אינטרנט  |  ynet  |  בעלי מקצוע  |  קניות  |  ספקים למשרד

   חדשות תוכן ועדכונים 24 שעות - Ynet


 פורמט להדפסה  הדפס

אתרים נוספים
 אתר הבית של פרופ' עדה יונת, חוקרת הריבוזומים וכלת פרס נובל


ערכים קשורים
 רנ"א
 חלבון
 אנזים
 אבולוציה
 טפילות
 אנטיביוטיקה
 חיידקים
 גרעינון
 גרעין התא
 גן
 שעתוק
 חומצה אמינית
 חומצות גרעין
 פרנסיס קריק
 נגיף
 אדנין
 פנילאלנין
 אט"פ
 קשר כימי
 מוטציה
 רשת אנדופלסמית
 תא
 אברון
 ציטופלסמה
 אורגניזם
 אווקריוט
 מיטוכונדריון
 כלורופלסט
 פרוקריוט
 מיקרוסקופ
 דנ"א
 עדה יונת
 מכון ויצמן למדע
 פרס נובל


תחומים קשורים
 אבולוציה וגנטיקה
 ביולוגיה


 
 
 

ריבוזומים והקוד הגנטי


Ribosome and the genetic code

מבנה הריבוזום |  הקוד הגנטי |  שלב א': ייזום |  שלב ב': הארכה |  שלב ג': סיום |  מידע נוסף

ריבוזומים והקוד הגנטי. בביולוגיה, ריבוזום הוא גרגר כדורי בתא החי, שיש המתארים אותו כאברון; קוטרו כ-20 ננומטר. הריבוזומים פזורים, במספרים גדולים מאוד, בציטופלסמה של כל האורגניזמים; אצל האווקריוטים הם מצויים בעיקר על גבי הרשת האנדופלסמית המחוספסת, אם כי חלקם מרחפים חופשית בציטופלסמה, ומקצתם מצויים גם במיטוכונדריה ובכלורופלסטים. אצל הפרוקריוטים, כולם מרחפים בציטופלסמה. במיקרוסקופ אלקטרונים ניתן לראות שהריבוזום הפעיל מורכב משתי תת-יחידות, האחת גדולה והשנייה קטנה. בעת שאין הריבוזום פעיל, שתי היחידות מתקיימות בנפרד בציטופלסמה.

 

הקוד הגנטי, הקרוי גם "הצופן הגנטי", הוא המפתח לפעולת הריבוזום, המורה לו כיצד לבצע את תפקידו, שהוא צירוף חומצות אמיניות זו לזו לפי הוראות המצויות בחומר הגנטי של התא, כדי ליצור חלבון.

 

חלק ניכר מהמידע על מבנה הריבוזום ועל אופן פעולתו הוא פרי מחקריה של פרופ' עדה יונת ממכון ויצמן למדע, כלת פרס נובל לכימיה לשנת 2009.

 


מבנה הריבוזום

 

 

 

מרכיבי הריבוזום הם רנ"א ריבוזומי ומספר רב של חלבונים, רובם אנזימים המווסתים את פעילותו ומבטיחים את תקינותה. יש הבדל בין הריבוזומים של אווקריוטים ופרוקריוטים: בראשונים יש ארבעה גדילים של רנ"א ריבוזומי, שאליהם קשורים 70 עד 80 חלבונים; באחרונים יש רק שלושה גדילים, וגם מספר החלבונים קטן יותר, כ-50. אצל האווקריוטים, הריבוזומים המצויים במיטוכונדריה ובכלורופלסטים דומים יותר לריבוזומים הפרוקריוטיים מאשר לדודניהם שבשאר הציטופלסמה האווקריוטית.

 

זה היה אחד הרמזים שהולידו את ההשערה הטפילית על האבולוציה של האווקריוטים, ולפיה חלק מהאברונים שלהם - ובכלל זה הריבוזומים - החלו את דרכם כפרוקריוטים טפילים שהשתכנו בתא, ולבסוף נטמעו בו ונעשו חלקים בלתי-נפרדים שלו. זאת ועוד, ההבדל במבנה הריבוזומים הוא המפתח לפעולתן של רוב התרופות האנטיביוטיות: הן תוקפות ריבוזומים פרוקריוטיים, אבל לא אווקריוטיים. הואיל והחיידקים הם פרוקריוטים, תרופות אלה ממיתות אותם אך אינן פוגעות לרעה בריבוזומים של בני אדם ויצורים אווקריוטיים אחרים.

 

אצל האווקריוטים, בניית הריבוזומים מתרחשת בגרעינון, החלק הדחוס ביותר של גרעין התא. התא בונה ריבוזומים לפי הצורך, אך מכיוון שהסינתזה החלבונית היא אחת הפעילויות העיקריות של כל תא חי, תמיד יש בו מספר גדול מאוד של ריבוזומים, העשוי להגיע למאות אלפים במקרים מסוימים. מכאן שיש בתא אלפי עותקים של הגנים הבונים את הרנ"א הריבוזומי, אם כי מיקומם עדיין אינו ידוע. (לעומת זאת, לכל חלבון ריבוזומי יש רק צמד גנים אחד.) שלושה מארבעת הגדילים מסונתזים בגרעינון, בתהליך של שעתוק, והרביעי נוצר בדרך דומה בגרעין עצמו, ועובר לגרעינון. שם נבנים שני חלקי הריבוזום בנפרד, כל אחד עם החלבונים הקשורים אליו. לאחר מכן יוצאים שני חלקי הריבוזום מהגרעין לציטופלסמה. בפרוקריוטים, כל בניית הריבוזומים מתרחשת בציטופלסמה.

בריבוזום מבוצעת סינתזת החלבונים על-פי הקוד המגיע אליו בצורת רנ"א-שליח, ע"י קישור בין חומצה אמינית לקודון המתאים ויצירת שרשרת פוליפפטידית.

 


הקוד הגנטי

כאמור, בניית חלבונים היא אחד התפקודים החשובים ביותר של כל תא חי, והיא מבוצעת בריבוזומים בהתבסס על הקוד הגנטי. הקוד הגנטי הוא שיטתו של הטבע לתרגם את הבסיסים בחומצת גרעין לחומצות אמיניות, תוך עריכת החומצות האמיניות האלה בסדר הדרוש לבנייתו של חלבון מסוים; ואכן, תהליך זה נקרא תרגום (translation). בשנת 1958 ניסח סר פרנסיס קריק את מה שנקרא בפיו "הדוֹגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית": המידע זורם באורח חד-סטרי מהדנ"א לרנ"א (שעתוק), ומהרנ"א לחלבון (תרגום). לאחר זמן התברר כי תהליך זה אינו חד-סטרי כפי שחשב קריק: בין השאר, נמצא כי הנגיפים הקרויים רטרו-וירוסים בונים דנ"א לפי מתכונת הרנ"א שלהם, בניגוד לדוֹגמה. אבל הדוֹגמה המרכזית מסכמת היטב את תהליך הסינתזה החלבונית אצל רוב רובם של האורגניזמים, אפילו אם נכלול במונח זה את הנגיפים, שלא כנהוג.

 

יש בטבע יותר ממאה חומצות אמיניות שונות, אבל רק 20 מהן מצויות בחלבונים הטבעיים. מספר הבסיסים בחומצת גרעין (דנ"א או רנ"א), לעומת זאת, הוא ארבעה: אדנין (נהוג לסמנו A), גואנין (G), ציטוזין (C) ותימין (T) בדנ"א; אדנין, גואנין, ציטוזין ואורציל (U) ברנ"א. בסיס נוקליאוטידי יחיד אינו יכול איפוא לזהות במדויק חומצה אמינית, וגם לא שני בסיסים (מספר הצירופים האפשריים של שתיים מתוך ארבע אותיות הוא רק 16 = 42, ואילו מספר החומצות האמיניות הוא 20). לפיכך, דרושים שלושה בסיסים כדי להכתיב חומצה אמינית אחת.

 

שלשה של בסיסים בחומצת גרעין נקראת קודון (codon), והיא מכתיבה חומצה אמינית אחת ויחידה. כלל חשוב קובע כי לא תיתכן חפיפה בין קודונים: אם ברנ"א-השליח מצוי לדוגמה רצף הבסיסים הבא (משמאל לימין), UACGGCACU, הרי שיש בו שלושה קודונים: GGC ,UAC ו-ACU. בשום פנים לא ייתכן שיש בו הקודון CGG, למשל, או CAC. כלל חשוב אחר הוא יתירוּת הקוד הגנטי. מספר השלשות שאפשר ליצור מהצירופים השונים של ארבע אותיות הוא 64 = 43, וזה יותר ממה שדרוש להכתבת 20 חומצות אמיניות. לפיכך, כמה קודונים יכולים להכתיב חומצה אמינית יחידה.

 

חשיבות מיוחדת נודעת לקודון AUG של רנ"א-שליח, המכתיב את החומצה האמינית מתיונין (Met). הופעתו הראשונה של קודון זה ברצף מציינת את נקודת ההתחלה של הסינתזה, כמתואר להלן. עוד יצוין כי שלושה מהקודונים אינם מקודדים כלל חומצות אמיניות, אלא משמשים כסימני עצירה: כשהסינתזה מגיעה לאחד הקודונים UAA ,UGA או UAG, היא נפסקת.

 

בטבלה הבאה מוצג הקוד הגנטי המלא:

 

 

מקרא:

 

Ala – אלנין, Arg – ארגינין, Asn – אספרגין, Asp – חומצה אספרטית, Cys – ציסטאין, Gln – גלוטמין, Glu – חומצה גלוטמית, Gly – גליצין, His – היסטידין, Ile – איזולאוצין, Leu – לאוצין, Lys – ליזין, Met – מתיונין, Phe – פנילאלנין, Pro – פרולין, Ser – סרין, Thr – תרואנין, Trp – טריפטופן, Tyr – טירוזין, Val – ולין.

 


שלב א': ייזום

הסינתזה החלבונית מתחילה בשעתוק, שבעקבותיו מגיעה לציטופלסמה מולקולה של רנ"א-שליח. עתה נכנסים לפעולה שלושה אנזימים הקרויים "גורמי ייזום" (initiation factors), והם מביאים לכך שהרנ"א-השליח נצמד לחלק הקטן של הריבוזום באופן כזה שהקודון ההתחלתי שלו – AUG, או Met – מצוי בדיוק בבסיסו של אתר הריבוזום הקרוי P (פפטידיל). התהליך מקבל אנרגיה ממולקולה של גט"פ (גואנוזין טריפוספט), הדומה באורח פעולתה לאט"פ המספק אנרגיה לתהליכי חיים רבים, ומשתתף גם בחלקים מסוימים של הסינתזה החלבונית.

 

עתה נכנסת לאתר P מולקולת רנ"א-מוליך הראשונה, המייזמת (initiator-tRNA), הקשורה לחומצה האמינית מתיונין. מיד אחר כך נצמד החלק הגדול של הריבוזום לתשלובת הכוללת את החלק הקטן, הרנ"א-השליח והרנ"א-המוליך עם מולקולת Met שלו. הרכבת הריבוזום נשלמה, והוא מוכן להתחיל בבניית החלבון.

 

רנ"א-מוליך (הקרוי גם רנ"א-מסיס) הוא אחד הסוגים של רנ"א – מולקולה קצרה יחסית בעלת מבנה מרחבי סבוך, ובה שני אתרים פעילים (מקובל לכנותם "קצוות", אף שאין הם נמצאים בקצותיה הפיסיים של המולקולה). קצה אחד הוא מעין "שקע" שאליו יכולה להיצמד חומצה אמינית מסוג אחד ויחיד. הקצה האחר הוא האנטי-קודון של אותה חומצה אמינית, כלומר רצף של שלושה בסיסים מנוגדים בדיוק (לפי כלל הצמדת הבסיסים, G מול C, ו-A מול U או T) לקודון של אותה חומצה אמינית. אנטי-קודון זה נצמד בתוך הריבוזום לקודון המתאים של רנ"א-שליח, בקשר המימני האופייני לקשרים בין בסיסים נוקליאוטידיים.

 

כאמור, יש בתא החי 20 סוגים שונים של חומצות אמיניות, ולכל אחת מהן מתאימים כמה זנים שונים של רנ"א-מוליך (משום שכמה קודונים יכולים להתאים לאותה החומצה האמינית). מולקולות הרנ"א-המוליך משוטטות בציטופלסמה עד שהן מוצאות את החומצה האמינית המתאימה להן. לכל זן של המולקולה מתאים אנזים מיוחד לו (aminoacyl–tRNA synthetase), המצמיד אליה (הודות לאנרגיה שמתקבלת מאט"פ) את החומצה האמינית המסוימת הזו. מעתה היא נקראת "רנ"א-מוליך טעון".

 


שלב ב': הארכה

שלב זה נפתח כאשר הריבוזום שלם ומכיל "שבלונה" של רנ"א-שליח ומולקולה יחידה של רנ"א-מוליך, טעונה בחומצה האמינית הפותחת מתיונין, באתר P של הריבוזום. ההארכה (elongation) היא שלב רב-מחזורים, שבו מצורפות עוד ועוד חומצות אמיניות לשרשרת פוליפפטידית הולכת ומתארכת.

 

בתחילת כל מחזור, אתר A (אמינואציל) בריבוזום ריק, אתר P מכיל רנ"א-מוליך הקשור לשרשרת הפוליפפטידית, ואתר E (יציאה) מכיל רנ"א-מוליך לא-טעון. ב"תחתית" אתר A, כביכול, חשוף הקודון הבא בתור של הרנ"א-השליח.

 

אנזים הארכה מיוחד, המתאים לקודון ה"חשוף", מתקשר עם רנ"א-מוליך טעון בציטופלסמה ומביא אותו (עם החומצה האמינית שלו) לריבוזום, שם נצמד האנטי-קודון שלו לקודון הרנ"א-השליח באתר A. עכשיו מתנתקת החומצה האמינית האחרונה שבאתר P מהרנ"א-המוליך שלה, ויוצרת קשר פפטידי עם החומצה האמינית שבאתר A. כך מצטרפת חומצה זו לשרשרת הפוליפפטידית ההולכת וצומחת.

 

אחרי שנוצר הקשר, מתקדם הריבוזום לאורך הרנ"א־השליח בשיעור של קודון אחד בדיוק, כך שהרנ"א-המוליך עם השרשרת הפוליפפטידית הנבנית נמצא עתה באתר P, ואתר A מתרוקן. הרנ"א-המוליך שנותר עתה לא-טעון באתר P, עובר לאתר E ומשתחרר מהריבוזום, וקודון חדש ממתין באתר A לרנ"א-המוליך המתאים.

 

ההתקדמות בשיעור של קודון אחד, לא פחות ולא יותר, חשובה מאוד: התקדמות בכל מספר אחר של בסיסים מלבד שלושה תגרום למוטציה מהסוג הקרוי "הזזת מסגרת". אם נחזור לדוגמה הקודמת, רצף הבסיסים UAGGGCACU, ונניח שאחרי קריאת GGC מתקדם הריבוזום רק בשני בסיסים ולא בשלושה, הקודון הבא שייקרא יהיה CAC (המקודד היסטידין) במקום ACU (המקודד תרואנין). השרשרת הפוליפפטידית תהיה איפוא שגויה מנקודה זו ואילך. מסיבה זו, רבים מהאנזימים של הריבוזום אחראים להבטחת הדיוק בעניין זה וגם באחרים, כמו מניעת חדירתו של רנ"א-מוליך לא-מתאים לאתר A.

 

תוך כדי התקדמותו של הריבוזום לאורך הרנ"א-השליח, ייתכן שריבוזום חדש ייצמד לחלק הרנ"א-השליח שכבר טופל, ויתחיל בבניית מולקולה נוספת של החלבון שהוא מקודד. ובהמשך, עשויים להצטרף עוד ריבוזומים, כך שמולקולה יחידה של רנ"א-שליח תבנה ברצף כמה מולקולות נפרדות של החלבון.

 

מחזור אחד בשלב ההארכה

 

 


שלב ג': סיום

בסופו של דבר מגיע לאתר A קודון סיום – אחד מהשלושה AAU ,GAU או AGU. קודונים אלה אינם מזוהים ע"י רנ"א-מוליך כלשהו. תחת זאת מזהה אותם אחד משני אנזימים הקרויים "גורמי שחרור" (release factors). אלה תוקפים את הרנ"א-המוליך שבאתר P ומפרקים את הקשר בינו לבין השרשרת הפוליפפטידית, המתנתקת עתה: בנייתה נשלמה.

 

כזכור, החומצה האמינית הראשונה בשרשרת היא תמיד מתיונין. אם חומצה זו אכן דרושה לחלבון בנקודה זו, היא נשארת בו; אם לאו, תוקף את השרשרת אנזים שמנתק מעליה את המתיונין. (במידה ונמצאו קודוני AUG נוספים ברנ"א-השליח, הם מקודדים מתיונין כדרך ששאר הקודונים מקודדים חומצות אמיניות אחרות.)

 

עכשיו שב הריבוזום ומתפרק לשני מרכיביו. הרנ"א-השליח שהיה בו משתחרר ומתפרק לנוקליאוטידים בודדים, או לעתים עובר לריבוזום חדש ופותח את תהליך הסינתזה מחדש. (במקרה שהרנ"א השליח "טופל" על ידי כמה ריבוזומים בזה אחר זה, הדבר מתרחש כמובן אחרי תום עבודתו של הריבוזום האחרון.) השאלה כיצד "יודע" הרנ"א-השליח אם עליו להתפרק או לעבור לריבוזום אחר אינה ברורה עדיין. השרשרת הפוליפפטידית שהשתחררה עוברת אל הרשת האנדופלסמית, שם יושלם תהליך הפיכתה לחלבון פעיל, לרבות הקיפול, המשווה לכל חלבון את הצורה התלת-ממדית הייחודית לו.

 


מידע נוסף

 

התא: יחידת החיים הבסיסית - פרויקט מיוחד באנציקלופדיה ynet.

לפרויקט המלא - לחצו כאן.

 





חזרה לעמוד הקודם
חזרה לעמוד הראשי של האנציקלופדיה

חדשות
דעות
כלכלה
ספורט
צרכנות
תרבות ובידור
רכילות Pplus
מחשבים
בריאות
ירוק
יהדות
תיירות
רכב
אוכל
יחסים
סרטים
הוט
כלכליסט
משחקים
מקומי
לימודים
מדע
לאישה
דרושים
ynet-shops
ynettours
winwin
בעלי מקצוע
ביגדיל
 

אודות ועזרה
כתבו אלינו
עזרה
מדיניות פרטיות
תנאי שימוש
מפת האתר
ארכיון
מרכזי המבקרים
Israel News
 
אודות האתר
RSS
הפוך לדף הבית
ניוזלטרים
פרסמו אצלנו
אנציקלופדיה
באבלס
ערוצי תוכן
חדשות
כלכלה
ספורט
תרבות
בריאות
מחשבים
נופש
Xnet
Yschool
יהדות
דעות
צרכנות
תיירות
אוכל
רכב
בעלי חיים
שופינג לאשה
כיכר השבת
יחסים
אסטרולוגיה
מעורבות
ירוק
לאשה
דילים
ynetArt
kick
כלכליסט
בלייזר
רכילות Pplus
מנטה
משחקים
mynet
מפות
פרוגי
כלים ושירותים
קניות
מניות
דרושים
מחירון רכב
דירות להשכרה
קופונים
זיכרונט
ידיעות בתי ספר
ידיעות אחרונות
דירות למכירה
לוח רכב
יד שניה
בעלי מקצוע
משחקים Games
עברית
דירות חדשות


YIT  - פיתוח אינטרנט ואפליקציותApplication delivery by radwarePowered by Akamaiהאתר פועל ברישיון אקו"םהאתר פועל ברישיון תל"יאקטיב טרייל
-nc  כל הזכויות שמורות לידיעות אינטרנט ©