פרק 1.2: יסודות הכימיה Flashcards
(136 cards)
1
Q
Bulk elements הינם _____ ולכן נדרשים בכמות של ____ . Trace elements הינם _____ ולכן נדרשים בכמות של ____ .
A
Bulk elements הינם רכיבים שחשובים מאוד לתאים ולרקמות האורגניזם ולכן נדרשים בכמות של גרמים באופן יום יומי. Trace elements הינם הכרחיים לתפקוד של חלבונים ואנזימים ספיציפיים ולכן נדרשים בכמות של מיליגרמים בודדים .
2
Q
4 היסודות הכי שכיחים שמרכיבים יחד יותר מ-99% מהמסה של רוב התאים הינם _____
A
מימן, פחמן, חמצן, חנקן - HCON.
3
Q
קשר סיגמא חזק/חלש/זהה לקשר פאי.
A
קשר סיגמא חזק מקשר פאי (קשר סיגמא חזק ויחיד במולקולה ונמצא על המישור. קשר פאי נמצא כשיש יותר מקשר אחד בין האטומים והוא ממוקם מעל או מתחת למישור- לכן קשר זה חלש יותר מסיגמא ומהיר יותר לפירוק).
4
Q
ככל שקשר קוולנטי פולרי יותר, כך ____
A
ככל שקשר קוולנטי פולרי יותר, כך הוא חזק יותר ותדרש יותר אנרגיה לפרקו.
5
Q
קשר כפול חזק וקצר/חלש וארוך מקשר יחיד, וקשר משולש חזק וקצר/חלש וארוך מקשר כפול.
A
קשר כפול חזק וקצר מקשר יחיד, וקשר משולש חזק וקצר מקשר כפול (אך לשים לב שקשר סיגמא בפני עצמו, חזק מקשר פאי).
6
Q
כאשר האלקטרונים בקשר מסתובבים יותר סביב אחד הגרעינים נקבל מצב של ____
A
כאשר האלקטרונים בקשר מסתובבים יותר סביב אחד הגרעינים נקבל מצב של דו-קוטב או דיפול (dipole).
7
Q
אופי הקשר התוך מולקולרי, משפיע על תכונותיה הכימיות של המולקולה ועל ______
A
אופי הקשר התוך מולקולרי, משפיע על תכונותיה הכימיות של המולקולה ועל סוג הקשרים הבין מולקולרים אותם תיצור (משפיע על היווצרות המתח החשמלי במולקולה והאם הוא יהיה לזמן ממושך -בקשר פולארי- או רגעי -בקשר לא פולארי-).
8
Q
ככל שהקשרים התוך מולקולרים פולאריים יותר, כך חוזק הקשרים הבין מולקולרים של המולקולה ____
A
ככל שהקשרים התוך מולקולרים פולאריים יותר, כך חוזק הקשרים הבין מולקולרים של המולקולה יגדלו (המתח החשמלי בצד מסוים של המולקולה יוצר אסימטריה ויימשך למטענים המנוגדים אליו בסביבתו- משיכה אלקטרוסטטית).
9
Q
ככל שהקשר התוך מולקולרי ____ יותר, כך תיווצר קוטביות לזמן ____ יותר, מה שימשוך ויחזיק יחד שתי מולקולות בתמיסה זמן רב יותר.
A
ככל שהקשר התוך מולקולרי פולארי יותר, כך תיווצר קוטביות לזמן ממושך יותר, מה שימשוך ויחזיק יחד שתי מולקולות בתמיסה זמן רב יותר.
10
Q
סוג הקשר המרכזי באינטראקציות בין מולקולות הידרופוביות הוא ______
A
סוג הקשר המרכזי באינטראקציות בין מולקולות הידרופוביות הוא קשר ואן דר ואלס (לונדון).
11
Q
עוצמת החיבור בקשרי ואן דר ואלס (לונדון) תקבע בעקר לפי ______
A
עוצמת החיבור בקשרי ואן דר ואלס (לונדון) תקבע בעקר לפי כמות הקשרים שבין המולקולות.
12
Q
קשרי מימן חזקים/חלשים/זהים בהשוואה לקשרים קוולנטים.
A
קשרי מימן חלשים בהשוואה לקשרים קוולנטים (אך חזקים מקשרי לונדון ודיפול דיפול).
13
Q
שני הכללים ליצירת קשרי מימן הם ____
A
שני הכללים ליצירת קשרי מימן הם שבכל מולקולה חייב להיות אטום N.O.F אחד ושבאחת המולקולות לפחות קיים קשר קוולנטי בין אטום ה-N.O.F לבין מימן H.
14
Q
מני 2 דברים שקשרים בין מולקולריים ישפיעו עליהם
A
המסיסות של החומר (קשרי מימן יצרו קשר עם מים אך מולקולות הידרופוביות לא בהכרח - יכול להיות למולקולה צדדים הידרופובים והידרופילים) ומצב הצבירה של החומר (ככל שהקשרים הבין מולקולרים חזקים יותר, כך הם ייטו ליצור מצב צבירה מוצק מנוזל או נוזלי מגז).
15
Q
טמפ’ ההתכה והרתיחה של החומר נקבעת עפ”י ______
A
סוג הקשרים הבין מולקולרים וחוזקם (יותר חזק- טמפ’ התכה ורתיחה גבוהה יותר וכן כמות האנרגיה לאידוי החומר גבוהה יותר) וכמות הקשרים הבין מולקולרים (יותר קשרים במולקולה ארוכה יותר או בעלת שטח פנים גדול יותר- טמפ’ גבוהה יותר).
16
Q
רדיוס ון-דר-ולס הינו _____
A
רדיוס ון-דר-ולס הינו מידת הקרבה אותה מאפשר אטום מסוים לאטום אחר (כאשר שני גרעינים מתקרבים, ענני האלקטרונים שלהם מתחילים לדחות אחד את השני). במודלים של מילוי במרחב האטומים נראים בגודל פרופורציונלי לרדיוס הון דר ולס האופייני להם.
17
Q
Hydrocarbon הינו _____ שקשור ל___ ול_____
A
Hydrocarbon הינו פחמן שקשור למימנים ולקבוצות פונקציונליות
18
Q
פחמן מהווה _____ המשקל היבש של תאים.
A
פחמן מהווה יותר ממחצית המשקל היבש של תאים.
19
Q
במקרה של ארבעה קשרים בודדים שיוצאים מאטום פחמן (טטראדר) הזווית בין כל שני קשרים היא ____ ואורך הקשר הממוצע הוא _____
A
במקרה של ארבעה קשרים בודדים שיוצאים מאטום פחמן (טטראדר) הזווית בין כל שני קשרים היא 109.5 ואורך הקשר הממוצע הוא 0.154nm.
20
Q
שני אטומי פחמן המשתתפים בקשר יכולים להסתובב ביחס אליו _____. לעומת זאת, קשרים כפולים בניהם הינם _____ ולכן בעלי רוטציה ____.
A
שני אטומי פחמן המשתתפים בקשר יכולים להסתובב ביחס אליו בלי הגבלה (אלא אם לכל אחד מהם קשורה קבוצה גדולה או טעונה מאוד). לעומת זאת, קשרים כפולים הינם קצרים וקשיחים יותר (0.134 nm) ולכן בעלי רוטציה מוגבלת ולא חופשית.
21
Q
במולקולות בעלות קשר כפול בין הפחמנים ישנה זווית של ____ בין קבוצות צד.
A
במולקולות בעלות קשר כפול בין הפחמנים ישנה זווית של 120 מעלות בין קבוצות צד (שני הפחמנים והאטומים שוכבים כולם באותו מישור קשיח).
22
Q
מטבוליטים מרכזיים מכילים _____ ולעומתם מטבוליטים משניים מכילים _____ .
A
מטבוליטים מרכזיים מכילים קבוצה אוניברסלית של מולקולות קטנות, ולעומתם מטבוליטים משניים מכילים ביומולקולות קטנות הספציפיות לסוגים מסוימים של תאים או אורגניזמים .
23
Q
המטבוליטים המרכזיים מעורבים במסלולים העיקריים/המשניים המתרחשים בחלק/כמעט בכל תא - המטבוליטים והמסלולים שנשמרו/נוצרו לאחרונה במהלך האבולוציה
A
המטבוליטים המרכזיים מעורבים במסלולים העיקריים המתרחשים כמעט בכל תא - המטבוליטים והמסלולים שנשמרו במהלך האבולוציה.
24
Q
ממברנת התא חדירה/אינה חדירה למטבוליטים המרכזיים, ולכן הם _____ .
A
ממברנת התא אינה חדירה למטבוליטים המרכזיים, ולכן הם לכודים בתוך התא.
25
תני 3 דוגמאות למטבוליטים מרכזיים.
חומצות אמינו, נוקלאוטידים, סוכרים ונגזרותיהן המזורחנות, חומצות מונו, די וטרי קרבוקסיליות.
26
כל אוסף המולקולות הקטנות בתא נתון במכלול תנאים מסוים נקרא ____
כל אוסף המולקולות הקטנות בתא נתון במכלול תנאים מסוים נקרא מטבולום, metabolome (מקביל למונח "גנום").
27
____ הוא האפיון השיטתי של המטובולום בתנאים ספציפיים מאוד (כגון מתן תרופה או חומר ביולוגי כגון אינסולין)
metabolomics הוא האפיון השיטתי של המטובולום בתנאים ספציפיים מאוד (כגון מתן תרופה או חומר ביולוגי כגון אינסולין)
28
____ הוא סך כל החלבונים הקיימים באורגניזם או תא מסוים (מקביל למונח מטבולום = כלל המטבוליטים בתא)
protrome הוא סך כל החלבונים הקיימים באורגניזם או תא מסוים (מקביל למונח מטבולום = כלל המטבוליטים בתא)
29
____ הוא האפיון השיטתי של החלבון, תחת מכלול תנאים ספציפי מאוד (מקביל למונח metabolomics)
proteomic הוא האפיון השיטתי של החלבון, תחת מכלול תנאים ספציפי מאוד (מקביל למונח metabolomics)
30
____ הם פולימרים של סוכרים פשוטים כגון גלוקוז (סוכרים=פחמימות).
הפוליסכרידים הם פולימרים של סוכרים פשוטים כגון גלוקוז (סוכרים=פחמימות).
31
שלושת התפקידים העיקריים של הפוליסכרידים הם:
משמשים כמאגרי דלק עשירים באנרגיה, משמשים כמרכיבים מבניים קשיחים של קירות התא (בצמחים ובחיידקים) וכאלמנטים לזיהוי חוץ-תאי הנקשרים לחלבונים בתאים אחרים.
32
ה- ____ של התא הוא כל המולקולות המכילות קרבוהידרטים (פחמימות).
ה- Glycome של התא הוא כל המולקולות המכילות קרבוהידרטים (פחמימות).
33
ה- ____ הם נגזרות פחמימנים (hydrocarbon) שאינן מסיסות במים.
השומנים, the lipids, הם נגזרות פחמימנים (hydrocarbon) שאינן מסיסות במים.
34
מה תפקידים של הליפידים (השומנים)?
משמשים כמרכיבים מבניים של ממברנות, כמאגרי דלק עשירים באנרגיה, פיגמנטים וכסיגנלים תוך תאיים.
35
פחמימנים הם ____ המכילות _____ לעומתם פחמימות (סוכרים) מכילות ______
פחמימנים הם תרכובות אורגניות המכילות אך ורק אטומי פחמן ומימן, לעומתם פחמימות (סוכרים) מכילות גם אטומי חמצן.
36
מול אחד של חלקיקים הם:
6.02*10^23
37
מס' החלקיקים במול נקרא ___
מס' החלקיקים במול נקרא מספר אבוגדרו.
38
אם כמות של חומר מסוים מכילה מספר אבוגרדו של חלקיקים, אותה הכמות היא ___ מול של חומר.
אם כמות של חומר מסוים מכילה מספר אבוגרדו של חלקיקים (6.02*10^23) אותה הכמות היא 1 מול של חומר.
39
כדי לעבור ממולים למספר חלקיקים _____ במספר אבוגדרו.
כדי לעבור ממולים למספר חלקיקים מכפילים במספר אבוגדרו.
40
כדי לעבור ממספר חלקיקים למספר מולים _____ במספר אבוגדרו.
כדי לעבור ממספר חלקיקים למספר מולים מחלקים במספר אבוגדרו.
41
_____ היא המסה בגרמים של כמות חומר המכילה מספר אבוגדרו של חלקיקים והיא נמדדת ביחידות של _____ .
מסה מולרית היא המסה בגרמים של כמות חומר המכילה מספר אבוגדרו של חלקיקים והיא נמדדת ביחידות של גרם למול gram/mole.
42
מסה מולקולרית מבטאת את המסה של _____ , מחושבת ע"י ____ ומבוטאת ביחידות של _____
מסה מולקולרית מבטאת את המסה של מולקולה אחת , מחושבת ע"י מסה מולארית * מספר המולים, ומבוטאת ביחידות של דלטון (Da/u).
43
_____ הינם מולקולות עם הרכב אטומים זהה, אך חיבור שונה של האטומים.
איזומרים מבניים הינם מולקולות עם הרכב אטומים זהה, אך חיבור שונה של האטומים (למשל טאוטומרים, קטון ואלדהיד).
44
אותה נוסחה כימית, סידור מבני שונה - איזומרים ____
איזומרים מבניים (למשל קבוצת הקרבוניל נמצאת בקצה השרשרת באלדוז ובפחמן השני בקטוז).
45
ציס וטרנס הם איזומרים ____
מרחביים (stereoisomers) לא כיראליים (איזומרים הנבדלים זה מזה בסידור הקבוצות המתמירות ביחס לקשר הכפול המונע סיבוב סביבו).
46
הגורמים הקובעים את הקונפיגורציה (תצורה) המולקולרית הם:
נוכחות קשרים כפולים (מונעים כמעט לחלוטין תנועה סביבם) ומרכזים כיראליים (קבוצות מתמירות מסודרות סביבם באוריינטציה מסוימת).
47
ניתן/לא ניתן להמיר סטראואיזומר אחד לאחר מבלי לפרק קשר קוולנטי אחד או יותר.
לא ניתן להמיר סטראואיזומר אחד לאחר מבלי לפרק קשר קוולנטי אחד או יותר.
48
איזומרים נחלקים לאיזומרים _____. ____ נחלקים לפי _____ כאשר בקבוצה אחת נכללים _____ ובקבוצה השנייה ____.
איזומרים נחלקים לאיזומרים מבניים ומרחביים (stereoisomers). איזומרים מרחביים נחלקים לפי מרכז כיראלי, כאשר בקבוצה אחת נכללים איזומרי ציס וטראנס ובקבוצה השנייה אננטיומרים ודיאסטיומרים. (תכונותיהם הכימיות דומות, אך תכונותיהם הביולוגיות והפיזיקליות שונות).
49
קבוצה מרכזית, שהקבוצות הסובבות אותה יכולות להתארגן ביותר מצורה מרחבית אחת נקראת ____
מרכז כיראלי
50
אטום פחמן שקשורים אליו ארבעה מתמירים שונים נקרא ____ , ואטומי פחמן _____ נקראים ______.
אטום פחמן שקשורים אליו ארבעה מתמירים שונים נקרא א-סימטרי, ואטומי פחמן א-סימטרים נקראים מרכזים כיראלים.
51
מס' הסטריאואיזומרים של מולקולה לה מרכזים כיראלים הוא _____
2^n , כאשר n = מס' המרכזים הכיראלים.
52
פחמן בעל 3 קבוצות שונות הינו ___
א-כיראלי/סימטרי (רק תצורה אחת אפשרית).
53
זוג סטראואיזומרים שכל אחד מהם הוא תמונת מראה של רעהו הם ___
אננטיומרים
54
____ מתקבלים כאשר יש יותר ממרכז כיראלי אחד והם אינם תמונת ראי זה של זה.
דיאסטריומרים
55
גם ב-____ וגם ב-____ אנחנו לא יכולים להגיע לחפיפה על ידי סיבוב.
גם באננטיומרים וגם בדיאסטוראומרים אנחנו לא יכולים להגיע לחפיפה על ידי סיבוב (אם יכולנו- זו הייתה אותה המולקולה).
56
תחת סטריאואיזומרים נכללים האיזומרים ______
תחת סטריאואיזומרים נכללים האיזומרים ציס-טראנס (א-כיראלים) ואננטיומרים ודיאסטריאומרים (כיראלים).
57
אננטיומרים משתתפים בריאקציות כימיות באופן כמעט זהה, אך נבדלים בתכונה פיזיקלית מסוימת: _____
הסטת האור המקוטב (סוג L וסוג D).
58
כשהם בתמיסות נפרדות, צמד אננטיומרים מסיטים את המישור של האור המקוטב בכיוונים מנוגדים/זהים.
כשהם בתמיסות נפרדות, צמד אננטיומרים מסיטים את המישור של האור המקוטב בכיוונים מנוגדים (סוג L וסוג D).
59
תערובת רצמית (Racemic Mixture) היא תמיסה המכילה _______ בריכוזים ____, לה אין כל השפעה/השפעה מועטה/השפעה חזקה על הסטת האור המקוטב, ולכן _____ .
תערובת רצמית (Racemic Mixture) היא תמיסה המכילה שני אננטיומרים בריכוזים שווים, לה אין כל השפעה על הסטת האור המקוטב, ולכן חסרת פעילות אופטית (סוג L וסוג D).
60
תרכובות בהן אין מרכזים כיראלים מסיטות/אינן מסיטות את מישור האור המקוטב.
תרכובות בהן אין מרכזים כיראלים אינן מסיטות את מישור האור המקוטב.
61
עבור תרכובות עם יותר ממרכז כיראלי אחד, מערכת המינוחים השימושית ביותר היא מערכת ה-___
עבור תרכובות עם יותר ממרכז כיראלי אחד, מערכת המינוחים השימושית ביותר היא מערכת ה-RS.
62
עפ"י קונפיגורציות R&S, כל קבוצה המחוברת לפחמן כיראלי מקבלת עדיפות. מהו סדר העדיפויות?
OCH3>OH>NH2>COOH>CHO>CH2OH>CH3>H
63
כיצד קובעים האם המרכז הכיראלי הוא מסוג R או S?
הקבוצה בעלת החשיבות הנמוכה ביותר (מספר 4) צריכה לפנות אחורה (הכי רחוק מהצופה). לאחר מכן ממספרים את המתמירים עפ"י סדר חשיבות (מהגדול לקטן). בודקים לאיזה כיוון הסיבוב לפי המספרים. עם כיוון השעון זה R ונגד כיוון השעות זה S.
64
____ היא הסידור המרחבי של קבוצות מתמירות המסוגלות להימצא בעמדות שונות במרחב מבלי לפרק קשרים, הודות לחופש הסיבוב סביב קשרים יחידים.
קונפורמציה היא הסידור המרחבי של קבוצות מתמירות המסוגלות להימצא בעמדות שונות במרחב מבלי לפרק קשרים, הודות לחופש הסיבוב סביב קשרים יחידים.
65
____ היא הקונפורמציה היציבה ביותר האפשרית, ו-____ היא הקונפורמציה הכי פחות יציבה.
staggered היא הקונפורמציה היציבה ביותר האפשרית - רמה אנרגטית נמוכה ולכן מועדפת ושכיחה. eclipsed היא הקונפורמציה הכי פחות יציבה בעלת רמה אנרגטית גבוהה-
66
הקונפורמציה היציבה ביותר האפשרית (רמה אנרגטית נמוכה ולכן מועדפת ושכיחה) הינה ____ . ולעומתה הקונפורמציה הכי פחות יציבה (בעלת רמה אנרגטית גבוהה) הינה ____
הקונפורמציה היציבה ביותר האפשרית (רמה אנרגטית נמוכה ולכן מועדפת ושכיחה) הינה staggered. ולעומתה הקונפורמציה הכי פחות יציבה (בעלת רמה אנרגטית גבוהה) הינה eclipsed.
67
ניתן/לא ניתן לבודד את צורות הקונפורמציה.
לא ניתן לבודד את צורות הקונפורמציה, כיוון שהמולקולות עוברות בקלות מקונפורמציה אחת לאחרת.
68
ככל שקבוצה פונקציונלית גדולה יותר וטעונה יותר חשמלית, כך היא יכולה להסתובב ___, חופש הסיבוב סביב הקשר C-C ___, ומספר הקונפורמציות היציבות ____
ככל שקבוצה פונקציונלית גדולה יותר וטעונה יותר חשמלית, כך היא יכולה להסתובב פחות, חופש הסיבוב סביב הקשר C-C נפגע, ומספר הקונפורמציות היציבות מוגבל
69
מה מהבאים אינו נכון בנוגע למיצלות
(Micelles)?
1. מבנים שמורכבים ממול' בעלות קצה פולרי וזנב הידרופובי
2. מבנים שמיוצבים ע"י קשרים קוולנטיים שנוצרים בין המולקולות
3. הווצרותן מלווה בעליה באנטרופיה (dS) של המים
4. כל מיצלה מורכבת ממאות עד אלפים של מולוקולות
מבנים שמיוצבים ע"י קשרים קוולנטיים שנוצרים בין המולקולות
מיצלה הוא מבנה יציב שנוצר כאשר מול' אמפיפאטיות באות במגע עם מים: החלק ההידרופובי שלהם מתאגד יחד ליצירת השטח ההידרופובי הקטן ביותר שבא במגע עם המים, ואילו החלק ההידרופילי שלהם מסתדר באופן כזה שמקסימום ממנו חשוף כלפי המים. מקבלים מבנה שמורכב מקליפה הידרופילית שמגיבה עם המים וליבה הידרופובית פנימית שמוסתרת מהמים. המבנה מועדף תרמודינמית מכוון שהוא מוריד את הסדר של המים ומעלה את האנטרופיה (פחות מול' מים "נאלצות" להתמקם בתוך מבנים סדורים סביב איזורים הידרופוביים). המבנה מיוצב ע"י אינטראקציות הידרופוביות. פוספוליפידים מסתדרים במבנה זה.
ביצירת המיצלה אין השתתפות של קשרים קוולנטיים
70
מהו ריכוז יוני המימן
[H+]
בתמיסה בעלת
pH=8?
8.1 M
0.08 M
עשר בחזקת מינוס שמונה M
8 M
עשר בחזקת מינוס שמונה M
בתמיסה בעלת
pH=8,
ריכוז יוני המימן
[H+]
שווה ל
10^-8M.
יש קשר ישיר בין ערך ה
pH,
לריכוז יוני המימן גם בלי להשתמש בנוסחאות. אך
ניתן להציב:
pH = -log[H3O+]
[H3O+] = 10^-pH
71
אם
pH
של תמיסה קטן מ-9 ל-8, אזי:
1. ריכוז יוני המימן גדל פי 10 מריכוזו ההתחלתי
2. ריכוז יוני המימן קטן בעשירית (1/10) מריכוזו ההתחלתי
3. ריכוז יוני ההידרוקסייד גדל פי 10 מריכוזו ההתחלתי
4. ריכוז יוני ההידרוקסייד קטן ב-10 מריכוזו ההתחלתי
ריכוז יוני המימן גדל פי 10 מריכוזו ההתחלתי
סולם הדרגות שבו נמדד ה
pH
הוא לוגריתמי (לפי בסיס 10). כלומר, ההבדל בין
pH 1
ל
pH 2
הוא יחס ריכוזים ששונה פי 10. לדוגמה
pH
של מים שווה ל-7. בקפה שחור עם ערך
pH=5
למשל, החומציות גבוהה פי 100 מבמים, ואילו לחומץ – שלו ערך של
pH=3:
החומציות היא פי 10,000 מבמים, וכן הלאה.
כאשר רמת ה
pH
יורדת בנקודה, התמיסה שלנו הופכת לחומצית יותר, ועל כן ריכוז יוני המימן עולה פי 10.
ריכוז יוני ההידרוקסייד
[OH-]
קטן פי 10 ולא ב-10!
הערה חשובה! התחום הנפוץ של סולם ה
pH
נע בין 0 ל-14. ואכן, רוב התמיסות בטבע הן בתחום pH
זה. עם זאת, אין שום משמעות מיוחדת לערכים 0 או 14 שמונעת מאיתנו לעבור אותם! ויתכן ערכי
pH
שליליים (קטנים מ-0) או שגדולים מ-14 עבור חומצות או בסיסים חזקים במיוחד
(לדוגמא, תמיסה שמכילה
HCl,
אשר מוגדרת כחומצה חזקה שמתפרקת במלואה במים – אם נשים אותה בריכוז גבוה מספיק – נקבל
pH
שלילי שקטן מ-0).
72
קשרים חלשים מעורבים בכל התהליכים הרשומים מטה, מלבד תהליך אחד. בחר את התהליך שיוצא מן הכלל
1. הווצרותה של ממברנת התא
2. קיפול של חלבון למבנה שלישוני
3. אינטראקציות בין אנזים לסובסטרט
4. חיבור של חומצות אמינו בודדות זו לזו ליצירת פפטיד לינארי
חיבור של חומצות אמינו בודדות זו לזו ליצירת פפטיד לינארי
ממברנת התא מורכבת ממולקולות רבות אשר קשורות זו לזו בקשרים חלשים. לדוגמא: אינטרקציות הידרופוביות בין ח.שומן אחת לאחרת.
המבנה השלישוני של חלבון מיוצב בעיקר ע"י אינטראקציות הידרופוביות בין שייר
R
הידרופוביים של חומצות אמינו סמוכות.
קישור האנזים לסובסטרט נעשה באמצעות קשרים חלשים כדוגמת קשרי מימן ואינטראקציות הידרופוביות.
חיבור של חומצות אמינו זו לזו ליצירת פפטיד נעשה ע"י יצירת קשר פפטידי ביניהן: קשר קוולנטי שנוצר בין קב' אמינית של חומצת אמינו אחת לקב' קרבוקסילית של חומצת אמינו שניה. קשר פפטידי הוא סוג של קשר קוולנטי, והוא אינו קשר חלש.
73
איזה מהתהליכים הבאים מאופיין בירידה באנטרופיה?
ריאקציה קטבולית
ריאקציה אנבולית
המסה של קוביית קרח
הרתחה של מים
ריאקציה אנבולית
האנטרופיה
(dS)
היא מדד לשאיפת המערכת לאי-סדר (או מדד לחופשיות התנועה של המערכת/חלקיקים). ככלל, עליה באנטרופיה מופיעה כאשר: חומר משנה מצב צבירה באופן שמקנה לו יותר חופש תנועה (ממוצק לנוזל וגז), כאשר הטמפ' עולה (ואנרגית החלקיקים עולה), כשהלחץ יורד (כשמדובר בגזים – באופן שבו לחלקיקי הגז יש עכשיו חופש תנועה גדול יותר) או כאשר נוצרים יותר חלקיקים (בתגובה לפירוק של מול' מורכבת למספר מול' קטנות יותר).
ריאקציה קטבולית מאופיינת בעליה באנטרופיה מאחר שהיא מלווה בפירוק של מול' מוצא מורכבת למספר תוצרים פשוטים.
יש לזכור! שכל ריאקציה שמסתיימת במספר גדול יותר של חלקיקים – הינה ריאקציה מטבולית. אין צורך להעמיק בנושא זה מעבר לכך.
ריאקציה אנבולית מאופיינת בירידה באנטרופיה מאחר והיא מלווה בסינתזה (בניה) של מול' מורכבות ממול' פשוטות יותר.
שינויי מצב הצבירה של המים ממוצק לנוזל ומנוזל לגז מלווה בעליה באנטרופיה של חלקיקי המים (עליה בחופשיות התנועה שיש לחלקיקים).
74
איך נראית ח.האמינו גלוטמאט ב
pH=7?
בעלת מטען נייטרלי
בצורה של קטיון
בצורה של אניון
לא ניתן לדעת
בצורה של אניון
לחומצת האמינו גלוטמאט יש 3 מימנים שאותם היא יכולה למסור: מימן מהשייר הקרבוקסילי שלה (pKa=2.19),
מימן משייר ה
R
שלה
(pKa=4.25)
ומימן מהשייר האמיני שלה
(pKa=9.67).
ב
pH
שגדול מ
pKa
השייר מאבד את המימן שלו. מכיוון שה
pH
שנתון לנו
(pH=7)
גדול מה
pKa
גם של השייר הקרבוקסילי של גלוטמאט וגם משייר ה
R
שלה: שניהם יאבדו את המימן שלהם.
· כשהשייר הקרבוקסילי של גלוטמאט מאבד את המימן שלו
(הופך מ
COOH
ל
COO-)
הוא מקבל מטען שלילי של 1-.
כששייר ה
R
של גלוטמאט מאבד את המימן שלו
(הופך מ
COOH
ל COO-)
הוא מקבל מטען שלילי של -1.
כשנחבר את שניהם, נקבל מטען של -2. אך בגלל שהשייר האמיני של גלוטמאט לא איבד את המימן, מטענו נשאר 1+, וסך המטען הכולל על גלוטמאט הופך להיות -1.
75
לחומצה פוספורית
Phosphoric acid
H3P04
יש 3 ערכי
pKa: 2.14, 6.86, 12.4.
אילו מהצורות הבאות תיהיה השכיחה ביותר בתמיסה בעלת
pH=3.4?
H3PO4
-H2PO4
HPO4-2
H3PO3
-H2PO4
לחומצה פוספורית יש 3 ערכי
pKa,
ועל כן מסוגלת לתרום 3 מימנים, כאשר כל מימן נמסר ב
pH
ספציפי כתלות ב
pKa
ב
pH=3.4
החומצה הפוספורית הספיקה למסור מימן 1 בלבד, והפכה להיות
H2PO4-.
כלל אצבע שכדאי לזכור ושתקף לכל חומצה/בסיס:
pH=pKa:
שכיחות החומצה והבסיס המצומד לה שווים
50% H3PO4 – 50% H2PO4-
pH
גדול ב-1 מה
pKa:
90% מהחומצה מסרה את הפרוטון
10% H3PO4 – 90% H2PO4-
pH
גדול ב-2 מה
pKa:
99% מהחומצה מסרה את הפרוטון
1% H3PO4 – 99% H2PO4-
76
חומרים שמתמוססים במים, מסוגלים לעיתים לשנות את תכונות המים ומכונים
"Colligative properties".
בחר את התכונה הקולגטיבית המתאימה בהתייחס להתמוססות של חומר מסוים במים:
נקודת הרתיחה של המים
נקודת קיפאון המים
הלחץ האוסמוטי של המים
כל התשובות נכונות
כל התשובות נכונות
המושג
"Colligative properties"
מתאר את תכונות המים שמשתנות כשחומר מתמוסס בהם (תכונות שתלויות בריכוז מול' המים). תכונות אלו כוללות את: נקודת הרתיחה של המים, נק' הקיפאון (היתוך) של המים, לחץ ההידויי והלחץ האוסמוטי של המים. ההשפעה על תכונות אלו איננה תלויה באופי החומר המומס אלא רק בריכוז שלו. לדוגמא: ל
NaOH
שמתפרק ל-2 יונים במים תיהיה את אותה ההשפעה כמו למול' שלא מתפרקת במים ושנמצאת בריכוז כפול ממנו (כמו גלוקוז למשל).
77
מה מגביל את מימדי התאים? הגבול התחתון והגבול העליון?
1. גבול תחתון – אינטראקציות הידרופוביות, גבול עליון- משתנים תרמודינמים.
2. גבול תחתון- מספר מינימלי של ביומולקולות מכל סוג הנחוץ לתא, גבול עליון- קצב הדיפוזיה של מולקולות מומסות בסביבה מימית.
3. גבול תחתון- משתנים גנטיים- גבול עליון- ריאקציות כימיות שמזורזות ע"י אנזימים.
4. אף תשובה אינה נכונה.
גבול תחתון- מספר מינימלי של ביומולקולות מכל סוג הנחוץ לתא, גבול עליון- קצב הדיפוזיה של מולקולות מומסות בסביבה מימית.
הגבול התחתון נקבע, קרוב לוודאי, על פי המספר המינימלי של ביומולקולות מכל סוג הנחוץ לתא. הגורם הקובע את הגבול העליון של מימדי התא הוא, קרוב לוודאי, קצב הדיפוזיה של מולקולות מומסות בסביבה מימית. לדוגמא, תא חיידק התלוי בריאקציות אווירניות להפקת האנרגיה הנחוצה לתפקודו חייב לקלוט מסביבתו מולקולות חמצן, העוברות בדיפוזיה דרך ממברנת התא. מכיוון שהתא הוא כה קטן, והיחס בין שטח הפנים שלו לנפחו הוא כה גדול, החמצן החודר לתא בדיפוזיה מגיע בקלות לכל חלקי התא. אך ככל שהתא גדול יותר, היחס בין שטח הפנים לנפח קטן יותר, עד לנקודה שבה קצב ניצול החמצן במטבוליזם מהיר יותר מקצב הדיפוזיה של החמצן לתא. לפיכך, תא שגודלו מעבר לסף מסוים אינו יכול לקיים מטבוליזם אווירני, ומכך נגזר גבול עליון תיאורטי לגודל התא. חמצן הוא רק אחד מבין סוגים רבים של מולקולות קטנות הנחוצות לתא והחודרות אליו בדיפוזיה, ואותו טיעון של יחס בין שטח פנים לנפח תקף כמובן גם לגביהן.
78
מה ההבדל בין יצורים אל אווירניים אובליגטוריים לבין יצורים אל אווירניים פקולטטיביים?
1. יצורים אל אווירניים אובליגטוריים הם יצורים המפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים ממולקולות "דלק" למולקולות חמצן בתוך התא ויצורים אל אווירניים פקולטטיביים מפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים לחנקה גופרה או
CO2.
2. יצורים אל אווירניים פקולטטיביים הם יצורים המפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים ממולקולות "דלק" למולקולות חמצן בתוך התא ויצורים אל אווירניים אובליגטוריים מפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים לחנקה גופרה או
CO2.
3. יצורים אל אווירניים אובליגטוריים מתים בנוכחות חמצן ויצורים אל אווירניים פקולטטיביים מסוגלים להתקיים בנוכחות חמצן וגם בהעדרו.
4. יצורים אל אווירניים פקולטטיביים מתים בנוכחות חמצן ויצורים אל אווירניים אובליגטוריים מסוגלים להתקיים בנוכחות חמצן וגם בהעדרו.
יצורים אל אווירניים אובליגטוריים מתים בנוכחות חמצן ויצורים אל אווירניים פקולטטיביים מסוגלים להתקיים בנוכחות חמצן וגם בהעדרו.
קבוצות הארכאונים והחיידקים נחלקות לתת-קבוצות על פי בתי הגידול שלהן. בבתי גידול אווירניים
(aerobic),
שיש בהם הספקה טובה של חמצן, חיים יצורים המפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים ממולקולות "דלק" למולקולות חמצן בתוך התא. בבתי גידול אל-אווירניים (anaerobic),
שבהם אין כלל חמצן, חיים מיקרואורגניזמים המפיקים אנרגיה ממעבר אלקטרונים לחנקה
(nitrate,
תהליך שבו נוצר
N2)
לגופרה
(sulfate,
תהליך שבו נוצר
H2S)
או ל
CO2
(תהליך שנוצר בו
CH4).
יצורים שהאבולוציה שלהם התרחשה בסביבה אל-אווירנית הם אל-אווירניים אובליגטוריים
(obligate):
הם מתים בנוכחות חמצן. אחרים הם אל –אווירניים פקולטטיביים
(facultative),
המסוגלים להתקיים בנוכחות חמצן וגם בהיעדרו.
79
מה משותף לכל שלושת הסוגים העיקריים של סיבי הציטוסקלטון (שלד התא)?
כולם מעניקים מבנה וארגון לציטופלזמה ומעצבים את צורתו של התא.
כולם מורכבים ממנומרים
כולם אחראים לתקשורת בין תאית
כולם אחראים לחוזק התא
כולם מעניקים מבנה וארגון לציטופלזמה ומעצבים את צורתו של התא.
התבוננות בתאים באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי מגלה כי קיימים בהם כמה סוגי סיבים חלבוניים, המרשתים את התאים ויוצרים רשת תלת-ממדית- שלד התא- הציטוסקלטון
(cytoskeleton),
בציטופלזמה קיימים שלושה סוגים עיקריים של סיבים: סיבי אקטין, מיקרוטובולים וסיבי ביניים, הנבדלים אלה מאלה בעוביים, בהרכבם ובתפקודם, כל סוגי הסיבים מעניקים מבנה וארגון לציטופלזמה ומעצבים את צורתו של התא. סיבי אקטין ומיקרוטובולים מסייעים גם בתנועת אברונים ובתנועת התא השלם.
80
איזה קבוצה פונקציונלית מכילה 5 אטומי מימן ושני אטומי פחמן ?
מתיל (methyl)
אתר (ether)
אסתר (ester)
אתיל (ethyl)
אתיל (ethyl)
רוב הביומולקולות הן נגזרות של פחמימנים שאחד או יותר מאטומי המימן שבהן הוחלפו באחת או יותר ממגוון קבוצות פונקציונליות, המקנות למולקולה תכונות כימיות אופייניות ויוצרות קבוצות שונות של תרכובות אורגניות. עם הקבוצות האלה נמנים כהלים, בעלי קבוצת הידרוקסיד אחת או יותר. אמינים, בעלי קבוצות אמיניות, אלדהידים וקטונים, בעלי קבוצות קרבוניל. וחומצות קרבוקסיליות בעלות קבוצות קרבוקסיל. ביומולקולות רבות הן פוליפונקציונליות, כלומר בעלות שני סוגים או יותר של קבוצות פונקציונליות, שלכל אחת מהן תכונות כימיות אופייניות והיא משתתפת בריאקציות אופייניות. התכונות הכימיות של הקבוצות הפונקציונליות, ומיקומן במרחב התלת-ממדי, קובעים את ה"אישיות" הכימית של תרכובת.
81
איזה מהמשפטים הבאים נכון?
1. יצורים חיים מתקיימים במצב עמיד דינמי, ולעולם אינם נמצאים בשיווי משקל עם הסביבה.
2. יצור חי הוא מערכת פתוחה: בינו לבין סביבתו מתקיימים חילופי חומר ואנרגיה כאחד.
3. האינטראקציות בין ביומולקולות הן סטראוספציפיות.
4. החוק הראשון של התרמודינאמיקה מתאר את עקרון שימור האנרגיה: בכל שינוי פיזיקלי או כימי, הכמות הכוללת של אנרגיה ביקום נשארת קבועה, אף שצורת האנרגיה עשויה להשתנות.
5. כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
המולקולות והיונים שביצורים חיים שונים בהרכבם ובריכוזם מאלה שבסביבתם. יציבות הריכוז נובעת ממצב עמיד דינמי
(dynamic stady state),
מצב עמיד הרחוק מאוד משיווי משקל. מצב עמיד זה דורש השקעה קבועה של אנרגיה. כאשר התא אינו יכול עוד להשיג אנרגיה, והוא מת ומתחיל להתפרק, וכך להתקרב לשיווי משקל עם הסביבה.
יצור חי הוא מערכת פתוחה. בינו לבין סביבתו מתקיימים חילופי חומר ואנרגיה כאחד. יצורים קולטים אנרגיה מהסביבה בשתי דרכים: 1. הם קולטים מהסביבה תרכובות כימיות (כגון גלוקוז) ומחמצנים אותן, וכך מפיקים מהן אנרגיה. או בדרך השנייה- הם קולטים אנרגיית אור שמש.
כדי שתתרחש התקשרות בין ביומולקולות, דרושה התאמה סטראוכימית ביניהן. המבנה המרחבי של ביומולקולות גדולות או קטנות- הצירוף של קונפיגורציה וקונפורמציה- חשוב ביותר לתפקודן הביולוגי. למשל, הקישור בין אנזים לבין החומר שעליו הוא פועל (סובסטרט), בין הורמון לקולטן שלו על פני התא, או בין אנטיגן לנוגדן הייחודי שלו.
החוק הראשון של התרמודינאמיקה מתאר את עקרון שימור האנרגיה: בכל שינוי פיזיקלי או כימי, הכמות הכוללת של אנרגיה ביקום נשארת קבועה, אף שצורת האנרגיה עשויה להשתנות.
82
מהו הריכוז של
H⁺
בתמיסה של
NaOH
M 0.1 ?
עשר בחזקת מינוס שלוש עשרה M
עשר בחזקת מינוס שתיים עשרה M
עשר בחזקת מינוס אחד עשרה M
אף תשובה אינה נכונה
עשר בחזקת מינוס שלוש עשרה M
נשתמש במשוואת מכפלת ריכוז היונים של מים
Kw=[H+][OH-]
כאשר
[OH-]=0.1
(נתון בשאלה)
Kw=1*10^-14
מייצג את מכפלת ריכוז היונים של מים ב25 מעלות (ריכוז המים 555 M) - אם לא אומרים אחרת זה הריכוז.
נציב במשוואה:
1*10^-14M^2=[H+]*0.1M
[H+]=10^-13M
83
מה מהבאים אינו נכון:
1. חומצה חזקה נוטה לאבד פרוטון יותר מאשר חומצה חלשה
2. ה
Ka
של חומצה חזקה גבוה יותר מזה של חומצה חלשה
3. ה
PKa
של החומצה החזקה נמוך יותר מה
PKa
של החומצה החלשה
4. ה
ka
של חומצה חלשה וחומצה חזקה שווים בתמיסה מימית.
ה
ka
של חומצה חלשה וחומצה חזקה שווים בתמיסה מימית.
לכל חומצה יש נטייה אופיינית לאבד את הפרוטון שלה בתמיסה מימית. ככל שהחומצה חזקה יותר כך נטייתה למסור את הפרוטון שלה גדולה יותר, ולכן קבוע הפירוק
Ka
שלה גבוה יותר . הסימון
p
מציין "לוגריתם שלילי של" ולכן ככל שהנטייה למסור פרוטון חזקה יותר, החומצה חזקה יותר וה
PKa
שלה נמוך יותר .
84
המים הם ממס שבו מתרחשות הריאקציות הכימיות בתאים חיים. מה מהבאים לא נכון לגבי מולקולת מים.
1. יצירת
ATP
מ-
ADP
ומזרחה אי אורגנית היא דוגמא לריאקציית דחיסה (condensation)
הכרוכה ביציאת מולקולת מים.
2. ריאקציות הידרוליזה שמזרזים אנזימים נקראת הידרוליזים, והן כמעט תמיד אנדרוגניות.
3. חיתוך מולקולה המלווה בכניסת מים נקראת הידרוליזה
(hydrolysis).
4. היווצרות של פולימרים תאיים מתת- היחידות שלהם ע"י היפוך פשוט של הידרוליזה היא אנדרגונית.
ריאקציות הידרוליזה שמזרזים אנזימים נקראת הידרוליזים, והן כמעט תמיד אנדרוגניות
המים הם הממס בו מתרחשות הריאקציות הכימיות בתאים החיים- אך אין זה תפקידם היחיד: לעתים מזומנות הם משתתפים פעילים בריאקציות האלה. יצירת
ATP
מ
ADP
ומזרחה אי-אורגנית היא דוגמא לריאקציית דחיסה הכרוכה ביציאת מולקולת מים. הריאקציה ההפוכה- חיתוך המלווה בכניסת מולקולת מים- נקראת ריאקציית הידרוליזה. ריאקציות הידרוליזה אחראיות גם לפירוק האנזימי של חלבונים, פחמימות וחומצות גרעין לתת-היחידות שלהם. ריאקציות הידרוליזה, שמזרזים אנזימים הנקראים הידרוליזים, הן תמיד אקסרגוניות (משחררות אנרגיה) הפיכת מולקולה אחת לשתי מולקולות מגדילה את מידת האקראיות במערכת. היווצרות של פולימרים תאיים מתת-היחידות שלהם על ידי היפוך פשוט של הידרוליזה היא אנדרגונית (צורכת אנרגיה).
85
מהו החום הסגולי של המים ולמה הוא יכול לשמש יצורים חיים?
1. אנרגיית חום הנחוצה כדי להעלות את הטמפרטורה של 21 גר' מים ב-1 מעלות צלזיוס. עוזרת בסילוק עודפי חום.
2. אנרגיית חום הנחוצה כדי להוריד את הטמפרטורה של 21 גר' מים ב-1 מעלות צלזיוס. מונעת אידוי המים עקב תוצר לוואי של מטבוליזם.
3. אנרגיית חום הנחוצה כדי להעלות את הטמפרטורה של 1 גר' מים ב-1 מעלות צלזיוס ,מועיל לתאים וליצורים כיוון שהמים פועלים כ"בופר חום".
4. אנרגיית החום הנחוצה כדי להוריד את הטמפרטורה של 1 גר' מים ב-2 מעלות צלזיוס עוזרת ליצורים לשמור על טמפרטורת גוף יציבה.
אנרגיית חום הנחוצה כדי להעלות את הטמפרטורה של 1 גר' מים ב-1 מעלות צלזיוס ,מועיל לתאים וליצורים כיוון שהמים פועלים כ"בופר חום".
היצורים החיים הסתגלו בהצלחה לסביבתם המימית, ופיתחו אמצעים לנצל את תכונותיהם הבלתי רגילות של המים. החום הסגולי הגבוה של המים- אנרגיית החום הנחוצה כדי להעלות את הטמפרטורה של 1 גר' מים ב-1 מעלות צלזיוס – מועיל לתאים וליצורים כיוון שהמים פועלים כ"בופר חום", כלומר שומרים על טמפרטורת גוף יציבה למדי למרות השינויים בטמפרטורת הסביבה ולמרות היווצרות חום בגוף כתוצר לוואי של המטבוליזם.
86
מהם יסודות הקורט (trace element)?
1. מרכיבים עיקריים של תאים ורקמות, ויש לצרוך אותם בכמויות הנמדדות בגרמים מידי יום. כגון מימן ,נתרן ,אשלגן.
2. יסודות ההכרחיים לקיום חיים מהווים חלק זעיר ממשקל גוף האדם. דוגמא ליסוד קורט הוא מגנזיום.
3. יסודות שיכולים ליצור מבנה טטרהדראלי
4. יסודות שהגוף אינו משתמש בהם.
יסודות ההכרחיים לקיום חיים מהווים חלק זעיר ממשקל גוף האדם. דוגמא ליסוד קורט הוא מגנזיום.
יסודות הקורט
(trace element)
מהווים חלק זעיר ממשקל גוף האדם, אך הם הכרחיים לקיום חיים, בדרך כלל כיוון שהם חיוניים לפעילותם של חלבונים, ובכלל זה אנזימים רבים. למשל יכולתה של מולקולת ההמוגלובין לקשור חמצן תלויה לחלוטין בארבעה יוני ברזל, המהווים רק 0.3% מהמסה שלה.
נחוצים בכמויות קטנות : לבני אדם דרושים רק מיליגרמים אחדים של ברזל, נחושת ואבץ ביום, ומיסודות הקורט האחרים- אפילו פחות.
87
במה תלוי החוזק של אינטראקציות יוניות בתמיסה?
1. בעוצמת המטענים , בטמפרטורת הסביבה, ובקבוע הגזים.
2. במקדם הדיאלקטרי של הממס שבו מתרחשות האינטראקציות ובמספר המולים של היון.
3. בעוצמת המטענים, במרחק בין קבוצות טעונות ובמקדם הדיאלקטרי של הממס שבו מתרחשות האינטראקציות.
4. ב
pH
בסביבה, בדיפול, ובריכוז הממס.
בעוצמת המטענים, במרחק בין קבוצות טעונות ובמקדם הדיאלקטרי של הממס שבו מתרחשות האינטראקציות.
החוזק או הכוח
(F)
של אינטראקציות יוניות בתמיסה תלוי בעוצמת המטענים
(Q),
במרחק בין קבוצות טעונות
(r)
ובמקדם הדיאלקטרי
(ε חסר ממדים)
של הממס שבו מתרחשות האינטראקציות:
(F=Q1Q2/(εr²)
ε
של מים ב
C25°
הוא 78.5, ואילו
ε
של בנזן שהוא ממס המאוד לא קוטבי הוא 4.6.
מצאו שהאינטראקציות היוניות בין יונים מומסים חזקות הרבה יותר בסביבות קוטביות פחות.
הקשר ההפוך ל
r²,
פירושו שמשיכה או דחייה יוניות פועלת רק על פני מרחקים קצרים, בטווח של 10 עד 40 ננומטרים (לפי ריכוז האלקטרוליט) כאשר הממס הוא מים.
88
האינטראקציות היוניות בין יונים מומסים חזקות הרבה יותר בסביבות קוטביות פחות/יותר ?
האינטראקציות היוניות בין יונים מומסים חזקות הרבה יותר בסביבות קוטביות פחות.
89
במשוואה
F=Q1Q2/(εr²)
הקשר ההפוך ל
r²,
פירושו שמשיכה או דחייה יוניות פועלת רק על פני מרחקים ____, בטווח של 10 עד 40 ננומטרים (לפי ריכוז האלקטרוליט) כאשר הממס הוא מים.
קצרים
90
מהם תכונות קוליגטיביות?
1. תכונות קוליגטיביות הן התכונות של הממס התלויות אך ורק במספר או ביחס מולקולות המומס אך אינם תלויות בתכונותיהם הכימיות.
2. תכונות של הממס מים כדוגמת לחץ אדים, נקודת רתיחה, pH וחוזק יוני.
3. תכונות של הממס מים : לחץ אדים , נקודת רתיחה, נקודת התכה (נקודת קיפאון) ולחץ אוסמוטי.
4. תשובות 1+2 נכונות
5. תשובות 1+3 נכונות
תשובות 1+3 נכונות
מומסים מכל הסוגים משנים תכונות פיזיקליות מסוימות של הממס, מים: לחץ אדים, נקודת רתיחה, נקודת התכה (נקודת קיפאון) ולחץ אוסמוטי. תכונות אלה נקראות תכונות קוליגטיביות
(colligative properties-
פירושו "קשור יחד") משום שמומסים משפיעים על כל ארבע התכונות האלה מאותה סיבה: ריכוז המים נמוך יותר בתמיסות מאשר במים טהורים. השפעת ריכוז המומס על התכונות הקוליגטיביות של מים אינה תלויה בתכונותיו הכימיות של המומס; היא תלויה רק במספר חלקיקי המומס (מולקולה או יונים) בכמות מסוימת של מים. לדוגמא , תרכובת כמו
NaCl,
המתפרקת בתמיסה, משפיעה על הלחץ האוסמוטי כפליים ממספר זהה של מולים של מומס שאינו מתפרק, כמו גלוקוז.
91
מה משותף לאננטיומרים, דיאסטראומרים וסטראואיזומרים?
1. כולם מולקולות בעלות אותה נוסחה כימית ואותם קשרים כימיים.
2. לכולם יש רק מרכז כיראלי אחד
3. לכולם יש אותו מספר אטומי מימן אך לא אטומי פחמן
4. אאנטומרים הם תמונת מראה של דיאסראומרים, ושניהם נחשבים סטראואיזומרים
כולם מולקולות בעלות אותה נוסחה כימית ואותם קשרים כימיים.
הקשרים הקוולנטים והקבוצות הפונקציונליות של ביומולקולות הם כמובן בעלי חשיבות רבה בתפקודן, אך כך גם הסידור במרחב של אטומי המולקולה- הסטריאוכימיה שלה. לתרכובות פחמן בדרך כלל כמה סטראואיזומרים
(איזומרים מרחביים, stereoisomers).
אלה הן מולקולות בעלות אותה נוסחה כימית ואותם קשרים כימיים, השונות זו מזו בקונפיגורציה שלהן, כלומר בסידור המרחבי של האטומים.
אננטיומרים הם זוג סטראואיזומרים שכל אחד מהם הוא תמונת מראה של רעהו. זוגות של סטראואיזומרים שאינם מהווים צמד תמונות מראה נקראים דיאסטראומרים.
92
אנזימים מגבירים את הקצב של ריאקציות כימיות ע"י כך שהם:
1. שהם מגדילים את האנרגיה החופשית וכך מאפשרים להתגבר על "מצב המעבר"
2. מגבירים את הטמפרטורה בסביבת הריאקציה ובכך מגבירים את קצב הריאקציה.
3. מפרקים קשרים קוולנטיים ומהאנרגיה שנפלטת קצב הריאקציות גדל.
4. הם יוצרים התאמה מרחבית טובה יותר בין האנזים למגיב "במצב המעבר".
הם יוצרים התאמה מרחבית טובה יותר בין האנזים למגיב במצב המעבר.
אנזימים מזרזים ריאקציות על ידי יצירת התאמה מרחבית טובה יותר בין אנזימים למגיב במצב המעבר: משטח המשלים את מצב המעבר בסטריאוכימיה, בקוטביות ובמטען שלו. קישור של האנזים למצב המעבר הוא אקסרגוני, והאנרגיה המשתחררת בעקבות הקישור מקטינה את אנרגיית השפעול של הריאקציה ומחישה מאוד את קצב התרחשותה.
93
מה מאפיין את כל התאים החיים?
ממברנה גרעינית.
נוקלאואיד (Nucleoid).
גרעין.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
כל התאים החיים בעלי המאפיינים הבאים:
ממברנה פלזמטית, ציטופלזמה המכילה ציטוזול עם מרכיבים שונים בתוכה כגון ריבוזומים ופרוטאזומים. בתאים צמחיים נראה גם כלורופלסטים ומיטוכוכנדריות. בתאים אנימליים רק מיטוכונריות. בחיידקים לא נראה מיטוכונדריות או כלורופלסטים. כמובן שנמצא שם גם מטבוליטיים שונים המשמשים כחומרי ביניים לפעילויות של ייצור ופירוק בתאים, קואנזימים ויונים אינ-אורגניים.
מאפיין חשוב נוסף הוא מידע גנטי. בתאים אאוקריוטים נמצא גרעין תא המצופה בממברנת הגרעין. בתאים פרוקריוטים אין גרעין ונמצא את ה
DNA
שלהם נמצא במבנה של נוקלאואיד- חלבונים הדוחסים אותם בצורה לא סדירה בציטוזול.
מסיבות אלו, תשובות 1-3 אינן נכונה ותשובה 4- נכונה.
94
מה נכון לגבי הממברנה הפלזמטית?
1. מגדירה את הפריפריה של התא.
2. מפרידה בין הסביבה הפנימית לחיצונית.
3. מורכבת מליפידים וחלבונים התורמים ליצירת מחסום הידרופובי סביב התא.
4. כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
מברנה הפלזמטית מגדירה את הפריפריה של התא ובכך מפרידה בין הסביבה הפנימית לחיצונית. הממברנה מכילה ליפידים וחלבונים שונים היוצרים מחסום הידרופובי קשיח, דק וגמיש. הממברנה משמשת מחסום למעבר חופשי של יונים אינ-אורגניים ומרכיבים טעונים או פולריים אחרים.
95
מה הכי נכון לגבי מעבר יונים דרך הממברנה הפלזמטית?
1. יונים יכולים לחדור את הממברנה הפלזמטית.
2. יונים יכולים לחדור את הממברנה הפלזמטית דרך כולסטרול.
3. יונים יכולים לחדור את הממברנה הפלזמטית דרך חלבונים.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
יונים יכולים לחדור את הממברנה הפלזמטית דרך חלבונים.
הממברנה הפלזמטית מהוה מחסום הידרופובי בין הסביבה החיצונית לפנימית ומונעת כניסה של יונים אינ-אורגניים ושל מולקולות פולריות וטעונות. יונים ומולקולות אלו יכולים לחדור את הממברנה רק דרך חלבונים שונים על פני הממברנה שיכולים לשמש חלבוני מעבר (טרנספורט). חלבונים אחרים בממברנה יכולים לשמש כרצפטורים ולהעביר סיגנל אל תוך התא, וחלקם הם אנזימים ממברנליים שלוקחים חלק במסלולים ביוכימיים בתא.
96
מהו הגודל הממוצע של תאי אנימלי וצמחי?
קוטר שנע בין 5 עד 100 מילימטר.
קוטר שנע בין 5 עד 100 מיקרומטר.
קוטר שנע בין 5 עד 100 ננומטר.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
קוטר שנע בין 5 עד 100 מיקרומטר.
קוטר של תא צמחי ואנימלי נע בדרך כלל בין 5 עד 100 מיקרומטר, בעוד שמיקרואורגניזמים חד תאיים אורכם 1-2 מיקרומטר.
97
מה מגביל את הגבול התחתון של נפח התא?
1. הגבול התחתון נקבע ע"פ קצב הדיפוזיה.
2. הגבול התחתון נקבע ע"פ העברה אקטיבית.
3. הגבול התחתון נקבע ע"פ גודל הגרעין.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
הגבול התחתון של גודל התא נקבע ככל הנראה ע"פ המספר המינימלי הדרוש של כל סוג ביו-מולקולה הדרושה לפעילות התא. תשובה 1-3 מסיבה זאת אינן נכונות. שימו לב שלא נאמר שמדובר על תאים אאוקריוטים, אלא דובר על תא באופן כללי. בתאים פרויקריוטים אין גרעין ולא תשובה זאת אינה אפשרית.
התאים הידועים הקטנים ביותר הם המיקופלזמות בקוטר של 300 ננומטר ובעלי נפח של 10 בחזקת מינוס 14 מ"ל. ריבוזום חיידקי אחד אורכו בערך 20 ננומטר, כך שיש אחוז גבוה יחסי של ריבוזומים לנפח של תא המיקופלזמה.
98
מה מגביל את הגבול העליון של נפח התא?
1. הגבול העליון נקבע ע"פ קצב הדיפוזיה.
2. הגבול העליון נקבע ע"פ קצב העברה אקטיבית.
3. הגבול העליון נקבע ע"פ הטמפרטורה.
4. אין כלל הגבלה על הגבול העליון.
הגבול העליון נקבע ע"פ קצב הדיפוזיה.
הגבול העליון של גודל התא נקבע ע"פ קצב הדיפוזיה. למשל תא חיידק הדורש חמצן לצורך ריאקציות צורכות חמצן חייב לקבל חמצן מולקולרי בדיפוזיה מהסביבה דרך הממברנה הפלזמטית.
התא מאוד קטן, והיחס בין שטח הפנים לנפח שלו מאוד גדול, כך שכל חלק הציטופלזמה שלו יכול להשיג בקלות חמצן בדיפוזיה אל תוך התא.
עם זאת, עם עליית גודל התא, יחס שטח הפנים לנפח קטן (!), עד שהמטבוליזם צורך חמצן מהר יותר מאשר מה שמסופק בדיפוזיה. המטבוליזם הצורך חמצן בקצב מהיר הופך להיות בלתי אפשרי כאשר התא גדל מעבר לנקודה מסוימת, נקודה שניתן להגדירה כגבול העליון של התאים. החמצן הוא רק מולקולה אחת מתוך מולקולות רבות הדרושות למעבר בדיפוזיה מחוץ התא אל תוך התא, והכלל שתארנו של גודל התא והשפעתו על יחס שטח הפנים לנפח חל גם עליהם.
נדגיש כי הטמפרטורה בהחלט משפיעה על גודל התא, אבל ברוב התאים הצמחיים ואנימליים נתייחס לטמפ' סביב 36-42 מעלות צלזיוס, כך שהטמפ' לא זאת הסיבה העיקרית שקובעת את יציבות הממברנה באופן עיקרי, אלא הרכב הממברנה. בנוסף, גם אם מתייחסים לתאים החיים בסביבות קיצונית הם מבצעים אדפטציות שונות לקור ולחום כדי להתגבר על השפעת הטמפרטורה ולכן גם בהם היא לא זאת שתגדיר את גודל התא.
99
מה קורה אם מקטינים את נפח התא?
יחס שטח הפנים לנפח קטן.
קצב הדיפוזיה של חמצן מהיר יותר.
קצב הדיפוזיה של יונים יהיה איטי יותר.
כל התשובות נכונות.
קצב הדיפוזיה של חמצן מהיר יותר.
הגבול העליון של גודל התא נקבע ע"פ קצב הדיפוזיה. למשל תא חיידק הדורש חמצן לצורך ריאקציות צורכות חמצן חייב לקבל חמצן מולקולרי בדיפוזיה מהסביבה דרך הממברנה הפלזמטית.
התא מאוד קטן, והיחס בין שטח הפנים לנפח שלו מאוד גדול, כך שכל חלק הציטופלזמה שלו יכול להשיג בקלות חמצן בדיפוזיה אל תוך התא.
עם זאת, עם עליית גודל התא, יחס שטח הפנים לנפח קטן (!), עד שהמטבוליזם צורך חמצן מהר יותר מאשר מה שמסופק בדיפוזיה. המטבוליזם הצורך חמצן בקצב מהיר הופך להיות בלתי אפשרי כאשר התא גדל מעבר לנקודה מסוימת, נקודה שניתן להגדירה כגבול העליון של התאים. החמצן הוא רק מולקולה אחת מתוך מולקולות רבות הדרושות למעבר בדיפוזיה מחוץ התא אל תוך התא, והכלל שתארנו של גודל התא והשפעתו על יחס שטח הפנים לנפח חל גם עליהם.
נדגיש כי קצב הדיפוזיה של יונים אפסי מפני שאינם חודרים את הממברנה לכן אם יש שינוי כלשהו הוא זניח (ונניח שלא היה זניח הקצב אמור להיות מהיר יותר בגלל הקטנת התא והגדלת שטח הפנים לנפח).
100
את כל האורגניזמם החיים ניתן לחלק למספר קבוצות (דומיינים). מהו מספר הקבוצות?
1.
2.
3.
4.
3
את כל האורגניזמם החיים ניתן לחלק ל-3 קבוצות (דומיינים) שהם מגדירים את שלושת הענפים האבולוציוניים בעץ הפילוגנטי של מקור החיים מאב קדמון משותף. הדומיינים הם: אאוקריה (אאוקריוטים), בקטריה (פרוקריוטים) וארכיאה.
שתי קבוצות גדולות חד תאיות ניתנות להבדלה גנטית וביוכימית: חיידקים וארכיאה. חיידקים מיישבים קרקעות, פני השטח מימיים, ורקמות שלא יצורים אחרים. רבים מהארכיאה מיישבים סביבות קיצוניות- אגמים מלוחים, מעיינות חמים וגייזרים, ביצות חומציות, ומעמקי האוקיינוס.
העדויות הזמינות מצביעות על כך שארכיאה וחיידקים התפצלו בשלב מוקדם באבולוציה.
כל האורגניזמים האאוקריוטים, שהם הדומיין השלישי, אאוקראיה, התפתחו מענף זהה שתרם להתפתחות הארכיאה. אאוקריוטים לכן דומים יותר לארכיאה מאשר לחיידקים.
101
העברת אלקטרונים אצל יצורים אנאירוביים יכולה להתבצע אל:
ניטרט ויצירת N₂.
סולפט ויצירת H₂S.
פחמן דו חמצני ויצירת CH₄ (מתאן).
כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
בתוך הדומיינים של חיידקים וארכיאה ניתן לחלק אותם לתתי קבוצות לפי אזורי הגידול הטבעיים שלהם. בסביבות אירוביות עם שפע של אספקת חמצן, חלק מהאורגניזמים מקבלים אנרגיה דרך העברת אלקטרונים ממולקולות דלק אל חמצן בתוך התא.
לעומת זאת, בסביבות אנאירוביות, המתמחקים מחמצן, מיקרואורגניזמים המסתגלים לסביבות אלו מקבלים אנרגיה דרך העברת אלקטרונים אל ניטרט (ויצירת N₂), סולפט (ויצירת H₂S) או פחמן דו חמצני (ויצירת CH₄ מתאן).
אורגניזמים רבים שהתפתחו בסביבות אנאירוביות הם אנאירובים אובליגטורים- זאת אומרת שהם מתים כאשר נחשפים לחמצן ולכן מחויבים להיות אנאירוביים. אחרים הם אנאירובים פקולטטיביים ויכולים לחיות גם בסביבות עם ובלי חמצן.
102
מהם אורגניזמים פוטוטרופים?
1. אורגניזמים הלוכדים ומשתמשים באור השמש.
2. אורגניזמים המקבלים את האנרגיה מחמצון של דלק כימי.
3. אורגנזימים שמסוגלים לייצר את כל הביו-מולקולות ישירות מפחמן דו חמצני.
4. אורגנזימים שדורשים קבלת חלק מחומרי ההזנה האורגניים הנוצרים ע"י אורגניזמים אחרים.
אורגניזמים הלוכדים ומשתמשים באור השמש.
את האורגניזמים ניתן לחלק לפי מקור קבלת האנרגיה שלהם ולפי הצורך שלהם בפחמן ליצירת חומר תאי. ניתן לחלק אותם לפי מקור האנרגיה: 1. פוטוטרופיים הלוכדים ומשתמשים באור השמש, לעומת 2. כימוטרופיים שמקבלים את האנרגיה מחמצון של דלק כימי. חלק מהכימוטרופיים יכולים לחמצן דלק אינאורגני למשל
ˉHS אל °S (אלמנט של גופרית), או סולפיד H₂S אל °S, או °S אל סולפט SO₄ˉ².
להרחבה- ראו מעגל חמצון של גופרית.
103
אורגניזמים המחמצנים סולפיד H₂S
שייכים לקבוצת?
פוטוטרופיים.
כימוטרופיים.
גם פוטוטרופיים וגם כימוטרופיים.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
כימוטרופיים.
את האורגניזמים ניתן לחלק לפי מקור קבלת האנרגיה שלהם ולפי הצורך שלהם בפחמן ליצירת חומר תאי. ניתן לחלק אותם לפי מקור האנרגיה: 1. פוטוטרופיים הלוכדים ומשתמשים באור השמש, לעומת 2. כימוטרופיים שמקבלים את האנרגיה מחמצון של דלק כימי. חלק מהכימוטרופיים יכולים לחמצן דלק אינאורגני0 למשל ˉHS אל °S (אלמנט של גופרית), או סולפיד H₂S אל °S, או °S אל סולפט SO₄ˉ².
להרחבה- ראו מעגל חמצון של גופרית.
104
כיצד מוגדרים יצורים אוטוטרופיים?
1. אורגניזמים שמייצרים חומרים בעזרת אנרגיית השמש.
2. אורגניזמים שמייצרים חומרים ישירות מגלוקוז.
3. אורגניזמים שמייצרים חומרים ישירות מפחמן דו חמצני.
4. אורגניזמים שמבצעים חמצון של דלק כימי.
אורגניזמים שמייצרים חומרים ישירות מפחמן דו חמצני.
את האורגניזמים הפוטוטרופיים וכימוטרופיים ניתן לחלק ל-2 תתי קבוצות: 1. אוטוטרופיים שאלו יצורים המסוגלים לייצר את כל הביו-מולקולות שלהם ישירות מפחמן דו חמצני. 2. הטרוטרופיים- אורגניזמים שזקוקים לנוטריאנטים אורגניים שיצורים אחרים יצרו.
חשוב להכיר שניתן לשלב בין 2 סוגי ההגדרות שתארנו ולקבל 4 קבוצות שונות של אורגניזמים:
1. פוטואוטוטרופיים- למשל ציאנובקטריה.
2. פוטוהטרוטרופיים.
3. כימואוטוטרופיים.
4. כימוהטרטרופיים- למשל בני אדם.
105
בני אדם שייכים לקבוצה הבאה:
פוטואוטוטרופיים.
כימוהטרטרופיים.
פוטוהטרוטרופיים.
כימואוטוטרופיים.
כימוהטרטרופיים.
חשוב להכיר שניתן לשלב בין 2 סוגי ההגדרות שתארנו (פוטוטרופיים/כימוטרופיים לבין אוטוטרופיים/הטרוטרופיים) ולקבל 4 קבוצות שונות של אורגניזמים:
1. פוטואוטוטרופיים- למשל ציאנובקטריה.
2. פוטוהטרוטרופיים.
3. כימואוטוטרופיים.
4. כימוהטרטרופיים- למשל בני אדם.
106
ציאנובקטריה משתייכים לקבוצה הבאה:
פוטוהטרוטרופיים.
פוטואוטוטרופיים.
כימוהטרטרופיים.
כימואוטורופיים.
פוטואוטוטרופיים.
חשוב להכיר שניתן לשלב בין 2 סוגי ההגדרות שתארנו (פוטוטרופיים/כימוטרופיים לבין אוטוטרופיים/הטרוטרופיים) ולקבל 4 קבוצות שונות של אורגניזמים:
1. פוטואוטוטרופיים- למשל ציאנובקטריה.
2. פוטוהטרוטרופיים.
3. כימואוטוטרופיים.
4. כימוהטרטרופיים- למשל בני אדם.
107
מהי סביבת הגידול הטבעית בגופנו של החיידק אי.קולי
E.Coli?
עור הגוף.
קיבה.
חלל הפה.
מעיים.
מעיים.
החיידק הכי נחקר הוא
Escherichia coli
או בקיצור
E.coli.
אי.קולי הוא חיידק שבד"כ אינו מזיק ונמצא בגופנו באופן תקין במעיים.
אי קולי הוא חיידק בעל צורה אליפטית. אורכו כ- 2 מיקרומטר וקוטרו כ-1 מיקרומטר. הוא בעל ממברנה חיצונית וממברנה פנימית, כאשר הממברנה הפנימית עוטפת את הציטופלזמה ואת הנוקלאואיד
(אזור שכולל מולקולות של
DNA
מעגלי).
108
למה תורם הפפטידוגליקן בחיידקים?
תורם לתנועתיות של החיידק.
תורם לחלוקת החיידק.
תורם לצורת החיידק.
תשובות 1 + 2 נכונות.
תורם לצורת החיידק.
אי קולי בעלי ממברנה חיצונית מגנה ומברנה פנימית שמקיפה את הציטופלזמה והנוקלאואיד. בין השכבה הפנימית לחיצונית ישנה שכבה דקה אך חזקה של פולימר בעל משקל מולקולרי גדול- מכונה פפטידוגליקאן. הפפטידוגליקאן נותן לתא את צורתו ואת הקשיחות שלו.
ניתן להגדיר את מעטפת החיידק לפי הממבנה הפלזמטית והשכבות החיצוניות אליה.
הממברנות הפלזמטיות בחיידקים כוללות דו-שכבה דקה של מולקולות ליפידיות עם חלבונים שחוצים את הממברנה.
ממברנות פלזמטיות של ארכיאה דומים למבנה זה, אך הליפידים יכולים להיות שונים מאוד מאלו של החיידקים.
109
מהו ההבדל בין חיידקים גראם חיוביים לגראם שליליים?
1. לגראם חיוביים צביעה חיובית בצביעת גראם עקב ממברנה עבה.
2. לגראם שליליים צביעת גראם שלילית עקב מממברנה דקה.
3. לגראם שליליים צביעת גראם שלילית עקב מממברנה עבה.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
ניתן לחלק את חלק מהחיידקים לפי צביעת גראם. חיידקים שנצבעים בצביעת גראם נקראים חיידקים גראם חיוביים, וחיידקים שהם גראם שליליים (נדגיש כי יש חיידקים שהם לא גראם חיוביים ולא גראם שליליים). צביעת הגראם מבוססת על השכבה של פפטידוגליקאן, ולא על הממברנה!
חיידקים גראם חיוביים- נצבעים עקב הממברנה העבה של פפטידוגליקאן שיש להם מחוץ לממברנה הפלזמטית, ואין להם ממברנה חיצונית (רק ממברנה אחת). חיידקים גראם שליליים בעלי 2 ממברנות- אחת פנימית ואחת חיצונית, כשביניהן יש שכבה דקה של פפטידוגליקאן, כפי שראינו בחיידק אי.קולי.
חומרי הצבע בשיטת גראם אינם חשובים לבחינה, אך הם מצליחים להקשר אל הממברנה העבה ויחד עם חומר קיבוע נשארים שם. בעוד שבחיידקים גראם שלילים עקב שכבה דקה של פפטידוגליקאן שהיא פנימית לשכבה ממברנלית חיצונית, יש פחות חומרים צבע שנקשרים ולכן אינם מתקבעים ונשמרים צבועים. למעשה, יש חומר צבע נגדי שמשתמשים כדי לסמן את התאים הגראם שליליים.
הבדל חשוב נוסף שכדאי להכיר בחיידקים גראם שליליים שעל הממברנה החיצונית שלהם יש קומפלקסים של ליפו-פוליסכרידים (המכונים בקיצור LPS) וגם חלבונים הנקראים PORINS- פורינים המשמשים כתעלות טרנסממברנליות למעקב של מולקולות בעלות משקל מולקולרי נמוך, וגם יונים שיעברו בדיפוזיה דרך הממברנה החיצונית.
גם לארכיאה יש מבנים מחוץ לממברנה הפלזמטית, שהם משתנים מאורגניזם לאורגניזם, אך הם גם בעלי שכבה של פפטידוגליקן או חלבונים אחרים התורמים לקשיחות של מעטפת התא.
110
כמה ריבוזומים יש בציטופלזמה של חיידק אי.קולי?
5,000.
10,000.
15,000.
20,000.
15,000.
לחיידק אי.קולי בציטופלזמה יש כ-15,000 ריבוזומים, מספר מגוון של העתקים (מ-10 ועד אלפים) של כל אנזים (לפחות 1,000 אנזימים שונים), כ-1,000 מרכיבים אורגניים בעלי משקל מולקולרי קטן מ-1,000 (מטבוליטים וקו-פקטורים) וכמובן מגוון מרכיבים יוניים- אינאורגניים.
111
מה נכון לגבי הנוקלאואיד?
1. הינו האתר היחיד בו ניתן למצוא DNA
בחיידק.
2. כולל
DNA
דו גדילי לינארי.
3. כולל את הפלסמידים.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
החיידקים כוללים אתר שנקרא נוקלאואיד שהוא כולל
DNA
דו גדילי, מעגלי ויחיד. הנוקלאואיד מפוזר בציטופלזמה. הנוקלאואיד אינו האתר היחידי בו יש
DNA,
אלא גם בציטופלזמה עצמה ניתן למצוא יחידות של
DNA
דו גדילי מעגלי- יחידות הנקראות פלסמידים. בטבע ניתן לראות שחלק מהפלסמידים משמשים להענקת תכונות מסוימות לחיידקים כמו עמידות לטוקסינים ואנטיביוטיקה שבסביבה. במעבדה, ניתן לעשות מניפולציות גנטיות רבות על הפלסמידים הללו ככלי להנדסה גנטית.
112
מה נכון לגבי חיידקים?
1. רוב החיידקים (למעט אי.קולי) מתקיימים כתאים נפרדים.
2. אי.קולי הינו חיידק המתקיים בדרך כלל לבד.
3. נדיר מאוד שתאים חיידקים יוצרים קשר עם תאים אחרים.
4. כל התשובות נכונות.
אי.קולי הינו חיידק המתקיים בדרך כלל לבד.
רוב החיידקים (כולל אי.קולי) מתקיימים כתאים נפרדים/בודדים. עם זאת, לעיתים ניתן לראות שהם יוצרים קשר עם תאים אחרים ע"י היצמדות אליהם ובכך יוצרים שכבת ביו-פילם. תאים של חלק מזני החיידקים (כמו מיקסו-בקטריה) מציגים התנהגות חברתית פשוטה וכך יוצרים אגרגטים של תאים רבים כתגובה לסיגנלים בין התאים השכנים.
113
מה נכון לגבי תאים אאוקריוטים?
1. גדולים יותר מתאים של חיידקים.
2. בעלי אברונים כמו המיטוכונדריה, ER וגולג'י.
3. תאים צמחיים בעלי וקואולות וכלורופלסטים.
4. כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
תאים אאוקריוטים טיפוסיים גדולים יותר מאשר חיידקים- לרוב בקוטר של 5 עד 100 מיקרומטר. נפח התא לרוב גדול יותר משל תא חיידק פי 1,000 ועד מיליון.
ניתן להבחין בגרעין תא ומספר אברונים שהם מוקפי ממברנה עם תפקידים ספציפיים. למשל המיטוכונדריה שהיא האתר העיקרי לתגובות מיצוי אנרגיה בתא, ER וגולג'י שחשובים ליצירת ועיבוד ליפידים וחלבוני ממברנה, פרוקסיזומים החשובים לחמצון חומצות שומן עם שרשרת ארוכה מאוד (VLCFA- very long chain fatty acid), ליזוזומים שהם מלאים באנזימי עיכול לפירוק שארית בתאים.
בתאים צמחיים ניתן למצוא גם וקואולות שהן מאגר גדול של חומצות אורגניות וגם כלורופלסטים שהם מובילים ליצירת ATP בתהליך של פוטוסינתזה בעזרת אור השמש.
ניתן למצוא בתאים הרבה מאוד צברים של חומרי הזנה (granules או droplet) המכילים עמילן ושומן.
114
בעזרת סרכוז ניתן לקבל מרכיבים רבים מהתאים. מהו המרכיב האחרון שניתן לקבל בסרכוז מקסימלי?
ריבוזומים.
מיטוכונדריה.
ליזוזומים.
תאים שלמים.
ריבוזומים.
בביוכימיה ישנן שיטות חשובות להפרדת האברונים מהציטוזול והפרדה בין האברונים השונים- זהו למעשה צעד חשוב ונחוץ לצורך חקירת המבנה והתפקוד של כל אברון.
בחלוקות תא טיפוסי למרכיביו (תהליך המכונה פרקציונציה), תאים או רקמות בתמיסה מופרדים ע"י כוחות גזירה פיזיקליים. טיפול זה גורם לקרע הממברנה הפלזמטית אך משאיר את תכולת התא (בדגש על האברונים) ללא פגע. התהליך כולל יצירת הומוגנט (ע"י הומוגנציה) שכוללת הרס התא ואז לאחריו סרכוז (הרצה במכשיר צנטרפוגה). אברונים כמו הגרעין, מיטוכונדריה וליזוזום מופרדים בעקבות הגודל שלהם ולכן שוקעים במבחנה במהירויות שונות של סרכוז.
שיטות אלו משמשות להפרד הליזוזומים וכך ניתן לבדוק את תכולתן- אנזימי עיכול שונים. באופן דומה את המיטוכונדריה עם אנזימי חמצון, כלורופלסטים עם פיגמנטים פוטוסינטטיים. בידוד האברון המועשר באנזים מסוים מאפשר את השלב הראשון בטיהור ובידוד האנזים (אנזים ני ללא שאריות מיותרות).
115
מה מאפיין את הקשרים בין הציטוסקלטון לבין האברונים בתא?
1. קשרים בלתי הפיכים.
2. קשרים קוולנטיים.
3. פועלים רק בעקבות סיגנלים תוך תאיים.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
הציטוסקלטון- שלד התא נחשף ע"י מיקרוסקופ פלורצנטי בעקבות סיבים של חלבונים הפזורים כרשת תלת מימדית בתא.
ישנם 3 סוגים כלליים בתאים אאוקריוטים: סיבי אקטין, מיקרוטובולי, סיבי ביניים- כאשר הבדלים ביניהם הם גם ברוחב (8 עד 25 ננומטר), בהרכב, וגם הבדל בתפקוד ספציפי.
כולם מספקים מבנה והתארגנות של הציטופלזמה ושל צורת התא. סיבי אקטין ומיקרוטובולי עוזרים ליצור תנועה של אברונים או של כל התא.
תכונה חשובה מאוד של הציטוסקלטון היא שהם לא מבנים קבועים. הם עוברים פירוק והרכבה כל הזמן. המיקום שלהם אינו קבוע בתא ויכולים להשתנות מאוד בתהליכים כמו מיטוזה, ציטוקינזה, תנועה אמבואידית או שינויים בצורת התא. תכונה חשובה שלהם היא אינטראקציה עם האברונים וזאת הודות ליצירת קשרים לא קוולנטיים, שהינם הפיכים וזאת בשביל שניתן יהיה לאפשר בקרה טובה על בנייתם ופירוקם.
ניתן לראות כי הבקרה עליהם מושפעת הן מסיגנלים תוך תאיים והן מסיגנלים חוץ תאיים.
יש להם גם תפקוד חשוב במערכת האנדו-ממברנלית שתורמת להפרדה של תהליכים מטבוליים ספציפיים ומספקת את הריאקציות מבוססות אנזימים שנמצאים בפני השטח. במערכת זו ניתן לראות שני תהליכים חשובים- אקסוציטוזה (מעבר של מרכיבים כלפי חוץ התא) ואנדוציטוזה (מעבר של מרכיבים כלפי תוך התא).
116
מהם הקשרים החשובים ליצירת קומפלקסים סופרה-מולקולריים?
קשרים קוולנטיים.
כוחות לונדון.
קשרים כפולים.
כל התשובות נכונות.
כוחות לונדון.
הקשרים החשובים ליצירת הפולימרים הבנויים מתתי יחידות הם קשרים קוולנטיים, שהינם חזקים.
לעומת זאת, קומפלקסים סופרה-מולקולריים נוצרים מקשרים לא-קוולנטיים וזאת מפני שמדובר בקשרים חלשים יותר המחזיקים אותם, מה שמאפשר יותר בקרה.
הקשרים הלא קוולנטיים כוללים קשרי מימן (בין קבוצות פולריות), אינטראקציות יוניות (בין קבוצות טעונות), אינטראקציות הידרופוביות (בין קבוצות לא פולריות בסביבות מימיות), אינטראקציות ואן דר ואלס (המוכרים גם בשם כוחות לונדון).
כל קשרים אלו בעלי אנרגיה נמוכה ביחס לקשרים קוולנטיים.
ריבוי קשרים חלשים לא קוולנטיים מייצב את המבנים המורכבים הסופרה-מולקולריים.
* קשרים קוולנטיים יכולים להיות קשר יחיד, קשר כפול, קשר משולש.
117
מהו ההבדל החשוב בין חקירה
IN-VITRO
לעומת
IN-VIVO?
1. IN VIVO-
בתוך המבחנה,
IN-VITRO-
בתוך התא.
2. אנזימים טהורים שנמצאים אין-ויטרו מאפשרים להבין היטב את הפעילות הביולוגית.
3. ישנו ריכוז נמוך מאוד של אנזימים אין-ויטרו.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
ישנו ריכוז נמוך מאוד של אנזימים אין-ויטרו.
בכדי להבין תהליכים ביולוגיים ניתן להשתמש בגישה של מחקר המבוססת על טיהור מולקולות בצורה המכונה
IN VITRO
(בתוך מבחנה),
ללא ההתערבות וההפרעה של מולקולות אחרות הנמצאות בתא השלם, המכונה
IN VIVO
(בתוך התא החי).
חשוב לזכור כי המצב
IN VITRO
אינו משקף את המצב האמיתי בתא, אך מאפשר לנו ללמוד על תפקוד ביולוגי ורגולציה. אחד ההבדלים ביניהם הוא ריכוז מאוד נמוך של אנזים שאנו בודקים בסביבה המימית במבחנה.
בתוך התא, האנזים מתפרק או מסיס בציטוזול (דמוי ג'ל) עם אלפי חלבונים אחרים, כאשר חלקם יכולים לעבור אינטראקציה עם אותו אנזים ולהשפיע על פעילותו. חלק מהאנזימים הם מרכיבים של קומפלקס מולטי-אנזימטי. בגלל הצפיפות הרבה של המרכיבים בציטוזול, ישנן התנגשויות רבות בין מולקולות, דבר המאט ומשפיע על תהליכי דיפוזיה. מסיבות אלו, מולקולה נתונה יכולה להתנהג שונה בתוך התא
(IN VIVO)
לעומת בתוך מבחנה
(IN VITRO).
אחד האתגרים הביוכימיים הוא להבין את ההשפעות התאיות והקשרים המאקרומולקולריים המשפיעים על התפקוד של האנזימים ולהבין את פעילותם.
118
מבין האטומים הבאים, מי שייך לאלמנטים השארתיים
(יסודות קורט; trace elements)?
כלור.
סלניום.
טכנציום.
ברום.
סלניום.
1. יסודות עיקריים
(bulk elements)-
מימן (H), פחמן (C), חנקן (N), חמצן (O), נתרן (Na), פוספט (P), גופרית (S), כלור (Cl), אשלגן (K) וסידן (Ca).
ארבעת היסודות השכיחים ביותר באורגניזמים החיים הם: מימן, חמצן, חנקן ופחמן- כל אלו מהווים 99% מכלל המסה של רוב התאים. אלו הם למעשה האלמנטים הקלים ביותר ויכולים ליצור אחד, שתיים, שלוש וארבע קשרים בהתאמה. הם יוצרים את הקשרים החזקים ביותר.
2. יסודות קורט
(אלמנטים שארתיים Trace elements)-
מגנזיום (Mg), ונדיום (V), כרום (Cr), מנגן (Mn), ברזל (Fe), קובלט (Co), ניקל (Ni), נחושת (Cu), אבץ (Zn), סלניום (Se), מוליבדן (Mo), יוד (I) ו-טונגסטן (W).
יסודות קורט הם מהווים חלק מקטן מאוד מהאורגניזם, אך למרות זאת הם חיוניים לחיים, לרוב בגלל שהם חיוניים לתפקוד של חלבונים ספציפיים, כולל אנזימים רבים.
119
כמה יוני ברזל נדרשים למולקולות המוגלובין?
1.
2.
3.
4.
4.
המוגלובין למשל המשמש להעברת חמצן תלוי ב-4 יונים של ברזל המהווים כ-0.3% מהמסה שלו.
120
מהו טטרהדרון ומהי הזווית הנוצרת בין שני הקשרים?
1. ארבעון המבוסס על 3 קשרי פחמן; הזווית הינה 109.5 מעלות.
2. ארבעון המבוסס על 3 קשרי פחמן; הזווית הינה 111 מעלות.
3. ארבעון המבוסס על 4 קשרי פחמן; הזווית הינה 111 מעלות.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
פחמן שיוצר 4 קשרים יוצר מבנה של טטרהדון (ארבעון) עם זווית של 109.5 מעלות בין כל שני קשרים, ומרחק ממוצע של קשר הוא 0.154 ננומטר. ישנו סיבוב חופשי סביב כל קשר בודד, אלא אם מדובר בקישור אל קבוצה גדול מאוד או קבוצה טעונה מאוד המחוברת אל הפחמן. במקרה כזה, הסיבוב יהיה מוגבל.
121
מהו המרחק של קשר כפול?
0.134 ננומטר.
0.154 ננומטר.
0.174 ננומטר.
0.194 ננומטר.
0.134 ננומטר.
המרחק של קשר בודד הוא 0.154 ננומטר.
המרחק של קשר כפול הוא 0.134 ננומטר.
נשים לב שקשר כפול יוצר זווית של 120 מעלות ולא 109.5 כמו שראינו בטטרהדרון.
חשוב לציין שקשר כפול הוא קשיח יותר ומאפשר פחות תנועה חופשית סביב הציר של הקשר (לעומת קשר בודד, בו אין הגבלה, למעט קישור אל קבוצה גדולה מאוד או קבוצה טעונה מאוד).
חשוב לציין שהקשר הקוולנטי המבוסס על פחמן מאפשר לביומולקולות ליצור מבנים של שרשראות לינאריות, שרשראות מסועפות ומבנים ציקליים (מעגליים). נראה שהמגוון האפשרי בקשרים עם הפחמן עם עצמו ועם אלמנטים אחרים הוא הגורם המרכזי בבחירה תרכובות פחמן כמנגנון מולקולרי של תאים במהלך היווצרות החיים והאבולוציה של האורגניזמים.
אין אלמנט כימי אחר שיכול ליצור מולקולות כל כך מגוונות מבחינות הגודל, הצורות וההרכב.
122
מה משותף לכהלים, אמינים, אלדהידים, קטונים וחומצות קרבוקסיליות?
1. כולם בעלי קבוצת הידרוקסיל.
2. כולם בעלי קבוצת אמינו.
3. כולם בעלי קבוצת קרבוניל.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
רוב הביומולקולות הינן נחשבות כנגזרות של פחמימנים עם אטומי מימן המוחלפים במגוון קבוצות פונקציונליות ובכך מאפשרות תכונה כימית ספציפית על גבי מולקולה. כך ניתן לקבל מגוון גדול של משפחות של תרכובות אורגניות.
ישנם מספר מרכיבים טיפוסיים שכדאי להכיר:
1. אלכוהול (כהלים)- בעלי לפחות קבוצה אחת של הידרוקסיל (OH).
2. אמינים- בעלי קבוצות אמינו (NH₂ או NH₃ במצב פרוטונציה עם מטען חיובי).
3. אלדהידי וקטונים- בעלי קבוצות קרבוניל (פחמן המחובר בקשר אחד אל שייר R פחמני, קשר כפול אל חמצן, וקשר רביעי אל מימן באלדהיד או שייר R נוסף בקטון).
4. חומצות קרבוקסיליות- בעלות קבוצות קרבוקסיל (COOH).
לשים לב שביו-מולקולות הם לרוב פולי-פונקציונליים ויכולים לכלול 2 או יותר קבוצות פונקציונליות, כשלכל קבוצה יש את המאפיינים הכימיים ואת התגובות שלה. "האופי" הכימי של תרכובת מוגדר על פי הכימיה של הקבוצות הפונקציונליות והפיזור שלהן באופן תלת מימדי.
123
מי הם המטבוליטים המאופיינים כשמורים באבולוציה?
נגזרות סוכריות מזורחנות.
חומצות די קרבוקסיליות.
חומצות טרי קרבוקסיליות.
כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
בתוך הציטוזול של התאים ניתן למצוא אוסף של מעל אלפי מולקולות קטנות ושונות (Mr משקל מולקולרי בין 100 עד 500) עם ריכוזים תוך תאיים המשתנים מננומולאריי ועד מילימולאריים.
המטבוליטים המרכזיים במסלולים הביוכימיים העיקריים המתרחשים כמו בעל תא- הם מטבוליטים ששמורים מאוד לאורך האבולוציה. מדובר על אוסף של מולקולות הכולל את חומצות האמינו, נוקלאוטידים, סוגרים, נגזרות סוכריות מזורחנות, חומצות מונו/די/טרי-קרבוקסיליות. המולקולות הללו יכולות להיות פולריות או טעונות והן מסיסות במים. הן לכודות בתא בגלל הממברנה הפלזמטית שאליה הן לא חדירות, למרות שישנם טרנספורטרים ספציפיים המאפשרים קטליזה ומעבר שלהם דרך ממברנת התא או דרך ממברנת האברונים בתאים אאוקריוטים.
124
מי מוגדר כמטבוליט שניוני?
גלוקוז.
מורפין.
אדנין.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
מורפין.
ישנן ביו-מולקולות קטנות שהן ספציפיות לסוגי תאים או אורגניזמים מסוימים. למשל בצמחים וסקולריים ניתן למצוא בנוסף לאוסף האוניברסאלי (מטבוליטים ראשוניים), מטבוליטיים שניוניים שהם מולקולות קטנות החשובות לתפקוד הספציפי של חיי הצמח.
מטבוליטים שניוניים אלו כוללים תרכובות שנותנות לצמחים את אופיין הייחודי כמו ריחות וצבעים, תרכובות כמו מורפין morphine, כינין quinine, ניקוטין וקפאין שהן בעלות אפקט פיזיולוגי על בני האדם אך משמשות למטרות שונות בצמחים.
125
מהי מטבולומיקה?
1. אוסף המטבוליטים הראשוניים בלבד שיש בתא.
2. אוסף המטבוליטים השניוניים בלבד שיש בתא.
3. אפיון סיסטמי של המטבולום תחת תנאים ספציפיים.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
ניתן להגדיר את אוסף המולקולות הקטנות (גם מטבוליטים ראשוניים וגם מטבוליטים שניוניים) שיש בתא, בתנאים ספציפיים כמושג מטבולום
Metabolome,
באופן מקביל למושג
genome.
מטבולומיקה הינה האפיון הסיסטמי של מטבולום תחת תנאים מאוד ספציפיים (למשל לאחר מתן תרופה או סיגנל ביולוגי כמו אינסולין).
126
מה נכון לגבי מסה מולקולרית?
1. ניתן להגדיר אותה כ
Mr
(מסה מולקולרית יחסית או משקל מולקולרי).
2. המשקל המולקולרי מתבסס על היחס של המסה אל אחד חלקי 12 מאטום פחמן מספר 12.
3. Mr
(מסה מולקולרית יחסית או משקל מולקולרי)
הוא גודל חסר יחידות.
4. כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
ישנן 2 דרכים משותפות ואקווילנטיות להגדר המושג מסה מולקולרית:
1. משקל מולקולרי או מסה מולקולרית יחסית המסומנת כ
Mr
והיא מחושבת לפי המשקל של מולקולה ביחס לאחד חלקי 12 מאטום פחמן מספר 12. המושג Mr
הינו יחס ולכן אין לו יחידות.
2. מסה מולקולרית- המסומנת באות
m
מייצג באופן פשטני את המסה של מולקולרה אחת או את המסה המולארית
(Mw)
חלקי מספר אבוגדרו (6.022×10^23).
מספר אבוגדרו או קבוע אבוגדרו (Avogadro constant)
הוא מספר החלקיקים (כגון אטומים, מולקולות או יחידות נוסחה) הנמצאים במול אחד של חומר נתון. ניתן לסמנו כ
N.A.
המסה המולקולרית
(m)
מבוטאת ביחידות של דלטון
(סימון: Da).
אלף דלטון מסומן
kDa,
מיליון דלטון (מגה דלטון)
MDa.
דלתון אחד הוא אקוויוולנטי לאחד חלקי 12 המשקל של אטום פחמן מספר 12.
127
מה נכון לגבי מסה מולקולרית?
1. Mr
של המים= 18
2. m
של המים= 18 דלטון.
3. דלטון אחד אקוויוולנטי לאחד חלקי 12 מפחמן 12.
4. כל התשובות הנכונות.
כל התשובות הנכונות.
להלן דוגמה למולקולה עם מסה הגדולה פי
1,000
מאשר מים. ניתן להגדיר זאת כ
Mr=18,000 או m=18,000 Da או 18
kDa.
לשים לב לא לטעות ולהגדיר את Mr
כיחידות דלטון, מפני ש
Mr
הינו גודל חסר יחידות!
ישנה יחידה נוספת המתארת מסה של אטום או מולקולה והיא יחידת מסה אטומית
(סומנה בעבר בשם
amu,
כיום מסומנת באות
u).
מסה אטומית אחת
(1u)
מוגדרת לפי אחד חלקי 12 מהמסה של אטום פחמן 12.
מאחר ובאופן ניסויי מדדו את המסה של אטום פחמן 12: 1.9926 גרם כפול 23-^10, נקבל ש-1u הוא למעשה 1.6606 גרם כפול 24-^10. המסה האטומית היא יחידה נוחה לתיאור פסגה (Peak) במכשיר ספקטומטרית מסה.
128
מהו המשקל המולקולרי של מאקרומולקולות?
כ-5.
כ-50.
כ-500.
כ-5000.
כ-5000.
מולקולות ביולוגיות רבות הן מאקרומולקולות, פולימרים עם משקל מולקולרי שמעל 5,000 המורכבים מפרקורסורים פשוטים יחסית.
חלבונים, חומצאות גרעין ופוליסכרידים הם מאקרומולקולות המורכבים ממונומרים עם משקל מולקולרי של 500 או פחות.
יצירת המאקרומולקולות היא פעילות מרכזית בצריכת האנרגיה בתאים. מאקרומולקולות בעצמם יכולים לעבור הרכבה לקומפלקס סופרה-מולקולריים. ובכך ליצור ליחידות פונקציונליות כמו הריבוזום.
129
מה נכון לגבי החיידק אי.קולי (E.coli)?
1. המים מהווים 15% ממשקלו הכולל.
2.החלבונים מהווים 70% ממשקלו הכולל.
3. ה-DNA מהווה 6% ממשקלו הכולל.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
החיידק אי קולי מורכב מ:
1. מים המהווים 70% ממשקלו הכולל.
2. חלבונים המהווים 15% ממשקלו הכולל עם לפחות כ-3000 סוגים שונים.
3. חומצות הגרעין מהוות כ-7% ממשקל התא. ה
DNA
מהווה 1% ממשקלו הכולל עם 1-4 סוגים שונים (פלסמידים בנוסף לגנום).
RNA
מהווה 6% ממשקלו הכולל עם מעל 3,000 סוגים שונים.
4. פוליסכרידים המהווים 3% ממשקלו הכולל. עם כ-10 סוגים שונים.
5. ליפידים מהווים כ-2% עם 20 סוגים שונים.
6. תת יחידות מונומריות ותוצרי-ביניים- כ-2% עם 500 סוגים שונים.
7. יונים אינאורגניים- 1% עם 20 סוגים שונים.
130
מה הכי נכון מבין המשפטים הבאים?
1. פרוטאומיקה היא אפיון סיסטמי של כל הפרוטאום בתא מסוים.
2. גנומיקה היא אפיון סיסטמי של כל ה
DNA
בתא מסוים.
3. גליקום הוא הביטוי של כל הגליקוליפידים בתא מסוים.
4. כל התשובות נכונות.
פרוטאומיקה היא אפיון סיסטמי של כל הפרוטאום בתא מסוים.
ניתן לסכום את כל החלבונים המתפקדים בתא מסוים ולקרא לזה פרוטאום. פרוטאומיקה היא אפיון סיסטמי של כל הפרוטאום (כלל החלבונים בתנאים ספציפיים) בתא מסוים.
הגנום הוא כל הרצף של המידע הגנטי לכן, גנומיקה היא אפיון השוואתי מבני, תפקודי, אבולוציוני ושל מפות גנומיות.
גליקום הינו ההרכב הכולל של המולקולות המכילות פחמימות בתא מסוים.
כל תכולת המולקולות הליפידיות בתא מסוים יקרא ליפידום.
131
מי מבין הבאים אינו מוגדר כמאקרומולקולה?
חלבון.
פוליסכריד.
ליפיד.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
ליפיד.
חלבונים, פולינוקלאוטידים ופוליסכרידים בעלי מספר רב של תת יחידות מונמריות ולכן הם בעלי משקל מולקולרי גדול- טווח של 5,000 ועד מיליון לחלבונים, מעל מספר מיליארדים בח.גרעין ובמיליונים בפוליסכרידים כמו עמילן.
מולקולות ליפדיות אינדיבידואליות הרבה יותר קטנות
(Mr=750-1,500)
ולכן לא נחשבות כמאקרומולקולות. אך הן יכולות ליצור קשר לא-קוולנטי למבנים מאוד גדולים. ממברנות תאיות בנויות מצברים עצומים בקשרים לא קוולנטיים של חלבונים ושל ליפידים.
המידע האופייני של כל תתי היחידות ברצף, של חלבונים ושל ח.גרעין מגדיר את המאקרומולקולות האינפורמטיביות.
נציין כי חלק מהאוליגוסכרידים גם תחת הגדרת המולקולות האינפורמטיביות.
132
מה חשוב בביומולקולות?
הקשרים הקוולנטיים.
הקבוצות הפונקציונליות.
הסידור במרחב.
כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות.
מבנה תלת מימדי מתואר על ידי קונפורמציה וקונפיגורציה (מבנה כימי והצגה תלת מימדית במרחב).
הקשרים הקוולנטיים יחד עם הקבוצות הפונקציונליות של ביומולקולה חשובות לתפקודה. בנוסף, יש גם חשיבות לארגון של האטומים של המולקולה במרחב התלת מימדי (סטריאוכימיה).
133
מה מבדיל בין 2 מולקולות שהן סטריו-איזומרים?
קשרים כימיים שונים.
נוסחה כימית שונה.
מבנה מרחבי שונה.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
מבנה מרחבי שונה.
תרכובות המכילות פחמן קיימות באופן נפוץ כסטריו-איזומרים- מולקולות בעלות קשרים כימיים זהים ונוסחה כימית זהה, אך בעלות קונפיגורציה (תצורה תלת מימדית במרחב) שונה. התצורה היא ארגון מרחבי קבוע של האטומים.
אינטראקציות בין ביומולקולות הן קבועות ומוגדרות כ: סטריו-ספציפיות. הן דורשות קונפיגורציה ספציפית במולקולות המעורבות.
ישנן 3 דרכים להמחיש את הסטריוכימיה או קונפיגורציה של מולקולות פשוטות:
1. נוסחה מרחבית המציגה את האטומים ואת הקשרים ביניהם (קו בצורת משולש רציף מייצג כיווניות כלפי הקורא, בעוד שקו משולש לא רציף מייצג כיווניות כלפי הצד הנגדי).
2. ball and stick- כדור מייצג כל אטום והמקלות מייצגים את הקשרים בין האטומים. ניתן להתרשם מהזווית של הקשר ומהאורך של הקשר ע"פ אורך המקל.
3. מודל של מילוי החלל- כל אטום מוצג בצורה נכונה יחסית לרדיוס ון דר ואלס שלו. נראה כמו כדור בתוך כדור שבתוך כדור עם חפיפה חלקית בין כל כדור.
134
מה מגדיר את הקונפיגורציה של ביומולקולה?
קשרים בודדים.
קשרים משולשים.
מרכזים א-כירליים.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
הקונפיגורציה מוגדרת ע"י הימצאות של:
1. קשרים כפולים- בעלי יכולת תנועת רוטציה מועטה או שאין כלל תנועה.
2. מרכזים כירליים, שסביבם קבוצות מתמירות (מתמיר- אטום, או קבוצה של אטומים, המחליף אטום מימן בשרשרת הפחמנים הראשית של פחמימנים) מסודרות באופן ספציפי במרחב.
המאפיין המזהה של הסטריאו-איזומרים הוא שלא ניתן לעבור מאיזומר אחד לשני ללא שבירה זמנית של קשר קוולנטי אחד או יותר.
135
מה נכון לגבי איזומרים גיאומטריים?
1. האיזומרים נבדלים ביניהם עקב הימצאות של קשר משולש.
2. לא ניתן לעבור בין איזומר אחד לשני.
3. חומצה מלאית (maleic acid) וחומצה פומארית (fumaric acid) הן דוגמה לאיזומרים גיאומטריים- ח.מלאית היא בצורת טרנס, בעוד ח.פומארית היא בצורת ציס.
4. תשובות 1-3 אינן נכונות.
תשובות 1-3 אינן נכונות.
איזומרים גיאומטריים, נקראים גם איזומרים ציס-טרנס, הם נבדלים בסידור של קבוצות מתמירות ביחס לקשר הכפול שלא ניתן לסיבוב. חומצה מלאית
(maleic acid
או מלאט ב
pH 7)
וחומצה פומארית
(fumaric acid או פומראט)
הן דוגמה לאיזומרים גיאומטריים- ח.מלאית היא צורת ציס, בעוד ח.פומארית היא צורת טרנס.
ציס- מייצג "באותו הצד"- קבוצות שהן נמצאות באותו הצד של הקשר הכפול.
טרנס- "מצולב"- מייצגות קבוצות בצדדים השונים של הקשר הכפול.
לשני איזומרים אלו, אומנם הרכב כימי דומה אך הצורה השונה מובילה לתכונות כימיות ייחודיות לכל איזומר.
למרות שמדובר על אותו הרכב כימי, לכל איזומר יש יכולת להיקשר לאתר קישור (על אנזים למשל) שספציפי רק אליו, והאיזומר הנגדי לא יוכל להיקשר.
מצב זה מסביר לנו למה יש הבדל בתפקיד הביולוגי של איזומרים למרות שיש להם הרכב כימי זהה.
ניתן לעבור מאיזומר אחד לשני דרך שבירה זמנית של קשר קוולנטי אחד או יותר. דרושה אנרגיה רבה בכדי לעבור מאיזומר אחד לאיזומר השני.
136
מה נכון לגבי רשתית העין (הרטינה) בחולייתנים?
1. מעבר הטרנס לציס בעת קליטת אור.
2. האנרגיה של האור שנספג היא כ-250 קילוג'אול למול.
3. האיזומרים מבוססים על קשר כפוך בין פחמן 12 לפחמן 13.
4. כל התשובות נכונות.
האנרגיה של האור שנספג היא כ-250 קילוג'אול למול.
ברשתית העין (הרטינה) של חולייתנים, האירוע הראשון בקליטת האור הנראה הוא נעשה על ידי המלוקולות של
11cis-retinal.
אלו מולקולות במבנה של ציס עקב קשר כפול בין פחמן 11 לפחמן 12. בעת קליטת אנרגיית האור (כ-250 קילוג'אול למול) יש מעבר של המולקולות של 11-ציס-רטינל אל
all-trans-retinal
מעבר אל צורת טרנס-רטינל, וזה בתורו גורם לשינויים חשמליים בתא הרשתית שיוביל לגירוי עצבי.
דוגמה זו מציגה שיש מעבר בין איזומר אחד לאיזומר אחר, אך יש צורך בהשקעה אנרגטית (אנרגיית האור).
