• Like
Genetics
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
591
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
9
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Gene and Chromosome Aj. Aj. Angsana Sanyear Biology : Genetics 1
  • 2. ยีนและโครโมโซมการถ่ายทอดยีนและโครโมโซมการค้นพบสารพันธุกรรมโครโมโซมองค์ประกอบทางเคมีของ DNAโครงสร้างของ DNAสมบัติของสารพันธุกรรมการกลายพันธุ์ (mutation) 2
  • 3. การถ่ายทอดยีนและโครโมโซมQ : ยีนของพ่อแม่ถ่ายทอดสู่ลูกได้อย่างไรA : ยีนซึ่งเป็นหน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่สามารถ่ายทอดไปยังลูกได้ โดยผ่านทางโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อแม่ 3
  • 4. หลักฐาน(ที่แสดงว่ายีนถ่ายทอดผ่านทางโครโมโซม)พ.ศ.2423 : พบวิธีการย้อมสีโครโมโซมพ.ศ.2445 : ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม 4
  • 5. การย้อมสีโครโมโซม 5
  • 6. ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม Walter Sutton (2445) : chromosome theory of inheritance เสนอว่า : gene (factor) น่าจะอยู่บน โครโมโซม เนื่องจาก 1. ยีนและโครโมโซม มี 2 ชุด เหมือนกัน 2. ยีนและโครโมโซมสามารถถ่ายทอดไปสู่ลูก หลายได้ 6
  • 7. 3. ขณะที่มีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมที่มการเข้าคู่กัน ี และแยกออกจากกันไปยังเซลล์ลูกคนละเซลล์ ซึ่งเหตุการณ์ ดังกล่าวก็เกิดขึ้นในยีน โดยมีการแยกตัวของแอลลีนทั้งสองไปยัง เซลล์สืบพันธุ์4 การแยกตัวของโครโมโซมที่อยู่เป็นคู่กนไปยังขั้วของเซลล์ขณะที่มี ั การแบ่งเซลล์ แต่ละคู่นั้นเกิดขึ้นอย่างอิสระ เช่นเดียวกับการ แยกตัวของแอลลีนไปยังเซลล์สืบพันธุ์
  • 8. 5 ขณะเกิดการสืบพันธุ์ การรวมตัวของเซลล์ไข่ และสเปิร์ม เกิดเป็น ไซโกตเป็นไปอย่างสุ่ม ทาให้เกิดการรวมกันระหว่างชุดโครโมโซม จากเซลล์ไข่ และสเปิร์ม เป็นไปอย่างสุ่ม ซึ่งเหมือนกับการที่ชุด ของแอลลีนที่เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อกลับมารวมกันอีกครั้ง กับแอลลีนในเซลล์สืบพันธุ์ของแม่ เมื่อมีการสืบพันธุ์ก็เป็นไป อย่างสุ่มเช่นเดียวกัน6 ทุกเซลล์ทพัฒนามาจากไซโกตจะมีโครโมโซมครึ่งหนึ่งจากแม่และ ี่ อีกครึ่งหนึ่งจากพ่อ ซึ่งยีนครึ่งหนึ่งมาจากแม่และอีกครึ่งหนึ่งมา จากพ่อ ทาให้ลูกที่เกิดมาจึงมีลักษณะแปรผันไปจากพ่อและแม่ 8
  • 9. การค้นพบของ F. Miescherพ.ศ. 2412 โยฮันน์ ฟรีดริชมีเซอร์ (F. Miescher) นักชีวเคมี(แพทย์) ชาวสวีเดนได้ศึกษาส่วนประกอบในนิวเคลียสของเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ติดมากับผ้าพันแผล 9
  • 10. โดยนาเซลล์เม็ดเลือดขาวมาย่อยเอาโปรตีนออกด้วย เอนไซม์เพป ซิน พบว่าเอนไซม์นี้ไม่สามารถย่อยสลายสารชนิดหนึ่งที่อยู่ภายใน นิวเคลียสได้เมื่อนาสารนี้มาวิเคราะห์ทางเคมี : พบว่ามีธาตุไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ จึงเรียกสารที่สกัดได้จากนิวเคลียสว่านิวคลีอิน (nuclein) ต่อมาอีก 20 ปี ได้มีการเปลี่ยนชื่อใหม่ว่า กรดนิวคลีอก เนื่องจากมีผู้ค้นพบว่าสารนี้มีสมบัติเป็นกรด ิ 10
  • 11. การค้นพบของ R. Feulgenพ.ศ. 2457 โดย อาร์ ฟอยล์แกน(R. Feulgen) นักเคมีชาวเยอรมันเป็นผู้พัฒนาสีฟุคซิน (fuchsin)ซึ่งสีย้อมนี้ย้อมติด DNA ให้สีแดงและเมื่อนาไปย้อมเซลล์ พบว่าติดที่นวเคลียสและรวมตัวหนาแน่นที่ ิโครโมโซม จึงสรุปว่า DNA อยู่ที่โครโมโซม 11
  • 12. การค้ น พบว่ า DNA อยู่ ที่ โ ครโมโซม ท าให้นักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์จานวนมากในสมั ย นั้ น เชื่ อ ว่ า สารพั น ธุ ก รรมน่ า จะเป็ น โปรตี นเนื่ อ งจากโปรตี น เป็ น สารชี ว โมเลกุ ล ขนาดใหญ่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิด จึงน่าจะมีโปรตีนชนิดต่างๆ มากพอที่จะควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิตได้อย่างครบถ้วน 12
  • 13. การค้นพบของ F. Griffithพ.ศ. 2471 เอฟ กริฟฟิท (F. Griffith) แพทย์ชาวอังกฤษทาการทดลองโดยฉีด แบคทีเรีย (Streptococcus pneumoniae) ที่ทาให้เกิดโรคปอดบวมเข้าไปในหนู แบคทีเรียที่ฉีดเข้าไปนี้มี 2สายพันธุ์ คือ สายพันธุ์ที่มผวหยาบ เพราะไม่มีสารห่อหุมเซลล์ ี ิ ้หรือ แคปซูล(capsule) ไม่ทาให้เกิดโรคปอดบวม เรียกว่าสายพันธุ์ R (rough) และสายพันธุ์ที่มีผวเรียบ มีสารห่อหุ้มเซลล์ทา ิให้เกิดโรคปอดบวมรุนแรงถึงตาย เรียกว่าสายพันธุ์ S(smooth) 13
  • 14. Streptococcus pneumoniaeพวกที่ไม่ก่อโรครุนแรง (avirulent) ไม่มีแคบซูลหุ้ม ( R )พวกที่ก่อโรคอย่างรุนแรง (virulent) มีแคบซูลหุ้ม ( S ) 15
  • 15. Q : เหตุใดเมือนาแบคทีเรียสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความ ่ร้อน ไปผสมกับสายพันธุ์ R ที่มีชีวิตแล้วฉีดให้หนูจึงทาให้หนูตายA : กริฟฟิท ได้รายงานว่ามีสารบางอย่างจากแบคทีเรียสายพันธุ์S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อนเข้าไปยังสายพันธุ์ R บางเซลล์และสามารถทาให้แบคทีเรียสายพันธุ์ R เปลี่ยนแปลงสายพันธุ์เป็นสายพันธุ์ S ที่มีชีวิต สายพันธุ์ S เหล่านียังสามารถถ่ายทอด ้ลักษณะไปสู่รุ่นลูกหลาน อย่างไรก็ตาม กริฟฟิท ก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าสารนั้นคืออะไร
  • 16. การทดลองของ O.T. Avery และคณะพ.ศ. 2487 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 3 คน คือ โอ ที แอเวอรี่ (O.T. Avery) ซี แมคลอยด์ ( C. MacLeod) และ เอ็ม แมคคาร์ที(M. McCarty) ทาการทดลองต่อจาก กริฟฟิท 17
  • 17. 18
  • 18. จากผลการทดลองของเอเวอรี่และคณะ ปรากฏว่าส่วนผสมของแบคทีเรียสายพันธุ์ R กับสารสกัดจากสายพันธุ์ S ที่ทาให้ตายด้วยความร้อน ในภาวะที่มีเอนไซม์ DNase จะไม่พบแบคทีเรียสายพันธุ์ S ที่เกิดขึ้นใหม่ส่วนผสมของแบคทีเรียสายพันธุ์ R กับสารสกัดสายพันธุ์ S ในภาวะที่มีเอนไซม์ RNase และภาวะที่มีเอนไซม์ โปรตีเอส จะพบสายพันธุ์ S เกิดขึ้น 19
  • 19. การทดลองนี้จึงแสดงให้เห็นว่า DNA คือสารที่เปลี่ยนพันธุกรรมของแบคทีเรียจากสายพันธุ์ R ให้เป็นสายพันธุ์ S แอเวอรี่จึงสรุปว่า กรดนิวคลีอิกชนิด DNA เป็นสารพันธุกรรมไม่ใช่โปรตีนดังที่เคยเชื่อกันมาก่อนหน้านี้ 20
  • 20. สรุปผลการทดลองของกริฟฟิท แอเวอรี่และคณะ เป็นจุดเริ่มต้นที่นาไปสู่ข้อสรุปที่สาคัญเป็นอย่างมากก็คือ ยีนหรือสารพันธุกรรมซึ่งทาหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิตไปสูรุ่นต่อๆไปนั้น เป็น ่สารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่มีชื่อว่า DNA และจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ในระยะต่อมาพบว่า DNA มีส่วนทีควบคุม ่ลักษณะทางพันธุกรรมและส่วนที่ไม่ได้ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม DNA ส่วนทีควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม เรียกว่า ่ยีน ดังนั้นหน่วยพันธุกรรมที่เมนเดลเรียกว่าแฟกเตอร์ ก็คือยีนซึ่งอยู่ที่โครโมโซมนั้นเอง 21
  • 21. ChromosomeQ : ยีนกับโครโมโซมมีความสัมพันธ์กันอย่างไรA : ยีนมีตาแหน่งอยู่บนโครโมโซม (DNA เป็นองค์ประกอบของโครโมโซม และยีนก็เป็นส่วนหนึ่ง ของ DNA ที่ทาหน้าที่กาหนดลักษณะทางพันธุกรรมที่อยู่บน โครโมโซม) 22
  • 22. 23
  • 23. 24
  • 24. รูปร่าง ลักษณะ และจานวนโครโมโซมโดยทั่วไปโครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ตามระยะต่าง ๆในวัฏจักรของเซลล์ (cell cycle) โดยโครโมโซมในระยะอินเตอร์เฟสจะมีลักษณะยืดยาว และเมื่อเซลล์เข้าสู่ระยะการแบ่งตัว โครโมโซมจะหดตัวสั้นเข้าและหดตัวมากที่สุดในระยะเมตาเฟส ซึ่งเป็นระยะที่มองเห็นชัดเจนที่สุด เรียกโครโมโซมระยะนี้ว่า โครโมโซมเมตาเฟส 25
  • 25. รูปร่างของโครโมโซม 26
  • 26. ชนิดของโครโมโซม1. Metacentric chromosome2. Submetacentric chromosome3. Acrocentric chromosome4. Telocentric chromosome 27
  • 27. Metacentric chromosomeโครโมโซมทีมีเซนโทรเมียร์ ่อยูตรงตาแหน่งกึงกลางพอดี ่ ่ทาให้แขน (arm) ทังสองข้าง ้ของโครโมโซมมีความยาวเท่ากัน 28
  • 28. Submetacentric chromosomeโครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กลางแท่งโครโมโซมทาให้แขนทั้งสองข้างของโครโมโซมมีความยาวไม่เท่ากัน จึงมีแขนเป็นแขนข้างสั้นและแขนข้างยาว 29
  • 29. Acrocentric chromosomeโครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่เกือบปลายสุดจึงทาให้ แขนข้างสั้นมีความสั้นมากจน แทบไม่ปรากฏ 30
  • 30. Telocentric chromosomeโครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่ตอนปลายสุดของโครโมโซม มีผลทาให้โครโมโซมมีแขนเพียงข้างเดียว 31
  • 31. 32
  • 32. โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตโครโมโซม แบ่งเป็น 2 ชนิด1. Autosome : เป็น chromosome ที่ควบคุมลักษณะต่างๆของร่างกาย2. Sex – chromosome : ควบคุม ,กาหนดเพศ chromosome X , chromosome Y หญิง XX ชาย XY
  • 33. เซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีรูปร่างลักษณะที่เหมือนกันเป็นคู่ๆโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์ โครโมโซมแต่ละคู่เรียกว่าHomologous chromosome เช่น คน โครโมโซมชุดหนึ่งได้รับมาจากพ่อ อีกชุดหนึ่งได้รับมาจากแม่ (เมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส)เมื่อเสร็จสิ้นการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมในเซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะลดลงครึ่งหนึ่งเรียกว่า แฮพลอยด์ 34
  • 34. จานวนโครโมโซม สิงมีชวต ่ ีิ จานวนchromosome สิงมีชวต ่ ีิ จานวนchromosomeมนุษย์ 46 สน 24ลิงชิมแพน 48 กะหล่าปลี 18ซีม้า 64 ถัวลันเตา ่ 14แมว 38 ฝ้าย 52หนู 40 มะเขือเทศ 24ไก่ 78 ยาสูบ 48กบ 26 ข้าว 24ผึง ้ 32 กล้วย 22 35
  • 35. Q : สิ่งมีชีวิตที่มีจานวนโครโมโซมเท่ากัน จะมีรูปร่างเหมือนกันหรือไม่อย่างไรA : ไม่จาเป็น 36
  • 36. Q : จานวนโครโมโซมมีความสัมพันธ์กับระดับความซับซ้อนของ สิ่งมีชีวิตหรือไม่A : จากตารางจะเห็นได้ว่า ไก่มีจานวนโครโมโซมมากกว่าคน แต่ โครงสร้างของคนมีความซับซ้อนมากกว่าไก่ ส่วนแมลงวัน แมลงหวี่ ยุงก้นปล่องและผึ้ง เป็นแมลงเหมือนกันจะมีความ ซับซ้อนของโครงสร้างใกล้เคียงกัน แต่มีจานวนโครโมโซม แตกต่างกัน ดังนั้นจานวนโครโมโซมจึงไม่น่าจะมีความสัมพันธ์ กับระดับความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิต
  • 37. ส่วนประกอบของโครโมโซมQ : DNA อยู่ที่ส่วนใดของโครโมโซม และที่โครโมโซมนอกจากมี DNA แล้วยังมีสารอื่นอีกหรือไม่อย่างไร
  • 38. 41
  • 39. 42
  • 40. 43
  • 41. โครโมโซมของยูคาริโอต ประกอบด้วย DNA 1 ใน 3 และอีก 2 ใน 3 เป็นโปรตีน โดยส่วนที่เป็นโปรตีนจะเป็น ฮิสโตน (histone) และนอนฮิสโตน (non-histone) อย่างละประมาณเท่าๆกัน
  • 42. ในปี พ.ศ. 2427 นักวิทยาศาสตร์พบว่าฮิสโตนเป็นโปรตีนที่มี องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโนที่มีประจุบวก(basic amino acid) เช่น ไลซีน และอาร์จินีน ทาให้มีสมบัติในการเกาะจับกับ สาย DNA ซึ่งมีประจุลบได้เป็นอย่างดี และทาให้เกิดการสร้าง สมดุลของประจุ (neutralize) ของโครมาทินด้วยสาย DNA พัน รอบกลุ่มโปรตีนฮิสโตนคล้ายเม็ดลูกปัด เรียกโครงสร้างนี้ว่า นิวคลีโอโซม(nucleosome) โดยจะมีฮิสโตนบางชนิดเชื่อมต่อ ระหว่างเม็ดลูกปัดแต่ละเม็ด
  • 43. ส่วนของโปรตีนนอนฮิสโตนนั้นมีมากมายหลายชนิด อาจเป็นร้อยหรือพันชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต โดยโปรตีนเหล่านี้จะมีหน้าที่แตกต่างกันไป บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNAหรือบางชนิดก็เกี่ยวข้องกับ กระบวนการจาลองตัวเองของDNA (DNA replication) หรือการแสดงออกของยีนเป็นต้นสาหรับในโพรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย E. coli มีจานวนโครโมโซมชุดเดียว เป็นรูปวงแหวนอยู่ในไซโตพลาสซึม ประกอบด้วย DNA1 โมเลกุล และไม่มีฮิสโตนเป็นองค์ประกอบ
  • 44. สารพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ เรียกว่า จีโนม(genome) จากการศึกษาพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีขนาดของจีโนมและจานวนยีนแตกต่างกัน
  • 45. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA1. DNA และ RNA มีโครงสร้างและส่วนประกอบอย่างไร2. DNA ควบคุม ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร
  • 46. DNA เป็นกรดนิวคลีอิคชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นพอลิเมอร์(polymer) สายยาวประกอบด้วยหน่วยย่อย หรือ มอนอเมอร์(monomer) ที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ (nucleotide)
  • 47. แต่ละนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย1. น้าตาลเพนโทส2. ไนโตรจีนัสเบส(nitrogenous base) 2.1 เบสพิวรีน (purine) 2.2 เบสไพริมิดีน(pyrimidine)3. หมู่ฟอสเฟต
  • 48. น้าตาลเพนโทส น้าตาลที่มี C 5 อะตอม ( C5H10 O5 ) มี 2 กลุ่ม คือ 1.ribose = ribonucleic acid = RNA 2.deoxyribose = deoxyribonucleic acid (DNA)
  • 49. ไนโตรจีนัสเบส(nitrogenous base) 1. เบสพิวรีน (purine) ประกอบด้วยวงแหวน 2 วง มี 2 ชนิด 1.1 อะดีนีน (adenine หรือ A) 1.2 กวานีน (guanine หรือ G) 2.เบสไพริมีดีน (Pyrimidine) ประกอบด้วย วงแหวน 1 วง มี 3 ชนิด 2.1 ไทมีน (thymine หรือ T) 2.2 ไซโทซีน (cytosine C ) 2.3 ยูราซีล (uracile หรือ U )
  • 50. หมู่ฟอสเฟต ( PO4)
  • 51. Nucleotideการประกอบขึ้นเป็นนิวคลีโอไทด์นั้น ทั้งสามส่วนจะประกอบกันโดยมีน้าตาลเป็นแกนหลัก มีไนโตรจีนัสเบส อยู่ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 1 และหมู่ฟอสเฟตอยู่ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 5 ดังนั้นจึงสามารถจาแนกนิวคลีโอไทด์ใน DNA ได้ 4 ชนิด ซึ่งจะแตกต่างกันตามองค์ประกอบที่เป็นเบส ได้แก่ A T C และ G
  • 52. nucleotide
  • 53. nucleotide
  • 54. Polynucleotide• เกิดจากการสร้างพันธะโคเวเลนส์ ระหว่างหมู่ฟอสเฟตของนิ วคลีโอไทด์หนึ่งกับหมู่ไฮดรอกซิลที่อยู่ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 3 ของน้าตาลในอีกนิวคลีโอไทด์หนึ่ง• เมื่อหลายๆนิวคลีโอไทด์มาเชื่อมต่อกันเกิดเป็นสายพอลินิวคลี โอไทด์
  • 55. Covalence boneCovalence bone
  • 56. • ปลายสายด้านหนึ่งจะมีหมู่ฟอสเฟตเชื่อมอยู่กับน้าตาลดีออกซีไร โบสที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 5 เรียกปลายด้านนี้ว่าเป็นปลาย 5/ (อ่านว่า 5 ไพร์ม)• ปลายด้านหนึ่งจะมีหมู่ไฮดรอกซิลที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 3 ที่เป็น อิสระ เรียกปลายด้านนี้ของสาย DNA ว่าปลาย 3/ ( อ่านว่า 3 ไพร์ม)
  • 57. ต่อมานักเคมีในประเทศอังกฤษ พบว่าพอลินิวคลีโอไทด์แต่ละสายจะแตกต่างกันที่จานวนของนิวคลีโอไทด์ และลาดับของนิวคลีไทด์
  • 58. กฎของชาร์กาฟฟ์ (Chargaff’s rules)ชาร์กาฟฟ์ ได้ศึกษาหาปริมาณของเบสทั้ง 4 ใน DNA ที่ทาให้บริสุทธิ์จากเนื้อเยื่อที่ต่างกัน และจากสิ่งที่มีชีวิตต่างกันพบว่า : ในโมเลกุลของ DNA เบสอะดีนีน (A) มีปริมาณเท่ากับเบสไธมีน(T) หรือ A=T เบสไซโตซีน (C) มีปริมาณเท่ากับเบสกวานีน (G) หรือ C = G
  • 59. จากการศึกษานี้แสดงว่าปริมาณทั้งหมดของเบสเพียวรีน(A+G) เท่ากับปริมาณทั้งหมดของเบสไพริมิดีน (T+C) องค์ประกอบเบสใน DNA จากสิ่งที่มีชีวิตชนิดหนึ่งจะเป็นคุณสมบัติของสิ่งที่มีชีวิตชนิดนั้นๆ ซึ่งไม่ขึ้นกับชนิดของเนื้อเยื่อที่แยก DNA ออกมา และไม่ขึ้นกับอายุ อาหารและสภาวะแวดล้อม องค์ประกอบเบสใน DNA จะเปลี่ยนแปลงไประหว่างสิ่งที่มีชีวิตที่ต่างกัน
  • 60. โครงสร้างของ DNAQ : โมเลกุลของ DNA มีโครงสร้างเป็นอย่างไร
  • 61. การค้นพบของ โรซาลินด์ แฟรงคลิน โรซาลินด์ แฟรงคลิน (Rosalind Franklin)
  • 62. ปี พ.ศ. 2493-2494 เอ็ม เอช เอฟ วิลคินส์ (M. H.F. Wilkins) และโรซาลินด์ แฟรงคลิน (Rosalind Franklin) นักฟิสกส์ชาวอังกฤษ ิได้ศึกษาโครงสร้างของ DNA ในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ โดยใช้เทคนิคเอกซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน (X-ray diffraction) โดยการฉายรังสีเอกซ์ผ่านผลึก DNA การหักเหของรังสีเอกซ์ทาให้เกิดภาพบนแผ่นฟิล์ม
  • 63. จากภาพถ่ายนี้นักฟิสิกส์แปลผลได้ว่าโครงสร้างของ DNA จากสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ มีลักษณะที่คล้ายกันมาก คือประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์มากกว่า 1 สาย มีลักษณะเป็นเกลียว เกลียวแต่ละรอบมีระยะห่างเท่าๆกัน จากผลการศึกษาทาให้เข้าใจโครงสร้างทางกายภาพของ DNA
  • 64. การค้นพบของ วัตสัน ~ คลิกDr. James Watson Dr. Francis Crick
  • 65. แบบจาลองโครงสร้างของ DNAJ.D. Watson นักชีววิทยาอเมริกัน & F.H.C. Crick นักฟิสิกส์อังกฤษ เสนอโครงสร้างของ DNA ได้รับ Nobel Prize ตีพิมพ์ผลงานใน Nature ฉบับวันที่ 25 เดือนเมษายน ค.ศ. 19531. ประกอบด้วย 2 polynucleotides ยึดกันโดยการจับคู่กันของ เบส โดย H-bond2. ทั้ง 2 สายขนานกันและมีติดทางตรงข้าม (antiparallel)
  • 66. 3. การจับคู่กันของเบสระหว่าง A - T (2 H-bonds), C - G (3 H- bonds) = complementary basepairs (เบสที่เป็นเบสคู่สมกัน คือ A จับคูกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ และGจับคู่กับ ่ C ด้วยพันธะไฮโดรเจน 3 พันธะ)4. ทั้ง 2 สายจะพันกันเป็นเกลียวเวียนขวา (right handed double strand helix)5. แต่ละคูเบสห่างกัน 3.4 อังสตรอม (.34 nm) เอียงทามุม 36 ่ องศา 1 รอบ = 10 คู่เบส = 34 อังสตรอม เส้นผ่าศูนย์กลาง 20 อังสตรอม
  • 67. แม้ว่า DNA จะมีนิวคลีโอไทด์เพียง 4 ชนิด แต่โมเลกุลของ DNAมีความแตกต่างกันได้หลายชนิด แต่ละโมเลกุลอาจประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายพันคู่จนถึงแสนคู่ ตัวอย่างเช่นถ้า DNAประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 2 โมเลกุลเรียงกัน จะสามารถจัดเรียงให้แตกต่างกันได้ 16 แบบ (42) ดังนั้นถ้าโมเลกุล DNAประกอบด้วยนิวคลีไทด์จานวนมาก การเรียงลาดับของเบสก็จะแตกต่างกันมากด้วยเช่นเดียวกัน
  • 68. ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ มีหลายลักษณะและลาดับเบสของ DNA ซึ่งเกิดจากเบสชนิดต่างๆ กันนั้นมีหลายรูปแบบก็น่าจะมากพอที่จะทาหน้าที่ควบคุมหรือกาหนดลักษณะพันธุกรรมต่างๆได้
  • 69. สมบัติของสารพันธุกรรมเมื่อวัตสันและคลิก ได้คิดแบบจาลองโครงสร้างทางเคมีของ DNA ขึ้นมาแล้ว เขาทั้งคู่ต้องพิสูจน์ว่า DNA มีคุณสมบัติที่เหมาะสมที่เป็นสารพันธุกรรมได้หรือไม่ ตามคุณสมบัติสาคัญ ดังนี้1. สารพันธุกรรมต้องจาลองตัวเองได้ แล้วยังมีลักษณะเหมือนเดิม เพื่อจะ ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม จากรุ่นพ่อ-แม่ ไปยังรุ่นลูกได้ ซึ่งเกิด โดยกระบวนการสังเคราะห์ DNA (DNA -replication)
  • 70. 2. สามารถควบคุมการสังเคราะห์สารต่างๆ ของเซลล์เพื่อจะได้แสดง ลักษณะทางพันธุกรรม ต่างๆให้ปรากฏ โดยรหัสพันธุกรรมใน DNA ถูก ถ่ายทอดผ่าน RNA ในรูปของลาดับเบส แล้วแปล (translation) ออกมา เป็นลาดับของกรดอะมิโนในในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน3. อาจมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมที่ต่างไปจากเดิม เนื่องจาก เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ลาดับเบสใน DNA ทาให้ผิดปกติไป และถ่ายทอด ลักษณะที่ผิดปกติไปยังลูกหลาน ทาให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่ผิดปกติขึ้นได้ ใน ระยะเวลา 10 ปีต่อมา หลังจากที่วัตสันและคลิกได้คิดแบบจาลอง โครงสร้างของ DNA ขึ้น จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่า DNA มีคุณสมบัติที่เป็น สารพันธุกรรมได้
  • 71. สิบปีหลังจากวัตสันและคลิกเสนอแบบโครงสร้าง DNA จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่า DNA มีสมบัติเป็นสารพันธุกรรม ทาให้วัตสันและคลิกได้รับรางวัลโนเบลในปีพ.ศ.2505 DNA มีสมบัติของสารพันธุกรรมครบทั้ง 3 ประการ ดังนี้ การสังเคราะห์ DNA (DNA -replication) การควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม การสังเคราะห์โปรตีน
  • 72. การสังเคราะห์ DNA• DNA replication• ในปี พ.ศ. 2496 วอตสันและคลิกได้พิมพ์บทความพยากรณ์การ จาลองตัวเองของ DNA• แต่เป็นเพียงสมมติฐาน• มีใจความว่า
  • 73. ในการจาลองตัวเองของ DNA พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายแยกออกจากกันเหมือนการรูดซิป โดยการสลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส A กับ T และเบสC กับ G ทีละคู่ พอลินิวคลีโอไทด์แต่ละสายทาหน้าที่เป็นแม่พิมพ์สาหรับการสร้างสายใหม่
  • 74. มีการนานิวคลีโอไทด์อิสระที่อยู่ในเซลล์เข้ามาจับกับพอลินิวคลีโอไทด์สายเดิม โดย เบส A จับกับ T และเบส C จับกับ G หมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์อิสระจับกับน้าตาลดีออกซีไร โบสของนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ถัดไป
  • 75. ทาให้ DNA ที่สังเคราะห์ใหม่เหมือนกับ DNA โมเลกุลเดิมทุกประการ การสังเคราะห์ DNA หรือการจาลองตัวเองของ DNA โดยวิธีการนี้เรียกว่า DNA เรพลิเคชัน (DNA replication) ทาให้มีการเพิ่มโมเลกุลของ DNA จาก 1 โมเลกุลเป็น 2 โมเลกุล DNA แต่ละโมเลกุลมีพอลินิวคลีโอไทด์ สายเดิม 1 สาย และสายใหม่ 1 สาย จึงเรียกวิธีการจาลองแบบนี้ว่าเป็น แบบกึ่งอนุรักษ์ (semiconservative)
  • 76. ในปี พ.ศ. 2499 อาร์เธอร์ คอร์นเบิร์ก (Arther Kornberg)นักชีวเคมีชาวอเมริกันเป็นคนแรกที่สามารถสังเคราะห์ DNA ในหลอดทดลองได้สาเร็จโดย : นาเอาเอนไซม์ DNA พอลิเมอเรส(DNA polymerase) ซึ่งสกัดจากแบคทีเรีย E. coliเอนไซม์ DNA พอลิเมอเรส ทาหน้าที่เชื่อมนิวคลีโอไทด์ให้ต่อกันเป็นสายยาว โดยมีทิศทางการสังเคราะห์สาย DNA สายใหม่ จากปลาย 5/ ไปยังปลาย 3 / ใส่ในหลอดทดลองที่มีสารสังเคราะห์สมบูรณ์ ซึ่งประกอบด้วย
  • 77. DNA แม่พิมพ์ นิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ที่มีเบส A T C และเบส G เอนไซม์ DNA พอลิเมอเรส ปัญหา : จะพิสูจน์อย่างไรว่า DNA ที่สังเคราะห์ได้นั้นเหมือนกับ DNA แม่พิมพ์ที่ใส่ในหลอดทดลอง
  • 78. ปริมาณใน DNA ที่ได้ อัตราส่วน อัตาส่วน สิ่งมีชีวิตที่นา DNA มาเป็น ของ ในDNAที่ ของ ใน DNA ที่ แม่พมพ์ ิ A T C G สังเคราะห์ได้ เป็นแม่พมพ์ ิแบคทีเรีย Micrococcus 0.15 0.15 0.35 0.35 0.41 0.39lysodelikicusแบคทีเรีย Aerobacter 0.22 0.22 0.28 0.28 0.80 0.82aerogenesแบคทีเรีย Escherichai coli 0.25 0.25 0.25 0.28 1.00 0.97วัว (เซลล์จากต่อมไทมัส) 0.29 0.28 0.21 0.22 1.32 1.35ไวรัส (phageT) 0.32 0.32 0.18 0.18 1.78 1.84
  • 79. • ข้อสรุป เนื่องจาก จากผลการทดลองพบว่า DNA ที่สังเคราะห์ ได้ในหลอดทดลอง มีอัตราส่วนของเบส A+T ต่อ C+G เท่ากัน
  • 80. ขั้นตอนการสังเคราะห์ DNA• การสังเคราะห์ DNA ทั้งภายในและภายนอกเซลล์• เริ่มต้นจากการที่สายพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย ของ DNA ต้นแบบ แยกห่างออกจากกัน โดยเริ่มจากเอนไซม์ DNA ไจเรส (DNA gyrase) หรือโทโปไอโซเมอเรส (topoisomerase) คลายปมเหนือ จุดทีDNAสายเดี่ยวแยกตัวออกจากกัน (replication fork) ่
  • 81. • เอนไซม์เฮลิเคส (Helicase) ทาหน้าที่สลายพันธะไฮโดรเจนเพื่อ ทาให้ดีเอ็นเอเกลียวคู่แยกเป็นสายเดี่ยว• โปรตีน SSB จะเข้ามาจับเพื่อป้องกันไม่ให้สายดีเอ็นเอมาจับกัน อีก บริเวณที่มีการคลายเกลียวนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ DNA• การสร้าง DNA สายใหม่ มี 2 ลักษณะ
  • 82. 1. เมื่อสองสายคลายเกลียวแยกออกจากกัน DNA polymeras จะ สังเคราะห์ leading strand เป็นสายยาว โดยมีทิศทางจากปลาย 5’ ไปยัง 3’2. DNA polymeras สังเคราะห์ DNA สายใหม่เป็นสายสั้นๆ Okazaki fragment โดยมีทิศทาง 5’ ไปยัง 3’ จากนั้น DNA ligaseจะเชื่อมต่อ DNA สายสั้นๆให้เป็น DNA สายยาว เรียกสายนี้ว่า lagging strand
  • 83. การสังเคราะห์โปรตีนกลับสู่ความรู้พื้นฐาน• สิ่งมีชีวิตพวกยูคาริโอตมี DNA อยู่ภายในนิวเคลียส แต่การ สังเคราะห์โปรตีนเกิดในไซโทพลาสซึม โดยเฉพาะบริเวณที่มี RER• เป็นไปได้หรือไม่ว่า DNA ส่งตัวแทนออกมายังไซโทพลาสซึม เพื่อทาหน้าที่ควบคุมการสังเคราะห์โปรตีน ถ้าเป็นเช่นนั้นจริงสาร ที่เป็นตัวแทนของ DNA คืออะไร .....
  • 84. • นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส 2 คน คือ ฟรองซัว จาค็อป (Franeois Jacop) และจาค โมนอด (Jacques Monod) มีข้อเสนอ ว่า RNA เป็นตัวกลางดังกล่าว• เจราร์ด เฮอร์วิทซ์ (Jerard Hurwitz) และ เจ เจ เฟอร์ธ (J.J. Furth) เสนอว่า RNA ที่เป็นตัวกลางเรียกว่า mRNA (messenger RNA) และพยากรณ์ว่า mRNA จะเป็นตัวนาข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยังไรโบโซม ซึ่งเป็นแหล่งสังเคราะห์โปรตีนทีอยู่ในไซ ่ โทพลาสซึม
  • 85. ความรู้พื้นฐาน (ในปัจจุบัน)• Nucleic acid (สารเคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต) มี 2 ประเภท – DNA – RNA • mRNA • rRNA • tRNA
  • 86. RNA• นิวคลีโอไทด์ของ RNA เรียกว่า ไรโบนิวคลีโอไทด์• ความแตกต่างระหว่าง DNA กับ RNA มี 3 ประการ – น้าตาลในนิวคลีโอไทด์ของ RNA เป็นน้าตาลไรโบส ไม่ใช้ดีออกซิไร โบส เหมือน DNA – RNA ไม่มีเบส T แต่มี U แทน – RNA มีสายเดียว
  • 87. ขั้นตอนการสังเคราะห์โปรตีนDNA replication : การจาลอง DNADNA transcription : การถอดรหัสmRNA translation : การแปลรหัสprotein
  • 88. Transcription• การถอดรหัส หรือ การสังเคราะห์ RNA จาก DNA แม่พิมพ์• เป็นกระบวนการถ่ายทอดข้อความทางพันธุกรรมจาก DNA ไปสู่ mRNA
  • 89. ขั้นตอนการถอดรหัส• แบ่งเป็น 3 ขั้น ขั้นเริ่มต้น ขั้นการต่อสายยาว ขั้นสิ้นสุด
  • 90. ขั้นเริ่มต้น• เอนไซม์ RNA polymerase เข้าไปจับกับกับ DNA ตรงบริเวณที่ จะสังเคราะห์ RNA ทาให้พันธะระหว่างคูเบสสลาย ่ Polynucleotide 2 สาย ของ DNA จะคลายเกลียวแยกออกจาก กัน โดยมีสายใดสายหนึ่งเป็นแม่พิมพ์
  • 91. ขั้นการต่อสายยาว• ไรโบนิวคลีโอไทด์ (Ribonucleotide) ที่มีเบสที่เข้าคู่กับนิวคลีโอ ไทด์ของ DNA สายแม่พิมพ์ คือ เบส C เข้าคู่กับเบส G และเบส U เข้าคู่ A จะเข้ามาจับกับนิวคลีโอไทด์ของ DNA สายแม่พิมพ์• เอนไซม์ RNApolymerase จะเชื่อมไรโบนิวคลีโอไทด์ อิสระมา ต่อกันเป็นสายยาว โดยมีทิศทางการสังเคราะห์สาย RNA จาก ปลาย 5 ไปยังปลาย 3 และการสร้างสาย RNA นั้น จะเรียงสลับ ทิศทางกับสาย DNA ที่เป็นแม่พิมพ์
  • 92. ขั้นสิ้นสุด• เอนไซม์ RNApolymerase หยุดทางานและแยกตัวออกจาก DNA สายแม่พิมพ์• สาย RNA ที่สังเคราะห์ได้จะแยกออกจาก DNA ไปยังไซโทพลา ซึม ส่วน DNA 2 สายจะจับคู่กันและบิดเป็นเกลียวเหมือนเดิม• RNA ที่ได้มีชื่อเรียกว่า mRNA
  • 93. ความแตกต่างระหว่างการสังเคราะห์ DNA และ mRNA
  • 94. Q : ในการสังเคราะห์ RNA โดยใช้ DNA สายหนึ่งเป็นแม่พิมพ์ มี ลาดับเบสดังนี้ 3 T A C G G C A T A T C G A 5 จงเขียน ลาดับเบสของ RNA ที่สังเคราะห์โดยเริ่มจากปลาย 5 ไปยัง ปลาย 3A :
  • 95. รู้จัก รหัสพันธุกรรม ก่อนจะเริ่ม เรื่องต่อไปนะจ๊ะ
  • 96. รหัสพันธุกรรมQ : รหัสพันธุกรรมคืออะไร ?• จากที่กล่าวมาแล้วว่า DNA เป็นแม่พิมพ์ในการสังเคราะห์ mRNA ดังนั้นข้อมูลทางพันธุกรรมใน DNA จะถ่ายทอดให้กับ mRNA การเรียงลาดับของนิวคลีโอไทด์ชนิดต่าง ๆ ของ mRNA จึงเป็น ตัวกาหนดกการเรียงลาดับของกรดอะมิโนเพื่อสังเคราะห์โปรตีน
  • 97. • เนื่องจากกรดอะมิโนที่เป็นหน่วยย่อยของโปรตีนมีถึง 20 ชนิด แต่ เบสที่เป็นองค์ประกอบของ DNA มีเพียง 4 ชนิด กรณีที่ 1 : ถ้าเบส 1 โมเลกุลเป็นรหัสของกรดอะมิโนแต่ ละชนิด จะเป็นรหัสได้ 4 แบบ คือ A C G T กรณีที่ 2 : ถ้าเบส 2 โมเลกุลเป็นรหัสของกรดอะมิโนแต่ ละชนิด จะเป็นรหัสได้ 16 แบบ คือ กรณีที่ 3 : ถ้าเบส 3 โมเลกุลเป็นรหัสของกรดอะมิโนแต่ ละชนิด จะเป็นรหัสได้ 64 แบบ
  • 98. เบรนเนอร์ (Brenner) และคริก (Crick) ได้ให้ความเห็นไว้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2504 ว่ากรดอะมิโนแต่ละหน่วยถูกควบคุมด้วยรหัสพันธุกรรมที่ประกอบด้วยเบส 3 โมเลกุล (triple code) เรียกรหัสที่ประกอบด้วยเบส 3 โมเลกุลนี้ว่า Codon ด้วยเหตุนี้เองการค้นคว้าทางชีวเคมีในระยะนั้นจึงมุ่งหาว่ากรดอะมิโนชนิดใดควบคุมด้วยรหัสพันธุกรรมแบบใดบ้าง
  • 99. พ.ศ. 2504 เอ็ม. ดับบลิว. ไนเรนเบิร์ก (M.W. Nirenberg)และ เจ.เอ็ซ. แมททัย (J.H. Matthei) ชาวอเมริกัน ได้ค้นพบรหัสพันธุกรรมรหัสแรก คือ UUU ซึ่งเป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิด ฟีนิลอะลานีน (phenylalanine) ต่อมามีการค้นพบเพิ่มเติมขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งในปี พ.ศ.2509 พบรหัสพันธุกรรมถึง 61 รหัสด้วยกัน
  • 100. เหลือเพียง 3 รหัส คือ UAA,UAG และUGA ซึ่งไม่พบว่าเป็นรหัสของกรดอะมิโนใด ๆ แต่ภายหลังจึงพบว่า รหัสทั้งสามนี่ทาหน้าที่หยุดการสังเคราะห์โปรตีน และพบว่า AUG ซึ่งเป็นรหัสของกรดอะมิโนเมไทโอนีน(methionine) เป็นรหัสตั้งต้นของการสังเคราะห์โปรตีนอีกด้วย เมื่อพบรหัสเหล่านี้การสังเคราะห์โปรตีนจะสิ้นสุดลง
  • 101. Q : รหัสพันธุกรรม (genetic code) คืออะไร ?A : ลาดับเบสใน mRNA ถูกไหม?
  • 102. รู้จัก RNA เพิ่มเติมเมสเซนเจอร์ RNA (mRNA) เป็นตัวถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม จาก DNA ออกมาเป็นโปรตีน เมื่อเซลล์ ต้องการสร้างโปรตีนขึ้นมาใช้งาน เซลล์จะคัดลอก gene สาหรับสร้างโปรตีนนั้นออกมาเป็น mRNA ดังนั้นmRNA จึงเกิดขึ้นในนิวเคลียส เมื่อมี mRNA แล้ว จะมีกระบวนการขนส่ง mRNA ออกจากนิวเคลียสสู่ไซโทพลาซึม ซึ่งเป็นที่สาหรับการสังเคราะห์โปรตีน พบประมาณร้อยละ 4 ของ RNA ในเซลล์
  • 103. ทรานสเฟอร์ RNA (tRNA) tRNA จะมีกรดอะมิโนมาเกาะอยู่ ทาหน้าที่นากรดอะมิโนมาเรียงร้อยต่อกันเป็น โปรตีน ชนิดของกรดอะมิโนที่จะนามาต่อนี้ถูกกาหนดโดยรหัสพันธุกรรมบน mRNA ส่วน tRNA มีตัวช่วยอ่านรหัสเรียกว่า anticodon
  • 104. ไรโบโซมอล RNA (rRNA) เป็น RNA ที่เป็นองค์ประกอบของไรโบโซม คิดเป็นร้อยละ85 ของ RNA ที่พบในเซลล์ ประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วย มีลักษณะเป็นเม็ดกลมรีขนาดใหญ่ 1 หน่วยและขนาดเล็ก 1 หน่วย แต่ละหน่วยมี RNAเป็นองค์ประกอบรวมอยู่กับโปรตีนขนาดต่าง ๆ กันจานวนมาก ในสิ่งมีชีวิตชันสูงพบ rRNA อยู่ 4 ขนาดคือ 28S, 18S, 5.8S ้และ 5S rRNA ทาหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีน
  • 105. Translation• การแปลรหัส หรือ การสังเคราะห์โปรตีนที่ไรโบโซม• การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในไซโทพลาสซึม ของเซลล์ โดยมีออร์แกเนลล์ที่เกี่ยวข้อง คือ ไรโบโซม• เมื่อ DNA ภายในนิวเคลียสสังเคราะห์ mRNA ลาดับเบสของ mRNA จะกลายเป็นรหัสพันธุกรรม
  • 106. • mRNA จะถูกส่งออกมาที่ไซโทพลาสซึม และเกิดขั้นตอนการ แปลรหัส ดังนี้
  • 107. ขั้นเริ่มต้น• ไรโบโซมหน่วยย่อยขนาดเล็กเข้าจับกับ MRNA• tRNA ที่มีรหัส (anticodon) ตรงกับรหัสเริ่มต้น (AUG) ของ mRNA นากรดอะมิโนตัวแรกเข้าจับกับสาย mRNA ที่รหัสเริ่มต้น• ไรโบโซมหน่วยย่อยขนาดใหญ่เข้าประกบกับขนาดเล็ก• ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นที่ P site ของไรโบโซม
  • 108. ขั้นการต่อสายยาว• tRNA โมเลกุลที่สอง ที่มี anticodon เข้าคู่กับ codon ถัดไปของ mRNA นากรดอะมิโนตัวที่สองมาต่อกับกรดอะมิโนตัวแรก ที่ ตาแหน่ง A site แล้วสร้างพันธะเพปไทด์เชื่อมระหว่างกรดทั้งสอง ตัว• ไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปยัง codon ถัดไปในทิศทางจาก 5’ ไปยัง 3’ ทาให้โมเลกุลแรกหลุดออกไป
  • 109. • tRNA โมเลกุลที่สาม ที่มี anticodon เข้าคู่กับ codon ถัดไปของ mRNA นากรดอะมิโนตัวที่สามมาต่อกับกรดอะมิโนตัวที่สอง ที่ ตาแหน่ง A site แล้วสร้างพันธะเพปไทด์เชื่อมระหว่างกรดทั้งสอง ตัวอีกครั้ง• ไรโบโซมเคลือนที่ต่อไปทีละ codon ตามลาดับ จนได้สายยาว ่ เรียกว่า Polypeptide
  • 110. ขั้นสิ้นสุด• เมื่อไรโบโซมเคลื่อนที่ต่อไปบน mRNA จนพบกับ codon ที่เป็น รหัสหยุด จะทาให้ไม่มี tRNA เข้ามาจับกับรหัสหยุดดังกล่าว เกิดการหยุดการแปลรหัส• Polypeptide ที่ยึดติดกับ tRNA ตัวสุดท้ายจะถูกตัดออกไปและ แยกออกจากกัน• ไรโบโซมหน่วยย่อยขนาดเล็กแยกออกจากขนาดใหญ่ และ mRNA หลุดออกจากไรโบโซม
  • 111. • Eukaryote – กระบวนการถอดรหัสเกิดในนิวเคลียส ได้ mRNA จากนั้น mRNA จะ ออกมายังไซโทพลาสซึมแล้วจึงเกิดการแปลรหัส• Prokaryote – กระบวนการถอดรหัสและแปลรหัสสามารถเกิดต่อเนื่องกัน โดย mRNA จะถูกนาไปแปลรหัสได้ทันที ทั้งที่กระบวนการถอดรหัสยังไม่ สิ้นสุด
  • 112. Polyribosome• ในการสังเคราะห์โปรตีน mRNA แต่ละโมเลกุลอาจจะพาดเกาะอยู่ บนไรโบโซมหลาย ๆ ไรโบโซม แต่ละไรโบโซมจะทาการ สังเคราะห์สายพอลิเพปไทด์ 1 สาย กลุ่มของไรโบโซมเหล่านี้ เรียกว่า พอลิไรโบโซม (polyribosome)
  • 113. Q : โปรตีนที่สังเคราะห์ได้ร่างกายนาไปใช้ประโยชน์ได้อย่างไรA : สายพอลิเพปไทด์ที่สังเคราะห์ได้หลังจากการแปลรหัสสิ้นสุดจะมี การเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ทาให้มีรูปร่างและการเข้าจับกับพอลิ เพปไทด์ต่าง ๆ เพื่อให้ได้โปรตีนที่มีความเหมาะสมและพร้อมจะ ทางานได้ บทบาทและหน้าที่ของโปรตีนเป็นไปอย่างหลากหลาย เช่น
  • 114. 1. ทาหน้าที่เป็นองค์ประกอบของโครงสร้าง เช่น คอลลาเจนและเคอราทินในสัตว์ โปรตีนที่ผนังเซลล์พืช และโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของไรโบโซม2. ทาหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว เช่น แอกทินและไมโอซินในกล้ามเนื้อของคน ทูบูลินซึ่งมีบทบาทในการเคลื่อนไหวของซิเลียหรือแฟลกเจลลาในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
  • 115. 3. ทาหน้าที่ในระบบคุ้มกัน เช่น อิมมูโนโกลบูลิน(immunoglobulin) ในสัตว์ ซิสเทมิน (systemin) และโปรติเนสอินฮิบิเตอร์ (protenase inhibitor) ในพืชเป็นต้น4. ควบคุมปฏิกิริยาต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต เช่น เอนไซม์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และเอนไซม์ในกระบวนการสลายสารอาหารเป็นต้น5. ทาหน้าที่ในการติดต่อสื่อสารระหว่างเซลล์ชนิดต่าง ๆ เช่นฮอร์โมนต่าง ๆ
  • 116. Mutation
  • 117. Mutationความหมาย : การเปลี่ยนแปลงของยีนหรือโครโมโซม ที่ส่งผลให้เกิดการ เปลี่ยนแปลงลักษณะของสิ่งมีชีวิต ทาให้แตกต่างไปจากเดิม
  • 118. ปัจจัยที่ทาให้เกิดการกลายพันธุ์• รังสี (radiation) รังสีที่กระตุ้นให้เกิดมิวเทชันมี 2 ชนิดคือ – Ionizing Radiation เช่น รังสีบีต้า, รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์ – Non-Ionizing Radiation เช่น รังสีอุลตร้าไวโอเลต• การจัดเรียงเบสในกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ(DNA replication)ผิดพลาด มีผลทาให้เกิดการเพิ่มหรือลดจานวนเบส ในคู่สาย และทาให้เกิดการเลื่อน (shift) ของสายDNA
  • 119. • สารเคมี เช่น สารโคลซิซิน (colchicine) มีผลทาให้มีการเพิ่ม จานวนชุดของโครโมโซม ผลดังกล่าวนี้ทาให้ผลผลิตพืชเพิ่มขึ้น สารไดคลอวอส (dichlovos) ที่ใช้กาจัดแมลงและพาราควอต (paraquat) ที่ใช้กาจัดวัชพืช ก็สามารถทาให้เกิดการผิดปกติของ โครโมโซมในคนและสัตว์ได้ สิ่งก่อกลายพันธุ์หรือมิวทาเจนหลาย ชนิดเป็นสารก่อมะเร็ง (carcinogen) เช่น สารอะฟลาทอกซิน (aflatoxins) จากเชื้อราบางชนิดทาให้เกิดมะเร็งที่ตับ เป็นต้น
  • 120. ประเภทของการกลายพันธุ์• เซลล์ร่างกาย (Somatic cell) เซลล์ชนิดนี้เมื่อเกิดมิวเทชันแล้ว จะ ไม่ถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไป• เซลล์สืบพันธุ์ (Sex cell) เซลล์เหล่านีเมื่อเกิดมิวเทชันแล้ว จะ ้ ถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ ซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสปีชีส์ของ สิ่งมีชีวิตมากที่สุด และส่งผลต่อวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตด้วย
  • 121. ระดับของการกลายพันธุ์1. Gene (point mutation) 2. Chromosome• การแทนที่คู่เบส • การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน – Transversion – inversion – translocation – Transition – deletion Missense – Duplication Nonsense • การเปลี่ยนแปลงจานวนโครโมโซม• การเพิ่มหรือลดนิวคลีโอไทด์ – aneuploidy (frame shift mutation) – euploidy
  • 122. Gene (point mutation)• การแทนที่คู่เบส – Transversion – Transition Missense Nonsense• การเพิ่มหรือลดนิวคลีโอไทด์ (frame shift mutation)
  • 123. การแทนที่คู่เบส– Transition คือ แทนทีระหว่าง base กลุ่มเดียวกัน ่ • purine to purine (A --> G) หรือ • pyrimidine to pyrimidine (T--> C)– Transversion คือ แทนทีระหว่าง base ต่างกลุ่ม ่ • purine to pyrimidine (A --> T) • pyrimidine to purine (G --> C)
  • 124. ตัวอย่าง sickle cell anemia ซึ่งมีลักษณะอาการของโรคปรากฏที่เม็ดเลือด แดงที่จะบิดเบี้ยวคล้ายรูปเคียว
  • 125. • Missense – เป็น Point mutation 1 base แล้วเป็นผลให้เปลี่ยน codon --> เปลี่ยน amino acid – ส่วนมากเกิดกับ ตาแหน่งที่ 2 หรือ 3 ของ codon – ทาให้เปลี่ยนเป็น mutant phenotype ขึ้นกับ amino acid sequence• Nonsense – Point mutation ที่เปลี่ยน codon ปกติให้เป็น stop codon – ผลเปลี่ยนเป็น mutant phenotype
  • 126. Missense Mutation
  • 127. Nonsense Mutation
  • 128. Frame shift mutationFrame shift mutation เพิ่ม หรือ ลด ส่งผลให้สาย polynucleotide สั้นลงหรือยาวขึ้น หรือไม่ทางาน (nonfunctional)
  • 129. Frameshift Mutation
  • 130. Chromosome• การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน – inversion – translocation – deletion – Duplication• การเปลี่ยนแปลงจานวนโครโมโซม – aneuploidy – euploidy
  • 131. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน inversion
  • 132. translocation
  • 133. deletion
  • 134. Duplication
  • 135. Cri du chat Syndrome
  • 136. Fig. 13.10
  • 137. การเปลี่ยนแปลงจานวนโครโมโซม• aneuploidy การเปลี่ยนแปลงบางส่วนของโครโมโซม• Euploidy การเปลี่ยนแปลงทั้งชุดโครโมโซม
  • 138. aneuploidyNormal Abnormal
  • 139. http://www.thetech.org/genetics/ask.php?id=31Trisomy 21 trisomic-21
  • 140. Trisomy 18 –Edward syndrome45 XO-Turner syndrome
  • 141. trisomy 13 or Patau syndrome
  • 142. euploidyNormal 2n Abnormal 3n
  • 143. การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ผิดปกติการเกิดตัวอ่อนจากเซลล์ที่ผิดปกติ
  • 144. A. Bread wheat (Triticum aestivum)B. Rye (Secale cereale)C. Triticale (Triticosecale).
  • 145. Triploid
  • 146. 47 XXYKlinefelter syndrome
  • 147. THE END