פרק ראשון Flashcards
(37 cards)
מהם מרכיבי הממברנה
פוספוליפידים, כולסטרול, חלבונים, קבוצות סוכריות, שלד התא
ממה מורכב פוספוליפיד
אבן הבניין של הממברנה , יש לו ראש הידרופילי , חלק שפונה אל המים במחוץ ובתוך התא , ושתי זנבות שומניים שנמצאים בפנים הממברנה
כשוספוליפידים מתחברים יחד הם יוצרים מבנה דו שכבתי שמגן שהתוכן הפנימי של התא לא יתערבב עם עחומרים שבחוץ אך בו זמנית מאפשר מעבר של חומרים חיוניים
ההבדל בין חומצת שומן רוויה ללא רוויה
בתוך הפוספולידים חומצות שומן,
רוויות- חומצןת שומן “קשיחות” שיוצרות ממברנה מוצקה יותר
בלתי רויות- גמישות יותר, יוצרות ממברנה רכה וזורמת יותר , יותר חומצות שומן בלתי רוויות- פלואידיות המבברנה תגדל
האם המבנה של הממברנה קבועה?
לא, היא משתנה כל הזמן
מה תפקידו של הכולסטרול
מולקולה קטנה הנכנסת כמעין דיסק בין הפוספוליפידים ותפקידה לייצב אותם .
כולסטרול הוא סוג של שומן שתפקידו לווסת את
גמישות וחוזק הממברנה.
בטמפ נמוכות- מונע מהממברנה להפוך לנוקשה מדי
בטמפ גבוה- מונע מהממברנה חהיות רכה מדי ולהתפרק
Lipid Rafts
הן אזורים מיוחדים בממברנת התא שבהם הליפידים והחלבונים מסודרים בצורה שונה משאר הממברנה.
תפקידם: 1
שליטה על איתותים בתא:
בתא יש קולטנים שמקבלים מסרים מבחוץ (למשל, הורמונים).
הרבה מהקולטנים האלה מרוכזים בתוך הליפיד רפטס, וזה עוזר להם לעבוד יעיל ומהר יותר.
2. שמירה על מבנה הממברנה:
בגלל שהליפיד רפטס עשירים בכולסטרול ושומנים מיוחדים, הם יותר קשיחים משאר הממברנה.
זה עוזר לייצב את החלבונים שנמצאים שם ולמנוע מהם לזוז יותר מדי.
3. כניסה ויציאה של חומרים מהתא:
לפעמים וירוסים וחיידקים משתמשים בהם כדי להיכנס לתאים.
4. השפעה על תהליכים כמו התפתחות תאים ומערכת החיסון:
הרבה תאים של מערכת החיסון משתמשים ב לפיד רפטס כדי לתקשר ולפעול נגד חיידקים ווירוסים.
FRAP- Fluorescence Recovery After Photobleaching
השיטה שחזור פלואורסצנטיות לאחר הלבנה מאפשרת לחוקרים לבדוק כיצד חלבונים נעים בתוך קרום התא
(הממברנה)
איך זה עובד?
.1 סימון חלבונים -מסמנים חלבונים מסוימים באמצעות מולקולות זוהרות פלואורסצנטיות.
.2 “הלבנה – Bleaching” משתמשים בקרן לייזר חזקה שמכבה את הזוהר באזור קטן בממברנה-. המולקולה
עוברת חמצון
.3 מעקב אחרי ההתאוששות –אם חלבונים אחרים זזים למקום ה”מולבן” ומחזירים את האור, זה אומר שהחלבונים
ניידים ויכולים לנוע בתוך הממברנה.
למה השיטה FRAP חשובה?
מה אפשר לגלות?
כמה מהר חלבונים נעים בתוך קרום התא.
למדוד את קצב הדיפוזיה הלטרלית ואיזה חלק מהחלבון הנמדד היו בעל כושר תנועה
האם החלבון שמדדו זז חופשי או שהוא מחובר חזק למשהו אחר.
כיצד המבנה של התא משפיע על התנועה של החלבונים בתוכו.
איך אפשר להוציא חלבון ממברנה ולחקור אותו?
חלבוני ממברנה הם חלבונים המשובצים בתוך שכבת השומנים של קרום התא, ולכן לא ניתן לבודד אותם בצורה פשוטה כמו חלבונים רגילים המסיסים במים. בעבר, כדי לחקור חלבונים, השתמשו בשיטה של יצירת גבישים וניתוחם באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני X, אך חלבוני ממברנה לא יוצרים גבישים בקלות ולכן היה צורך בגישה שונה.
כדי לבודד חלבון ממברנה, יש להשתמש בדטרגנטים – מולקולות דמויות סבון היכולות להמיס את הממברנה. הדטרגנט מקיף את החלבון ומפריד אותו מהממברנה תוך יצירת מיצלות, שהן מבנים קטנים המכילים חלבונים מוקפים במולקולות הדטרגנט במקום בליפידים של הקרום.
המיצלות מאפשרות לשמור על החלבון יציב ומסיס בסביבה מימית, אך כדי להחזיר אותו למצב דומה לזה שהיה בו בממברנה, ניתן לשלב אותו בתוך ליפוזומים, שהם בועיות שומניות המורכבות מפוספוליפידים. כך ניתן לחקור את פעילות החלבון בסביבה הקרובה ככל האפשר לתנאים הטבעיים שלו בתוך התא.
מה החשיבות של a helix
חלבונים מאוד דחוסים מסתדרים בצורת אלפא אליקס
מבנה זה מאפשר לחלבונים להסתדר בסביבה
ההידרופובית של הממברנה באופן יציב, תוך כדי שמירה על יכולתם לתפקד.
חלקי החלבון שבאים במגע עם אזורים מימיים מכילים שיירים הידרופיליים, בעוד שחלקים אחרים, הפונים כלפי פנים הממברנה ההידרופובית, מכילים שיירים הידרופוביים. בכך, החלבונים יכולים להתמקם באופן אופטימלי בממברנה ולשמור על יציבות מבנית ותפקודית.
דוגמה לכך היא תעלות יונים, בהן האזורים הטעונים של החלבון פונים כלפי פנים התעלה כדי לאפשר מעבר יונים, בעוד שהחלקים החיצוניים ההידרופוביים מתממשקים עם השומנים שבממברנה.
מהי שיטת Cryo EM וכיצד היא מסייעת בחקר מבנה חלבונים?
Cryo EM היא שיטה מתקדמת המשמשת לאפיון מבנה של חלבונים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. בשיטה זו לא צריך לגבש את החלבון, כמו בשיטות מסורתיות, אלא החלבון מוקפא ומפוזר בצורה טבעית על גבי רשת מיוחדת. המיקרוסקופ האלקטרוני לוכד תמונות של החלבון מזוויות שונות, ולאחר עיבוד ממוחשב מתקבלת תמונה תלת-ממדית של מבנה החלבון.
היתרון הגדול של השיטה הוא שהיא מאפשרת למדוד מספר עצום של חלקיקים, בטווח של 500,000 עד 600,000 חלקיקים, מה שמאפשר להגיע לרזולוציה גבוהה וללמוד את המבנה בצורה מדויקת יותר
מהי תוכנת AlphaFold וכיצד היא מסייעת בחקר מבנה חלבונים?
AlphaFold היא תוכנה מבוססת בינה מלאכותית (AI) שפותחה על ידי גוגל, ומטרתה לחזות את המבנה התלת-ממדי של חלבונים בדיוק גבוה.
התוכנה משתמשת במאגרי מידע של עשרות אלפי חלבונים ידועים ולומדת מהם כיצד חלבונים מקופלים בהתאם לרצף חומצות האמינו שלהם. על בסיס ידע זה, היא מסוגלת לחזות את המבנה של חלבון חדש שלא נחקר בעבר, ולעיתים קרובות מגיעה לדיוק ברמה קרובה לניסויים מעבדתיים.
מהם יוניפורטרים, כיצד הם פועלים, ומה תפקידם בהעברת גלוקוז לתוך התא?
יוניפורטרים הם חלבונים שמעבירים מולקולה אחת בלבד דרך ממברנת התא ללא שימוש באנרגיה. הם פועלים באמצעות דיפוזיה מזורזת, כלומר, הם מאפשרים למולקולה לנוע לכיוון מפל הריכוזים שלה – מאזור שבו ריכוזה גבוה לאזור שבו ריכוזה נמוך.
כאשר מדובר בהעברת גלוקוז, היוניפורטרים נקראים “גלוטים” (GLUT – Glucose Transporters). חלבונים אלו קושרים את הגלוקוז ויוצרים איתו קומפלקס, ולאחר מכן משנים את המבנה שלהם כך שהם מעבירים את מולקולת הגלוקוז לצד השני של הממברנה.
לאחר שהגלוקוז עבר דרך החלבון אל פנים התא, החלבון חוזר למצבו המקורי ומוכן לקשור עוד מולקולות גלוקוז ולהעבירן פנימה.
כיוון ההעברה של הגלוקוז תמיד נקבע לפי מפל הריכוזים, ולכן הצד שבו ריכוז הגלוקוז גבוה יהיה הצד שממנו החלבון קושר את הגלוקוז, והצד שבו ריכוזו נמוך יהיה הצד שאליו הוא מועבר.
חשוב לציין שכיוון ההעברה של החומר ביוניפורטרים הוא תמיד כלפי פנים, כלומר, הכיוון הטבעי של מפל הריכוזים גורם לכך שהגלוקוז נכנס אל תוך התא.
מהי משאבת נתרן-אשלגן, כיצד היא פועלת ומה החשיבות הפיזיולוגית שלה?
משאבת נתרן-אשלגן היא חלבון טרנספורטר פעיל האחראי לשמירה על מפל הריכוזים של נתרן ואשלגן משני צדי ממברנת התא. המשאבה פועלת תוך שימוש באנרגיה שמקורה ב-ATP, כדי להעביר יונים בניגוד למפל הריכוזים שלהם.
תהליך הפעולה של המשאבה:
המשאבה קושרת 3 יוני נתרן מתוך התא.
מולקולת ATP מתפרקת ל-ADP ולזרחן בלתי אורגני (Pi), תהליך שמשחרר אנרגיה להפעלת המשאבה.
האנרגיה גורמת לשינוי מבני במשאבה, והיא משחררת את יוני הנתרן החוצה אל מחוץ לתא.
לאחר מכן, המשאבה קושרת 2 יוני אשלגן מחוץ לתא.
המשאבה משנה את המבנה שלה חזרה למצב המקורי, ומכניסה את יוני האשלגן אל תוך התא.
חשיבות פיזיולוגית:
פעולה זו יוצרת מפל ריכוזים, שבו ריכוז הנתרן גבוה מחוץ לתא וריכוז האשלגן גבוה בפנים התא.
המתח החשמלי הנוצר כתוצאה מכך מסייע ליצירת פוטנציאל המנוחה של התא, החשוב לפעילות של תאי עצב ותאי שריר.
הבדל הריכוזים שנוצר מאפשר שימוש משני באנרגיה, למשל בהעברת גלוקוז לתא באמצעות תובלה שניונית.
תוצאה פיזיולוגית:
ריכוז הנתרן בתוך התא נשמר בסביבות 5 מילימולר, בעוד שמחוץ לתא ריכוזו גבוה יותר, כ-100 מילימולר.
עלות אנרגטית:
כדי להשלים מחזור אחד של המשאבה (שכולל יציאת 3 יוני נתרן והכנסת 2 יוני אשלגן), נדרשת השקעת מולקולת ATP אחת.
כיצד פועלת תעלת האשלגן, ומה חשיבותה בקביעת פוטנציאל המנוחה של התא?
תעלת אשלגן היא חלבון ממברנלי המאפשר מעבר סלקטיבי של יוני אשלגן (K⁺) דרך קרום התא. פעילותה חשובה במיוחד לקביעת פוטנציאל המנוחה של התא ולהבטחת תפקוד תקין של תאי עצב ושריר.
תהליך הפעולה:
לאחר שמשאבת נתרן-אשלגן פועלת ומעלה את ריכוז האשלגן בתוך התא, ישנה תנועה ספונטנית של יוני אשלגן החוצה מהתא, בהתאם למפל הריכוזים שלהם.
מכיוון שיוני האשלגן נושאים מטען חיובי, יציאתם מהתא גורמת להצטברות מטען שלילי בצד הפנימי של קרום התא וליצירת מתח ממברנלי.
תעלת האשלגן מאפשרת מעבר של אשלגן לכיוון מפל הריכוזים שלו, ובכך היא מסייעת בשמירה על פוטנציאל המנוחה של התא, אשר עומד בדרך כלל על 70- מיליוולט.
המעבר בתעלה מתרחש ללא השקעת אנרגיה, בשיטת דיפוזיה מזורזת.
חשיבות פיזיולוגית:
שמירה על פוטנציאל מנוחה תקין של התא, המאפשר לתאי עצב להוליך דחפים עצביים ולתאי שריר להתכווץ בצורה מבוקרת.
ויסות מעבר יונים כדי לאפשר תגובה מהירה של התא לגירויים חיצוניים.
יצירת איזון בין המטענים החיוביים בתוך התא ומחוצה לו, החשוב לשמירה על יציבות קרום התא.
כיצד פועלים חלבוני תובלה משניים, מהם סוגיהם ומה חשיבותם בהעברת חומרים בתא?
חלבוני תובלה משניים הם חלבונים ממברנליים המאפשרים מעבר של חומרים דרך קרום התא ללא שימוש ישיר באנרגיה (ATP). הם מנצלים מפל ריכוזים שנוצר באמצעות משאבות ראשוניות, כמו משאבת נתרן-אשלגן, כדי להעביר חומרים אחרים. הם פועלים בעזרת שני סוגים עיקריים של טרנספורטרים:
- קבוצה ראשונה - “קו-טרנספורטרים”
חלבונים שמעבירים שני חומרים יחד מצד אחד של הממברנה לצד השני.
לדוגמה, סודיום-גלוקוז קו-טרנספורטר (SGLT) משתמש במפל הריכוזים של נתרן כדי להעביר גלוקוז לתוך התא ללא השקעת אנרגיה ישירה.
2. קבוצה שנייה - טרנספורטרים מסוג “אנטיפורטרים”
חלבונים המעבירים חומר אחד פנימה וחומר אחר החוצה, כלומר תהליך של החלפה.
עובדים על אותו כיוון של מפל הריכוזים, אך מחליפים בין שני חומרים שונים.
לדוגמה, חלבוני אקסצ’יינג’רים מאפשרים העברת יונים בעלי מטען מנוגד דרך הקרום, כמו חילופי נתרן ומימן.
מהם קצבי ההעברה של חומרים שונים דרך הטרנספורטרים בתא, ואילו סוגי חלבוני טרנספורט פועלים בקצבים שונים?
תעלות יונים הן הטרנספורטרים המהירים ביותר ומסוגלות להעביר מיליוני יונים בשנייה, דבר שמאפשר תגובות עצביות מהירות.
אקסצ’יינג’רים (אנטיפורטרים) הם בעלי מהירות בינונית ויכולים להעביר עשרות אלפי מולקולות בשנייה.
קו-טרנספורטרים (סימפורטרים) עובדים באופן חסכוני ואיטי יותר, ומעבירים חומרים בקצב של מאות מולקולות בשנייה בלבד.
התאמה של סוגי הטרנספורטרים למיקום בגוף:
תעלות יונים נמצאות באזורים שדורשים תגובה מהירה כמו תאי עצב והמוח, שם יש צורך בתקשורת עצבית מהירה.
יוניפורטרים (חלבוני מעבר בודד) נמצאים בכליה ובמעי, שם המעבר מבוקר ואיטי יותר כדי לאפשר ספיגה וויסות טובים יותר.
מהי משאבה מטיפוס P, מהם מאפייניה ומה סוגי המשאבות הנכללות בקבוצה זו?
משאבה מטיפוס P היא חלבון טרנספורטר המשתמש בזרחון (פוספורילציה) כדי להניע יונים דרך קרום התא. היא מורכבת מתת-יחידה קטליטית (α) האחראית להעברת היונים, ולעיתים מכילה גם תת-יחידה נוספת (β) שמייצבת את המשאבה בממברנה.
סוגי המשאבות העיקריים בקבוצה זו:
משאבת נתרן-אשלגן – שומרת על מפל הריכוזים של יוני נתרן ואשלגן.
משאבת פרוטונים – שולטת על מעבר פרוטונים בממברנה.
משאבת סידן – אחראית לשמירה על רמות נמוכות של סידן בציטוזול.
משאבת פרוטונים בתאים מסוימים – משתתפת בוויסות ריכוזי פרוטונים.
מהי משאבה מטיפוס F ו-V, במה היא שונה ממשאבות מטיפוס P, ומה תפקידה?
משאבות מטיפוס אף וי הן משאבות טרנספורטרים המונעות על ידי איטיפי
אך בניגוד למשאבות מטיפוס פי הן פועלות בכיוון הפוך
משאבות מטיפוס F:
משתמשות במפל פרוטונים כדי לסנתז איטיפי
משאבות מטיפוס V:
פועלות בכיוון ההפוך – מפרקות
ATP ומשתמשות באנרגיה כדי לשאוב פרוטונים לתוך בועיות תוך-תאיות.
מהן משאבות מטיפוס ABC, ואיזה תפקיד יש להן בגוף?
שייכות לקבוצה נרחבת של חלבוני משאבה המשתמשים באנרגיה שמתקבלת מ
-ATP כדי להעביר חומרים שונים דרך הממברנה.
דוגמה ידועה היא משאבות Multi-Drug Resistant אשר אחראיות על הוצאה של חומרים רעילים ותרופות מתוך התא, ולכן משחקות תפקיד חשוב בעמידות לתרופות בתאים סרטניים ובחיידקים.
מהו מנגנון הפעולה של משאבת סידן מטיפוס P, ואיזה תפקיד היא ממלאת?
משאבת סידן היא משאבה חשובה שנמצאת בעיקר בשריר, שם היא מסלקת סידן מהציטוזול לאחסון בתוך הרשתית הסרקופלזמית.
80% מחלבוני הרשתית הסרקופלזמית הם משאבות סידן.
המשאבה פועלת באמצעות זרחון על ידי ATP, דבר הגורם לשינוי מבני שמאפשר את הוצאת יוני הסידן מהתא.
תהליך זה חיוני להרפיית שריר לאחר התכווצות.
המשאבה פועלת בשני מצבים:
E1 – מצב שבו יש זיקה גבוהה לסידן בתוך התא.
E2 – מצב שבו יש שחרור של סידן מחוץ לתא.
כיצד פועלת תעלת אשלגן, ומה ייחודה במנגנון הסלקטיביות ליונים?
תעלת אשלגן היא תעלה סלקטיבית המאפשרת מעבר יוני אשלגן בלבד דרך קרום התא, בהתאם למפל הריכוזים שלהם.
התעלה מתעלמת מגודל היונים, אלא משתמשת במנגנון סלקטיביות שמבוסס על קואורדינציה של חומצות אמינו מסוימות עם היונים.
היא פועלת על עיקרון של מעבר יונים טעונים דרך מבנה התעלה, המאפשר סינון מדויק בין יוני אשלגן ליונים אחרים כמו נתרן.
התעלה היא קריטית לשמירה על מתח המנוחה של התא ולהעברת אותות עצביים.
מהו ההבדל בין תעלות יונים לקו-טרנספורטרים, וכיצד הם משפיעים על קצב ההעברה של מולקולות?
תעלות יונים הן המהירות ביותר, ומסוגלות להעביר מיליוני יונים בשנייה.
אקסצ’יינג’רים (אנטיפורטרים) עובדים בקצב בינוני, ויכולים להעביר עשרות אלפי מולקולות בשנייה.
קו-טרנספורטרים (סימפורטרים) הם האיטיים ביותר, ומעבירים רק מאות מולקולות בשנייה.
לרוב, ניתן למצוא תעלות יונים באזורים בהם יש צורך בתגובה מהירה, כמו מערכת העצבים. לעומת זאת, יוניפורטרים וקו-טרנספורטרים נפוצים יותר בכליה ובמעי, שם המעבר מבוקר יותר.
מהם קו-טרנספורטרים (סימפורטרים) וכיצד הם פועלים?
קו-טרנספורטרים הם חלבוני תובלה משניים המעבירים שני חומרים יחד באותו כיוון דרך ממברנת התא. הם אינם משתמשים באנרגיה ישירה מ-ATP, אלא מנצלים את האנרגיה האצורה במפל הריכוזים של יון אחד כדי להעביר מולקולה אחרת נגד מפל הריכוזים שלה.
דוגמה נפוצה היא סימפורטר נתרן-גלוקוז (SGLT), שבו נתרן נכנס לתא בהתאם למפל הריכוזים שלו, ובאותו זמן גלוקוז נכנס יחד איתו בניגוד למפל הריכוזים.
