Bloggang.com : TiNee_SaEnG : ตามรอย DNA (ต่อ)

กันยายน 2553

			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30

25 กันยายน 2553

ตามรอย DNA (ต่อ)

การทำงานของ gene

เนื่องจาก Gene หรือ DNA คือหน่วยทางพันธุกรรมที่ควบคุมลักษณะต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่ง จึงเกิดคำถามขึ้นว่า DNA มีกระบวนการอย่างไรในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นหนึ่ง ซึ่งจะได้ศึกษาในเรื่องต่อไปนี้
ก่อนที่จะทำการศึกษาเรื่องการทำงานของ gene นั่นคือ การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นหนึ่ง มีเนื้อหาที่จะเชื่อมโยงกันดังนี้
1. RNA
RNA เป็นกรดนิวคลีอิกชนิดหนึ่งที่ประกอบขึ้นจากหน่วยย่อย (monomer) เรียกว่า nucleotide โดยแต่ละ nucleotide ประกอบด้วย น้ำตาลไรโบส (ribose), หมู่ฟอสเฟต และไนโตรจีนัสเบส (nitrogenous base) ซึ่ง nitrogenous base ประกอบด้วย เบส cytosine ( C ), uracil ( U ), adenine ( A ) และ guanine ( G ) แต่ละ nucleotide เชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (phosphodiester bond) โดยเชื่อมต่อระหว่างหมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์หนึ่งที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 5 กับน้ำตาลไรโบสของนิวคลีโอไทด์หนึ่งที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 3 ได้เป็น polymer สายยาว คือ โมเลกุล RNA
   1.1 ชนิดของ RNA
   RNA มีหลายชนิด แต่ที่สำคัญ มี 3 ชนิด ได้แก่
           mRNA (messenger RNA) เป็นตัวถอดรหัสพันธุกรรมจาก DNA ดังนั้นในโมเลกุลจึงประกอบด้วยรหัสพันธุกรรม (codon)
           tRNA (transfer RNA) เป็น RNA ที่มีขนาดาโมกุลเล็ก ทำหน้าที่นำกรดอะมิโนที่สอดคล้องกับรหัสการสร้างโปรตีนบนสาย mRNA มาต่อเป็น สาย polypeptide
           rRNA (ribosomal RNA) เป็น RNA ที่เป็นองค์ประกอบของ ribosome เป็นแหล่งยึดของ mRNA ถอดรหัสของการสร้างโปรตีน
2. รหัสพันธุกรรม
รหัสพันธุกรรม (genetic code) เป็นชุดของการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมใน DNA หรือRNA และถูก translation เป็นโปรตีน หรือลำดับกรดอะมิโน ในเซลล์ที่มีชีวิต รหัสแต่ละรหัสประกอบไปด้วยลำดับ nucleotide สามตัว ซึ่งกำหนดกรดอะมิโน 1 ตัว แม้จะมีรหัสพันธุกรรมที่เป็นสากล แต่ก็อาจจะมีความแตกต่างกันไปได้บ้าง เช่น รหัสพันธุกรรมในไมโทคอนเดรียของคน ต่างจากรหัสพันธุกรรมที่รู้จักกันทั่วไป
ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดอาจไม่จำเป็นต้องเก็บในรหัสพันธุกรรม DNA ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีลำดับควบคุม (regulatory sequences) ส่วนที่รวมเข้าด้วยกัน ( intergenic segments) และโครงสร้างโครโมโซม ที่มีผลต่อฟีโนไทป์ แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงรหัสที่กำหนดกรดอะมิโน

ภาพแสดงตารางรหัสพันธุกรรม
ที่มา //learners.in.th/file/dawood/view/83121

กระบวนการทำงานของ DNA
กระบวนการทำงานของ DNA ประกอบด้วยขั้นตอน ดังนี้
1. DNA replication
2. Transcription
3. Translation

ภาพแสดงกระบวนการทำงานของ DNA

1. DNA replication

ที่มา https://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0

กระบวนการ DNA replication เป็นขั้นตอนการจำลองตัวเองของ DNA โดยมีกระบวนการดังนี้
1. เอนไซม์ Helicase จะเข้าตัดพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสของสายของ DNA ที่จะทำการจำลองตัวเอง ได้สาย polynucleotide 2 สาย
2. SSB (single-stranded DNA-binding protein) เข้าจับที่สาย polynucleotide ทั้ง 2 สาย เพื่อรักษาสภาพการเป็นเส้นตรงของสาย polynucleotide
3. DNA polymerse นำ nucleotide อิสระมาต่อเข้ากับสาย polynucleotide ของสายเดิม โดยมีทิศจาก 5’ ไป 3’ ได้สาย polynucleotide สายใหม่

เนื่องจากการจำลอง DNA จะเกิดขึ้นจากทิศ 5’ ไป 3’ เท่านั้น ดังนั้นการสร้างสาย DNA ทั้งสองสายจึงไม่เหมือนกัน โดยสายหนึ่งจะสามารถสร้างเป็นสายยาวได้ เรียกสายนี้ว่า Leading strand ส่วนอีกสายหนึ่งนั้น จะสร้างได้ทีละช่วง ได้เป็นช่วงสั้น ๆ แต่จะมีเอนไซม์ ligase มาเชื่อมโมเลกุลของสายให้เชื่อมต่อกัน เรียกสายนี้ว่า Lagging strand
4. เมื่อสร้างสาย polynucleotide ทั้งสองเสร็จแล้ว สายจะพันรอบกันและบิดเป็นเกลียว ได้ DNA 2 โมเลกุล โดย DNA แต่ละโมเลกุลประกอบด้วย สาย polynucleotide สายเก่า 1 สาย และสายใหม่ 1 สาย เรียกการจำลองแบบนี้ว่า กึ่งอนุรักษ์ ( simi-conservative replication)

ภาพแสดงกระบวนการ DNA rapication
ที่มา //rst.gsfc.nasa.gov/Sect20/A12.html

2. ทรานสคริปชัน ( Transcription)

ที่มา https://www.youtube.com/watch?v=WsofH466lqk

กระบวนการทรานสคริปชัน ( Transcription) ) เป็นขั้นตอนการคัดลอกรหัสทางพันธุกรรมจาก DNA ต้นแบบ มีกระบวนการดังนี้
1. RNA polymerase เข้าตัดพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสบริเวณที่ต้องการคัดลอกรหัสทางพันธุกรรม
2. เมื่อ DNA คลายเกลียวแล้ว RNA polymerase จะนำ nucleotide อิสระของ RNA มาเข้าจับกับเบสของสายที่เป็นต้นแบบ โดยมีการจับคู่เช่นเดียวกับ DNA แต่ใน RNA ไม่มี T มีแต่ U ดังนั้นถ้าเบสของ DNA เป็น nucleotide ของ RNA ที่เข้าจับจะมีเบส U แทน ในทิศจาก 5’ ไป 3’ nucleotide ของ RNA จะเชื่อมต่อกันโดย RNA polymerase
3. เมื่อหยุดการสังเคราะห์ RNA RNA polymerase ก็จะหลุดจาก DNA ต้นแบบ
และ สาย polynucleotide ของ DNA ก็จะกลับมาบิดเกลียวเหมือนเดิม ทำให้ได้สาย mRNA ซึ่งมีรหัสพันธุกรรมอยู่ และสาย mRNA นี้ก็จะเคลื่อนที่ออกจากนิวเคลียส ไปยัง cytoplasm เพื่อการทำงานขั้นต่อไป

ภาพแสดงกระบวนการ Transcription
ที่มา //meyerbio1b.wikispaces.com/Transcription+and+Translation

3. ทรานสเลชัน ( Translation)

ที่มา https://www.youtube.com/watch?v=5bLEDd-PSTQ

กระบวนการทรานสเลชัน (Translation) เป็นขั้นตอนการแปรรหัสทางพันธุกรรมใน mRNA ออกมาเป็นลำดับกรดอะมิโนในสาย polypeptide โดยมีกระบวนการดังนี้
      1. ribosome แยกออกเป็น 2 หน่วยย่อย (Subunit) คือ ไรโบโซมหน่วยเล็ก (small ribosome) และ ไรโบโซมหน่วยใหญ่ (Large ribosome) แล้วปลายด้าน 5’ ของ mRNA จะเข้าเกาะกับ small ribosome ก่อน
      2. tRNA โมเลกุลแรกที่นำกรดอะมิโนมา จะเข้าจับกับ mRNA ใน ribosome โดยอ่านรหัสพันธุกรรมบน mRNA ครั้งละ 3 nucleotide รหัสตัวแรกบน mRNA ทุกชนิดเหมือนกันหมด คือ AUG เรียกว่า Initiating codon ซึ่งเป็นรหัสสำหรับกรดอะมิโนเมไทโอนีน (Met)
      3. Large ribosome เข้ารวมตัวกับ small ribosome แล้ว tRNA โมเลกุลที่สองจะเข้าอ่านรหัสพันธุกรมมต่อมาบน mRNA
      4. โปรตีนในไรโบโซมจะกระตุ้นให้เกิดพันธะเพปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนตัวที่ 1 และตัวที่ 2 ที่ tRNA นำมาพร้อมทั้งกรดอะมิโนตัวที่ 1 หลุดออกจาก tRNA และ tRNA โมเลกุลแรกหลุดออกจาก mRNA
      5. ribosome เคลลื่อที่ต่อไปบน mRNA โดยเคลื่อนจากปลาย 5’ ไปยัง 3’ tRNA โมเลกุลใหม่จึงเข้าจับกับ mRNA ต่อไป แล้วมีการสร้างพันธะเพปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนที่ tRNA นำมาอีก เป็นเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จึงได้สายพอลิเพปไทด์ที่มีลำดับของกรดอะมิโนตามรหัสบน mRNA
      6. เมื่อ ribosome เคลื่อนที่บน mRNA แล้วไปพบรหัสที่ทำหน้าที่หยุดการสังเคราะห์โปรตีน ได้แก่ UAA, UGA, หรือ UAG ribosome ก็จะแยกออกมาจาก mRNA การสังเคราะห์พอลิเพปไทด์จึงสิ้นสุดลง

ภาพแสดงกระบวนการ Translation
ที่มา //biology.unm.edu/ccouncil/Biology_124/Summaries/T&T.html

มิวเทชัน ( MUTATION )
mutation หรือ การกลายพันธุ์ หมายถึง การเปลี่ยนแปลงสภาพของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงของยีน ทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นมาใหม่มีลักษณะแตกต่างจากกลุ่มปกติ
มิวเทชันเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต 2 ระดับ คือ
1. ระดับ chromosome (chromosome mutation) คือการกลายพันธุ์ที่เกิดจากการ
เปลี่ยนแปลง chromosome อาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ chromosome หรือการเปลี่ยนแปลงจำนวน chromosome
2. ระดับ gene (gene mutation หรือ point mutation) คือการเปลี่ยนแปลงจาก gene หนึ่งไปเป็นอีกgene หนึ่งซึ่งป็นผลจากการเปลี่ยนแปลง nucleotide ในโมเลกุลของ DNA
การเปลี่ยนแปลงในระดับ gene นี้ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเบส (A, T, C, G) หรือการเปลี่ยนตำแหน่งของลำดับการเรียงตัวของเบสในโมเลกุลของ DNA ซึ่งจะส่งผลสะท้อนไปถึงตำแหน่งการเรียงตัวของกรดอะมิโน ในสาย polypeptide ในโมเลกุลของโปรตีนที่อยู่ภายใต้การควบคุมของgene นั้นด้วย การเปลี่ยนแปลงของเบสในโมเลกุล DNA ดังกล่าวอาจทำให้ไม่มีการสร้างโปรตีน หรือโปรตีนที่สร้างขึ้นมานั้นเปลี่ยนสมบัติทางเคมีไปจากเดิม หรือหมดสภาพการทำงานไป
การเปลี่ยนแปลงของยีนนั้นมีพื้นฐานมาจากการเปลี่ยนแปลงใน 3 ประการคือ
1. การขาดหายไป หรือการเพิ่มขึ้นมาของคู่สารประกอบ nitrogenus base ในสายของ DNA ทำให้การเรียงลำดับของเบสเปลี่ยนไปจากเดิม และผลที่ติดตามมาคือ รหัสพันธุกรรมผิด หรือคลาดเคลื่อนไป
2. การเปลี่ยนคู่ของเบสในโมเลกุลของ DNA ที่เกิดขึ้นในระหว่างมีการสร้าง DNA ในระยะอินเตอร์เฟส ซึ่งเกิดจากการที่สารเคมีบางชนิดที่มีโครงสร้างคล้ายกับเบสตัวหนึ่งแต่มีสมบัติทางเคมีในเชิงการจับคู่ต่างไปจากเบสตัวนั้น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในโมเลกุลของเบสเอง ทำให้สมบัติทางเคมีในเชิงจับคู่ของมันเปลี่ยนไป
ปัจจัยที่ทำให้เกิด mutation
ตัวกระตุ้นหรือชักนำให้เกิดมิวเทชัน จะเรียกว่าสิ่งก่อกลายพันธุ์ (mutagen) เช่น
     1. รังสี (radiation) รังสีที่กระตุ้นให้เกิดมิวเทชันมี 2 ชนิดคือ
     2. Ionizing Radiation เช่น รังสีบีต้า, รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์
     3. Non-Ionizing Radiation เช่น รังสีอุลตร้าไวโอเลต
     4. สารเคมี เช่น สารโคลซิซิน (colchicine) มีผลทำให้มีการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซม ผลดังกล่าวนี้ทำให้ผลผลิตพืชเพิ่มขึ้น สารไดคลอวอส (dichlovos) ที่ใช้กำจัดแมลงและพาราควอต (paraquat) ที่ใช้กำจัดวัชพืช ก็สามารถทำให้เกิดการผิดปกติของโครโมโซมในคนและสัตว์ได้ สิ่งก่อกลายพันธุ์หรือมิวทาเจนหลายชนิดเป็นสารก่อมะเร็ง (carcinogen) เช่น สารอะฟลาทอกซิน (aflatoxins) จากเชื้อราบางชนิดทำให้เกิดมะเร็งที่ตับ เป็นต้น
ประเภทของ mutation
มิวเทชันเกิดกับเซลล์ในร่างกาย 2 ลักษณะ คือ
1. เซลล์ร่างกาย (Somatic cell) เซลล์ชนิดนี้เมื่อเกิด mutation แล้ว จะไม่ถ่ายทอดไปยัง
รุ่นต่อไป ยกเว้นในพืช
2. เซลล์สืบพันธุ์ (Sex cell) เซลล์เหล่านี้เมื่อเกิด mutation แล้ว จะถ่ายทอดไปยังรุ่น
ต่อไปได้ ซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด และส่งผลต่อวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตด้วย

โรคและกลุ่มอาการที่เกิดจากการเกิดจาก mutation
       1. โรคโลหิตจาง

ภาพแสดงโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในgene

2. กลุ่มอาการดาวน์ (Down’s syndome)

ภาพผู้ป่วยกลุ่มอาการดาวน์ Down’s syndrome

3. กลุ่มอาการคริดูชาร์ ( Cri - du - chat syndrome หรือ Cat-cry syndrome)

ภาพ ผู้ป่วยกลุ่มอาการคริดูชาร์ ( Cri - du - chat syndrome หรือ Cat-cry syndrome)

4. กลุ่มอาการพาทัว (Patau Syndrome)

ภาพผู้ป่วยกลุ่มอาการพาทัว (Patau Syndrome)

5. กลุ่มอาการเอ็ดวาดส์ (Edwards Syndrome)

ภาพผู้ป่วยอาการเอ็ดวาดส์ (Edwards Syndrome)

6. กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter’s syndrome)

ภาพผู้ป่วยกลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter’s syndrome)

7. กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ (Turner’s syndrome)

ภาพผู้ป่วยกลุ่มอาการเทอร์เนอร์ (Turner’s syndrome)

Create Date : 25 กันยายน 2553

Last Update : 27 กันยายน 2553 21:40:57 น.

1 comments

Counter : 23531 Pageviews.

สวัสดีค่ะ..

จะรู้จักแต่Down's syndromeมากกว่าโรคประเภทอื่น

DNAนี่..น่าสนใจมากๆนะค่ะ.

โดย: คนผ่านทางมาเจอ

วันที่: 25 กันยายน 2553 เวลา:23:00:57 น.

TiNee_SaEnG

Location :

[ดู Profile ทั้งหมด]

ฝากข้อความหลังไมค์

Rss Feed

ผู้ติดตามบล็อก : 1 คน [?]

[Add TiNee_SaEnG's blog to your web]

Bloggang.com