Skip to main content
Global

10: ביוכימיה של הגנום

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209279

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    ילדים יורשים כמה מאפיינים מכל הורה. אחים בדרך כלל נראים דומים זה לזה, אך לא בדיוק אותו הדבר - למעט במקרה של תאומים זהים. כיצד ניתן להסביר את התופעות הללו? התשובות טמונות בתורשה (העברת תכונות מדור לדור) וגנטיקה (מדע התורשה). מכיוון שבני אדם מתרבים מינית, 50% מהגנים של הילד מגיעים מתא הביצית של האם ו -50% הנותרים מתא הזרע של האב. זרע וביצית נוצרים בתהליך של מיוזה, שם מתרחשת רקומבינציה של DNA. לפיכך, אין דפוס צפוי לגבי אילו 50% מגיעים מאיזה הורה. לפיכך, לאחים יש רק כמה גנים, והמאפיינים הנלווים אליהם, משותפים. תאומים זהים הם היוצא מן הכלל, מכיוון שהם זהים גנטית.

    הבדלים גנטיים בין חיידקים קשורים מכתיבים גם הבדלים ביוכימיים וארסיות רבים שנצפו. לדוגמה, כמה זנים של החיידק Escherichia coli הם חברים לא מזיקים במיקרוביוטה הרגילה במערכת העיכול האנושית. לזנים אחרים מאותו המין יש גנים המעניקים להם את היכולת לגרום למחלות. בחיידקים, גנים כאלה אינם עוברים בתורשה באמצעות רבייה מינית, כמו אצל בני אדם. לעתים קרובות, הם מועברים באמצעות פלסמידים, חתיכות עגולות קטנות של DNA דו-גדילי שניתן להחליף בין פרוקריוטים.

    תמונה של תאומים מיקרוגרף של תא סגלגל עם תחזיות רבות.
    איור\(\PageIndex{1}\): אחים בתוך משפחה חולקים כמה גנים זה עם זה ועם כל הורה. תאומים זהים, לעומת זאת, זהים גנטית. חיידקים כמו Escherichia coli עשויים לרכוש גנים המקודדים לגורמי ארסיות, ולהפוך אותם לזנים פתוגניים, כמו זה אורופתוגני אי - קולי. (אשראי משמאל: תאומים צבאיים, מירטל ביץ ', SC/צבא ארה"ב; נחלת הכלל; זכות אשראי: שינוי עבודה על ידי האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה)

    • 10.1: שימוש במיקרוביולוגיה כדי לגלות את סודות החיים
      DNA התגלה ואופיין הרבה לפני שהובן תפקידו בתורשה. מיקרוביולוגים מילאו תפקידים משמעותיים בהדגמה ש- DNA הוא המידע התורשתי המצוי בתוך התאים. בשנות ה -50 וה -1860, גרגור מנדל התנסה באפונת גן אמיתית כדי להדגים את התורשה של תכונות נצפות ספציפיות. בשנת 1869 בודד פרידריך מישר וטיהר תרכובת עשירה בזרחן מגרעיני תאי הדם הלבנים; הוא כינה את התרכובת נוקלאין.
    • 10.2: מבנה ותפקוד ה- DNA
      חומצות גרעין מורכבות מנוקלאוטידים, שכל אחד מהם מכיל סוכר פנטוז, קבוצת פוספט ובסיס חנקני. דאוקסיריבונוקלאוטידים בתוך ה-DNA מכילים דאוקסיריבוז כסוכר הפנטוז. ה- DNA מכיל את הפירימידינים ציטוסין ותימין, ואת הפורינים אדנין וגואנין. נוקלאוטידים מקושרים יחד על ידי קשרי פוספודיסטר בין קבוצת הפוספט 5של נוקלאוטיד אחד לקבוצת ההידרוקסיל 3של אחר.
    • 10.3: מבנה ותפקוד ה- RNA
      חומצה ריבונוקלאית (RNA) היא בדרך כלל חד-גדילית ומכילה ריבוז כסוכר הפנטוז שלה והפירמידין אורציל במקום תימין. גדיל RNA יכול לעבור זיווג בסיס תוך-מולקולרי משמעותי כדי לקבל מבנה תלת מימדי. ישנם שלושה סוגים עיקריים של RNA, כולם מעורבים בסינתזת חלבון. Messenger RNA (mRNA) משמש כמתווך בין DNA לסינתזה של מוצרי חלבון במהלך התרגום.
    • 10.4: המבנה והתפקוד של הגנום הסלולרי
      כל התוכן הגנטי של התא הוא הגנום שלו. גנים מקודדים לחלבונים, או מולקולות RNA יציבות, שכל אחת מהן מבצעת תפקיד ספציפי בתא. למרות שהגנוטיפ שיש לתא נשאר קבוע, ביטוי הגנים תלוי בתנאי הסביבה. פנוטיפ הוא המאפיינים הנצפים של תא (או אורגניזם) בנקודת זמן נתונה ונובע מהשלמת הגנים הנמצאים בשימוש כיום.
    • 10.E: ביוכימיה של הגנום (תרגילים)

    תמונה ממוזערת: במעבדה, ניתן לפטור את הסליל הכפול ל-DNA חד-גדילי באמצעות חשיפה לחום או כימיקלים, ולאחר מכן לפטור מחדש באמצעות קירור או הסרה של דנטורנטים כימיים כדי לאפשר לגדילי ה-DNA להתחדש מחדש. (אשראי: שינוי עבודות מאת הרננדז-למוס E, ניקסיו-קולזו לוס אנג'לס, קסטאנדה-פריגו R)