חושבים שהמיטוכונדריה ואברונים נוספים בתא היוקריוטי נבלעו על יד התא בעזרת סימביוזה והם השתלבו כך שהמיטוכונדריה נותנת לתא אנרגיה בעוד שהתא מספק לה דברים

Transcript

1 מבוא לביולוגיה של התא חלק א' פרק 1. התא הוא יחידת החיים הבסיסית. כל השאר הינו צבר של תאים. דבר חי זה צבר המסוגל לשכפל את עצמו תוך שימוש בחומרים פשוטים מהסביבה. על פי המדע החיים מקיימים את עצמם בלי איזשהו רעיון מוסרי. חיים התפתחו לפי ההנחה על ידי תהליכים אקראיים הפועלים לפי חוקי הפיזיקה והכימיה ויש הטוענים כי התנאים על כדור הארץ היו הכרחיים לקיום חיים. היצור הפשוט ביותר הוא תא החיידק, הוא בעל מבנה פשוט. התא מוקף בקרום. בתא יש מעט ארגון פנימי ומערכת חישה פנימית לכיוון מקורות החיידק מתרבה במהירות והוא נע בעזרת הפלגלום המזון. חיידקים יודעים להשתמש בחומרים פשוטים מהסביבה לקיומם. כיום לא יודעים ליצור חיידקים אך ניתן ליצור וירוסים. הוירוסים הם יצורים קטנים יותר מחיידקים שתכונתם הבסיסית היא שהם יצורים פרזיטים. הם לא מסוגלים לעשות דבר כשהם בסביבה לא חיה. הם חודרים לתאים בשביל לנצל את משאביהם ולהתרבות. בקטריופאג' שהוא וירוס של חיידקים. הבקטריופאג' נצמד לחיידק באמצעות בסיס ומזריק את החומר הגנטי שלו. ניתן ליצור פאג'ים במעבדה על ידי סנתוז בריאקציה כימית וההזרקה לתא בעזרת טרנספקציה (החדרת DNA באמצעים מלאכותיים). ה DNA של הפאג' מועבר לחיידק ומשם הוא מתווסף ל DNA שלו והתא יוצר עוד פאג'ים. פאג' נמצא בגבול בין דבר חי לדבר לא חי כי הוא יודע לשכפל את עצמו אך לא מחומרים מהסביבה. מיקרוסקופיה. התא הוא אבן היסוד של החיים בעזרת מיקרוסקופ ניתן לראות תאים שגודלם בתחום המיקרוני (אלפית מילימטר). התא הקטן ביותר (בלי וירוסים) הוא המיכופלסמה (חיידק פרזיטי) וגודלו.0.05µm בוירוסים קשה לטפל כי אין להם מנגנונים שניתנים לנטרול כמו לחיידקים. גודל חיידק הוא בסביבת.2µm תאי דם הם בגודל.7µm מחצי מיקרון ומעלה אפשר לראות במיקרוסקופ אור. דברים קטנים מזה אפשר לראות רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני. מכיוון שהדברים קטנים יותר מאורך גל האור ולכן הוא פשוט עוקף אותם ולא ניתן לראות אותם בבירור. מיקרוסקופ אלקטרוני יוצר קרן אלקטרו מגנטית בעלת אורך גל קצר בהרבה מאור וכך ניתן לראות דברים קטנים כמו DNA מבנה חלבונים וכו'. אטומים ומולקולות ניתנים לצפייה על ידי קרני X הנותנים על ידי פיזורם את המבנה המרחבי של הגביש. יש שני סוגים של מיקרוסקופ אלקטרוני סורק וחודר. בחודר עושים חתך של מיקרונים והקרן עוברת דרך חתך זה ונותנת את הצללית בעוד שהסורק מראה לנו תמונות משטח תלת מימדי אך הרזולוציה שלו פחות טובה. כדי לראות משהו במיקרוסקופ קודם עושים לו קיבוע (פיקסציה) על ידי הלדאידים היוצרים צילובים וקושרים את החלקיקים ולאחר מכן מבצעים צביעה בחומר המפזר אלקטרונים. (כמו אטומי פחמן או מתכות כבדות). קיימים שני סוגי תאים פרוקריוטים (ירודים) ויוקריוטים (עילאיים). התאים הפרוקריוטים הם חסרי גרעין ועם מעט אברונים בתאים היוקריוטים יש גרעין ובתוכו החומר התורשתי ויש הרבה אברונים. התא היוקריוטי גדול פי 5 בכול מימד מהתא הפרוקריוטי מה שמצריך ממבראנה פנימית לשם ביצוע תהליכים רבים כמו צריכת חמצן המתבצעת על ידי המיטוכונדריה שהיא בעלת יחס שטח פנים לנפח גדול בגלל ממבראנה המקופלת פעמים רבות. בתא היוקריוטי הגרעין נוצר להגנה על החומר שתורשתי ולמניעת יצירת מוטציה עקב פגיעה ב.DNA תא יוקריוטי מסוגל לאכול תאים קטנים ממנו והוא מעכל אותם על ידי מערכת אברונים הקרואים ליזוזומים שאליהם מגיע המזון ושם הוא מפורק על ידי חומצה חזקה.

2 חושבים שהמיטוכונדריה ואברונים נוספים בתא היוקריוטי נבלעו על יד התא בעזרת סימביוזה והם השתלבו כך שהמיטוכונדריה נותנת לתא אנרגיה בעוד שהתא מספק לה דברים וכך המיטוכונדריה הפכה לאורגנלה (אברון). למיטוכונדריה יש ממבראנה כפולה וחומר גנטי משל עצמה באמצעותה היא מכינה חלבונים. ה DNA של המיטוכונדריה דומה לזה של התא הפרוקריוטי המיטוכונדריה משכפלת את עצמה. מקור המיטוכונדריה באדם הוא מהאם כי תא הביצית הגדול יותר מעביר אותם לעובר. בתאים נטולי גרעין ה DNA מחובר לממבראנת התא ובחלק יש אינוגינציה (חדירה) שיוצרת משטח מיוחד שאליו נקשר ה DNA (הממבראנה החיצונית נקראת ממבראנת הפלזמה). חושבים שהתפתחות האינוגינציה גרמה להתנתקותו ממבראנת הפלזמה ויצירת גרעין התא ולרטיקולום האנדופלסמי שעליו נעשית סינתזה של חלק מחלבוני התא. לגרעין יש ממבראנה כפולה כי הוא נוצר מהאינוגינציה. תאים מסוג מסוים יודעים להדבק לתאים דומים כדי ליצור רקמה תא מסוג מסוים לא יתחבר לתא מסוג אחר. אבולוציה של התא. החיים על כדור הארץ החלו כנראה חצי מיליארד שנה לאחר היווצרותו (כלומר לפני 4 מיליארד שנים) לפי החוקרים היו את כל התנאים להתפתחות חיים. לפי תיאוריה כל התאים נוצרו מתא אחד. רוב התאים שנוצרו מתו וסוג מסוים של תאים שנשאר והשתלט וממנו התפתח הכל. ביצורים הפרוקריוטים יש שני סוגי חיידקים שהתפתחו היובקטריה והארכיבקטריה שהם חיידקים יותר פרימיטיביים והם לא מתאימים לתנאי פני השטח של כדור הארץ, אך הם קיימים באזורים בעלי תנאים קיצוניים במקומות תת קרקעיים. היוקריוטים התפתחו מתא הקרוב יותר לארכיבקטריה מאשר לתאים היובקטריים. היוקריוטים התפתחו לפרוטיסטה שזה תאים פרטיזנים, לתאי צמחים פיטריות וחיות. דברים אלו ידועים על ידי מסלול הגליקוליזה ותהליכים נוספים אשר זהים כמעט לחלוטין אצל כל סוגי התאים. מסלול הגליקוליזה הוא היחיד המסוגל לספק אנרגיה בלי חמצן. החיים הראשוניים היו אנאירוביים (בלי חמצן) לאחר מכן החלו להתפתח יצורים קולטי חמצן הדומים לחיידקים פוטוסינתתים של היום היוצרים חמצן על ידי פוטוסינתזה עם אור השמש. הפוטוסינתזה מאפשרת לנו לעשות פיקסציה של פחמן וחנקן בעיקר על ידי CO 2 הפחמן מועבר ליצירת חומרים אורגנים והחמצן נפלט. לפני כן תאים ניצלו תרכובות אורגניות שנוצרו באוויר על ידי ברקים שפגעו במים. החיים הראשוניים נוצרו במים ולקח זמן רב עד שהם יצאו משם כי בהתחלה זו הייתה הדרך היחידה לקלוט חומרים אורגנים ומחוץ למים לא היה אוזון. דבר שמנע את התפתחות החיים על ידי קרינת UV שהרגה את התאים על ידי גרימת כמות מוטציות שמנעה את פעילות התא. היציאה לאדמה הייתה לפני 350 מליון שנה לאחר שנוצר האוזון וריכוז החמצן באוויר עלה. את אורך הזמן ניתן להעריך על ידי איזוטופים רדיואקטיביים אשר פולטים חלקיקים גרעיניים על מנת להפוך ליציבים לפי מידת הקרינה אפשר לדעת כמה זמן עבר מאחר והקרינה דועכת עם הזמן לתהליך זה יש זמן מחצית חיים אשר לא מושפע מתנאי הסביבה ולכן ניתן לבדוק את גילאי המאובנים על ידי כמות החומר הרדיואקטיבי שבהם. פרק 2. עקרונות הכימיה של התא. כימית החיים היא כימיה של פחמן. לפחמן מספר יתרונות אחד מהם הוא שהוא טטראידרלי וזה מאפשר לו מבנים מרחביים רבים. קשר פחמן פחמן הוא קשר ניטראלי מבני הפחמן מושפעים מקבוצות שמחוברות לשלד הפחמני חומרים אורגנים נמצאים ואורגניזמים (החומר האורגני הראשון שסונתז היה האוראה H)) 2 (N 2 CO בתא הרבה מאד חומרים אך ניתן לחלקם ל 4 קבוצות עיקריות סוכרים, חומצות אמינו, חומצות שומן (ושומנים) ונוקליאוטידים (בסיסים מהחומר התורשתי). חומצת אמינו היא אבן בנין לפולימרים. (מונומר = יחידה, דימר = זוג, טרימר = שלושה, טטרמר = 4 יחידות פנטומר = 5 יחידות פולימר = הרבה) יכול להיות פולימר ליניארי (קו) כמו.DNA יכול להיות פולימר מסועף כמו גליקוגן יכול להיות פולימר מעגלי כמו לחיידקים. על פולימרים אלו יש קבוצות שמאפיינות את הפולימר.

3 בלי מים אין חיים המים יכולים להיות גם ב ph ניטראלי גם בחומצי וגם בבסיסי מולקולות מים נקשרות בקשרי מימן Bond) (Hydrogen לאינטראקציה זו דרוש קו ישר בין 3 אטומי הקשר. חומרים הנמסים במים הם חומרים בעלי תכונות דומות למים כל הכהלים עד פרופנול נמסים בקלות במים מעל זה השייר הפחמני מקשה על המסיסות. חומרים פולאריים נמסים במים אך חומרים בלתי פולאריים כמו שרשרת ניטראלית היוצרת אפס מסיסות. חומרים האוהבים מים נקראים הידרופיליים ושונאי מים נקראים הידרופוביים. כשיש חומרים שלהם חלק הידרופילי חזק וחלק הידרופובי חזק זה חשוב לממבראנה הנוצרת על ידי חומרים אלו הם יוצרים ממבנים מיוחדים כך שהזנבות ההידרופוביים כלפי פנים והראשים ההידרופיליים כלפי חוץ (אל המים). בין החלקים ההידרופוביים נוצרים קשרי ואן-דר-ולס סביב צביר זה מצטופפת מולקולת המים ליצירת קשרי מימן ויוצרים מעין כלוב מים לצביר המולקולות. אותו עיקרון יש בממבראנה הביולוגית אך ששם יש משהו יותר קיצוני פולארי הבסיס של הממבראנה הוא גליצרול שבשתי נקודות מתחברים ל OH םי- חומצות שומן. לפי התרמודינאמיקה האנטרופיה ביקום תמיד עולה. כדי להקטין אנטרופיה במקום מסוים צריך להשקיע אנרגיה וזה גורם להגברת התנועות והגדלת האנטרופיה של היקום. כשנכנס חומר הידרופובי למים המים יוצרים מעין כלוב של מולקולה מסודרת סביבו מה שמקטין את האנטרופיה מספר כלובים כאלה יכולים להתאחד לכלוב אחד בעל יחס שטח פנים לנפח קטן יותר דבר שמצריך פחות מולקולות מים כדי לסגרו בכלוב. מולקולות אמפיפטיות. מולקולות בעלות חלק הידרופילי וחלק הידרופובי והם אלו היוצרות את הממבראנה הביולוגית ואת החומרים הדטרגנטים (שמפו, סבון וכו'). דטרגנט הוא חומר ניקוי המוריד שומן על ידי יצירת קשרים בין מולקולות עם השומן ועם המים ועל ידי זרימת המים השומן הקשור לדטרגנטים מוסר. ממבראנת התא בנויה על בסיס גליצרול. גליצרול חלק C C C מבנה של פוספוליפיד פולארי חזק שהוא יחידת המבנה של הממבראנה חומצות שומן מכילות 16 עד 24 פחמנים. (הנפוצות ביותר הם של 16 עד 18 פחמנים) אמולסיה היא ערבוב דברים על ידי ניעור חזק ויצירת תחליב שזה תערובת המכילה חלקיקים קטנים מאד של חומר A בחומר B אך לא תמיסה. חומרים אמפיפטים השמים אותם בשכיבה על המים נוצר מגע עם הראש הפולארי פנימה והזנבות השומניים פונים לאוויר. מבנה אחר הוא דו שיכבה בה הזנבות פונים אחד כלפי השני והראש כלפי המים בפנים ובחוץ וכך נוצרת שלפוחית (וסיקולה). חלל חומרים הידרופיליים לא יחדרו לתוך הוסיקולה. מבנה נוסף הוא מיצלה הדומה לוסיקולה אך בפנים אין מים. המיצלות הם מהצורה של הדטרגנטים אשר לתוכם נכנסים מולקולות השומן. בפוספוליפידים יש פוספט בראש הפולארי ומכאן השם פוספוליפיד. על הפוספט מתחבר ראש פולארי נוסף כמו כולין, אתנול, אמין, סרין (חומצות אמינות). בממבראנה הביולוגית השכבות לא זהות בשכבה החיצונית יש יותר כולין. הפוספוליפיד כמעט ולא מסיס במים.

4 פרק 3. סוכרים.Carbohydrates מה שחשוב בסוכר זה הצד האנרגטי והעובדה שיש לו הרבה קבוצות OH זה מאפשר מסיסות טובה ומבנים מורכבים תרכובות הסוכר מאד חשובות. בפוטוסינתזה נוצר סוכר כי זה קל ליצור אותו. הסוכרים מהווים כמחצית ממשקל הביו מסה (כל החי על כדור הארץ) שמקורו בעיקר בצמחים. הסוכר נראה כטבעת מאד לא יציבה היא נוצרת על ידי ריאקציה על חומר ליניארי שנסגר על עצמו בריאקציה הפוכה. הצורה הפתוחה היא זו המתפקדת ליצירת אנרגיה. סוכרים בעלי שש פחמנים בטבעת נקראים אקסוזות ובעלי חמש פחמנים נקראים פנטזות. הפנטזות משמשות במבנה בסיסי של נוקליאוטידים. כך שדי אוקסי ריבוז משמש ל DNA וריבוז ל.RNA ה ATP (Adenosine Triphosphate) הוא מטבע האנרגיה של כל היצורים הקיימים היום כלומר כל האנרגיה שמופקת ממזון היא ליצירת ATP והוא מספק אנרגיה לפעילות החיים הוא מורכב מאדניזין ריבוז ואחריו שלושה שיירי פוספט אנרגית החומר הזה קשורה בקשרים בין הפוספטים. פולימרים של סוכרים הם לצורכי אגירה או בתפקיד מבני בעיקר בצמחים סוכרוז הוא דימר (סוכר בבית) הוא נקרא סוכר הקנה ומשמש להובלת סוכרים לאחר פוטוסינתזה בצמחים. לקטוז הוא סוכר החלב וגם הוא דו סוכר. רב סוכרים של גלוקוז סוכר שנועד לאגירה בחיות נקרא גליקוגן מטרתו לאגור סוכר בכבד ובשריר השלד. והכוונה היא לשם ניפוק סוכר בין הארוחות כי המוח מתקיים אך ורק על גלוקוז (גלוקוז הכבד) והמוח משתמש בו לצרכי פעילות. הגליקוגן הוא פולימר מסועף יוצר הרבה קבוצות בהם הגלוקוז מתפרק סוכר סוכר מהקצה. בצמחים יש את העמילן שעושה את אותה פעילות כמו הגליקוגן אך הוא פחות מסועף. יש מבנים כמו צלולוז (תאית) שהם ישרים לא מסועפים והשרשרת מסתדרת בצורה מקבילה ובניהם קשרי מימן זה יוצר משטח קשיח בלתי מסיס המשמש לדופן התא הצמחי. הצמח צריך את זה כי הוא חשוף לתנאים סביבתיים והוא צריך שתאיו לא יחשפו לאוסמוזה ויתפוצצו. כך הוא שומר על הומיאוסטאזיס שזה שמירה על סביבה פנימית קבועה. פרק 4. חלבון הוא זה שמבצע את פעולת החיים. הצופן הגנטי לא פעיל הוא יושב בתא ורק בחלוקת התא הוא מכפיל את עצמו בעזרת חלבונים. כל העבודה בתא נעשית על ידי חלבונים. חלבון הוא פולימר ביולוגי מגודל של יחידות של חומצת אמינו. החלבון מכיל 20 חומרי בנין, 20 חומצות אמינו, שונות שחוזרות על עצמן בקומבינציות שונות והחשיבות היא בסוגם וסדרם. החלבונים מסתדרים במספר מבנים המבנה הראשוני הוא של קו ישר. אך גם יש מבנים מרחביים אחרים בכל חומצת האמינו יש מכנה משותף והוא צורתן הבסיסית כך שהשייר הוא המשתנה. הקשר בין חומצות האמינו הוא קשר אמידי שבעת יצירתו משתחררים מים. במקרים של חומצות אמינו קוראים לקשר באופן ספציפי קשר פפטידי. פפטיד פולימר קצר של חומצת אמינו יחידות מעל זה יש את הפוליפפטיד הגדול יותר, ויותר מזה זה חלבון. לכל חלבון יש בקצוות קצה אחד אמיני (אמינוטרמינוס) ומצד שני קצה קרבוקסילי. חלבונים תמיד מסונתזים מהצד האמינו לצד הקרבוקסילי ולכן האמין ראשון והקרבוקסיל אחריו. המבנה המרחבי השניוני הוא נקרא גם α Helix וצורתו היא של סליל הוא נוצר עקב קשרי מימן פנימיים בין שלד חומצת האמינו למקום אחר בשלד. לחלבון יש גם מבנה שלישוני המושפע גם מכוחות רבים בחלבון הגורמים לקיפולו (קשרי מימן, מטענים וגם קשרים קוולנטיים) מה שמקבלים זה אלפה הליקס המקופל על עצמו. רוב החלבונים הם בעלי מטען נטו שלילי (ב ph 7) וזה מונע את הידבקותם אחד לשני הפרדה בין חלבונים נעשית על ידי אלקטרופורזה (הרצה וכל חלבון מגיע למקום אחר וכך מפרידים) דיפוזיה מתקיימת רק בתנאים מאד מיוחדים חומצות הידרופוביות משפיעות על המבנה השלישוני כי יש רצון להכניסם לתוך החלבון ולהרחיקם מהמים.

5 הציסטאין יכול ליצור קשרי S-S כשהוא משולב בחלבון וזה יוצר צילוב קוולנטי כמו חלבונים או בין חלבון לעצמו וזה יוצר פיקסציה של החלבון. התגובה ליצירת S-S היא ספונטאנית בנוכחות חמצן התהליך הפיך על ידי חיזור. כאשר הקשר S-S נוצר בין החלבון לעצמו קוראים לזה קשר די-סולפידי וזה יוצר ייצוב טוב של המבנה. האינסולין מורכב גם על ידי קשר S-S בין שני שרשרות וקשר S-S בתוך אחת השרשרות. קיפול חלבונים (מבנה שניוני ושלישוני) לחלבון יש שני צורות של מבנה α Helix ו Sheet β הנוצר על ידי אינטריאקציה או מקטעים מאזורים שונים של החלבון. בחלבונים גלובליים יש מקטעים של מבנה שניוני ואזורים חסרי מבנה שניוני לולאות מתקפלים ליצירת מבנה שלישוני. קיימים גם חלבונים בלתי גלובלים כמו הקולגן. ב Helix α משתתפים קשרי מימן בתוך החלבון לייצוב המבנה. ב Sheet β שני אזורים בחלבון נעמדים אחד מול השני ובניהם נוצרים קשרי מימן. השיירים הם שקובעים איזה מבנה יבנה. מבנה אנטי פרללי ל Sheet β הוא כאשר שני חלקיו של החלבון נמצאים בכיוונים הפוכים כלומר, קצה C טרמינלי על יד קצה N טרמינלי ופרללי במצב ההפוך ששני החלקים באותו כיוון. ויש מבנים מעורבים יש לולאות LOOP שהם אינם בעלי מבנה כלל בהם מתבצעים סיבובים פניות TURN כדי שנקבל חלבון הפוך בכיוונו ליצירת מבנים מרחביים שונים. הקולגן הוא חלבון של רקמת חיבור (סחוס ועוד) והמבנה שלו מאורך הוא מורכב מ 3 שרשרות של חלבונים כל אחד במבנה α Helix הכרוכים אחד בשני ויוצרים סיב משולש שלא מתקפל על עצמו. מה שקובע איך נראה חלבון נמצא כבר ברצף הראשוני של חומצת האמינו והוא מונע על ידי חוקי התרמודינאמיקה ומסתדר בצורה הכי יציבה תרמודינאמית התהליך יכול להיות מאד איטי לכן החלבון מתקפל למבנה השניוני כל פעם קטע לא גדול וכך מונעים מצב של אינסוף אפשרויות קיפול. החלק המתקפל כל פעם הוא של חומצות אמינו וביחד נוצר קיפול החלבון. החלבון כל הזמן נע וזה חשוב לתהליכים אנזימטיים וכו'. מבנה רבעוני הרבה חלבונים הבנויים ממספר שרשרות הנמצאות כל אחת במבנה שלישוני וביחד הם מתחברות זו לזו בדרך כלל בקשרים לא קוולנטיים ויוצרים מבנה רבעוני. מבנה טטרמרי כולל 4 יחידות המשפיעות אחת על השנייה מדובר בעיקר על מנגנוני בקרה עם השפעה הדדית כשאחת קושרת האחרת משנה את מידת קשירתם לדוגמה המוגלובין. ניתן ליצור גם מבנה רבעוני על ידי קשרי.S-S בציטופלזמה (בציטוזול) יש סביבה מחזרת ולכן אין שם קשרי S-S חלבונים המופרשים מהתא צריכים להיות יציבים שלא ייווצרו בהם תקלות בתוך התא. החלבון במידה ונוצרת בו תקלה הוא מתוקן. בהמוגלובין יש השפעה בטטרמר של קבוצת Hem על הקומפלקס כאשר החמצן הראשון נקשר בקושי השני נקשר יותר בקלות השליש עוד יותר והרביעי בקלות רבה. הנוגדנים מורכבים מחלבונים המחוברים בניהם בקשרי S-S מטרתם של הנוגדנים להגן עלינו מפני פולשים הם מאד ספציפיים בתפקודם הם מכילים אתר בו הם קושרים אנטיגן (בדרך כלל מדובר בחלבון זר) האתר מכניס לתוכו רצף של 6-8 חומצות אמינו ספציפיות (זה חשוב לבידוד חלבון מסוים) הנוגדן הוא טטרמר המורכב משני תת יחידת קצרות הנקראות Light Chain ושתים ארוכות הנקראות Heavy.S-S הקשורות בניהן בקשרי Chain חלבונים סיביים או בעלי תפקיד מבני הם כללית מאורכים בעלי מבני שלשוני גלובולרי ויוצרים שרשרת ארוכה למיקרו-פילמנט (אקטין) הם הדקים ביותר (שני חומצות) והמיקרוטובולס הוא הגדול ביותר. האקטין קשור בפעולת השריר וחשוב לתנועת בעלי החיים חד תאיים ובצמחים (הנעים לשמש) חלבונים אלו מתארכים ומתקצרים במידת הצורך וכך יוצרים תנועה. האנזימים הם קטליזאטורים ביולוגיים, אין בתא פעולה המתבצעת ללא אנזימים כי בתאים יש תנאים שלא דומים לתנאים של סינתזה אורגנית וכמעט ואין ריאקציות אורגניות המתקיימות בתנאים של התא ולכן צריך אנזימים. האנזימים הם ספציפיים והם יזרזו יצירת קשרים ותגובות אך במידה מבוקרת של מי מתחבר למי כמה ואיך בניגוד לקטליזאטורים לא חלבוניים שפשוט מזרזים את התגובה.

6 בתא מתרחשות מאות ריאקציות בו זמנית ומוכרחים ליצור איזון. וריאקציות של אנזימים מאפשרות יצירת בקרה. בעולם הקדום הקטליזאטור היה RNA ורק לאחריו התפתחו הקטליזאטורים החלבונים ולקחו את תפקידי התא כולל שיכפול.DNA הפרוטאזות הם אנזימים המפרקים פרוטאין הפרוטאזות מפרקים חלבונים שכבר לא צריך אותם הם מפרקים כל חלבון אך ורק במקומות מסוימים. האנזימים פועלים בשתי שלבים א. קישור הסובסטרט ב. קטליזה. הסובסטרט מתחבר לאנזים במקום קיפול במעין אתר ספציפי בו נוצרים קשרים ביו מולקולאריים די חזקים (אך לא קוולנטיים) הקישור נשאר עד ביצוע הקטליזה אז הוא משתחרר ומתחבר לסובסטרט חדש. לפעמים תפיסת הסובסטרט יוצרת שינוי באנזים המסייע לקישור בניהם. כאשר שני סובסטרטים מתחברים לאתר זה לא מחייב קשר קודם בניהם. מה שגורם לריאקציה זה קירבת הסובסטרטים זה לזה ורוחקם מהמים פעילות האנזים לא משנה את שיווי המשקל רק מזרזת את ההגעה אליו. פרק 5. בסיסים = חומרים טבעתיים המכילים קבוצת N בטבעת. פורינים = 2 טבעות. פירימידינים = טבעת אחת. כל סוג של חומצת גרעין הוא פולימר המכיל את שני הפורינים וכן הפירימידינים. ב DNA יש טימין (T) וב RNA יש אורציל (U). נוקלאוזיד = בסיס + ריבוז RNA) ( או דיאוקסי ריבוז + בסיס.(DNA) נוקליאוטיד = נוקלאוזיד + פוספט. נוקליאוטידים בצורת הטריפוספט משמשים כמקור אנרגיה (ATP) וכן ליצירת חומצת הגרעין. כל תא יודע לסנתז נוקליאוטידים. חומצת אמינו לעומת זאת צריך לקבל כמחצית מהכמות מהמזון. יש 5 בסיסים שונים המרכיבים את החומצות הנוקלאיות חומרים הטרוציקלים טבעת מורכבת מאטומי פחמן ואטום חנקן. הפורינים הם הגואנין ואדנין והפירמידינים הם סיטוזין, טימין ואורציל ב.RNA הקוד של ה DNA מכיר את הקוד של ה RNA האינטראקציה בין ה DNA ל RNA היא גבוהה אז האנזימים מבדילים על ידי ההבדל בין T ל U. אנו מקבלים חומצה נוקלאית בעלת רצף בסיסים שהשפה היא קוד ה"שפה גנטית" של 3 אותיות שכל 3 אותיות קובעות חומצה אמינית. בחלבון מסוים לפילמור יש כיוון מסוים והכיוון משנה את המשמעות ב DNA השלד בנוי מדי-אוקסי ריבוז בעוד שב RNA הוא בנוי מריבוז. הבסיס מופיע תמיד כשהוא קשור לריבוז או לדי-אוקסי ריבוז הקשר הוא בין חנקן טבעתי עם פחמן 1. בסוכר ההבדל בין ריבוז לדיאוקסי ריבוז הוא בקבוצת OH על פחמן 2 שיש בריבוז ואין בדי-אוקסי ריבוז. שמות הנוקליאוטידים בנויים כך ציון באות קטנה עם די-אוקסי ריבוז (d) או ריבוז (r) ציון הבסיס,(U,T,G,C,A) מספר הפוספטים (אחד מונו M שנים די D ושלוש טרי T) וסימון לפוספט P לדוגמה damp די-אוקסי אדנין מונו פוספט. כאשר הפוספט בעמדה 3 הדבר נקרא 3 פריים ואם הוא בעמדה 5 אז 5 פריים אך לא אומרים כלום זה בעמדה 5 פריים את יצירת ה DNA וה RNA עושים מ 5 פריים ל 3 פריים. חומצות הגרעין הם פולי-נוקליאוטידים בהם שירי הריבוז קשורים זה לזה באמצעות קבוצות פוספט. חומצת הגרעין היא בעלת שלד חוזר על עצמו והבסיסים בולטים. הקישור בשלד נעשה בין עמדה 5 לעמדה 3 בתחילה הפולימר קבוצה 5 פנויה ובסוף קבוצה 3. בחיבור ליצירת סליל כפול בקשר הוא T נקשר ל A ו C נקשר ל G ב RNA במקום T יש U. בשכפול ה DNA מסיב א' יוצרים את סיב ב' ומסיב ב' את סיב א'. הסליל הכפול נותן הגנה ממוטציות ויציבות. נוסף על כך יש מנגנון בקרה לסייע לזה. הבסיסים בסיבים השונים נקשרים זה לזה בקשרי מימן בצמד AT יש שני קשרים בלבד ובצמד GC יש 3 קשרי מימן ולכן קשרי GC חזקים בערך פי 2 מקשרי.AT טוענים שבהתחלה היה רק.RNA יש RNA שמתפקד כמו אנזים כנראה בגלל תוספת ה OH הנוסף שנתן לו אפשרות לקטליזה לאחר מכן התפתח ה DNA שהוא יציב יותר. ה DNA הוא דו סיבי

7 בניגוד ל RNA בוירוסים רבים החומר הגנטי הוא.RNA בתא מובדלים ה RNA וה DNA באמצעות אנזימים. ל RNA יש מבנים שניוניים ושלישוניים וה DNA מסודר בהליקס. ה trna (טרנספר (RNA הוא בעל מבנה שניוני בולט של סיב יחיד המתפתל על עצמו ויוצר מבנים משלימים, בעזרת קשרי מימן נוצרות לולאות של לפחות כמה בסיסים בסיבוב. הרצפים ב RNA הם לא ארוכים רק אזורים קטנים. על ידי הקיפול נוצרים אתרים פעילים קטליטיים אנטי קודון רצף של 3 בסיסים שיוצר חומצת אמינו או משלים את הרצף ב.RNA אנטי קודון לקישור לחומצה האמינית אנטי קודון המשלים לרצף ב RNA פרק 6. הפקת אנרגיה בתא. הבסיס לאנרגיה הוא יצורים אוטוטרופיים (מבצעים פוטוסינתזה) יצורים הטרוטרופים משתמשים בחומרים אורגנים שנוצרו ביצורים אוטוטרופים ליצירת אנרגיה. רוב האנרגיה נוצרת בתהליך חמצון בעזרת חמצן. קיים גם מסלול אנאירובי והוא מסלול הגליקוליזה. האנרגיה נעצרת ב ATP המשמש כמתווך בין מסלולים יוצרי אנרגיה לתהליכים ביוסינתתים. הכוח המחזר של חומרים אורגנים מנוקז ברובו ב NADH וממנו הוא מועבר לחמצן במסלול אחיד. ריאקצית חמצון חיזור היא זו שנותנת הכי הרבה אנרגיה כי חומרים רוצים להשלים קליפות אלקטרונים ברוב הריאקציות אין העברה מלאה של אלקטרון ואז נוצר קשר קוולנטי פולארי. התא החי עובד בתנאים איזותרמיים והוא מערכת פתוחה כלומר הוא מחליף את החום במהירות עם הסביבה שלו. את אנרגית החום מתהליך החמצון חיזור מנצלים ליצירת קשרים כימיים אחרים כמו ATP שבו עצורה הרבה אנרגיה בגלל קשרי הפוספטים. לאחר פירוק הקשר הפוספטי הראשון ב ATP משתחררת המון אנרגיה ונוצר.ADP כל הזמן ADP ופוספט יוצרים ATP במעגל קבוע בעזרת אותה אנרגיה של תהליך החמצון חיזור ה ATP מתפרק ומשחרר אנרגיה אשר דוחפת תהליכים כמו סנתוז חלבון וכו'. במהלך פירוק ה ATP משתחרר חום המשמש לחום של בעל החיים. האנרגיה מופקת מפירוק של חומרי מזון מתפרקת במערכת זהה לכל סוגי המזון (כי זה לא יעיל שלכל סוג היה מערכת משל עצמו). כל חומרי המזון בעלי אלקטרונים חופשיים מנוקזים לחומר אחד NAD ולו יש ראש העובר תהליך חמצון חיזור בו ה NAD מקבל שני מימנים ומקבלים את ה NADH אשר מעביר אלקטרונים לחמצון. כך נוצרים מים ו.NAD מטבוליזם אלו תהליכים הקשורים באנרגיה אך לא קשורים בחומר התורשתי. המזון מורכב בעיקר מפולימרים בגוף הם עוברים עיכול על ידי אנזימים המפרקים אותם ליצירת מונומרים. האנזימים לחלבונים הם פרוטאזות, לשומנים ליפאזות ולסוכרים אמילאזות. המונומרים עוברים מסלולי פירוק וחמצון חלקי והתוצרים מתנקזים לאצטיל CoA תוך חיזור NAD ל.NADH הקואנזים (Co) הוא מולקולה אורגנית מבצעת פעולות חיוניות לפעולת האנזימים הרבה מהקואנזימים הם

8 ויטמינים אשר אותם הגוף לא יודע ליצור בעצמו ותלוי בהספקה חיצונית מהמזון. ככל שהיצור מפותח יותר הוא זקוק ליותר ויטמינים. האצטיל CoA עובר חמצון סופי במעגל החומצה האציטרית לפחמן דו חמצני ומים תוך יצירת כמות גדולה נוספת של NADH לבסוף נוצר ATP על ידי העברת האלקטרונים של ה NADH שנוצר בשלבים השונים לחמצן תוך יצירת מים. מטבוליזם של גלוקוז (מסלול הגליקוליזה) זהו מסלול שהופך גלוקוז לפירווט. הגלוקוז נשבר לשתי חתיכות ומקבלים ATP בתהליך וגם.2NADH בשלב הבא הפירווט מאבד פחמן דו חמצני והופך לאצטיל קואנזים שנכנס למעגל החומצה האציטרית פה מקבלים עוד 8NADH ו 2.CO מה NADH מהשלב הראשון נכנסים אלקטרונים לתוך המיטוכונדריה לצורך תהליכים ליצירת ATP וכך גם עם ה NADH מהשלב השני בתהליך זה מקבלים פי 18 יותר ATP מאשר ללא חמצן. הגליקוליזה היא מסלול היחידי המאפשר חיים בתנאים אנאירוביים בולט במיוחד ביצורים חד תאיים. שריר במאמץ עובד בעיקר בגליקוליזה אנאירובית תהליך אירובי נותן יותר אנרגיה אך צורך חמצן. המוח זקוק לגלוקוז כדי לתפקד. במצב מנוחה המוח צורך 60% מהגלוקוז בגוף. גלוקוז הוא חומר הכי נפוץ במזון של רוב היצורים כי בצמחים יש כמות גדולה של גלוקוז ובתהליך הפוטוסינתזה נוצר סוכר. בגליקוליזה נוצר הפירווט אך בתהליך אנאירובי אי אפשר לסיים כאן כי ה NAD הוא בכמות קטנה. נוצר NADH וזה עוצר את הגליקוליזה ה NADH מחזר את הפירווט ונוצר לאקטט (Lactate) באדם, וה NADH חוזר להיות NAD וממשיכה הגליקוליזה. (בשמרים במקום לאקטט נוצר אתנול). לאקטט ואתנול נחשבים לחומרי פסולת שהתא לא יכול לנצלם והם מופרשים לסביבה בתנאים אירוביים. ניתן ליצור פירווט מהלאקטט ולהמשיך את התהליך. תפקיד המיטוכונדריה במטבוליזם הוא לבצע תהליכים בהם מעורב חמצן. המיטוכונדריה היא אברון בתא התהליכים הקשורים בחמצן מתבצעים במיטוכונדריה כי בהם יכולים להיווצר כל מיני רדיקלים של חמצון כמו מי חמצן המסוגלים לפגוע ב.DNA המיטוכונדריה מספקת מעל ל 90% מאנרגית התא האירובי הממבראנה הפנימית של המיטוכונדריה מקופלת קיפולים רבים ובניהם נמצא המטריקס (Matrix) ובו מתרחש מעגל החומצה האציטרית. בממבראנה הפנימית מתרחשים כל תהליכי הנשימה של התא וסינתזת ה.ATP הקיפולים נקראים.Cristae בתא אחד יש עשרות מיטוכונדריות. האנרגיה של מעבר האלקטרונים מה NADH במטריקס לחמצן מנוצלת לשאיבת פרוטונים לחלל בין הממבראנות זה יוצר מצב של אנרגיה גבוהה את זה מנצלים על ידי שהפרוטונים נכנסים חזרה במפל פרוטונים ובכך גורמים לקומפלקס החלבונים לסנתז. ATP פרק 7 א'. ה DNA מכיל את כל האינפורמציה ליצירת חלבונים. אחד בסיבים של ה DNA מקדד ל mrna RNA) שליח) התהליך נקרא טרנסקריפשין.Transcription ה RNA שליח מקודד לחלבונים כאשר כל שלושה בסיסים (טריפלקס) מקודד לחומצה אמינית מסוימת. הריבוזום מתפקד כמכונה ביולוגית המסנתזת חלבונים על בסיס מידע מה RNA שליח בתהליך הנקרא תרגום בלועזית.Translation ה DNA נפתח במקום קטן ליצירת.mRNA ה DNA לא מקודד ישר לחלבון כי הוא סגור וכדי לפתוח את כולו זו בעיה ולכן פותחים כל פעם קצת לשם יצירת ה mrna סגירותו של ה DNA מונעת ממנו להיפגע. ה mrna מגיע לציטוזול (ביוקריוטים) ועובר תרגום לחלבונים בריבוזום המורכב משתי תת יחידות אשר נסגרות על ה mrna ליצירת חלבון. שעתוק מבוצע על ידי קומפלקס RNA פולימראז המבצע ריאקציה לחיבור שני בסיסים ביחד. ה RNA פולימראז נקשר ל Promoter ב DNA ומשם מתחיל שעתוק חלק זה מסייע בתרגום. הוא נקשר בצורה מסיבית עד סוף הסינתזה של הגן. ה RNA פולימראז פותח חלק ב DNA והגנים מתבטאים משני הסיבים ונוצר ה.mRNA האנרגיה מגיעה מהטריפוספטים (ATP) המתפרקים תוך כדי היצירה של ה RNA ומשחררים שני פוספטים כל אחד. הפולימראז רץ בקצב של אלפי בסיסים בדקה ויכול לגרום לשיעתוק של גן אחד או כמה גנים בו זמנית כל התהליכים מתבצעים בכיוון מסוים מ '5 ל '3.

9 הקוד הגנטי הינו אוסף, של קודונים אשר כל קודון הינו רצף של שלושה בסיסים ב.RNA ניתן ליצור 64 צירופים של 4 בסיסים ) 3 4) 61 צירופים הם של חומצות אמינו (בממוצע 3 קודונים לחומצה) 3 קודוני סיום הקודונים מתורגמים בעזרת trna בעלות אנטי קודין משלים ובצידו השני חומצה אמינית. מתיונין הוא בעל קודון אחד בלבד וזה גם קודון ההתחלה והוא AUG קודוני העצירה הם UAG,UGA ו.UAA תרגום ה - RNA לחלבון נעשה על ידי הריבוזום שהוא קומפלקס המכיל חלבונים רבים (50 תת יחידות) ו 3 או 4 מולקולות RNA שנקרא RNA ריבוזומלי. ל RNA ריבוזומלי תפקידים רבים נוספים בניהם גם קטליזה. הריבוזום מבצע את הסינתזה של החלבון יצירת פולימר שהרצף שלו הוא בסידור קריטי כל טעות יכולה לגרום לבעיות רבות. לכל ריבוזום יש 2 תתי יחידות אחת גדולה ואחת קטנה. בשלב הראשון של התרגום עוברת יחידת ה trna לאורך ה DNA עד שהיא מגיעה לנקודת ההתחלה שם נקשר ל AUG ואז הריבוזום נסגר. ה RNA מושחל דרך הריבוזום ולא מתנתק עד סוף התהליך בריבוזום יש מקום ל 2 מולקולות של trna בו זמנית כאשר נכנס ה trna השני החומצות האמיניות הקרובות מתחברות על לידי קטליסט שהוא RNA אז ה trna הראשון מתנתק והשרשרת של ה RNA מתקדמת כך שה trna השני מגיע למקום הראשון בריבוזום. אז נכנס trna נוסף וכך הלאה. ה RNA ממשיך לעבור דרך הריבוזום ועל ה trna הולכת וגדלה שרשרת החומצות האמיניות שנותנת את החלבון כאשר מגיעים לקודון סיום, אין trna שמכיר אותו אך יש פקטור משחרר Factor) (Release שזה חלבון שמכיר את קודוני הסיום ומשחרר את הפוליפפטיד שנוצר. מרבית תהליכי הקיפול של הפוליפפטיד נעשים במהלך הסינתזה גם על ידי חלבונים נוספים המסייעים לקיפול. סוג החלבון שנוצר הוא בהתאם לסוג ה RNA שליח שהתא שולח בהתאם לצרכיו. מוטציות הם שינוי ב DNA העובר תורשה. השינוי יכול להיות משהו חסר משהו נוסף או משהו מוחלף. מוטציה זה תמיד שינוי ב DNA לתא יש מנגנונים למניעת מוטציות אך אם נוצרה מוטציה שלא תוקנה היא תעבור לכל תאי הבת. מוטציה נוצרת בעיקר בזמן הכפלת ה DNA בגלל טעויות הכפלה הסיכוי לטעות הוא בין 1:10 4 ל 6 1:10 לחיידק ולאדם בערך 1:10. 8 בנוסף יש פגיעות סביבתית כמו קרינת UV (מהשמש שיכולה לערער DNA ולפגוע בו). יש גם פגיעה כימית הפוגעת ב.DNA גם החמצן יכול לפגוע כי נוצרים רדיקלים של חמצן שיכולים לפגוע במבנה ה.DNA מוטציה יכולה לגרום למוות וגם למחלה כמו סרטן במידה והחלבון נעשה פעיל מידי והתאים מתרבים בצורה לא נשלטת וגם לתופעה הפוכה של האטת התא וגרימת חוסר פעולה ברגע שהחלבון הגורם לכך מושמד. התא הופך פעיל מאד ולסרטני. ישנם גם מוטציות לטובה (אבולוציה שיפור). מוטציה נקודתית היא החלפה של בסיס אחד ברגע שמוחלף בסיס אחד באחד הסיבים אז לאחר השכפול הבסיס הצמוד ישתנה התוצאה תלויה באיזה קודן שונה מצב ה Mutation Missense שינוי בבסיס משנה את החומצה האמינית ובכך את החלבון. הדבר לפעמים לא משנה את החלבון משמעותית. לפעמים השוני לא גורם לשינוי בחומצה ואז נוצרת Silent Mutation זה לא ישפיע על התא רק על מהירות השיעתוק. המוטציה הכי גרועה היא מוטציה של Nonsense Mutation זה גורם לכך שייווצרו יחידות סוגרות ומקצרות את החלבונים הנוצרים (אפילו למצב בה הם בכלל לא פעילים כלומר פפטידים מאד קצרים) והם מתפרקים הסיכוי לכך הוא 1:21. אנו יוצרים דיפלואידים שיותר מחוסנים ממוטציות. דיפלואיד שלכל כרומוזום יש כרומוזום אחד נוסף וכל גן נמצא בכל אחד מהכרומוזומים. חיידקים לא דיפלואידים ולכן הם יותר חשופים לפגיעת מוטציות ובכך להריגתם. מוטציית מסגרת (Frameshift) היא מוטציה הנוצרת מעודף או חוסר בבסיס מסוים זה משנה לחלוטין את סוג החלבון לגמרי כי נהרסת מסגרת הקריה. אם נוספים או מוצאים בסיס אחד או שניים אז השינוי הוא לכל החלבון אם שלושה בסיסים אז רק נוספת או מורדת חומצה אחת. פרק 7 ב'. הנדסה גנטית אוסף של שיטות למניפולציה של החומר הגנטי באופן מתוכנן לאחר המניפולציות ניתן לשבט את ה DNA וליצור מספר בלתי מוגבל של עותקים זהים. בעזרת מניפולציות אנו יכולים לדעת במדויק מה

10 היה לנו על ידי שיבוט ה DNA יוצרים Clone שזה עותק זהה של אותו דבר את השינוי עושים על ידי אותם אנזימים שמשכפלים את ה DNA בתא. הדבר מבוסס על פלסמידים שזה חתיכות DNA מעגלי קטן המתרבות במהירות בחיידקים ומהם אפשר ליצור את ה.Clones בעזרת ההנדסה הגנטית ניתן ליצור חלבון למטרות רפואיות ועוד לדוגמה אינסולין שמופק מחיידקים ששונו גנטית. ניתן גם לשנות את החלבון כך שהיה יותר עמיד לפירוק או לשפרו בדרכים שונות. אנזימי הגבלה (Restriction) הם אנזימים שחותכים DNA ברצפים ספציפיים בלבד. כך שיודעים מראש באיזה מקום תתבצע החתיכה האנזימים האלה נוצרים בחיידקים בדרך כלל, כל חיידק מייצר מספר אנזימים לדוגמה הנפוץ ביותר.EcoR I האנזימים הנפוצים ביותר הם אלה החותכים רצפים של פולינדרומים (חזרות במהופך) לאחר החתיכה נוצרים קצוות דביקים Ends) (Sticky את החלקים ניתן לחבר לקצוות זהים ב DNA אתר החיבור נעשה באמצעות אנזימים מחברים הנקראים באופן כללי Ligase (ליגאז) או,Ligase DNA בדרך כלל משתמשים בליגאזים מפאג'ים. לחיידקים מסוימים יש מנגנוני הגנה מפאג'ים הבנויים מאנזימי רסטריקציה המפרקים את ה DNA של הפאג' ברצפים שלא קיימים ב DNA החיידק רק ב DNA של הפאג' ובכך DNA של הפאג' מושמד ולא נוסף ל DNA של החיידק. אל רצפים זהים של DNA בחיידק נוספים שיירי מתילים המונעים מאנזימי הרסטריקציה לחתוך אותם. את הקטע החתוך של ה DNA מפרידים מה DNA על פי גודלו בהרצה. יש גם סוג חתיכה היוצר Blunt Ends כלומר קצוות כהים. דרך זו פחות יעילה מהקצוות הדביקים כי יותר קשה לחברם כי הם לא נמשכים למשלים כלומר, אחד לשני. פלסמידים הם DNA מעגלי קטן המתרבה בחיידק באופן אוטונומי למאות עד אלפי עותקים ונותן לחיידק עמידות מאנטיביוטיקה. משמש בהנדסה גנטית לשיפור ואמפליפיקציה של DNA זר. פלסמידים טבעיים עוברים שינוי גנטי להסרת אתרי רסטריקציה ממקומות חיוניים וריכוז באזור אחד המשמש לשיבוט Site) (Poly Cloning לאחר החדרת הפלסמיד לחיידק ניתן לעשות סלקציה לחיידקים על פי מידת עמידותם לאנטיביוטיקה. הפלסמיד לא חיוני לחיי החיידק ויכול לעבור שינויים ללא קשר לתא אך הוא מאפשר ל DNA עמידות בתנאים מסוימים. חיידקים מסוגלים לקלוט פלסמידים מגורמים אחרים ולנצלם. בפלסמיד יש אזורים לא קריטיים בהם ניתן להוסיף רצפים של אתרי שיבוט אלה נקראים Poly Cloning Site וגם MCS שזה.Multiple Cloning Site הפלסמיד לא יכול לעבור דרך הממבראנה לחיידק ולכן צריך לגרום לתא לקבל אותו בדרכים כימיות פיסיקליות. השיטה הכללית היא טרנספקציה שזה החדרת DNA לתוך תא באמצעים מלאכותיים שיטה אחת היא כימית של יצירת משקעים של סידן פוספט כשהוא שוקע על הממבראנה הוא יוצר חורים להכנסת ה.DNA דרך נוספת היא על ידי זרם חשמלי. כשרוצים לשבט גן אנימלי לא ניתן להשתמש ב DNA גנומי המכיל הפסקות (אינטרונים) הפיתרון הוא להשתמש ב mrna אך הוא חד סיבי ולא כמו לשכפול לכן משתמשים באנזים של תרגום הפוך המקודד על ידי וירוסים בהם RNA הוא החומר הגנטי אך DNA מהווה שלב ביניים בשכפול ה RNA תוצר האנזים הוא DNA משלים ל RNA הנקרא.cDNA בעזרת DNA פולימראז ניתן לקבל cdna בעל סיב כפול הנתון לשיבוט וממנו לבטא חלבון זר בחיידקים. לשם מציאת גן מסוים משתמשים ב RNA ובכדי לבודד סוג מסוים אפשר להשתמש בנוגדנים למציאת חיידקים עם הגן הספציפי. הפריימר (Primer) הוא שמתחיל את יצירת ה cdna על ה RNA נוצר סיב כפול של RNA-DNA אשר מופרדים בחום. הביטוי של ה mrna מה cdna נמצא במקרה של חומר כימי משרן (Inducer) המשפיעים על חלבונים בבקרה בחיידקים. הביטוי מתחיל לאחר שהחיידקים התרבו על ידי הוספת המשרן לתקופה קצרה (כ 3 שעות). החיידקים מיצרים אנזימים בהתאם למזונם. אפשר להגיע לכך ש 30 עד 40 אחוז מהחלבון חיידק היה החלבון הזר. חיידקים ניתנים לגידול על מצע זול וקל ביותר להשגה. פרומוטור אזור קשירה לריבוזום MCS אזור הפסקת שכפול גן מוסף

11 ש י פרק 8. הפרוקריוטים הם חיוניים לפיקסציה של חנקן שבו לוקחים N N והופכים אותו ל 3.2NH רוב החמצן בעבר נוצר על ידי חיידקים פוטוסינתתים חיידקים הם יצורים חד תאים אך יש להם התכנסות סוציאלית. יש להם התנהגות חברתית להיות ביחד (חיידקים מאותו סוג) אך הם לא יצורים רב תאים. לכל תא יש עצמאות אך הם באים בצברים בהם כל חיידק מתחלק בדרך כלל באופן אוטונומי ולפעמים יש חלוקה באופן סינכרוני כמו ביצור רב תאי. ההיכנסות בצברים גם של סוגים שונים נובעת משיתוף אינטרסים וחלוקת תפקידים חיידק שעושה פעולה אחת עוזר לשני ולהפך וכך נוצרת סימביוזה. בחיידקים יש גם מצב של ספורה (Spore) זה חיידק שעטוף במעטפת בלתי חדירה בפנים הכל מופסק עד שחוזרים התנאים המתאימים בסביבה להמשך התפתחות החיידק אז הספירה יורדת. סטריליזציה מתבצעת ב C למשך 30 דקות בלחץ זה הורג גם את הספרות (הנבגים) לחיידק אין ממבראנת פנימית אך יתכנו קיפולים של הממבראנה למזוזומים.Mesosome ה DNA הוא מעגלי ונמצא בתוך התא (אין גרעין) לעיתים מעוגן בממבראנה הממבראנה יכולה להתקפל פנימה גם ליצירת ממבראנה פוטוסינתתית. החיידקים מסוגלים לנוע יש להם מערכת חישה למציאת מזון לפי שינוי ריכוזים והם נעים בשחייה לכיוון הריכוז העולה זה נקרא כימוטכסיס. הפלגלום הוא זה שמניע אותם הוא בנוי מחלבון סיבי. הוא מסתובב כמו מדחף וזה יוצר זרם המניע את החיידק. האנרגיה לכך היא מפרוק ATP חיידקים הנעים במנגנונים שונים לא רק בפלגלום. על הממבראנה החיצונית של החיידק יש גם שערות הנקראת Pili שעוזרות לא להדבק לתאים אחרים. לכל חיידק (חוץ מלמיכופלזמה חי בתא של מאכסן) יש גם ממבראנה וגם דופן. הדופן מגבירה את עמידות החיידק לאוסמוזה יש שתי קבוצות של חיידקים שניתן להבחין בניהם על ידי צביעת גרם. קבוצה אחת היא בעלת דופן עבה המורכבת מפולימר של אמינוסוכרים והקבוצה השנייה מכילה דופן דקה וממבראנה. חיידקים בעלי דופן עבה נצבעים בקלות ונקראים גרם חיובי בעוד שאלה בעלי דופן דקה נצבעים בקושי על ידי צביעת גרם ולכן נקראים גרם שלילי. פניצילין מעקב את יצירת דופן החיידק על ידי עיקוב הסינתזה שלו וזה פוגע במערכת ההגנה של החיידק והוא מת. הפניצילין עובר פירוק מהיר ולכן פותחו נגזרות שונות אשר יותר יציבות ופוגעות בחיידקים כמו אמפיצילין. יש חיידקים החיים ללא חמצן כלל כמו הטטנוס. הוא מקבל תנאים אלו רק עם הוא נתקע בתוך רקמה. החיידק.E Coli הוא חיידק שמתרבה במהירות וקל לשימוש בגנטיקה ולכן הוא מוגדר כסוס העבודה של ההנדסה הגנטית. פרק 9. התא היוקריוטי הוא תא גדול יחסית מערכת מורכבת של ממבראנת פנימיות שאינן רצופות זו לזו (פרט ל ER ומעטפת הגרעין) בתא יש מידור של תחומים שונים לזה יש יתרון של בקרה ובו יש גם מנגנון שעוזר לטרוף חומרים מבחוץ והכנסתם לתא. חלבון הנוצר ב ER צריך לעבור בגולג'י ומשם ליעדים בו הוא נחוץ. את המעברים הוא מבצע בעזרת וסיקולות. תא צמח הוא תא עילאי יש לו Vacuole (ואקולה) שזה מקביל לליזוזום יש לו מיטוכונדריה (אורגנלות אברונים בעלי ממבראנה). גרעין התא הוא בעל ממבראנה כפולה יש לו מתחתיה מעטפת חלבונים שנקראת Nuclear Lamina שמתפקידיה הוא עיגון הכרומטין. בתוך הגרעין יש תת אברון שנקרא גרעינון (Nucleolus) הוא מתפקד בסינתזה של RNA ריבוזימלי הגרעינון מכיל DNA מיוחד אשר מאפשר לו לעשות את הסינתזה בגרעינון. על פני ממבראנת הגרעין יש מעין נקבוביות הנקראות Nuclear Pores הם בנויים מחלבונים שונים אשר מאפשרים מעבר באופן סלקטיבי ומבוקר בצורה כזו שהחור מתרחב למעבר ומתכווץ לאחר מכן. דרך חורים אלו יוצאים גם ה mrna וה.rRNA ה RNA נעטף בחלבונים שאותם מזהה מנגנון הבקרה של הנקבוביות ואז הם נפתחות לאחר היציאה מתפרקים החלבונים מה RNA וחוזרים לגרעין. ממבראנת הגרעין מלאה בנקבוביות כאלו. בגרעין נמצא החומר התורשתי אך יש גם חומר תורשתי במיטוכונדריה (וכלורופלסטים בצמחים) והם יכולים ליצור חלבונים. בערך 40 % מהחלבון במיטוכונדריה מיוצר באופן עצמי 60% נוצר מה RNA שבגרעין ומועבר למיטוכונדריה.

12 הריטיקולום האנדופלזמתי (ER) הוא אברון נוסף הוא כולל שני אזורים שונים בתפקידם ה ER עצמו יכול להיות ER חלק שקשור לסינתזה של ליפידים מסוימים (כמו קשרים כפולים סטרואידים וכו') הוא נקרא חלק כי כך הוא ניראה. החלק השני הוא ER המחוספס (RER) עליו יש ריבוזומים ושם מתרחשת הסינתזה של החלבונים רוב ה ER הוא מחוספס החלבונים מועברים באמצעות וסיקולות (שלפוחיות) לגולג'י ומשם הלאה. ה ER פרוס על כל התא. כמות הממבראנות של ה ER היא בערך פי 10 מכמות הממבראנות בציטופלזמה וזה בשביל הצורך הגדול בגלל המנגנון הביו-סינתזה וגם בגלל חלבונים שצריכים להגיע לכל מיני אורגנלות. ריבוזומים יכולים להיות ציטוזולים או קשורים לממבראנת ER חלק מאברוני התא קולטים חלבונים לאחר תרגומם בציטוזול. חלבונים המסונתזים על גבי ה ER מנוקזים למערכת הגולג'י וממנה נעשית ברירה לאחד היעדים ממבראנת הפלזמה ליזוזום, אנדוזום, גרנולות הפרשה, הכוונה היא לממבראנה או לחלק המסיס של האברון כאשר בממבראנת הפלזמה יש אפשרות של הפרשה מחוץ לתא. חלבונים בתא מצויים בשני מצבים: 1. RNA בציטוזול תופס ריבוזום והחלבון הזה היה קודם כל רק בציטוזול ומשם הוא יעבור למקומות נוספים (מסיסים כמו מטריקס). 2. חלבון מסונתז על ממבראנת ה ER והריבוזומים קשורים לממבראנה. ריבוזומים שנוצרו בממבראנת ה ER יוכלו לעבור רק לממבראנות אחרות למעבר החלבונים קוראים טרנספורט. היתרון של סינתזה בריבוזומים הקשורים ל ER היא ביעילות שהחלבון לא מתקפל ולא צריך להשקיע מאמץ בלפתוח אותו כמו בחלבון שנוצר בציטוזול ומתקפל ורק אז מועבר. סינתזת חלבונים ב ER מתחילה ב Peptide Signal הידרופובי המכוון אותו ל.ER הפפטיד מושחל תוך סינתזה בצורת לולאה דרך תעלה מיוחדת ב ER בסיום הסינתזה ה Peptide Signal עובר חיתוך בעקבותיו החלבון עשוי להפוך ללומינלי או להישאר בממבראנת ה ER בעזרת רצף הידרופובי נוסף. בגרנולות ההפרשה נמצאים החומרים שצריכים להיות מופרשים מהתא. הוסיקולות עוברות איחוי ופירוק והם מעבירות את תוכנן בין האורגנלות חלבון מה ER לעולם לא יגיע לציטוזול. מה ER יש קישור לגולג'י לליזוזום לגרנולות ההפרשה ולממבראנות אך לא לציטוזול. (לומן החלק המסיס הפנימי) סינתזת חלבונים בריבוזומים הקשורים ל ER מתחילה להיות מתורגמת מאותו אזור של ה Signal Peptide כי זה פפטיד (חומצה אמינית) והיא נושאת אות שהחלבון צריך להיות מסונתז ב.ER לרצף זה יש תכונות רבות בניהם שהוא מאד הידרופובי ואז הסיגנל פפטיד מתחיל לבלוט מהריבוזום בשלב מסוים ואז הריבוזום מובא ל ER ה. סינתזה מתחילה בציטוזול מופסקת וממושכת ב.ER פוליזום זה ריבוי ריבוזומים על mrna דבר המזרז את סנתוז החלבונים. האנרגיה להשחלת הסינגל פפטיד היא מאנרגית סנתוז החלבון הלולאה מתארכת ולאחר מכן הסיגנל פפטיד עובר חיתוך על ידי סיגנל פפטידאז (אנזים לחיתוך פפטידים) והחלבון משוחרר לתוך הלומן של ה.ER החלבון עובר לגולג'י ומשם ללומנים של אברוני התא אך לא לממבראנות. חלבון ממבראנלי נוצר ב ER בצורה דומה רק שלו יש סיגנל נוסף שגם הוא הידרופובי והא מסמן לחלבון להיות מחובר לממבראנה. כשהוא נכנס לתעלה מופסקת ההשחלה. הסיגנל הזה נקרא Stop Transfer עד שהתעלה נפתחת והקטע משתחרר לתוך הדו שכבה הליפידית (כלומר לממבראנת ה (ER רק אז מתבצע חיתוך הסיגנל פפטידי. החלבון עובר גם בוסיקולה לגולג'י ומשם לממבראנת הפלזמה ועל ידי דיפוזיה הם מועברים ממבראנת הפלזמה לכל התא. גליקוליזה של חלבונים ב ER זה הוספת סוכרים לחלבונים. אליגוסכריד זה פולימר קטן של סוכרים (5 עד 20) הוספת הסוכרים חשובה בעיקר בחלבונים טרנס-ממבראנליים המגיעים לממבראנת התא ואז הסוכרים תמיד פונים החוצה כי הם מסונתזים בתוך ה ER וזה יוצר סביב התא מעטפת סוכרים. זה חשוב להגנת על התאים ולבידוד המערכת האימונית להגנה מאנזימים שונים. הוספת הסוכרים נעשית ב ER באופן אחיד שמוסף תמיד על שייר חומצה האמינית ASN (אספרגין) יכול להיות סוכר אחד ואף יותר לכל חלבון. החלבון עובר לגולג'י באמצעות וסיקולות שם הסוכרים עוברים עיבוד הורדה והוספה ומשם הם מועברים הלאה.

13 הגולג'י הוא אברון קטן יחסית ל ER הוא קרוב למרכז התא. החלבונים מהגולג'י עוברים מיון לאיפה הם ילכו בגולג'י. החלבונים מה ER עוברים עיבוד נוסף ומשם הם נשלחים בוסיקולות לפני התא, לליזוזום, לאנדוזום וכו'. שתי וסיקולות לא יתחברו זו עם זו בגלל מתח פנים הדוחה אותם. ניפחו של הגולג'י הוא 1 מיקרון לכל כיוון ויש לו חלקים שונים יש אזור כניסה לגולג'י והיא אזור הציס ) Cis (Region לשם נכנסות הוסיקולות מה ER והן יוצאות מאזור הטרנס Region) (Trans בגולג'י חלבונים עוברים מודיפיקציות וסוכרים עוברים עיבוד. בגולג'י יש שקיקים (Stacks) כל שלשה כאלה יוצרים ציסטרנות המחולקות לציס, מידאל וטרנס. בכל ציסטרנה יש אנזימים אחרים לעיבוד הסוכרים הבאים מה.ER בנוסף לזה יש לגולג'י בכניסה Cis (CGN) Golgi Network וביציאה (TGN) Trans Golgi Network שזו רשת של וסיקולות חצי גמורות וטיובול (צינורות ממבראנליות) הוא אזור חשוב כי הוא שונה בתפקוד מהציסטרנות בהן מתבצעים עיבוד הסוכרים כי בו מתבצע המיון של החלבונים לאזורים המתאימים בתא. כך הם מועברים לוסיקולות המתאימות ב,TGN כל החלבונים מגיעים לגולג'י עם מין עץ סוכרי קטן וזה עץ אחיד. אך הגולג'י גורם לכך שהחלבונים היוצאים הם בעלי עצים שונים של סוכרים וזה על יד הוספה הסרה או קיצוץ (Trimming) של סוכרים. כך נוצרים שני סוגים נפוצים של חלבונים עם סוכרים והם ה High Mannose שהוא הפשוט ביותר ונקרא גם Simpel ואת ה Complex שהוא סוכר עם הוספת שייר קרבוקסילי וזה יוצר מטענים שליליים זה יוצר דחייה חשמלית ומונע הידבקותם של תאים אחד לשני. לשם יצירת רקמה יש מנגנון המתגבר על דחיית מטענים אלו. הליזוזום הוא מערכת העיכול של התא. הוא בעל ph חומצי בעקבות משאבת פרוטונים הנוצרים בעזרת אנרגיה מ.ATP ה ph החומצי עוזר למיין את החלבונים בתא. בליזוזום יש אנזימים הפעילים בסביבה חומצית ויש אנזימים לפירוק כל המרכיבים בתא. כשתא מת הוא מתפרק על ידי כך שאנזימים מהליזוזום מתחילים לפרק אותו. תפקודו העיקרי הוא פירוק מזון המגיע מוסיקולות הנוצרת בממבראנת הפלזמה. כאשר יש פגיעה בליזוזום יש מחלת אגירה שבה התא אוגר מזון בלי יכולת לפרקו. ליזוזומים הם בצורות שונות ובגדלים שונים בהתאם למה שהם מעכלים. לפעמים יכולים כמה וסיקולות להגיע לאותו ליזוזום האנזימים לעיכול מגיעים גם הם לליזוזום על ידי וסיקולות מהגולג'י. תאים מסוימים מסוגלים לאכול חיידקים (לדוגמה תאי דם לבנים). בליעת חיידק נקראת פגוציטוזה והוסיקולה הגדולה שנוצרת נקראת פאגוזום. הכולסטרול נכנס לתא מנגנון וסיקולרי והוא נכנס לאזור בממבראנה החיצונית והופך לוסיקולה לזה קוראים אינוגינציה כך גם נכנסים חלבונים לתא. תהליך האוטיופיזיה הוא תהליך הבליעה העצמית. זה תהליך בו לדוגמה יש לחסל מיטוכונדריה פגומה אז חתיכות של ה ER החלק עוטפות את המיטוכונדריה סוגרות עליה ומעבירות אותה לליזוזום לפירוק. במקום המיטוכונדריה המושמדת מיטוכונדריה אחרת מתחלקת. גרנולת הפרשה היא שלפוחית הגדולה יותר מוסיקולה היא אוגרת חומרים כחלק ממנגנון הפרשה וברגע שמגיעה פקודה הוא מופרש מחוץ לתא יש שני סוגים של גרנולת הפרשה אנדוקריניים ואקסוקריניים. האנדוקריניים זה הפרשה פנימית ואקסוקרינים זה חיצוני. הגרנולות מתחברות לממבראנת התא ומפרישות את התוכן לחלל לתהליך זה קוראים אקסוציטוזה. המערכת ההורמונלית היא מערכת העיכול היא מערכת אקסוקרינית. במערכת האנדוקרינית החלל זה בדרך כלל מערכת הדם. גרנולות ההפרשה אוגרות גם אינסולין הם לא מפרישות פסולת והן נוצרות ב TGN בגרנולות ההפרשה יכולים להיות חלבונים הורמונים וכו'. אך לא חומרי זבל של התא. פרק 10. ממבראנת הפלזמה היא הממבראנה העוטפת את התא היא בעלת עבירות סלקטיבית וזו בעזרת חלבונים ממבראנליים אשר מאפשרים כניסת חומרים מסוימים לתא. הממבראנה החיצונית היא הגבול של התא עם העולם ולזה חשיבות רבה לזיהוי מה שקורה בחוץ. בחיידקים מערכת החישה למזון נמצאת בממבראנה אצלנו בממבראנה יש חישנים לפעילות הורמונלית. בממבראנה יש גם כולסטרול. בערך מחצית

14 מהליפידים בממבראנה הם כולסטרול. הכולסטרול מסונתז בגוף ואינו חיוני לצריכה במזון. בממבראנת ה ER ובמיטוכונדריה אין כולסטרול. בכל ממבראנה יש בליפידים חומצה רוויה בעמדה 1 ואי רוויה בעמדה 2. לכך חשיבות גדולה מאד. עם כל השומן היה רווי אז הממבראנה הייתה מוצקה ועם לא רוויה אז היא הייתה נוזלית. כדי שהממבראנה תהיה גמישה לא מוצקה מידי ולא נוזלית. זה גורם לכך שהממבראנה תהיה דיפוזיה וכך יכולים להיווצר הוסיקולות ולהתפרק לאחר השימוש. המבנה של הליפידים לבד אינו יציב ולכן הכולסטרול מוסף (רק ביוקריוטים) שלו מרכיב הידרופובי ומרכיב הידרופילי. הממבראנה מורכבת מ 50% חלבונים החוצים את הממבראנה מצד לצד בעזרת α Helix הידרופובי (של 18 עד 20 חומצות) וחומצה הידרופובית הנמצאת באינטגרציה עם הזנבות הליפידים של הממבראנה. מתחת לממבראנה יש רשת סיבים אשר מקנה צורה לתא. כניסת חומרים לתא ויציאתם וגם תגובות חשמליות ומעבר אותות הורמונלים עוברים דרך חלבוני הממבראנה. האזורים הטרנס-ממבראנליים יכולים ליצור בממבראנה חללים אשר מעבירים חומרים דרך הממבראנה. מספר אזורים טרנס-ממבראנליים יכולים ליצור חור ודרכו יעברו חומרים. אפשרות נוספת היא קשירת חלבונים לממבראנה על ידי חלבון טרנס-ממבראנלי אשר נקשר לחלבון שאין לו זיקה לממבראנה. בתוך הממבראנה יש חומצה הידרופובית אך יכול להיות שהיו חומצות טעונות שנוצרו בגלל אינטראקציה בתוך החלבון על אף ההידרופוביה אפשר לקבוע עם החלבון הוא טרנס-ממבראנלי. חלבונים שמגיעים לפני שטח התא מכילים עץ סוכרי הפונה מחוץ לתא בממבראנת הפלזמה (הוא נוצר ב ER ועובר עיבוד בגולג'י) יש גם ליפידים שעליהם יש עצי סוכר. הסוכרים יוצרים מעין מעטה הגנה על פני התא ומונעים הגעה מיידית לליפידים (הגנה היא חלקית בלבד). הסוכרים יכולים גם להשפיע על הכרות בין תאים בשביל שהתא יתפקד צריך שיהיה טרנספורט המבוצע על ידי חלבונים. יש שני סוגים של טרנספורט על ידי נשאים ועל ידי תעלות. טרנספורט והימצאות נשאים הוא תהליך הדומה לריאקציה אנזימטית יש קישור ספציפי שהוא השלב הראשון בו יש זיהוי החומר ואז החומר מועבר מצד אחד של הממבראנה לצד השני. התהליך לא מהיר אך יש בו מנגנון זיהוי רב. הנשא יכול להעביר את החומרים המתאימים לאזור הקישור שלו. מצד שני יש טרנספורט אקטיבי בו צריך להשקיע אנרגיה בעזרת הידרוליזה של ATP באמצעות ATPase (אנזים הידרוליזה של (ATP וזה נעשה כדי לשאוב חומר בניגוד למפל ריכוזים. האנרגיה האלקטרו כימית הנוצרת ממעבר מריכוז גבוה לנמוך יכולה להיות מנוצלת לשם עברת חומר אחר מריכוז נמוך לגבוה. נוצר בממבראנה מצב הדומה לכבל בו יש מטען חיובי בצד אחד ושלילי בצד שני וכך נמשך משהו פנימה. הטרנספורט האקטיבי הראשוני הוא עם ATP והמשני עם אנרגיה בעקיפין. דרך הנשא יכול לעבור בדרך כלל חומר חד בכיוון אחד (Uniport) אך לעיתים קרובות יש טרנספורט מצומד של שני חומרים או יותר המתרחשים רק בו זמנית. לא כל אחד לחוד באותו כיוון (Symport) או בכיוונים מנוגדים.(Antiport) ההבדל של כניסת הנשאים לעומת דיפוזיה הוא שדיפוזיה זה לפי ריכוזים עד אין סוף ואילו באמצעות נשא יש שלב של קישור וההוא ספציפי. יש לו קבוע קישור מסוים כאשר הריכוז עולה הנשאים עוברים סטורציה (ריוויון) ואז כל הנשאים תפוסים ואז זה לא תלוי בנשאים. משאבת יונים Na/K-ATPase היא מערכת הטרנספורט החשובה ביותר בתא היוקריוטי. היא צורכת חלק משמעותי מאנרגית התא המשאבה יוצרת בתא ריכוז גבוה של + Na ונמוך של + K בהפוך לריכוזיהם בחוץ. תפקידה הוא הגנה אוסמוטית ויצירת פוטנציאל חשמלי מצידי הממבראנה. 15 עד 10 אחוז מצריכת האנרגיה במנוחה היא על ידי משאבה זו. המשאבה קולטת בו בזמן 2 יוני + K ופולטת 3 יוני + Na ומשאירה מטען שלילי יחיד בפנים. במעי יש קיפולים רבים בממבראנה לשם הגדלת שטח הפנים וזה מאפשר לקלוט את הסוכר מהמזון גם עם הוא בכמויות נמוכות, וזה בגלל הגרדיאנט (הפרש הפוטנציאל) שיוצרת המשאבה. המשאבה לוקחת את הסוכר וה + Na ופולטת אותם משם. הסוכר יוצא וכאשר ה + Na יוצא נכנס ה + K. בהידרוליזה של ATP קרום התא חדיר למים. במערכת אוסמוטית בתוך התא יש בדרך כלל ריכוז כמו בחוץ אך יתכן שהוא ישתנה.

15 ליזיס זה פיצוץ של תא (ליזיס אוסמוטי פיצוץ תא על ידי כך שנפחו עולה עד לפיצוץ). לתא צמח יש דופן שמגנה עליו יותר מפני פיצוץ אוסמוטי. אך יכולה להיווצר גם תופעה הפוכה שיצאו מים מהתא. גם כשריכוז המלחים שווה בין התא למחוצה ויש בעיה של שאיבת מים פנימה כי בתא פולימרים בייחוד חלבונים (המהווים 30% מהציטוזול) שהם טעונים וזה יוצר משיכה דבר שאין מחוץ לתא. לכן המים נכנסים לתא לשם השוואת הריכוזים. הפתרון לכך היא משאבת הסודיום פוטסיום הזורקת יונים מהתא כדי לאזן אותו וכך לא מתבצעת שאיבת מים עודפת והתא לא מתנפח עד כי פיצוץ. הסוג השני של חלבוני טרנספורט היא התעלות שהם לא יוצרות קישור ולכן כמעט תמיד אין להן מצב ריוויון. וגם המעבר מאד מהיר לתעלות יש בעיית גודל שהן קטנות ולכן מאפשרות רק מעבר יונים. בתוך התא יש פילטרים סלקטיביים לבחירת היונים השונים. תעלות אלו יכולות להעביר גם יונים שונים ביעילות שונה. בתעלות יש הרבה עניין עם בקרה בגלל הפוטנציאלים החשמליים הבקרה נעשית על ידי פתיחת וסגירת התעלה (Gating) שמתבצעת על ידי זרם חשמלי או נאוטרנסמיטורים המעבירים גירוי. בין תאי עצב ישנם תעלות שהם פתוחות תמיד בפני יוני פוטסיום (נתרן) (לא תחת.(Gating ריכוז יוני הפוטסיום בפנים גדול מבחוץ ולכן הם רוצים לצאת מתעלות אלו מה שעוצר אותם זה הפוטנציאל. תאים אקסיטביליים הם תאים שאפשר לעשות להם אקסיטוזה כלומר גירוי. לא כל התעלות נפתחות יחד הם נפתחות על ידי פולס חשמלי העובר מתעלה לתעלה לזה קוראים דה-פולריזציה. מקרומולקולות לא יכולות להיכנס דרך התעלות. הממבראנה היא לא חדירה ליונים כי זה יכול לפגוע בתא ולהרוס את פוטנציאל האלקטרו-כימי שבממבראנה. יש מנגנון של אנדוציטוזה בו נוצרות וסיקולות בממבראנה העוטפות את המקרומולקולה ומכניסות אותה לתא. המקרומולקולות האלו לא מגיעות לציטוזול (כאשר נבלע חיידק בתהליך זה לדבר קוראים פאגוציטוזה). אקסוציטוזה זה ההפך מאנדוציטוזה כלומר יציאת חומרים מהתא על ידי וסיקולות. החומרים היוצאים יכולים להיות הורמונים חלבונים אנזימים וכו'. חומרים הנכנסים באנדוציטוזה (עברו אינוגינצית חדירה) ומועברים בוסיקולות לליזוזום. במערכת הדם אסור שיהיו ליפידים חופשיים זה יכול לגרום להסתיידות עורקים. לכן כולסטרול חופשי הוא מסוכן. הכולסטרול מתווסת בדם באמצעות ליפופרוטאינים שהעיקרי בהם הוא Low ) LDL (Density Lipoprotein המעביר גם חומצות שומן. כדי להכניס את הכולסטרול לתא מכיר החלבון את הנשא (LDL) ומכניס אותו באמצעות רצפטור שהוא חלבון טרנס-ממבראנלי הפונה החוצה ובו אתר ספציפי לקשירת.LDL ברגע הקישור הוא מתחיל ליצור אנדוציטוזה מהירה האתר בו נמצא הרצפטור נקרא Coated Pits כי הוא מצופה במעטה חלבוני צפוף. מהאזור נוצרת וסיקולה המכילה את ה LDL והיא עטופה במעטה חלבוני צפוף ולכן נקראת וסיקולה מצופה Vesicles) (Coated החלבון העוטף הוא קלטרין. הוסיקולה לא יכולה להתאחות כל עוד היא מצופה ולכן היא מוסרת בעזרת אנרגיה בתהליך.Uncoating אז היא מתקרבת לאנדזום מוקדם שהוא אברון המכיל משאבת פרוטונים ובעל ph חומצי (5 עד 5.5), שתפקודו לעשות מיון. הרצפטור עובר חיזור על ידי ה ph באנדוזום ומנתק את מגעו עם ה LDL ואז מוחזר בוסיקולה לממבראנת התא. החלקיק שנשאר עם הכולסטרול וה LDL עובר לליזוזום (שם ה ph הוא 4.5) שם פרוטאזות מפרקות את ה LDL אז הליפידים משוחררים ומגיעים אל הציטוזול. כאן הם עוברים פרוק נוסף על ידי פוספוליפידים לחומצות שומן. הליפידים מוספים לממבראנות בתהליך איחוי הפוספוליפידים מגיעים לממבראנות מה ER החלק בוסיקולות ושם עוברות איחוי. לוירוסים יש שני מנגנונים לתקוף תאים אחד מנגנון הפאג'ים בו הם נצמדים לתא ומזריקים את ה DNA שלהם והשני הוא על ידי מעטפת לפידית אשר מתקשרת לתא על ידי זיהוי רצפטורים ) שי רצפטורים הקושרים רק וירוסים והם ספציפיים ולכן וירוס אדם לא יתקוף בדרך כלל בעל חיים ולהפך אך יש גם וירוסים לא ספציפיים). וירוסים בעלי מעטפת שומנית יכולים לעבור איחוי עם ממבראנת התא. והאופציה השנייה היא באנדוציטוזה לתוך וסיקולה לתא משם ה DNA משתחרר לתא (לא ידוע עדיין איך) הרצפטורים משמשים להכנסת מזון לתא לפתיחת תעלות יונים (על ידי קשירת אצטיל כולין) גם מנגנון ההורמונים פועל על ידי הרצפטורים אשר מקבלים את האות ומעבירים אותו לתא לאחר הגברה וכך גורמים לשינוי בתפקוד התא.

16 E 1 אות אנזימטי 3 שינוי במטבוליזם אות אנזימטי 1 שליח משני הורמון רצפטור הגברה E 3 E 2 אות אנזימטי 2 ט.ל.ח

17 מבוא לביולוגיה של התא חלק ב' התא- כל האורגניזמים החלו מתא אחד. גוף האדם מורכב מלמעלה מ תאים. יש חלוקת ברורה של התאים הגידול מלווה בהכוונה כל התאים להתמחויות שונות. מעגל התא חלוקת התא. כרומטין חומר ממנו בנויים כרומוזומים. ישנה בקרה מאד קפדנית אבל החלוקה צריכה להיות בקרה שתקבע מה מספר התאים אליהם נגיע בכל רקמה וישנה גם בקרה גם על צורת האורגניזם אם לא תהיה בקרה אז יחרוג מהמימדים שאליהם צריך להגיע כאשר מאבדים בקרה על חלוקת התאים מקבלים גידול ממאיר. מה שקובע את קצב החלוקה זה שבתחילת ההתפתחות יש קצב גידול גבוה ואלו בדבר השלם ישנה התחלקת איטית יותר ושיש רקמות שלא מתחלקות כלל. ברקמת המח ישנה חלוקה מתמדת בקצב מהיר גם בור יש חלוקה תמידית. תאי העצב הם בעלי מספר קביל ללא חלוקה (אין יכולת להחליף את התאים). תאי העצב יוצרים רשתות שמעבירות אותות לגוף ולכן אין חלוקה של תאי העצב אחרת הם יגרמו לקצר. המטרה העיקרית של החלוקה היא להעביר לשתי תאי הבת את החומר התורשתי בצורה מדויקת שיכלול בדיוק את אותו חומר תורשתי. הדיוק של המעבר חייב להיות מקסימאלי כל אי דיוק גורם למוטציה ואז תאי הבת במצוקה. מהשלב הראשון של חלוקת התא ועד השלב הבא של החלוקה מעגל זה מורכב משני חלקים אינטרפזה ומיטוזה (שלב חלוקת התא) האינטרפזה שלב בין החלקת ארוך יותר משלב החלקה בו נערכות ההכנות לחלוקה. הצנטרוזום (Centrosome) הוא ממבנה תוך גרעיני בעל חשיבות בחלוקה. החלוקה המיטוטית מחולקת ל 5 שלבים שרצופים באופן מלא אחד לשני השלב הראשון הוא הפרופזה הגרעין עדיו שלם אך כבר לא הומוגני כי בו מתחילים להסתדר שרוכי ה DNA המחוברים לחלבונים היסטונים (Histones) אשר יוצרים את הכרומוזום החלבונים האלה עוברים סינתזה בזמן שהתא מכין עצמו לחלוקה (אינטרפזה). מטען ה DNA הוא שלילי (בגלל הפוספטים) והחלבונים כלומר, ההיסטונים הם חיוביים ביותר. אורך ה DNA הוא 1.2 מטר (פרוס) ונכנס למבנה בעל קוטר של בין 10 ל 20 מיקרון. מבנה הצנטרוזום המכפיל את עצמו בשלב זה הוא של אסתר השלב השני הוא הפרומטפזה (Prometaphase) בו מתפרק קרום הגרעין לוסיקולה ואז כל הכרומטין (Chromatin) נמצא בציטופלזמה. אז מתאפשר הקשר בין הצנטרוזום לכרומוזום אז נוצר קישור של סיבים בין החלקים האלו זה מאפשר תנועה שלהם והכנה לשלב השלישי שהוא המטאפזה.(Metaphase) לקראת החלוקה סיבי הכרומטין הפרוסים מקבלים מבנה מיוחד ספיראלי המיטוזה עצמה היא שלב קצר האינטרפזה היא שלב ארוך והיא מחולקת ל 3 חלקים G. 2 S, G, 1 בשלב ה S מתרחשת הכפלה ה DNA כך שבשלב G 2 הכרומוזומים כבר כפולים. כל כרומוזום כפול בנוי משני תתי יחידות הנקראות כרומטידות (Chromatids) הקשורות בניהן באזור הנקרא צנטרומר (Centromere) השלב הבא הרביעי הוא הפרדה בין הכרומוזומים על ידי ביקוע הצנטרומר לשלב זה קוראים אנפאזה.(Anaphase) אז מתקבלים שני כרומוזומי בת. סיבי הצנטרוזום קשורים לצנטרומר משני הצדדים ואז כרומוזומי הבת מועברים לקטבים המנוגדים של התא בשלב הבא מתחיל להיווצר גוף של כרומטין ומתחילים להיווצר גרעינים. שלב זה נקרא טלופזה.(Telophase) כאן מסתיימת חלוקת הגרעינים בסוף השלב יש שני גרעינים. אך החלוקה לא נגמרת כי גם הציטופלזמה מתחלקת בתהליך הציטוקינזה (Cytokinesis) בשלב הטלופזה נוצרת התלמה ומקבלים התקרבות במרכז והפרדה בין שני חלקי התא ההפרדה עצמה היא בציטוקנזה. מעגל החלוקה מורכב מאינטרפזה ומיטוזה G. 1 -S-G 2 M- כאשר יש צורך בהכפלה מהירה של תאים מותרים על שלבים G 1 ו 2 G ומקבלים מחזור של S-M זה אפשרי רק אם בביצית יש גם כל מה שצריך להיווצר בשלבים החסרים ולכן רק צריך להיות מוכפל ה DNA בשלב S והתא להתחלק בשלב M.