הצעת פתרון שאלות תרגול לקראת בוחן אמצע

השאלות והתשובות שלהלן מבוססות על תוכן השיעורים, אך הן בגדר הצעה בלבד. שימו לב שבכל פעם שתרעננו את העמוד, סדר האפשרויות בכל שאלה ישתנה (התשובה הנכונה תישאר נכונה, אך המיקום שלה בין האפשרויות עשוי להשתנות).

תוכן עניינים:

1. שיעור 1: מבוא, DNA, RNA וטופולוגיה
2. שיעור 2: שיבוט DNA, טופולוגיית DNA וסופרקוילינג
3. שיעור 3: ארגון הגנום, כרומטין ואפיגנטיקה
4. שיעור 4: מבנה העל של הכרומטין
5. שיעור 5: צנטרומרים, קוהזין, סגרגציה ומבוא להכפלת DNA
6. שיעור 6: מזלג רפליקציה, טלומרים וטופואיזומרז
7. שאלות נוספות - מגוון נושאים
8. שאלות נוספות - מגוון נושאים (ב׳)
9. שאלות נוספות - רפליקציה

שיעור 1: מבוא, DNA, RNA וטופולוגיה

נושאים:

• הדוגמה המרכזית
• מבנה DNA ו־dNTP
• פורינים ופירימידינים
• זיווג בסיסים וקשרי מימן
• כיווניות 5’←3’
• דו־גדיל אנטי-פרללי
• Major Groove ו־Minor Groove
• הכוחות המייצבים את ה־DNA
• Tm והיברידיזציה
• RNA לעומת DNA
• אנזימי רסטריקציה וליגאז

שאלה 1: הדוגמה המרכזית

איזה מהמשפטים הבאים מתאר בצורה הטובה ביותר את הדוגמה המרכזית, כפי שהוצגה בשיעור?

1. זרימת המידע הביולוגי היא וקטורית וחד־סטרית, מגרעין התא אל הציטופלזמה, ומתבצעת אך ורק דרך תעתוק של DNA ל־mRNA ותרגומו לחלבון.
2. זרימת המידע היא מ־DNA ל־RNA לחלבון, אך קיימים גם חריגים (כמו שעתוק מהופך) והרחבות (כמו RNA שאינו מקודד).
3. הדוגמה המרכזית קובעת כי המידע הגנטי מאוחסן ב־DNA, עובר שכפול עצמי, ומתבטא תמיד כחלבון פונקציונלי באמצעות מתווך של RNA שליח.
4. זרימת המידע היא תהליך מעגלי שבו חלבונים יכולים להכתיב את רצף ה־RNA, אשר בתורו משמש כתבנית ליצירת גדילי DNA חדשים בתא.

פתרון

התשובה הנכונה היא (2).

הדוגמה המרכזית מתארת מעבר מידע מ־DNA ל־RNA לחלבון. יחד עם זאת, השיעור הדגיש שהתמונה כיום מורכבת יותר:

• רטרווירוסים מבצעים רוורס טרנסקריפציה מ־RNA ל־DNA
• RNA יכול לפעול גם כמולקולה קטליטית (ריבוזים)
• RNA יכול להשפיע על DNA, למשל דרך XIST

לכן לא נכון להציג את הדוגמה המרכזית ככלל קשיח ללא חריגים.

לגבי החלופות (ייתכן שמופיעות אצלכם בסדר שונה):

• חלופה 1: נשמעת “מדעית” מאוד ומשתמשת במונחים נכונים (וקטורית, גרעין, ציטופלזמה), אך היא שגויה כי היא טוענת שהתהליך הוא אך ורק כזה, תוך התעלמות מחריגים כמו רטרו־וירוסים או RNA שלא הופך לחלבון.
• חלופה 3: זו חלופה “חצי נכונה”. היא מתארת נכון את אחסון המידע והשכפול, אך הטעות שלה היא במילה “תמיד”. לא כל RNA הופך לחלבון (יש tRNA, rRNA וכו’), ולכן היא פחות מדויקת מהתשובה הנכונה.
• חלופה 4: משתמשת במונח “תהליך מעגלי” שיכול לבלבל סטודנטים שחושבים על אינטראקציות בין חלבונים ל־DNA (כמו פקטורי תעתוק), אך היא שגויה מהיסוד לגבי כיוון זרימת המידע הגנטי עצמו.

מקור: שיעור 1 - מבוא לביולוגיה מולקולרית

שאלה 2: מבנה ה־dNTP

איזה צירוף מתאר נכון את מרכיבי היחידה הבסיסית של DNA?

1. סוכר, שתי קבוצות פוספט, ובסיס חנקני
2. דאוקסיריבוז, שלוש קבוצות פוספט, ובסיס חנקני
3. ריבוז, שלוש קבוצות פוספט, ובסיס חנקני
4. דאוקסיריבוז, חומצת אמינו, וקבוצת פוספט

שאלה 3: פורינים ופירימידינים

איזה מהזוגות הבאים כולל שני פורינים?

1. Cytosine ו־Thymine
2. Adenine ו־Guanine
3. Adenine ו־Thymine
4. Cytosine ו־Uracil

שאלה 4: זיווג בסיסים

איזה משפט נכון לגבי זיווג הבסיסים ב־DNA?

1. A מזדווג עם G באמצעות שני קשרי מימן
2. C מזדווג עם T באמצעות שלושה קשרי מימן
3. A מזדווג עם T באמצעות שני קשרי מימן
4. כל זוג בסיסים יוצר אותו מספר קשרי מימן

שאלה 5: כיווניות הסינתזה

מהו התיאור הנכון של בניית הפולימר הגרעיני?

1. השרשרת נבנית בכיוון 3’←5’, כאשר ה־OH על פחמן 5’ תוקף את הנוקלאוטיד הנכנס
2. השרשרת נבנית בכיוון 5’←3’, כאשר ה־OH על פחמן 3’ של הגדיל תוקף את הפוספט של הנוקלאוטיד הנכנס
3. השרשרת נבנית ללא כיווניות קבועה, בהתאם לסוג הבסיס
4. הסינתזה מתבצעת על ידי קשרי מימן בלבד

שאלה 6: הדו־גדיל

איזה מהמשפטים הבאים נכון לגבי ה־DNA הדו־גדילי?

1. שני הגדילים רצים באותו כיוון ולכן נקראים מקבילים
2. שני הגדילים מסודרים אנטי-פרללית, והבסיסים נמצאים כלפי חוץ
3. שני הגדילים מסודרים אנטי-פרללית, והשלד הפוספוסוכרי נמצא מבחוץ
4. השלד והבסיסים מסודרים באותו צד של המולקולה

שאלה 7: Major Groove ו־Minor Groove

מדוע חלבונים רבים מעדיפים להיקשר דרך ה־Major Groove?

1. כי זהו האזור שבו נמצאות קבוצות הפוספט
2. כי הוא צר יותר ולכן מדויק יותר
3. כי הוא רחב ועמוק יותר
4. כי רק שם קיימים קשרי מימן

שאלה 8: כוחות מייצבים ו־Tm

איזה שינוי צפוי להעלות את טמפרטורת ההיתוך (Tm) של מקטע DNA?

1. הגדלת שיעור זוגות A-T
2. קיצור המולקולה לאזור קצר יותר
3. הגדלת שיעור זוגות G-C
4. החלפת DNA ב־RNA חד־גדילי

שאלה 9: היברידיזציה

מה נכון לגבי היברידיזציה של DNA?

1. זהו תהליך שבו DNA דו־גדילי הופך תמיד ל־RNA
2. אחרי קירור חיבור מחדש מתרחש באופן ספונטני
3. היברידיזציה דורשת פירוק קשרים קוולנטיים בשלד
4. היברידיזציה מתרחשת רק בתוך התא ולא במעבדה

שאלה 10: RNA לעומת DNA

איזה מהמשפטים הבאים נכון?

1. RNA יציב יותר מ־DNA כי יש לו OH על פחמן 2’
2. DNA משתמש ב־Uracil כדי שמערכות תיקון יזהו דמינציה של Cytosine
3. RNA כולל בדרך כלל דאוקסיריבוז ו־T במקום U
4. DNA משתמש ב־Thymine ולא ב־Uracil, בין השאר כדי לאפשר זיהוי של דמינציה של Cytosine

שאלה 11: אנזימי רסטריקציה וליגאז

מהו התיאור הנכון ביותר של תהליך קלוניה גנטית בסיסי, כפי שהוצג בשיעור?

1. אנזים רסטריקציה מזהה את אתרי המטרה ומחבר את הקצוות המשלימים באמצעות קשרי מימן, בעוד שליגאז יוצר את הקצוות הדביקים (Sticky ends).
2. חותכים מקטע DNA ופלסמיד עם אותו אנזים רסטריקציה, הקצוות משלימים עוברים היברידיזציה, ואז ליגאז סוגר את הקשר.
3. ליגאז מחבר את מקטע ה־DNA לפלסמיד על ידי יצירת קשרי מימן בין הבסיסים, ואנזים רסטריקציה מייצב את השלד הסוכר-פוספטי של המולקולה החדשה.
4. שימוש באנזימי רסטריקציה שונים למקטע ה־DNA ולפלסמיד מאפשר לליגאז לבצע איחוי ישיר ומהיר יותר, ללא צורך בשלב יצירת קשרי המימן בין הבסיסים.

שיעור 2: שיבוט DNA, טופולוגיית DNA וסופרקוילינג

נוקלאזות, אנזימי רסטריקציה, ליגאז, טופולוגיית DNA, סופרקוילינג, Lk/Tw/Wr, ג׳ל אלקטרופורזה, EtBr, SYBR Green ו־PFGE.

שאלה 1: אקסונוקלאז מול DNA מעגלי

איזו מהפעולות הבאות צפויה לא להשפיע כלל על פלסמיד DNA דו־גדילי, מעגלי וסגור קוולנטית?

1. טיפול באקסונוקלאז
2. טיפול באנדונוקלאז
3. יצירת nick באחד הגדילים
4. פעולה של טופואיזומראז

שאלה 2: אנזימי רסטריקציה

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון אנזימי רסטריקציה?

1. הם אקסונוקלאזות שחותכות מהקצה ברצפים עשירים ב־GC
2. הם אנדונוקלאזות שמזהות רצף ספציפי, לרוב פלינדרומי
3. הם חותכים רק RNA חד־גדילי ויוצרים תמיד blunt ends
4. הם אוטמים ניקים לאחר היברידיזציה של קצוות דביקים

שאלה 3: Sticky ends לעומת blunt ends

מה היתרון המרכזי של sticky ends בקלוניה גנטית?

1. הם מכילים ATP ולכן לא צריך ליגאז
2. הם יכולים לעבור היברידיזציה ספונטנית עם קצה משלים מתאים
3. הם יציבים יותר כימית מקשר פוספודיאסטרי
4. הם מאפשרים חיתוך גם במולקולה שאין לה קצוות

שאלה 4: תפקיד הליגאז

לאחר שחיברו שני מקטעי DNA שנחתכו באותו אנזים רסטריקציה, מה בדיוק נשאר לליגאז לעשות?

1. לפרק את קשרי המימן בין הגדילים
2. להוסיף dNTPs חדשים לקצות הגדילים
3. לסגור ניקים בשלד הפוספוסוכרי תוך שימוש באנרגיית ATP
4. לזהות את הרצף הפלינדרומי ולחתוך מחדש את ה־DNA

שאלה 5: תנאי ליצירת מתח פיתולי

מהו התנאי הבסיסי לכך של־DNA יהיה מצב טופולוגי עם מתח פיתולי משמעותי?

1. שהמולקולה תהיה תמיד עשירה ב־GC
2. שהקצוות יהיו מקובעים, או שלא יהיו קצוות כלל
3. שה־DNA יהיה בהכרח ליניארי
4. שיתקיים לפחות nick אחד באחד הגדילים

שאלה 6: Negative supercoiling

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון את התכונות או התפקוד של negative supercoiling ב־DNA?

1. הוא גורם לעלייה בטמפרטורת ההתכה ($T_m$) של ה־DNA, כיוון שהפיתול השלילי מהדק את קשרי המימן בין הבסיסים המזווגים.
2. הוא המצב הנפוץ ברוב התאים בטבע, שכן המתח הפיתולי שהוא משרה מקטין את כמות האנרגיה החופשית הנדרשת להפרדת הגדילים.
3. הוא מוגדר כמצב שבו ה־Linking Number ($Lk$) גדול מה־Linking Number של המולקולה במצב הרפוי ($Lk_0$), מה שיוצר “לחץ” לפרימת הדו־גדיל.
4. במצב זה, ערך ה־Writhe ($Wr$) הוא בהכרח חיובי, מה שמאפשר אריזה יעילה יותר של ה־DNA בתוך הגרעין או הנוקלאואיד.

שאלה 7: שמירת Lk

במולקולת DNA מעגלית סגורה, אם ה־Tw ירד ב־12 בלי שנחתך השלד הפוספוסוכרי, מה חייב לקרות?

1. ה־Lk ירד גם הוא ב־12
2. ה־Wr יעלה ב־12
3. ה־Wr ירד ב־12
4. ה־Lk יהפוך לאפס

שאלה 8: Nick בפלסמיד סופרקויל

פלסמיד מעגלי סגור במצב negative supercoiling עבר nick באחד הגדילים. מה צפוי לקרות?

1. המולקולה תתפרק לשני מקטעים ליניאריים
2. ה־Wr יתאפס, המולקולה תישאר מעגלית, והניידות שלה בג׳ל תרד
3. ה־Tw יתאפס מיד והמולקולה תיהפך לקטננט
4. האקסונוקלאז יתחיל אוטומטית לפרק את כל המולקולה

שאלה 9: סדר הניידות בג׳ל

לאותה מולקולת DNA, עם אותו מספר זוגות בסיסים, מהו סדר הניידות הצפוי בג׳ל אגרוז - מהמהיר ביותר אל האיטי ביותר?

1. relaxed circular → linear → supercoiled
2. linear → supercoiled → relaxed circular
3. supercoiled → linear → relaxed circular
4. supercoiled → relaxed circular → linear

שאלה 10: EtBr לעומת SYBR Green

איזה מהמשפטים הבאים נכון?

1. EtBr נקשר ל־Major Groove ואילו SYBR Green עובר אינטרקלציה
2. EtBr עובר אינטרקלציה ועלול להשפיע על Tw, ואילו SYBR Green נקשר ל־Major Groove
3. שני הצבעים פועלים רק על RNA ולכן לא מתאימים לג׳ל DNA
4. שני הצבעים משמשים רק להפרדה לפי גודל, ולא לויזואליזציה

שאלה 11: PFGE

מדוע משתמשים ב־PFGE במקום בג׳ל אגרוז רגיל?

1. כדי למנוע דנאטורציה תרמית של גדילי ה־DNA כתוצאה מהחום הנוצר בהרצה של מתח גבוה, באמצעות פעימות חשמליות קצרות המאפשרות קירור של המערכת.
2. כדי להתגבר על תופעת ה־limiting mobility, שבה מקטעי DNA מעל גודל מסוים נעים כולם באותה מהירות בשדה חשמלי קבוע ולא ניתנים להפרדה.
3. השינוי בכיוון השדה החשמלי ב־PFGE נועד להגדיל את המטען החשמלי האפקטיבי של המולקולה, ובכך לאפשר לה לעבור דרך פורות קטנות במיוחד של אגרוז בריכוז גבוה.
4. PFGE משמש להפרדה של DNA ליניארי מ־DNA מעגלי (כמו פלסמידים) באותו משקל מולקולרי, מכיוון שרק DNA מעגלי מסוגל לשנות את כיוון האוריינטציה שלו במהירות הנדרשת.

שיעור 3: ארגון הגנום, כרומטין ואפיגנטיקה

ארגון הגנום, כרומוזומים, כרומטין, נוקלאוזומים, וריאנטים של היסטונים, רגולציה אפיגנטית וסופרקוילינג כתוצר לוואי של טרנסקריפציה ורפליקציה.

שאלה 1: כרומוזומים הומולוגיים מול כרומטידות אחיות

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון את הקשר בין כרומוזומים הומולוגיים לכרומטידות אחיות?

1. כרומוזומים הומולוגיים הם העתקים זהים לחלוטין ברמת רצף הנוקלאוטידים, בעוד שכרומטידות אחיות נושאות את אותם גנים אך עשויות להכיל אללים שונים.
2. כרומוזומים הומולוגיים מכילים את אותה סדרת גנים אך עשויים לשאת אללים שונים, בעוד שכרומטידות אחיות הן תוצר של שכפול ה־DNA וזהות גנטית זו לזו.
3. כרומטידות אחיות נוצרות במהלך שלב ה־G2 של מחזור התא ומופרדות זו מזו במהלך המיוזה הראשונה, בעוד שכרומוזומים הומולוגיים נצמדים זה לזה רק במיטוזה.
4. המונח “הומולוגי” מתאר את זוג הכרומטידות המחוברות פיזית באזור הצנטרומר לאחר סיום שלב ה־S, שמקורן באותו הורה.

פתרון

התשובה הנכונה היא (2).

• כרומוזומים הומולוגיים הם זוג כרומוזומים - אחד מהאב ואחד מהאם - שנושאים אותם גנים.
• כרומטידות אחיות הן שתי מולקולות DNA זהות שנוצרו משכפול של אותו כרומוזום בשלב S.

למה האחרות שגויות: (שוב, ייתכן שהן מופיעות בסדר שונה)

• חלופה 1 (היפוך הגדרות): היא משתמשת במונחים נכונים (“אללים”, “רצף נוקלאוטידים”) אבל מחליפה בין המושגים. סטודנטים לעיתים מתבלבלים וחושבים שהומולוגיים הם ה”זהים” בגלל השם הדומה, בעוד שהם למעשה רק “דומים” (אחד מאמא, אחד מאבא).

• חלופה 2 (התשובה הנכונה): בגנטיקה היה אפשר להוסיף כאן את המושג לוקוס (מיקום פיזי על הכרומוזום) ואת ההבחנה בין גנים (למשל: גן לצבע עיניים) לאללים (למשל: כחול או חום), מה שהופך את ההגדרה למדויקת ומדעית יותר.

• חלופה 3 (מחזור התא): חלופה זו “מפגיזה” במושגים משלבי החלוקה (G2, אנאפאזה, מיוזה). היא שגויה כי כרומטידות אחיות נוצרות בשלב ה־S (שכפול), והן מופרדות במיוזה II (או במיטוזה), לא במיוזה I.

• חלופה 4 (מבנה פיזי): מנסה לבלבל בין הקשר הפיזי (הצנטרומר שמחבר אחיות) לבין המושג “הומולוגי”. היא נשמעת משכנעת כי היא מתארת מבנה שקיים בתא, אך מצמידה לו את השם הלא נכון.

שאלה 2: מבנה הכרומוזום לאחר שלב S

איזה תיאור נכון לכרומוזום אנושי לאחר שלב S ולפני אנאפאזה?

1. כל כרומוזום בנוי משתי כרומטידות אחיות המחוברות זו לזו
2. כל כרומוזום בנוי משני כרומוזומים הומולוגיים מאוחים
3. כל כרומוזום מכיל רק גדיל DNA יחיד
4. מספר הכרומוזומים בתא מוכפל כי כל כרומטידה נחשבת כרומוזום נפרד בשלב זה

שאלה 3: צנטרומר

מהו התפקיד המרכזי של הצנטרומר?

1. לשמש אתר ראשית הכפלה עיקרי של הכרומוזום
2. להגן על קצות הכרומוזום מפני אקסונוקלאזות
3. לאפשר קישור של הכרומוזום לסיבי הכישור דרך הקינטוכור
4. להחזיק את הנוקלאוזום הראשון בכל זרוע כרומוזומלית

שאלה 4: טלומרים

איזה מהמשפטים הבאים אינו תפקיד של טלומרים לפי השיעור?

1. הגנה על קצות הכרומוזום מפני אקסונוקלאזות
2. מניעת איחוי בין כרומוזומים על ידי מערכת תיקון DNA
3. עיגון הקצוות כך שניתן יהיה לשמר מתח פיתולי בכרומוזום ליניארי
4. קביעה ישירה של מיקום הקינטוכור על הכרומוזום

שאלה 5: אלמנטים חיוניים לכרומוזום

איזה שילוב נדרש כדי שמקטע DNA יוכל להתקיים ככרומוזום יציב ועצמאי בתא איקריוטי?

1. צנטרומר, טלומרים ואתר ראשית הכפלה
2. צנטרומר, פרומוטר ואינהנסר
3. אתר ראשית הכפלה, אינטרון וטלומרים
4. טלומרים, היסטון H1 ו־CENP-A

שאלה 6: יצירת קריוטיפ

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון את הסיבה לשימוש בתאים בשלב המיטוטי (ובעיקר במטאפאזה) לצורך הכנת קריוטיפ?

1. בשלב המיטוטי מעטפת הגרעין מתפרקת, מה שמאפשר לצבעי ה־Giemsa לחדור בצורה הומוגנית לכל אורך ה־DNA ללא הפרעה של ממברנות תאיות.
2. במטאפאזה הכרומטין מגיע לדרגת הדחיסה המקסימלית שלו (Compact Chromatin), מה שמאפשר לזהות את המורפולוגיה של הכרומוזומים ואת תבנית הפסים (Banding) הייחודית להם.
3. תאי אינטרפאזה אינם מתאימים לקריוטיפ כיוון שהכרומוזומים בהם עדיין אינם קשורים לצנטרומר, ולכן לא ניתן להבחין בין זרוע p לזרוע q.
4. השימוש במיטוזה הכרחי משום שרק בשלב זה ה־DNA עובר דה־מתילציה נרחבת, תהליך שמאפשר לצבעים פלואורסצנטיים להיקשר לאזורי ה־Heterochromatin.

שאלה 7: שימושי קריוטיפ

איזה סוג שינוי הוא המתאים ביותר לזיהוי באמצעות קריוטיפ קלאסי?

1. החלפת בסיס בודד בגן יחיד
2. חסר של שני נוקלאוטידים בתוך אקסון
3. טריזומיה של כרומוזום 21
4. מוטציית missense ב־BRCA1

שאלה 8: כרומוזום חיידקי מול כרומוזום איקריוטי

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון כרומוזום חיידקי טיפוסי?

1. ליניארי, עם טלומרים והרבה אתרי ראשית הכפלה
2. מעגלי, ללא טלומרים וללא צנטרומר
3. ליניארי, עם נוקלאוזומים והיסטון H1
4. מעגלי, אך זקוק לקינטוכור לצורך חלוקה לתאי בת

שאלה 9: נוקלאוזום

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון ובמדויק את מבנה ותכונות הנוקלאוזום?

1. ליבת הנוקלאוזום מורכבת מאוקטמר של היסטונים, כאשר ה־DNA מלופף סביבם ב־2.5 סיבובים הדוקים המוחזקים על ידי קשרים קוולנטיים בין סוכר ה־DNA לשיירי ליזין.
2. יחידת הליבה כוללת כ־147 זוגות בסיסים של DNA המלופפים כ־1.65 פעמים סביב קומפלקס חלבוני המורכב משני הטרו־דימרים של H2A-H2B ושני הטרו־דימרים של H3-H4.
3. ההיסטון H1 נקשר ל־Linker DNA ובכך הופך לחלק בלתי נפרד מהאוקטמר הליבתי, מה שמעלה את מספר זוגות הבסיסים המוגנים ל־200.
4. זנבות ההיסטונים (Histone Tails) פונים אל פנים האוקטמר כדי לייצב את המבנה המרכזי, ולכן אינם נגישים למודיפיקציות אפיגנטיות לאחר יצירת הנוקלאוזום.

שאלה 10: נוקלאוזומים ונוקלאזות

מדוע עיכול חלקי בנוקלאזות משאיר לעיתים קרובות מקטעי DNA באורך של כ־146bp?

1. כי נוקלאזות חותכות תמיד בדיוק כל 146 בסיסים
2. כי 146bp הוא האורך הממוצע של טלומר אנושי
3. כי ה־DNA שמלופף סביב הנוקלאוזום מוגן יחסית, בעוד שה־Linker DNA חשוף
4. כי זהו האורך האופייני של רצף CpG island

שאלה 11: וריאנטים של היסטונים

איזה צימוד בין וריאנט היסטון לתפקידו הוא הנכון?

1. CENP-A - סימון אזורי שבר דו־גדילי; H2A.X - הגדרת הצנטרומר
2. CENP-A - הגדרת הצנטרומר; H2A.X - סימון אזור של שבר דו־גדילי
3. CENP-A - יצירת טלומרים; H2A.X - דחיסת 30nm fiber
4. CENP-A - השתקת כרומוזום X; H2A.X - התחלת רפליקציה

שאלה 12: מתילציה של DNA

מהו כלל האצבע שניתן בשיעור לגבי מתילציה של DNA על CpG islands?

1. מתילציה בדרך כלל קשורה לפתיחת כרומטין ולהגברת שעתוק
2. מתילציה בדרך כלל קשורה לסגירת כרומטין ולהשתקה
3. מתילציה מתבצעת על אדנין בלבד ולכן אינה רלוונטית באדם
4. מתילציה של DNA שקולה לאצטילציה של היסטונים

שאלה 13: מודיפיקציות על היסטונים

איזה מהמשפטים הבאים תואם את כלל האצבע שניתן בשיעור לגבי זנבות היסטונים?

1. בדרך כלל אצטילציה קשורה לכרומטין פתוח ומתילציה קשורה לכרומטין סגור
2. אצטילציה ומתילציה של היסטונים משפיעות רק על יציבות הקשר הפוספודיאסטרי
3. אצטילציה ומתילציה מתבצעות על ה־Histone fold המוסתר בתוך הנוקלאוזום
4. אצטילציה תמיד משתיקה גנים ומתילציה תמיד מפעילה גנים ללא חריגים

שאלה 14: Chromatin Remodeling

איזה מהבאים הוא דוגמה לפעולה של קומפלקס chromatin remodeling?

1. הוספת קבוצת מתיל לציטוזין ב־CpG
2. הוספת קבוצת אצטיל לזנב היסטון
3. הזזה, פינוי או הרפיה של נוקלאוזום תוך שימוש ב־ATP
4. סינתזה של DNA חדש במהלך רפליקציה

שאלה 15: XIST

מהו התיאור הנכון של XIST לפי השיעור?

1. חלבון היסטוני שמחליף את H2A בצנטרומר
2. lncRNA שנקשר לאחד מכרומוזומי X וגורם להשתקתו
3. אנזים רימודלינג שמפנה נוקלאוזומים מפרומוטורים
4. רצף DNA טלומרי שמגן על כרומוזום X

שאלה 16: סופרקוילינג במהלך טרנסקריפציה

כאשר RNA polymerase מתקדם על DNA, מה צפוי להיווצר מבחינה טופולוגית?

1. לפני הפולימראז נוצר negative supercoiling, ואחריו positive supercoiling
2. לפני הפולימראז נוצר positive supercoiling, ואחריו negative supercoiling
3. לפני ואחרי הפולימראז נוצר תמיד אותו סוג של supercoiling
4. אין השפעה טופולוגית כל עוד הפולימראז נע על גדיל יחיד בלבד

שיעור 4: מבנה העל של הכרומטין

הטרוכרומטין ואאוכרומטין, LADs, Hi-C, TADs, קומפרטמנטים A/B, טריטוריות כרומוזומליות והמעבר מאינטרפאזה למיטוזה.

שאלה 1: אאוכרומטין מול הטרוכרומטין

איזה צימוד הוא המדויק ביותר מבחינת ארגון וסימון כימי?

1. אאוכרומטין - מאופיין ב־H3K9me3 ומיקומו בפריפריית הגרעין; הטרוכרומטין - מאופיין ב־H3K4me3 ומרכזיות גיאומטרית.
2. אאוכרומטין - כרומטין פתוח המאופיין ב־H3K4me3 ונגישות ל־RNA Polymerase; הטרוכרומטין - כרומטין דחוס המאופיין ב־H3K9me3 והשתקה.
3. אאוכרומטין - אזור חסר נוקלאוזומים המאפשר תעתוק רציף; הטרוכרומטין - אזור שבו ה־DNA ליניארי לחלוטין ואינו מלופף סביב היסטונים.
4. אאוכרומטין - כרומטין המצוי רק בקרבת ה־LADs; הטרוכרומטין - כרומטין המצוי אך ורק בתוך ה־Nucleolus לצורך השתקת גנים ריבוזומליים.

שאלה 2: הגרעינון כדוגמה לארגון מרחבי

מה מדגים הגרעינון (Nucleolus) בהקשר של הקשר בין דחיסות לפעילות גנומית?

1. שצפיפות כרומטין גבוהה במיקרוסקופיה אלקטרונית היא עדות מוחלטת להשתקה טרנסקריפציונית ולמבנה של הטרוכרומטין קונסטיטוטיבי.
2. שפעילות טרנסקריפציונית גבוהה מחייבת פיזור מוחלט של הכרומטין למצב של אאוכרומטין דליל שאינו נראה כצבר (Aggregate) בגרעין.
3. שאזור גרעיני מוגדר יכול להפגין דחיסות פיזית גבוהה מאוד ובכל זאת להוות אתר של פעילות טרנסקריפציונית אינטנסיבית (ייצור rRNA).
4. שהגרעינון משמש כ”מחסן” להשתקת גנים ריבוזומליים עודפים, ולכן הוא נראה כצבר דחוס של כרומטין מושתק בדומה ל־LADs.

שאלה 3: הטרוכרומטין קונסטיטוטיבי לעומת פקולטטיבי

איזה משפט מגדיר נכון את ההבדל התפקודי בין שני סוגי ההטרוכרומטין?

1. קונסטיטוטיבי משתנה בהתאם לסיגנלים התפתחותיים (Cell-type specific); פקולטטיבי נשאר דחוס וקבוע בכל סוגי התאים באורגניזם.
2. קונסטיטוטיבי מאפיין אזורים מבניים קבועים כמו צנטרומרים; פקולטטיבי מאפיין גנים שמושתקים באופן הפיך בהתאם לתוכנית הביולוגית.
3. קונסטיטוטיבי נוצר רק בתגובה לנזקי DNA לצורך תיקון; פקולטטיבי הוא המצב הדיפולטיבי של כל הכרומוזומים במהלך שלב ה־S.
4. קונסטיטוטיבי מאופיין בקישור של חלבוני CTCF בלבד; פקולטטיבי מאופיין בקישור בלעדי של חלבוני Lamin לממברנה הגרעינית.

שאלה 4: LADs (Lamina-Associated Domains)

מהו התיאור המדויק ביותר של הדינמיקה והתפקיד של LADs בגרעין?

1. אזורי DNA המקודדים לחלבוני הלמינה הגרעינית, ולכן הם ממוקמים פיזית בצמוד לממברנה לצורך תרגום יעיל של mRNA.
2. מקטעי כרומטין, לרוב הטרוכרומטיים, המעוגנים ללמינה הגרעינית ונוטים להפגין רמות שעתוק נמוכות ודחיסות גבוהה יחסית.
3. לולאות DNA פעילות מאוד הפורצות מתוך הטריטוריה הכרומוזומלית כדי להגיע לממברנה ולקבל סיגנלים חוץ־תאיים ישירים.
4. אזורים המוגדרים על ידי הצטברות של חלבוני Cohesin בלבד, שתפקידם למנוע מהכרומטין לגעת בממברנת הגרעין בזמן האינטרפאזה.

שאלה 5: מחלת ה־Progeria וארגון הכרומטין

מדוע מחלת הפרוגריה משמשת מודל חשוב להבנת ארגון הכרומטין בשיעור?

1. כי היא נגרמת מחוסר מוחלט בהיסטונים, מה שמוביל לקריסה של מבנה ה־TADs בכל שלבי מחזור התא.
2. כי היא מדגימה כיצד מוטציה בחלבוני הקינטוכור מונעת את הפרדת הכרומטידות האחיות בזמן המיטוזה.
3. כי היא מדגימה כיצד פגם בחלבון Lamin A משבש את המבנה המרחבי של הגרעין ואת האינטראקציה התקינה של LADs עם הממברנה.
4. כי היא הוכחה לכך שדחיסת כרומוזומים מיטוטית אינה תלויה ב־Condensin אלא רק באנזימי Topoisomerase II.

שאלה 6: עקרון שיטת ה־Hi-C

מהו הרצף הלוגי של שלבי העבודה בשיטת Hi-C המאפשר מיפוי מרחבי של הגנום?

1. בידוד כרומוזומים מטאפאזיים, צביעתם ב־DAPI, ומדידת המרחק הממוצע ביניהם תחת מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה.
2. ריצוף עמוק של כל ה־DNA בתא ולאחר מכן שימוש באלגוריתם המנבא את הקיפול המרחבי על בסיס רצף הנוקלאוטידים בלבד.
3. קיבוע (Cross-linking) של חלבונים ל־DNA, חיתוך באנזימי רסטריקציה, וליגציה של קצוות סמוכים מרחבית ליצירת מולקולות כימריות.
4. הפרדת DNA לפי גודל בג’ל אלקטרופורזה מסוג PFGE ולאחר מכן זיהוי רצפי CTCF באמצעות נוגדנים ספציפיים.

שאלה 7: פירוש מפת חום (Heatmap) של Hi-C

במפת Hi-C, מה ניתן להסיק מנוכחותם של אותות (נקודות חמות) הרחק מהאלכסון הראשי?

1. שאזורים אלו ב־DNA עברו אמפליקציה (הכפלה) משמעותית בתאי הדגימה ולכן הם מופיעים פעמיים בריצוף.
2. קיימת אינטראקציה מרחבית חזקה בין שני לוקוסים המרוחקים זה מזה מבחינה ליניארית על גבי הכרומוזום.
3. מדובר בטעות טכנית בתהליך הליגציה שבה קצוות DNA חופשיים התחברו באופן אקראי לחלוטין ללא קשר למבנה הגרעין.
4. אזורים אלו מייצגים DNA שאינו מלופף סביב נוקלאוזומים ולכן הוא נוטה “לנדוד” במפת החום למיקומים לא צפויים.

שאלה 8: הגדרת TAD (Topologically Associating Domain)

איזה מהמשפטים הבאים מגדיר באופן המדויק ביותר את המושג TAD?

1. תחום כרומוזומי שבו כל הגנים עוברים תעתוק סינכרוני על ידי אותו קומפלקס של RNA Polymerase.
2. יחידה ארגונית שבה תדירות האינטראקציות המרחביות בתוך התחום גבוהה משמעותית מתדירות האינטראקציות עם אזורים מחוץ לו.
3. מבנה המורכב מ־147 זוגות בסיסים של DNA המלופפים סביב שמונה חלבוני היסטונים ליבתיים.
4. אזור בכרומוזום שבו ה־DNA נמצא במצב של Supercoiling חיובי המונע יצירת לולאות מרחביות.

שאלה 9: תפקיד ה־TADs בבקרת גנים

כיצד ארגון ה־DNA ל־TADs משפיע על בקרת הביטוי של גנים בתא?

1. ה־TADs מבטיחים שכל פקטור שעתוק שנקשר ל־DNA יוכל להגיע לכל פרומוטר על פני הכרומוזום באותה יעילות.
2. ה־TADs משמשים כמסגרת המגבילה את פעילות ה־Enhancers לפרומוטרים הנמצאים בתוך אותו תחום, ובכך מונעים הפעלה שגויה של גנים שכנים.
3. ה־TADs מחליפים את הצורך במודיפיקציות היסטוניות ומבצעים השתקה של גנים באמצעות לחץ פיזי בלבד.
4. ה־TADs גורמים לכל הגנים הנמצאים בתוכם לעבור דגרדציה מהירה של mRNA כדי לשמור על שיווי משקל תאי.

שאלה 10: מנגנון ה־Loop Extrusion (Cohesin ו־CTCF)

לפי מודל ה־Loop Extrusion, מהו התפקיד המכני של קוהסין ו־CTCF ביצירת לולאות?

1. CTCF הוא מנוע מולקולרי הצורך ATP כדי לדחוף את ה־DNA, בעוד שקוהסין משמש כעוגן קבוע על הממברנה.
2. קוהסין מתפקד כטבעת המגדילה את הלולאה באופן אקטיבי, בעוד ש־CTCF מתפקד כ”חסם” העוצר את התקדמות הקוהסין באתרים ספציפיים.
3. CTCF מתפקד כטבעת המגדילה את הלולאה באופן אקטיבי, בעוד שקוהסין מתפקד כ”חסם” העוצר את התקדמות הקוהסין באתרים ספציפיים.
4. קוהסין מחבר בין כרומוזומים לא־הומולוגיים, ו־CTCF מוודא שהחיבור יתבצע רק באזורי הטרוכרומטין.

שאלה 11: כיווניות (Orientation) של אתרי CTCF

מדוע הכיווניות של רצף הקישור של CTCF קריטית ליצירת לולאה יציבה?

1. כי קוהסין יכול להיעצר בצורה אפקטיבית רק כאשר הוא פוגש חלבוני CTCF שפונים זה אל זה.
2. כי אתרי CTCF שפונים לאותו כיוון גורמים לקוהסין להסתובב סביב עצמו וליצור קשרים קוולנטיים בלתי הפיכים.
3. כי רק אתרי CTCF המכוונים לכיוון הצנטרומר מאפשרים שכפול תקין של ה־DNA במהלך שלב ה־S.
4. כי כיווניות הפוכה (Divergent) גורמת ל־DNA להיחתך על ידי אנזימי טופואיזומראז ולהוביל לאפופטוזיס.

שאלה 12: קומפרטמנטים A ו־B בגרעין

איזה מהמשפטים הבאים מתאר נכון את ההבדלים בין קומפרטמנט A לבין קומפרטמנט B?

1. קומפרטמנט A מאופיין בהשתקה ומיקום מרכזי יותר בגרעין; קומפרטמנט B מאופיין בכרומטין פעיל ומיקום פריפריאלי.
2. קומפרטמנט A מאופיין בכרומטין פעיל ומיקום מרכזי יותר בגרעין; קומפרטמנט B מאופיין בהשתקה ומיקום פריפריאלי.
3. קומפרטמנט A מאופיין בהשתקה ומיקום פריפריאלי; קומפרטמנט B מאופיין בכרומטין פעיל ומיקום מרכזי יותר בגרעין.
4. קומפרטמנט A מאופיין בכרומטין פעיל ומיקום פריפריאלי; קומפרטמנט B מאופיין בהשתקה ומיקום מרכזי יותר בגרעין.

שאלה 13: דינמיות של קומפרטמנטים

מעבר של לוקוס גנטי מקומפרטמנט B לקומפרטמנט A במהלך התמיינות תאים מעיד בדרך כלל על:

1. מעבר של הגן לאזור דחוס יותר בגרעין לצורך השתקה ארוכת טווח.
2. איבוד של כל הנוקלאוזומים באותו אזור והפיכתו ל־DNA חשוף.
3. שינוי במיקומו המרחבי של הגן ועלייה בפוטנציאל התעתוק והנגישות שלו לפקטורי שעתוק.
4. שבירה פיזית של הכרומוזום וחיבורו מחדש לכרומוזום אחר (טרנסלוקציה).

שאלה 14: טריטוריות כרומוזומליות (Chromosome Territories)

מה נכון לגבי הארגון המרחבי של כרומוזומים שונים בגרעין האינטרפאזי?

1. כל הכרומוזומים שזורים זה בזה בצורה אקראית לחלוטין כמו קערת ספגטי, ללא כל הפרדה פיזית.
2. כל כרומוזום תופס נפח מוגדר (טריטוריה), כאשר כרומוזומים עשירים בגנים נוטים לתפוס מיקום מרכזי יותר בגרעין.
3. שני הכרומוזומים ההומולוגיים (למשל שני עותקים של כרומוזום 1) תמיד צמודים פיזית זה לזה באותה טריטוריה.
4. הטריטוריות הכרומוזומליות נקבעות במיטוזה ונשארות קבועות וזהות לחלוטין בכל התאים של אותו יצור חי.

שאלה 15: ארגון הכרומוזום במיטוזה (Mitotic Chromosomes)

מהו השינוי העיקרי המתרחש בארגון הכרומטין במעבר מאינטרפאזה למיטוזה?

1. שמירה על מבנה ה־TADs והקומפרטמנטים תוך הכפלת מספר ההיסטונים בכל נוקלאוזום.
2. פירוק של מבני ה־TADs והקומפרטמנטים לטובת ארגון של לולאות סביב ציר מרכזי (Axial Scaffold) המורכב מקונדנסין.
3. מעבר של כל ה־DNA בגרעין לקומפרטמנט A כדי לאפשר גישה מקסימלית לאנזימי השכפול.
4. הסרה מוחלטת של חלבוני ה־Lamin והחלפתם בחלבוני CTCF כדי למנוע מהכרומוזומים להידבק לממברנה.

שאלה 16: השוואה בין Cohesin ל־Condensin

מהו ההבדל המרכזי בתפקוד של קוהסין וקונדנסין לפי הנלמד בשיעור?

1. קוהסין פועל בעיקר באינטרפאזה ליצירת TADs ובחיבור אחיות; קונדנסין פועל במיטוזה לצורך דחיסת הכרומוזומים.
2. קוהסין פועל בעיקר במיטוזה לצורך דחיסת הכרומוזומים; קונדנסין פועל באינטרפאזה ליצירת TADs ובחיבור אחיות.
3. קוהסין פועל בעיקר במיטוזה ליצירת TADs ובחיבור אחיות; קונדנסין פועל באינטרפאזה לצורך דחיסת הכרומוזומים.
4. קוהסין פועל בעיקר באינטרפאזה לצורך דחיסת הכרומוזומים; קונדנסין פועל במיטוזה ליצירת TADs ובחיבור אחיות.

שאלה 17: תפקיד החלבון Ki-67 במיטוזה

כיצד תורם החלבון Ki-67 להפרדה תקינה של כרומוזומים במהלך החלוקה?

1. הוא משמש כאנזים המפרק את הקשרים בין כרומטידות אחיות באזור הצנטרומר.
2. הוא יוצר מעטפת טעונה על פני הכרומוזומים המונעת מהם להיצמד זה לזה (Surfactant-like) באמצעות דחייה אלקטרוסטטית.
3. הוא משמש כסיגנל המפעיל את פירוק מעטפת הגרעין בתחילת הפרופאזה.
4. הוא נקשר למיקרוטובולי ומנחה אותם ישירות אל הקינטוכור של כל כרומוזום.

שאלה 18: חוסר ב־Ki-67 והשפעתו על התא

מהן התוצאות הצפויות בתא שבו הוסר החלבון Ki-67, כפי שהוסבר בשיעור?

1. התא לא יצליח לבצע סגרגציה של כרומוזומים והמיטוזה תיעצר בשלב המטאפאזה.
2. הכרומוזומים יעברו דגרדציה מוחלטת מיד עם הכניסה לשלב הפרופאזה בשל חשיפה לנוקלאזות.
3. המיטוזה עשויה להסתיים בהצלחה, אך שחזור ארגון הכרומטין ותוכנית הטרנסקריפציה באינטרפאזה שלאחר מכן ייפגעו.
4. התא יהפוך לתא סרטני באופן מיידי בשל הכפלה בלתי מבוקרת של הצנטרוזומים.

שיעור 5: צנטרומרים, קוהזין, סגרגציה ומבוא להכפלת DNA

צנטרומרים, קוהזין, סגרגציה, גיל האם ותסמונת דאון, ההכפלה הסמי־קונסרבטיבית, ניסוי מזלסון־סטל ו־DNA polymerase.

שאלה 1: הגדרת צנטרומר פעיל

איזה ניסוח הוא המדויק ביותר לפי השיעור?

1. צנטרומר פעיל נקבע רק לפי מיקום אנטומי קבוע על הכרומוזום
2. צנטרומר פעיל נקבע רק לפי נוכחות רצף אלפא-סאטלייט בכל מקום שבו הוא מופיע
3. צנטרומר פעיל נקבע משילוב של רצף מתאים עם הגדרה אפיגנטית הכוללת CENP-A
4. צנטרומר פעיל נקבע רק לפי כמות הקוהזין המצטברת עליו במיטוזה

שאלה 2: חשיבות צנטרומר יחיד

מה הסיבה המרכזית לכלל של “צנטרומר אחד ואחד בלבד” לכרומוזום?

1. כדי לאפשר רק אתר ראשית הכפלה יחיד על אותו כרומוזום
2. כדי למנוע קישור לשני כיוונים שונה ולגרום לעיכוב, שבירה או אנאופלואידיה
3. כדי לשמור על סימטריה בין זרוע p לזרוע q בזמן רפליקציה
4. כדי להגביל את מספר המיקרוטובולים שנקשרים לכל כרומוזום למספר קבוע

שאלה 3: נאוצנטרומר

איזה מצב מתאר נכון Neocentromere?

1. אזור telomeric שעובר דחיסה והופך לאתר רפליקציה חדש
2. רצף alpha satellite מושתק שנשאר שקט אך מושך מיקרוטובולים במיטוזה
3. אזור שלא תפקד קודם כצנטרומר פעיל ועובר אקטיבציה לאחר פגיעה כרומוזומלית
4. צנטרומר שני שמופעל זמנית כדי לחזק את הקינטוכור בכרומוזום גדול

שאלה 4: צנטרומר בשמרים מול אדם

איזו השוואה היא המדויקת ביותר?

1. בשמרים ובאדם הצנטרומר בנוי תמיד מנוקלאוזום יחיד עם CENP-A
2. בשמרים הצנטרומר פשוט וקומפקטי יותר, ובאדם הוא רחב ומורכב מחזרות alpha satellite רבות
3. בשמרים הצנטרומר אפיגנטי בלבד, ובאדם הוא נקבע רק לפי רצף
4. בשמרים אין כלל CENP-A, ובאדם הוא מחליף את H2A

שאלה 5: שתי אוכלוסיות הקוהזין

איזה ניסוח מבטא נכון את שתי האוכלוסיות של הקוהזין?

1. אוכלוסייה אחת מקפלת TADs, ואוכלוסייה אחרת מחזיקה כרומטידות אחיות יחד
2. אוכלוסייה אחת בונה קינטוכור, ואוכלוסייה אחרת מזרזת פולימריזציה של DNA
3. אוכלוסייה אחת מגינה על טלומרים, ואוכלוסייה אחרת מסמנת שברים דו־גדיליים
4. אוכלוסייה אחת מצפה כרומוזומים במיטוזה, ואוכלוסייה אחרת דוחסת כרומטין לרוזטות

שאלה 6: מחזור הקוהזין

איזה רצף אירועים הוא הנכון ביותר?

1. הקוהזין נקשר ביציבות ב־G1, מוסר ב־S, וחוזר בצנטרומר רק באנאפאזה
2. הקוהזין דינמי ב־G1, מיוצב בזמן S עם יצירת הכרומטידה האחות, ומוסר בשני שלבים במיטוזה
3. הקוהזין עולה רק לאחר סיום מיטוזה, ונשאר קבוע עד מחזור התא הבא
4. הקוהזין נקשר רק לצנטרומר ב־S, ורק לאחר מכן מתפשט לזרועות בפרופאזה

שאלה 7: הסרת קוהזין במיטוזה

איזו קביעה היא המדויקת ביותר?

1. בפרופאזה מוסר כל הקוהזין, ולכן כרומוזום X נעלם לפני מטאפאזה
2. בפרופאזה מוסר הקוהזין מהזרועות, ובאנאפאזה separase חותך את הקוהזין שנותר בצנטרומר
3. בפרופאזה separase חותך את הקוהזין בצנטרומר, ובאנאפאזה APC/C מסיר אותו מהזרועות
4. בפרופאזה condensin מחליף את הקוהזין בכל האזורים, ולכן אין עוד צורך ב־APC/C

שאלה 8: מנגנון ה־checkpoint של מטאפאזה־אנאפאזה

מהו הסיגנל המכני שהתא “מחפש” כדי לאשר סגרגציה?

1. היעלמות מלאה של כל מיקרוטובולי הכישור מצנטרומרים לא קשורים
2. יצירת רווח קטן בין הכרומטידות באזור הצנטרומר עקב משיכה דו־קוטבית מול התנגדות הקוהזין
3. קיצור סימטרי של שתי זרועות הכרומוזום עד שהצנטרומר נעשה בלתי נראה
4. דחיסה מרבית של הכרומטין בצנטרומר עד שלא נותרת תנועה יחסית בין האחיות

שאלה 9: גיל האם ותסמונת דאון

איזה הסבר משקף בצורה הטובה ביותר את הקשר בין גיל האם לטריזומיה 21?

1. עם הגיל גדל מספר אתרי ראשית ההכפלה על כרומוזום 21 ולכן הוא מוכפל פעמיים
2. עם הגיל גובר שיעור האקטיבציה של נאוצנטרומרים בביצית ולכן כרומוזום 21 נמשך פעמיים
3. עם הגיל מתמעט קוהזין פונקציונלי באואוציטים שנעצרו זמן רב, ולכן הסגרגציה במיוזה נעשית פחות מדויקת
4. עם הגיל עולה קצב הרפליקציה בביצית, ולכן DNA polymerase טועה יותר דווקא בכרומוזום 21

שאלה 10: גברים לעומת נשים

איזה ניסוח הוא המדויק ביותר?

1. כי בספרמטוגנזה אין כלל קוהזין, ולכן גיל האב אינו רלוונטי לאנאופלואידיה
2. כי תאי הזרע עצמם נשארים עצורים במשך עשרות שנים ולכן עוברים בקרה חזקה יותר
3. כי תאי הזרע מתחדשים כל הזמן, ולכן גיל תא הזרע הממוצע אינו עולה כמו באואוציט
4. כי במיוזה זכרית כרומוזום 21 אינו עובר סגרגציה דרך צנטרומר וקינטוכור

שאלה 11: שלושת מודלי ההכפלה

איזו קביעה מבחינה נכון בין המודלים שהוצעו לפני ניסוי מסלסון ושטאל?

1. במודל הקונסרבטיבי כל גדיל ישן מזווג מיד עם גדיל חדש; במודל הסמי-קונסרבטיבי הדו־גדיל הישן נשמר
2. במודל הדיספרסיבי כל מולקולה מכילה מקטעים ישנים וחדשים מעורבבים; במודל הסמי-קונסרבטיבי כל מולקולה מכילה גדיל ישן וגדיל חדש
3. במודל הסמי-קונסרבטיבי נוצרת מולקולה ישנה ומולקולה חדשה; במודל הדיספרסיבי כל דור מכיל רק DNA חדש
4. במודל הקונסרבטיבי ובמודל הדיספרסיבי מתקבלות אותן תחזיות לאחר שני דורות ולכן אי אפשר להבדיל ביניהם

שאלה 12: ניסוי מסלסון ושטאל - דור ראשון

איזו תוצאה אחרי מחזור חלוקה אחד ב־N¹⁴ הייתה עקבית עם המודל הסמי-קונסרבטיבי?

1. פס כבד בלבד, כי עדיין רוב החנקן ב־DNA הוא N¹⁵
2. שני פסים, כבד וקל, כי מחצית המולקולות כבר נבנו מחדש
3. פס ביניים יחיד, כי כל מולקולה מכילה גדיל ישן וגדיל חדש
4. פס קל בלבד, כי כל הנוקלאוטידים החדשים באים ממדיום N¹⁴

פתרון

התשובה הנכונה היא (3).

אחרי דור אחד, כל המולקולות הן היברידיות - גדיל ישן כבד וגדיל חדש קל - ולכן מתקבל פס ביניים יחיד.

למה האחרות שגויות:

• (1) לא מתאים לרפליקציה שהתרחשה
• (2) זה היה מתאים יותר לתחזית אחרת
• (4) עדיין יש גדיל ישן כבד בכל מולקולה

שאלה 13: ניסוי מסלסון ושטאל - דור שני

איזו תוצאה אחרי שני מחזורי חלוקה מפרידה בין סמי-קונסרבטיבי לדיספרסיבי?

1. הופעת פס כבד נוסף לצד פס ביניים
2. הופעת שתי אוכלוסיות: ביניים וקל
3. הופעת פס יחיד שנעשה מעט קל יותר מהדור הראשון
4. היעלמות מלאה של כל ה־DNA ההיברידי

שאלה 14: תפקיד DNA polymerase

איזה ניסוח הוא המדויק ביותר?

1. הוא יוצר אנרגיה חדשה לקשר הפוספודיאסטרי שלא קיימת ב־dNTP
2. הוא מקרב נכון בין 3’-OH לבין פוספט α ומבצע סלקציה פונקציונלית דרך זיווג בסיסים
3. הוא מחליף את קשרי המימן בקשרים קוולנטיים בין שני הגדילים
4. הוא פותח את הגדיל התבנית ומסמן היכן להתחיל את הרפליקציה

שאלה 15: כיווניות הסינתזה

איזה משפט הוא המדויק ביותר?

1. DNA polymerase מסוגל לעבוד לשני הכיוונים, לפי סוג הפולימראז
2. DNA polymerase קורא תבנית 5’←3’ ובונה גדיל 3’←5’
3. DNA polymerase מאריך תמיד בקצה 3’ של השרשרת ולכן הסינתזה היא 5’←3’
4. DNA polymerase יכול להתחיל סינתזה מאפס אם יש זיווג בסיסים תקין באזור

שאלה 16: proofreading

מתי מנגנון ההגהה של הפולימראז נכנס לפעולה?

1. כאשר הנוקלאוטיד השגוי לא הצליח כלל להיכנס לאתר הקטליטי
2. כאשר נוצר זיווג נכון, אך ה־pyrophosphate לא משתחרר
3. כאשר נוקלאוטיד שגוי כבר הוכנס, יוצר עיוות בשלד, ומועבר לאתר 3’←5’ אקסונוקלאז
4. כאשר הפולימראז נופל מה־DNA, ואז אקסונוקלאז חופשי מסיר את כל המקטע האחרון

שאלה 17: איזון בין פולימריזציה להגהה

איזו תוצאה צפויה מהפרת האיזון בין שני האתרים של הפולימראז?

1. אקסונוקלאז חלש מדי יאט מאוד את S phase, ואילו פולימריזציה חלשה מדי תגרום רק ליותר שגיאות
2. פולימריזציה חזקה מדי עלולה להעלות טעויות, ואקסונוקלאז דומיננטי מדי עלול להאט מאוד את הרפליקציה
3. כל שינוי קטן באיזון יגרום מייד להפסקה מלאה של רפליקציה בכל סוגי התאים
4. פולימריזציה חזקה מדי עלולה להאט מאוד את הרפליקציה, ואקסונוקלאז דומיננטי מדי עלול להעלות טעויות

שאלה 18: פולימראזות אנושיות שהן רֶפּלִיקָטִיבִיות עם proofreading

איזו שלישייה נכונה?

1. Pol α, Pol β, Pol γ
2. Pol δ, Pol ε, Pol γ
3. Pol I, Pol II, Pol III
4. Pol β, Pol δ, Pol κ

שיעור 6: מזלג רפליקציה, טלומרים וטופואיזומרז

ראשית הכפלה, ORC/MCM, הליקאז, טופואיזומרז, RPA, PCNA, Pol α/δ/ε, מקטעי אוקזקי, החלפת פריימרים, כרומטיניזציה מחדש ו־Trinucleotide Repeat Diseases.

שאלה 1: אתר ראשית הכפלה

איזה שילוב תכונות מאפיין בצורה הטובה ביותר Origin of Replication?

1. אזור עשיר ב־GC, צפוף בנוקלאוזומים, ובעל positive supercoiling מקומי
2. אזור עשיר ב־AT, דל בנוקלאוזומים, ובעל תנאים שמקלים על פתיחת הדו־גדיל
3. אזור אקראי בגנום שנבחר מחדש בכל מחזור על פי קצב הטרנסקריפציה
4. אזור החייב להיות בתוך הטרוכרומטין קונסטיטוטיבי כדי למנוע ירי כפול

שאלה 2: חיידקים מול אאוקריוטים - ירי אתרי הכפלה

איזה משפט מבחין נכון בין חיידקים לאאוקריוטים?

1. בחיידקים ובאאוקריוטים כל Origin יכול לירות מספר פעמים באותו מחזור, אך בחיידקים יש פחות Origins
2. בחיידקים יש Origin יחיד שיכול להתחיל מחזור חדש לפני סיום הקודם, ואילו באאוקריוטים כל Origin אמור לירות פעם אחת בלבד בכל מחזור
3. באאוקריוטים יש Origin יחיד לכל כרומוזום, אך הוא נטען מחדש בכל שלב S מספר פעמים באותו מחזור, בעוד שבחיידקים יש Origins רבים שכל אחד מהם יורה פעם אחת בלבד
4. באאוקריוטים יש Origin יחיד שיכול להתחיל מחזור חדש לפני סיום הקודם, ואילו בחיידקים כל Origin אמור לירות פעם אחת בלבד בכל מחזור

שאלה 3: הרכבת מזלג הרפליקציה באאוקריוטים

איזה רצף הוא המדויק ביותר?

1. MCM נקשר ראשון ל־DNA, אחריו ORC, ואז RPA מפעיל את ההליקאז
2. ORC מסמן את האתר, מגייס MCM לא פעיל ב־G1, ובכניסה ל־S מופעל MCM ומשתחרר לפעולה
3. PCNA נטען על ה־Origin, מפעיל את ORC, ורק אז מגויסים CDC6 ו־CDT1
4. ORC מפעיל מיד את Pol α, ורק לאחר תחילת הסינתזה מגיע ההליקאז MCM

שאלה 4: תפקידי MCM וטופואיזומראז

איזה צימוד בין חלבון לתפקידו נכון ביותר?

1. MCM מסיר positive supercoiling; טופואיזומראז פותח קשרי מימן בדו־גדיל
2. MCM פותח את הדו־גדיל תוך שימוש ב־ATP; טופואיזומראז משחרר את המתח שנוצר לפני המזלג
3. MCM מצפה ssDNA; טופואיזומראז מחליף פריימרים במקטעי אוקזקי
4. MCM מסנתז פריימרים; טופואיזומראז טוען את PCNA על ה־DNA

שאלה 5: RPA / SSB

מהו התפקיד המרכזי של RPA במזלג הרפליקציה?

1. לזהות זיווג בסיסים שגוי ולבצע proofreading בזמן אמת
2. לצפות DNA חד־גדילי פתוח ולמנוע היסגרות מחודשת של הגדילים
3. להחזיק את ה־DNA פולימראז צמוד לתבנית כדי להעלות processivity
4. לחתוך את הפריימר כאשר הפולימראז מגיע למקטע האוקזקי הבא

שאלה 6: PCNA

איזה משפט מתאר נכון את תרומת PCNA לרפליקציה?

1. הוא מעלה fidelity על ידי חיתוך נוקלאוטידים שגויים מקצה 3’
2. הוא מחזיק את הפולימראז קרוב ל־DNA וכך מעלה processivity
3. הוא פותח את הדו־גדיל ומפנה נוקלאוזומים ממסלול המזלג
4. הוא מסנתז את קטע ה־DNA הראשון לאחר פריימר ה־RNA

שאלה 7: פולימראז α

איזה תיאור של DNA polymerase α הוא המדויק ביותר?

1. פולימראז רֶפּלִיקָטִיבִי מהיר עם proofreading גבוה, האחראי לשכפול רציף של leading strand
2. פולימראז בעל פרוססיביות נמוכה, שמתחיל de novo, מסנתז RNA קצר ולאחריו קטע DNA קצר
3. פולימראז מיטוכונדריאלי שמחליף את הפריימרים של מקטעי אוקזקי
4. פולימראז תיקון שמסוגל לפרק flap ולסגור nick ללא ליגאז

שאלה 8: Leading מול lagging strand באאוקריוטים

איזה צימוד הוא הנכון ביותר?

1. Pol δ - leading strand; Pol ε - lagging strand
2. Pol ε - leading strand; Pol δ - lagging strand
3. Pol α - leading strand; Pol δ - lagging strand
4. Pol ε - שני הגדילים; Pol α - רק תיקון שלאחר רפליקציה

שאלה 9: מקטעי אוקזקי

איזה מהמשפטים הבאים מסביר בצורה המדויקת והמנגנונית ביותר מדוע מתבצעת סינתזה מקוטעת (מקטעי אוקזקי) על הגדיל המאחר (Lagging Strand)?

1. פולימראז δ, האחראי על סינתזת הגדיל המאחר, פועל ללא טבעת ה־PCNA, ולכן הפרוססיביות שלו נמוכה והוא נאלץ להתנתק מהתבנית כל 100-200 בסיסים.
2. אנזימי DNA פולימראז מסוגלים להוסיף נוקלאוטידים אך ורק בכיוון 5’←3’. מכיוון שהגדילים אנטי-מקבילים, הסינתזה על הגדיל המאחר חייבת להתבצע בכיוון הפוך להתקדמות המזלג, ולכן נעשית במקטעים.
3. הליקאז (MCM) פותח את קשרי המימן בפעימות, ונאלץ לעצור זמנית בכל פעם שהוא נתקל בנוקלאוזום (כל כ־200 בסיסים), מה שמכתיב את אופי הסינתזה המקוטעת.
4. חלבוני ה־RPA המצפים את ה־DNA החד־גדילי חוסמים פיזית את התקדמות הפולימראז הרֶפּלִיקָטִיבִי, שמחויב להתנתק ולהמתין להנחת פריימר חדש על ידי פולימראז אלפא.

שאלה 10: גודל מקטעי אוקזקי

מה מסביר בצורה הטובה ביותר את ההבדל בגודל מקטעי אוקזקי בין חיידקים לאאוקריוטים?

1. בחיידקים אין צורך בפריימר, ולכן המקטעים גדולים יותר
2. באאוקריוטים גודל המקטעים מושפע מארגון הכרומטין והנוקלאוזומים
3. בחיידקים ה־PCNA קטן יותר, ולכן הפולימראז רץ מרחק גדול יותר
4. באאוקריוטים ההליקאז איטי יותר, ולכן כל מקטע חייב להסתיים מוקדם יותר

שאלה 11: הפולימראז על ה־lagging strand

מה קורה כשהפולימראז על ה־lagging strand מגיע לפריימר של המקטע הבא?

1. הוא ממשיך דרך ה־RNA primer ומחליף אותו ישירות ללא עצירה
2. הוא נעצר מול אזור דו־גדילי, ונשאר nick שדורש עיבוד נוסף
3. הוא מדלג מעל הפריימר הבא ומתחיל את המקטע שאחריו
4. הוא מבצע proofreading על הפריימר ורק אז ממשיך ברצף

שאלה 12: החלפת פריימר בחיידקים מול אאוקריוטים

איזה צימוד נכון?

1. חיידקים - FEN1; אאוקריוטים - Pol I עם 5’→3’ exonuclease
2. חיידקים - Pol I עם 5’→3’ exonuclease; אאוקריוטים - FEN1 לאחר יצירת flap
3. חיידקים - Pol δ; אאוקריוטים - Pol ε
4. חיידקים - RPA; אאוקריוטים - PCNA

שאלה 13: FACT לאחר מעבר מזלג הרפליקציה

איזה תיאור משקף נכון את תפקיד FACT בהקשר שנלמד?

1. הוא מסיר את כל ההיסטונים לצמיתות כדי לאפשר ל־RPA לכסות את ה־DNA החדש
2. הוא מסייע באריזה מחדש של ה־DNA לכרומטין מיד לאחר מעבר המזלג
3. הוא מחליף CENP-A ב־H3 כדי לסמן שהרפליקציה הסתיימה
4. הוא חותך את ה־linker DNA כדי להגדיר את גודל מקטע האוקזקי הבא

שאלה 14: Fragile X

איזה תיאור של Fragile X הוא המדויק ביותר?

1. התארכות CAG באזור המקודד יוצרת חלבון polyQ רעיל
2. התארכות CGG בפרומוטור גורמת להיפרמתילציה ולהשתקת FMR1
3. התארכות CTG באינטרון פוגעת ב־origin firing וגורמת לפיגור שכלי
4. התארכות CGG באזור הטלומרי מונעת טעינת קוהיזין על הכרומטידות

שאלה 15: Huntington’s disease

איזה תיאור של Huntington הוא המדויק ביותר?

1. חזרות CGG בפרומוטור גורמות להשתקת גן דרך מתילציה
2. חזרות CAG באזור המקודד גורמות להארכת polyglutamine ולחלבון שנוטה לאגרגציה
3. חזרות CTG באזור 3’UTR גורמות לאובדן קשירת PCNA
4. חזרות CAG בצנטרומר מפריעות לקשירת קינטוכור ולסגרגציה

שאלה 16: Myotonic dystrophy

איזו מהאפשרויות הבאות מתארת בצורה הטובה ביותר את המנגנון הכללי של Myotonic dystrophy?

1. השתקת פרומוטור עקב hypermethylation של CpG islands
2. יצירת חלבון polyQ רעיל עקב הרחבת CAG coding repeat
3. פגיעה ב־alternative splicing עקב חזרות CTG
4. כשל בטעינת MCM ולכן ירידה במספר Origins פעילים

שאלה 17: מנגנון ה־Slippage ברצפים חוזרניים

מהו התיאור המדויק ביותר של תופעת ה־Slippage (החלקה) במהלך רפליקציה של רצפים מסוג Trinucleotide Repeats?

1. המנגנון נובע מכך ש־DNA פולימראז מאבד את האפיניות שלו ל־DNA בגלל היעדר חלבוני RPA, מה שמוביל לנפילה של האנזים וקיצור אקראי של הרצף החוזר.
2. במהלך הרפליקציה מתרחשת דיסוציאציה זמנית בין הגדילים; קיפול של הגדיל החדש ללולאה יוביל להתארכות הרצף, בעוד קיפול של גדיל הטמפלייט יוביל להתקצרותו.
3. מדובר בטעות של מנגנון ה־Proofreading, שבה האקסונוקלאז מזהה בטעות רצפי CAG תקינים כטעות ביוכימית ומסיר אותם שוב ושוב עד להתקצרות הגנום.
4. החלקה מתרחשת אך ורק בגדיל המוביל (Leading Strand) כיוון שבו הפולימראז נע במהירות גבוהה מדי שאינה מאפשרת סגירה יציבה של קשרי המימן ברצפים חוזרים.

שאלה 18: סדר הפעולות הכרונולוגי במזלג הרפליקציה האאוקריוטי

איזה מהרצפים הבאים מתאר נכון את השתלשלות האירועים והשחקנים המרכזיים במזלג הרפליקציה?

1. קישור ORC, טעינת והפעלת MCM, פעילות Topoisomerase ו־RPA, הנחת פריימר ע”י Pol α, קישור PCNA, סינתזה ע”י Pol ε/δ, הסרת Flaps ע”י FEN1 וחתימה ע”י Ligase.
2. טעינת MCM, קישור ORC, פעילות Pol ε, הנחת פריימר ע”י Pol α, קישור PCNA, פעילות FACT, הסרת פריימר ע”י DNA Pol I וחתימה ע”י Separase.
3. קישור ORC, טעינת MCM, קישור PCNA, פעילות Topoisomerase, הנחת פריימר ע”י Pol α, סינתזה ע”י Pol γ, פעילות CENP-A וחתימה ע”י Ligase.
4. קישור ORC, טעינת MCM, פעילות Topoisomerase ו־RPA, הנחת פריימר ע”י Pol α, קישור Cohesin, סינתזה ע”י Pol ε/δ, פעילות FACT וחתימה ע”י APC/C.

שאלות נוספות - מגוון נושאים

The Structure and Function of DNA

שאלה 1: האם בתאי אדם אין כלל DNA מעגלי?

איזה מהמשפטים הבאים נכון?

1. נכון, כי DNA מעגלי קיים רק בחיידקים.
2. נכון, כי בכל תא אדם כל מולקולות ה־DNA הן כרומוזומים ליניאריים.
3. לא נכון, כי בתאי אדם יש גם DNA מיטוכונדריאלי מעגלי.
4. לא נכון, אבל DNA מעגלי מופיע רק בתאי מין.

שאלה 2: הגדיל המשלים

תחילת האזור המקודד של הגן האנושי ל־β-globin היא:

5'-ATGGTGCAC-3'

איזה רצף מתאר נכון את הגדיל המשלים האנטי-פרללי?

1. 5'-TACCACGTG-3'
2. 3'-TACCACGTG-5'
3. 3'-GTGCACCAT-5'
4. 5'-CACGTGGTA-3'

שאלה 3: מהו ה”חומצה” ב־DNA?

כשאומרים DNA = DeoxyriboNucleic Acid, למה בעצם מתייחסת המילה Acid?

1. לבסיסים החנקניים, כי הם חומציים.
2. לקבוצות הפוספט בשלד הסוכר-פוספט.
3. לדאוקסיריבוז, כי הוא סוכר מחזר.
4. לקשרי המימן בין הבסיסים.

שאלה 4: הרכב הבסיסים בווירוס M13

ב־DNA שבודד מהבקטריופאג’ M13 נמצאו:

• A = 25%
• T = 33%
• C = 22%
• G = 20%

מהי הפרשנות הסבירה ביותר?

1. הנתונים בלתי אפשריים, כי בכל DNA חייב להתקיים A=T וגם G=C.
2. הנתונים מרמזים שמדובר בזיהום של RNA.
3. הנתונים מתאימים לכך שהגנום הוא DNA חד־גדילי.
4. הנתונים מוכיחים שהדגימה עברה מוטציה נרחבת בזמן הבידוד.

שאלה 5: כיווניות ההליקס

איזה משפט נכון לגבי הצורה ההליקלית הסטנדרטית של DNA בתאים?

1. ה־DNA התאי הסטנדרטי הוא בדרך כלל הליקס ימני.
2. ה־DNA התאי הסטנדרטי הוא תמיד הליקס שמאלי.
3. כיוון ההליקס נקבע רק לפי אחוז ה־GC.
4. אין משמעות למושג “הליקס ימני” או “שמאלי” ב־DNA.

שאלה 6: אחוזי הבסיסים ב־DNA אנושי

ב־DNA אנושי יש 20% ציטוזין (C) על בסיס מולרי. מה יהיו האחוזים של A, G ו־T?

1. A = 20%, G = 30%, T = 30%
2. A = 30%, G = 20%, T = 30%
3. A = 40%, G = 20%, T = 20%
4. A = 30%, G = 30%, T = 20%

שאלה 7: אורך ה־DNA בתא אדם

הגנום הדיפלואידי האנושי כולל בערך 6.4 × 10^9 זוגות בסיסים. אם המרחק בין זוגות בסיסים עוקבים הוא 0.34 nm, מהו בערך האורך הכולל של ה־DNA בתא אדם אחד?

1. כ־2.2 mm
2. כ־2.2 cm
3. כ־2.2 m
4. כ־22 m

שאלה 8: איזה חלק מנפח הגרעין תופס ה־DNA עצמו?

נניח:

• אורך ה־DNA בתא אדם: כ־2.176 m
• קוטר ההליקס: 2.4 nm
• קוטר הגרעין: 6 μm

אם מקרבים את ה־DNA לגליל ואת הגרעין לכדור, איזה סדר גודל מתאים לשבר הנפח שתופס ה־DNA?

1. בערך 0.09%
2. בערך 0.9%
3. בערך 9%
4. בערך 90%

שאלות נוספות - מגוון נושאים (ב׳)

DNA/כרומטין/צנטרומרים/טלומרים/סופרקוילינג. מנגנוני שכפול, טופואיזומרז, מקטעי אוקזקי, proofreading, primase ו־SSB.

שאלה 1: סופרקוילינג וטופואיזומרז

איזה תיאור משקף בצורה הטובה ביותר את הבעיה שטופואיזומרז פותר בזמן רפליקציה?

1. הוא מונע יצירת קשרי מימן בין הבסיסים בשני הגדילים.
2. הוא משחרר מתח טופולוגי שנוצר לפני מזלג הרפליקציה עקב פיתול־יתר של ה־DNA.
3. הוא מסנתז את פריימרי ה־RNA על הגדיל המתעכב.
4. הוא מייצב את הגדיל החד־גדילי במקום RPA/SSB.

שאלה 2: האם בתא אדם יש תמיד 46 מולקולות DNA בגרעין?

איזה מהמשפטים הבאים הוא המדויק ביותר?

1. נכון תמיד, כי לאדם יש 46 כרומוזומים.
2. נכון רק בתאי זרע וביצית.
3. לא בהכרח; זה תלוי בשלב מחזור התא, כי לאחר שכפול לכל כרומוזום יש שתי כרומטידות אחיות.
4. לא נכון, כי בכל תא גוף יש 92 כרומוזומים.

שאלה 3: שלושת הרצפים המיוחדים בכרומוזום אאוקריוטי

איזה צירוף כולל את שלושת סוגי הרצפים הייעודיים הנחוצים לשמירה על מספר הכרומוזומים ומורפולוגיית הכרומוזום לאורך דורות של תאים?

1. פרומוטר, אקסון, אינטרון
2. Origin, enhancer, silencer
3. Origin of replication, centromere, telomere
4. Centromere, nucleosome, histone H1

שאלה 4: נוקלאוזומים

איזה משפט נכון יותר לגבי נוקלאוזומים?

1. ברגע שנוקלאוזום הורכב על DNA, הוא לא יכול לזוז יותר.
2. נוקלאוזומים נקבעים רק לפי רצף ה־DNA ולכן אין דינמיקה מבנית.
3. נוקלאוזומים יכולים לשנות מיקום; האריזה אינה קפואה לחלוטין.
4. נוקלאוזומים מופיעים רק בהטרוכרומטין ולא באאוכרומטין.

שאלה 5: מקטעי אוקזקי

איזה משפט נכון?

1. רק חלק זניח מה־DNA החדש מורכב ממקטעי אוקזקי.
2. בכל סבב שכפול, בערך חצי מה־DNA החדש מסונתז תחילה כמקטעי אוקזקי.
3. רק בגדיל המוביל נוצרים מקטעי אוקזקי.
4. מקטעי אוקזקי נוצרים רק באאוקריוטים, לא בחיידקים.

שאלה 6: DNA polymerase

מה צפוי לקרות אם DNA polymerase יאבד את פעילות ה־3’←5’ exonuclease שלו?

1. קצב הסינתזה יעלה מעט או לא ישתנה מאוד, אבל הדיוק ירד משמעותית.
2. קצב הסינתזה ייעצר לחלוטין, אך הדיוק לא ייפגע.
3. הדיוק דווקא יעלה, כי האנזים לא “יתעכב” על תיקון.
4. לא תהיה השפעה, כי mismatch repair מתקן הכול בכל מקרה.

שאלה 7: רמת הדיוק (Fidelity) של הפרימאז

מהו ההסבר הביולוגי המדויק ביותר לכך שהתא “מתפשר” על רמת דיוק נמוכה והיעדר מנגנון הגהה (Proofreading) בפעילות ה־DNA פולימראז אלפא (פרימאז)?

1. טעויות בפריימר אינן קריטיות מכיוון שאתרי ראשית ההכפלה (Origins) נמצאים תמיד באזורים שאינם מקודדים לחלבון (Intergenic regions).
2. קצב הסינתזה של הפרימאז כה גבוה (מעל 1,000 נוקלאוטידים לשנייה), עד שהאנרגיה הדרושה להגהה הייתה מעכבת משמעותית את תחילת השכפול.
3. הפרימאז נדרש ליכולת התחלת שרשרת De Novo; מכיוון שהפריימר הוא תוצר זמני שמוסר ומוחלף ב־DNA מדויק על ידי פולימראזות רפליקטיביות, אין צורך אבולוציוני להשקיע בתיקון טעויות בו.
4. חלבוני ה־RPA המצפים את הפריימר מונעים פיזית מהאקסונוקלאז לגשת אליו, ולכן התא אינו יכול לבצע הגהה על מקטעי RNA-DNA היברידיים.

שאלה 8: תפקיד חלבוני RPA / SSB

מדוע קישור חלבוני RPA (באאוקריוטים) או SSB (בחיידקים) חיוני לתקינות תהליך השכפול?

1. הם פועלים כמנוע מולקולרי המפרק באופן אקטיבי קשרי מימן מלפני הפולימראז תוך ניצול אנרגיה מהידרוליזת ATP.
2. הם מצפים את ה־DNA החד־גדילי כדי למנוע היווצרות מבנים שניוניים (כמו Hairpins) וסגירה מחדש של הדו־גדיל, מה שמאפשר רציפות של הפולימראז.
3. הם משמשים כעוגן פיזי המגייס את ה־PCNA (Sliding Clamp) אל הפריימר כדי להעלות את הפרוססיביות של DNA פולימראז אלפא.
4. הם מזהים פגמים בקיפול ה־DNA ומגייסים באופן אקטיבי את הטופואיזומראז לצורך שחרור מתח פיתולי חיובי (Positive Supercoiling).

להלן שאלות תרגול חדשות בפורמט אקדמי, המבוססות על הסגנון המופיע בספר הלימוד שצירפת (שאלות מנגנוניות, פיזיקליות ותיאורטיות) ועל החומר המולקולרי המתקדם שלמדת.

שאלות נוספות - רפליקציה

שאלה 1: מגבלות פיזיקליות של מזלג הרפליקציה

קצב ההתקדמות של מזלג הרפליקציה ב־E. coli הוא כ־\(1,000\) נוקלאוטידים לשנייה. ידוע כי כל סיבוב של ה־DNA (Double Helix) מורכב מ־\(10.5\) זוגות בסיסים.

הנח כי פעילות הטופואיזומראז מעוכבת לחלוטין. מה יקרה למהירות התקדמות המזלג ככל שההליקאז ממשיך לפתוח את הגדילים? הסבר את המנגנון הפיזיקלי.

1. המזלג יאיץ כיוון שהמתח הפיתולי החיובי (Positive Supercoiling) מסייע לשבירת קשרי המימן בין הגדילים.
2. המזלג ייעצר במהירות כיוון שהצטברות פיתולי-על מלפני המזלג יוצרת התנגדות טורקית (Torque) הגוברת על הכוח המכני של ההליקאז.
3. המזלג ימשיך כרגיל אך ה־DNA יעבור דנטורציה ספונטנית באזורים רחוקים מהמזלג כדי לשחרר את הלחץ.
4. המזלג יעבור לסינתזה חד־גדילית בלבד כדי למנוע את הצורך בסיבוב של הדו־גדיל סביב עצמו.

שאלה 2: פרדוקס הדיוק של ה־DNA פולימראז

בספר הלימוד (שאלה 5-17) מועלית הסברה כי אנזים המסוגל להתחיל סינתזה De Novo (כמו פרימאז) הוא בהכרח פחות מדויק מאנזים שדורש פריימר.

מדוע מנגנון ה־Self-correction (הגהה) אינו מאפשר סינתזה מהבסיס הראשון?

1. כי אתר האקסונוקלאז דורש נוכחות של חלבוני RPA כדי לזהות טעויות, ו־RPA לא נקשר לנוקלאוטיד בודד.
2. כי זיווג הבסיס הראשון והשני לטמפלייט הוא חלש ופחות יציב מבחינה אנרגטית; מנגנון הגהה יעיל היה מזהה יציבות נמוכה זו כ”טעות” ומסיר את הבסיסים ללא הרף.
3. כי פרימאז משתמש ב־Ribonucleotides, ומנגנון ה־Proofreading של ה־DNA פולימראז יודע לעבוד רק עם Deoxyribonucleotides.
4. כי ה־Sliding Clamp (PCNA) אינו יכול להיסגר על ה־DNA עד שיש לפחות 50 נוקלאוטידים מסונתזים.

שאלה 3: גאומטריה של מפגש מזלגות רפליקציה

כאשר שני מזלגות רפליקציה הנעים בכיוונים מנוגדים (משני Origins שונים) נפגשים על אותו כרומוזום:

איזה מהתיאורים הבאים מתאר נכון את נקודת המפגש?

1. גדיל מוביל (Leading) של מזלג אחד יפגוש את הגדיל המאחר (Lagging) של המזלג השני.
2. שני הגדילים המובילים יתנגשו זה בזה ויגרמו לעצירה קבועה של הרפליקציה עד להתערבות של הליקאזות מיוחדות.
3. שני הגדילים המאחרים יתאחדו למקטו אוקזקי ארוך במיוחד שאינו דורש ליגאז.
4. המזלגות עוברים זה לצד זה וממשיכים לסנתז עד לקצה הכרומוזום.

שאלה 4: “צלקות” גנומיות ושגיאות רפליקציה (קליני)

בהמשך לדיון בספר על נזקי DNA מצטברים (שאלה 5-13), ידוע כי תהליך ה־Slippage נפוץ במיוחד ברצפים חוזרניים.

מדוע מחלות מסוג Trinucleotide Repeat (כמו Fragile X) נוטות להחמיר מדור לדור (תופעת ה־Anticipation)?

1. כי ה־DNA פולימראז הופך ליותר “עצלן” ככל שהתא מתבגר ומפסיק להשתמש ב־PCNA.
2. כי לולאות ה־Stem-loop שנוצרות בגדיל החדש במהלך ה־Slippage מובילות להרחבת הרצף; ככל שהרצף ארוך יותר, הסיכוי ליצירת לולאות נוספות ברפליקציה הבאה עולה.
3. כי מערכת ה־Mismatch Repair (MMR) מכוילת לזהות רק טעויות בחיידקים ולא בתאי אדם.
4. כי רצפים חוזרים מושכים אליהם יותר טופואיזומראזות שגורמים לשברים כפולים ב־DNA.