Genetics

2,116 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,116
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
45
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Genetics

  1. 1. โดย นางสาวพัชฎา บุตรยะถาวร ครู ผสอน ู้ โรงเรี ยนเตรี ยมอุดมศึกษาน้อมเกล้า ปทุมธานี
  2. 2. พันธุศาสตร์ ( Genetics ) ( Gregor Mendel ) บิดาแห่ งวิชาพันธุศาสตร์ คือ การศึกษาเกียวกับโครงสร้ างและการทํา หน้ าทีของหน่ วยพันธุกรรม และการถ่ ายทอดลักษณะ พันธุกรรมของสิ งมีชีวิตจากรุ่ นหนึงไปสู่ รุ่ นต่ อๆ ไป และ ศึกษาดังนี  ลักษณะทางพันธุกรรม  การค้ นพบกฎการถ่ ายทอดทางพันธุกรรม  ยีนกับโครโมโซม  สารพันธุกรรม  คุณสมบัติของสารพันธุกรรม  DNA ในโพรคาริโอตและยูคาริโอต  มิวเทชัน และพันธุวิศวกรรม
  3. 3. Genetics variation คือ ลักษณะทีแตกต่างกัน เนืองจากพันธุ กรรมทีไม่เหมือนกัน และยังสามารถถ่ายทอด ต่อไปในรุ่ นลูกได้แบ่งเป็ น 2 ประเภทคือ * Continuous variation * * Discontinuous variation *
  4. 4. ลักษณะทางพันธุกรรมทีมี ความแปรผันต่ อเนือง * Continuous variation * * เป็ นลักษณะทางพันธุ กรรมทีมีระดับแตกต่างเล็กน้อย * * อย่างต่อเนืองกัน สามารถวัดขนาดหรื อปริ มาณได้ * - สี ผว ิ - สติปัญญา - นําหนัก - สี ตา - ความสู ง - สี ผม
  5. 5. * Discontinuous variation * ลักษณะทางพันธุกรรมทีมีความแปร ผันแบบไม่ ต่อเนือง * เป็ นลักษณะพันธุ กรรมทีแตกต่างกันชัดเจน * * ไม่มีลกษณะกึงกลางหรื อต่อเนือง * ั - การห่ อลิน - การมีตงหู - การมีตงหู ิ ิ - ความถนัดซ้ าย - ขวา - หมู่เลือดระบบ ABO ของคน - หนังตา (1 หรือ 2 ชัน ) - การมีลกยิม ั - ลักษณะเชิงผมทีหน้ าผาก - ขวัญ ( เวียนขวา,ซ้ าย )
  6. 6. หลักการพันธุศาสตร์ ตามกฎของเมนเดล
  7. 7. การทดลองของเมนเดล • • • • • • นําลักษณะทีแตกต่ างกันมาผสมกัน แล้ วเก็บเมล็ดไว้ นําเมล็ดมาปลูกเป็ นรุ่นที 1 สั งเกตลักษณะของลูกทีเกิดขึน นับจํานวน บันทึกผล ปล่ อยให้ ผสมกันเอง เก็บเมล็ด นําเมล็ดมาปลูก เป็ นรุ่นที 2 บันทึกผล สรุ ปผลเป็ นกฏเมนเดล 2 ข้ อ
  8. 8. ผลการทดลองของเมนเดล Parent F1 F2 ผิวเมล็ด เรียบ-ขรุขระ เรียบ 5474เรียบ : 1850ขรุขระ สี เนือเมล็ด เหลือง-เขียว เหลือง 6022เหลือง : 2001เขียว สี ดอก ม่ วงเข้ ม-ขาว ม่ วงเข้ ม 705ม่ วงเข้ ม : 224ขาว รู ปร่ างฝัก เต่ ง-คอด สี ฝัก เขียว-เหลือง เขียว เต่ ง 882เต่ ง : 299คอด 428เขียว : 152เหลือง ตําแหน่ งดอก ตามต้ น-ทียอด ตามต้ น 651ตามต้ น : 207ทียอด ลําต้ น สู ง-เตีย สู ง 787สู ง : 277เตีย
  9. 9. ศัพท์ ทางพันธุศาสตร์ บางคําทีควรรู้ จัก 1. จีน ( gene ) คือ ลักษณะทางพันธุกรรมซึงเป็ นส่ วนหนึงของโครโมโซม โครโมโซมของคนเรามี 23 คู่ และจีนมีอยู่ประมาณ 50,000 จีน จีนเหล่านี กระจายอยู่ในโครโมโซม แต่ ละคู่จะควบคุมการถ่ ายทอดลักษณะไปสู่ ร่ ุนลูกได้ ประมาณ 50,000 ลักษณะ * สั ญลักษณ์ ทใช้ แทนจีนอาจเขียนได้ หลายแบบ ใช้ เขียนแทนด้ วย ี ตัวอักษรภาษาอังกฤษ เช่ น Gg Tt Yy Rr เป็ นต้ น หรือใช้ เครืองหมายเขียนแทนสั ญลักษณ์ กได้ เช่ น + - เป็ นต้ น ็
  10. 10. 2. ลักษณะเด่ น ( dominant ) คือ ลักษณะทีแสดงออกเมือเป็ น ฮอมอ ไซกัสโดมิแนนต์ และเฮเทอร์ โรไซโกต 3. ลักษณะด้ อย ( recessive ) คือ ลักษณะทีจะถูกข่ มเมืออยู่ในรู ปของ เฮเทอร์ โรไซโกตและจะแสดงออกเมือเป็ น ฮอมอไซกัสรีเซสซีฟ 4. จีโนไทป์ ( genotype ) หมายถึง จีนทีควบคุมลักษณะของ สิ งมีชีวต เช่ น TT, tt, Tt ิ 5. ฟี โนไทป์ ( phenotype ) หมายถึง ลักษณะทีปรากฏออกมา ให้ เห็น ซึงเป็ นผลจากการแสดงออกของจีโนไทป์ นันเองเช่ น TT, Tt มีจีโนไทป์ ต่ างกันแต่ มีฟีโนไทป์ เหมือนกัน คือ สู งทังคู่ เป็ นต้ น
  11. 11. 6. โฮโมไซโกต ( homozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีลซึงเหมือนกัน เช่ น TT จัดเป็ นโฮโมไซกัสโดมิแนนต์ ( homozygous dominant ) เนืองจากลักษณะทังคู่เป็ น ลักษณะเด่ น หรือ tt จัดเป็ น โฮโมไซกัสรีเซสซีฟ ( homozygous recessive ) เนืองจากลักษณะ ทังคู่ เป็ นลั ก ษณะด้ อ ย ลั ก ษณะที เป็ นฮอมอไซโกต เราเรี ย กว่ า พั น ธุ์ แท้ 7.เฮเทอร์ โรไซโกต ( heterozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีล ทีไม่ เหมือนกัน เช่ น Tt ลักษณะของเฮเทอร์ โรไซโกตเรียกว่ าเป็ น พันทางหรือลูกผสม
  12. 12. 6. โฮโมไซกัส ( homozygouse ) หมายถึง คู่ของแอลลีลซึงเหมือนกัน เช่น TT จัดเป็ นฮอมอไซกัสโดมิแนนต์ ( homozygous dominant ) เนืองจาก ลักษณะทังคู่เป็ นลักษณะเด่น หรื อ tt จัดเป็ น โฮโมไซกัสรี เซสซีฟ ( homozygous recessive ) เนืองจากลักษณะ ทังคู่เป็ นลักษณะด้อย ลักษณะที เป็ นโฮโมไซโกต เราเรี ยกว่า พันธุ์แท้ 7.เฮเทอร์ โรไซกัส ( heterozygouse) หมายถึง คู่ของแอลลีลทีไม่เหมือนกัน เช่น Tt ลักษณะของเฮเทอร์ โรไซโกตเรี ยกว่าเป็ นพันทางหรื อลูกผสม
  13. 13. กฎข้ อที 1 ของเมนเดล มีใจความว่า “ ยีนแต่ละคู่ทีควบคุมแต่ละลักษณะทางพันธุกรรม ของสิ งมีชีวิต จะแยกตัวจากกันเป็ นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ ” ในเซลล์สืบพันธุ์แต่ละยีนจะมียีนเดียว เมือเซลล์สืบพันธุ์ผสมกันเป็ นเซลล์ ร่ างกาย ยีนจึงจะจับเป็ นคู่ขึนใหม่
  14. 14. ในการผสมพันธุ์ถัวลันเตา ในรุ่น f1 มีจโนไทป์ เป็ น Gg ฟี โนไทป์ คือฝักสี ี เขียว ซึงก็เปรียบได้ กบเหรียญทีมี 2 หน้ า แล้ วนําเหรียญ 2 เหรียญมาโยนเพือ ั สุ่ มการออกหัวหรือก้ อย ดังตัวอย่ างต่ อไปนี (F1) Gg X Gg G,g G,g (F2) GG , Gg , Gg , gg ปัญหาทีดูว่าซับซ้ อนก็สามารถอธิบายได้ ด้วยหลักการทาง คณิตศาสตร์ ง่ายๆ ของ “ความน่ าจะเป็ น” (probability) อัตราส่ วนดังกล่ าวจะ เป็ นไปได้ ก็ต่อเมือยีน G และ g จะต้ อง แยกจากกันเป็ นอิสระไปสู่ เซลล์ สืบพันธุ์แต่ ละเซลล์ นันก็คอ กฎแห่ งการ ื แยกตัว (Law of segregation)
  15. 15. กฎข้ อที 2 ของเมนเดล กฎแห่ งการรวมกลุ่มอย่ างอิสระ (Law of independent assortment) มีใจความว่ า “ ในการสร้ างเซลล์ สืบพันธุ์ จะมีการ รวมกลุ่มของหน่ วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม (ยีนเดียวของทุกยีน) ซึงการรวมกลุ่มนีเกิดขึนอย่ าง อิสระ ”
  16. 16. กฎการรวมตัวกันอย่ างอิสระของจีน (law of independent assortment) จีนทีอยูบนโครโมโซมคู่เดียวกัน หรื ออยูบนโครโมโซมต่าง ่ ่ คู่กน เมือแยกออกจากกัน ในขณะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ตามกฎข้อ 1 ั นัน จะมารวมกันอีกครังหนึงในขณะทีมีการปฏิสนธิเกิดขึน และ การรวมตัวกันใหม่นีจะเป็ นไปอย่างอิสระโดยสามารถไปรวมกับจีน ใดก็ได้ ไม่จาเป็ นจะต้องกลับไปรวมกับคู่เดิมของตน ํ ซึงเห็นได้ชดเจนจากผลการทดลองศึกษา 2 ลักษณะพร้อม ๆ ั กันของเมนเดล (dihybrid cross)
  17. 17. ให้ S เป็ นจีนเด่นแทนลักษณะ เมล็ดเรี ยบ s " ด้อย " เมล็ดย่น Y " เด่น " เมล็ดสี เหลือง y " ด้อย " เมล็ดสี เขียว
  18. 18. เซลล์สืบพันธุ์ทง 4 ชนิด สามารถรวมกันได้อย่างอิสระ ดังแสดงในตาราง ั ตารางแสดงการผสมของจีนจากเซลล์สืบพันธุ์ในถัวลันเตาตามการทดลองของเมนเดล
  19. 19. จํานวนจีโนไทป์ ของลูก F2 มีทงหมด 16 แบบ ั แต่ จะมีซํากัน เหลืออยู่เพียง 9 ชนิด คือ เรี ยบ - เหลือง SSYY = 1/16 เรี ยบ - เหลือง SSYy = 2/16 เรี ยบ - เหลือง SsYY = 2/16 เรี ยบ - เหลือง SsYy = 4/16 เรี ยบ - เขียว Ssyy = 1/16 เรี ยบ - เขียว Ssyy = 2/16 ย่น - เหลือง ssYY = 1/16 ย่น - เหลือง ssYy = 2/16 ย่น - เขียว ssyy = 1/16
  20. 20. อัตราส่ วนจีโนไทป์ ของลูก F2 SSYY : SSYy : SsYY : SsYy : SSyy : Ssyy : ssYY : ssYy : ssyy 1:2:2:4:1:2:1:2:1 อัตราส่ วนฟี โนไทป์ ของลูก F2 = เรี ยบ - เหลือง S _Y_ = 9/16 = เรี ยบ - เขียว S_yy = 3/16 = ย่น - เหลือง ssY_ = 3/16 = ย่น - เขียว ssyy = 1/16
  21. 21. แอลลีล หมายถึง แบบต่ างๆ ของยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมหนึง ยีนทีเป็ นแอลลีลกัน (Allelic gene) คือ ยีนทีเข้ าคู่กนได้ในการควบคุม ั ลักษณะทางพันธุกรรมหนึง ตัวอย่ างเช่ น ยีนฝักสีเขียว(G) และยีน ฝักสีเหลือง (g) เป็ นแอลลีลกันและเข้ าคู่กนควบคุมลักษณะสีของฝักได้ ั
  22. 22. มัลติเปิ ล อัลลีลส์ (mulleles) หมายถึง พันธุกรรมทีประกอบด้ วยอัลลีลส์ มากกว่า 2 ชนิดขึนไป ควบคุมลักษณะใด ลักษณะหนึง แต่ สิงมีชีวตแต่ ละตัวหรือแต่ ละต้ นทีเป็ นดิ ิ พลอยด์ (2n) จะมีอลลีลอยู่ด้วยกันได้ ไม่ เกิน 2 อัลลีล ั หรือมีได้ สูงสุ ดเพียง 2 อัลลีลเท่ านัน โดยจะมีตาแหน่ ง ํ อยู่บนโครโมโซมทีเป็ นโฮโมโลกัสกัน
  23. 23. • ลักษณะทัง 7 ลักษณะของถัวลันเตาทีเมนเดลศึกษาและสี ของ ลิ นมังกรถูกควบคุมโดยยีนทีเป็ นแอลลีลกันเพียงคู่เดียว แต่ ละลักษณะมิใช่วาจะถูกควบคุมโดยยีนคู่เดียวเสมอไป บาง ่ ลักษณะถูกควบคุมโดยยีนหลายคู่ เช่น ความสูง ขนาด นําหนัก และสี ผิวของคน ขนาดและนําหนักของผลไม้ เป็ น ต้น ยีนทีเข้าคู่กนหลายคู่ควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึง ั เรี ยกว่า มัลติเปิ ลยีน (multiple genes) หรื อ พอลิ ยีน (polygenes) ซึ งอาจมีตงแต่ 2 คู่ขึนไป ั
  24. 24. • ตัวอย่างหนึงของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมทีถูก ควบคุมโดยพอลิยน คือ สี ของเมล็ดข้าวสาลี ซึ งมียนควบคุม ี ี 3 คู่ ถ้ากําหนดให้ R1 R2 R3 เป็ นยีนทีทําให้เมล็ดข้าว สาลี มีสีแดง ส่ วนแอลลีลของยีนเหล่านีคือ r1 r2 r3 เป็ นยีนทีทําให้เมล็ดข้าวสาลีไม่มีสี ยีนทีควบคุมการ มีสีและไม่มีสีจะแสดงออกเท่าๆกัน ดังนันเมล็ดข้าวสาลีที มีจีโนไทป์ r1r1 r2r2 r3r3 จะแสดง ลักษณะเมล็ดสี ขาว ส่ วนพวกจีโนไทป์ R1R1 R2R2 R3R3 จะแสดงลักษณะเมล็ดสี แดงเข้ม ถ้าจีโนไทป์ มียน ี ควบคุมสี แดงจํานวนมาก สี ของเมล็ดจะเข้มขึนเป็ นลําดับ
  25. 25. – โครโมโซม : องค์ ประกอบหนึงของเซลล์ – มีลกษณะเป็ นท่ อนอยู่ในนิวเคลียส ั ประกอบด้ วย DNA และโปรตีนมีความสํ าคัญ ในการถ่ ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
  26. 26. • โครโมโซมเป็ นทีอยู่ของดีเอ็นเอและอยู่ในนิวเคลียสของเซล เซลล์ โดยทัวไปของมนุษย์ มีโครโมโซม 46 โครโมโซม แบ่ ง ออกเป็ น 2 ชุด ได้ ชุดละ 23 โครโมโซม คือมาจากพ่อชุดหนึง และมาจากแม่ ชุดหนึง ในแต่ ละชุดมีโครโมโซมเพศ (sex chromosome) อยู่ 1 โครโมโซม ทีเหลือเป็ น โครโมโซมร่ างกาย (autosome) โครโมโซมเพศของ ผู้หญิงเป็ นโครโมโซม X ทังคู่ ส่ วนในผู้ชายจะมีโครโมโซม X และ Y ในเซลล์ สืบพันธุ์มีโครโมโซมเพียงครึงหนึงของ จํานวนปกติ คือมีเพียง 23 โครโมโซมเท่ านัน เมือมีการผสมกับ เซลล์ สืบพันธุ์จากอีกเพศหนึงแล้ วก็จะกลับมาเป็ น 46 โครโมโซมเท่ าเดิม
  27. 27. • โครโมโซมมีขนาดใหญ่พอทีจะเห็นได้ดวยกล้องจุลทรรศน์ทีใช้แสง ้ ธรรมดา ไม่ตองใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมือใช้การย้อมสี ช่วย ้ ก็จะทําให้เห็นแถบสี สว่างมืดเปลียนแปลงไปตามจํานวนของคู่ A - T และคู่ G - C เนืองจากขนาดของแถบสี มีความแตกต่างกันไป จึงช่วย ให้เราสามารถแยกแยะเห็นความแตกต่างของโครโมโซมได้ ซึงเป็ น โครโมโซมร่ างกาย 22 แบบ โครโมโซม X 1 แบบ และโครโมโซม Y อีก 1 แบบ จึงมีทงหมด 24 แบบ เมือนําโครโมโซมทังหมดมาเรี ยงกัน ั จากขนาดใหญ่ไปหาขนาดเล็ก จะได้แผนผังโครโมโซมทีมีชือเรี ยกว่า คาริ โอไทป์ (Karyotype) ในผังคารี โอไทป์ มีหมายเลขกํากับ โครโมโซมแต่ละขนาดไว้ดวยซึ งใช้อางอิงได้ เช่น เมือกล่าวถึง ้ ้ chromosome 1 ของมนุษย์ ก็จะหมายถึงโครโมโซมทีมีขนาดใหญ่ ทีสุ ดในเซลมนุษย์
  28. 28. รู ปร่ าง ลักษณะของโครโมโซม โดยทัวไปโครโมโซมมีการ เปลียนแปลงรู ปร่ างได้ ตามระยะต่ าง ๆ ในวัฏจักรของเซลล์ (cell cycle) โดยโครโมโซมในระยะอินเตอร์ เฟสจะมีลกษณะยืดยาว ั และเมือเซลล์ เข้ าสู่ ระยะการแบ่ งตัว (M-phase) โครโมโซมจะหดตัวสั นเข้ าและหดตัวมากทีสุ ดใน ระยะเมตาเฟส จะเรียกโครโมโซมระยะนีว่ า โครโมโซม เมตา เฟส
  29. 29. โครโมโซมแต่ ละ โครโมโซมทีจําลองตัวเองแล้วในระยะ อินเตอร์ เฟส จะประกอบด้ วย โครมาทิด (chromatid) 2 โครมา ทิดทีเหมือนกันโดยโครมาทิดทังสองมีส่วนทีติดกันอยู่เรียกว่ า เซนโทรเมียร์ (centromere) หรือไคนีโทคอร์ (kinetochore) ดังนันเราจะจําแนกโครโมโซมตามรู ปร่ าง ลักษณะ ขนาด และตําแหน่ งของเซนโทรเมียร์ ทีแตกต่ างกันเป็ น 4 แบบ ดังนี
  30. 30. 1. Metacentric chromosome หมายถึง โครโมโซมทีมีเซนโทรเมียร์ อยู่ตรงตําแหน่ งกึงกลางพอดีทา ํ ให้ แขน (arm) ทังสองข้ างของโครโมโซมมีความยาวเท่ ากัน
  31. 31. 2. Submetacentric chomosome หมายถึง โครโมโซมทีมีเซนโทรเมียร์ อยู่ใกล้กลางแท่ งโครโมโซม ทํา ให้ แขน ทังสองข้ างของโครโมโซมมีความยาวไม่ เท่ ากัน จึง มีแขนเป็ นแขนข้ างสั นและแขนข้ างยาว
  32. 32. 3. Acrocentric chromosome หมายถึง โครโมโซมทีมีเซนโทรเมียร์ อยู่เกือบปลายสุ ดจึงทําให้ แขนข้ าง สั นมีความสั นมากจนแทบไม่ ปรากฏ
  33. 33. 4. Telocentric chromosome หมายถึง โครโมโซมทีมีเซนโทรเมียร์ อยู่ตอนปลายสุ ดของโครโมโซม มี ผลทําให้ โครโมโซมมีแขนเพียงข้ างเดียว
  34. 34. โครโมโซมของคนศึกษาได้ จากเซลล์ไขกระดูก และเซลล์เม็ด เลือดขาว ชนิดลิมโฟโซต์ ( lymphocyte ) ทําไดโดยเจาะเลือดแล้ว แยกเซลล์ลมโฟโซต์ ออกเพราะเลียงในอาหารทีใส่ สารกระตุ้นให้ ิ เซลล์ลมโฟโซต์ แบ่ งตัวหลังจากบ่ มทีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียล ิ เป็ นเวลา 2-3 วัน เซลล์จะเเบ่ งตัวและอยู่ในระเมทาเฟสจํานวนมาก การทําให้ เซลล์อยู่ในระเมทาเฟสมากๆ ทําได้ โดยใส่ สารยับยัง โม โทซิส เช่ น โคลชิซิน( colchicine ) ลงไป เส้ นใยสปิ ลเดิลจะถูกทลาย ทําให้ โครโมโซมไม่ แยกออกจากกันและจะอยู่ในระยะ เมทาเฟส มากๆ เมือใส่ สารละลายทีเจือจาง เช่ น นํากลันทําให้ เซลลล์กระจาย ไม่ ทบซ้ อนกันทําให้ เห็นโครโมโซมชัดเจนต่ อจากนันยอมด้ วยสี จิมซา ั ( giemsa ) จะได้ แถบขวางของโครโมโซมซึงติดสี
  35. 35. ย้ อมไม่ เท่ ากัน เมือกระทบกับแสงอัลตราไวโอเลตจะเรืองแสงจึง ปรากฏให้ เห็นเป็ นแทบติดสี เข้ มจางต่ างกันบนโครโมโซม เรียกแทบ นีว่ าแถบสี ( G-band ) ดังนันโครโมโซมทีเป็ นคู่กนหรือโฮโมโลกัส ั โครโมโซมก็จะจัดคู่ได้ ง่ายขึนนอกจากนียังมีการย้ อมสี แบบแถบคิว ( Q-band ) แถบสี ซี ( C band ) แถบสี อาร์ ( R band ) ด้ วย โครโมโซมของเซลล์ร่างกายของคนมี 46 โครโมโซม ได้ 23 คู่โดยมี 22 คู่แรกเป็ นโครโมโซมทีเหมือนกันทังเพศหญิงและ เพศชาย ทําหน้ าทีควบคุมลักษณะต่ างๆ ของร่ างกายเรียกว่ า ออโตโซม(autosome )
  36. 36. กลุ่มอาการ Cri-du-chat syndrome หรื อ cat-cry syndrome
  37. 37. สาเหตุของโรค • เกิดจากโครโมโซมคู่ที 5 ขาด หายไป 1 โครโมโซม ดังคารีโอ ไทป์ ในภาพ ความผิดปกตินีพบ ได้ น้อยมาก คือประมาณ 1 ต่ อ 50,000 ของเด็กแรกเกิด พบได้ ในเด็กหญิงมากกว่ าเด็กชายใน อัตราส่ วน 2 ต่ อ 1 เด็กทีเป็ นโรค Cri-du-chat syndrome
  38. 38. คารีโอไทป์ ของกลุ่มอาการ cri-du-chat syndrome
  39. 39. ลักษณะอาการ • • • • • ผู้ป่วยมีศีรษะเล็กกว่ าปกติ หน้ ากลม ใบหูอยู่ตากว่ าปกติ ํ ตาห่ าง มีอาการปัญญาอ่ อน • มีลกษณะเด่ นชัดในกลุ่มอาการนี ั คือ เสี ยงร้ องของผู้ป่วยจะแหลม เล็ก คล้ ายกับเสี ยงร้ องของแมว • ความยืนยาวของชีวตผู้ป่วยไม่ ิ แน่ นอน อาจจะมีชีวตอยู่ได้ ิ จนถึงเป็ นผู้ใหญ่
  40. 40. การเขียนโครโมโซม 22+XX (chromosome คู่ที 5 แขนข้าง p หายไป) หรื อ 22+XY(chromosome คู่ที 5 แขนข้าง p หายไป)
  41. 41. Trisomy : Down Syndrome Karyotype : 47, XX, + 21
  42. 42. มีสาเหตุจากการทีโครโมโซม X เกินมา 1 หรื อ 2 โครโมโซม ผูป่วยเป็ นเพศชาย จึงมีคารี โอไทป์ ้ เป็ น 47 , XXY หรื อ 48 , XXXY ลักษณะอาการ
  43. 43. ลักษณะอาการนอกจาก อาจจะมีภาวะปัญญาอ่อนแล้ว ยังมีรูปร่ างอ้อนแอ่นตัวสูง ชะลูด มีหน้าอกโต เป็ นหมัน ถ้ามีจานวนโครโมโซม X ํ มาก ก็จะมีความรุ นแรงของ ปัญญาอ่อนเพิ มขึน
  44. 44. กลุ่มอาการ Turner’s syndrome
  45. 45. สาเหตุของโรค • เป็ นความผิดปกติทีพบในเพศ หญิง เกิดขึนเนืองจากมี โครโมโซมเพศ คือ โครโมโซม X เพียงโครโมโซมเดียว พบ ประมาณ 1 ต่ อ 2,500 คน ของ ทารกเพศหญิง เด็กทีเป็ นโรค Turner’s syndrome
  46. 46. คารีโอไทป์ ของกลุ่มอาการ turner’s syndrome
  47. 47. อาการ • • • • • • ผู้ป่วยมีลกษณะตัวเตีย ั ทีคอมีพงผืดกางเป็ นปี ก ั แนวผมทีท้ ายทอยอยู่ตา ํ หน้ าอกกว้ าง หัวนมเล็ก และอยู่ห่าง ใบหูทีรูปร่ างผิดปกติมขนาด ี ใหญ่ และอยู่ตา ํ • • • • • แขนคอก รังไข่ ไม่ เจริญ ไม่ มประจําเดือน ี เป็ นหมัน ประมาณร้ อยละ 10 ของผู้ป่วยมี สติปัญญาด้ อยกว่ าปกติ • มีชีวตอยู่ได้ ยาวเท่ ากับคนปกติ ิ
  48. 48. การเขียนโครโมโซม 22+XO หรือ 45+XO เรียกว่า Monosomy
  49. 49. โรคทาลัสซีเมีย (thalassemia) เป็ น โรคทางพันธุกรรมทีเกียวข้องกับเลือด ยีนทีทําให้เกิด โรคทาลัสซีเมียเป็ น ยีนด้อย ทีอยูในโครโมโซมคู่ที 16 ่ หรื อยีนด้อยในโครโมโซมคู่ที 11 โรคทาลัสซีเมียจึงมี จีโนไทป์ ผิดปกติได้หลายแบบ ซึ งมีผลทําให้การสร้าง พอลิเพปไทด์ในฮีโมโกลบินผิดปกติและทําให้เม็ดเลือด แดงมีรูปร่ างผิดปกติ ไม่สามารถทําหน้าทีนําออกซิเจน ไปเลียงเนือเยือได้จึงเป็ นสาเหตุให้ผป่วยมีอาการ ู้ โลหิ ตจาง
  50. 50. อาการของโรคมีได้ต่างๆกันแล้วแต่ชนิด บางชนิดเด็กทีเป็ นจะตายหมด บางชนิดถ้าเป็ นมาก จะแคระแกร็ น มีกะโหลกศีรษะและลักษณะใบหน้า ผิดปกติ พุงป่ อง เพราะตับและม้ามโต มีอาการ ดีซ่านร่ วมด้วย กระดูกเปราะบาง หัวใจวายได้ บางชนิดอาการไม่มาก แต่เมือเป็ นไข้เม็ดเลือดแดง จะแตกได้ง่าย ทําให้มีภาวะซี ดและดีซ่านอย่าง เฉี ยบพลัน
  51. 51. ภาพเซลล์เม็ดเลือดแดง
  52. 52. โรคทาลัสซี เมียมี 2 ประเภทคือ 1. โรคแอลฟาทาลัสซีเมีย ยีนทีทําให้เกิดโรคเป็ นยีนด้อย อยูในโครโมโซมคู่ท16ทําให้เกิดการสร้างพอลิเพปไทด์สาย ่ ี แอลฟาน้อยกว่าปกติ เนืองจากมีการขาดหายไปของDNA ทีนํา รหัสทางพันธุกรรมทีจะสร้างสายแอลฟา จึงมีสายเบตาปกติ เหลืออยูในเม็ดเลือดแดงเท่านัน โดยมากจะพบว่าพ่อแม่ของคนที ่ เป็ นแอลฟาทาลัสซีเมียนันจะมีอาการปกติ แสดงว่าพ่อแม่จะมียน ี ที ทําให้เกิดโรคทาลัสซีเมียแฝงอยู่
  53. 53. 2. โรคเบตาทาลัสซีเมีย ยีนทีทําให้เกิดโรคเป็ น ยีนด้อยอยูในโครโมโซมคู่ที 11 ทําให้เกิดการสร้าง ่ พอลิเพปไทด์สายเบตาน้อยลง หรื อไม่สายเลย ทังๆทีมี DNA ปกติ แต่เกิดผิดปกติขึนในขันตอนของการสร้าง สายเบตา ผูป่วยพวกนีไม่ค่อยมีภาวะซีดรุ นแรงนัก ้
  54. 54. ลักษณะของผู้ป่วยโรคทาลัสซีเมีย
  55. 55. ในการศึกษาพันธุกรรมของคน นักพันธุศาสตร์นิยมใช้ สัญลักษณ์แสดงบุคคลต่างๆในครอบครัว ทังทีแสดง ลักษณะและไม่แสดงลักษณะทีกําลังศึกษา เท่าทีจะ สามารถสื บค้นได้ แผนผังเช่นนีเรี ยกว่า pedigree
  56. 56. Pedigree ของโรคฮีโมฟี เลียซึงปรากฏในราชวงศ์ ต่างๆในยุโรป
  57. 57. Http://www.mainecancer.org
  58. 58. Http://www.people.virginia.edu
  59. 59. เมือปี พ.ศ.2453 ที เอช มอร์ แกน (T.H.Morgan) ได้ ทดลองเลียงแมลงหวีหลายพันตัวในขวด และได้ ตรวจพบว่ ามี แมลงหวีบางตัวตาสี ขาวแมลงหวีตาสี ขาวเหล่านีล้วนเป็ นตัวผู้ เขาจึงได้ ทาการทดลองผสมแมลงหวีดังนี ํ
  60. 60. http://bio.winona.msus.edu/berg/ ILLUST/fig153.gif
  61. 61. http://ridge.icu.ac.jp/gen-ed/mendel-gifs/13-sex-chromosomes.JPG
  62. 62. ยีนทีเกียวเนืองกับโครโมโซมเพศ X (sex linked gene)
  63. 63. ยีนทีอยูในโครโมโซมเพศซึงได้แก่ โครโมโซม X หรื อ ่ Y เรี ยกว่า ยีนทีเกียวเนืองกับเพศ (sex linked gene) เช่น ยีนทีแสดงสี ของตาแมลงหวี และยีนทีแสดงตาบอดสี ของคน เป็ นต้น เนืองจากยีนทีเกียวเนืองกับเพศไม่มีอยูในโครโมโซม ่ Y ดังนันตัวผูหรื อเพศชายแม้จะมียนเดียวบนโครโมโซม X ้ ี ไม่วายีนนันจะเป็ นยีนเด่นหรื อยีนด้อย ก็ยอมแสดงลักษณะ ่ ่ ออกมาได้ จะเห็นได้วา ยีนด้อยทีอยูในโครโมโซม X จะ ่ ่ แสดงลักษณะในเพศชายได้ง่ายกว่ายีนด้อยในออโตโซม ลักษณะทีควบคุมโดยยีนด้อยในโครโมโซม X จึงปรากฏใน
  64. 64. เพศชายมากกว่าเพศหญิง ส่ วนในเพศหญิงจะแสดงลักษณะ ด้อยได้ จะต้องได้รับยีนด้อยในโครโมโซม X จากพ่อและแม่ ฝ่ ายละ 1 ยีน เพศหญิงทีมียนด้อยเพียงยีนเดียวเรี ยกว่า พาหะ ี
  65. 65. ภาวะพร่ องเอนไซม์ กลูโคส-6-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส (G-6-PD) เป็ นภาวะทีไม่ปรากฏอาการของโรคอย่างชัดเจน นัก ผูทีขาดเอนไซม์ดงกล่าว จะมีอาการแพ้ยาและอาหาร ้ ั บางชนิดอย่างรุ นแรงได้แก่ ยารักษาโรคมาลาเรี ย เช่น ไพร มาควีน ควินิน ยาปฏิชีวนะ เช่น คลอแรมเฟนิคอล ซัลโฟ นาไมด์ ยาแก้ปวดลดไข้ เช่น แอสไพริ น พาราเซตามอล กินถัวปากอ้าดิบ หรื อสู ดกลิ นสารจากถัวปากอ้าเข้าไป ใน ประเทศไทยมีผทีมีภาวะพร่ องเอนไซม์ถึงร้อยละ 12 ของ ู้ ประชากรเพศชาย
  66. 66. สําหรับยีนทีอยูในโครโมโซม Y (holandric gene) ่ ย่อมถ่ายทอดจากพ่อไปยังลูกชาย จากลูกชายไปยัง หลานชายและต่อๆไปยังเพศชายทุกคนทีรับโครโมโซม Y นันไป ยีนในโครโมโซม Y มีทงยีนทีควบคุมลักษณะทาง ั เพศและควบคุมลักษณะอืนๆด้วย แต่เนืองจากโครโมโซม Y มีขนาดเล็กมาก จึงมียนอยูจานวนน้อยและไม่มีแอลลี ี ่ํ ลบนโครโมโซม X ได้แก่ ลักษณะมีขนขึนทีใบหูส่วนล่าง (hairy ear) ผิวหนังเป็ นเกล็ดคล้ายงู (porcupine man) และ ลักษณะทีมีพงผืดทีอยูระหว่าง นิ วเท้า (webbed-toes) ั ่
  67. 67. ลักษณะมีขนขึนทีใบหูส่วนล่าง (hairy ear) http://www.westone.com/techtips/hairy_ear1.gif
  68. 68. http://cas.bellarmine.edu/tietjen/HumanBioogy/Finished%20Images/ gen17.gif
  69. 69. ลักษณะทีมีพงผืดซึงอยู่ระหว่ างนิวเท้ า ( webbed-toes ) ั
  70. 70. การค้นพบสารพันธุกรรม ในปี พ.ศ.2412 เอฟ มีเซอร์ (F.Meischer)ค้ นพบ สารอินทรีย์ชนิดใหม่ ในนิวเคลียส เป็ สารทีมีโมเลกุลขนาด ใหญ่ มฟอสฟอรัสเป็ นองค์ ประกอบสารชนิดนีไม่ ใช่ โปรตีน ี คาร์ โบไฮเดรตหรือ ไขมัน เขาจึงตังชือสารใหม่ นีว่ า นิวคลีอน ิ (nuclein)เนืองจากพบในนิวเคลียส
  71. 71. ต่ อมาพบว่ านิวคลีอนมีคุณสมบัติเป็ นกรดจึงเปลียนชือใหม่ ว่า ิ กรดนิวคลีอก(nucleic acid)ซึงได้ พบในนิวเคลียสของเซลล์ ิ ต่ างๆ ทังโพรทิสต์ พืช และสั ตว์ และยังพบว่ าโครโมโซม ประกอบด้ วยโมเลกุลของกรดนิวคลีอกด้ วย ิ การคนคว้ าเกียวกับกรดนิวคลีอกพัฒนาไปตามลําดับ ิ จนกระทังในปี 2487 การทดลองของโอ.ที.แอเวอรี(O.T.Avery) ซี.เอ็ม.แมคลอยล์ (C.M.Macleod) และเอ็ม.แมคคาที (M.McCarty)ได้ พสูจน์ อย่ างชัดเจนว่ า กรดนิวคลีอกทีชือ ิ ิ DNA(Deoxyribonucleic acid) คือสารพันธุกรรม
  72. 72. และในปี พ.ศ.2496 เจมส์ ดี. วัตสั น(James D. Watson )และฟ รานซิสคริก(Francis Crick)ค้ นพบสู ตรโครงสร้ างของ ซึงเป็ น รากฐานของการค้ นคว้ าทดลองทางพันธุศาสตร์ ระดับโมเลกุล
  73. 73. ส่ วนประกอบทางเคมีของ DNA
  74. 74. คริ สต์ศตวรรษที 20 เอ โคเซล (A. Kossel) แห่ง เมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมัน ได้ศึกษาองค์ประกอบของกร นิวคลิอิก พบว่า “กรดนิวคลิอิกมีไนโตรเจนเป็ นส่ วนประกอบ และมี สมบัติเป็ นเบส” จึงเรี ยกว่า ไนโตรจีนัสเบส (nitrogenous base)
  75. 75. • เบสทัง 4 ได้ แก่ – อะดีนีน (adennine หรือ A) – ไซโทซีน (cytosine หรือ C) – กวานีน (guanine หรือ G) – ไทมีน (thymine หรือ T)
  76. 76. ประจักษ์พยานของวอตสัน
  77. 77. • วอตสันมุ่งตวามสนใจไปยังประจักษ์พยานทีสําคัญ 4 ประการคือ • ประการแรก DNA เป็ นโมเลกุลทีมีสายยาว ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด เชือมกันด้วยพันธะ ระหว่างหมู่ฟอสเฟสกับนําตาล
  78. 78. • ประการที 2 เบสAมีปริ มาณเท่ากับTและGมีปริ มาณ เท่ากับC
  79. 79. • ประการที 3 ภาพโมเลกุลของDNAทีเกิดจากการหักเห ของรังสี เอกซ์ ยืนยันว่าโครงสร้างของโมเลกุลDNA เป็ นเกลียว ประกอบด้วยสายพอลินิวคลีโอไทด์เกิน กว่า 1 สาย มีเบสหันเข้าข้างในและสายทีเชือมระหว่าง หมู่ฟอสเฟตกับนําตาลอยูดานนอก ่ ้
  80. 80. • ประการที 4 จากการค้นพบของ ลินส พอลิง(Linus ั PauLing)ทําให้ทราบว่าพันธะไฮโดรเจนทีเกิดขึน ระหว่างเบสสามารถยึดสายพอลินิวคลีโอไทด์ให้จบคู่ ั กันได้ และพันธะน็ถูกทําลายได้ดวยความร้อนระดับ ้ ปานกลาง และจากการศึกษาโครงสร้างของเบสทัง 4 ชนิด พบว่า ระหว่าง CกับGสามารถเกิดพันธะ ไฮโดรเจนได้ 3 แห่ ง ระหว่างAกับTเกิดพันธะ ไฮโดรเจนได้ 2 แห่ ง
  81. 81. แสดงพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส A กับ T
  82. 82. แสดงพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส C กับ G
  83. 83. คุณสมบัติของสารพันธุกรรม
  84. 84. คุณสมบัติของ DNA 1.ประกอบด้วย พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย พันกันคล้ายบันไดเวียนขวา 2.ทิศทางของสายของสายทัง 2จะมีทิศทางทีสลับกัน 3. ในแต่ละสายประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายโมเลกุลมาเกาะกันโดยมี นําตาลและหมู่ฟอตเฟตเป็ นราวบันได 4. เบสทีจับกันอยูภายในจะทํามุมตังฉากกับแกน โดยอาศัยแรงยึดเหนียว ่ ของพันธะไฮโดรเจนคือ( A จับกับT และ G จับกับC )
  85. 85. คุณสมบัติของ RNA 1. ในไนโตรจีนสเบสแบบไพริ มิดีน ถ้าเป็ นDNAไทมีน T ั แต่RNAตะเป็ นยูราซิล U 2. ถ้าเป็ น DNA จะเป็ นนําตาลดีออดซีไรโบส ซึงเป็ นนําตาลขาด ออกซิเจน 1 อะตอม แต่ RNA จะเป็ นนําตาลไรโบส 3. RNA เป็ นพอลินิวคลีโอไทด์แบบสายเดียว ส่วน DNA เป็ น พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย 4.RNA จะพบทังในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึม แต่ DNA จะพบ ในนิวเคลียสเพียงอย่างเดียว
  86. 86. การสังเคราะห์ DNA
  87. 87. เมือ พ.ศ. 2496 วอตสั นและคริกได้ พมพ์ ิ บทความพยากรณ์ การลําลอง DNA ว่ า เมือปี พ.ศ.24996 วอตสั นและคริกได้ พมพ์ บทความพยากรณ์ กลไกการ ิ จําลองDNAไว้ ว่า ในการจําลองDNAพันทะระหว่ างอะดีนีนกับไทมีนและ กวานีนกับไซโทซีนจะสลายทีละคู่ ทําให้ สายพอลินเวคลีโอไทด์ แยกออก จากกันเหมือรู ดซิป ต่ อมาส่ วนทีแยกออกมาของแต่ ละสายจะมีการซ่ อม เสริมให้ สมบูรณ์ โดยมีนิวคลีโอไทด์ สายเดิมเป็ นแม่ พมพ์ นําเอานิวคลีโอ ิ ไทด์ อสระทีมีอยู่ในเซลล์ เข้ ามาจับคู่กบนิวคลีโอไทด์ ของพอลินิวคลีโอไทด์ ิ ั สายเดิม โดยเบส AจับกับTและGจับคู่กบCหมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์ ั อิสระจับนําตาลดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์ ทีอยู่ถัดไป การสั งเคราะห์ DNA โดยวิธีนีเรียกว่ า ดีเอ็นเอ เรพิเคชัน(DNA replication)
  88. 88. • แนวความคิดเกียวกับ DNA replication ทีได้ เสนอมานันเป็ นเพียง สมมุตฐาน ในปี พ.ศ. 2499 อาร์ เธอร์ คอร์ นเบิร์ก (arthur Kornberg) ที ิ สามารถสั งเคราะห์ DNA ในหลอดทดลองได้ สําเร็จ โดยสกัดเอนไซม์ จากแบคทีเรียซึงเอนไซม์ นีทําหน้ าทีเชือมนิวคลีโอไทด์ เข้ าด้ วยกัน และ นํานิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ใส่ หลอดทดลองพร้ อมทังเอนไซม์ ทีสกัดได้ แล้ ว ยังต้ องใส่ DNA ลงในหลอดทดลองอีกด้ วย • จากการศึกษาของคอร์ นเบิร์ก พบว่ า DNA ทีสั งเคราะห์ ขึนในหลอด ทดลองมีอตราส่ วนระหว่ าง A+T ต่ อ G+C ใน DNA ทีสั งเคราะห์ ขึน ั กับอัตราส่ วนระหว่ าง A+T ต่ อ G+C ใน DNA ทีใส่ ลงในแม่ พมพ์ ิ ใกล้ เคียงกันมาก
  89. 89. DNA เป็ นสารพันธุกรรมได้ อย่ างไร โปรตีนเป็ นสารอินทรีย์ทมีความหลากหลายและแสดงเอกลักษณ์ ี ของเชลล์ได้ เซลล์ทแตกต่ างกันก็จะมีส่วนประกอบชองโปรตีน ี แตกต่ างกันไปด้ วย นอกจากนีเอนไซม์ ทุกชนิดทีช่ วยในปฏิกริยาเคมีต่าง ิ ๆ ภายในเชลล์กเ็ ป็ นโปรตีนด้ วย ปฏิกริยาการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ ให้ ิ มีขนาดเล็ก หรือปฏิกริยาสั งเคราะห์ สารทีมีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่ น ิ คาร์ โบไฮเครต ลิพด ฯลฯ ล้วนแต่ ต้องอาศัยเอนไซม์ ทงสิ น จึงอาจ ิ ั กล่าวได้ ว่าโปรตีนเกียวกับการแสดงลักษณะและการดํารงชีวตของ ิ สิ งมีชีวตทังทางตรงและทางอ้อม ดังนัน หากค้นพบว่ า DNA สามารถ ิ ควบคุมการสั งเคราะห์ โปรตีนได้ ก็เท่ ากับพิสูจน์ ว่า DNA ควบคุม ลักษณะพันธุกรรมได้
  90. 90. โปรตีนเป็ นสารอินทรีย์ทมีความหลากหลายและแสดงเอกลักษณ์ ของ ี เซลล์ได้ เซลล์ทแตกต่ างกันก็จะมีส่วนประกอบชองโปรตีนแตกต่ าง ี กันไปด้ วย นอกจากนีเอนไซม์ ทุกชนิดทีช่ วยในปฏิกริยาเคมีต่าง ๆ ิ ภายในเซลล์กเ็ ป็ นโปรตีนด้ วย ปฏิกริยาการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ ให้ ิ มีขนาดเล็ก หรือปฏิกริยาสั งเคราะห์ สารทีมีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่ น ิ คาร์ โบไฮเดรต ลิพด ฯลฯ ล้วนแต่ ต้องอาศัยเอนไซม์ ทงสิ น จึงอาจ ิ ั กล่าวได้ ว่าโปรตีนเกียวกับการแสดงลักษณะและการดํารงชีวตของ ิ สิ งมีชีวตทังทางตรงและทางอ้อม ดังนัน หากค้นพบว่ า DNA ิ สามารถควบคุมการสังเคราะห์ โปรตีนได้ ก็เท่ ากับพิสูจน์ ว่า DNA ควบคุมลักษณะพันธุกรรมได้
  91. 91. • โครโมโซมมีขนาดใหญ่พอทีจะเห็นได้ดวยกล้องจุลทรรศน์ทีใช้แสง ้ ธรรมดา ไม่ตองใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมือใช้การย้อมสี ช่วย ้ ก็จะทําให้เห็นแถบสี สว่างมืดเปลียนแปลงไปตามจํานวนของคู่ A - T และคู่ G - C เนืองจากขนาดของแถบสี มีความแตกต่างกันไป จึงช่วย ให้เราสามารถแยกแยะเห็นความแตกต่างของโครโมโซมได้ ซึงเป็ น โครโมโซมร่ างกาย 22 แบบ โครโมโซม X 1 แบบ และโครโมโซม Y อีก 1 แบบ จึงมีทงหมด 24 แบบ เมือนําโครโมโซมทังหมดมาเรี ยงกัน ั จากขนาดใหญ่ไปหาขนาดเล็ก จะได้แผนผังโครโมโซมทีมีชือเรี ยกว่า คาริ โอไทป์ (Karyotype) ในผังคารี โอไทป์ มีหมายเลขกํากับ โครโมโซมแต่ละขนาดไว้ดวยซึ งใช้อางอิงได้ เช่น เมือกล่าวถึง ้ ้ chromosome 1 ของมนุษย์ ก็จะหมายถึงโครโมโซมทีมีขนาดใหญ่ ทีสุ ดในเซลมนุษย์
  92. 92. ในปี พ.ศ. 2495 นักชีววิทยาชาวอเมริ กา 2 ท่าน แห่งสถาบันคาร์เนกี (Canegie Institute) ชือ อัลเฟรด เฮอร์ เชย์ (Alfred Hershey) และมาร์ธา เชส (Martha Chase) ได้ทดลองกับไวรัสชนิดหนึงซึ งทําลายแบคทีเรี ยชนิด E.coli ทีอยูในลําไส้ได้ ไวรัสชนิดนีเรี ยกว่า แบคทีริโอเฝจ (bacteriophage) หรื อเรี ยก ่ สันๆว่า เฝจ (phage)
  93. 93. เฮอร์ เชย์และเชสได้ทาการทดลองเลียง E.coli ร่ วมกับแบคทีริโอเฝจ ํ โดยนําแบคทีริโอเฝจ แย่งเป็ น 2 ชุด ชุดทีหนึงเลียงด้วยสารอาหารทีมี P ซึงเป็ นฟอสฟอรัสทีมีกมมันตรังสี และชุดทีสองเลียงด้วยสารอาหารทีมี S ั ซึงเป็ นกํามะถันทีมีกมมันตรังสี เฝจทีได้รับการทดลองชุดแรกจะมี DNA ที ั มี P เป็ นองค์ประกอบ ส่ วนเฝจจากการทดลองชุดทีสองมีโปรตีนทีมี S เป็ นองค์ประกอบ เฮอร์ เชย์และเชสได้นาเอาเฝจทีมีสารกัมมันตรังสี แต่ละชนิด ไปใส่ ํ ให้กบ E.coli หลังจาก E.coli ได้รับเฝจทีมีสารกัมมันตรังสี เพียง 2-3 นาที สาร ั พันธุ กรรมจากเฝจจะเครื อนเข้าไปในเซลล์ของ E.coli เหลือแต่เปลือกของเฝจ ทีว่างเปล่าติดอยูกบผนังเซลล์ของ E.coli ่ ั
  94. 94. และพบว่ าไวรัสจําลองตัวขึนใหม่ ในเซลล์ ของ E.coli และ ทําลายผนังเซลล์ ของ E.coli ออกมา ไวรัสชุ ดทีใส่ 32-P จะตรวจพบว่ ามี 32-P ในเซลล์ และทีเปลือกของไวรัส ส่ วนชุ ดทีใส่ 35-S จะพบว่ าในไวรัสทีจําลองตัวขึนใหม่ ไม่ มี 35-S อยู่เลย
  95. 95. 3. ควบคุมและจํากัดแมลงพาหะ หรือแมลงศัตรู พช ื ต่ าง ๆ โดยการชักนําให้ เกิดมิวเทชันในแมลงเท่ านัน 4. การศึกษามิวเทชันควบคู่ไปกับการคัดเลือกพันธุ์ จุลนทรีย์ทมีประโยชน์ ในอุตสาหกรรมทีเกียวข้ องกับผลผลิต ิ ี จุลนทรีย์ ได้ แก่ การผลิตยาปฏิชีวนะ การคัดเลือกไรโซเบียม ิ เพือช่ วยในการตรึงไนโตรเจน
  96. 96. RNA มี 3 ชนิดคือ 1. Messenger RNA , mRNA มีปริมาณร้ อยละ 4 ของ RNA ทังหมดทีพบในไซโตพลาซึม มีขนาด โมเลกุลต่ างๆ กัน และมีปริมาณเพิมขึนในเซลล์ ทกําลังจะสังเคราะห์ โปรตีน ี - หน้ าทีของ mRNA mRNA ทําหน้ าทีเป็ นตัวนํารหัสพันธุกรรมจาก DNA มาใช้ ในการ สังเคราะห์ โปรตีน ซึงจะมีลาดับเบสบน mRNA เรียกว่ า รหัสพันธุกรรม ํ ( genetic code )
  97. 97. mRNA รู ปแสดงลักษณะของ mRNA
  98. 98. 2. Ribosomal RNA , rRNA คือ RNA ทีเป็ นองค์ ประกอบของไรโบโซม เป็ น RNA ทีมีปริมาณมาก ทีสุ ดประมาณร้ อยละ 85 ของ RNA ทังหมดทีพบในไซโตพลาซึม rRNA จาก เซลล์ สิงมีชีวตต่ างๆ มีขนาดโมเลกุลใกล้ เคียงกัน และมีองค์ ประกอบเบส ิ คล้ ายๆกัน ดังนัน rRNA ไม่ ใช่ ตวนํารหัสจาก DNA แต่ เป็ นสถานทีให้ เกิดการ ั สังเคราะห์ โปรตีน - หน้ าทีของ rRNA เป็ นสถานให้ ทเกิดการสังเคราะห์ โปรตีน ( Protein Synthesis ) ี
  99. 99. 3. Transfer RNA , tRNA คือ RNA โมเลกุลเล็กๆ ทีจับติดอยู่กบกรดอะมิโน ลักษณะสําคัญ ั ของ tRNA คือ ปลายข้ างหนึงจะมีเบส 3 ตัวทีเรียกว่ า แอนติโคดอน ( Anticodon ) ซึงจะเข้ าคู่หรือจับกับเบส 3 ตัว(codon) บน mRNA ได้ ส่ วนที ปลาย 3 ของ tRNA มีเบส ACC โดยเบส A เป็ นส่ วนจับกับกรดอะมิโน และ ทีปลาย 5 อีกหนึงของสาย มีเบส G อยู่ - หน้ าทีของ tRNA หน้ าทีของ tRNA คือ นํากรดอะมิโนทีไปจับ กรดอะมิโนมาเรียงต่ อกัน
  100. 100. รู ปแสดงลักษณะ tRNA
  101. 101. การสั งเคราะห์ อาร์ เอน เอ ( Transcription )
  102. 102. ทรานสคริ ปชั น ทรานสคริปชั น มีขันตอนดังนี 1. DNA คลายเกลียวออกจากกันเฉพาะตําแหน่ งทีเป็ นยีนเด่ นทีจะ แสดงออก โดยพันธะไฮโดรเจนระหว่ างคู่ เบส A กับ T และ C กับ G จะ สลายไป2. เมือ DNA คลายเกลียวแยกจากกันแล้ว จะมีการนํานิวคลีโอไทด์ ของ RNA เข้ าจับกับเบสของสายทีใช้ เป็ นต้ นแบบ หรือสายแอติโคดิง โดยมี การจับคู่กนแบบเดียวกับ DNA แต่ ใน RNA ไม่ มี T มีแต่ U ดังนัน ถ้ าเบส ั ของ DNA เป็ น A นิวคลีโอไทด์ ของ RNA ทีเข้ าไปจับจะเป็ น U และการ สั งเคราะห์ mRNA นีจะเริมจากปลาย 3’ ไปยัง 5’ ของ DNA ดังนัน การ สั งเคราะห์ โมเลกุลของ mRNA จึงเริมจากปลาย 5’ ไปยังปลาย 3’ นิวคลีโอไทด์ ของ mRNA จะเชื อมต่ อกันโดยอาศัยเอนไซม์ ชือ อาร์ เอ็น เอ พอลิเมอเรส (RNA polymerase)
  103. 103. 3. โมเลกุล mRNA ทีสั งเคราะห์ ขึนจะเคลือนทีออกจากนิวเคลียสไปยัง ไซโทพลาซึมและขณะเดียวกัน DNA บริเวณคลายเกลียวก็จะพันรอบกัน ตามเดิม ดังนันจะเห็นได้ ว่า บริเวณคลายเกลียวของ DNA ทีเป็ นต้ นแบบ สร้ าง RNA ชนิดหนึง ก็คือ ตําแหน่ งทีเป็ นยีนเด่ น 1 ยีนนันเอง นันคือ One geneone mRNA ทรานสเลชั นกระบวนการทรานสเลชัน เป็ น ขันตอน การแปลรหัสพันธุกรม ใน mRNA ออกมาเป็ นลําดับกรดอะมิโน ในสายพอลิเพปไทด์ โดยประกอบด้ วยกระบวนการดังนี
  104. 104. 1. โรโบโซมจะแยกออกเป็ น 2 หน่ วยย่ อย (subunit) แล้วไรโบโซมหน่ วยย่อย เล็ก (smallsubunit) จะเข้ าเกาะทางปลายด้ าน 5’ ของ mRNA 2. tRNA โมเลกุลแรกทีนํากรดอะมิโนมา จะเข้ าจับกับ mRNA ในไรโบโซม โดยอ่ านรหัสพันธุกรรมบน mRNA ครังละ 3 นิวคลีโอไทด์ รหัสตัวแรกบน mRNAทุกชนิดเหมือนกันหมด คือ AUG เรียกว่ า Initiating codon ซึงเป็ น รหัสสํ าหรับกรดอะมิโนเมไทโอนีน (met) ดังนัน กรดอะมิโนเมไทโอนีน จึง เป็ นกรดอะมิโนตัวแรกสุ ดทีสุ ด tRNA นําไปทางปลาย 5’ ของ mRNA 3. ไรโบโซมหน่ วยใหญ่ (large subunit) เข้ าไปรวมตัวกับหน่ วยเล็กแล้ว tRNA โมเลกุลทีสองจะเข้ าอ่ านรหัสพันธุกรรมรหัสต่ อมาบน mRNA 4. โปรตีนในไรโบโซมจะกระตุ้นให้ เกิดพันธะเพปไทด์ ระหว่างกรดอะมิโนตัว ที 1 และตัวที 2 ที tRNA นํามาพร้ อมทังกรดอะมิโนในตัวที 1 หลุดจาก tRNA และ tRNA โมเลกุลแรกจะหลุดออกจาก mRNA
  105. 105. แบคทีเรียเป็ นสิงมีชีวตพวกโพรคาริโอตที DNA ไม่ ได้ มี ิ เยือหุ้มนิวเคลียสมาห่ อหุ้มไว้ DNA ของแบคทีเรียเป็ นเกลียวคู่ เช่ น DNA ของแบคทีเรีย E.coli และมีลกษณะเป็ นวง มีเบสประมาณ ั 4.5 x 106 คู่ นักพันธุศาสตร์ ยงทราบอีกว่ าแบคทีเรียอาจมี DNA ั ขนาดเล็กของผู้อาศัยทีเรียกว่ า พลาสมิด ( plasmid ) อาศัยอยู่ใน แบคทีเรียอีกด้ วย
  106. 106. โครโมโซมของยูคาริ โอตประกอบด้วย DNA และโปรตีนซึ งส่ วนใหญ่เป็ นโปรตีนประเภท ฮิสโตน ( histone ) และมีโปรตีนมากกว่าโพรคาริ โอต DNA ของยูคาริ โอตยาวมากประกอบด้วยยีนหลายพันยีน
  107. 107. รหัสพันธุกรรม
  108. 108. ข้อความทีเป็ นตัวหนังสื อก็เป็ นรหัสชนิดหนึง ซึง ประกอบด้วยคําทีมีความหมาย คําแต่ละคําประกอบด้วยตัวอักษร แต่ละรหัสพันธุกรรมประกอบด้วยคําทีเป็ นเบส 3 ตัว เช่น AAA AGC GGU เป็ นต้น ทําไมคํารหัสพันธุกรรมจึงประกอบด้วยเบส 3 ตัวกรดอะมิโนที เป็ นหน่วยย่อยของโปรตีนมี 20 ชนิด ถ้ารหัสประกอบด้วยเบส 1 ตัว ก็จะมีรหัส 4 ตัว จึงมีกรดอะมิโนเพียง 4 ชนิดเท่านันที นํามาใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน แต่รหัสพันธุกรรม ประกอบด้วยเบส 2 ตัว ก็จะมีรหัส 16 รหัส นันย่อมหมายความ ว่า มีกรดอะมิโนเพียง 16 ชนิดทีถูกนํามาใช้ในการสังเคราะห์ โปรตีน
  109. 109. แต่ถารหัสพันธุกรรมประกอบด้วยเบส 3 ชนิด ก็จะมีรหัสถึง 64 ้ รหัส ซึงเพียงพอทีจะเป็ นรหัสให้เกิดกรดอะมิโน 20 ชนิด แนวความคิดทีว่าคําว่ารหัสพันธุกรรมประกอบด้วยเบส 3 ตัว ได้ มีการตรวจสอบโดยวอตสันและคริ ก ในปี พ.ศ. 2504 เอ็ม ดับ ปลิว ไนเรนเบิร์ก ( M.W. Nirenberg ) และ เจ เอช แมททัย ( J.H. Matthei ) ได้คนพบรหัสพันธุกรรมรหัสแรก คือ UUU ้ ต่อมาได้มีการค้นพบเพิ มเติมขึนเรื อยๆ จนกระทังปี พ.ศ. 2509 พบรหัสพันธุกรรมถึง 61 ชนิด เหลือเพียง 3 ชนิด คือ UUA UAG และUGA ซึงไม่เป็ นรหัสของกรดอะมิโนชนิดใดๆ ภายหลังจึงทราบว่ารหัสทัง 3 ชนิดนี ทําหน้าทีหยุดการ สังเคราะห์
  110. 110. โปรตีน เมือมีการสังเคราะห์โปรตีนจนถึงรหัสเหล่านี การ สังเคราะห์โปรตีนจะหยุดลง กลุ่มของเบสสามชนิดทีเรี ยงตัวกันตามลําดับ ( triplet ) ใน mRNA มีความหมายเป็ นรหัส 1 ชุด เรี ยกว่า โคดอน ( codon ) แต่ละโคดอนสื อความหมายสําหรับกรดอะมิโน 1 ชนิด
  111. 111. การสังเคราะห์ โปรตีน การสังเคราะห์ โปรตีนคือ การสังเคราะห์ สายพอลิเพปไทด์ ทมีลาดับ ี ํ กรดอะมิโนตามทีกําหนดไว้ โดยรหัสหรือลําดับของโคดอน (เบส 3 ตัว) ทีเรียงต่ อๆ อยู่บน mRNA ดังนันการแปลลําดับโคดอนเป็ นลําดับกรดอะมิโนนี เรียกว่ า กระบวนการแปลรหัส หรือ ทรานสเลชัน (translation) นอกจากmRNA ซึงมีนิคลีโอไทด์ ประมาณ 500 - 10,000 หน่ วย ทํา หน้ าทีเป้ นรหัสของกรดอะมิโน ยังมีปัจจัยอืนๆทีใช้ ในการสังเคราะห์ โปรตีน ได้ แก่ -ไรโบโซม เป็ นออร์ แกเนลล์ ในไซโตพลาสซึม ซึงเป็ นบริเวณมีการ สังเคราะห์ โปรตีนเกิดขึน -tRNA ซึงแต่ ละโมเลกุลจับกรดอะมิโน 1 ตัว ทําหน้ าทีนํากรดอะมิโนเข้ า มาต่ อกับสายพอลิเพปไทด์ ทกําลังสร้ างไรโบโซม ี
  112. 112. ลักษณะรู ปร่ างของไรโบโซม เป็ นก้ อนกลม ขนาด 80s ในเซลล์ ยูคาริโอต แต่ ในเซลล์ โพรคาริโอตมีขนาดเล็กกว่ า คือ 70S ไรโบโซมเป็ นหน่ วยใหญ่ ที ประกอบด้ วย 2 หน่ วยย่ อย คือ - หน่ วยย่ อยเล็ก มีขนาด 40s และ 30S ในเซล์ ยูคาริโอตและเซลล์ โพรคาริโอตตามลําดับ หน่ วยย่ อยเล็กมีตวรับ (binding site) 1 จุดสําหรับจับ ั กับ mRNA - หน่ วยย่ อยใหญ่ มีขนาด 60S และ 50S ในเซลล์ ยูคาริโอตและ เซลล์ โพรคาริโอตตามลําดับ หน่ วยย่ อยใหญ่ มตวรับ 2 จุด ทําหน้ าทีจับกับ ี ั tRNA และมีเอนไซม์ เร่ งปฏิกริยาสร้ างพันธะเพปไทด์ ิ
  113. 113. - แต่ ละหน่ วยย่ อย มีองค์ ประกอบ คือ * rRNA ประมาณ 2 ใน 3 ส่ วน * โปรตีน ประมาณ 1 ใน 3 ส่ วน ไรโบโซมทีพบในไซโตพลาสซึม มี 3 รู ปแบบ - ไรโบโซมขณะทียังไม่ มการสังเคราะห์ โปรตีน หน่ วยย่ อย 2 ี หน่ วยจะแยกกันอยู่ - ไรโบโซมทีกําลังสังเคราะห์ โปรตีนสําหรับใช้ ในเซลล์ จะมี การรวมตัวของ 2 หน่ วยย่ อย และเกาะอยู่บนสายของ mRNA เป็ นจุดๆ ดังนันมีลกษณะเป็ นก้อนกลมเกาะเรียงเป็ นแถวยาวหรือเรียงเป็ นวงอยู่บน ั สายของ mRNA เรียกว่ า พอลิโซมหรือพอลิไรโบโซม(polysome หรือ poly ribosome)โดย
  114. 114. * หน่ วยย่ อยเล็กทีทําหน้ าทีจับกับ mRNA * หน่ วยย่ อยใหญ่ ทําหน้ าทีจับกับ tRNA และมีเอนไซม์ เร่ งปฏิกริยาสร้ างพันธะเพปไทด์ ิ - ไรโบโซมทีกําลังสังเคราะห์ โปรตีนสําหรับส่ งออกไปใช้ นอก เซลล์ จะเกาะอยู่บน ER - นอกจากนียังมีไรโบโซมบนเยือหุ้มนิวเคลียส และอยู่ภายใน ออร์ แกเนลล์ (ไมโทรคอนเดรีย) คลอโรพลาสต์ )
  115. 115. tRNA - tRNA (transfer RNA) เป็ น RNA ขนาดเล็กสุ ด เป็ นพอลินิวคลีโอไทด์ สาย เดียว ทีมีนิวคลีโอไทด์ ประมาณ 80 หน่ วย - รู ปร่ างของโมเลกุล tRNA ลักษณะคล้ ายตัว U บิดเกลียว * ปลายเปิ ดด้ านหนึง จับกรดอะมิโนหนึงตัว * ฐานตัว U มีเบส 3 ตัวเรียงต่ อกัน เรียกว่ า แอนติโคดอน (antiucodon) ทีจับพอดีกบโคดอนบน mRNA (ตามกฎการจับคู่ของเบส) ั - หน้ าทีของ tRNA คือนํากรดอะมิโนทีจับไว้ 1 ตัว เข้ าไปต่ อกับกรดอะมิโนใน สายพอลิเพปไทด์ ทกําลังสร้ าง ี - tRNA มีจานวนชนิดแตกต่ างกัน 61 ชนิด แต่ ละชนิดมีตวรับกรดอะมิโน ํ ั แตกต่ างกัน โดยมี tRNA อย่ างน้ อย 1 ตัวสําหรับกรดอะมิโน 1 ตัว ตัวอย่ างเช่ น
  116. 116. tRNA ทีทําหน้ าทีจับกรดอะมิโนทรีโอนีนมีแอนติโคดอนเป็ น UGG ซึงจับได้ พอดี กับโคดอน ACC บน mRNA ทําให้ กรดอะมิโนทรีโอนีนถูกนําไปต่ อกับกรดอะมิโน ตัวก่ อนในสายพอลิเพปไทด์ ทกําลังสร้ างได้ ี - เอนไซม์ ททําให้ กรดอะมิโนกับ tRNA จับคู่กนได้ อย่ างถูกต้ อง คือ ี ั เอนไซม์ aminoacyl - tRNA synthetase โดยใช้ พลังงานทีได้ จากการสลาย ATP เป็ น AMP
  117. 117. การแปลรหัส (ทรานสเลชัน) การแปลรหัส (ทรานสเลชัน) หรือการสังเคาะห์ สายพอลิเพปไทด์ จะเริมขึนทีโค ดอนเริมต้ น (initiatorcodon) คือ AUG ซึงเป็ นรหัสของเมไทโอนีนดังนันเมไทโอนีนจะ เป็ นกรดอะมิโนตัวแรกของสายพอลิเพปไทด์ เสมอในบางครังเมไทโอนีนจะถูกตัดทิงไปเมือ การสังเคราะห์ โปรตีนเสร็จสิน การแปลรหัสมี 3 ระยะ คือ - ระยะเริมต้ น (inititor phase) * mRNA ทีสร้ างในนิวเคลียส เคือนทีเข้ ามาในไซโทพลาสซึม เข้ าจับกับ หน่ วยย่ อยของไรโบโซม และ tRNA นําเทไทโอนีนซึงเป็ นกรดอะมิโนตัวแรก เข้ ามาจับ กับโคดอน AUG ของ mRNA การรวมตัวของหน่ วยย่ อยเล็กของไรโบโซมกับ mRNA และ tRNA ทําให้ เกิด จุดเริมต้ น (initiator phase) ของการสังเคราะห์ * หน่ วยย่ อยของไรโบโซมเข้ ามาจับทีจุดเริมต้ น
  118. 118. - ระยะต่ อสาย (elongation phase) * tRNA อีกโมเลกุล (ซึงมีแอนติโคดอนทีเข้ าคู่กบกับโคดอน) นํา ั กรดอะมิโนทีจับไว้ มาที ribosome/mRNA complex ซึงโคดอนเปิ ดอยู่ และทํา หน้ าทีเป็ นตัวรับ กรดอะมิโนตัวใหม่ ทtRNA นํามาจับต่ อกับกรดอะมิโนตัวเดิม ี ด้ วยพันธะเพปไทด์ * tRNA โมเลกุลแรกหลุดไป * ribosome/mRNA complex เคลือนทีไปยังโคดอนตัวต่ อไปของ mRNA (ทิศทางจากปลาย 5’ ไปปลาย 3’ ) ทําให้ โคดอนตัวต่ อไปเปิ ดและทํา หน้ าทีเป็ นตัวรับ tRNA อีกโมเลกุล นํากรดอะมิโนใหม่ เข้ ามาต่ อกับกรดอะมิโนทีมี อยู่ สร้ างสายพอลิเพปไทด์ ทยาวขึนไปเรือยๆ ี - ระยะหยุด (termination phase)
  119. 119. * เมือเลือนไปถึงโคดอนซึงเป็ นรหัสหยุด ได้ แก่ UAA UAG หรือ UGA ตัวใดตัวหนึง การสังเคราะห์ สายพอลิเพปไทด์ จะยุติ * ไรโบโซมหลุดออกจาก mRNA และสายพอลิเปไทด์ หลุด ออกจากไรโบโซม - mRNA สายหนึง มีกมีหลายไรโบโซมมาเกาะ มองเห็นไรโบโซม เรียงเป็ นแถวหรือเรียงเป็ นวง เรียกว่ า พอลิโซฒ (polysome) ด้ วยวิธีนี ทําให้ เซลล์ สามารถสังเคราะห์ โปรตีนขึนได้อย่ างรวดเร็ว การแปลรหัส (translation) คือ การสังเคราะห์ สายพอลิเพปไทด์ โดยการนํากรดอะมิโนมาต่ อกันตามลําดับทีกําหนดโดยลําดับของโคดอนบน mRNA ในทิศทางจากปลาย 5' ไปปลาย 3' เริมต้ นโดย เกิดการรวมตัว ระหว่ างไรโบโซฒหน่ วยย่ อยเล็ก กับโคดอนเริมต้ น คือ AUG ของ mRNA และ tRNA ตะวแรกทีนําเมไทโอนีนเข้ ามา จากนันไรโบโซมหน่ วยย่ อยใหญ่ เข้ ามาเกาะเกิดเป็ น ribosome/mRNA complex ทีาโคดอนตัวต่ อไปเปิ ดออก
  120. 120. เป็ นตัวรับ tRNA ตัวทีสองนํากรดอะมิโนอีกตัวเข้ ามาต่ อกับกรดอะมิโนตัวเดิมด้ วย พันธะเพปไทด์ จากนัน ribosome/mRNA complex เลือนไปยังโคดอนตัวต่ อไป ทํา ให้ เปิ ดออกเป็ นตัวรับ ทําให้ tRNA อีกตัวนํากรดอะมิโนตัวใหม่ เข้ ามาต่ อ เช่ นนีเรือยๆ ไปจนเกิดเป็ นพอลิเพปไทด์ สายยาว เมือพบโคดอนทีเป็ นรหัสหยุด (UAA UAG หรือ UGA ตะวใดตัวหนึง) การ สังเคราะห์ จะยุตไรโบโซมหลุดออกจาก mRNA และสายพอลิเพปไทด์ หลุดออกจากไร ิ โบโซม The Central Dogma คือ หลักเกณฑ์ การถ่ ายทอดรหัสพันธุกรรมทีกําหนด ไว้ ในโมเลกุล DNA ไปสู่ RNA และการแปลรหัสมนRNA ไปใช้ กาหนดการ ํ สังเคราะห์ โปรตีนทีเป็ นลักษณะพันธุกรรมสิงมีชีวต หลักการนีเสนอโดย ฟรานซิส ิ คริก โดยทีในยุคนันยังไม่ มข้อพิสูจน์ แต่ ในปัจจุบันพบว่ าหลักเกณฑ์ นีใช้ กบสิงมีชีวต ี ั ิ ทุกชนิด (มีข้อยกเว้ นเฉพาะกรณี retrovirus เท่ านัน)
  121. 121. หลักเกณฑ์ การถ่ ายทอดรหัสพันธุกรรมจาก DNA ไปสู่ RNA และโปรตีน คือ 1. สิงมีชีวตทุกชนิดถูกกําหนดโดยรหัสพันธุกรรมบนโมเลกุล DNA ที ิ สามารถจําลองตัวเองเพิมขึนได้ เรียกว่ า กระบวนการเรพลิเคชัน (replication) 2. รหัสพันธุกรรมบน DNA ถูกใช้ เป็ นแม่ พมพ์ ในการสร้ าง mRNA โดย ิ การบวนการถอดรหัส หรือทรานสคริปชัน (transcription) มียกเวัน retrovirus กรณีเดียว ทีมีกระบวนการกลับกัน เนืองจากมีเอนไซม์ retrovirus transcriptase สร้ าง DNA โดยใช้ RNA เป็ นแม่ พมพ์ ิ 3. ในเซลล์ ยูคาริโอต mRNA ทีถูกสร้ างขึนในนิวเคลียสและเคลือนทีเข้ ามา ในไซโทพลาสซึทและนํารหัสพันธุกรรมไปทีไรโยโซม เพืออ่ านรหัสและใช้ รหัสนีใน การสังเคราะห์ โปรตีน เรียกว่ า กระบวนการแปลรหัส หรือทรานสเลชัน (translation) โปรตีนเป็ นสารทีทําให้ เกิดลักษณะสิงชีวต โดยเป็ นทังสารโครงสร้ าง ิ และสารเอนไซม์ ทควบคุมปฏิกริยาเคมี ี ิ
  122. 122. ในปี พ.ศ. 2496 นักวิทยาศาสตร์ ชือ วัตสันและคริ ก ได้ตีพิมพ์ผลงานการ ค้นพบโครงสร้างสายเกลียวคู่ของดีเอ็นเอในวารสาร Nature [1953;171:737-8] ซึ งในวันที 25 เมษายน 2546 จะเป็ นวันครบรอบ 50 ปี ของการค้นพบดังกล่าว การค้นพบทีสําคัญยิงนีนําไปสู่ ยคเทคโนโลยีชีวภาพ ุ ใหม่ [Modern Biotechnology] ทีกล่าวได้วาเป็ นยุคเทคโนโลยีดีเอ็นเอ ่ อย่างแท้จริ ง พอล เบิรก์ [Paul Berg] และคณะเป็ นกลุ่มแรกทีใช้เอ็นไซม์ตด ั จําเพาะ ตัดโครโมโซมหรื อสายดีเอ็นเอของแบคทีเรี ย อีโคไล [E. coli] ให้ เปิ ดออกและต่อชิ นส่ วนของดีเอ็นเอจากสิ งมีชีวิตอืน [ไวรัส] เข้าไปในดีเอ็น เอของอีโคไล ดีเอ็นเอของสิ งมีชีวตทีมีดีเอ็นเอของ ิ
  123. 123. สิ งมีชีวตอีกชนิดหนึงรวมเข้าไป เรี ยกว่า รี คอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ เทคโนโลยี ิ การตัดต่อยีนนี คือ รีคอมบิแนนท์ เทคโนโลยีหรื อ พันธุวศวกรรมนันเอง ิ ผลิตภัณฑ์แรกทีมาจากการใช้รีคอมบิแนนท์เทคโนโลยี คือ การใช้แบคทีเรี ย ผลิตอินซูลินมนุษย์รักษาเบาหวาน ต่อมามีการใช้จุลินทรี ยอีกหลายชนิดใน ์ การผลิตยา วัคซี น เช่น วัคซี นป้ องกันตับอักเสบ เอ็นไซม์ใช้ในอุตสาหกรรม อาหาร ผงซักฟอก ตลอดจนการตัดต่อยีนในพืชและสัตว์ หรื อทีรู้จกกันดีใน ั นามของ สิ งมีชีวตจีเอ็มโอ [Genetically Modified Organisms] เป็ นต้นว่าฝ้ าย ิ ทีมียนจากแบคทีเรี ยทีสร้างสารพิษฆ่าหนอนเจาะสมอฝ้ าย ทําให้พืชสร้าง ี สารพิษได้เองและเกษตรกรลดการใช้สารเคมี บริ ษท Genzyme Transgenics ั Corporation ตัดต่อยีนทีสร้างโปรตีนทําให้เลือดไม่แข็งตัวเข้าไปในแพะ เพือให้แพะสร้างโปรตีนใช้ในการแพทย์
  124. 124. - การเปลียนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ งมีชีวต ิ แบบถาวร และถ่ ายทอดไปสู่ ลูกหลานได้ - การเกิดลักษณะพันธุกรรมใหม่ ๆ ซึงมีลกษณะ ั แตกต่ างไปจากลักษณะปกติ และลักษณะทีเกิดขึนใหม่ นี สามารถถ่ ายทอดได้ - การเปลียนแปลงลักษณะทางพันธุกรรม หรือที เรียกว่ า การผ่ าเหล่า หรือการกลายพันธุ์
  125. 125. กระบวนการเกิดมิวเทชันทีเกิดขึนในสิ งมีชีวต เกิดขึน ิ ได้ 2 ระดับ คือ 1. มิวเทชันในระดับยีน 2. มิวเทชันในระดับโครโมโซม
  126. 126. 1. มิวเทชันในระดับยีน (gene mutation) เป็ นมิวเทชันทีเกิดจากการเปลียนแปลงของเบส ซึงเกิดขึนได้ หลายลักษณะ เช่ น เบส ( A, T, G, C ) เปลียนจากตัว เดิมไปเป็ นเบสตัวอืนหรือเปลียนแปลงลําดับการเรียงตัวของ เบสในโมเลกุล DNA เบสมีการขาดหายไป เบสมี จํานวนเกินมา เป็ นต้ น เมือลําดับเบสเปลียนไปการอ่านรหัส ทาง พันธุกรรมจะเปลียนไปด้ วย อาจยังผลให้ พอลิเพปไทด์ เปลียนไปจากเดิม ทําให้ คุณสมบัติของโปรตีนแตกต่ างไปจาก ปกติ
  127. 127. ตัวอย่ างเช่ น คนทีเป็ นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์มฮีโมโกลบิน ี แตกต่ างจากคนปกติเพียงเล็กน้ อย ซึงเกิดขึนเนืองจาก พอลิเพปไทด์ สายเบตาของฮีโมโกลบินมีกรดอะมิโนตําแหน่ ง ที 6 ผิดไป กล่าวคือ แทนทีจะเป็ นกรดกลูตามิก อย่ างคนทัวไป ก็จะเป็ นวาลีน
  128. 128. 2. มิวเทชั นในระดับโครโมโซม (chromosome mutation) เกิดจาก 1. การเปลียนแปลงจํานวนโครโมโซม 2. การเปลียนแปลงรู ปร่ างโครงสร้ างภายในของแต่ ละ โครโมโซม โดยการ เปลียนแปลงอาจจะเกิดจาก - การขาดหายไปของโครโมโซม (deletion) - การเพิมขึนมาของโครโมโซม (duplication) - การเปลียนแปลงตําแหน่ งทิศทางของ โครโมโซม (inversion) - การย้ ายสลับทีของโครโมโซม(translocation)

×