מבוא לביולוגיה

נושא

מ-DNA לחלבון

שעתוק, הקוד הגנטי ותרגום, ולמה תאים עם אותו DNA שונים זה מזה.

מגיע מהרצאות: 1, 2

בעמוד הזהשלושה תפקידיםשני השלביםשעתוק בקצרההקוד הגנטישלושה סוגי RNAתרגום בקצרהזיווג בסיסיםאותו DNA, תאים שוניםכשמשהו משתבשאיפה זה תופס אתכםבדיקה עצמית

שלושה תפקידים

מולקולה התפקיד דימוי מההרצאה
DNA החומר התורשתי הוראות ההפעלה
RNA מעביר את המידע המתווך
חלבון מבצע מי שעושה את העבודה

שני השלבים

שלב מה נבנה לפי מה מי בונה איפה
שעתוק (transcription) RNA רצף ה-DNA, לפי זיווג בסיסים אנזים: RNA פולימראז בגרעין (באאוקריוטים)
תרגום (translation) שרשרת חומצות אמינו הקודונים ב-mRNA ריבוזום, ו-tRNA שמביא את חומצות האמינו בציטופלזמה

גן הוא אזור ב-DNA שמקודד לחלבון. לא כל ה-DNA הוא גנים: יש ביניהם אזורים שאינם מקודדים.

שעתוק בקצרה

  • RNA פולימראז פותח בועית שעתוק בנקודת ההתחלה של הגן, מוסיף נוקלאוטידים לפי זיווג בסיסים, ונופל בנקודת הסיום
  • בכל גן רק גדיל אחד משמש תבנית, ותמיד אותו גדיל
  • על אותו גן רצים הרבה פולימראזים בבת אחת

הקוד הגנטי

  • קודון: שלשת נוקלאוטידים ב-mRNA. כל קודון מתאים לחומצה אמינית אחת
  • AUG הוא קודון ההתחלה, ומקודד למתיונין. יש שלושה קודוני עצירה
  • 4³ = 64 צירופים: 61 לחומצות אמינו, 3 לעצירה. לכן לחומצה אמינית אחת יכולים להיות כמה קודונים, אבל לקודון יש תמיד חומצה אמינית אחת

שלושה סוגי RNA

תפקיד
mRNA נושא את המידע מהגן. רק הוא מתורגם
tRNA מביא חומצה אמינית, ומזהה את הקודון באנטי-קודון שלו
rRNA חלק מהריבוזום

תרגום בקצרה

הריבוזום מוצא את ה-AUG הראשון. ה-tRNA המתאים מביא מתיונין. ה-tRNA הבא מביא את החומצה האמינית הבאה, והריבוזום יוצר ביניהן קשר פפטידי. ה-tRNA הריק יוצא, והריבוזום מתקדם קודון. כך עד קודון העצירה.

הגברה: גן אחד ← הרבה mRNA ← מכל אחד הרבה חלבון. על כל mRNA יושבים הרבה ריבוזומים. ה-mRNA לא יציב, ומתפרק תוך דקות עד שעות.

זיווג בסיסים

DNA מול DNA DNA מול RNA
A מול T מול U
T מול A מול A
C מול G מול G
G מול C מול C

למה זה עובד כחומר תורשתי: גדיל אחד מספיק כדי לבנות את המשלים. כך מתא אחד נוצרים שניים עם DNA זהה. וכך גם נבנה RNA לפי גדיל של DNA.

אותו DNA, תאים שונים

  • בכל תאי הגוף אותו DNA, כי כולם באו מביצית מופרית אחת
  • כל תא מבטא גנים אחרים. גן מקודד תמיד לאותו חלבון, אבל לא בכל תא הוא משועתק
  • הביטוי קובע את זהות התא: אילו חלבונים יש בו, מה הוא יודע לעשות, מה נכנס ויוצא דרך הממברנה שלו
  • רוב הבקרה בשלב השעתוק, כי אין טעם לבנות RNA ארוך שלא ישמש
  • הביטוי משתנה עם הזמן: אות מבחוץ יכול לגרום לתא להתחיל לבטא גן חדש

דוגמה: באי-סבילות ללקטוז הגן לאנזים שמפרק לקטוז קיים ותקין. הוא פשוט לא מבוטא אצל מבוגרים.

כשמשהו משתבש

מה נפגע התוצאה
טעות בשעתוק מולקולת mRNA אחת מעט חלבון פגום. שאר העותקים תקינים
מוטציה: קודון לחומצה אמינית אחרת כל העותקים חלבון שאולי מתקפל לא נכון (אנמיה חרמשית)
מוטציה: קודון הופך לקודון עצירה כל העותקים התרגום נעצר באמצע, ואין חלבון

איפה זה תופס אתכם

  • RNA אינו החומר התורשתי. הוא נבנה לפי ה-DNA ומשמש כתבנית לחלבון
  • ההבדל בין תאים הוא בביטוי, ולא ב-DNA
  • ב-RNA אין T. במקומו U
  • לחומצה אמינית יכולים להיות כמה קודונים, לא להפך. לקודון אחד יש תמיד חומצה אמינית אחת

בדיקה עצמית

  1. מה יהיה הרצף המשלים ב-DNA לגדיל ATTCG? ומה יהיה רצף ה-RNA שנבנה מולו?
  2. למה רוב הבקרה על כמות החלבון היא בשלב השעתוק?
  3. אדם עם אי-סבילות ללקטוז: האם יש לו מוטציה בגן? הסבירו.
  4. ב-mRNA יש את הרצף AUG ואחריו עוד 299 קודונים, שהאחרון בהם הוא קודון עצירה. כמה חומצות אמינו יהיו בחלבון?
  5. מה התפקיד של ה-tRNA, ומה מבטיח שהוא יביא את החומצה האמינית הנכונה?

תשובות.

1: DNA משלים: TAAGC. RNA: UAAGC.

2: כי השעתוק הוא השלב הראשון. אם עוצרים כבר שם, לא בונים RNA ארוך שלא ישמש לכלום.

3: לא. הגן קיים ותקין, אבל לא מבוטא בבגרות.

4: 299. קודון ההתחלה מתורגם למתיונין, ועוד 298 קודונים לחומצות אמינו. קודון העצירה לא מתורגם.

5: הוא מביא חומצה אמינית לריבוזום. האנטי-קודון שלו נצמד רק לקודון המשלים, ואנזים מיוחד מטעין עליו רק את החומצה האמינית שמתאימה לקודון הזה.

תרגול