אדמיניסטרציה

  • מבנה הציון: 70% מבחן סופי, 30% בוחן אמצע.
  • בוחן אמצע: מתוכנן ל-12.4.2026 (יום חמישי). הערה: המרצה ציין שיש להתעדכן מול המזכירות לגבי שינוי אפשרי ל-26 בחודש.
  • חומר הבוחן: מבוסס על הנושאים שיילמדו עד מועד זה.

הקדמה: ביולוגיה מולקולרית ורפואה

  • גישה הוליסטית (רפואה) מול גישה רדוקציוניסטית (ביולוגיה מולקולרית): בעוד שהרפואה מסתכלת על הגוף כמערכות שלמות, הביולוגיה המולקולרית נוברת בחלקים הקטנים (גנים, מולקולות, מטבוליטים) כדי להבין את המערכת הגדולה.
  • חשיבות לרופאים:
  • מנגנוני מחלה: הבנת שיבושים מולקולריים (כמו מחלות גנטיות).
  • פרמקולוגיה: תרופות פועלות על מטרות (Targets) מולקולריות. לדוגמה: אינסולין (חלבון המיוצר בתרגום) או פניצילין (מולקולה שמעכבת אנזים האחראי לבניית דופן החיידק).
  • טכנולוגיה מודרנית: רפואה מותאמת אישית, עריכה גנטית (CRISPR), ודיאגנוסטיקה (PCR).
  • דוגמת הקורונה: שימוש בריצוף לזיהוי מוטציות, בדיקות PCR (אחת ההמצאות הגדולות של המאה ה-20), וחיסוני mRNA.

הדוגמה המרכזית (The Central Dogma) ועדכונה

  • המודל הקלאסי (קריק, 1958): זרימת מידע חד-סטרית מ-DNA ל-RNA ומשם לחלבון.
  • הבנה מודרנית (זרימה מורכבת):
  • Reverse Transcription: וירוסים (רטרו-וירוסים) המעבירים מידע מ-RNA חזרה ל-DNA.
  • RNA קטליטי (Ribozymes): מולקולות RNA המסוגלות לבצע פעילות ביוכימית כמו חלבונים.
  • אפיגנטיקה: חלבונים המשפיעים על ה-DNA (כמו מתילציה) ומשנים את תפקודו.
  • Non-coding RNA: לדוגמה, מולקולת ה-XIST האחראית על השתקת אחד מכרומוזומי ה-X אצל נשים.

היסטוריה וגילוי המבנה

  • 1869: זיהוי חומר בגרעין (Nuclein).
  • 1919: זיהוי מרכיבי ה-DNA (סוכר, פוספט ובסיסים).
  • 1950 (חוקי צ’רגאף): גילוי היחס הקבוע בין הבסיסים: $A=T$ ו-$G=C$.
  • 1953 (ווטסון וקריק): פענוח מבנה הסליל הכפול.
  • רוזלינד פרנקלין: צילמה מאות תמונות קריסטלוגרפיה (קרני X). המפורסמת שבהן, תמונה 51, הראתה מבנה של “A-form DNA”. בניגוד לנרטיב הפופולרי, היא לא “גילתה את המבנה והוא נגנב”, אלא תרומתה הייתה קריטית בזיהוי הדיפרקציה ששימשה בסיס למודל התיאורטי של ווטסון וקריק.

מבנה ה-DNA

1. הנוקלאוטיד (dNTP)

אבן הבניין של ה-DNA מורכבת משלושה חלקים:

  1. סוכר (דאוקסיריבוז): סוכר מחומש. ב-DNA, פחמן מס’ 2 חסר קבוצת OH (בשונה מ-RNA שיש לו הידרוקסיל במיקום זה). קבוצת OH קיימת רק על פחמן 3.
  2. קבוצת פוספט: קשורה לפחמן 5. ב-dNTP חופשי יש שלוש קבוצות פוספט (Triphosphate) המכילות אנרגיה רבה המשמשת לבניית הפולימר.
  3. בסיס חנקני: קשור לפחמן 1.
  • פורינים (A, G): שתי טבעות (משושה ומחומשת).
  • פירימידינים (C, T): טבעת אחת (משושה).

2. הפולימר והקשר הפוספו-דיאסטרי

  • ה-DNA הוא פולימר ליניארי (לא מסועף כמו גליקוגן).
  • כיווניות: נבנה מ-5’ ל-3’.
  • התהליך: קבוצת ה-OH על פחמן 3 מבצעת “התקפה נוקלאופילית” על הפוספט של הנוקלאוטיד הבא. משתחררות שתי קבוצות פוספט (מספקות אנרגיה) ונוצר קשר פוספו-דיאסטרי קוולנטי חזק.

3. הסליל הכפול (Double Helix)

  • ארגון: שני גדילים אנטי-פרלליים (הפוכים בכיוונם). השלד הסוכר-פוספטי נמצא בחוץ (להגנה), והבסיסים פונים פנימה.
  • זיווג בסיסים:
  • G-C: 3 קשרי מימן (קשר חזק יותר).

  • A-T: 2 קשרי מימן.

  • תכונות מרחביות:
  • סיבוב ימני (Right-handed).
  • כ-10.5 בסיסים לכל סיבוב שלם.
  • חריצים (Grooves): נוצרים עקב זווית הקישור.
  • Major Groove: חריץ רחב ועמוק. ה”דלת” העיקרית של חלבונים להציץ פנימה ולקרוא את הרצף.
  • Minor Groove: חריץ צר ושטוח יותר (המרצה השווה אותו ל”חלון של שירותים”).

4. כוחות מייצבים

  1. קשרים קוולנטיים: בשלד (חזקים מאוד).
  2. קשרי מימן: בין הבסיסים במרכז.
  3. Stacking Energy (אנרגיית ערימה): כוחות ואן-דר-ואלס הנוצרים בין הטבעות הארומטיות של הבסיסים המונחות אחת מעל השנייה (כמו מדרגות). זהו כוח משמעותי מאוד ליציבות הסליל.
  • נקודת תורפה: הקצוות של ה-DNA הם האזורים הכי פחות יציבים, כי אין להם אינטראקציית “ערימה” משני הצדדים.

גמישות ותיקון

  • ה-DNA אינו קשיח לחלוטין; הבסיסים יכולים לזוז מעט בתוך המישור שלהם, מה שמעניק למולקולה גמישות לעמוד בלחצים (כמו בזמן שכפול).
  • חלבונים הסורקים נזקים ב-DNA מחפשים עיוותים בשלד החיצוני (כמו קטר על מסילה). רק כשיש עיוות, הם בודקים פנימה דרך החריצים מה השתבש בבסיסים.
דור פסקל
חזור לשיעור הקודם
חזור לעמוד הקורס