3. By Thanyamon C. 3
การถ่ายทอดยีนและโครโมโซม
วอลเตอร์ ซัดตัน (Walter Sutton) เป็น
บุคคลแรกที่เสนอ
ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทาง
พันธุกรรม (chromosome theory of
inheritance)
คือ สิ่งที่เรียกว่า แฟกเตอร์ จากข้อเสนอของ
เมนเดลซึ่งต่อมาเรียกว่า ยีน นั้นน่าจะอยู่บน
โครโมโซม เพราะมีเหตุการณ์หลายอย่างที่ยีน
และโครโซม มีความสอดคล้องกันกัน
4. By Thanyamon C. 4
ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
(chromosome theory of inheritance)
ยีนมี 2 ชุด และโครโมโซมก็มี 2 ชุด (จานวนชุดของยีนเท่ากับจานวน
ชุดของโครโมโซม)
ยีนและโครโมโซมสามารถ่ายทอดไปสู่รุ่นลูกหลานได้
ขณะที่มีการแบ่งเซลล์แบบ ไมโอซิส(meiosis) โครโมโซมมีการเข้าคู่กัน
และต่างแยกกันไปยังเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ ยีนก็มีการแยกตัวของแอลลีลด้วย
การแยกตัวของโครโมโซมที่เป็นคู่กันไปยังขั้วเซลล์อย่างอิสระเช่นเดียวกับการ
แยกตัวของแอลลีล
5. By Thanyamon C. 5
ทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
(chromosome theory of inheritance) (ต่อ)
ขณะเกิดการสืบพันธุ์ การรวมของเซลล์ไข่กับสเปิร์ม เป็นไซโกตเกิดแบบสุ่ม
ทาให้ชุดโครโมโซมจากเซลล์ไข่และสเปิร์มเป็นไปแบบสุ่มด้วย เช่นเดียวกับ
การรวมชุดของแอลลีลจากเซลล์ไข่และสเปิร์ม
ทุกเซลล์ที่พัฒนามาจากไซโกตจะมีโครโมโซมครึ่งหนึ่งมาจากพ่อ และอีก
ครึ่งหนึ่งมาจากแม่ เช่นเดียวกันกับยีนที่ครึ่งหนึ่งมาจากพ่อและครึ่งหนึ่งมา
จากแม่
สรุป คือ ยีนอยู่บนโครโมโซมนั่นเอง
6. By Thanyamon C. 6
การค้นพบสารพันธุกรรม
เอฟ มิเชอร์ (F. Miescher) ได้ศึกษา
ส่วนประกอบของนิวเคลียสในเม็ดเลือดขาว พบว่า
เอนไซม์เพปซินไม่สามารถย่อยสารชนิดหนึ่งใน
นิวเคลียสได้ เมื่อวิเคราะห์ส่วนประกอบ พบว่า
มี N และ P เป็นองค์ประกอบ จึงตั้งชื่อว่า
นิวคลีอิน (nuclein) ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น
กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) เพราะพบว่า
สารนี้มีสมบัติเป็นกรด
7. By Thanyamon C. 7
อาร์ ฟอยล์แกน (R. Feulgen) ได้พัฒนาสี
ฟุคซิน ซึ่งย้อมติด DNA ให้สีแดง ซึ่งเมื่อนาไป
ย้อมเซลล์ พบว่าติดที่นิวเคลียส และรวมกัน
หนาแน่นที่โครโมโซม จึงสรุปว่า
DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
แต่นักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นส่วนใหญ่เชื่อว่า
สารพันธุกรรมน่าจะเป็นโปรตีน เพราะมี
จานวนชนิดมากพอที่จะควบคุมลักษณะของ
สิ่งมีชีวิตได้อย่างครบถ้วน
การค้นพบสารพันธุกรรม (ต่อ)
8. By Thanyamon C. 8
การค้นพบสารพันธุกรรม (ต่อ)
เอฟ กริฟฟิท
(F. Griffith)
ทาการทดลองโดยการ
ฉีดแบคทีเรียที่ทาให้
เกิดโรคปอดบวมใน
หนู โดยใช้แบคทีเรีย
2 สายพันธุ์
9. By Thanyamon C. 9
การค้นพบสารพันธุกรรม (ต่อ)
O.T.Avery, C. MacLeod
and M. McCarty
พบว่า กรดนิวคลีอิกชนิด
DNA คือ สารพันธุกรรม
เนื่องจาก เมื่อเติม DNase
ลงไป แบคทีเรียจะ ไม่
สามารถเพิ่มจานวนได้
10. By Thanyamon C. 10
การค้นพบสารพันธุกรรม (ต่อ)
จากการค้นพบสารพันธุกรรม สรุปได้ว่า
ยีน หรือสารพันธุกรรม ซึ่งทาหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิตไปสู่รุ่น
ต่อ ๆ ไปนั้น อยู่บนสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ คือ DNA
DNA จะประกอบไปด้วย
1. ส่วนที่ไม่ได้ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม
2. ส่วนที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม เรียกว่า ยีน (gene)
ยีน (gene) เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสาย DNA เท่านั้น
(เฉพาะส่วนที่มีการแสดงออกทางพันธุกรรม)
11. By Thanyamon C. 11
Chromosome
รูปแบบของโครโมโซม (Types of Chromosomes)
15. By Thanyamon C. 15
สรุป โครโมโซม
โครโมโซม ประกอบด้วย สัดส่วนระหว่าง DNA : Protein = 1 : 2
Histone เป็นโปรตีนที่ประกอบไปด้วยกรดอะมิโนที่มีประจุบวกเป็นส่วน
ใหญ่ จึงเกาะจับได้ดีกับสาย DNA ซึ่งมีประจุเป็นลบ จึงทาให้เกิดการ
สร้างสมดุลประจุ (neutralize)
โปรตีนบางชนิดมีส่วนเกี่ยวข้องกับ กระบวนการจาลองตัวเองของDNA
(DNA replication) หรือ เกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีน
จีโนม (genome) คือสารพันธุกรรม หรือยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิด
หนึ่ง ๆ ที่อยู่ในโครโมโซม 1 ชุด (คิดเป็นจานวนคู่เบส)
16. By Thanyamon C. 16
องค์ประกอบทางเคมีของ DNA
DNA เป็นกรดนิวคลีอิก ซึ่ง
เป็น polymer สายยาว ที่
ประกอบไปด้วยหน่วยย่อย
(monomer) ที่เรียกว่า
นิวคลีโอไทด์ (nucleotide)
20. By Thanyamon C. 20
การวิเคราะห์เบสในสาย DNA
เออร์วิน ชาร์กาฟฟ์ (Erwin Chargaff) ได้วิเคราะห์ปริมาณสารใน
DNA พบว่าอัตราส่วนของน้าตาล และหมุ่ฟอตเฟตค่อนข้างคงที่ แต่
อัตราส่วนของเบส 4 ชนิดที่สกัดได้ในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ จะแตกต่างกัน
กฎของชาร์กาฟฟ์ (Chargaff’s Rule) คือ อัตราส่วนระหว่างเบส A
จะใกล้เคียงกับเบส T และ อัตราส่วนระหว่างเบส G จะใกล้เคียงเบส C
คือ อัตราส่วนระหว่าง A : T และ C : G จะคงที่เสมอ
21. By Thanyamon C. 21
โครงสร้างของ DNA
Rosalind Franklin และ M. H.F Wilkins ใช้เทคนิค X-ray
diffraction โดยการฉายรังสีเอ็กซ์ผ่านผลึก DNA สรุปได้ว่า โครงสร้างของ
DNA ประกอบด้วย สาย polynucleotide มากกว่า 1 สาย พันกันเป็น
เกลียว โดยเกลียวแต่ละรอบมีระยะห่างเท่ากัน
22. By Thanyamon C. 22
แบบจาลองโครงสร้างโมเลกุล DNA
Watson and Crick ได้เสนอแบบจาลองโครงสร้างของ DNA คือ
ประกอบด้วย polynucleotide 2 สาย เป็นเกลียวคู่เวียนขวาตามเข็ม
นาฬิกา (double helix) โดยมีทิศทางจากปลาย 5’ ไป 3’ สวนทางกัน
เบสในแต่ละสายของ DNA ที่เป็นเบสคู่สม (complementary base
pair) จะยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (H-bond) โดย A T และ
C G
เกลียวแต่ละรอบจะมีระยะห่างเท่า ๆ กัน และมีคู่เบสจานวนเท่ากัน
25. By Thanyamon C. 25
การสังเคราะห์ DNA
DNA replication คือ การจาลองตัวเองของ DNA
โดย polynucleotide 2 สาย แยกออกจากกันโดยการ
สลาย H-bond ระหว่างเบสคู่สม เพื่อให้ได้
polynucleotide แต่ละสายเป็นแม่พิมพ์สาหรับการ
สร้างสายใหม่ โดยนาเอา nucleotide อิสระที่อยู่ใน
เซลล์ เข้ามาจับกับ polynucleotide สายเดิม ทาให้ได้
สายเดิม 1 สาย จับกับสายใหม่ 1 สาย เรียกการจาลอง
ลักษณะนี้เป็น แบบกึ่งอนุรักษ์ (semiconservative)
ทิศทางการสังเคราะห์ DNA สายใหม่ คือ จาก 5’3’
26. By Thanyamon C. 26
DNA replication
3’
5’
3’
5’
Okazaki fragment
27. By Thanyamon C. 27
DNA ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมได้อย่างไร ??
V. M. Ingrame ได้ศึกษาโครงสร้างทางเคมีของฮีโมโกลบินที่ผิดปกติของ
คนที่เป็นโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (sickle cell anemia)
เปรียบเทียบกับฮีโมโกลบินของคนปกติ พบว่า การเรียงตัวของกรดอะมิโน
ในคนปกติ
วาลีน–ฮีสทีดีน–ลิวซีน–ทรีโอนีน–โพรลีน-กรดกลูตามิก-กรดกลูตามิก
ในคนเป็น sickle cell anemia
วาลีน–ฮีสทีดีน–ลิวซีน–ทรีโอนีน–โพรลีน-วาลีน-กรดกลูตามิก
28. By Thanyamon C. 28
DNA กับการสังเคราะห์โปรตีน
F. Jacob and J. Monod
เสนอว่า RNA เป็นตัวกลางที่อยู่
ระหว่าง DNA กับไรโบโซม
เนื่องจาก DNA อยู่ภายใน
นิวเคลียส แต่การสังเคราะห์
โปรตีน เกิดภายในไซโทพลาสซึม
โดยเฉพาะบริเวณ RER
29. By Thanyamon C. 29
Transcription (การถอดรหัส DNA)
การสังเคราะห์ RNA จาก DNA แม่พิมพ์
(สายใดสายหนึ่งจาก DNA เกลียวคู่ ซึ่งเป็นส่วน
ที่มี gene อยู่) จะได้ mRNA (messenger
RNA) เพื่อส่งต่อไปยังไซโทพลาสซึม แล้ว DNA
ทั้งสองสายจะจับคู่กันแล้วบิดเป็นเกลียวเหมือนเดิม
39. By Thanyamon C. 39
Protein synthesis (การสังเคราะห์โปรตีน)
แบ่งได้เป็น 2 ขั้นตอน คือ
Transcription และ Translation สามารถเกิดได้ต่อเนื่องกัน โดยที่
mRNA ที่สังเคราะห์จาก DNA จะถูกนาไปแปลรหัสทันทีโดยที่
Transcription ยังไม่สิ้นสุด
เพื่อให้สามารถสังเคราะห์โปรตีนได้จานวนมากในระยะเวลาอันสั้น mRNA
จึงอาจมีไรโบโซมหลาย ๆ อันทาหน้าที่แปลรหัสพร้อม ๆ กัน เรียก mRNA
สายนี้ว่า Polysome หรือ Polyribosome
DNA mRNA polypeptideการถอดรหัส
Transcription
การแปลรหัส
Translation
40. ถ้าการเรียงของ DNA สายหนึ่งเป็น
5’ A A C C G A G C A T G C 3’
จงแสดงการจัดเรียงตัวของเบสต่อไปนี้
- DNA สายที่เป็นคู่กัน
- mRNA ที่สร้างได้
- จะสร้างโปรตีนได้กี่ชนิด อะไรบ้าง
By Thanyamon C. 40