גופנו מורכב מתאים רבים, שלכל אחד מהם יש מקום משלו ותפקיד משלו. כדי לבצע את תפקידיו השונים נעזר התא במכונות זעירות שנקראות אנזימים או חלבונים. על מנת לייצר את החלבונים במינון ובעיתוי הנכון זקוק התא ל"חוברת הוראות הפעלה" ולשם כך קיים הדנ"א, שמרכז את המידע התורשתי של גופנו. הוא פועל כמעין תבנית לייצור החלבונים. בסרטון שלפנינו מתואר תהליך הייצור של החלבון מרגע השעתוק, דרך תרגום ועד לקיפול וההכוונה לאזור הפעילות שלו. שימו לב לשלבים השונים של התהליך ולמקום שבו כל אחד מהם מתרחש (גרעין, ציטוזול וכו').

הסרטון הופק במסגרת פרויקט פענוח הגנום האנושי. למידע נוסף. תורגם בידי צוות דוידסון אונליין

פרוייקט הגנום האנושי הוא פרויקט אדיר בהיקפו שארך כ-16 שנה (2006-1990) ובמסגרתו פוענח מבנה הגנום האנושי בדיוק של 99.9 אחוז. מאז שהושלם רשמית הפרויקט ממשיך להתקדם לחקר אזורים לא ממופים בין הגנים. חשיבותו של הפרויקט אדירה והוא תרם רבות וממשיך גם היום לתרום לחקר המנגנונים המולקולריים בגוף האדם ולהבנתם. במקביל אליו פועלים מיזמים נוספים שמטרתם לפענח את הגנומים של חיות ושל צמחים רבים בעלי חשיבות, כמו עכברים, קופים, חיטה, אורז ועוד.

תהליך ייצור החלבונים נקרא גם "הדוגמה (Dogma) המרכזית של הביולוגיה, בשל מקומו המרכזי והיסודי בכל התהליכים שמתרחשים בכל תא בגופנו. התהליך מתואר כרדף הבא: דנ"א←RNA←חלבון. הדנ"א הוא רצף של מולקולות בשם נוקלאוטידים מארבע סוגים, כך שקומבינציות של שלושה נוקלאוטידים מקודדות לחומצת אמינו אחת. וחומצות אמינו הן אבני היסוד של החלבונים.

שעתוק ראשית הדנ"א נפתח לשני הגדילים שלו. לאחר מכן עובר אנזים בשם RNA פולימראז ומשלים את הגדיל עם נוקלאוטידים מסוג מעט שונה. אחרי שהוא מסיים את התהליך, הגדיל החדש (RNA) נפרד מהדנ"א ויוצא מגרעין התא דרך מעבר מיוחד. לאחר מכן הדנ"א חוזר למצב הדו-גדילי.

תרגום אחרי שה-RNA שזה עתה נוצר מגיע לנוזל התוך תאי (ציטופלזמה), מתחבר אליו הריבוזום. הריבוזום מעגן את ה-RNA ומאפשר קישור של tRNA, שתפקידו לזהות את הרצף של ה-RNA ולהתאים חומצת אמינו לכל קבוצה של שלושה נוקלאוטידים, לפי קוד קבוע מראש. ה-tRNA הוא למעשה רצף של שלושה נוקלאוטידים שמחוברים בצדם השני לחומצת אמינו אחת. שלושת הנוקלאוטידים מזהים את השלישייה המשלימה שלהן ב-RNA ונקשרים אליה.

כששני tRNA נקשרים ל-RNA זה לצד זה, הריבוזום קושר אותם יחד ונע קדימה לאורך גבי גדיל ה-RNA כדי לקלוט tRNA חדש. כל הריבוזום מתקדם, חומצות אמינו נקשרות זו לזו עד לתום גדיל הRNA. אחרי שכל חומצות האמינו נקשרו, הריבוזום מתנתק והחלבון שנוצר זה עתה מנויד לאתר הפעילות שלו על ידי חלבונים אחרים שזה תפקידם.

קיפול יש דרכים רבות שבהן החלבון יכול להתקפל, החל בקיפול ספונטני בתוזל התוך תאי וכלה בקיפול בסיוע חלבונים נוספים ברשת האנדופלסמטית או בממברנה. הקיפול יוצר את המצב היציב ביותר של החלבון ובמצב הזה החלבון גם מבצע את תפקידו. קיפול לא נכון של החלבון עלול לשבש את פעילותו או חמור מכך – ליצור גושי חלבון שיפריעו לתא לתפקד.

למידע יותר מעמיק על השלבים השונים של בנית החלבונים ראו אשכול כתבות וסרטונים בנושא.

ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

21 תגובות

  • שאנל אלמליח

    הסרטון לא עובד

    הסרטון לא נגיש בשום אתר. חסימת זכויות יוצרים

  • תרצה איל

    איך נוצרים חלבונים דווקא בקטניות ולא בצמחים אחרים?

    אשמח לקבל תשובה על שאלתי הנ"ל

  • עידו

    בעיה

    הסרטון לא עובד . זכויות יוצרים

  • גור אריה

    בעיה עם הסרטון

    הסרטון המצורף אינו עובד (חסום מסיבות של זכויות יוצרים)

  • הללי

    שאלה בנושא מתיונין

    שלום לכם
    קודון ההתחלה ליצור חלבון מקודד לח. אמינית מתיונין.
    האם מכך משתמע שכל החלבונים כולם נושאים את החומצה האמינית מתיונין בנק' ההתחלה?
    אם לא מתי מתרחש השינוי?
    בתודה, הללי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאלכס אברוטין

    מתיונין - תשובה

    שלום הללי,
    אתה צודק בהחלט. כל חלבון מתחיל במתיונין מיד לאחר התרגום. אולם הוא לא בהכרח נשאר כך. חלבונים רבים עוברים עיבוד שלאחר תרגום, לדוגמא: קיפול למבנה תלת מימדי מסויים, חיתוך, הוספת שיירים סוכריים ועוד. במהלך העיבוד הזה, המתרחש בדרך כלל במדור תאי הנקרא ER , חומצת האמינו מתיונין יכולה לעבור חיתוך.

  • נחום המוכס

  • נחום המוכס

    האם יש הבדל בין שני הגדילים

    שלום.
    כל כרומוזום מורכב מגדיל כפול שמקודד לחלבון, האם כל הגנים נמצאים על אחד הגדילים והשני רק משלים אותו, או שבכל אחד מהגדילים יש רצפים המקודדים לחלבון? איך הרנא פולימראז יודע מהו הגדיל המקודד
    תודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    שלום נחום
    ה-RNA polymerase יודע לזהות רצפים מסויימים המורים לו על אזורי תחילת השעתוק. הוא לא מבדיל אם מדובר בגדיל הראשון או השני, ואכן ישנם גנים פעילים על שני הגדילים, פשוט בכיוונים מנוגדים.
    מקווה שעזרתי
    ארז

  • יעל

    נוקלאוטידים וחומצות גרעין

    בהסבר נכתב:
    "הדנ"א הינו רצף של חומצות גרעין מארבע סוגים".
    האם הדנ"א אינו רצף של נוקלאוטידים מארבעה סוגים שונים והפולימר הוא חומצת גרעין (ובדומה בהמשך לגבי רנ"א)?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    את צודקת לחלוטין, אתקן את הטעות.
    תודה
    ארז

  • נלי

    תרגום דנ"א

    למה אי אפשר לתרגם פשוט את הדנ"א לחלבון ולדלג על כל החלק של הרנ"א?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    שלום נטלי
    שאלת שאלה מצוינת ולתשובה ישנן מספר רבדים:

    ראשית, על פי התיאוריות המובילות כיום בנוגע לראשית החיים, הRNA הינו שריד למנגנון תורשתי קדום. בעבר לא היה DNA וכל מנגנון ההורשה והתרגום תווך בידי RNA בלבד. תיאוריה זו קרויה "עולם ה-RNA". וה-RNA הינו שריד קדום לתקופה זו.

    על מנת שהתא יתפקד כראוי הוא חייב לשמור על בקרה הדוקה על שלבי התרגום. בתא אאוקריוטי, לאחר שהדנ"א עובר שעתוק, הRNA השליח עובר מספר תחנות לפני שהוא מתורגם, ובינהן שחבור (splicing) בקרה ברמה של RNAi (ראי כתבה http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/rnai-%E2%80%93...) בקרה ברמת התרגום (ראי כתבה: http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A2%D7%99%D...), עריכת RNA (RNA editing) ועוד. אם החלבון יתורגם ישירות מה-DNA נאבד הרבה רבדים של בקרה חיונית. בנוסף לכך, ה-RNA מהווה גורם מגביר לתרגום, הרבה יותר קל ומהיר ליצור עותק של RNA מאשר ליצור חלבון, וגם ברבה יותר קל לשלוט בו (בייחוד לפרק אותו) תהליך השעתוק הינו תהליך שצורך הרבה פחות אנרגיה וזמן, ומהווה שלב ביניים נוח. אם כן, לא חסרות סיבות להוסיף שלב ביניים בין התבנית לתוצר.

    מקווה שעזרתי

    ארז

  • הדר

    מטענים בחלבונים

    בממברנת התא למשל מצויים חלבונים שמתפקדים כתעלות, והם מושכים אליהם יון מסויים בעל מטען נגדי למטענים בתעלה.(לדוג' אם יון אשלגן הוא חיובי אז המטענים בתעלה יהיו שליליים וכך יימשכו אותו פנימה)
    השאלה שלי היא:
    אילו אטומים בחלבון נטענים במטען החיובי ואילו בשלילי?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום הדר
    החלקים הטעונים בתעלה היונית הם חומצות אמינו טעונות - אספרטט וגלוטמט טעונות שלילית, והיסטידין, ליזין וארגינין טעונות חיובית. אך זהו רק קצה קצהו של הקרחון בנוגע לעניין משיכת או דחיית היונים מהתעלה. קיים גם עניין הגודל של היון עם או ללא שכבת המיום שלו, מפל הריכוזים, התנאים בציטוזול ובחלל החוץ תאי אשר מכתיבים גם הם את מטען חומצות האמינו ועוד.

  • גלית

    רנ"א פולימרז

    איזה סוג רנ"א פולימראז הכי נפוץ בתאים היוקריוטיים?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    באופן עקרוני קיימים 5 סוגי RNA polymerase עיקריים באאוקריוטים:

    RNA polymerase I - אחראי על סנתזת rRNA כלומר תתי היחידות של הריבוזום
    RNA polymerase II - אחראי על סנתזת mRNA כלומר RNA אשר מתורגם לחלבון
    RNA polymerase III - אחראי על סנתזת tRNA (המשמש כמתווך בין חוצמות האמינו לקוד הגנטי) וסוגים נוספים של rRNA קטנים וRNA קטנים אחרים.
    RNA polymerase IV - אחראי על יצור siRNA) RNA מעכב קטן) בצמחים
    RNA polymerase V - אחראי על יצור RNA המעורב בעיכוב יצירת הטרוכרומטין על ידי siRNA בצמחים.

    קשה לי לומר איזה אנזים מבינהם הוא הנפוץ ביותר, אך היות והrRNA מהווה כ-50% מהRNA בתא, אני מניח שהפולימראז המסנתז אותו - RNA polymerase I הוא הנפוץ מבינהם.

    מקווה שעזרתי

    ארז

  • אוראל

    האם זו טעות?

    נכתב: "ולהתאים חומצת אמינו לכל שלישיית חומצות אמינו (לפי קוד קבוע מראש)." - הכוונה היא לכל שלישיית נוקלאוטידים?

  • עידו קמינסקי

    טעות

    זאת אכן טעות, והיא תוקנה.

    תודה רבה

    ארז

  • עדן

    כרומוזומים

    הכרמוזומים בזוגות מתלכדים ביחד ולכן ניתן להעתיק? או שכל כרמוזום מכל הורה בנפרד סתם צוד לאחר?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום עדן

    תהליך ההעתקה (שכפול) אינו תלוי בהצמדות כרומוזומים. כל כרומוזום בתא עבור שכפול בשלב האינטרפאזה של חלוקת התא, הרבה לפני הצמדות כרומוזומים הומולוגים, ולמעשה גם לפני דחיסתם לצורה המוכרת לנו. את מוזמנת לצפות בסרטון כיצד תאים מתחלקים? (מיטוזה) על מנת ללמוד עוד. הכפלת הכרומוזומים הוא תנאי קריטי לחלוקה (אלא אם מדובר בחלוקת הפחתה - מיוזה).

    מקווה שעזרתי

    ארז