สมบัติของสารพันธุกรรม

ว30242 สมบตั ิของสารพันธกุ รรม บทที่ 4 โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม การจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) การถอดรหสั (Transcription) การแปลรหสั (Translation) By Krumanny

QR Code ดาวน์โหลดไฟล์ PDF 2

บทนา 3 CENTRAL DOGMA เป็นลักษณะสาคัญที่สุดของสิ่งมชี วี ติ ประกอบดว้ ย 1. DNA replication • DNA จาลองตัวเอง • ถ่ายทอดจากพอ่ แมส่ ู่ลกู = เกิดใน Nucleus 2. การสงั เคราะห์โปตนี ชอบออกข้อสอบนะ วา่ เกดิ ที่ไหน • การถอดรหัส (Transcription) = เกดิ ใน Nucleus • การแปลรหัส (Translation) = เกิดใน Cytoplasm

ทบทวนความรเู้ รื่องสารพนั ธกุ รรม 4

คณุ สมบตั ิของพนั ธกุ รรม 5 ❑ ประการแรก ต้องสามารถจาลองตัวเองได้โดยมีลักษณะเหมือนเดิมและ ถา่ ยทอดจากรุน่ พอ่ แม่ไปยงั ร่นุ ลกู ได้ (DNA replication) ❑ ประการท่ีสอง สามารถควบคุมให้เซลล์สังเคราะห์สารต่าง ๆ เพื่อแสดง ลกั ษณะทางพนั ธุกรรมให้ปรากฏ (Protein synthesis) ❑ ประการท่ีสาม ต้องสามารถเปลี่ยนแปลงได้บ้าง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงท่ี เกิดขึ้นอาจก่อใหเ้ กิดลักษณะพันธกุ รรมท่ผี ดิ แปลกไปจากเดิม (Mutation)

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 6 สายเดิม สายใหม่ เกิดในระยะ S phase ของการแบ่งเซลล์ในระยะ Interphase (mitosis) หรอื Interphase I (meiosis) เพอื่ เพิ่มจานวน DNA เป็น 2 เท่า โดยแต่ละโมเลกุล DNA ที่จาลองเสร็จแล้วจะมี polynucleotide สายเดิมผสมกับสายใหม่ เรียกว่า การจาลองแบบกง่ึ อนรุ ักษ์ (Semiconservative replication)

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 7 การจาลองเร่ิมที่เอนไซม์ Helicase มาคลายเกลียว DNA ทาให้ hydrogen bond ระหว่างสาย polynucleotide สลายออก บริเวณที่เป็นสามงามจะเร่ิมจาลอง ซ่ึง จะเริม่ ได้กต็ ่อเมือ่ มโี มเลกลุ RNA บุกเบิกเปน็ ตน้ ทางเสยี ก่อน เรยี กวา่ RNA primer

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 8 สรา้ งโดยเอนไซม์ DNA primase แลว้ เอนไซม์ DNA polymerase จะค่อย ๆ จับเอา nucleotide แต่ละโมเลกุลมาตอ่ เรียงกนั นับจาก primer เป็นสายใหม่ออกมา

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 9 การจาลอง polynucleotide สายใหม่จะต้องเกิดจาก 5' ไป 3' เสมอ (นั่นคอื DNA polymerase เคลือ่ นทจี่ าก 3' ไป 5' บน polynucleotide สายเดิม)

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 10 ทาให้มสี ายหนึง่ ท่ีจาลองได้สบาย ๆ เปน็ สายยาว เรยี กว่าสายนา leading strand กับอีก สายท่จี าลองแบบติด ๆ ขดั ๆ เรียกวา่ สายตาม lagging strand

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 11 ทาให้ได้ DNA สายส้ัน ๆ ไม่ปะติดปะต่อกัน เรียก Okazaki fragment ซ่ึงจะถูกเช่ือมกัน ด้วยเอนไซม์ DNA ligase

การจาลองตวั เองของดเี อน็ เอ (DNA replication) 12

แบบฝึกหัดทดสอบความเข้าใจ 13 ขอ้ ท่ี 1 คาถาม : พอลินิวคลีโอไทด์สองสายของ DNA คลาย เกลียว พันธะไฮโดรเจนที่ยึดระหว่างคู่เบสของท้ังสองสาย จะสลาย ทาให้พอลินิวคลีโอไทด์สองสายแยกออกจากกัน เกิด จากการทางานของเอนไซม์ชนิดใด (1 คะแนน)

แบบฝกึ หัดทดสอบความเข้าใจ 14 ข้อที่ 2 คาถาม : การจาลองตัวเองของดีเอ็น เป็นการจาลอง แบบวิธีการใด (1 คะแนน)

แบบฝกึ หัดทดสอบความเขา้ ใจ 15 ขอ้ ที่ 3 คาถาม : เอนไซมท์ ่ีเช่ือมรอยตอ่ Okazaki fragment ทาให้สายดเี อ็นเอสมบูรณ์ คือเอนไซมใ์ ด (1 คะแนน)

แบบฝึกหัดทดสอบความเขา้ ใจ 16 ข้อที่ 4 คาถาม : Single stranded binding protein (SSBP) ทาหน้าทอ่ี ะไรในการจาลองตวั เองของดีเอน็ เอ (1 คะแนน)

แบบฝกึ หัดทดสอบความเขา้ ใจ 17 ข้อท่ี 5 คาถาม : leading strand และ lagging strand ต่างกันอยา่ งไรจงอธิบาย (1 คะแนน)

สรปุ หน้าทีข่ องเอนไซม์ (Enzyme) 18 Helicase แยกดเี อน็ เอสายคใู่ หเ้ ป็นสายเดยี่ วสลาย H bond ระหวา่ งเบสคสู่ ม Single stranded binding protein ป้องกนั ดเี อน็ เอ ลายเดี่ยว กลบั ไปจับกนั Topoisomerase/Gyrase คลายปมเหนอื จดุ แยกของสายดีเอ็นเอ Primase สร้าง RNA Primer DNA polymerase นานิวคลีไอไทด์มาเขา้ คูก่ นั กบั เบสทีอ่ ยู่บน DNA template DNA ligase เชือ่ มรอยตอ่ Okazaki fragment ทาให้สายดีเอ็นเอสมบูรณ์

ทบทวนการจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) 19 Easy biology by Dr.Pukan

ทบทวนความรู้เดมิ ก่อนเรียน 20 คาชแ้ี จง : ใหน้ ักเรยี นจบั คู่ใหถ้ ูกต้อง ทาหนา้ ท่สี ังเคราะห์โปรตนี Eukaryote Prokaryote Ribosome กรดอะมโิ น Ribosome 70s หน่วยย่อยของโปรตนี Ribosome 80s

การสงั เคราะหโ์ ปรตนี (Protein Synthesis) 21 ควบคุมลักษณะพันธุกรรมส่ิงมีชีวิตโดยส่ังการสังเคราะห์โปรตีน (protein synthesis) เร่ิมท่ีถอดพันธุกรรมบน DNA ในนิวเคลียสออกมาในรูปของ mRNA ด้วยกระบวนการ transcription แล้วแปลรหัสเหล่าน้ันใน cytoplasm โดย tRNA และ ribosome ด้วยกระบวนการ translation จนได้ polypeptide ออกมา

การสงั เคราะหโ์ ปรตีน (Protein Synthesis) 22 ขัน้ ตอนการสังเคราะหโ์ ปรตีน 1. transcription ; สร้าง mRNA จาก DNA โดย ใช้ RNA polymerase กบั nucleotide 2. translation ; สรา้ ง polypeptide จาก mRNA โดยใช้ RNA กรดอะมิโน และ ribosome

ชนิดของ RNA 23 1. mRNA mRNA (messenger RNA) ทาหน้าที่นาข้อความพนั ธกุ รรมจาก DNA -----> Cytoplasm ประกอบด้วย Codon พบประมาณ 5-10% 2. tRNA tRNA (transfer RNA) ทาหน้าที่ถอดรหสั พันธกุ รรมในลาดับกรดอะมโิ น นา กรดอะมโิ นไปยังแหลง่ สรา้ งโปรตีน ปลายดา้ นหนงึ่ เปน็ anticodon พบประมาณ 10-15% 3. rRNA rRNA (ribosomal RNA) เปน็ องคป์ ระกอบของ ribosome เปน็ แหลง่ ยดึ ของ RNA ใน Translation พบประมาณ 80-85%

Ribosome มี 2 หน่วยยอ่ ย 24 จะอยดู่ ว้ ยกนั เมือ่ Translation เท่าน้นั

การถอดรหสั พนั ธกุ รรม (Transcription) 25 • กระบวนการสังเคราะห์อารเ์ อน็ เอชนดิ messenger RNA (mRNA) ซึ่งสรา้ งมาจาก DNA template • ทิศทางจาก 5' ------> 3' • DNA template เป็น DNA ท่ีทาหนา้ ท่เี ปน็ แมแ่ บบในการสรา้ ง mRNA มสี ายเดยี ว • Promoter region เป็นตาแหนง่ จุดเรม่ิ ต้นท่ี RNA polymerase มาจบั ในขนั้ ตอน replication

เปรยี บเทียบ Replication กบั Transcription 26 กระบวนการ DNA replication Transcription เกิดเม่อื S phase ของการแบ่งเซลล์ Protein synthesis DNA แมแ่ บบ ตอ้ งการท้งั หมดในนวิ เคลียส ต้องการแค่ 1 ยนี เบสทใ่ี ช้ T A G C UAGC RNA primer ตอ้ งการ ไม่ตอ้ งการ เอนไซมส์ าคัญ DNA polymerase และอน่ื ๆ RNA polymerase ทศิ ทางการสงั เคราะห์ 5’------> 3’ 5’------> 3’ ผลติ ภัณฑ์ Polynucleotide 2 สายเปน็ copy Polynucleotide 1 สายเปน็ ของ DNA ท้งั หมด mRNA ของยีนนนั้ ๆ

ข้นั ตอนการถอดรหัสพนั ธุกรรม 27 1. การเรมิ่ ตน้ (Initiation) • RNA polymerase มาจับ Promoter region นานวิ คลโี อ- ไทด์ทีม่ ีเบสเข้าคูก่ บั สายดีเอ็นเอแม่แบบสร้าง Phosphodiester bond ระหว่างนิวคลโี อไทด์บนสาย mRNA

ข้นั ตอนการถอดรหัสพันธกุ รรม 28 2. การขยายออก (Elongation) • RNA polymerase ทาหน้าท่เี ติมนวิ คลโี อไทด์ตอ่ จากสายดี เอน็ เอเร่มิ ต้น • DNA template ที่มกี ารถอดรหสั เปน็ mRNA แล้วจะคนื สู่ สภาพเกลยี วคู่เดิม

ข้ันตอนการถอดรหัสพนั ธุกรรม 29 3. การสนิ้ สดุ การสรา้ ง (Termination) • RNA polymerase เคล่อื นท่มี าถงึ บริเวณท่ีเปน็ สัญญาณ หยุดการสรา้ ง • mRNA แยกออกจาก DNA template

ข้นั ตอนการถอดรหสั พนั ธุกรรม 30

1. การเรม่ิ ตน้ (Initiation) 31

2. การขยายออก (Elongation) 32

2. การขยายออก (Elongation) 33

3. การสนิ้ สดุ การสร้าง (Termination) 34

หลังการขนั้ ตอนการถอดรหัสพนั ธกุ รรม 35 กระบวนการท่เี กดิ ข้นึ หลังการถอดรหสั ทางพันธุกรรม mRNA processing กระบวนการดดั แปลง mRNA • 5' เติม 7 methylguanosine (5'cap) • 3' เตมิ poly A tail (เตมิ เบส Adenine)

หลงั การขนั้ ตอนการถอดรหสั พนั ธกุ รรม 36 mRNA splicing ตัดสาย RNA ทไ่ี มส่ ามารถแปลเปน็ โปรตนี ได้ออก • Exon ส่วนท่ถี ูกแปลรหสั เป็นรหสั เป็นโปรตนี • Intron (ตัดออก) สว่ นท่ไี มส่ ามารถแปลรหัสเป็นโปรตนี

การแปลรหสั พนั ธกุ รรม (Translaption) 37 คอื การแปลรหัสพนั ธกุ รรมในการสงั เคราะห์ proteins ซง่ึ เปน็ ผลผลติ ของ Genes และเป็นขน้ั ตอนสุดทา้ ยของการไหล ของข้อมูลพนั ธกุ รรม (Central Dogma) หรอื การแสดงออกของ พนั ธุกรรม (Gene expression) อกี ระดับหนึ่ง • เกดิ ใน Cytoplasm ชอบออกขอ้ สอบนะ ว่าเกิดท่ไี หน

ข้นั ตอนการแปลรหสั พนั ธกุ รรม 38

Genetic Code รหสั พันธกุ รรม 39 ❑ Code บน mRNA เรียกวา่ Codon 1 codon ประกอบดว้ ย 3 base แปลเปน็ 1 amino acid ❑ 1 Code มี 3 bases (triplet code) จาก 4 bases codes ทงั้ หมด = 43 = 64 codons





แปลโคดอนเปน็ กรดอะมโิ น 20 ชนิด 42 1. Asn = Asparagine 11. Cys = Cysteine 2. Pro = Proline 12. Asp = Aspartate 3. Gln = Glutamine 13. Glu = Glutamate 4. Arg = Arginine 14. Phe = Phenylalanine 5. Ser = Serine 15. Gly = Glycine 6. Thr = Threonine 16. His =Histidine 7. Val = Valine 17. Ile = Isoleucine 8. Trp = Tryptophan 18. Lys = Lysine 9. Tyr = Tyrosine 19. Leu = Leucine 10. Ala = Alanine 20. Met = Methionine

Genetic Code รหัสพันธกุ รรม 43 ❑ ใน 64 codons AUG• 1 start codon สาหรับการเรมิ่ ตน้ translation คอื และ AUG ยงั เป็น code ทีแ่ ปลแลว้ ได้ Methionine ใน polypeptide • 3 stop codons สาหรับหยุด translation คือ (1) UAA = รหสั หยุด (2) UAG = รหัสหยดุ (3) UGA = รหัสหยดุ **รหัสหยุดไม่มกี ารสร้างกรดอะมิโน

แบบฝึกหดั ทดสอบความเขา้ ใจ 44 ขอ้ ท่ี 1

แบบฝึกหดั ทดสอบความเขา้ ใจ 45 ขอ้ ท่ี 2

การแปลรหสั พนั ธุกรรม (Translaption) 46 1. กระบวนการเร่มิ ต้น 2. กระบวนการตอ่ สาย 3. กระบวนการสิ้นสดุ การสังเคราะห์

การแปลรหสั พันธกุ รรม (Translaption) 47

การแปลรหสั พันธกุ รรม (Translaption) 48

การแปลรหสั พันธกุ รรม (Translaption) 49

การแปลรหสั พันธกุ รรม (Translaption) 50