D.1.2 · סינתזת חלבונים

חומר זה מכסה נושאי SL נבחרים לקורס שנבחן לראשונה ב-2025; אינו מהווה את כל תוכנית הלימודים.

דרישות קדמות: מבנה DNA והצמת בסיסים מא A.1.2, ואנזימים מ-B.1.

הדוגמאות הן מקוריות ודמיוניות: הן אינן מדידות אמיתיות או חקירות תלמיד אמיתיות.

מה would explain this observation?

• גן שאורכו מאות בסיסים מייצר חלבון קצר משמעותית, ומוטציה של בסיס אחד יכולה להשמיד את כל המוצר. כיצד הקלח קורא רצף בסיסים לרצף חומצות אמינו?

בנה את המודל

• בתהליך העתקה, האנזים RNA פולימראזה בונה שרשרת mRNA המשלימה לרצועת DNA תבנית אחת. בתהליך תרגום, ריבוזום קורא את ה-mRNA בקבוצות של שלושה בסיסים — קודונים — ומחבר את חומצות האמינו המתאימות ליצירת פוליקפטיד.
• רוב הקודונים מציינים חומצה אמינית. הקוד הגנטי הוא דאגנרטי: מספר קודונים יכולים לציין את אותה חומצה אמינית. קודון עצירה מסמן את סוף התרגום ואינו מצביע חומצה אמינית. מכיוון שהמסגרת לקריאה עוברת בשלושות, הכנסה או מחיקה של בסיס אחד משנה את כל הקודונים הבאים — סטירת מסגרת.
• תעתיק (transcription): העתקת רצף ה-DNA של גן ל-mRNA משלים; תרגום (translation): קריאת קודונים ב-mRNA ברוביזומה לבניית פוליפפטיד; קודון: קבוצה של שלושה בסיסי m-RNA המספקים חומצה אמינית או אות עצירה; קודון עצירה: קודון שמסיים את השרשרת ללא קידוד לחומצה אמינית.

בחר עדויות שיכולות לבחון אותו

• רצף הבסיסים של גן חוזה את רצף חומצות האמינו של החלבון באמצעות טבלת הקוד; השוו גן ידוע וחלבון שלו כדי לבדוק. ניסויים עם סימון רדיואקטיבי שיפרו את חומצות האמינו בסדר ש-mRNA קבע — ראיה לקריאת קודון, ולא רק השערה.
• מוטציות שמחליפות קודון לקודון עצירה מקיצרות את החלבון בדיוק בנקודה זו, מה שמאפשר בדיקה מול הרצף.

עבוד מכמויות ידועות

• ידוע: מקטע mRNA מקודד מכיל 63 בסיסים, כולל קודון עצירה אחד. קודונים = בסיסים / 3 = 63 / 3 = 21. קודון העצירה אינו מקודד לחומצה אמינו, ולכן הפפטיד מכיל 21 − 1 = 20 חומצות אמינו.

דוגמה:

מקטע מקוד של 90 בסיסים כולל קודון עצירה אחד. מצאו את אורך הפפטיד באמצעות אותו רצף: כמויות ידועות → מודל → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות. (תשובה: קודונים = 90/3 = 30; פפטיד = 30 − 1 = 29 חומצות אמינו. בסיסים אינם חומצות אמינו — יש לחלק בשלוש תחילה.)

בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה

• מודל חישוב זה מכסה רק את הרצף הקודד: גנים אמיתיים כוללים גם מקדמים, אזורים שאינם מתורגמים ובאוקריוטים, אינטרונים שנמחקים לפני התרגום. לכן סך הבסיסים בגן אינו מהווה חישוב אורך פפטיד.

אזהרה:

כל בסיס ברצף הקודד מקודד לחומצה אמינית אחת. טענה זו שגויה: חומצות אמינים מקודדות על ידי טריפלטות – שלושה בסיסים לכל קודון – וקודון העצירה אינו מוסיף כלום, ולכן רצף של 63 בסיסים נותן 20 חומצות אמינים, ולא 63.

מפת מושגים:

סינתזת חלבונים: העתקה מעתיקה את הגן ל-mRNA; תרגום קורא קודונים בשלושות בריוזום. קודונים = בסיסים ÷ 3, וקודון עצירה אינו מקודד לחומצה אמינו; הכנסה או מחיקה של בסיס אחד מזיזים את כל מסגרת הקריאה.

כתוב לפי 29 חומצות אמינים

• אזור קידוד ב-mRNA הוא 90 בסיסים, כולל קודון עצירה יחיד.
• מצא את חומצות האמינים: (90 − 3) ÷ 3 = 29 — קודון העצירה אינו מוסיף כלום.

כתוב לפי 14 חומצות אמינים

• מקטע שני הוא 45 בסיסים, שוב עם קודון עצירה אחד בסוף.
• מצא את חומצות האמינים: 45 ÷ 3 = 15 קודונים, אחד מהם עצירה, ולכן 14.

כתוב על בסיס מסגרת הזזה

• בסיס 4 של אזור קודד נמחק.
• ציין מה משתנה: כל קודון לאחר המחיקה נקרא מחדש במסגרת חדשה — מחיקה אחת אינה שינוי אחד אלא שינוי בכל הרצף.