חלבונים

חלבונים

חלבונים הם אחד מאבות המזון. יש להם חשיבות גדולה בבניית מרכיבי הגוף והם

חיוניים לפעולות שונות בגוף. הם מצויים בכמות גדולה בבשר, ביצים, מוצרי חלב ובמידה מועטה יותר בקטניות ובזרעים אחרים

אבני הבניין של החלבונים הן חומצות האמינו. לכל חומצת אמינו יש חלק זהה וחלק שונה המייחד אותה מהאחרות. החלק הזהה אצל כל חומצות האמינו מורכב מקצה של חומצה קרבוקסילית (COOH) וקצה של בסיס חנקני (H₂N). בחלק האחר שונה כל חומצת אמינו מהשניה.
המבנה הכללי של חומצת אמינו נראה כך –

.  הוא החלק המשתנה מחומצה לחומצה Rה-

קיימות כ 22 חומצות אמינו והן מתחברות לשרשרות ארוכות היוצרות את החלבונים. הקשר בין חומצת אמינו אחת לשניה נקרא קשר פפטידי והוא נוצר בין קבוצה קרבוקסילית של חומצת אמינו אחת לקבוצה החנקנית של חומצת אמינו

שניה תוך כדי הפרשת מולקולת מים.

החלבונים נבדלים זה מזה במספר חומצות האמינו, כלומר, באורך השרשרת, בהרכב חומצות האמינו ובסדר בו הן נמצאות בשרשרת. אפשר לדמות זאת למילים המורכבות מאותיות האלפבית. המילים נבדלות זו מזו במספר האותיות, בסוג האותיות ובסדר בו הן מופיעות במילה. כתוצאה מהבדלים אלה קיימים אין סוף חלבונים בטבע והם מאפיינים מינים שונים וזנים שונים של יצורים חיים.

רצף חומצות האמינו בשרשרת גורם להיווצרות קשרים בין אטומים שונים שאינם סמוכים ולכן השרשרת מקבלת מבנה מרחבי אופייני. המבנה המרחבי המסוים של חלבון מסוים מסייע לו לבצע פעולות שונות כגון זרוז תהליכים כימיים או נשיאת חומרים.

החלבון שבמזון מתפרק במערכת העיכול לחומצות האמינו המרכיבות אותו ואותן אנו סופגים לדם. החלבון שאנו אוכלים אינו מכיל בדרך כלל את כל חומצות האמינו. חלק מחומצות האמינו אנו מסוגלים לייצר בגופנו אך חלק אחר עלינו לקבל במזון. אלה נקראות חומצות אמינו חיוניות.

החלבונים נבדלים בערכם התזונתי (נקרא ערך ביולוגי) על פי כמות חומצות האמינו החיוניות שהם מכילים. חלבון מלא, המכיל את כל חומצות האמינו החיוניות הוא בעל ערך 100. החלבון שמקורו בביצה הוא בעל ערך ביולוגי של 96, בחלב – 89, בבשר בקר – 76, בסויה – 75, באורז – 75, חיטה שלמה – 67.
החלבון שבביצה ובחלב הוא בעל ערך תזונתי רב כיון שהוא משמש כמקור יחיד

לחלבון לעובר התרנגולת או לגור היונק.

חלבונים מצויים בבשר ומוצריו, בחלב ומוצריו, בביצים ובדגים. כל אלה החלבונים מן החי. אך החלבונים מצויים גם בצומח: בגרעינים, בקטניות, בזרעים ובאגוזים.

וף.

חשיבות החלבונים

 לחלבונים ישנם כמה תפקידים בגוף:

בניית גופי-חיסון הלוחמים בזיהומים;

• בניית רקמות חדשות והחלפת רקמות ש”יצאו משימוש” או שניזוקו;
• הובלת המזון והחמצן בדם, אל התאים ומהם;
• ויסות מאזן המים, החומצות והבסיסים בגוף;
• ויסות התהליכים הכימיים והפיזיים הקרויים “חילוף החומרים”, שהוא – “שריפת” המזון והפיכתו לאנרגיה.

• לסיכום

• החלבונים חשובים לכל תא ותא בגוף. הם משמשים לבניין אברונים בתא, הם משמשים לבניין שרירים, שיער וכדומה. חלק אחר של החלבונים נקראים חלבוני פעולה – נוגדנים העשויים מחלבון מסוגלים להתקשר לגופים זרים החודרים לגוף ולנטרל אותם, הורמונים העשויים מחלבון זורמים עם זרם הדם ומעבירים מידע ממקום למקום, חלבון ההמוגלובין נושא חמצן לכל תא ותא בגוף ואנזימים

  העשויים חלבון מזרזים תהליכים שונים הדרושים לקיומו של הג

:לכל חלבון יש 4 מבנים

1. מבנה ראשוני – רצף החומצות האמיניות
2. מבנה שניוני – פיתול ראשוני של השרשרת
3. מבנה שלישוני – פיתול שניוני של השרשרת
4. מבנה רביעוני – שתי שרשראות חלבון מפותלות האחת על גבי השנייה

• בזמן חימום החלבון הוא עובר דנטורציה – כלומר המבנה השלישוני שלו נפתח והחלבון מאבד את כושר הפעילות שלו.
• אם החלבון נחשף לחומציות לא מתאימה המבנה שלו יהרס כלומר יעבור דנטורציה.

חלבונים בגוף הם הביטוי לתכונות התורשתיות.

לחלבונים בתאים תפקידים רבים ומגוונים,
חלקם עוסקים בהעברת חומרים דרך קרום התא. לחלבונים אחרים תפקיד בהעברת מידע אל התא, אחרים בונים את שלד התא, ויש חלבונים המזרזים תגובות כימיות המתרחשות בתאים.
בניית החלבונים בתא מתבצעת בשני תהליכים בסיסיים. תעתוק (Transcription) בניית מולקולת רנ”א שליח (mRNA) על תבנית של מקטע דנ”א, ואחר כך בניית חלבון המורכב מרצף חומצות אמיניות בתהליך המכונה תרגום (Translation). תהליך בניית החלבון מתקיים על גבי הריבוזומים בתא.

הדמיון והשוני בין מולקולת דנ”א למולקולת רנ”א :

אפשר לתאר את הפעילות המתרחשת בתא במונחים של זרימת מידע. המידע זורם חד כיוונית מדנ”א דרך רנ”א ליצירת החלבון. הדנ”א הוא מאגר המידע.

המידע בדנ”א “כתוב בשפה” בת ארבע אותיות בלבד, ארבעת הבסיסים החנקנים: A אדנין, T טימין, G גואנין ו – C ציטוזין.

כאשר מתחיל תהליך התעתוק (Transcription), נפתח הסליל הכפול של הדנ”א, ונבנה (מתועתק) מקטע רנ”א על אחד הגדילים.

התעתוק אינו מתרחש בזמן אחד לאורך כל הכרומוזום, אלא רק לאורך קטע מסוים, המכיל מידע ליצירת חלבון .קטע הדנ”א המתועתק נקרא גן. התעתוק נעשה בעזרת האנזים רנ”א פולימראז.
לאחר שהושלם התעתוק, נסגר סליל הדנ”א חזרה, ומולקולת הרנ”א נקשרת לריבוזום.
על גבי הריבוזמים מתחיל תהליך התרגום (Translation) מרנ”א לחלבון. כל שלושה נוקלאוטידים ברצף רנ”א מהווים קודון לחומצה אמינית או קודון ל”הוראות קריאה” לריבוזום כמו הקודון לסוף קריאה. החומצות האמיניות מובאות אל הריבוזמים על יד מולקולה של רנ”א מעביר (tRNA) מיוחדת לכל חומצה אמינית, ולפי הרצף של רנ”א שליח.

החומצות האמיניות מתחברות זו לזו, ונוצר המבנה הראשוני של מולקולת החלבון.
החלבון שנוצר מתקפל למבנה המרחבי.

המבנה המרחבי של החלבון משפיע על פעילותו.

המבנה המרחבי מושפע מתנאי הסביבה כמו טמפרטורה ורמת חומציות. רק בצירוף מסוים של תנאים הנקראים “תנאים מיטביים”, יהיה קצב פעילות החלבון מרבי.

:צפו בתהליך בניית החלבון בסרטון הבא

?מהי מוטציה 

כאשר חל שינוי כמו החלפת נוקלאוטיד אחד ברעהו בדנ”א בזמן הכפלתו , מתרחש שינוי ברצף הדנ”א. למשל: החלפה של A ב- U בקודון AAU לקודון AAA יחליף את החומצה האמינית ליזין באספרגין, ואז יכול גם להיפגע מבנה החלבון ותפקודו.
לעתים לא יהיה שינוי במידע, לדוגמה החלפה של הבסיסים החנקניים U ב- C (הקוד AAU ישתנה לקוד AAC) לא תשנה את החלבון, כי אלו שני קודים שונים לאותה חומצה אמינית הנקראת אספרגין.
שינוי כזה נקראת מוטציה (Mutation) נקודתית – כלומר שינוי נקודתי ברצף הנוקלאוטידים של הדנ”א העובר בתורשה.

מוטציית חסר, היא שינוי בדנ”א הנגרם בעקבות השמטת בסיס חנקני אחד או יותר בדנ”א.
שינויים נוספים ברצף בסיסי הדנ”א עלולים לגרום לשינויים בהתבטאות התכונה התורשתית, כלומר שינויים במבנה החלבון או באופן התבטאותו.

מוטגן (Mutagen) הוא חומר או גורם פיזיקלי, הגורם היווצרות מוטציה בעקבות גרימת שינוי בדנ”א. לדוגמה קרינה אולטרא סגולית , עשן סיגריות וחומרים אחרים הנחשבים למסרטנים.
מוטנט (Mutant) – גן שעבר שינוי במוטציה, וכן תא (או פרט) הנושא את הגן המוטנטי.
במהלך פרויקט מיפוי הגנום האנושי מפענחים את רצף הבסיסים בדנ”א.

חשוב לציין שכדי להבין את משמעות רצף הדנ”א יש צורך ללמוד את כל שלבי תהליך התרגום עד למבנה החלבונים ותפקודם.

מתוך: http://ory.ph.biu.ac.il/~snunit/library/mulg.shtml#3