1. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
องค์ประกอบทางเคมีของ DNA
DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และบางส่วนของ DNA
ทาหน้าที่เป็นจีน คือสามารถควบคุมลักษณะทาพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
ได้
ปัญหาต่อไปก็คือโมเลกุลของ DNA เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของ
สิ่งมีชีวิตไว้ได้อย่างไร จึงจะสามารถถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไป
ยังรุ่นลูกหลานได้
ถ้าทราบว่าโมเลกุลของ DNAมีคุณสมบัติและโครงสร้างอย่างไรก็
จะตอบคาถามนี้ได้
DNA เป็นกรดนิวคลีอิคชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ (polymer)
สายยาวประกอบด้ ว ยหน่ ว ยย่ อ ย หรื อ มอนอเมอร์ (monomer) ที่
เรียกว่านิวคลีโอไทด์ (nucleotide) ซึ่งแต่ละนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย
1. น้ าตาลเพนโทส ซึ่ ง มี ค าร์ บ อน 5 อะตอม คื อ น้ าตาล
ดีออกซีไรโบส
2. ไนโตรจีนัสเบส (nitrogenous base) เป็นโครงสร้างปะกอบ
ด้วยวงแหวนที่มีอะตอมของ คาร์บอนและไนโตรเจน แบ่งออกเป็น 2
ประเภท คือ
2.1 เบสพิวรีน (purine) มี 2 ชนิด คือ อะดีนีน (adenine
หรือ A) และกวานีน (guanine หรือ G)
2.2 เบสไพริมิ ดีน (pyrimidine) มี 2 ชนิ ด คือ ไซโทซี น
(cytocine หรือ C) และ ไทมีน (thymine หรือ T )
3. หมู่ฟอสเฟต

2. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
โครงสร้างของเบสและน้าตาลที่เป็นองค์ประกอบของ
กรดนิวคลีอิค ดังภาพ
ภาพที่ 1 สูตรโครงสร้างของเบส และน้าตาลที่เป็นองค์ประกอบของ
DNA

3. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
การประกอบขึ้นเป็นนิวคลีโอไทด์นั้น ทั้งสามส่วนจะประกอบกัน
โดยมีน้าตาลเป็นแกนหลักมี ไนโตรจีนัสเบส อยู่ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 1
และหมู่ฟอสเฟตอยู่ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 5
ดังนั้นจึงสามารถจาแนกนิวคลีโอไทด์ใน DNA ได้ 4 ชนิด ซึ่งจะ
แตกต่างกันตามองค์ประกอบที่เป็นเบส ได้แก่ A T C และ G ดังภาพ
ภาพที่ 2 นิวคลีโอไทด์ที่มีเบสชนิดต่างๆ ซึงเป็นองค์ประกอบของ
่
DNA

4. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
จากการวิเคราะห์ส่วนประกอบทางเคมีของ DNA พบว่ามีเบส
น้าตาลดีออกซีไรโบสและหมู่ฟอสเฟตเป็นจานวนมาก จึงเป็นไปได้ว่า
DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์จานวนมากมาเชื่อต่อกัน ปัญหาก็คือ
นิ ว คลี โ อไทด์ จ านวนมากนี้ ม าเชื่ อ มต่ อ กั น เป็ น โมเลกุ ล ของ DNA ได้
อย่างไร
การเชื่ อ มดั ง กล่ า วเกิ ด การสร้ า งพั น ธะโคเวเลนส์ ร ะหว่ า งหมู่
ฟอสเฟตของนิ ว คลี โ อไทด์ ห นึ่ ง กั บ หมู่ ไ ฮดรอกซิ ล ที่ อ ยู่ ที่ ค าร์ บ อน
ตาแหน่งที่ 3 ของน้าตาลในอีกนิวคลีโอไทด์หนึ่ง
เมื่อหลายๆนิวคลีโอไทด์มาเชื่อมต่อกันเกิดเป็นสายพอลินิวคลี -
โอไทด์ จะเห็ น ว่ า ที่ ป ลายสายด้ า นหนึ่ ง จะมี ห มู่ ฟ อสเฟตเชื่ อ มอยู่ กั บ
น้าตาลดีออกซีไรโบสที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 5 เรียกปลายด้านนี้ว่าเป็น
ปลาย 5/ (อ่านว่า 5 ไพร์ม) และอีกปลายด้านหนึ่งจะมีหมู่ไฮดรอกซิล
ที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 3 ที่เป็นอิสระ เรียกปลายด้านนี้ของสาย DNA
ว่าปลาย 3/ ( อ่านว่า 3 ไพร์ม)

5. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
ภาพที่ 3 ก. การเชื่อมต่อระหว่างนิวคลีโอไทด์
ข. สายพอลีนิวคลีโอไทด์
ที่เกิดจากการเชื่อมต่อระหว่างนิวคลีโอไทด์

6. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
ต่ อ มานั ก เคมี ใ นประเทศอั ง กฤษ พบว่ า พอลิ นิ ว คลี โ อไทด์ แ ต่
ละสายจะแตกต่ า งกั น ที่ จ านวนของนิ ว คลี โ อไทด์ และล าดั บ ของ
นิวคลีไทด์
ในปี พ.ศ. 2492 เออร์วิน ชาร์กาฟฟ์ (Erwin Chargaff) นัก
ชีวเคมีชาวอเมริกัน ได้วิเคราะห์ปริมาณเบสที่เป็นองค์ประกอบทางเคมี
ของโมเลกุล DNA ในสิ่ง มีชีวิตชนิ ดต่า งๆ พบว่าอั ตราส่วนของเบส 4
ชนิด ใน DNA ที่สกัดจากสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ จะแตกต่างกัน ดังตาราง
ข้างล่าง ขณะที่อัตราส่วนของน้าตาลและหมู่ฟอสเฟตมีค่าค่อนข้างคงที่
ตารางที่ 1 แสดงผลการทดลองของชาร์กาฟฟ์
- ปริมาณเบส 4 ชนิดใน DNA ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ
สัมพันธ์กันอย่างไร
- อัตราส่วนของ A+T และ C+G ในโมเลกุลของ DNA
ของสิ่งมีชีวตต่างๆ มีค่าเท่ากันหรือไม่
ิ

7. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
สรุปได้ว่า
1) ไนโตรจีนัสเบสประกอบด้วยวงแหวนที่มี C และ N เป็น
องค์ประกอบ
2) ไนโตรจีนั ส เบสแบ่ ง ออกเป็ น 2 ประเภท คือ เบสพิวรีน มี
โครงสร้างประกอบด้วยวงแหวน 1 วง มี 2 ชนิ ด คือ อะดีนีน (A) และ
กวานีน (G) และเบสไพริมิดีน โครงสร้างประกอบด้วยวงแหวน 1 วง มี
2 ชนิด คือ ไซโทซีน (C) และไทมีน (T)
3) นิ ว คลี โ อไทด์ ป ระกอบด้ ว ยน้ าตาล หมู่ ฟ อสเฟตและ
ไนโตรจีนัสเบส
4) นิ ว คลี โ อไทด์ แ บ่ ง ออกเป็ น 4 ชนิ ด คื อ นิ ว คลี โ อไทด์ ที่ มี
เบสไทมี น นิ วคลีโอไทด์ที่มี เบสอะดีนี น นิ วคลี โอไทด์ที่มี เ บสไซโทซี น
และนิวคลีโอไทด์ที่มีเบสกวานีน นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดต่างกันที่ชนิด
ของไนโตรจีนัสเบส
5) การประกอบกัน เป็ น นิ วคลี โ อไทด์ มี น้ าตาลดี อ อกซี ไ รโบส
เป็ น แกนหลักมี ไนโตรจีนั สเบสอยู่ที่คาร์บ อน ตาแหน่ ง ที่ 1 และมี ห มู่
ฟอสเฟตที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 5
6) แต่ละนิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันด้วยหมู่ฟอสเฟต หมู่ฟอสเฟต
ของนิวคลีโอไทด์หนึ่งจะเชื่อมต่อกับหมู่ไฮดรอกซิลของน้าตาลเพนโทส
ของอี ก นิ ว คลี โ อไทด์ ห นึ่ ง แต่ ล ะสายของโมเลกุ ล พอลิ นิ ว คลี โ อไทด์
แตกต่างกันที่จานวนและลาดับของนิ วคลีโอไทด์ที่มาเชื่อมต่อกัน
7) สายของพอลินิวคลีโอไทด์กลุ่มที่มีจานวนนิวคลีโอไทด์เท่ากัน
แต่ ส ายของพอลิ นิ วคลี โ อไทด์ จ ะต่ า งกั น เนื่ อ งจากมี ล าดั บ ของ
นิ วคลีโ อไทด์ไ ม่ เหมื อ นกัน ซึ่ ง น าไปสู่ความเข้า ใจถึง การเกิด ลัก ษณะ
ต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

8. องค์ประกอบทางเคมีของ DNA BIOLOGY-04
8) ปลายด้านหนึ่งของพอลินิวคลีโอไทด์จะมีคาร์บอนตาแหน่งที่
5 ขิงน้าตาลดีออกซีไรโบสยึดกับหมู่ฟอสเฟต เรียกปลายนี้ว่าปลาย 5'
และอีกปลายหนึ่งมีคาร์บอนตาแหน่งที่ 3 ของน้าตาลดีออกซีไรโบสของ
นิวคลีโอไทด์ที่อยู่ปลายสุดที่ยึดกับหมู่ไฮดรอกซิล เรียกปลายนี้ว่าปลาย
3'