מחומצות גרעין לחלבונים:

מפגש מדריכים

תשס"ז

אלישבע גבע

בתהליך התעתוק:רנ"א נוצר על גבי הדנ"א על פי עקרון

זוגות הבסיסים

שתי השרשרות של הדנ"א נפתחות ועל פני אחת מהן נבנות מולקולות רנ"א שונות וביניהן מולקולות

. רנ"א-שליח

דנ"א ורנ"ארנ"א נבנה על גבי דנ"א תוך יצירת קשר בין זוגות בסיסים :

CTAG הבסיסיםבמקטע של

דנ"א

GAUC הבסיסיםבמקטע של רנ"א שנוצר

גבי הדנ"א

דנ"א ורנ"א הם ביופולימרים שמורכבים מאותו סוג

מונומרים - נוקלאוטידים.

מיהו רנ"א-שליח?

רנ"א שליח הוא פולימר לינארי . •רנ"א-שליח נושא על גביו מידע גנטי •

שמתורגם למולקולת חלבון.

נוצרים חלבונים על בתהליך התרגוםפי המידע הגנטי שמצוי ברנ"א-שליח

ייחודו של תהליך התרגום

תהליך התרגום מקשר

בין

סוגי בסיסים 4מולקולות רנ"א, המאופיינות על ידי

לבין

. חומצות אמיניות20מולקולות חלבונים המורכבות מ -

בתהליך זה לפולימר הקיים ולפולימר הנבנה עליו יש יחידות חוזרות שונות לחלוטין.

ניתן לדמות את תהליך יצירת החלבונים לתרגום של שפה אותיות אחרות. 20הכוללת אותיות, לשפה אחרת4הכוללת

יחידות חוזרות שונות 20כדי ליצור פולימר בעל יחידות חוזרות שונות יש צורך בקוד. 4מפולימר בעל

הקוד קרוי

הקוד הגנטי

הקוד הגנטי והקודוניםהקוד הגנטי הוא אוסף של שלישיות בסיסים על גבי •

רנ"א-שליח.כל שלישיית בסיסים קרויה קודון.• החומצות האמיניות מתאים קודון 20לכל אחת מ-•

אחד או יותר. C, ציטוזין - U, אורציל - Aארבעת הבסיסים : אדנין - •

, מאפשרים יצירה של שלישיות מרובות Gוגואנין – )בסיס מסוים יכול להופיע יותר מפעם אחת באותה

שלישיה(.

הקוד הגנטימקודונים לחומצות אמיניות

http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-27.html

הקוד הגנטיטבלת קודונים וחומצות אמיניות

http://www.mun.ca/biology/scarr/Gr10-27.html

קודון

מה מייצגות שלוש אותיות הקודון – ACC?

נוקלאוטידים 3 הן מייצגותסמוכים, שהבסיסים שלהם

אדנין, ציטוזין, ציטוזין.

את הנוקלאוטידים קוראים '3' לקצה ה – 5מקצה ה –

שלד הפולימר קבוע לאורך הסידור של כל הרנ"א.

קבוצות הצד )הבסיסים( , שאינו קבוע– הוא המידע

הגנטי

המידע הגנטי עובר מן הדנ"א לחלבון – דרך הקוד הגנטי

http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol20/CB20_12.html

דנ"א

רנ"א-שליח

חלבון

תעתוק

תרגום

תרגיל מספר הלימוד: בסיסים )או 21נתון מקטע של רנ"א-שליח המכיל

נוקלאוטידים(. המקטע מכיל שבעה קודונים. ?אלו חומצות אמיניות יווצרו על פי מקטע זה

נשתמש בטבלת הקוד הגנטי

שייך לחומצה האמינית אלאניןGCUקודון

הפפטיד הנוצר 6 קודונים אך על גביו נוצר פפטיד בעל 7קטע רנ"א-שליח הכיל

חומצות אמיניות בלבד:

Ala Thy Glc Leu Arg Ser

, אין חומצה אמינית מתאימה. מה ההסבר לכך?UAGלקודון השביעי,

- קודון שמסמן את סיום סינתזת קודון עצירה הוא UAGהקודון החלבון.

יש שלושה קודוני עצירה:

UAAUAGUGG

אם נסתכל על טבלת הקודים הגנטיים

(, שאינם מקודדים STOPנראה את שלושת קודוני העצירה )חומצות אמיניות וכמו כן נראה שלכל חומצה אמינית יש יותר

.Metמקודון אחד, למעט חומצה אחת -

הסתכלות מחודשת על רנ"א-שליח

רנ"א שליח אינו סתם פולימר המורכב מרצף של נוקלאוטידים אלא הוא פולימר

המורכב מרצף של שלישיות נוקלאוטידים – רצף של קודונים

רנ"א-שליח זקוק לעזרה

על רנ"א-שליח נמצא המידע גנטי לרצף החומצות האמיניות בחלבון.

אבל : רנ"א-שליח אינו נקשר ישירות לחומצות האמיניות.

הציע קריק את ההשערה הבאה:1955ב –

"תהליך התרגום מחייב קיום של מולקולה נוספת: מולקולה שנושאת עליה את החומצה האמינית וגם

מזהה את הקודון המתאים לחומצה זו על רנ"א .רנ"א-מעבירשליח". מולקולה זו היא

HELP!

שראה קריק בדמיונו:המולקולה

http://opbs.okstate.edu/~petracek/Chapter%2027%20Figures/Fig%2027-02.GIF

מצידה האחד נקשרת לחומצה אמינית ומצידה האחר נקשרת לקודון

חומצה אמינית

רנ"א-שליח

קודון

מהו המבנה של מולקולה שיכולה להקשר הן לחומצה אמינית והן

לקודון?

נציג את המבנה הראשוני,

השניוני והשלישוני

שלה

מבנה מולקולת רנ"א-מעבירראשוני

שניונישלישוני

לרנ"א-מעביר יש שני אתרים חשובים

אתר הקישור לחומצה האמינית .1

http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol20/CB20_3.html

. אתר הקישור אל הקודון ברנ"א-שליח. 2הקשרים בין הקודון לאנטיקודון הם קשרי

מימן

שני אתרי הקישור של רנ"א-מעביר זמינים מבחינה מרחבית

סיכום זמני

לרנ"א הועתק דנ"אהמידע הגנטי שב• .שליח

.קודוניםהמידע הזה הוא אוסף של •.חומצה אמיניתלכל קודון מתאימה • נקשר לחומצה אמינית ומביא רנ"א מעביר•

אותה אל הקודון המתאים לה..תרגוםעכשיו ניתן להתחיל את תהליך ה

היכן הוא מתרחש?.ריבוזוםעל גבי מבנה שנקרא

הריבוזום הוא מבנה שמצוי . בציטופלסמה של התא

.על גבי הריבוזום מתבצע תהליך התרגום

ריבוזומים

ציטופלסמה

גרעין התא

הריבוזום הפעיל מורכב משתי יחידות : יחידה קטנה ויחידה גדולה

:כל אחת משתי היחידות בנויה משני סוגי מולקולותי שמהווה שני שליש ממשקל רנ"א-ריבוזומל

.הריבוזום. שמהווה שליש ממשקל הריבוזוםחלבון

הרכב הריבוזום

בתוך הריבוזום יש שלושה אתרים לקשירת רנ"א-מעביר ואתר אחד

לקשירת רנ"א-שליח

רנ"א ריבוזומלי – וואו!

המבנה השניוני של רנ"א ריבוזומלי

בתאי חיידקים

למה יכולה לשמש מולקולה במבנה

?כזה

"שחקנים" משתתפים בתהליך 4התרגום

–מבנה בציטופלסמה של התא. על גביו ריבוזום•מתרחש תהליך התרגום כלומר ייצור החלבון

–מולקולה שנוצרת בגרעין התא על פי רנ"א-שליח•תבנית הדנ"א ומכילה את הקוד הגנטי. מולקולה זו

מגיעה אל הציטופלסמה ונקשרת לריבוזום. – מולקולה הפועלת כמתאמת בין רנ"א-מעביר•

הנוקלאוטידים ברנ"א-השליח לבין החומצות האמיניות בחלבון.

–מונומרים מהם בנויים חומצות אמיניות•החלבונים.

אנימציה של תרגום

• http://207.207.4.198/pub/flash/26/transmenu_s.swf

את תהליך התרגום מקובל לחלק לשלושה חלקים:

איתחול התארכות

סיום

איתחול רנ"א-מעביר טעון בחומצה האמינית מתיונין מתחבר ליחידה הקטנה של

Pהריבוזום, באתר

http://www.csu.edu.au/faculty/health/biomed/subjects/molbol/images/7_28.jpg

-רנ"א-מעביר

רנ"א-שליח נקשר גם הוא ליחידה הקטנה

רנ"א-מעביר נע לאורך הרנ"א השליח AUG. AUGעד שהוא מגיע לקודון

הוא קודון ההתחלה

תת-היחידה הגדולה של הריבוזום מתחברת אל תת-היחידה הקטנה

רנ"א-מעביר חדש, שנושא את החומצה A(, מתחבר לאתר aaהאמינית הבאה )

נוצר הקשר הפפטידי הראשון)וניתק הקשר בין מתיונין

לרנ"א-מעביר(

התארכות - אילו קשרים כימיים יש 1שלב

כאן?

2 התארכות - שלב

3 התארכות – שלב

וחוזר חלילה...1 שלב

2שלב

סיום

בתום יצירת הפוליפפטיד נפרדים כל מרכיבי המערכת בידידות , מוכנים

ליצירת פוליפפטיד חדש

http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol20/CB20_7.html

כל התהליך בשקף אחד

היכן מתבצעים התהליכים בתא?

תהליך התעתוק – מתבצע בתוך גרעין התא

תהליך התרגום – מתבצע בציטופלסמה, מחוץ לגרעין .התא

www.phschool.com/.../ translation/tleuk.html

מן הדנ"א לחלבון – תאור סכימתי

http://fajerpc.magnet.fsu.edu/Education/2010/Lectures/26_DNA_Transcription_files/image007.jpg

תהליך התרגום מתבצע בו זמנית על פוליזוםידי מספר ריבוזומים -

שאלה אחרונה

האם רנ"א-מעביר יודע לאיזו חומצה אמינית להיקשר ?

בניסויים, מצאו שניתן לקשור לרנ"א-מעביר כל •חומצה אמינית כרצוננו

והוא ישבץ אותה בפוליפפטיד על פי האנטיקודון שלו, •

גם אם השיבוץ שגוי !

לפיכך...

יש מולקולה נוספת שעומדת מאחורי הקלעים

מולקולה זו היא האנזים:

אמינו-אציל-רנ"א-מעביר-סינתטאז

aars

באיור הבא יופיעו השחקנים הבאים:

aarsהאנזים •

חומצה אמינית •

רנ"א מעביר•

aars

אמינו-אציל-רנ"א-מעביר-סינתטאז

aars

האנזימים השייכים למשפחה זו הינם המולקולות היחידות שמכירות את הקוד הגנטי

הדגשים כימיים בפרק תרגום

ייצוב המבנה השלישוני ברנ"א-מעביר

את המבנה השלישוני האופייני לכל רנ"א-מעביר מזהה האנזים הקושר אליו את החומצה האמינית המתאימה

הקשרים הכימיים שיוצר רנ"א-מעביר

הקצה הקרבוקסילי של החומצה האמינית קשור בתחילה לרנ"א

שליח ובחלבון הוא קשור לחומצה אמינית אחרת.

יצירת הקשר הפפטידי )האמידי(

ניתוק הפוליפפטיד בתום יצירת החלבון בתהליך הידרוליזה

סוף