7: עיבוד מידע
- Page ID
- 207525
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
אופי המידע הביולוגי, כיצד הוא מועתק ומועבר, כיצד הוא נקרא ומתפרש וכיצד הוא מוליד את הפעילויות הסלולריות שאנו יכולים לצפות בהן, הוא נושא פרק זה. סוג אחר של מידע נחשב גם, לקראת סוף הפרק- המידע המולקולרי שהתאים מקבלים ושולחים זה לזה. על פי ההוראות בגנים, מידע זה מספק לתאים רמזים מתמשכים הן לגבי המצב הפנימי שלהם והן על הסביבה סביבם. יחסי הגומלין בין שני סוגי המידע הללו אחראים לצורתם ולהתנהגותם של כל האורגניזמים החיים.
- 7.1: הקדמה לעיבוד מידע
- כפי שיצורים רגילים להתייחס לעצמנו כיוצאי דופן, בני אדם בוודאי חייבים להיות מושפלים להבין שההוראות, להכנת אחת משלנו, שוכנות במולקולה כה פשוטה עד שמדענים, במשך זמן רב מאוד, לא האמינו שיכולים להכיל מספיק מידע כדי לבנות אפילו תא פשוט. אבל גוף ראיות גדול, שנבנה במהלך המאה האחרונה, תומך בקביעתו של לריסון קודמור כי המידע להפיכתך ולי (וכל שאר סוגי היצורים החיים בעולם
- 7.2: גנים וגנומים
- במשך שנים רבות תהו מדענים לגבי אופי המידע שכוון את פעילות התאים. איזה סוג של מולקולות נשא את המידע, וכיצד הועבר המידע מדור לדור? ניסויים מרכזיים, שנעשו בין שנות העשרים לשנות החמישים, קבעו באופן משכנע שמידע גנטי זה נישא על ידי DNA. בשנת 1953, עם הבהרת מבנה ה- DNA, ניתן היה להתחיל לחקור כיצד מידע זה מועבר ומשמש
- 7.3: שכפול DNA
- הדרך היחידה ליצור תאים חדשים היא על ידי חלוקת תאים קיימים. אורגניזמים חד-תאיים עוברים חלוקה כדי לייצר יותר תאים כמוהם, בעוד שאורגניזמים רב-תאיים נוצרים באמצעות חלוקה של תא בודד, בדרך כלל הביצית המופרית. בכל פעם שתא מתחלק, יש להעתיק את כל ה- DNA שלו נאמנה כדי שניתן יהיה להעביר עותק של מידע זה לתא הבת. תהליך זה נקרא שכפול DNA.
- 7.4: תיקון DNA
- ניכר שאם ה- DNA הוא העותק הראשי של הוראות לאורגניזם, חשוב לא לטעות בעת העתקת ה- DNA כדי להעביר לתאים חדשים. למרות שהגהה על ידי פולימראזות DNA מגבירה מאוד את דיוק השכפול, ישנם מנגנונים נוספים בתאים כדי להבטיח עוד יותר שה-DNA המשוכפל החדש הוא עותק נאמן של המקור, וגם לתיקון נזקים ל-DNA במהלך חייו הרגילים של התא.
- 7.5: תמלול
- בסעיפים הקודמים דנו בשכפול ה- DNA של התא ובמנגנונים שבאמצעותם נשמרת בקפידה שלמות המידע הגנטי. מה עושים תאים עם המידע הזה? כיצד הרצף ב-DNA שולט במה שקורה בתא? אם DNA הוא ספר הדרכה ענק המכיל את כל ה"ידע" של התא שמועתק ומועבר מדור לדור, לשם מה ההוראות? וכיצד תאים משתמשים בהוראות אלה עבור?
- 7.6: עיבוד RNA
- עד כה בדקנו את המנגנון שבאמצעותו המידע בגנים (DNA) מועתק ל- RNA. ה- RNA החדש שנוצר, המכונה גם התמליל הראשי מעובד עוד לפני שהוא מתפקד. גם פרוקריוטים וגם אוקריוטים מעבדים את הריבוזומלי שלהם ומעבירים RNA.
- 7.7: תרגום
- תרגום הוא התהליך שבו משתמשים במידע ב-mRNA כדי לכוון את הסינתזה של חלבונים. כפי שלמדת בביולוגיה מבוא, בתאים אוקריוטיים, תהליך זה מתבצע בציטופלזמה של התא, על ידי מכונות חלבון RNA גדולות הנקראות ריבוזומים. ריבוזומים מכילים RNA ריבוזומלי (rRNA) וחלבונים. החלבונים וה- rRNA מאורגנים לשתי יחידות משנה, אחת גדולה וקטנה.
- 7.8: ביטוי גנים
- תהליכי השעתוק והתרגום שתוארו עד כה מספרים לנו אילו שלבים מעורבים בהעתקת מידע מגן (DNA) ל- RNA ובסינתזה של חלבון המכוון על ידי רצף התמליל. שלבים אלה נדרשים לביטוי גנים, התהליך שבו מידע ב-DNA מכוון את ייצור החלבונים הדרושים לתא.
- 7.9: איתות
- ברור באופן אינטואיטיבי שאפילו אורגניזמים חד-תאיים חייבים להיות מסוגלים לחוש תכונות של סביבתם, כמו נוכחות של חומרים מזינים, אם הם רוצים לשרוד. בנוסף ליכולת לקבל ולהגיב למידע מהסביבה, אורגניזמים רב-תאיים חייבים למצוא גם דרכים בהן התאים שלהם יכולים לתקשר בינם לבין עצמם.
תמונה ממוזערת: סליל כפול של DNA. תמונה בשימוש באישור (נחלת הכלל; NIH - מכון לחקר הגנום).