הכנה למבחן ביולוגיה של התא

הריבוזום מורכב מחלבונים ו-RNA" • התשובה: נכון • הסבר: הריבוזום הוא מבנה שמורכב משני דברים: מולקולות RNA ריבוזומלי (rRNA) וחלבונים ריבוזומליים.

אזור ה-CAP בפרוטאזום מזהה את שרשרת היוביקוויטין שעל החלבונים שמיועדים לפירוק" • התשובה: נכון • הסבר: הפרוטאזום מורכב מליבה (Core) ומ"מכסה" (Regulatory Particle / Cap). תפקיד ה"מכסה" הוא לזהות את החלבונים שסומנו ביוביקוויטין, לפרוס אותם ולהכניס אותם לפירוק בתוך הליבה.

התהליך שתיארת נקרא הפרשה מבוקרת (Regulated Secretion). להלן הסבר קצר על ההבדלים בין שני סוגי ההפרשה מהגולג'י כדי לעשות סדר: סוגי הפרשה מהתא (אקסוציטוזה) • הפרשה מבוקרת (Regulated Secretion): מתרחשת בתאים המתמחים בהפרשה (כמו תאי לבלב המפרישים אינסולין או תאי עצב). החלבונים נארזים בשלפוחיות (וסיקולות) וממתינים בציטופלזמה. רק כאשר מתקבל אות (סיגנל) חיצוני – למשל הורמון או שינוי בריכוז הסידן – השלפוחיות מתאחות עם קרום התא ומשחררות את תכולתן. • הפרשה רציפה (Constitutive Secretion): תהליך שקורה בכל התאים באופן קבוע. שלפוחיות יוצאות מהגולג'י ומתאחות עם הממברנה מיד, ללא צורך באות מיוחד. זהו התהליך שבאמצעותו התא מספק חלבונים וממברנה חדשה לקרום התא עצמו.

מדוע התשובה היא "לא-נכון"? הטעות במשפט טמונה במיקום התרגום (Translation) של האנזימים: 1. תרגום חלבוני ממברנה: כל החלבונים שנועדו להיות מוטמעים בממברנות של מערכת האנדוממברנות (כמו ה-ER, הגולג'י, הליזוזום וקרום התא) מתורגמים על ידי ריבוזומים שצמודים ל-R-ER (ה-ER המחוספסת). 2. הגדרת ה-S-ER: ה-ER החלקה (Smooth ER) נקראת כך בדיוק מפני שאין עליה ריבוזומים. ללא ריבוזומים, לא יכול להתבצע בה תהליך של תרגום חלבונים לתוך הממברנה. 3. התהליך בפועל: האנזימים שאחראים על יצירת הפוספוליפידים הם אכן חלבוני ממברנה. הם מתורגמים ומוחדרים לממברנה ב-R-ER, ולאחר מכן הם "נודדים" בתוך הממברנה (שהיא המשכית) אל האזורים של ה-S-ER, שם הם מבצעים את תפקידם בסינתזת ליפידים. לסיכום ההבדלים: • R-ER (מחוספסת): אתר התרגום והסינתזה של חלבוני ממברנה וחלבונים להפרשה. • S-ER (חלקה): האתר בו האנזימים (שכבר נוצרו ב-R-ER) מבצעים סינתזה של ליפידים (כמו פוספוליפידים וסטרואידים), נטרול רעלים ואחסון סידן.

התשובה היא לא־נכון. להלן ההסבר המדעי והסדר הנכון של הדברים: הקוטביות של גופיף גולגי לגופיף גולגי יש מבנה קוטבי ברור עם שני צדדים עיקריים הפועלים כ"תחנת קבלה" ו"תחנת שילוח": 1. צד ה-Cis (ציס): זהו הצד הפונה אל ה-ER (הפספוס הממברנלי). השלפוחיות המגיעות מה-ER מתאחות עם ממברנת הגולג'י בצד הזה. לכן, גופיף הגולגי נבנה ומתחדש בצד הציס שלו. 2. צד ה-Trans (טרנס): זהו הצד הפונה אל קרום התא. מצד זה "נובטות" (budding) שלפוחיות חדשות המכילות חלבונים שעברו עיבוד ומיון, בדרכן ליעדן הסופי (הפרשה אל מחוץ לתא, ליזוזומים או קרום התא). סיכום התהליך: • כניסה: ER ---> שלפוחיות --->Cis Golgi. • יציאה: טרנס גולג׳י --->שלפוחיות --->קרום התא/ליזוזום.

התשובה היא נכון. להלן הסבר על התהליך שמתאר את הגעת החלבון לחלל (Lumen) של ה-ER: שלבי התהליך: 1. רצף האיתות (Signal Sequence): חלבונים המיועדים להפרשה או לחלל ה-ER מכילים "רצף איתות" קצר של חומצות אמינו הידרופוביות שנמצא בקצה ה-N (תחילת החלבון). 2. זיהוי: בזמן שהריבוזום מתרגם את החלבון, רצף האיתות מזוהה על ידי חלקיק שנקרא SRP (Signal Recognition Particle), שמוביל את הריבוזום אל הממברנה של ה-ER. 3. כניסה ללומן: החלבון מוחדר דרך תעלה (Translocon) אל תוך חלל ה-ER בזמן שהוא נוצר. 4. חיתוך הסיגנל: ברגע שרצף האיתות נכנס פנימה, אנזים שנמצא בממברנה של ה-ER ונקרא Signal Peptidase חותך את הרצף מהחלבון. החלבון המשוחרר נשאר חופשי בתוך הלומן (החלל), והסיגנל שנחתך עובר פירוק. למה הסיגנל נחתך? הסיגנל משמש רק כ"כרטיס כניסה" או כתובת למשלוח. ברגע שהחלבון הגיע ליעדו (חלל ה-ER), אין בו צורך יותר, וחיתוכו מאפשר לחלבון להתקפל למבנה התלת-ממדי הסופי שלו ללא הפרעה.

כדי שאנזימי הליזוזום (הנקראים הידרולאזות חומציות - Acid Hydrolases) יהיו פעילים, צריכים לקרות שני דברים עיקריים: 1. הורדת הפוספט: האנזימים הללו נשלחים מהגולג'י אל הליזוזום כשהם מסומנים בסוכר שנקרא מנוז-6-פוספט (M6P). הסימון הזה משמש כ"כתובת למשלוח". ברגע שהאנזים מגיע לליזוזום, ההורדה של קבוצת הפוספט היא חלק מתהליך ההבשלה שלו והפיכתו לאנזים פעיל. 2. pH חומצי: האנזימים האלו תוכננו לעבוד רק בסביבה חומצית מאוד (pH סביב 5.0). הליזוזום שומר על חומציות זו באמצעות משאבות פרוטונים (H+) המכניסות יוני מימן לתוכו.

תשובה 1: חלבון עם סיגנל הכוונה מסוג מנוז 6 פוספט (M6P) התשובה הנכונה: נוקלאז בליזוזום • הסבר: כפי שציינו בשאלה הקודמת, סימון בסוכר מסוג M6P הוא ה"כתובת" הייעודית של התא עבור אנזימים שצריכים להגיע לליזוזום. נוקלאז הוא אנזים המפרק חומצות גרעין, ותפקידו להתבצע בתוך הליזוזום

חלבון שהיה לו Signal Peptide וגם Stop Transfer Sequence התשובה הנכונה: משאבת פרוטונים בגולג'י • הסבר: השילוב של שני הסיגנלים הללו יוצר חלבון חוצה ממברנה (Transmembrane Protein): 1. Signal Peptide: מתחיל את ההחדרה של החלבון לתוך ממברנת ה-ER. 2. Stop Transfer Sequence: כשמו כן הוא, הוא עוצר את המעבר של החלבון דרך הממברנה. הרצף הזה הוא הידרופובי (נרתע ממים), ולכן הוא נשאר "תקוע" בתוך הממברנה והופך לחלק ממנה. • מכיוון שמשאבת פרוטונים היא חלבון שחייב לשבת בתוך הממברנה כדי להזרים יונים מצד לצד, היא דורשת את רצף ה-Stop Transfer. לעומת זאת, אנזים בלומן של ה-ER הוא חלבון מומס ולא חלקיק ממברנלי.

המשפט מתאר בצורה מדויקת את השלבים הראשונים של אנדוציטוזה בתיווך רצפטורים (Receptor-mediated endocytosis). הסבר התהליך (שלב אחר שלב): 1. קשירת ליגנד: הליגנד (המולקולה שהתא רוצה להכניס פנימה) נקשר לרצפטור שנמצא על קרום התא. 2. גיוס אדפטין (Adaptin): הקשירה גורמת לשינוי במבנה הרצפטור, שמאפשר לחלבוני מתאם שנקראים אדפטינים להיקשר לקצה הציטוזולי (הפנימי) של הרצפטור. האדפטין משמש כ"גשר" או "מתאם". 3. קשירת קלטרין (Clathrin): חלבוני הקלטרין נקשרים לאדפטינים. הקלטרין הוא חלבון בעל מבנה מיוחד (Triskelion) שמתחיל להתארגן למבנה של סריג או "כלוב", ובכך הוא מושך את הממברנה פנימה ויוצר שקע. 4. יצירת שלפוחית: השקע הופך לשלפוחית (Vesicle) עטופה בקלטרין. חלבון נוסף בשם דינאמין (Dynamin) עוזר "לחנוק" את צוואר השלפוחית ולנתק אותה מהממברנה אל תוך התא. חשיבות התפקידים: • האדפטין: אחראי על הסלקטיביות. הוא זה שבוחר אילו רצפטורים (ועם איזה מטען) ייכנסו לתוך השלפוחית. • הקלטרין: אחראי על העיצוב המכני. הוא זה שנותן את הכוח הפיזי הדרוש כדי לעקם את קרום התא וליצור ממנו כדור (שלפוחית).