Transcript สื่อการเรียน

การจาลองDNA
DNA replication
โดย
ครู พชั มณฑ์ ชัยกูล
คุณสมบัตขิ องสารพันธุกรรม
วอตสันและคริ ก
ค้นพบโครงสร้างทาง
เคมีของ DNA
ขั้นตอนต่อไปก็คือ การ
พิสูจน์และตรวจสอบว่า
โครงสร้างของ DNA
นี้ มีสมบัติที่จะเป็ นสาร
พันธุกรรมได้หรื อไม่
ซึ่งสารพันธุกรรมต้ องมี
สมบัติสาคัญ ดังนี้
คุณสมบัตขิ องสารพันธุกรรม
ประการแรก ต้องสามารถเพิม่ จานวนตัวเองได้โดยมี
ลักษณะเหมือนเดิมเพื่อให้สามารถถ่ายทอดลักษณะทาง
พันธุกรรมจากรุ่ นพ่อแม่ไปยังรุ่ นลูกได้
ประการทีส่ อง สามารถควบคุมให้เซลล์สงั เคราะห์สาร
ต่างๆเพื่อแสดงลักษณะทางพันธุกรรมให้ปรากฏ
คุณสมบัตขิ องสารพันธุกรรม
ประการทีส่ าม ต้อง สามารถเปลี่ยนแปลงได้บา้ ง ซึ่ งอาจ
ก่อให้เกิดลักษณะพันธุกรรมที่ผดิ แปลกไปจากเดิมและทา
ให้เกิดสิ่ งมีชีวติ สปี ชีส์ใหม่ๆขึ้น
หลังจากวอตสันและคริ กได้เสนอโครงสร้างของ
DNA แล้วในระยะเวลาเกือบ 10 ปี ต่อมา จึงสามารถ
พิสูจน์ได้วา่ DNA มีสมบัติเป็ นสารทางพันธุ กรรม
วอตสันและคริ กจึงได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานการค้นพบ
โครงสร้าง DNA ในปี พ.ศ. 2505 นับว่าเป็ นความก้าวหน้า
ที่สาคัญยิง่ ทางด้านวิทยาศาสตร์ และเป็ นจุดเริ่ มต้นให้กบั
นักวิทยาศาสตร์ที่จะค้นคว้าในระดับโมเลกุลต่อไป
DNA replication
การที่ DNA สามารถเพิม่ จานวน
โดยการจาลองตัวเองได้
( replication) ซึ่งเป็ น
คุณสมบัติที่สาคัญมากในการทา
หน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทาง
พันธุกรรมจากสิ่ งมีชีวติ รุ่ นหนึ่ง
ไปยังอีกรุ่ นหนึ่ง
DNA replication
การจาลองตัวของดีเอ็นเอเริ่ มจากการคลายเกลียวออกจาก
กันแล้ว ใช้สายพอลินิวคลีโอไทด์สายใดสายหนึ่งใน 2 สาย
เป็ นแม่พิมพ์ (template) ในการสร้างสายใหม่ ซึ่ ง
สุ ดท้ายดีเอ็นเอที่จาลองใหม่จะประกอบด้วยสายพอลินิวคลี
โอไทด์สายเดิม 1 สาย และสายใหม่ 1 สาย เรี ยกการจาลอง
ตัวแบบนี้วา่ การจาลองแบบกึ่งอนุรักษ์
(semiconservative)
การจาลองแบบกึง่ อนุรักษ์
DNA replication
ดีเอ็นเอสายใหม่ถูกสร้างจากปลาย 5 ' ไปยัง 3 ' เส้นที่
สามารถสร้างติดต่อกันไปเรื่ อย ๆ โดยไม่หยุดเรี ยกว่าเส้น
นา (Leading strand) ส่ วนดีเอ็นเอ เส้นที่สร้าง
แบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่ งก็จะมี การเชื่อมกันของดีเอ็นเอ เส้น
สั้น ๆ ที่ไม่ต่อเนื่อง กันให้เกิดเป็ นสายโพลีนิวคลีโอไทด์
ที่สมบูรณ์
DNA replication
ดีเอ็นเอ เส้นสั้น ๆ ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยยังไม่ได้ต่อกัน
เรี ยกว่า Okazaki fragment และจะมีเอนไซม์
ดีเอ็นเอไลเกส (DNA ligase) มาเชื่อมทาให้ได้เป็ น
เส้นยาวเรี ยกว่าเส้นตาม (Lagging strand)
DNA replication
เอนไซม์ ที่ใช้ ในการสร้ างDNAสายใหม่
ใน ยูคาริ โอท มีการสร้าง เส้นนา และเส้นตามเช่นกัน
โดยเอนไซม์ที่ใช้ในการสร้าง เส้นตาม มีดงั นี้
1. Helicase หรื อ helix-destabilizing
protein เป็ นเอนไซม์ที่สลายพันธะไฮโดรเจน ทาให้
โมเลกุลดีเอ็นเอมีการคลายเกลียวคู่ ออกจากกันเป็ นสาย
เดี่ยว 2 สาย โดยอาศัยพลังงานจากการสลาย ATP
เอนไซม์ ที่ใช้ ในการสร้ างDNAสายใหม่
2. โปรตีนเกาะสายเดี่ยว (single strand DNA
binding protein : SSB หรื อ DBP) จะจับกับดี
เอนเอสายเดี่ยวที่แยกออกจากกันเป็ นตัวป้ องกันไม่ให้ ดี
เอ็นเอสายเดี่ยวกลับไปจับกันอีก จะได้ไม่เกิดเป็ นโมเลกุล
ดีเอ็นเอเกลียวคู่เหมือนเดิม และป้ องกัน DNA สายเดี่ยว
ไม่ให้ถูกย่อยโดยเอนไซม์ nuclease
เอนไซม์ ที่ใช้ ในการสร้ างDNAสายใหม่
3. DNA gyrase หรื อ topoisomerase ทา
หน้าที่คลายปมเหนือจุดแยก (replication fork)
โดยการตัด DNA สายใดสายหนึ่งออก เพื่อให้คลาย
เกลียวได้แล้วจึงต่อกลับใหม่
4. Primase ทาหน้าที่สร้างอาร์เอ็นเอเริ่ มต้น (RNA
primer) (primosome : ไพรเมอร์และเอนไซม์
ที่รวมกันอยูท่ ี่จุดแยก )
เอนไซม์ ที่ใช้ ในการDNAสร้ างสายใหม่
5. DNA polymerase I ทาหน้าที่ในการต่อสายโพลี
นิวคลีโอไทด์ให้ยาวขึ้นและตรวจสอบลาดับเบสที่ผดิ พลาด
และกาจัดลาดับเบสที่ผดิ พลาดออกไป รวมถึงการกาจัด
RNA primer
เอนไซม์ ที่ใช้ ในการDNAสร้ างสายใหม่
6. DNA polymerase III เป็ นเอนไซม์หลักใน
การจาลองตัวของ DNA โดยต่อนิวคลีโอไทด์ทีละ
โมเลกุลจนได้สายยาว
7. DNA ligase ทาหน้าที่เชื่อมดีเอ็นเอเส้นสั้น ๆ เข้า
ด้วยกัน โดยการสร้างพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์เชื่อมจุดที่
ขาด
กลไกการการจาลองDNA
1. DNA template คลายเกลียวโดยเอนไซม์DNA
Gyrase ตัด DNA สายใดสายหนึ่งออก
2. Enzyme Helicase เข้าไปสลายพันธะ Hbond โดยมี ATP เข้าช่วย พร้อมทั้งมีโปรตีน SSBจับ
สาย polynucleotide ไว้ไม่ให้กลับมาพันเกลียวกัน
อีกครั้ง
กลไกการการจาลองDNA
3. DNA Primase จะสร้าง RNA Primer
มาจับกับสาย Leading strand เพื่อเป็ นตัวเริ่ มต้น
ให้กบั สายที่กาลังจะเกิดขึ้น
4. DNA polymerase จะเข้ามาเพิ่มความยาวของ
DNA โดยกระตุน้ ให้ nucleotide มาต่อกับ
RNA primer โดยเบส A จับคู่กบั T และ เบส C
จับคู่กบั G
เอนไซม์ต่างๆที่ใช้ในการสังเคราะห์ DNA
ในการสังเคราะห์ Polynucleotideสายใหม่ มี 2 สาย คือ
- สาย Leading Strandมีการต่อสายจาก5/ ไป 3/
- สาย Lagging Strand จะใช้ RNA Primer เป็ น
ช่วง ๆ สร้างในทิศ 5/ ไป 3/ จึงได้สายใหม่เป็ นท่อนๆ
เรี ยกว่า “Okazaki fragment”
หมายเหตุ : การต่อสาย Polynucleotide จะมีทิศจาก
5/ ไป 3/ ของสายใหม่ เท่านั้น
กลไกการการจาลองDNA
5. RNA Primer จะถูกนาออกไป แล้วเอนไซม์
DNA Polymerase จะนา nucleotide มาต่อ
แทนที่
6. สาหรับสาย Lagging Strand มี DNA Ligase
เข้ามาเชื่อมช่องว่างนั้น ให้เป็ นสายยาวได้ โดย อาศัย ATP
เข้าช่วย
ในที่สุดจะได้ DNA 2โมเลกุลที่เหมือนกันทุกประการ
DNA replication
บรรณานุกรม
- www.kik5.com/index.php?option=com...6... –
- www.mwit.ac.th/~ooy/e-replication/
biomolecule.htm
- www.library.thinkquest.org
- http://learners.in.th/blog/paradorn6-1/416420
- www.opencollege.com
- www. weloveteaching.com
จบการนาเสนอ