ยีนและโครโมโซม

8,192
-1

Published on

Published in: Technology
6 Comments
6 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
8,192
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
220
Comments
6
Likes
6
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

ยีนและโครโมโซม

  1. 1. By… ครูดวงดารา โกสินทร์
  2. 2. สิ่งมีชวิตส่วนใหญ่แต่ละชนิดประกอบขึ้นด้วยเพศที่ ีแตกต่างกัน คือ เพศผู้และเพศเมีย ลูกทีเ่ กิดขึน จะพัฒนา ้มาจากเซลล์ที่เกิดขึ้นจาก เซลล์พิเศษของ เพศผู้คือ " สเปิร์ม " เซลล์พิเศษของเพศเมียคือ " เซลล์ไข่ " มารวมตัวกันเป็น " ไซโกต " โดยกระบวนการสืบพันธุ์
  3. 3. ในนิวเคลียสมีโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นเส้น เรียกว่า " โครโมโซม "การเปลียนแปลงของโครโมโซมขณะมีการแบ่งเซลล์ ่การแบ่งเซลล์ใน 2 ลักษณะคือ - การแบ่งเซลล์ของไมโทซิส กระบวนการนี้เซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะมีโครโมโซมเหมือนกันทั้งหมด - การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส มีผลทาให้เซลล์ลก ูที่เกิดขึ้นจะมีจานวนโครโมโซมเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์เริ่มต้น (haploid cell)
  4. 4. ไมโทซีส Mitosisอินเตอร์เฟส โปรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส เทโลเฟส
  5. 5. ไมโอซีส Miosis
  6. 6. ในปีพ.ศ.2445 วอลเตอร์ ซัตตัน (Walter Sutton)เป็นบุคคลแรกที่เสนอ ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (Chromosome theoryof inheritance) โดยเสนอว่า สิ่งที่เรียกว่า แฟกเตอร์ จากข้อเสนอของเมนเดลซึ่งต่อมาเรียกว่า " ยีน " นั้นน่าจะอยู่บน โครโมโซม
  7. 7. 1. ยีนมี 2 ชุด และโครโมโซมก็มี 2 ชุด
  8. 8. 2. ยีนและโครโมโซมสามารถถ่ายทอดไปสู่รุ่นลูกหลาน
  9. 9. 3. ขณะที่มีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมที่มการเข้าคู่กัน ีต่างแยกจากกันไปยังเซลล์ลกทีเ่ กิดขึนคนละเซลล์ ซึงลักษณะ ู ้ ่เดียวกันนี้กเ็ กิดขึ้นได้กบยีน โดยมีการแยกตัวของ แอลลีนทังสอง ั ้ไปยังเซลล์สืบพันธุ์
  10. 10. 4. การแยกตัวของโครโมโซมทีเ่ ป็นคู่กน ขณะที่มีการแบ่งเซลล์ ั แต่ละคู่ดาเนินไปอย่างอิสระ เช่นเดียวกับการแยกตัวของแต่ละ แอลลีลไปยังเซลล์สืบพันธุ์
  11. 11. 5. ขณะเกิดการสืบพันธุ์ การรวมของเซลล์ไข่และสเปิรมเกิดเป็นไซโกต ์เป็นไปอย่างสุ่ม ทาให้เกิดการรวมกันระหว่างชุดโครโมโซมจากเซลล์ไข่และสเปิรมเป็นไปอย่างสุมด้วย ซึงเหมือนกับชุดของแอลลีนทีเ่ กิดขึน ในเซลล์ ์ ่ ่ ้สืบพันธุของพ่อกลับมารวมกันอีกครังกับแอลลีลในเซลล์สบพันธุของแม่ ์ ้ ื ์เมื่อมีการสืบพันธุก็เป็นไปอย่างสุมเช่นกัน ์ ่
  12. 12. 6. ทุกเซลล์ที่พฒนามาจากไซโกตจะมีโครโมโซมครึ่งหนึงจากแม่ ั ่ และอีกครึ่งหนึ่งจากพ่อ ซึ่งยีนครึ่งหนึ่งก็จะมาจากแม่ และ อีกครึ่งหนึ่งก็จะมาจากพ่อเช่นกัน ทาให้ลูกทีเ่ กิดมามีลกษณะ ั แปรผันไปจากพ่อและแม่
  13. 13. ในปี พ.ศ.2412 เอฟ มิเชอร์ (F. Miescher) นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ได้ศึกษาส่วนประกอบในนิวเคลียส ของเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ติดมากับผ้าพันแผล โดยนามาย่อยเอาโปรตีนออกด้วยเอนไซม์เพปซินพบว่า เอนไซม์นี้ไม่สามารถย่อยเอาโปรตีนที่อยู่ภายในนิวเคลียสได้
  14. 14. เมื่อนาสารนี้มาวิเคราะห์ทางเคมีก็พบว่า มี ธาตุ N และ P เป็นองค์ประกอบ จึงเรียกสารที่สกัดได้จากนิวเคลียสว่า นิวคลีอิน (Nuclein)ต่อมาอีก 20 ปี ได้มีการเปลี่ยนชื่อใหม่วา กรดนิวคลีอก ่ ิ เนื่องจากมีผู้ค้นพบว่าสารนี้มีสมบัติเป็นกรด
  15. 15. ในปี พ.ศ.2457 โดย อาร์ ฟอยล์เกน (R. Feulgen) นักเคมี ชาวเยอรมัน ได้พัฒนา สีฟคซิน (Fuchsin) ซึ่งสีนี้ยอมติด ุ ้ DNA ให้สีแดง และเมื่อนาไปย้อมเซลล์ พบว่าติดทีนิวเคลียส ่ และรวมตัวหนาแน่นทีโครโมโซม ่ จึงสรุปได้ว่า DNA อยูที่โครโมโซม ่ ซึ่งเขาสงสัยว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ถ้า DNA เป็นสารพันธุกรรม DNA จะต้องควบคุม การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมได้ ดังนั้นโครโมโซม นอกจากจะมีโปรตีนแล้วยังมี DNA อีกด้วย การค้นพบ DNA อยู่ที่โครโมโซม ทาให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตต่างๆ
  16. 16. นักวิทยาศาสตร์จานวนมากในสมัยนันเชื่อว่า สารพันธุกรรม ้น่าจะเป็น โปรตีน เนืองจากโปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ ่ประกอบด้วย กรดอะมิโน 20 ชนิด จึงน่าจะมีโปรตีนชนิดต่างๆมากพอที่จะควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิตได้อย่างครบถ้วน
  17. 17. ในปี พ.ศ.2471 เอฟ กริฟฟิท (F. Griffith) แพทย์ชาวอังกฤษ ทาการทดลองโดยฉีดแบคทีเรีย สเตปโทคอคคัส นิวโมเนีย(Streptococcus Pneumoniae) ที่ทาให้เกิดโรคปอดบวมเข้าไปในหนู แบคทีเรียทีฉีดเข้าไปนี้มี 2 สายพันธุ์ คือ ่1. สายพันธุ์ที่มีผิวหยาบ เพราะไม่มสารห่อหุ้มเซลล์ หรือ ีแคปซูล (Capsule) ไม่ทาให้เกิดปอดบวม เรียกว่าสายพันธุ์R (Rough)2. สายพันธุ์ทมีผวเรียบ เรียกว่าสายพันธุ์ S (Smooth) ี่ ิ
  18. 18. กริฟฟิทนาแบคทีเรียสายพันธุ์ R ฉีดให้หนู พบว่าหนูไม่ตาย
  19. 19. ต่อมาฉีดแบคทีเรียสายพันธุ์ S ให้หนูพบว่าหนูตาย
  20. 20. เมื่อนาแบคทีเ่ รียสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อน แล้วฉีดให้หนูพบว่าหนูไม่ตาย
  21. 21. แต่เมื่อนาแบคที่เรียสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อน ผสมกับสายพันธุ์ R ที่มีชีวิต ทิงไว้ระยะเวลาหนึ่ง ้แล้วฉีดให้หนูพบว่าหนูตาย เมื่อนาเลือดหนูที่ตายไปตรวจปรากฏว่ามีแบคทีเรียสายพันธุ์ S ปนอยู่กับ สายพันธุ์ R
  22. 22. กริฟฟิทได้รายงานว่า มีสารบางอย่างจากแบคทีเรียสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อนเข้าไปยังสายพันธุ์ R บางเซลล์ และสามารถทาให้แบคที่เรียสายพันธุ์ R เปลียนแปลงเป็น ่สายพันธุ์ S ที่มชีวิต ี สายพันธุ์ S เหล่านียงสามารถถ่ายทอดลักษณะไปสู่รน ้ั ุ่ลูกหลาน แต่กริฟฟิทก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าสารนั้นคืออะไร
  23. 23. ในปี พ.ศ.2487 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 3 คน คือโอ ที แอเวอรี(O. T. Avery) ซี แมคลอยด์(C. MacLeod) ่และเอ็ม แมคคาร์ที(M. McCarty)ทาการทดลองต่อจากกริฟฟิทโดยนาแบคทีเรียสายพันธุ์ S มาทาให้ตายด้วยความร้อนและสกัดเอาสารจากสายพันธุ์ S ออกมาใส่ในหลอดทอลอง 4 หลอด- เติมเอนไซม์ RNase(Ribonuclease)ในหลอดทดลอง ก.เพื่อย่อยสลาย RNA- เติมเอนไซม์โปรตีเอส (Protease) ลงในหลอดทดลอง ข.เพื่อย่อยสลายโปรตีน
  24. 24. - เติมเอนไซม์ DNase (Deoxyribonuclease) ลงในหลอดทดลอง ค. เพื่อย่อยสลาย DNA - ส่วนหลอด ง. เป็นการทดลองชุดควบคุม ซึ่งไม่มีการเติมเอนไซม์อื่นใด ต่อจากนั้นเติมแบคทีเรียสายพันธุ์ R ลงในหลอดทดลองปล่อยไว้ระยะเวลาหนึ่ง จึงนาไปเพาะเลียงในอาหารวุน แล้ว ้ ้ตรวจสอบแบคทีเรียทีเ่ กิดขึ้น
  25. 25. จากการทดลองพบว่า ส่วนผสมของแบคทีเรียสายพันธุ์ Rกับสารสกัดจากสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อน- ในภาวะที่ที่เอนไซม์ DNase จะไม่พบแบคทีเรียสายพันธุ์ Sที่เกิดขึ้นใหม่ ในขณะที่ในส่วนผสมของแบคทีเรียสายพันุธ์ Rกับสารสกัดจากสายพันธุ์ S- ในภาวะที่มีเอนไซม์ RNase และภาวะที่มีเอนไซม์โปรตีเอสจะพบสายพันธุ์ S ที่เกิดขึ้น การทดลองแสดงให้เห็นว่า DNA คือ สารที่เปลียนพันธุกรรม ่ของแบคทีเรียจากสายพันธุ์ R ให้เป็นสายพันธุ์ S จึงสรุปได้วา กรดนิวคลีอิกชนิด DNA เป็นสารพันธุกรรม ่ไม่ใช่โปรตีน
  26. 26. นอกจากที่กล่าวมา ยังการทดลองอื่นๆตามมาที่ยืนยันตรงกันว่า DNA เป็นสารพันธุกรรม- การค้นพบว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไปทั้ง คน สัตว์ พืช โพรทิสต์ แบคทีเรีย ไวรัส- การค้นพบ RNA เป็นสารพันธุกรรมในไวรัสบางชนิดเช่น ไวรัสที่ทาให้เกิดโรคใบด่างในใบยาสูบ ไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคโปลิโอ เอดส์ ซาร์ส ไข้หวัดนก และโรคมะเร็งบางชนิด เป็นต้น
  27. 27. การทดลองของกริฟฟิท แอเวอรี่ และคณะ เป็นจุดเริ่มต้นที่นาไปสู่ข้อสรุปที่สาคัญเป็นอย่างมากก็คือ “ ยีนหรือสารพันธุกรรม ซึ่งทาหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิตไปสู่รุ่นต่อๆไปนั้น เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ชอว่า ื่DNA นั่นเอง ” จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ในระยะต่อมาพบว่า DNAมีสวนทีควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งเรียกว่า “ ยีน ” ่ ่ดังนั้น หน่วยพันธุกรรมทีเ่ มนเดลเรียกว่า แฟกเตอร์ ก็คือ“ ยีนทีอยูในโครโมโซม ” นั่นเอง ่ ่
  28. 28. เซลล์ที่ยังไม่มีการแบ่งเซลล์ โครโมโซมจะมีลักษณะเป็นเส้นเล็กยาวขดพันกันอยู่ภายในนิวเคลียสเรียกว่าโครมาทิน
  29. 29. เซลล์ที่มีการแบ่งเซลล์ โครโมโซมจะจาลองตัวเองเป็นเส้นคูที่เหมือนกันทุกประการ ่ในระยะอินเตอร์เฟส จะขดสั้นและหนาขึ้น เห็นได้อย่างชัดเจนที่สุดในระยะเมทาเฟส
  30. 30. รูปร่างของโครโมโซม
  31. 31. ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์รางกายมี ่โครโมโซม 2 ชุด คือ ดิพลอยด์โครโมโซมชุดหนึ่งได้รับมาจากพ่ออีกชุดหนึ่งได้รบมาจากแม่ เมื่อมี ัการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสโครโมโซมที่เป็นคูกัน จะมาเข้าคู่ ่กันแล้วแยกออกจากกันไปสูเ่ ซลล์ลูกที่สร้างขึ้น เมือเสร็จสิ้นการแบ่ง ่เซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมในเซลล์ลกทีเ่ กิดขึ้นจะลดลงครึงหนึง ู ่ ่เรียกว่า แฮพลอยด์
  32. 32. จานวนโครโมโซม
  33. 33. โครโมโซมในยูคาริโอต เป็นสารประกอบ จาพวกนิวคลีโอ-โปรตีน (Nucleoprotein) ประกอบด้วย„ กรดนิวคลีอก (Nucleic acid) ส่วนใหญ่เป็น DNA ิ(Deoxyribonucleic acid) แต่ส่วนน้อยเป็น RNA(Ribonucleic acid) มี 1 ใน 3„ โปรตีน เป็นพวกฮีสโตน (Histone) และ นอนฮีสโตน(non histone) มี 2 ใน 3
  34. 34. ในปี พ.ศ. 2427 นักวิทยาศาสตร์พบว่า ฮิสโตนเป็นโปรตีนทีมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโนที่ ่มีประจุบวก(basic amino acid) เช่น ไลซีน และอาร์จนีน ิ ทาให้มีสมบัตในการเกาะจับกับสาย DNA ซึ่งมีประจุลบได้ ิเป็นอย่างดี และเกิดการสร้างสมดุลของประจุ (neutralize)ของโครมาทินด้วยสาย DNA พันรอบกลุมโปรตีนฮิสโตนคล้าย ่เม็ดลูกปัด เรียกโครงสร้างนี้ว่า นิวคลีโอโซม(nucleosome)โดยจะมีฮสโตนบางชนิดเชื่อมต่อระหว่างเม็ดลูกปัดแต่ละเม็ด ิ
  35. 35. ส่วนโปรตีนนอนฮิสโตน นั้นมีเป็นร้อยหรือพันชนิดขึ้นอยู่กับชนิดของสิงมีชีวิต โดยจะมีหน้าที่แตกต่างกันไป ่บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNA หรือบางชนิดก็เกียวข้องกับ กระบวนการจาลองตัวเองของDNA (DNA ่replication) หรือ การแสดงออกของยีน เป็นต้น สาหรับในโปรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย E. coli มีจานวนโครโมโซมชุดเดียว เป็นรูปวงแหวนอยูในไซโทพลาสซึม ่ประกอบด้วย DNA 1 โมเลกุล และไม่มีฮสโตนเป็น ิองค์ประกอบ
  36. 36. สารพันธุกรรมทั้งหมดที่จาเป็นต่อการดารงชีวิตอย่างปกติของสิ่งมีชีวิต เรียกว่า จีโนม ซึ่งในกรณีของสิงมีชีวิตชั้นสูง จีโนมก็คือ ชุดของ ่DNA ทั้งหมดที่บรรจุอยูในนิวเคลียสของทุกๆ เซลล์ ่นั่นเอง จึงมีคากล่าวว่า จีโนม คือ "แบบพิมพ์เขียว"ของสิ่งมีชีวิต
  37. 37. ขนาดจีโนมของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ขนาดของจีโนม สิงมีชวต ่ ีิ จานวนยีนโดยประมาณ (ล้านเบสคู่)มนุษย์ ( Homo sapiens ) 3,200 80,000หนู (Mus musculus) 3,000 80,000แมลงหวี่ (Drosophila melanogaster) 120 10,000หนอนตัวกลม (Caenorhabditis 100 13,000elegans)พืชในวงศ์ผักกาดชนิดหนึง (Arabidopsis ่ 100 25,000thaliana)ยีสค์ (Saccharomyces carevisiae) 15 6,000แบคทีเรีย (Escherichia coli) 4 4,000
  38. 38. DNA ประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างพื้นฐาน เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) หลายๆนิวคลีโอไทด์ ประกอบด้วยหน่วยย่อย 3 หน่วยดังนี้1. น้าตาลดีออกซีไรโบส (deoxyribose sugar ) คือ น้าตาลทีมคาร์บอน 5 อะตอม หรือน้าตาลเพนโทส ่ ี (pentose sugar) ทีมีสตรโมเลกุล C5H10O4 ่ ู
  39. 39. 2. เบสไนโตรเจน (nitrogenous base) แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ - เบสพิวรีน (purine base) มี 2 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine) ใช้อักษรย่อเป็น A และ กวานีน (guanine) ใช้อักษรย่อเป็น G - เบสไพริมดีน (pyrimidine base) มี 2 ิ ชนิด ได้แก่ ไทมีน (thymine) ใช้อกษรย่อเป็น T ั และ ไซโทซีน (cytosine) ใช้อักษรย่อเป็น C3. หมูฟอสเฟต ( phosphate group) หรือ H3PO4 ่
  40. 40. purine bases NH2pyrimidine bases
  41. 41. RNA ประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างพื้นฐาน เรียกว่านิวคลีโอไทด์ (nucleotide) หลายๆนิวคลีโอไทด์ มาต่อกันเป็นสายเดียว (single strand) แต่ละนิวคลีโอไทป์ประกอบด้วยหน่วยย่อย 3 หน่วยคือ1. น้าตาลไรโบส (ribose sugar ) คือน้าตาลทีมี ่คาร์บอน 5 อะตอม หรือน้าตาลเพนโทส ( pentosesugar)ที่มีสตรโมเลกุล C5H10O5 ู
  42. 42. 2. เบสไนโตรเจน (nitrogenous base) แบ่งออกเป็น 2 กลุม คือ ่ - เบสพิวรีน (purine base ) มี 2 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine) ใช้อักษรย่อเป็น A และ กวานีน (guanine) ใช้อักษรย่อเป็น G - เบสไพริมิดน (pyrimidine base) มี 2 ชนิด ี ได้แก่ ไซโทซีน (cytosine) ใช้อักษรย่อเป็น C และยู ราซิล(uracil) ใช้อักษรย่อเป็น U3. หมูฟอสเฟต ( phosphate group) หรือ H3PO4 ่
  43. 43. http://www.rbru.ac.th/courseware/science/4031101/lesson4/lesson4.5.htmlhttp://61.19.127.107/bionew/gene/3chromosome/chromosome2.htmhttp://nte-serveur.univ-lyon1.fr/nte/EMBRYON/www.uoguelph.ca/zoology/devobio/210labs/mitosis1.htmlhttp://std.kku.ac.th/4730700598/biochem/Polynucleotides.dochttp://www.geocities.com/anek04/ebook/17_4.htmlhttp://61.19.127.107/bionew/gene/4dnacompound/dna2.htm

×