บทเรียนสำเร็จรูป-กรดนิวคลีอิก

บทเรยี นสำเร็จรูป วิชำชีววทิ ยำ1 รหสั วิชำ ว31241 บทท่ี 2 เคมที ี่เปน็ พืน้ ฐำนของส่ิงมชี ีวิต สำหรบั นักเรยี นชัน้ มธั ยมศึกษำปที ่ี 4 เรอ่ื ง กรดนิวคลอี กิ นำงสมุ ติ รำ กำรสรำ้ ง ตำแหน่ง ครู วทิ ยฐำนะครชู ำนำญกำร โรงเรยี นหันหว้ ยทรำยพิทยำคม สังกดั สำนกั งำนเขตพ้ืนท่ีกำรศึกษำมธั ยมศึกษำนครรำชสีมำ สังกัดสำนกั งำนกำรศกึ ษำขั้นพืน้ ฐำน กระทรวงศกึ ษำธิกำร

จุดประสงค์กำรเรียนรู้ เม่ือศกึ ษำบทเรยี นสำเร็จรูปเร่ือง กรดนวิ คลีอกิ เสร็จส้นิ แลว้ นักเรยี นสำมำรถ 1. บอกความสาคญั และหน้าทข่ี องกรดนิวคลิอกิ ได้ 2. จาแนกชนดิ ของกรดของกรดนิวคลิอิกได้ 3. อธิบายโครงสรา้ งของกรดนิวคลอิ กิ ได้ 4. บอกหนว่ ยย่อยของกรดนิวคลอิ กิ ได้ 5. บอกองคป์ ระกอบของกรดนิวคลิอิกได้

กรดนวิ คลอี ิก สวัสดีค่ะ..นักเรียน นกั เรียน สงสยั ไหมคะว่า เพราะเหตใุ ด คนเราซ่ึงอยใู่ นสายพนั ธ์ุ (species) เดียวกัน จงึ มลี กั ษณะที่ แตกต่างกนั สง่ิ ใดเป็นตวั กาหนดและมกี ลไกการทางานอย่างไร ซึ่งเร่ืองทเ่ี ราสงสยั นี้เก่ียวกบั พันธุกรรมและสารพันธกุ รรมทั้งสนิ้ วนั นเ้ี ราจะมาศึกษารว่ มกนั เพื่อศึกษาสารพันธกุ รรมว่ามีลกั ษณะ และองคป์ ระกอบเปน็ อยา่ งไร ทางานอย่างไร ขอให้นกั เรียน ต้งั ใจเรยี นนะคะ

กรอบท่ี 1 กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) กรดนิวคลิอิก (nucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่คล้ายโปรตีน ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และ ฟอสฟอรัส กรดนิวคลิอิกพบท้ังในเซลล์พืชและสัตว์ ร่างกายสามารถสร้างกรดนิวคลิอิกได้จากกรดอะมิโนและคาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลิอิกทาหน้าที่เก็บและ ถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหน่ึงไปยังรุ่นต่อไป ให้แสดงลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต นอกจากน้ียังทาหน้าท่ีควบคุมการเจริญเติบโต และกระบวนการตา่ ง ๆ ของส่ิงมีชวี ติ นกั เรยี นคงอยำกทรำบประวัติควำมเปน็ มำเกย่ี วกับกรดนวิ คลิอกิ เรำมำศกึ ษำกนั คะ่ กรดนวิ คลิอกิ พบคร้งั แรกโดย ฟรดี ริช มเี ซอร์ (Friedrich Miescher) ในปี ค.ศ. 1870 และต้งั ชือ่ ว่า นิวคลอี ิน (nuclein) ตอ่ มาเม่ือพบว่ามสี ภาพเป็น กรด จงึ ได้ชื่อวา่ กรดนวิ คลิอกิ และในปี ค.ศ. 1947 ชาร์กาฟฟ์ (Erwin Chargaff) นกั ชวี เคมชี าวอเมรกิ นั และเพ่ือนร่วมงานได้ศกึ ษาองคป์ ระกอบทางเคมี ของ DNA ท่ีได้มาจากสงิ่ มชี ีวิตหลายชนดิ และพบวา่ ความสัมพันธข์ องค่เู บส คือ Adenine = Thymine และ Cytosine = Guanine แสดงว่า Adenine จับคู่กบั Thymine และ Cytosine จับค่กู ับ Guanine ในปี ค.ศ.1950-1953 วลิ คนิ ส์ (M.H.F. Wilkins) นักฟสิ ิกส์ ชาวอังกฤษ และแฟรงคลิน (Rosalind Franklin) เพ่ือนร่วมงาน ได้ศกึ ษาโครงสร้างของ DNA โดยอาศยั การหักเหของรังสเี อก็ ซ์ (X-ray diffraction) พบวา่ มีการจดั เรยี งตวั เหมือนกนั และอยใู่ นสภาพทเ่ี ป็นเกลียว (helix) โดยที่แต่ละรอบของเกลยี ว มรี ะยะเท่า ๆ กนั คำถำมกรอบที่ 1 1. กรดนวิ คลิอิกทาหนา้ ทอี่ ะไร 2. ใหน้ กั เรยี นบอกความสมั พันธข์ องคูเ่ บสวา่ มคี วามสัมพันธก์ นั อย่างไร

กรอบท่ี 2 ชนดิ ของกรดนิวคลอี ิก ชนิดของกรดนวิ คลิอิก แบง่ ออกเป็น 2 ชนดิ ดังนี้ ภำพ ก. 1. DNA (deoxyribonucleic acid) คอื สารพันธกุ รรมทเ่ี ป็นพอลเิ มอร์ของดีออกซไี รโบ- ภำพ ข. นวิ คลโี อไทด์ (deoxyribonucleotide) ซึง่ ต่อเชอ่ื มกันดว้ ยพนั ธะโคเวเลนต์ แต่ละนวิ คลีโอไทด์ (nucleotide) ประกอบดว้ ย น้าตาลดีออกซไี รโบส (2-deoxyribose) หมูฟ่ อสเฟต (phosphate) และเบส ไนโตรเจน (nitrogenous base) DNA พบในนวิ เคลยี สและไมโทคอนเดรยี ของเซลล์ แสดงดังภาพท่ี 1 ก. 2. RNA (ribonucleic acid) คือ สารพันธกุ รรม ท่ีเปน็ เปน็ พอลเิ มอรข์ องไรโบนวิ คลีโอไทด์ (ribonucleotide) แตล่ ะนิวคลีโอไทดป์ ระกอบด้วย น้าตาลไรโบส (ribose) หมู่ฟอสเฟตและเบส ไนโตรเจน RNA ทาหน้าทร่ี ับขอ้ มูลทางพนั ธกุ รรมจาก DNA นาไปสรา้ งเป็นโปรตีน และเอนไซม์ RNA ส่วนใหญพ่ บในไซโทพลาสซมึ ของเซลล์ แสดงดังภาพที่ 1 ข. ภำพที่ 1 ก. แสดงโครงสรา้ งของ DNA ข. แสดงโครงสร้างของ RNA ท่มี ำ : กิ่งแก้ว วฒั นเสรมิ กิจ. และคณะ. 2562 : 18-20 คำถำมกรอบท่ี 2 1. กรดนิวคลอิ ิกแบง่ ออกเปน็ ก่ีชนดิ อะไรบา้ ง 2. DNA และ RNA ทาหนา้ ที่อะไร

กรอบท่ี 3 องคป์ ระกอบนิวคลโี อไทด์ (nucleotide) โมเลกลุ ของกรดนวิ คลอิ ิก ประกอบด้วยหน่วยย่อยท่ีเรยี กว่า นวิ คลโี อไทด์ (nucleotide) แสดงดงั ภาพท่ี 2 โมเลกุลของนวิ คลีโอไทด์ ประกอบดว้ ยสว่ นย่อย 3 ส่วน ได้แก่ 1. เบสไนโตรเจน (nitrogenous base) 2. น้ำตำลเพนโทส (pentose sugar) 3. หมฟู่ อสเฟต (phosphate group) ภำพท่ี 2 แสดงโมเลกลุ นวิ คลโี อไทด์ (nucleotide) ท่ีมำ : กิ่งแก้ว วฒั นเสริมกิจ. และคณะ. 2562 : 18 คำถำมกรอบที่ 3 1. โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยสว่ นย่อย 3 ส่วน อะไรบ้าง 2. หน่วยยอ่ ยของกรดนิวคลิอิก เรยี กวา่

กรอบที่ 4 เบสไนโตรเจน (nitrogenous base) เบสไนโตรเจน (Nitrogenous base) เปน็ เบสในกรดนวิ คลอิ กิ ที่มีไนโตรเจนเป็นสว่ นประกอบในโมเลกลุ แบง่ ออกเปน็ 2 กลมุ่ ไดแ้ ก่ 1. เบสพวิ รีน (purine base) ประกอบด้วยคารบ์ อน 5 อะตอม และไนโตรเจน 4 อะตอมจัดเรียงตวั เปน็ วงแหวนหกเหลีย่ ม และเชื่อมตอ่ กับวงแหวนห้าเหลยี่ มอมิ ดิ าโซล (imidazole ring) ไดแ้ ก่ Adenine กบั Guanine (ประกอบด้วยวงแหวน 2 วง) แสดงดังภาพที่ 3 ก. และ ข. 2. เบสไพริมิดนี (pyrimidine base) ประกอบด้วยคาร์บอนอะตอม 4 อะตอม และไนโตรเจน 2 อะตอม จัดเรยี งกนั เปน็ วงแหวน รูปหกเหล่ยี ม ไดแ้ ก่ Thymine, Cytosine และ Uracil (ประกอบดว้ ยวงแหวน 1 วง) แสดงดงั ภาพท่ี 3 ค. ง. และ จ. คำถำมกรอบที่ 4 1. ชนดิ ของเบสในกรดนิวคลอิ ิก ภำพ ก. ภำพ ข. ภำพ ค. ภำพ ง. ภำพ จ. แบ่งเปน็ กกี่ ลุม่ อะไรบา้ ง 2. บอกขอ้ แตกต่างของเบสพวิ รนี ภำพท่ี 3 แสดงชนดิ ของเบสไนโตรเจน (nitrogenous base) และเบสไพริมดิ ีน ทม่ี ำ : ก่ิงแกว้ วฒั นเสริมกิจ. และคณะ. 2562 : 19

กรอบท่ี 5 นำ้ ตำลเพนโทส (pentose) และหม่ฟู อสเฟต (phosphate group) นำ้ ตำลเพนโทส (pentose) เป็นนา้ ตาลในกรดนิวคลอิ ิก ภำพที่ 4 แสดงโครงสรา้ งของชนดิ ของ ซึ่งประกอบด้วยจานวนอะตอมของคาร์บอน 5 อะตอม ใน 1 โมเลกุล นา้ ตาลเพนโทส (pentose) (C = 5) แบง่ ออกเปน็ 2 ชนิด ได้แก่ ทมี่ ำ : http://www.digitalschool.club/ 1. นา้ ตาลไรโบส (Ribose sugar) มสี ูตรโมเลกุล ดงั นี้ C5H10O5 digitalschool/science1_2_2/science2_1/ คาร์บอนตาแหน่งท่ี 2 มหี มู่ -OH more/nucleotide_1.php 2. น้าตาลดอี อกซไี รโบส (Deoxyribose sugar) มีสตู รโมเลกลุ ดังน้ี C5H10O4 คารบ์ อนตาแหน่งท่ี 2 ของหมู่ -OH ออกซเิ จน (O) หายไป 1 อะตอม จงึ เรียกน้าตาลชนดิ น้วี ่า ดีออกซีไรโบส (Deoxyribose) แสดงดงั ภาพท่ี 4

กรอบท่ี 5 (ตอ่ ) หมู่ฟอสเฟต (phosphate group) เป็นโมเลกุลของกรดนิวคลิอิก ได้จากกรดฟอสฟอริก แสดงดงั ภาพที่ 5 ซึ่งเปน็ กรดท่ีแตกตัวให้โปรตอนได้สามครง้ั โดยแตกตวั ครง้ั ท่ีหนง่ึ ให้ dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate และ phosphate ตามลาดับ ส่วนการแตกตัวครั้งที่ 2 และ 3 เป็นการแตกตัวแบบกรดอ่อน คือ แตกตัวไม่สมบูรณ์ ดังน้ันการท่ีกรดฟอสฟอริกจะอยู่ ในรปู dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate หรอื phosphate นัน้ ขน้ึ กบั pH ของสง่ิ แวดล้อมทกี่ รดอาศัยอยู่ คำถำมกรอบท่ี 5 1. น้าตาลเพนโทส มกี ช่ี นดิ อะไรบ้าง 2. หมู่ฟอสเฟต คืออะไร ภำพที่ 5 แสดงโครงสร้างของชนดิ ของหมูฟ่ อสเฟต (phosphate group) ที่มำ : http://www.learners.in.th/blogs/posts/172858?locale=en.jpg

กรอบสรปุ 1. กรดนิวคลิอิก (nucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ทาหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่น หนงึ่ ไปยงั รนุ่ ต่อไป ให้แสดงลักษณะตา่ ง ๆ ของส่งิ มชี ีวติ นอกจากนย้ี ังทาหน้าท่คี วบคมุ การเจริญเติบโต และกระบวนการตา่ ง ๆ ของสิง่ มชี ีวติ 2. กรดนวิ คลอิ กิ มี 2 ชนดิ คือ 2.1 ดเี อ็นเอ (deoxyribonucleic acid : DNA) 2.2 อารเ์ อน็ เอ (ribonucleic acid : RNA) 3. โมเลกุลของกรดนิวคลอิ ิก ประกอบดว้ ยหนว่ ยยอ่ ยท่เี รียกวา่ นวิ คลีโอไทด์ (nucleotide) โมเลกลุ ของนิวคลโี อไทด์ประกอบด้วย ส่วนยอ่ ย 3 ส่วน ได้แก่ 1) เบสไนโตรเจน (nitrogenous base) 2) นา้ ตาลเพนโทส (pentose sugar) 3) หมฟู่ อสเฟต (phosphate group) 4. เบสไนโตรเจน (Nitrogenous base) เปน็ เบสท่มี ีไนโตรเจนประกอบในโมเลกุล มี 2 กลมุ่ คอื 4.1 เบสพีวรีน (purine base) ประกอบด้วยคารบ์ อน 5 อะตอม และไนโตรเจน 4 อะตอมจดั เรียงตัวเป็นวงแหวนหกเหลีย่ มและ เชอ่ื มต่อกบั วงแหวนห้าเหลย่ี มอมิ ดิ าโซล (imidazole ring) ไดแ้ ก่ Adenine (A) กบั Guanine (G) 4.2 เบสไพริมดิ ีน (pyrimidine base) ประกอบดว้ ยคารบ์ อนอะตอม 4 อะตอมและไนโตรเจนอีก 2 อะตอม จดั เรยี งกนั เปน็ วง แหวนรปู หกเหลี่ยม ไดแ้ ก่ Thymine (T), Cytosine (C) และ Uracil (U)

บรรณำนกุ รม กระทรวงศึกษาธิการ. (2561). หนงั สอื เรยี นรำยวชิ ำเพ่มิ เติมวิทยำศำสตร์ ชีววทิ ยำ เลม่ 1 ช้นั มธั ยมศึกษำปที ่ี 4 ตำมหลักสตู รกำรศึกษำขั้นพน้ื ฐำน พทุ ธศกั รำช 2551. พิมพค์ รง้ั ท่ี 1. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว. กงิ่ แกว้ วัฒนเสริมกิจ. และคณะ. (2562) ชีววทิ ยำ สตั ว์วิทยำ 1 (โครงกำรตำรำวทิ ยำศำสตร์ และคณิตศำสตร์มลู นิธิ สอวน. พมิ พ์คร้งั ที่ 6. กรุงเทพฯ : บริษทั ดา่ นสทุ ธาการพิมพ์ จากดั URL : http://www.digitalschool.club/digitalschool/science1_2_2/ science2_1/more/nucleotide_1.php. คน้ เมื่อ 20 สงิ หาคม 2565. URL : http://www.learners.in.th/blogs/posts/172858?locale=en.jpg . ค้นเมื่อ 20 สิงหาคม 2565.