ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับการแสดงออกของยีน central dogma

th.wikipedia.org

          นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการถ่ายทอดยีนและโครโมโซม การค้นพบสารพันธุกรรม โครโมโซม องค์ประกอบทางเคมีของ DNA โครงสร้างของ DNA สมบัติของสารพันธุกรรมและมิวเทชั่น ขอให้นักเรียนตั้งใจศึกษาเรียนรู้ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำคัญในการศึกษาชีววิทยาขั้นสูงต่อไปนะครับ…

www.forshang.org

www.authorstream.com

สไลด์ประกอบการเรียนรู้

คลิปประกอบการเรียนรู้

คำถามท้ายบท

1. เพราะเหตุใดโครงสร้าง DNA ที่มีลักษณะเป็นสายเกลียวคู่เวียนขวาในปัจจุบันจึงมีความเหมาะสมต่อกระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

2. ให้นักเรียนอธิบายกระบวนการ central dogma ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากต่อการดำรงชีวิตของเซลล์ที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

ในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัว จะมีการเพิ่มจำนวนโครโมโซมอีก 1 เท่าตัวในระยะอินเตอร์เฟส Sutton เสนอว่า ยีนอยู่บนโครโมโซม James D. Watson และ Francis Crick เสนอว่า เมื่อ DNA ที่เป็นสายเกลียวคู่ จะมีการจำลองตัวเองขึ้นมา สาย Polynucleotide จะแยกออกจากกัน (เหมือนการรูดซิปให้แยกออกจากกัน) โดยพันธะไฮโดรเจนที่ยึดสายทั้งสองสลายตัว เพราะเป็นพันธะที่มีแรงอ่อน เมื่อสาย Polynucleotide ของดีเอ็นเอแยกออกจากกัน ทำให้เบสในแต่ละสายว่างอยู่ ต่อมามีนิวคลีโอไทด์ เข้ามาเกาะเบสที่ว่าง โดยอะดีนีนนิวคลีโอไทด์จะเข้าเกาะกับไทมีนนิวคลีโอไทด์ และไซโทซีนนิวคลีโอไทด์จะเกาะกับกวานีนนิวคลีโอไทด์ ซึ่งยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (A จับกับ T และ C จับกับ G เสมอ) นิวคลีโอไทด์ที่มาเกาะจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ และเชื่อมต่อกันเรื่อยๆ จนสิ้นสุดกระบวนการ ทำให้ได้ดีเอ็นเอเกิดขึ้นเป็น 2 โมเลกุล ซึ่งมีลักษณะเหมือนเดิมทุกประการ

ขั้นตอนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอจากข้อมูลปัจจุบันมีดังนี้

1. สาย Polynucleotide แยกตัวออกจากกันโดยพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสสลายตัวด้วยการทำงายของเอนไซม์ Helicase
2. Nucleotide อิสระจะเข้าไปจับคู่กับ Nucleotide บนแต่ละสายของ Polynucleotide โดย A จับกับ T , C จับกับ G เสมอโดยทิศทางการสังเคราะห์จะเริ่มจาก 5’ ไป 3’ เสมอ
3. Nucleotide ใหม่จะเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว เรียกว่า Polynucleotide ในการต่อเชื่อมของ Nucleotide เป็นสาย Polynucleotide ใช้เอนไซม์ DNA polymerase
4. Polynucleotide 2 สายจะพันรอบกันและบิดเป็นเกลียวเป็นดีเอ็นเอใหม่ 2 โมเลกุล โดยดีเอ็นเอแต่ละโมเลกุลประกอบด้วย Polynucleotide สายเก่า 1 สายและสายใหม่ 1 สาย เรียกการจำลองดีเอ็นเอแบบนี้ว่าเป็นแบบกึ่งอนุรักษ์ (Semi – conservative replication)

ต่อมา Okazaki พบว่า การสังเคราะห์ DNA เส้นใหม่ขึ้นมาจะต้องมีการสังเคราะห์เป็น 2 แบบ ซึ่งการสร้างสายใหม่มีความยุ่งยาก เนื่องจากการสังเคราะห์ DNA จะเกิดขึ้นในทิศทางจาก 5’ ไป 3’ เท่านั้น การสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายหนึ่งเกิดขึ้นได้ไม่ยาก เพราะสายที่เป็นต้นแบบ (Template) มีการแยกตัวในทิศทาง 3’ ไป 5’ จึงสร้างสายใหม่เป็นสายยาวๆ มาเข้าคู่ในทิศทาง 5’ ไป 3’ ได้ทันที สายที่สร้างใหม่ที่มีทิศทางจาก 5’ ไป 3’ นี้เรียกว่า สายนำ (Leading strand) ส่วนการสังเคราะห์อีกสายหนึ่งนั้นสายต้นแบบมีการแยกตัวไปในทิศทางจาก 5’ ไป 3' สายใหม่ที่สร้างขึ้นจึงต้องสร้างทีละช่วงได้เป็นชิ้นส่วนสั้นๆ ประมาณ 1,000 – 2,000 นิวคลีโอไทด์ เรียกว่า Okazaki fragment ก่อน แล้วจึงเชื่อมต่อเป็นสายยาวเส้นเดียวภายหลังเมื่อปลาย 3’ มาอยู่ชิดกับปลาย 5’ ของอีกเส้นที่อยู่ข้างๆ โดยอาศัยเอนไซม์ DNA ligase สายที่สร้างโดยวิธีนี้เรียกว่า สายตาม (Lagging strand)

1. ในบริเวณที่จะมีการสังเคราะห์ RNA Polynucleotide ของ DNA คลายเกลียวแยกออกจากกัน
2. นิวคลีโอไทด์ของ RNA จะเข้าจับกับเบสของ DNA โดยเบส A, T, G และ C ของ RNA จะเข้าคู่จับกับเบส T, A, C และ G ของ DNA ตามลำดับ
3. การสังเคราะห์ RNA จะมีทิศทางเริ่มจากปลาย 3’ ไปยังปลาย 5’ ของ DNA ดังนั้นโมเลกุลของ RNA ที่สังเคราะห์ได้จะมีทิศทางจาก 5’ ไป 3’
4. การสังเคราะห์ RNA นั้นใช้ DNA เพียงสายเดียวเป็นต้นแบบ จึงทำให้ RNA มีโครงสร้างเป็นสายเดียว (Single strand) เรียกว่า ทรานสคริปชัน (Transcription)
5. นิวคลีโอไทด์ของ RNA จะเชื่อมต่อกันโดยใช้เอนไซม์ RNA polymerase

จากการศึกษาพบว่า RNA เป็นกรดนิวคลีอิกที่พบทั้งในนิวเคลียส ไซโทพลาสซึม คลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรีย จำแนกออกเป็น 3 กลุ่มคือ

1. Messenger RNA (mRNA) เป็น RNA ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 30,000 – 300,000 ดาลตัน ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประมาณ 900 – 1,000 นิวคลีโอไทด์ มีปริมาณค่อนข้างน้อยประมาณ 4% ของ RNA ภายในเซลล์ และพบเกาะติดกับไรโบโซมในขณะที่มีการสังเคราะห์โปรตีน เพราะลำดับเบสของ mRNA ทำหน้าที่นำรหัสพันธุกรรม (Genetic code) จาก DNA เพื่อกำหนดชนิดกรดอะมิโนที่ใช้สังเคราะห์โปรตีน
2. Transfer RNA (tRNA) เป็น RNA ที่มีขนาดเล็กที่สุด มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 25,000 ดาลตัน ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประมาณ 75 – 80 นิวคลีโอไทด์ มีปริมาณประมาณ 15% ของ RNA ภายในเซลล์ และมีแอนติโคดอน (Anticodon) ซึ่งประกอบด้วยเบส 3 โมเลกุล ที่มีลำดับเข้าคู่กับโคดอน (Codon) ของ mRNA ได้ ทำให้สามารถนำกรดอะมิโนตามรหัสพันธุกรรมมายัง mRNA เพื่อใช้ในการสังเคราะห์โปรตีนได้

Ribosomal RNA (rRNA) เป็น RNA ที่มีปริมาณมากที่สุด พบประมาณ 85% ของ RNA ในเซลล์ พบเป็นองค์ประกอบของไรโบโซมของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ จึงมีขนาดโมเลกุลแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น rRNA ทำหน้าที่เป็นแหล่งยึดของ mRNA ในขณะที่มีการแปลรหัสเพื่อสังเคราะห์โปรตีน