การจำลอง DNA

การจำลอง DNA (DNA replication)

การจําลองดีเอ็นเอก่อนที่เซลล์จะมี การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสหรือไมโอ ซิสจะมีการจำลอง DNA เกิดขึ้นใน ระยะ S ของระยะอินเตอร์เฟสซึ่ง เป็นระยะที่เซลล์มีการสังเคราะห์ ดีเอ็นเอเพิ่มขึ้นอีกชุดหนึ่ง

ในปี พ.ศ. 2496 วอตสันและคริกได้ตีพิมพ์บทความ เรื่องโครงสร้าง DNA และเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการ จำลองดีเอ็นเอ (DNA replication) ต่อมาเมื่อมีการ ศึกษาเพิ่มเติมพบว่าในการจำลองดีเอ็นเอเริ่มจาก พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายแยกออกจากกัน

โดยพอลินิวคลีโอไทด์แต่ละสายทำหน้าที่เป็นดีเอ็นเอแม่แบบ (DNA template) เมื่อสิ้นสุดกระบวนการจำลองดีเอ็นเอจะมี การเพิ่มโมเลกุลของ DNA จาก 1 โมเลกุลเป็น 2 โมเลกุล แต่ละ โมเลกุลมีพอลินิวคลีโอไทด์สายเดิม 1 สายและสายใหม่ 1 สาย เรียกวิธีการนี้ว่า การจำลองแบบกึ่งอนุรักษ์ (semiconservative replication)

มีการนำนิวคลีโอไทด์อิสระเข้ามาต่อทางปลาย 3' ของ DNA ที่กำลังสร้างอยู่จึงเรียกว่าเป็นการสร้าง DNA ใน ทิศทางจากปลาย 5'ไปปลาย 3' และนิวคลีโอไทด์ที่เข้า มาใหม่นั้น จะมีเบสคู่สมกับเบสในสายดีเอ็นเอแม่แบบ ทำให้ DNA ที่สังเคราะห์ใหม่เหมือนกับ DNA โมเลกุลเดิม

ในขั้นตอนการจำลองดีเอ็นเอจะมีโปรตีนมากระตุ้นให้ DNA คลายตัวที่ตำแหน่งจุดเริ่มต้นของการจําลองตัว (origin of replication) ซึ่งการจำลองดีเอ็นเอจะเกิดขึ้นทั้ง 2 ทิศทางเอนไซม์เฮลิเคส (helicase) สลายพันธะไฮโดรเจน ระหว่างคู่เบสทําให้พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายแยกออกจากกัน

พอลินิวคลีโอไทด์แต่ละสายทําหน้าที่เป็นแม่แบบสําหรับการสังเคราะห์ DNA โดยมี ไพรเมอร์มาเกาะในตำแหน่ง ที่เป็นเบสคู่สมเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างพอลินิวคลี โอไทด์สายใหม่และเอนไซม์ดีเอ็นเอไลเกส (DNA ligase) ทำหน้าที่เชื่อมต่อพอลินิว คลีโอไทด์สายสั้น ๆ

การสังเคราะห์พอลินิวคลีโอไทด์สายใหม่จะสร้างในทิศทางจากปลาย 5' ไปยังปลาย 3' เสมอ

จะเห็นว่าดีเอ็นเอแม่แบบสายบนมีปลาย 5' อยู่ทางซ้ายและปลาย 3' อยู่ทางขวาส่วนอีก สายหนึ่งมีทิศทางตรงข้ามกัน แต่พอลินิว คลีโอไทด์ 2 สายมีทิศทางการคลายเกลียว และแยกออกจากกันไปในทิศทางด้านซ้าย การสังเคราะห์ DNA สายใหม่ทั้ง 2 สายจึงมี ส่วนที่แตกต่างกัน

• สําหรับดีเอ็นเอแม่แบบสายบนทิศทางการสร้างพอลินิวคลีโอไทด์ สายใหม่จะมีทิศทางเดียวกับทิศทางการคลายเกลียวของ DNA โมเลกุลเดิมโดยเอนไซม์ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสจะสร้างพอลินิวคลีโอไทด์ สายใหม่จาก 5’ ไป 3’ ได้เป็นสายยาวต่อเนื่องกัน เรียกว่า ลีดดิงสแทรนด์(leading strand)

• ส่วนดีเอ็นเอแม่แบบสายล่างที่มีทิศทางการสร้างพอลินิวคลีโอไทด์สายใหม่ สวนทางกับทิศทางการคลายเกลียวของ DNA โมเลกุลเดิมทําให้ไม่สามารถสร้าง พอลินิวคลีโอไทด์สายใหม่ต่อเนื่องกันเป็นสายยาวได้เอนไซม์ดีเอ็นเอพอลิเมอเรส จึงสร้างพอลินิวคลีโอไทด์สายสั้น ๆ มีทิศทางจากปลาย 5’ ไปยังปลาย 3’ จากนั้น เอนไซม์ดีเอ็นเอไลเกสจะเชื่อมต่อสายสั้นเหล่านี้ให้เป็นสายเดียวกันเรียก พอลินิวคลีโอไทด์สายนี้ว่า แลกกิงสแทรนด์(lagging strand)

จัดทำโดย น.ส.กรวรรณ อ่อนช่วย เลขที่ 30 น.ส.วรรณิดา หนูเผือก เลขที่ 31 ม.4/4

Thank You For Today! See you in the next class!