקולה6 אחכ יבוא או

0-31בין פחמן 31:3

זהו הסבון6 כיוון שהוא מסיס במים, הוא מסוגל -כשמגיבים טריגלצרידים עם בסיס חזק אנו מקבלים מלח של חומצת שומן מיצלות שיכולות להכיל בליבה שלהם שומנים וכך אנו יכולים לשטוף כל מני שומנים בעזרת סבון6ליצור

בתמיסה מימית מולקולות קוטביות יכולים להפחית את שטח המגע6

מבנה ליפוזוםאלא המבנה הכללי הוא מבנה גלילי ולגן המיצלה היא לא מבנה מועדף -זנבות הידרופובים 0אם יש ראש הידרופילי עם

לייר6-בי מרכיבים: 5הממברנה בנוייה מ

פוספוליפידיםסרמיד6 אז מדברים על 0בנויים על שלד של ספינגוזין6 אם קושר חומצת שומן דרך קשר אמידי על פחמן -ספינגוליפידים

הוא ספינגוליפיד המשמש לאבני בניין לממברנות ביולוגיות תנקשרת קבוצה סוכרי 1לפחמן -גליקוספינגוליפידבמקום קבוצת פוספט שנקשרת לגליצרול נקשרת מולקולה סוכרית פולארית6 בממברנות של תאים -גליקוגליצרוליפיד

ממרכיב הממברנה6 51%אנימלים נמצא פחות מולקולות כאלו6 בצמחים הם מהווים כ

3161.60131 בס"ד

מטבעות ארומטיות עם משפחה של מולקולות שומניות6 מולקולות שאינן מכילות חומצות שומן אלא בנויות -הכולסטרולזנב6 הכולסטרול הוא חלק מהפאזה השומנית של הממברנה, הוא לא בונה את הממברנה אבל הוא משובץ בפאזה

השומנית של הממברנה6 יש לו השפעה על מידת הפלואידיות6 הוא משמש כאבן בניין מרכזי של כל ההורמונים המין )טוסטוסטרון ואסטרוגן( הם יהיו מיוצרים בגונדות או ביותרת כוללים את הורמוני -הסטרואידים6 הורמונים סטרואידים

הכליה, והורמונים נוספים6הם הורמונים שאינם חלבוניים אלא שומניים6 זה משפיע על מערכת התובלה שלהם בנוזל הדם ההידרופילי6 ולכן הגוף

מוצר פתרונות להובלה6

ממברנת התא, כמו ממברנות של אורגנלות תוך תאיות6 היא בנויה משכבה כפולה של פוספוליפידים6 -ממברנות ביולוגיותננומטר6 בתוכה משובצים חלבונים שונים אשר יכולים לעבור את הממברנה מהקצה התוך תאי .בממוצע הממברנה היא

צומדים לממברנה אבל לא מעוגנים לאיזור לחוץ תאי וחלבונים הפונים לאחד הקצוות )חלבונים אינטגרלים( 6 חלבונים המ לייר נקראים פריפריאלים6-ההידרופובי של הבי

הכרות בין תאים יכולה להיות מבוססת חלבונים כאלה וקבוצות סוכריות הבולטים מהממברנה6

ת של פלואידית, נוזלית6 יש כמה דברים המשפיעים על הפלואידיו הפאזה הממברנלית היא לא פאזה קבועה אלא פאזה הממברנה:

6טמפרטורה 6סוג חומצות השומן הקשורות לפוספוליפידים, בציס הפלואידיות גדולה יותר אורך זנבות חומצות השומן הרוויות6 זה משנה את הטמפ בה הם יתגבשו 6אורך זנבות חומצות השומן הבלתי רוויות6 זה משנה את הטמפ בה הם יתגבשו

מברנה הם לא זהים מבחינת ההרכב שלהם6 פוספוליפידים שפונים אחד לשני במ 0בממברנת תאי הדם האדומים הפוספטידיל כולין הרבה יותר נפוץ בצד הפונה כלפי חוץ התא6 בשכבה הפונה כלפי פנים התא יש עושר של פוספוטידיל סרין6 אחת הדרכים לזהות שתאים עוברים אפופטוזים היא שאחד התהליכים הראשונים

(56טוזיס מוקדם הוא שיש היפוך כך שהפוספוטידיל סרין פונה כלפי חוץ התא )ע"י אנקסין שמתרחשים בתא באפופ

של חלבון ממברנלי רואים שיש רצפים שמכתיבים לחומצות אמיניות הידרופוביות6 הרצפים DNA כשמסתכלים על רצפי ה

ההידרופובים משמשים כאיזורים טרנס ממברנלים6

פעמים בצורה של חבית, תעלה6 חלבון זה הוא תעלה שמאוקטבת ע"י אור, בנוכחות 7יש חלבון שחוצה את הממברנה אור התעלה נפתחת6

בע"ח יכולים להתאים את הממברנה שלהם לתנאים בהם הם חיים6

חומצות 01אותו איזור המעוגן בממברנה הוא הידרופובי6 יש איזורים שהם בעלי אופי יותר הידרופובי )רצפים של לפחות

אמינו הידרופוביות( זה איזור החשוד כאיזור טרנס ממברנלי6

3161.60131 בס"ד

איך מולקולות יכולות לנוע מתוך התא והחוצה ולהפך? יש שלוש אפשרויות:

מחוץ לתא וריכוז נמוך בתוך התא6 יש דיפוזיה ממקום הריכוז הגבוה לנמוך6 תתקיים אם יש ריכוז גבוה של יונים 36 דינמים6 -דיפוזיה פאסיבית6 הדיפוזיה הזו תהיה מוכתבת עפי שיקולים תרמו

דיפוזיה כזו תהיה מאוד לא יעילה, כיוון שהיונים צריכים לעבור דרך התווך ההידרופובי6 דיפוזיה כזו קיימת אך ה לא יעילה כשמדברים על יונים טעונים ומולקולות טעונות6קיימת בצור

אם הפרש המטענים 6 ולהפך יונים שליליים פחות יעדיפו להכנס למקום עם ריכוז יונים שליליים גבוה נוסף לכך,הוא קטן אבל הפרש הריכוזים גדול, אז בעיקרון הנטיה תהיה בצד דיפוזיה פנימה לתוך התא6 אבל כמו שאמרנו

דיפוזיה זו לא ככ יעילה6 ישנן מולקולות שיכולות לעבור את המולקולה מאוד בקלות, מולקולות שאינן פולאריות606 Facilitated diffusion-

דיפוזיה ע"י תעלות6 כל האיזור של התעלה יהיה הידרופובי בחלק החיצוני שלו אבל בפנים התעלה יהיהפר סופי, מוגבל6 תעלות יוניות שמאפשרות מעבר של הידרופילי6 הדיפוזיה מתרחשת דרך תעלות במס

יוני כלור, גלוקוז עוד6

בתוך הממברנה, בתווך ההידרופילי6מולקולות שנעות היא מייצרת ionophore-דוגמא למולקולה כזו היא אנטיביוטיקה )מולקולה הפוגעת בתאים( שמשמשת כ

במולקולה זו המשמשת כתעלה תעלה בתוך הממברנה ומאפשרת מעבר של יונים6 אם משתמשים בהתאם למפל הריכוזים, אנו יכולים לאפשר העברה של יונים ללא פיקוח6 היא יכולה לגרום להפעלה או

השתקה של כל מני פעילויות6 נוסף לכך היא יכולה לגרום למוות תאי6

:Active transportיש שני סוגים של

6 דוגמא לכך היא משאבת נתרן אשלגן6 משאבה זו מכניסה מעבר בניגוד למפל הריכוזים6 זהו מעבר אקטיבי 36 פנימה יוני אשלגן ומוציאה החוצה יוני נתרן, בניגוד למפל הריכוזים6

אם נסתכל על החלבון עצמו שמשמש כמשאבה, הוא מעוגן בממברנה6 הוא יכל להיות פתוח כלפי חוץ ופתוח כלפי פעמים6 תת יחידה ביתא חוצה 31פא חוצה את הממברנה תת יחידה אל -פנים6 החלבון מורכב משתי תת יחידות

את הממברנה רק פעם אחת6 הקומפלקס הזה הוא פעיל6 יש מחלוקת האם המבנה הוא טטרמר )אלפא+ביתא או רק אלפא+ביתא( 0כפול

יונים של 0כאשר הוא פתוח כלפי חוץ, תת היחידה אלפא מזורחנת ופתוחה כלפי חוץ6 כתוצאה היא יכולה לקשור תוך כדי שיחרור קבוצת הפוספט, קישור זה מאפשר את ATPהיונים, יש קישור 0אשלגן6 ברגע שהיא קשרה את

סגירה של הקצה הפונה החוצה ופתיחה של הקצה הפונה פנימה6 כאשר הקומפלקס פונה כלפי פנים יש -ההיפוךל היונים הוא כתוצאה מהפרש יוני האשלגן )בניגוד למפל(6 כח נוסף המאפשר את השיחרור ש 0שיחרור של

, ואז יש היפוך של ביתא ADPל ATPיוני נתרן לתת יחידה אלפא6 יש ביקוע של 1טנציאלים6 לאחר יש קישור של פו

כלפי חוץ ומשתחררים יוני הנתן, וחוזר חלילה6 הוצאת יוני הנתרן היא גם בניגוד למפל הריכוזים וגם בניגוד להפרש הפוטנציאלים6

06 Co-transport- העברה במסלול עקיף6 שימוש באנרגיה שבה יונים נכנסים בהתאם להפרש הפוטנציאלים

מעבר נתרן וגלוקוז מחוץ התא פנימהATP 6 6ולא באנרגית ובהתאם למפל הריכוזיםכשהתעלה פתוחה כלפי חוץ יש קישור של הנתרן, בהתאם להפרש הפוטנציאלים והריכוזים וביחד עם יוני הנתרן

מולקולות גלוקוז6 מצד אחד יש הכנסה של יוני נתרן עם יוני הגלוקוז ומצד שני יוני הנתרן מוצאים החוצה נכנסות עם משאבת נתרן אשלגן6

Symport- 6הכנסת חומר אחד אגב הכנסתו של חומר אחר

Antiport- 6הוצאת חומר אחד אגב הוצאתו של חומר אחר

3161.60131 בס"ד

שיטות הפרדה:

שיטה פשוטה, הפרדה ע"פ מידת המסיסות השונה של חלבונים בתמיסת מלח מרוכזת6 החלבונים – סולבציה 36

השונות(6 ככל שנגדיל את ריכוז היונים את R-בעלי מטענים שונים ובעלי מידת משיכה שונה למים )ע"פ קבוצות ה

6ישקעומולקולות המים ולכן היונית, החלבונים היותר הידרופוביים לא יצליחו להתחרות ביונים על חוזק התמיסה

סיבוב מהר של מבחנה יגרום למולקולות היותר כבדות לשקוע6 התהליך יכול להימשך בין מספר – צנטריפוגה 06

71,111במהירות גבוהה )אפילו עד מנועדקות6 משתמשים בתמיסת סוכרים ומערבבים ע"י 01-שניות לכ

6 הרצועה הנמוכה ביותר תהיה של ה" אחת על גבי השנייתרצועוסיבובים לדקה(6 נקבל מעין סולם של משקעים, "

המולקולות היותר כבדות6 ניתן לחורר את המבחנה ע"י סיכה ולטפטף למבחנות אחרות כל רצועה ואז לחזור על

התהליך מחדש6

הנקשר למולקולות בתמיסה6 לאחר מכן, בנוכחות תמיסת בופר, מפרידים חומר סופחשימוש ב – כרומטוגרפיה 16

קשר שנוצרו6 המולקולות שיצאו ראשונות הן אלו שיצרו קשרים חלשים עם החומר הסופח, בעוד אלו שיצאו את ה

אחרונות הן אלו שיצרו קשרים חזקים6

הפרדה ע"פ מטען המולקולות6 נבדוק לחלבון הרצוי מה רצף הח6א ומה המטען החזוי – מחליף יונים (א

ן חיובי, לוקחים עמודה בה יש חלקיקים אינרטיים מסוים6 אם נרצה לבודד חלבון בעל מטע pHבטווח

אליהם מחוברים רצפים בעלי מטען שלילי6 החלבונים בעלי המטען החיובי יקשרו לרצפים אלו6 כעת

ונעביר בקולונה תמיסה עם יונים חזקים יותר, שיקשרו לעמודה במקום החלבונים6 החלבונים שייפרד

אחרונים הם אלו בעלי הקישור החזק6 הפרדה ע"פ וראשונים, הם אלו בעלי הקישור החלש ואלו שייפרד

חיוביpH 6-חומצי והפרדה ע"פ מטען חיובי תתבצע ב pH-מטען שלילי תתבצע ב

של החלבון עם מולקולה מסוימת )למשל אנזים ומצע(6 היקשרות ספציפיתהפרדה על סמך – זיקה (ב

סה למיכל בו נמצאות המולקולות אליהן החלבון נקשר והן משמשות כפיתיון ו"דגות" מכניסים את התמי

את החלבון הרצוי6 אלו שלא יקשרו לפיתיון ישטפו החוצה6

לאחר היקשרות לחומר הסופח, ההיפרדות לוקחת זמן רב6 כדי לחסוך בזמן – נוזל בעל יכולת גבוהה (ג

המזרז את ההיפרדות6 בגלל הלחץ הדרוש, נאלצו לפתח לחץ גבוהולשפר הדיוק של התוצאות, מפעילים

נוזל תמיסה שיהיה עמיד בלחץ וגם כלי מבחנה חזק6 כך התהליך אורך דקות ולא שעות6

המולקולות6 גודלהפרדה ע"פ – פילטרציה 56

בעלות קוטר מסוים6 המולקולות הקטנות בתמיסה יכנסו לתוך התעלות, תעלותממלאים קולונה ב – ג'ל (א

ו ויצאו אחרונות6 המולקולות הגדולות לא יוכלו להיכנס לתעלות ולכן ישטפו במהירות6יתעכב

מסוים6 מולקולות הקטנות מערך זה MWCO)ממברנה( בעלת נקבים בעלי בשקיתנעזרים – דיאליזה (ב

בתוך השקית6 נעשה שימוש בתמיסת בופר מחוץ ויצאו דרך החורים, בעוד המולקולות הגדולות יישאר

עלולים להגיע למצב של שיווי משקל בו –לעיתים מחליפים את התמיסה6 חסרונות לשקית ו

בתוך השקית6 התהליך אורך מספר שעות6 וחלק מהמולקולות הקטנות יישאר

מולקולות גבוה בתוך השקית, מפעילים לחץ גבוה המזרז את ריכוזכדי לשמור על – אולטרה פילטרציה (ג

נות דרך הנקבים6יציאת המולקולות הקט

3161.60131 בס"ד

שיטות אנליזה בין מולקולות עפי גודל המולקולה:הפרדה 36

שיטה בה יש שקית דיאליזה/ ממברנה6 ממברנה בה יש חורים בגודל נתון6 הגודל של החורים ניתן -דיאליזההם יעברו בקלות6 מולקולות הגדולות מהמסה, לא -ביחידות של מסה מולקולרית6 כל המולקולות הקטנות מהמסה

ל שמספר ההחלפות גדול יצליחו לעבור דרך החורים6 לא מגיעים למצב שיש רק את המולקולה הרצויה מיד, ככ יותר כך הדיוק גדול יותר6 הייתרון של שיטה זו היא הפשטות שלה6

Ultra filtration- 6משתמשים באותו רעיון של הדיאליזה, שימוש בקולונה6 שמים ממברנה כמו השימוש בשקית

את הקולונה מכניסים לצנטריפוגה שמפעילה לחץ צנטריפוגלי וכך מפרידה לפי משקל6 אם ניקח פקק שעם ונזרוק אותו למים הוא יצוף בגלל שהצפיפות שלו קטנה מצפיפות המים6 -ג של צפיפויותמדר

כשיש תמיסה מימית, לכל מולקולה יש את הצפיפות שלה6 סוכר שתיה6 ניצור מדרג במבחנה6 בתחתית המבחנה ניצור ריכוז גבוה של סוכרוז וככל שנעלה במבחנה -סוכרוז

להעמיס דוגמא של חלבונים/ מולקולות כך שהם לא מתערבבים6 ניקח את עדינות6 אנו יכולים בהריכוז ילך וירדהמבנה הזו ונריץ באולטרא צנטריפוגה6 בסוף תהליך הסירכוז מקבלים מבחנה בה כל המולקולות שהיו בתערובת

מעורבבים בגרדיאנט כך שכל מולקולה נמצאת במבחנה לפי הגודל שלה6 המגבלות:

כל מעבדה אולטרא צנטריפוגה6אין ב הבדלים בנפח המולקולות6 השיטה מבוססת על כך שיש לנו גרגירים אינרטים6 הם בנויים בצורה כזו -סינון בג'ל

בעלות קוטר מסוים6 המולקולות הקטנות תעלותממלאים קולונה ב שהם מלאים בחללים בעלי קוטר ידוע ונתון6צאו אחרונות6 המולקולות הגדולות לא יוכלו להיכנס לתעלות ולכן ישטפו בתמיסה יכנסו לתוך התעלות, יתעכבו וי

במהירות6וך הגרגירים, אלא יעברו מה מיוחד בשיטה זו? מולקולות גדולות מקוטר התעליות שבתוך הגרגירים, לא יכנסו בת

ככל ששוטפים במרווחים6 ככל שהמולקולה קטנה יותר, קטנה מקוטר התעליות, הן יתעכבו יותר בתוך הקולונה6 את הקולונה בתוך הבופר, המולקולות הגדולות נשטפות והקטנות מתעכבות6

נוכל לקחת תערובת המכילה הרבה חלבונים, גם אם ההבדלים בגדלים הם קטנים מאוד בתנאי שהקולונה ארוכה מאוד6

הבדלים במטען החשמלי של המולקולות: 06 המשפיעים על הנדידה הם: המטען, גודל, מתח בשדה חשמלי נדידה בשדה חשמלי6 הגורמים -אלקטרופורזה

)הקובע את מטען המולקולה(6 מטענים הטעונים חיובית ינדדו לקטודה6 בעוד שהמטענים הטעונים שלילית pHוה

בדרכ האלקטרופורזה מתבצעת בג'ל6 אלקטרי לא ינדוד6-האיזו pHינועו לאנודה הטעונה חיובית6 חלבון הנמצא ב סופג ניקח נייר

הבדלים במסיסות: 16 הנקשר למולקולות בתמיסה6 לאחר מכן, בנוכחות תמיסת בופר, מפרידים חומר סופחשימוש ב -כרומטוגרפיה

את הקשר שנוצרו6 המולקולות שיצאו ראשונות הן אלו שיצרו קשרים חלשים עם החומר הסופח, בעוד אלו שיצאו אחרונות הן אלו שיצרו קשרים חזקים6

מקדם ההפרדה מבטא את היחס בין החומר שהתמוסס במים )תמיסה הידרופילית לעומת הידרופובית( כאשר פאזות6 פאזה מימית ופאזה 0באותה מבחנה יש תמיסה הידרופילית והידרופובית6 נניח שיש לנו מבחנה עם

הפאזות אינן מתערבבות אחת בשניה6 0תחתונה פאזה הידרופובית יותר, נניח פנול6 o מיליגרם של פניל אלנין ומכניסים אותו למבחנה6 לאחר ההכנסה מערבבים את 3נניח שאנו לוקחים

161מיליגרם בפאזה המימית ו 160מיליגרם פניל אלנין מקבלים 3החומרים במבחנה6 בסופו של דבר מה 6 3:5בפאזה הפנולית6 ז"א היחס במסיסות בפאזה המימית ליחס בפאזה הפנולית הוא

3:56ן לומר שמקדם ההפרדה של פניל אלנין במים ופנול הוא לכן ניתממסים שונים שאינם מתמוססים 0והממסים, ומקדם ההפרדה מתייחס תמיד למומס מסויים 0תוך ציון המומס,

זה בזה6o נניח שיש לנו פניל אלנין וליזין6 לשניהם יש מקדמי הפרדה שונים במים ופנול6 מבחינת פניל אלנין זה

(6 3:1) 1605בעוד בפנול 61675 מבחינת הליזין נצפה למצוא במים 3:5יתחלק כיוון שפאזות אלו אינן מתערבבות, אנו ללוקחים את הפאזה המימית ומעבירים אותה למבחנה שניה6 במבחנה

פניל 160ישאר שם, מתוך ה 1:5מיליגרם של ליזין 1675מיליליטר של פנול6 מה שקרה, מתוך ה 5השניה היה 6 3:5ר שם ישא

רמת הניקיון של הליזין הולכת וגדלה בכל העברה6 o 6לוקחים נייר כרומטוגרפיה, כאשר סיבי הנייר מצופים חומר הדרופילי

השקעה כרומטוגרפית זיקה: 56

חלבונים שונים6 בגדלים שונים ועם תכונות שונות6 יש 3111נניח שיש באותה ביופסית כבד שאנו לוקחיםכמה צמדים של מולקולות שמסוגלים להקשר אחת לשניה באופן ספציפי )כגון לקטינים וסוכרים, רצפטור

זה שלנו6 וליגנד, אנזים וסובסטרט, נוגדן ואנטיגן(6 אנו יכולים להשתמש בהכרות זו לאנלייקשור את החלבון שלו אם יפגוש אותו( נגד -ניתן לקחת חומר אינרטי, אדיש עם נוגדן )שהוא אינו אדיש

אותו אנו מחפשים6 ניקח קולונה שבעזרתה כל החלבונים ישטפו דרך הקולונה והחלבון אותו אנו Xחלבון

ונשאר עם ף את כל החלבונים רוצים יקשרו לנוגדנים שבגרגירים, לא ישטף וכך נפריד6 לאחר שנשטו

3161.60131 בס"ד

ואז החלבון שרצינו יצא6 זוהי שיטה מועדפת, שבה בשלב אחד אנו מנקים PHהחלבונים שרצינו, נשנה את ה

את החלבון בצורה מצויינת6 בפועל לא מקבלים מידת ניקיון טובה בשיטה זו, אבל החלבון שלנו מתקבל בריכוז הרבה יותר גבוה ע"י שימוש בשלב אחד6

שלא תמיד נשתמש בשיטה זו? לא תמיד אנו יודעים מהו החלבון אותו אנו מחפשים6 לעיתים יודעים את למה הפעילות הדרושה אבל לא את החלבון המדובר6 לעיתים אין נוגדן טוב, ספציפי6 לעיתים הבעיה היא כספית

או שהנוגדן לא זמין6 דברים תכנים אלו מגבילים אותנו ואז נשתמש בשיטות אחרות6 נשתמש בלקטין כדי לקשור גליקופרוטאין

כלוריד, זהו מלח מאוד כבד6 אנו לוקחים את -משתמשים בגרדיאנט של צלזיום -הפרדה בין חומצות גרעין שונות

מוסיפים לתערובת זו חומר פלורוסנטי הנצמד לחומצות הגרעין6 הגרדיאנט של הריכוזים של הצלזיום כלוריד DNAה

נבנה תוך כדי סיבוב הצנטריפוגה6 ריכוז הצלזיום ירד ככל שנעלה במבחנה6 בגלל הצביעה בחומר הפלורוסנטי, פשוט DNA 6רואים פסים זוהרים היכן שנמצאים מולקולות ה

את מה שיוצא מהקולונה? קוראים בספקטרופוטומטר ואז רואים איפה החלבון יצא6 איך דוגמים

נניח שיש לנו חלבון מיוחד שנמצא בתערובת אבל אנו לא יודעים את גודלו6 ציינו שככל שהחלבון גדול יותר הוא יתעכב נפח אילוציה כנגד חלבונים אחרים בגדלים ידועים6 בעזרת עקומת סטנדרט של 1עם Xפחות6 נערבב את החלבון

מושג לגבי המשקל המולקולרי שלו6 משקל מולקולרי נקבל