Transcript Document
– RNA - 4מולקולת השליח ,מהקוד הגנטי ליצור חלבון א -יצירת – RNAתהליך השיעתוק ,יצירת ,pre-mRNAמבנה אקסונים ואינטרונים, ב -חיתוך ה pre-mRNA-ל RNA-מקודד. חומר עזר וקריאה The Cell, ch-I.6 (RNA Synthesis and Processing) The Cell, ch I-7. (Protein Synthesis, Processing, and Regulation – RNA - 4מולקולת השליח ,מהקוד הגנטי ליצור חלבון א -מהו רנ"א ? ב -מבנה הרנ"א. ג -סוגי הרנ"א השונים ותפקידם. ד -שעתוק של רנ"א מ-דנ"א. Ribonucleic Acid - RNA רנ"א מעביר את המידע מה דנ"א לייצור החלבונים • הדנ"א ,שבו מוצפן הקוד ליצירת החלבונים ,מצוי בגרעין. • ייצור החלבונים בתא אאוקריוטי מתרחש בציטופלזמה. • קיים חומר שמקשר בין הגרעין לבין הציטופלזמה ,זהו חומר מעביר את המידע לייצור החלבונים. • – 1961הביוכימאים נירנברג ומאתיי הוכיחו כי מולקולת רנ"א מעבירה את המידע ליצירת חלבון. • בכל מקום שבו נוצר חלבון ,חלה גם עלייה בריכוז של חומצת הגרעין רנ"א. מבנה מולקולת הרנ"א • בדומה לדנ"א הרנ"א בנוי משרשרת ארוכה של נוקלאוטידים. • הנוקלאוטיד בנוי משלושה רכיבים: בסיס חנקני סוכר בעל 5פחמנים (דאוקסיריבוז) וזרחן מולקולת רנ"א שונה ממולקולת דנ"א: .1מולקולת רנ"א בנויה לרוב כגדיל יחיד ,לעומת מולקולת דנ"א שבנויה בדרך כלל כגדיל כפול .2ברנ"א -הסוכר הוא ריבוז ,ובדנ"א –דאוקסיריבוז דנ"א רנ"א חמצן .3ברנ"א נמצא הבסיס החנקני אורציל U -ואילו במולקולת דנ"א נמצא הבסיס החנקני תימין T - דנ"אT G C A : רנ"אU G C A : סיכום מבנה מולקולת הרנ"א הנוקלאוטידים קשורים זה לזה ,בקשרים כימיים .כך שהפוספט של נוקלאוטיד אחד נקשר לסוכר של הנוקלאוטיד הבא אחריו בשרשרת בדומה ל .DNA סוגי הרנ"א מולקולות רנ"א הן חומצות גרעין שנמצאות בכל תא חי. ניתן להבחין בשלושה סוגים של רנ"א: רנ"א-ריבוזומי רנ"א-שליח רנ"א-מוביל שמו של כל אחד מרמז על פעילותו. ) (Messenger RNA , mRNAרנ"א שליח • הרנ"א-שליח מעביר את המידע לבניית החלבונים מהדנ"א שבגרעין לריבוזומים שבציטופלסמה. שיעתוק רנ"א • השעתוק הוא תהליך של העברת המידע התורשתי מן הדנ"א אל הרנ"א לצורך בנית החלבונים. • כדי לבנות את החלבונים הדרושים ,הגנים הרלוונטיים משועתקים ממולקולת הדנ"א למולקולת רנ"א ומתורגמים לתוצרים החלבוניים. • שעתוק מולקולת דנ"א למולקולת רנ"א נעשה על פי עיקרון דומה לעקרון השכפול של הדנ"א :בניית גדיל משלים על פי קטע של דנ"א, שמשמש כתבנית. • השעתוק נעשה מגדיל דנ"א אחד בלבד ,והוא מוגבל לגנים המשועתקים .לכל גן יש רק גדיל דנ"א אחד שמשמש לו כתבנית. • גנים מסוימים משועתקים מגדיל אחד ,וגנים אחרים -מן הגדיל האחר. בכל פעם משמש גדיל אחר כתבנית. השלבים בתהליך השעתוק שלב ראשון • האנזים רנ"א-פולימראז נקשר באופן רופף למולקולת דנ"א כאשר האנזים "נתקל" ברצף נוקלאוטידים מסוים על גבי מולקולת הדנ"א, הקשר נעשה חזק. • רצף נוקלאוטידים כזה נקרא אתר מקדם (פרומוטר.)promoter - • הפרומוטר "מסמן" לאנזים את נקודת ההתחלה של תהליך השעתוק. שלב שני • קטע קצר של סליל הדנ"א "נפרם" סמוך לפרומוטר ,כך ששני גדילי הדנ"א נפרדים זה מזה. • המקום שבו נפתחים שני גדילי הדנ"א נקרא "בועת שעתוק" .אורכה של בועת התעתוק הוא כ 17-זוגות בסיסים חנקניים. שלב שלישי • האנזים רנ"א-פולימראז מתחיל את פעולת השעתוק :ליד כל נוקלאוטיד בתבנית הדנ"א • מציב האנזים רנ"א-פולימראז את הנוקלאוטיד המשלים לו. • כך הולכת ונבנית מולקולה של רנ"א על גבי הגדיל המשמש לו כתבנית. • הכיוון של השעתוק הוא תמיד מקצה ' 3של מולקולת הדנ"א לכיוון קצה ' ,5כך שמולקולת הרנ"א מתארכת תמיד בכיוון ' 5אל '.3 • מול גואנין ( )Gמציב האנזים את ציטוזין ( ,)Cמול תימין ( )Tאת אדנין ( ,)Aמול גואנין ( )Gאת ציטוזין ( ,)Cמול אדנין ( )Aאת אורציל (................ )U RNA DNA שלב רביעי • לאחר שנוצר קטע קטן של מולקולת רנ"א ,בועת השעתוק מתקדמת לאורך מולקולת הדנ"א; החלק שעבר תעתוק "נסגר" וקטע חדש "נפרם". • בועת התעתוק מתקדמת יחד עם האנזים • רנ"א-פולימראז ,ומולקולת הרנ"א ממשיכה להתארך. שלב חמישי • הרנ"א שנבנה ,מחובר בקצהו האחד לאנזים ולגדיל הדנ"א ,ואילו הקצה האחר חופשי. • התארכות השרשרת נמשכת עד שהאנזים מגיע לאתר הסיום. באתר זה הוספת הנוקלאוטידים נפסקת ,האנזים רנ"א-פולימראז ומולקולת הרנ"א החדשה ניתקים מגדיל הדנ"א ומולקולת הדנ"א חוזרת למצבה המקורי -מולקולה דו-גדילית. עיבוד הרנ"א באאוקריוטים • ביצורים אאוקריוטים ,מולקולת הרנ"א ,שנוצרה בתהליך השעתוק, עוברת בגרעין התא תהליכי עיבוד ,ובסופם נוצרת מולקולת רנ"א- שליח (.)mRNA • תהליכי העיבוד העיקריים כוללים הוספת קטע קטן של נוקלאוטידים בתחילת המולקולה ובסופה ,וכן תהליכי שחבור. יצירת הכיפה ו הפולי A • לקצה אחד של מולקולת הרנ"א (קצה ' ) 5נוסף נוקלאוטיד מטיפוס גואנין ( ,)Gואליו קשורה קבוצה מתילית ( .)CH3מבנה זה נקרא כיפה. יצירת הכיפה ו הפולי A • לקצה אחד של מולקולת הרנ"א (קצה ' ) 5נוסף נוקלאוטיד מטיפוס גואנין ( ,)Gואליו קשורה קבוצה מתילית ( .)CH3מבנה זה נקרא כיפה. • לקצה האחר של מולקולת הרנ"א (קצה ' )3נוספים שיירים של נוקלאוטידים מטיפוס אדנין ( ,)Aולרצף שנוצר קוראים זנב ה.poly (A(- יצירת הכיפה ו הפולי A • לקצה אחד של מולקולת הרנ"א (קצה ' ) 5נוסף נוקלאוטיד מטיפוס גואנין ( ,)Gואליו קשורה קבוצה מתילית ( .)CH3מבנה זה נקרא כיפה. • לקצה האחר של מולקולת הרנ"א (קצה ' )3נוספים שיירים של נוקלאוטידים מטיפוס אדנין ( ,)Aולרצף שנוצר קוראים זנב ה.poly (A(- • תפקידם של הכיפה והזנב ,בקצות המולקולה אינו ידוע. • כנראה שהזנב מסייע לרנ"א-שליח המעובד לצאת מן הגרעין לציטופלסמה .וכן ,הזנב מגן על הרנ"א-שליח מפני אנזימים המפרקים רנ"א (ריבונוקלאזות) ,הנמצאים בציטופלסמה. תהליך השחבור • הוא תהליך אנזימי של חיתוך באתרים מסוימים ברנ"א המשועתק, והוא כולל הרחקת אינטרונים ,ו"הדבקה" של החלקים שלא מורחקים -האקסונים. • אורך מולקולת רנ"א בגרעין יכול להגיע עד ל 50,000-נוקלאוטידים. לעומת זאת ,אורך מולקולות רנ"א-שליח בציטופלסמה נע בין 500 ל 3,000-נוקלאוטידים בלבד. • לאחר תהליך העיבוד ,עובר הרנ"א-שליח לציטופלסמה ,לשם ביצוע תהליך התרגום. Splicing - שחבור Splicing Alternative splicing היא תופעה בשיעתוק בה משועתקים קטעים שונים של RNAממקטע DNAיחידי. ולכן קטע mRNAיכול להיות מתורגם למספר חלבונים שונים. השחבור החליפי התגלה בשנת 1980.הדעה המקובלת כיום היא שרוב הגנים ביצורים אוקריוטיים עוברים תהליך זה .ישנן בסה"כ בין 70,000ל 100,000-אפשרויות שחבור של mRNA,והן נקראות בכללותן טראנסקריפטום )(Transcriptome בסופו של דבר מתקבל רנ"א שליח בוגר ומוכן לעבור תירגום לחלבון בציטופלסמה