הרצאה 1 — התא ואבני הבניין שלו

הקלטה של חמש שעות, מתוכן כשלוש שעות של הרצאה. הגישה המדעית, תאוריית התא, וארבע המאקרומולקולות: חלבונים, חומצות גרעין, פחמימות ושומנים.

למה ביולוגיה היא מדע

בני אדם התבוננו בטבע תמיד, אבל לרוב מסיבה מעשית או דתית: להבין איך לצוד, מתי צמח נותן פרי, איך לחנוט. ביוון העתיקה קטלגו בעלי חיים, אבל באותן רשימות הופיעו גם חדי קרן ודרקונים. לא הייתה בדיקה ביקורתית של התצפיות.

הביולוגיה כמדע מודרני התגבשה בערך במאה ה-19. מה שהפך אותה למדע הוא לא הנושא, אלא השיטה: לחפש את המנגנון הטבעי שמאחורי התצפית, ולא הסבר דתי, מיסטי או תועלתני.

תכליתנות מול סיבתיות

טלאולוגיה (תכליתנות) היא ההנחה שדבר נוצר כדי להגיע למטרה. זו נטייה טבעית: מסתכלים על התוצאה ומחפשים לה סיבה לאחור.

שלושה דברים שחשוב להבין בהסבר האבולוציוני:

1. השינויים קטנים, אקראיים ולא מכוונים. אין "כוונה" להגיע לצוואר ארוך
2. התוצאה אינה בהכרח הטובה ביותר. שינוי מועיל שלא עבר לצאצאים, למשל כי הפרט מת לפני שהתרבה, פשוט נעלם
3. הביולוגיה מבטלת את הטלאולוגיה דרך הברירה הטבעית

אותן תצפיות, שני הסברים. יש השערה נוספת לצוואר הארוך: בקרבות בין זכרים, מי שהצוואר שלו גדול וכבד יותר מנצח יותר ומתרבה יותר. כדי לבדוק אותה השוו את הצוואר של זכרים ונקבות באותו משקל גוף, ומצאו שלזכרים צוואר גדול יותר. התוצאה תומכת בהשערה. זה לא מוכיח שההסבר הראשון שגוי, אלא מראה שצריך ניסוי שמבדיל בין שני ההסברים.

איפה זה תופס אתכם. גם מדענים מתנסחים לפעמים בצורה תכליתנית: "התא רוצה", "החלבון צריך". זה רק ניסוח. במבחן, משפט עם "כדי ש" על תהליך אבולוציוני הוא בדיוק הטעות שמחפשים.

התהליך המדעי

תצפית ← שאלה ← השערה ← תחזית ← ניסוי ← תוצאות ← וחוזר חלילה

• תצפיות מדויקות. אירוע מהיר מודדים בשניות, אירוע נדיר בודקים על אוכלוסייה גדולה
• השערה היא תשובה מוצעת לשאלת המחקר
• הניסוי חייב להיות מסוגל להפריך את ההשערה, ולא רק לאשש אותה. זו המהות של החשיבה המדעית: ההבנה שההסבר הנהדר שלי עלול להיות לא נכון
• התוצאות מחזירות לתחילת המעגל: מעדכנים את ההשערה, אוספים עוד נתונים

ביקורת עמיתים

מאמר מדעי נשלח לכתב עת, והעורך שולח אותו לשניים או שלושה מדענים מהתחום. הם כמעט תמיד מבקשים עוד ניסויים, או מציעים הסבר אחר לאותן תצפיות. גם אחרי הפרסום, כל מי שקורא יכול לפרסם תוצאות שמפריכות את התאוריה או מרחיבות אותה.

אין ודאות עם שלושה סימני קריאה. מדענים מתנסחים עם הסתייגויות ("במקרה שבדקתי..."), דווקא כי עמדו בביקורת. מי שנשמע נחרץ מאוד ולא עבר את התהליך הזה, הוא זה שצריך לחשוד בו.

הטוסטר

השיטה עובדת גם בבית:

תאוריית התא

אחת התאוריות היסודיות של הביולוגיה. הוצעה במאה ה-19, ועודכנה מאז.

1. התא הוא היחידה הבסיסית של מבנה ותפקוד בכל היצורים החיים
2. כל היצורים החיים בנויים מתא אחד או יותר. חד-תאיים: חיידקים, אמבות, שמרים. רב-תאיים: עד טריליוני תאים
3. כל התאים מקורם בתאים קיימים
4. פעילות האורגניזם תלויה בפעילות הכוללת של התאים שלו

בריאה ספונטנית

הרעיון שיצור חי יכול להופיע ממשהו לא חי. אנשים ראו שלולית שמתייבשת בקיץ, ואחרי הגשם הראשון מופיעות בה צפרדעים, והסיקו שהצפרדעים נוצרו מהבוץ.

דוגמה מההרצאה: שקית קמח סגורה, ואחרי כמה חודשים יש בה עשים. ההסבר המדעי: בקמח היו ביצים שלא רואים בעין. את זה אפשר לבדוק במיקרוסקופ.

לגבי יצורים גדולים כבר ידעו שאין בריאה ספונטנית. השאלה הייתה לגבי חיידקים ועובש, שמופיעים "מעצמם" באוכל שמתקלקל. תאוריית התא אומרת: לא. כל תא נוצר מתא אחר.

כל התאים בגוף שלנו מקורם בתא אחד, הביצית המופרית. היא לא הייתה תא עור או תא כבד. היא התחלקה, ומהחלוקות נוצרו כל השאר.

רמות ארגון

אטום ← מולקולה ← תא ← רקמה ← איבר ← מערכת ← אורגניזם

בין המולקולה לתא יש קפיצה גדולה: התא הוא היחידה התפקודית הקטנה ביותר. יש בתוכו מבנים קטנים יותר, אבל הם לא מתפקדים לבד. הקורס עוסק בתא ובמה שבונה אותו.

וירוסים אינם תאים, ולא חל עליהם שום דבר מהקורס הזה.

מה שלא נשמע בהקלטה

מדקה 42 ועד 1:31 השמע בהקלטה לא נקלט. מה שכתוב בחלק הזה מבוסס על שקפים 9 עד 16 במצגת של הרצאה 1, ועל מה שהמרצה חזרה עליו בהמשך. הניסוח כאן הוא שלנו, ולא מה שנאמר בכיתה.

הניסוי של פסטר

לואי פסטר הראה שחיידקים לא מופיעים מעצמם בתוך מצע מזון. זה הבסיס להיגד השלישי: תא נוצר אך ורק מתא אחר.

מאפייני החיים

בהמשך ההרצאה המרצה תיארה את הממברנה כחומה עם שערים: חלבונים שיושבים בה ומאפשרים לחומרים לעבור.

זרימת המידע

המידע עובר מה-DNA ל-RNA, ומה-RNA לחלבון. הוצג כאן בקצרה, והוסבר במלואו בשעה הרביעית (ראו "RNA, ומ-DNA לחלבון").

מים

• כל התאים מכילים תמיסה מימית, ובה מתרחשים התהליכים. גם הסביבה של התאים מימית. הגוף שלנו כ-60% מים
• מים הם מולקולה קוטבית (מקוטבת): המטען לא מפוזר בה באופן אחיד
• מולקולות מים יוצרות קשרי מימן, ומחלישות קשרים יוניים
• הידרופילי: מולקולה טעונה או קוטבית, שמתמוססת במים
• הידרופובי: מולקולה לא קוטבית, כמו שמן, שנדחית מהמים
• מים משתתפים בתגובות ביוכימיות: יש תגובות שמשחררות מים ויש שמפרקות בעזרתם
• בסביבה ביולוגית pH ניטרלי, בערך 7

ההבחנה בין הידרופילי להידרופובי חוזרת בכל אחת מהמאקרומולקולות. יש לה עמוד נושא משלה.

מאקרומולקולות: מונומר ופולימר

בכל היצורים החיים יש ארבעה סוגים של מאקרומולקולות: חלבונים, חומצות גרעין, רב-סוכרים ושומנים.

פולימר הוא מולקולה גדולה שבנויה מהרבה מונומרים, תת-יחידות מאותו סוג, שמחוברות זו לזו בקשר קוולנטי. מונו: אחד. פולי: הרבה. שתי יחידות: דימר.

הדימוי של ההרצאה: צעצוע של חוליות פלסטיק שננעצות זו בזו, ולא חרוזים על חוט. החוליות מחוברות חזק, ולא נופלות מעצמן. כדי לפרק פולימר צריך להשקיע עבודה. החוליות כולן מאותו סוג אבל לא זהות, כמו חוליות בצבעים שונים.

חלבונים: חומצות אמינו וקשר פפטידי

המונומר של חלבון הוא חומצה אמינית. השם בא מהמבנה: בכל חומצה אמינית יש קבוצה אמינית וגם קבוצה חומצית (קרבוקסילית).

החלק השונה בין חומצות האמינו הוא השייר הצדדי (קבוצת הצד, side chain).

• 20 חומצות אמינו בונות את כל החלבונים, בכל היצורים: באדם, באמבה, בפיל ובצמח
• כמו אותיות: 22 אותיות מספיקות לכל מה שנכתב אי פעם בעברית. 20 חומצות אמינו מספיקות לכל החלבונים. לא כל אות מופיעה בכל משפט, ולא כל חומצה אמינית בכל חלבון
• השיירים קובעים את התכונות הכימיות: יש טעונים (פלוס או מינוס) ויש קוטביים, שניהם הידרופיליים. ויש לא קוטביים, הידרופוביים

את המבנה הכימי של 20 חומצות האמינו לא צריך לזכור בעל פה בקורס הזה.

איך נוצרת השרשרת

1. בקצה החופשי של השרשרת יש קבוצה חומצית
2. החומצה האמינית הבאה מגיעה עם הקבוצה האמינית שלה מול הקצה הזה
3. נוצר ביניהן קשר קוולנטי, ומשתחררת מולקולת מים
4. לחוליה החדשה יש קצה חומצי חופשי, והשרשרת ממשיכה ממנו

לקשר הזה קוראים קשר פפטידי (peptide bond). השיירים הצדדיים לא משתתפים בו. הוא נוצר בין החלקים שמשותפים לכל חומצות האמינו, והם יוצרים את השלד (backbone) של החלבון.

איפה זה תופס אתכם. חוליה חדשה מתווספת רק בקצה. אי אפשר להכניס חומצה אמינית באמצע השרשרת, גם אם יש סרטונים שמראים את זה כך. איך זה קורה בפועל, בריבוזום: הרצאה 2, "תרגום".

ארבע רמות המבנה של חלבון

חלבון אינו שרשרת רפויה שצפה במים. השרשרת מתקפלת למבנה מרחבי מוגדר מאוד, וזה המבנה שבו היא מתפקדת.

המשפט החשוב של החלק הזה: המבנה הראשוני קובע את המבנה השלישוני. אותו רצף יתקפל תמיד באותה צורה. השרשרת מתקפלת תוך כדי שהיא מתארכת.

למה הרצף קובע את הקיפול

זה לא קסם. השיירים הצדדיים, עם התכונות הכימיות השונות שלהם, מושכים ודוחים זה את זה:

• מטענים הפוכים נמשכים. ליזין (פלוס) וגלוטמט (מינוס) יפנו זה לזה
• שיירים הידרופוביים (כמו ולין ואלנין) מחפשים זה את זה, כמו טיפות שמן במים. הם נאספים פנימה ויוצרים ליבה הידרופובית, מוסתרת מהמים
• שיירים הידרופיליים פונים החוצה, אל שטח הפנים של החלבון ואל המים שסביבו

לכן חומצות אמינו שרחוקות זו מזו ברצף יכולות להיות צמודות במבנה המרחבי.

מוטציה בנקודה אחת

אם מוטציה מכניסה חומצה אמינית הידרופילית לתוך הליבה ההידרופובית, החלבון עלול להתקפל אחרת לגמרי, ולא לתפקד. אם היא מחליפה חומצה הידרופילית בחומצה הידרופילית אחרת על פני השטח, ייתכן שהנזק קטן. שינוי של חומצה אמינית אחת יכול לגרום למחלה (ראו אנמיה חרמשית).

המוגלובין: מבנה רביעוני

• נמצא בכדוריות הדם האדומות, ומוביל חמצן (וגם פחמן דו-חמצני) בדם. חמצן כמעט לא מתמוסס במים, ולכן צריך מוביל
• קומפלקס של ארבע שרשראות: שתי אלפא גלובין ושתי בטא גלובין
• לכל גלובין אתר שקושר חמצן, ובו אטום ברזל. ממנו הצבע האדום
• רק הקומפלקס השלם מתפקד כהמוגלובין

אותו חלבון אפשר לצייר בכמה דרכים: מודל סרט (ribbon) מראה את מהלך השרשרת, מודל מילוי מרחב (space-filling) מראה כל אטום ככדור. בוחרים לפי מה שרוצים להראות.

בריאות יש שטח פנים עצום של נימים, כ-70 מטר רבוע, מקופל בתוך בית החזה. דרכו החמצן עובר מהאוויר לדם, ומשם לכל התאים בגוף, שצורכים אותו בנשימה תאית.

מה חלבונים עושים

מכל המאקרומולקולות, לחלבונים יש המגוון הגדול ביותר של תפקידים.

אנזימים

התא חי רק אם מתרחשות בו כל הזמן תגובות ביוכימיות: מפרקים מה שיש ממנו יותר מדי, בונים מה שחסר, מפיקים אנרגיה. אנזים הוא חלבון שמזרז תגובה כימית (קטליזטור).

• אנזים לא יכול לגרום לתגובה בלתי אפשרית. הוא רק מזרז תגובה שאפשרית כימית
• דוגמת השולחן: עץ וחמצן יכולים להגיב ולבעור. אבל אפשר להסתכל על השולחן עד סוף התואר, והוא לא יידלק מעצמו. ככה גם הסוכר בארון: חשוף לחמצן, ולא מתפרק. בגוף, אנזימים מאפשרים לסוכר להגיב עם חמצן ולהפיק אנרגיה, בקצב של שניות ופחות
• המגיבים (סובסטרט) הופכים לתוצרים. האנזים עצמו לא משתנה, ויכול לזרז את התגובה שוב ושוב
• בתעשייה צריך חום, לחץ או ריכוזים גבוהים כדי לזרז תגובות. בגוף אי אפשר לחמם ל-200 מעלות. האנזימים עושים את זה בטמפרטורת הגוף

דוגמאות: עמילאז ברוק מפרק עמילן. אבקות כביסה מכילות אנזימים שמפרקים שומנים וחלבונים בכתמים, ולכן הן מנקות בטמפרטורה נמוכה בלי להרוס את הבד. את האנזימים האלה מגדלים בחיידקים ומפיקים מהם. אבקת הכביסה עצמה אינה יצור חי.

התאמה מרחבית: מנעול ומפתח. האנזים קושר את המגיב באזור מסוים שלו. צריכה להיות התאמה בצורה ובפיזור המטענים בין המגיב לאזור הזה, אחרת התגובה לא תתרחש. זו עוד סיבה שהמבנה המרחבי של חלבון כל כך חשוב.

כל האנזימים הם חלבונים, אבל לא כל החלבונים הם אנזימים. המוגלובין, למשל, הוא חלבון חשוב מאוד שלא מזרז שום תגובה. (יש חריג מעט מוכר: כמה מולקולות RNA מזרזות תגובות. בקורס הזה, אנזים הוא חלבון.)

תמיכה מבנית

חלבונים מבניים הם לרוב סיביים, ולא גוש עגול.

• קולגן: שלוש שרשראות שמלופפות זו על זו כמו צמה. נמצא מחוץ לתאים: בעור, שהוא נותן לו גמישות וקפיציות, ובגידים שמחברים שריר לעצם
• שלד התא: רשת חלבונים בתוך התא שנותנת לו תמיכה. יורחב בהמשך הקורס
• סיבים בתאי שריר, שבזכותם השריר מתכווץ
• קרטין: שיער, ציפורניים, פרסות וקרניים

השיער כדוגמה. שרשרת קרטין מתלפפת עם שרשראות נוספות לסיב, סיבים מתארגנים לסיבים עבים יותר, ובסוף רואים את זה בעין. כמה השיער מתולתל תלוי בכמה הסליל דחוס. פן (שיער רטוב וחום) פותח את הסליל זמנית: מרטיבים שוב, והשיער חוזר לצורתו. החלקה כימית שוברת את הקשרים בין האזורים בחלבון, והם כבר לא נוצרים מחדש. לכן היא נשארת.

הובלה

• המוגלובין מוביל חמצן בדם
• תעלות בממברנה: חלבונים שיושבים בקרום התא ויוצרים מעבר, שדרכו חומרים נכנסים ויוצאים. בהרצאה הוצגה תעלה שעוברים בה מים, ובסרטון תעלה לסידן. תעלה כזו יכולה להיות פתוחה או סגורה

העברת אותות

קולטנים בקרום התא הם חלבונים. הם קולטים מידע מבחוץ ומעבירים אותו פנימה.

• אינסולין הוא חלבון קצר והורמון. אחרי ארוחה הוא מופרש לדם, נקשר לקולטן שלו על תאי השריר ורקמות אחרות, והם קולטים גלוקוז מהדם
• המולקולה המאותתת יכולה להיות חלבון: הורמונים או פקטורי גדילה
• לא כל אות הוא מולקולה: קולטנים בעין מגיבים לאור. תאי השערה באוזן מגיבים לתנודות של האוויר. קולטנים במפרקים ובשרירים מגיבים לתנועה ולכוח, וכך הגוף יודע איפה הוא במרחב, בלי שנחשוב על זה

בסרטון שבסוף החלק הוזכרו גם נוגדנים, שקושרים פתוגנים באופן ספציפי, ופריטין, שאוגר ברזל.

כשהמבנה נפגע

כל פגיעה במבנה המרחבי עלולה לפגוע בתפקוד. אנזים לא יזרז, קולטן לא יקשור או לא יעביר את האות.

דנטורציה

דנטורציה היא אובדן המבנה המרחבי. החלבון עובר ממצב מקופל למצב לא מקופל. מה גורם לה:

• חום
• שינוי pH (חומציות)
• שינוי ריכוז מלחים
• סביבה הידרופובית: השיירים ההידרופיליים, שפנו החוצה אל המים, מנסים עכשיו להסתתר

הביצה: החלבון של הביצה נוזלי ומתמוסס במים. מחממים אותו, והוא הופך לגוש לבן ומוצק. זו דנטורציה.

אנמיה חרמשית

• שינוי של חומצה אמינית אחת בבטא גלובין, על פני השטח של החלבון: חומצה הידרופילית מתחלפת בהידרופובית
• מולקולות ההמוגלובין נצמדות זו לזו כדי להסתיר את האזור ההידרופובי החדש, ויוצרות סיבים בתוך כדורית הדם
• הכדורית, שצורתה הרגילה כמו צלחת פחוסה, מקבלת צורת חרמש ומאבדת את הגמישות שלה
• בנימים הדקים הכדוריות צריכות להידחק בטור. הכדוריות הנוקשות מתפרקות, ונוצר מחסור בכדוריות דם אדומות: אנמיה

איפה זה תופס אתכם. הבעיה העיקרית אינה שההמוגלובין קושר פחות חמצן, אלא שהתא מאבד את הגמישות שלו. שינוי במבנה הראשוני הוביל לשינוי במבנה השלישוני, ומשם לתפקוד של התא כולו.

שינוי מבנה כמתג

לא כל שינוי מבני הוא נזק. בתא התקין מוסיפים קבוצה כימית לחומצה אמינית מסוימת, למשל קבוצת פוספט (זרחן). החומצה האמינית נשארת אותה חומצה, המבנה הראשוני לא משתנה, אבל החלבון משנה מעט את צורתו, ובעקבות זה מתחיל לפעול או מפסיק. אפשר גם להסיר את הקבוצה. זה מתג של הפעלה וכיבוי, ואחת הדרכים העיקריות לבקר פעילות של חלבונים. כך גם תעלה נפתחת ונסגרת.

חומצות גרעין: DNA

המונומר הוא נוקלאוטיד. הפולימרים: DNA ו-RNA. גם כאן יש חלק שמשותף לכל הנוקלאוטידים ויוצר את השלד של השרשרת, ובסיס שונה.

DNA (Deoxyribonucleic acid) הוא החומר התורשתי של התא.

• ארבעה סוגי נוקלאוטידים: A, T, C, G
• שני גדילים (שרשראות) שמסודרים זה מול זה: דו-גדילי
• זיווג בסיסים קבוע: A מול T, ו-C מול G. הגדילים משלימים זה את זה
• A ו-G בנויים משתי טבעות, C ו-T מטבעת אחת. בכל זוג יש גדול אחד וקטן אחד, ולכן המרחק בין הגדילים קבוע לכל האורך, בלי קשר לרצף
• שני הגדילים יוצרים סליל כפול (double helix), כמו גרם מדרגות מסתובב

למה זה מתאים לחומר תורשתי. מספיק לדעת גדיל אחד כדי לדעת מה יש בשני: אם כאן C, שם בהכרח G. כשהתא מתחלק, אפשר לפתוח את הסליל ולבנות לכל גדיל את הגדיל המשלים שלו. מתקבלים שני עותקים זהים, אחד לכל תא. ההכפלה עצמה תילמד בהמשך הקורס.

RNA, ומ-DNA לחלבון

RNA (Ribonucleic acid) דומה ל-DNA, אבל:

RNA יכול להיבנות מול גדיל פתוח של DNA לפי זיווג הבסיסים. מול A ב-DNA יבוא U ב-RNA. שאר הזוגות כמו ב-DNA.

הסיפור כולו

• DNA: הוראות ההפעלה
• חלבונים: מי שמבצע. אנזימים, מבנה, הובלה, אותות
• RNA: המתווך

גן הוא אזור ב-DNA שמקודד לחלבון. בין הגנים יש אזורים שאינם מקודדים. ה-RNA פולימראז נקרא כך כי הוא מפלמר: בונה פולימר של RNA.

בקרה, וזהות התא

• כל שלב בשעתוק ובתרגום יכול להיות מבוקר. מגן אחד יהיו הרבה עותקי RNA והרבה חלבון, ומגן אחר מעט מאוד
• רוב הבקרה היא בשלב השעתוק, כי אין טעם לבנות RNA ארוך שלא ישמש לכלום
• בכל התאים בגוף יש אותו חומר תורשתי, כי כולם באו מאותה ביצית מופרית. אבל לא כל תא מבטא את אותם גנים. בתא שערה ובתא של מערכת העיכול פועלים חלבונים שונים
• איזה גנים מתבטאים קובע את זהות התא: מה הוא עושה, מה המבנה שלו, ואילו חלבונים יש בממברנה שלו. זה יכול להשתנות גם באותו תא, בעקבות אותות מבחוץ

איפה זה תופס אתכם. RNA אינו החומר התורשתי. החומר התורשתי הוא DNA, והוא זהה בכל התאים. מה ששונה בין תאים הוא הביטוי.

פחמימות

המונומר: סוכר בודד (חד-סוכר).

במערכת העיכול אנזימים שוברים את הקשר שבדו-סוכר, ורק החד-סוכרים נספגים.

אי-סבילות ללקטוז

• התאים לא מבטאים את האנזים שמפרק לקטוז. הגן קיים ואין בו מוטציה
• הלקטוז לא נספג, ממשיך עד המעי הגס, ושם חיידקים מפרקים אותו בשמחה. התוצאה: גזים
• למה: יונקים לא אמורים לשתות חלב אחרי הינקות, ולכן הביטוי של הגן יורד. כשבני אדם התחילו לגדל בעלי חיים, למי שהמשיך לבטא את האנזים היה יתרון: עוד מקור מזון
• חלב דל לקטוז: מוסיפים לחלב את האנזים מראש, והלקטוז כבר מפורק
• אלרגיה לחלב היא משהו אחר: תגובה של מערכת החיסון לחלבון בחלב

רב-סוכרים

כל הרב-סוכרים בקורס הם פולימרים של גלוקוז. כל החוליות זהות. מה שמבדיל ביניהם הוא ההסתעפויות, ואת זה קובעים האנזימים שבונים אותם.

גליקוגן בגוף:

• בכבד: מאגר שמספיק בערך ללילה של שינה. בזמן הצום הכבד מפרק אותו ומשחרר גלוקוז, כדי שרמת הסוכר בדם תישאר יציבה
• בשרירים: משמש רק את השריר עצמו, כשלא מגיע אליו מספיק סוכר או שומן מהדם

תאית ואנחנו. אין לנו אנזים שמפרק תאית. אלה הסיבים התזונתיים: הם ממלאים את המעי, נותנים תחושת שובע, ומפורקים בחלקם רק במעי הגס, על ידי חיידקים. פרות, למשל, כן יכולות לנצל תאית.

שומנים

שומנים הם הידרופוביים, בניגוד לכל מה שהוזכר עד עכשיו. הם בנויים משרשראות ארוכות של פחמנים ומימנים, בלי מטען.

תפקידים: אגירת אנרגיה ובניית ממברנות, בעיקר. גם ויטמינים ופיגמנטים, אבל זה זניח בכמות.

למה לאגור בשומן:

לא צריך לאכול שומן כדי לאגור שומן. הגוף יודע להפוך אנרגיה מסוכר לשומן.

חומצות שומן וטריגליצרידים

חומצת שומן: שרשרת פחמנית ארוכה (הידרופובית) ובקצה קבוצה חומצית, אותה קבוצה שיש בחומצות אמינו. הקצה הזה מעט קוטבי.

טריגליצריד: שלוש חומצות שומן שמחוברות למולקולה של גליצרול (שלושה פחמנים), דרך הקבוצות החומציות. החלק הקוטבי נעלם בקשר, ולכן הטריגליצריד הידרופובי לגמרי. זו הצורה העיקרית של אגירת אנרגיה בגוף, ברקמת השומן. את הקשרים בונה אנזים, חומצת שומן אחת בכל פעם.

איפה זה תופס אתכם. שומנים אינם פולימר. טריגליצריד הוא מולקולה גדולה, אבל הוא לא שרשרת של יחידה שחוזרת על עצמה. לכן הוא נכלל במאקרומולקולות, אבל לא בפולימרים.

כבד שומני

בשקף מההרצאה, רקמת כבד בחתך: הגרעינים נצבעים בסגול (הצבע נקשר ל-DNA), והציטופלזמה, התווך המימי של התא, בוורוד.

• כבד בריא: תאים צפופים, ציטופלזמה סביב כל גרעין
• כבד שומני: טיפה ענקית של טריגליצרידים ממלאת את התא, ודוחקת את הציטופלזמה הצידה. הטיפה לא נצבעת, ורואים רק את הגבולות שלה

פוספוליפידים וממברנה

צריך גבול בין המים שבתא לטיפת השומן. בשביל זה יש סוג אחר של שומן.

פוספוליפיד: על הגליצרול שתי חומצות שומן (הידרופוביות), ועל הפחמן השלישי ראש טעון, עם פוספט: הידרופילי מאוד. מולקולה עם זהות כפולה: צד אחד הידרופובי מאוד, צד אחד הידרופילי מאוד.

גם ממברנות בתוך התא, שתוחמות אזורים שונים בו, בנויות כך.

מה לא נלמד בהרצאה הזו

• מיקרוסקופים. שקפים 55 עד 61 במצגת (מיקרוסקופ אור, פלואורסנטי, אלקטרונים חודר וסורק) לא נלמדו בהרצאה. במקומם הוצג סרטון של תאים חיים בתרבית, שזזים. המסר: התא אינו סטטי. יש בו תנועה כל הזמן
• מספר הגנים. בשקף הסיכום (54) כתוב שמספר הגנים באדם מוערך בכ-50,000. זה לא נאמר בהרצאה. ההערכה המקובלת היום היא כ-20,000 גנים שמקודדים לחלבונים

בדיקה עצמית

1. סטודנטית כותבת: "לג'ירפה יש צוואר ארוך כדי שתוכל לאכול מצמרות העצים." מה הבעיה במשפט, ואיך מנסחים אותו נכון?
2. מה המונומר, ומהו הקשר בין המונומרים, בחלבון? מה משתחרר כשהקשר נוצר?
3. מוטציה הפכה חומצה אמינית אחת על פני השטח של חלבון מהידרופילית להידרופובית. למה זה עלול לשנות את החלבון כולו? תנו דוגמה מההרצאה.
4. בתא כבד ובתא עור יש אותו DNA. איך ייתכן שהם עושים דברים שונים?
5. למה הטריגליצריד הוא מאקרומולקולה אבל לא פולימר?
6. למה קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים, אבל מסביב לטיפת שומן יש שכבה אחת?

תשובות.

1: המשפט תכליתני: הוא מניח שהצוואר התארך כדי להגיע למטרה. הניסוח האבולוציוני: ג'ירפות שנולדו במקרה עם צוואר ארוך יותר הגיעו לעוד מזון, השאירו יותר צאצאים, והתכונה הלכה והתחזקה.

2: חומצה אמינית. קשר פפטידי, קוולנטי, בין הקבוצה החומצית בקצה השרשרת לקבוצה האמינית של החומצה הבאה. משתחררת מולקולת מים.

3: הרצף (מבנה ראשוני) קובע את הקיפול (מבנה שלישוני). שייר הידרופובי על פני השטח "מחפש" להסתתר מהמים, והחלבון ישנה צורה או ייצמד לחלבונים אחרים. אנמיה חרמשית: ההמוגלובין יוצר סיבים, הכדורית מקבלת צורת חרמש, מאבדת גמישות ומתפרקת בנימים.

4: אותו חומר תורשתי, ביטוי שונה. בכל סוג תא משועתקים גנים אחרים, ולכן יש בו חלבונים אחרים. רוב הבקרה בשלב השעתוק.

5: פולימר הוא שרשרת של יחידה שחוזרת על עצמה. טריגליצריד הוא גליצרול ושלוש חומצות שומן, ולא שרשרת.

6: לקרום יש מים משני הצדדים, ולכן צריך ראשים הידרופיליים בשני הצדדים והזנבות מוסתרים באמצע. לטיפת שומן יש מים רק מבחוץ: הזנבות פונים אל השומן שבפנים, והראשים אל המים.