תרגול 2

Question 1

?מהם החלבונים נושאי החמצן בגוף

Answer 1

מיוגלובין והומוגלובין

Question 2

תפקיד המוגלובין (HB)

Answer 2

• נושא את החמצן מהריאות לתאים- נמצא בדם.

Question 3

מיוגלובין תפקיד (MB)

Answer 3

נושא את החמצן בתאים
מיוגלובין לא נמצא בכל התאים !! ולא חייבים אותו כדי לשאת חמצן בתאים
נמצא בריכוזים הכי גבוהים בתאי השריר (כיוון שזו רקמה שדורשת הכי הרבה חמצן).

Question 4

למי יש זיקה גבוהה יותר לחמצן?

Answer 4

למיוגלובין

Question 5

מהם הקשיים עליהם צריך להתגבר כדי להעביר חמצן ?

Answer 5

1. מסיסות נמוכה של חמצן במים (2%)- הדם נוזלי
2. החמצן לא נקשר לאף חומצת אמינו בצורה הפיכה. (רוצים לשחרר את החמצן וזה בעייתי)
3. חמצן חופשי מאוד ראקטיבי

הפיתרון: קשירת חמצן לFE2+ (יוני ברזל) הקשור לקבוצת HEME (חלק לא חלבוני בתוך החלבון). במצב זה הברזל קושר את החמצן בצורה הפיכה ומשחרר אותו בתאים ללא יצירת רדיקלים חופשיים.

Question 6

חלבונים רבים נעזרים בקופקטורים לפעילותם.

Answer 6

קו פקטור= קבוצה לא חלבונית הדרושה לפעילות החלבון. עשויה להיות אורגנית (קו אנזים) או יון אי אורגני.
* כאשר הקו פקטור קשור בצורה קוולנטית לחלבון הוא נקרא קבוצה פרוסטטית (נמצאת שם כל הזמן).

• קבוצת הHEME היא קבוצה פרוסטטית של מיוגלובין והמוגלובין וקושרת יוני ברזל.

Question 7

מהי אנמיה?

Answer 7

מחלה שבה לא מגיע מספקי חמצן לתאים.

חלק מהאנמיה יכול להגרם ממחסור בברזל/ בעיה בקבוצת הHEME / בעיה בחלבוני הומוגלובין או מיוגלובין.

Question 8

מבנה המיוגלובין

Answer 8

מבנה שלישוני
עשוי מ153 ח”א
עשוי מ8 סלילי אלפא
לכל חלבון אחד של מיוגלובין יש קבוצת HEME אחת.

Question 9

?האם ברזל +3 יקשור חמצן

Answer 9

לא

Question 10

קישור בקבוצת הHEME

Answer 10

היסטדין קושרת ברזל שקושר חמצן

histidine-fe-O2

Question 11

p50

Answer 11

הלחץ החלקי של חמצן בו 50% מהמולקולות כבר קשרו חמצן.

ככל שP50 נמוך יותר, האפיניות לחמצן גבוהה יותר.

Question 12

מבנה המוגלובין

Answer 12

חלבון אלוסטרי
מבנה רביעוני- 4 תת יחידות : 2 אלפא ו2 בטא
חלבון הנוצר בתאי הדם האדומים ותפקידו לקשור את החמצן שמסיסותו נמוכה.
המבנה המרחבי האלוסטרי של המוגלובין הוא המאפשר לו להיות עם זיקה גבוהה לחמצן בריאות, ועם זיקה נמוכה יותר בתאים ולשחרר את החמצן למיוגלובין.
יש לו 4 קבוצות HEME

המוגלובין פחות הידרופילי מהמיוגלובין

Question 13

תאי דם אדומים

Answer 13

תאי דם אדומים (אריתרוציטים) מכילים המוגלובין ואינם כוללים את מרכיבי התא האחרים. תפקידם היחיד הוא להיות נשאים של חמצן. לאחר המעבר בריאות ההמוגלובין רווי ב96% חמצן.

Question 14

גרף המתאר את קישוריות ההמוגלובין לחמצן

Answer 14

גרף שיתופי (קואופרטיבי):
עקומת קישור סיגמואידית
החמצן- מודולטור חיובי
כלומר הקשירה של החמצן הראשון המוגלובין, משפיעה גם על הקשירה של החמצן השני, השלישי, הרביעי ולהיפך. הזיקה עולה במהירות.
לחמצן הראשון יהיה הכי קשה להשתחרר/ לעזוב.

זאת לעומת עקומת המיוגלובין שהיא היפרבולית.

Question 15

שינוי קונפורמציה בהמוגלובין

Answer 15

אוקסי המוגלובין= מצב R - RELAX- (נפוץ בריאות)- זיקה גבוהה לחמצן
*דאוקסי המוגלובין= מצב T =tense -(נפוץ בתאים)- זיקה נמוכה לחמצן

האפיניות של R לחמצן גבוהה פי 150-300 מהאפיניות של T לחמצן.
כלומר להמוגלובין יש התנהגות שונה בלחצים חלקיים שונים של חמצן.

Question 16

עקומת היל

Answer 16

עקומת רוויה לוגריתמית שמאפשרת לבדוק אם ישנה שיתופיות
מקדם היל= שיפוע הגרף= מסומן בnH

מקדם היל= 1= אין שיתופיות (כמו במיוגלובין)
גדול מ1 אך לא מקסימלי- יש שיתופיות חיובית חלקית (בהמוגלובין 3.5)
שיתופיות חיובית מוחלטת- מקסימלית (מספר תתי היחידות-בהמוגלובין 4- מצב תיאורטי).

שיתופיות שלילית- חומר מעכב - המקדם בין 0 ל1.
ציר הX- לוג של הלחץ החלקי של חמצן
ציר Y- לוג של תטא חלקי 1 פחות תטא
תטא= אחוז המולקולות הרוויות

Question 17

האם בהמוגלובין הקשירה היא תמיד אלוסטרית?

Answer 17

לא!
בחמצן הראשון והאחרון הקשירה היא ללא שיתופיות.
(מקדם היל=1)

Question 18

מודולטורים (אפקטורים) אלוסטריים

Answer 18

מולקולות הנקשרות לחלבון באתר שונה מהאתר הפעיל/אתר הקישור,גורמות לשינוי אלוסטרי ומשפיעות על פעילות החלבון.

Question 19

החמצן בהמוגלובין

Answer 19

הוא גם הליגנד וגם מודולטור אלוסטרי חיובי

מעודד מצב R

Question 20

מודולטורים אלוסטרים שליליים של המוגלובין

Answer 20

1. יוני H+
2. פד”ח
3. BPG

מסייעים בשחרור החמצן לרקמות

Question 21

עליה בחומציות= ירידה בPH

Answer 21

המצאות של יוני H+ מקטינה את הזיקה של המוגלובין לחמצן.
ברקמה פעילה יש עליה בחומציות (במיוחד בשריר)- נוצרת חומצה לקטית שמאפשרת יותר שחרור של חמצן לשריר.

בPH גבוה יש 2 שיירי היסטדין בתת יחידה אלפא במטען 0 ו2 שיירי אספרטט בתת יחידה בטא במטעו מינוס והם לא יוצרים קשר.
לעומת זאת, בPH נמוך, היסטדין מקבלת מטען חיובי ואספרטט שלילית - אלו יוצרים אינטרקציות וגורמות לשחרור החמצן = ייצוב מצב T.

Question 22

מהו אפקט בוהר?

Answer 22

עליה בריכוז H+ וCO2 גורמת לירידה בזיקת ההמוגלובין לחמצן

פד”ח גורם לעלייה בחומציות.

Question 23

פד”ח- עליה בריכוז פד”ח מורידה את הזיקה לחמצן

איך זה קורה?

Answer 23

CO2 נקשר לקצה האמיני של שרשרות הגלובין. קישור פד”ח מייצב את מצב T ולכן מגביר שחרור חמצן מההמוגלובין.

Question 24

הCO2 מעלה את החומציות ב2 אופנים:

Answer 24

1. ע”י קישור לקצה האמיני של ההמוגלובין (משתחרר H+).

2. ע”י יצירת חומצה פחמתית (שמתפרקת לH+ ויון ביקרבונט) בקישור עם מים. (ביקרבונט יוצא כיון בדם).

Question 25

bpg

Answer 25

מולקולה טעונה שלילית (-5) שנמצאת בתאי דם אדומים.
BPG היא בגודל מתאים בדיוק לכניסה לחלל שנוצר בהמוגלובין במבנה T. היא מתחברת למטענים החיוביים בשיירים של חומצות האמינו היסטדין ומתמקמת באמצע. - מצב T מיוצב ולא יוכל להפוך לR.

ככל שיהיו יותר מולקולות BPG , יש נטייה גבוהה יותר להיות במצב של T, והזיקה לחמצן יורדת.

Question 26

מה קורה לאנשים במצבי היפוקסיה (ירידה במעבר בחמצן לקרמות כתוצאה מחיים באזורים גבוהים (בהם יש פחות חמצן זמין), תפקוד לקוי של הריאות או מחסור בתאי דם אדומים?

Answer 26

יש להם יותר BPG והזיקה לחמצן יורדת.

Question 27

השפעת BPG

Answer 27

ללא BPG כמעט ולא יתרחש שחרור חמצן לרקמות. BPG מגדיל את השחרור פי 26.
למעשה, הוא הגורם העיקרי והחשוב ביותר שמשפיע על השיתופיות של המוגלובין.

Question 28

המוגלובין עוברי

Answer 28

לעובר יש ריאות אך הן לא פעילות.
החמצן מתקבל דרך השילייה מהאם.
המוגלובין עוברי מקבל חמצן מהמוגלובין אמהי ולכן ההמוגלובין העוברי קושר חמצן חזק יותר מהמוגלובין אמהי.
מבנה שני סוגי ההמוגלובין שונה !!
ההמוגלובין האמהי מורכב מתת יחידה אלפא ובטא והעוברי מתת יחידות אלפא וגמא !!
בהמוגלובין של העובר יש 2 סרין (שייר נטרלי) במקום 2 היסטדין (שייר חיובי) במרכז המולקולה. לכן BPG יקשר באופן חלב יותר המוגלובין העוברי ויאפשר קליטת חמצן בעובר.
hbf - המוגלובין עוברי - קישור גרוע לBPG.

Question 29

הרעלת פחמן חד חמצני (CO)

Answer 29

פחמן חד חמצני הוא גז רעיל אשר גורם לירידה בקישור החמצן בריאות ובשחרור חמצן לרקמות. הוא נקשר להמוגלובין באתר הפעיל של החמצן באפיניות גבוהה מאוד ובתנאים פיזיולוגיים הקישור בלתי הפיך.

הקישור של CO לקבוצת HEME חופשית גבוה פי 25000 מהזיקה של HEME לחמצן.
אך כשקבוצת הHEME קשורה להמוגלובין הזיקה קטנה לפי 200 (בזכות קבוצת ההיסטדין המפריעה לקישור בזווית המתאימה).

כיצד בכל זאת ניתן להעלות את הזיקה לחמצן לאחר ההרעלה ?
על ידי סינתזה של מולקולות המוגלובין חדשות
מעשנים מתרגלים להרעלת CO והגוף יודע לסנתז מול’ המוגלובין יותר מהר. אבל אם מדובר בחשיפה גדולה לCO , הדבר עלול לגרום למוות.

Question 30

הרעלת פחמן חד חמצני (CO)

Answer 30

פחמן חד חמצני הוא גז רעיל אשר גורם לירידה בקישור החמצן בריאות ובשחרור חמצן לרקמות. הוא נקשר להמוגלובין באתר הפעיל של החמצן באפיניות גבוהה מאוד ובתנאים פיזיולוגיים הקישור בלתי הפיך.

הקישור של CO לקבוצת HEME חופשית גבוה פי 25000 מהזיקה של HEME לחמצן.
אך כשקבוצת הHEME קשורה להמוגלובין הזיקה קטנה לפי 200 (בזכות קבוצת ההיסטדין המפריעה לקישור בזווית המתאימה).

כיצד בכל זאת ניתן להעלות את הזיקה לחמצן לאחר ההרעלה ?
על ידי סינתזה של מולקולות המוגלובין חדשות
מעשנים מתרגלים להרעלת CO והגוף יודע לסנתז מול’ המוגלובין יותר מהר. אבל אם מדובר בחשיפה גדולה לCO , הדבר עלול לגרום למוות.

Question 31

ללמה גורם קישור הCO להמוגלובין ?

Answer 31

שחרור החמצן וקישורו יקטן כי:

1. מספר אתרי הקישור הפנויים לחמצן יורד
2. ישנו ייצוב של המבנה הרביעוני של R.

Question 32

אנמיה חרמשית

Answer 32

:נובעת ממוטציה גנטית
החלפת ח”א בשרשרת בטא: החלפת GLU (בעלת מטען שלילי) בVAL (בעלת מטען נטרלי).
נפוצה בעיקר באפריקה
ההומוגלובין המוטנטי נהיה יותר הידרופובי ויוצר יותר קשר ו.ד.ו עם המוגלובין אחרים. נוצרים צברים של המוגלובין השוקעים בתא ומשנים את צורתו לחרמש. האינטרקציה בין ההמוגלובין המוטנטי מתרחשת כשהוא במצב T.

Question 33

מודולטור

Answer 33

חומר הגורם שינוי- יוצר אפקט הטרוטרופי

Question 34

השפעות של אנמיה חרמשית

Answer 34

בתפקוד תקין, הדם מגיע לריאות בזמן קצר והופך מT לR. כיוון שבתא תקין יש כל הזמן מעבר מT לR , אז אין מספיק זמן כדי שיספיקו לשקוע. לכן בדרך כלל המצב לא בעייתי כל כך והמשקעים לא נוצרים כל עוד זרימת הדם תקינה.
לחץ דם גבוה יותר / קצב לב גבוה יותר יגרום להמוגלובין לא לשקוע.

אנשים שלוקים באנמיה חרמשית לא יכולים להדבק במלריה !! (הזמן שלוקח למחלה לדגור ארוך יותר מזמן החיים של תא הדם האדום).

Question 35

תכונות אינזימים

Answer 35

1. פעולתם קינטית ולא תרמודינמית. מוצאים מסלול חלופי בעל אנ שפעול נמוכה יותר, אך אינם משפיעים על קבוע שיווי המשקל ועל שינוי באנרגיה החופשית של התגובה.
2. לא עוברים שינוי כתוצאה מהתגובה- יכולים לפעול שוב ושוב.
3. ספציפיים.

Question 36

מודל מפתח מנעול

Answer 36

כבר לא נחשב כמודל העיקרי להסברת פעילות האנזים כי יש אנזימים שקושרים אליהם מספר סובסטרטים שונים.

Question 37

מודל ההתאמה המושרית

Answer 37

נעשה שינוי מרחבי באנזים ולעיתים בסובסטרט כדי שיתאימו זה לזה.

Question 38

האתר הפעיל של האנזים

Answer 38

מכיל 2 חלקים:
אתר קישור ואתר קטליטי בו מתבצעת הריאקציה.
קשירת הסובסטרט נעשית בכיס הידרופובי ע”י אינטרקציות חלשות יחסית (ק. מימן, קוטביות, הידרופוביות).

Question 39

vmax

Answer 39

המהירות המקסימלית של תוצרים שיכולה להיווצר.
גם אם נגדיל את הסובסטרט עוד ועוד, בסופו של דבר נגיע למצב של רוויה.
אף פעם לא נגיע לVMAX בפועל
VMAX לא תלוי בריכוז הסובסטרט אלא בריכוז האנזים.

Question 40

פרמטרים המשפיעים על התגובה האינזימתית

Answer 40

1. טמפ’- לכל אנזים יש את הטמפ האופטימלית שלו.
2. PH- לכל אנזים יש רמת חומציות אופטימלית לו. (עקומת פעמון מושלם).
3. קואנזימים/ קופקטורים- ויטמינים (אורגניים) ויוני מתכת (אנאורגניים). הקופקטור נקשר לאנזים לא פעיל והופך אותו לפעיל.

Question 41

מהי עקומת מיכאליס מנטן?

Answer 41

עקומה המתארת את מהירות הראקציה כפונקציה של ריכוז הסובסטרט באנזים שאינו שיתופי!!
המהירות נמדדת בכמות תוצר ליחידת זמן.

Question 42

מהו קבוע מיכאליס מנטן KM?

Answer 42

ריכוז הסובסטרט בו נגיע לחצי מהמהירות המקסימלית.
אפשר לחשב אותו גם כפירוק התצמיד חלקי יצירת התצמיד
ככל שKM קטן יותר, הזיקה תהיה גבוהה יותר.
KM הוא תכונה מאפיינת של האנזים והוא לא תלוי בריכוז האנזים או ריכוז הסובסטרט.

Question 43

משוואת מיכאליס מנטן

Answer 43

V=vmax* s\ km+s

אפשר לחשב את המהירות בריכוז נתון או ריכוז במהירות נתונה אך לא את קבוע מיכאליס או את המהירות המקסימלית.

Question 44

מהי הצורה הלינארית של מיכאליס מנטן?

Answer 44

לינוובר ברק
ציר X 1/S
ציר Y - 1/V

השיפוע= KM/VMAX

Question 45

מהו Kcat הקבוע הקטליטי ?

נקרא גם TURNOVER NUMBER

Answer 45

קבוע ריאקציה כללי המתאר את השלב קובע המהירות ברוויה.
kcat=k2=vmax/Etotal
יחידות : 1/זמן
מתאר את מספר מול’ הסובסטרט ההופכות לתוצר ביחידת זמן פר אנזים אחד כאשר הוא רווי בסובסטרט.

Question 46

מעכב תחרותי

Answer 46

המעכב מתחרה עם הסובסטרט על הקישור לאתר הפעיל
ניתן להתגבר על עיכוב מסוג זה באמצעות ריכוזים גבוהים במידה מספקת של סובסטרט.
המעכב מונע מהסובסטרט להגיב עם האנזים והוא דומה במבנה שלו לסובסטרט.
יש עליה בערך הKM אבל אין שינוי בVMAX .

Question 47

מעכב לא תחרותי : רגיל ומעורב NON

Answer 47

רגיל: נקשר לאתר שאינו האתר הפעיל
KM לא משתנה כי הזיקה באתר הפעיל לסובסטרט לא יורדת. אבל בנוכחות המעכב קצב היווצרות התוצר ירד גם בריכוזי סובסטרט גבוהים ולכן VMAX ירד.

מעורב: כאשר האתר האלוסטרי קרוב לאתר הפעיל.לרוב השפעה אלוסטרית והוא משפיע על הזיקה בין האנזים לסובסטרט. מעכבים מעורבים משפיעים גם על הKM וגם על VMAX. ניתן להקטין את העיכוב באמצעות העלאת ריכוז סובסטרט אך לא להתגבר לגמרי.

Question 48

מעכב בלתי תחרותי UN

Answer 48

נקשר לתצמיד ולא לאנזים החופשי. קישור חזק כל כך עד שהתוצר לא משתחרר. KM יורד וVmax יורד.

“אתה נצמד אליי יא בלתי “

Question 49

מעכבים לא הפיכים

Answer 49

מעכב בעל זיקה גבוהה מאוד לאנזים - יוצר קשר קוולנטי או יוני ואינו משחרר את האנזים לתגובה.
הדרך היחידה להתגבר: לסנתז אנזים חדש

Question 50

אנזים אלוסטרי

Answer 50

שיתופי
חלבון בו קישור של אפקטור או סובסטרט משפיע על תכונות הקישור באותו החלבון.
לרוב מורכב מ2 תתי יחידות ויותר.

מבנה R - זיקה גבוהה לסובסטרט
מבנה T- זיקה נמוכה “

Question 51

מודולטור הומוטרופי

Answer 51

כשהסובסטרט עצמו נקשר לאחד האתרים ומזרז קישור של עוד סובסטרט ע”ג האנזים

Question 52

מודולטור הטרומורפי

Answer 52

חומר אחר נקשר לאחד האתרים ומזרז קישור או עיכוב של עוד סובסטרט לאתר אחר ע”ג האנזים.

Question 53

האם ניתן לדבר על קינטיקת מיכאליס מנטן כאשר המעכב בלתי הפיך ?

Answer 53

לא !!

Question 54

יעילות הראקציה האנזימתית בריכוזי סובסטרט גבוהים תלוי ביחס K-1 ו (מינוס 1)K2

Answer 54

כן כי כאשר ידוע שיש ריכוזי סובסטרט גבוהים מאוד , K1 כבר לא כל כך רלוונטי.
אם K2 יותר גבוה ביחס לK-1 - הראקציה יעילות כיוון שנוצר יותר תוצר מאשר פירוק התצמיד.

Question 55

אם נעלה את ריכוז האנזים..

Answer 55

VMAX יגדל

Question 56

בריכוזי סובסטרט נמוכים קצב הראקציה יקטן

Answer 56

כן, כי הסובסטרט הופך לתוצר ואז יהיה לי ממש מעט סובסטרטים.

Question 57

יעילות האנזים

Answer 57

קבוע הספציפיות= kcat/km

Question 58

כיצד עוברים יונים דרך הממברנה ?

Answer 58

יונים יכולים לעבור דרך תעלות בלבד!!
יש תעלות שפתוחות תמיד ויש תעלות סגורות שנפתחות ע”י מנגנונים שונים.

ליונים קשה לעבור בדיפוזיה פשוטה כי הם עוטפים עצמם במולקולות מים , מה שיוצר רדיוס גדול מאוד.

Question 59

אקוופורין- תעלות מים

Answer 59

המים עוברים גם בדיפוזיה ספונטנית דרך הממברנה וגם דרך תעלות.
התעלה סלקטיבית למים ואינה מעבירה יוני H3O+. תנועת המים בתעלה הצרה מתבצעת בהשפעת השדה החשמלי שקיים בתוך התעלה, שדה שמונע מעבר יוני הידרוניום H3O+.

Question 60

סוגי טרנספורט ע”י נשאים :

Answer 60

1. 1. דיפוזיה מזורזת

2. טרנספורט אקטיבי

Question 61

מהי דיפוזיה מזורזת?

Answer 61

בעיקר עבור מולקולות גדולות 
לפי מפל הריכוזים !!
אינו דורש אנרגיה !
יש אפשרות לעיכוב מעבר החומר בניגוד לדיפוזיה רגילה.
יש ספציפיות
יש תלות גדולה בטמפ' (בדומה לאינזימים)

המולקולה המועברת נקשרת קודם לאתר קישור בנשא - צורת הנשא משתנה- שינוי זה מאפשר להעביר את המולקולה לתוך התא- המולקולה משתחררת לציטופלזמה.

(דלת מסתובבת).

Question 62

הובלה פעילה (אקטיבית)

Answer 62

הובלה פעילה (Active Transport) היא הובלה של חומרים בניגוד למפל הריכוזים שלהם. היא אינה תהליך ספונטני.

תהליך שצורך אנרגיה.

ישנן שתי שיטות עיקריות בהובלה אקטיבית:

משאבות
קו-טרנספורטרים

Question 63

משאבות נתרן אשלגן

Answer 63

** יש שימוש בATP

משאבות נתרן אשלגן מוציאות חלקיק אחד נטו בכל מחזור פעילות שיכולתו לחזור לתא נמוכה, ובדרך זו מקטינות את מס’ החלקיקים בתוך התא ומווסתות את נפח התא. (נפח קטן).
כאשר נפח התא גדול, מתגברת פעילות משאבות הנתרן אשלגן והעלייה בנפח נבלמת.
*גורמת להעברה אקטיבית שניונית (קו טרנספורטר)
**3 יוני נתרן יוצאים, 2 אשלגן נכנסים.

Question 64

העברה אקטיבית שניונית (קוטרנספורטרים)

Answer 64

מנצלים את המפל ריכוזים שיצרו המשאבות להכנסת מולקולה אחרת לתוך התא או מחוצה לו.
ללא השקעת אנרגיה (ללא ATP)
דוגמה היא : נתרן גלוקוז.

קוטרנספורט= התהליך שבו יש העברה של יותר מחומר אחד בו זמנית

Question 65

סימפורט

Answer 65

נשא (סימפורטר) שמעביר 2 חומרים באותו הכיוון

Question 66

אנטי פורט

Answer 66

כיוונים מנוגדים