ไขความลับกับสารพันธุกรรมเบื้องต้น อ. ดร. รุ่งรัตน์ จิตวโรภาส สาขาชีวเคมี สถานวิทยาศาสตร์พรีคลินิก คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

คำนำ การจัดทำสื่อการสอนเรื่อง “ไขความลับกับสารพันธุกรรมเบื้องต้น” เพื่อช่วยให้นักศึกษาและผู้ที่สนใจสามารถใช้เป็นแหล่งเรียนรู้ด้วยตนเอง เตรียมความพร้อมก่อนเข้าชั้นเรียน รวมทั้งทบทวนความรู้เกี่ยวกับสารพันธุกรรม หลักการและเทคนิคในการทำปฏิบัติการ รวมทั้งการนำความรู้ที่ได้ไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ได้ ข้าพเจ้าหวังว่าสื่อการสอนนี้จักเป็นประโยชน์ไม่มากก็น้อย อ.ดร.รุ่งรัตน์ จิตวโรภาส

กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณความช่วยเหลือและการสนับสนุนเป็นอย่างดีจาก ครูอาจารย์และครอบครัวของผู้จัดทำ โครงการทุนสนับสนุนการจัดทำสื่อการสอนประจำปี 2553 มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ รศ.ดร. ศศิชัย กังสดาลอำไพ คุณพรเพ็ญ ก๋ำนารายณ์ คุณอภิสิทธิ์ วัตโส

หน้าหลัก 1 2 3 4 5 6 องค์ประกอบและโครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ คุณสมบัติทางกายภาพและชีวภาพของนิวคลีโอไทด์ 3 องค์ประกอบ โครงสร้างและหน้าที่ของกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) 4 องค์ประกอบ โครงสร้างและหน้าที่ของกรดดีออกนิวคลีอิก (DNA) 5 หลักการและวีดีทัศน์ตัวอย่างการทำปฏิบัติการเกี่ยวกับสารพันธุกรรม 6 แบบทดสอบทบทวนความรู้

องค์ประกอบและโครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ 1 น้ำตาลเพนโทส เบส และหมู่ฟอสเฟต 1.1 พันธะชนิดต่างๆ 1.2 การอ่านชื่อนิวคลีโอไทด์ 1.3 หน้าหลัก

1.1 คลิกเลือก เพื่อดูรายละเอียด น้ำตาลเพนโทส เบส และหมู่ฟอสเฟต นิวคลีโอไทด์ น้ำตาลเพนโทส เบสไนโตรเจน หมู่ฟอสเฟต คลิกเลือก เพื่อดูรายละเอียด หน้าหลัก ไปที่ 1

รูปที่ 1 องค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ 1 นิวคลีโอไซด์ ประกอบด้วย น้ำตาลเพนโทส + เบสไนโตรเจน นิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) เป็นสารประกอบที่เกิดจากหมู่ OH ของน้ำตาลในนิวคลีโอไซด์เชื่อมกับหมู่ฟอสเฟตด้วยพันธะฟอสโฟเอสเทอร์ ประกอบด้วย น้ำตาลเพนโทส+เบสไนโตรเจน+หมู่ฟอสเฟต หน้าหลัก ไปที่ 1.1

PO42- หมู่ฟอสเฟต PO42- PO42- PO42- PO42- PO42- หมู่ฟอสเฟตในนิวคลีโอไทด์สามารถแตกตัวให้โปรตอนที่ pH ปกติของร่างกาย (pH~7.4) จึงมีประจุเป็นลบและแสดงสมบัติเป็นกรด หน้าหลัก ไปที่ 1.1

รูปที่ 2 โครงสร้างของน้ำตาลที่พบในกรดนิวคลีอิก 2 รูปที่ 2 โครงสร้างของน้ำตาลที่พบในกรดนิวคลีอิก 2 น้ำตาลเพนโทส คือ น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม น้ำตาลเพนโทสที่พบในนิวคลีโอไทด์มีโครงสร้างเป็นวงแหวนฟิวราโนส (-Furanose) ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด แสดงในรูปที่ 2 คือ น้ำตาลไรโบส (D-ribose) เป็นองค์ประกอบของไรโบนิวคลีโอไทด์ที่พบใน RNA น้ำตาลดีออกซีไรโบส (D-2-deoxyribose) เป็นองค์ประกอบของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่พบใน DNA หน้าหลัก ไปที่ 1.1

อ่านต่อ เบสไนโตรเจน เป็นเบสที่มีคาร์บอนและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ มีโครงสร้างเป็นวงแหวนอะโรมาติก เบสเป็นโมเลกุลไม่ชอบน้ำ (Hydrophobic) เบสไนโตรเจนที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิกมี 2 ประเภท 1. เบสเพียวรีน 2. เบสไพริมิดีน ไปที่ 1.1 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 3 เบสเพียวรีนที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก (ดัดแปลงจาก 3) 1. เบสเพียวรีน 1. เบสเพียวรีน มีโครงสร้างเป็น 2 วงแหวน รูป 6 เหลี่ยมเชื่อมติดกับวงอิมิดาโซล (Imidazole) 5 เหลี่ยม เบสเพียวรีนหลักที่พบในกรดนิวคลีอิก (Major base) ได้แก่ อะดีนีน (Adenine, A) และ กัวนีน (Guanine, G) ซึ่งพบทั้งใน DNA และ RNA และมีอนุพันธ์อื่นๆ ที่พบน้อย เรียก เบสรอง (Minor base) เช่น กรดยูริก (Uric acid), แซนทีน (Xanthine) และไฮโปแซนทีน (Hypoxanthine) ซึ่งเป็นสารตัวกลางในเมแทบอลิซึมของเพียวรีนนิวคลีโอไทด์ เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 3 รูปที่ 3 เบสเพียวรีนที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก (ดัดแปลงจาก 3) Major bases อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 4 เบสไพริมิดีนที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก (ดัดแปลงจาก 3) 2. เบสไพริมิดีน 2. เบสไพริมิดีน มีโครงสร้างเป็นวงแหวนเดี่ยว 6 เหลี่ยม เบสไพริมิดีนที่พบในกรดนิวคลีอิก ได้แก่ ไซโทซีน (Cytosine, C) พบทั้งใน DNA และ RNA, ยูราซิล (Uracil, U) พบเฉพาะใน RNA และไทมีน (Thymine, T) พบเฉพาะใน DNA แต่ยังมีอนุพันธ์อื่นๆ มีโครงสร้างดัดแปลงมาจากเบสหลักที่ถูกเติมซัลเฟต ออกซิเจนหรือหมู่เมทิล มักพบในกรดนิวคลีอิกของพืชและไวรัส เช่น 5-เมทิลไซโทซีน (5-methylcytosine) ซูโดยูราซิล (Pseudouracil) เป็นต้น ดังรูปที่ 4 รูปที่ 4 เบสไพริมิดีนที่เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก (ดัดแปลงจาก 3) Major bases อ่านต่อ หน้าหลัก

เบสหลักที่พบใน DNA และ/หรือ RNA DNA A, G, C, T RNA A, G, C, U หน้าหลัก ไปที่ 1.1

รูปที่ 5 แสดงตำแหน่งของพันธะชนิดต่างๆ ในนิวคลีโอไทด์ (ดัดแปลงจาก 5) 1.2 พันธะชนิดต่างๆ ในนิวคลีโอไทด์ คลิกเพื่อดูรายละเอียด พันธะฟอสโฟแอนไฮไดรด์ รูปที่ 5 แสดงตำแหน่งของพันธะชนิดต่างๆ ในนิวคลีโอไทด์ (ดัดแปลงจาก 5) พันธะฟอสโฟเอสเทอร์ พันธะไกลโคซิดิก หน้าหลัก ไปที่ 1

รูปที่ 6 พันธะไกลโคซิดิก 2 รูปที่ 7 รูปแบบการวางตัวของเบส 2 Glycosidic bond เป็นพันธะโควาเลนต์ที่เชื่อมระหว่างน้ำตาลกับเบสไนโตรเจน โดย C1' ของน้ำตาลเชื่อมที่ตำแหน่ง N9 ของเบสไพริมิดีน หรือ N1 ของเบสเพียวรีน ดังรูปที่ 6 เป็นพันธะที่หมุนได้อิสระ แต่เมื่ออยู่ในโมเลกุลจะวางตัวในตำแหน่งที่ทำให้โครงสร้างเสถียรที่สุด เช่น การวางตัวของเบสเพียวรีนเป็นได้ 2 แบบ คือ syn และ anti แต่เบสไพริมิดีนมีแบบเดียว คือ anti ดังรูปที่ 7 รูปที่ 7 รูปแบบการวางตัวของเบส 2 หน้าหลัก ไปที่ 1.2

รูปที่ 8 แสดงตำแหน่งพันธะฟอสโฟเอสเทอร์ 1 Phosphoester bond (รูปที่ 8) เป็นพันธะที่เชื่อมระหว่างน้ำตาลและหมู่ฟอสเฟต มอนอนิวคลีโอไทด์ (Mononucleotide) คือ นิวคลีโอไซด์จับกับฟอสเฟตเพียง 1 หมู่ Phosphoester bond รูปที่ 8 แสดงตำแหน่งพันธะฟอสโฟเอสเทอร์ 1 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 9 การเกิดพันธะฟอสโฟเอสเทอร์ที่ตำแหน่งต่างๆ 5 น้ำตาลมีหมู่ OH หลายตำแหน่ง ดังนั้นจึงสามารถเกิดพันธะฟอสโฟเอสเทอร์นี้ได้หลายที่ เช่น ไรโบสมีหมู่ OH 3 ตำแหน่ง คือ C2', C3', C5' ส่วนดีออกซิไรโบสมีหมู่ OH 2 ตำแหน่ง คือ C3', C5' แต่นิวคลีโอไทด์ส่วนใหญ่ที่พบในธรรมชาติ มักพบฟอสเฟตจับน้ำตาลที่ตำแหน่ง C5' ดังรูปที่ 9 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 10 ไซคลิกนิวคลีโอไทด์ 5 ไซคลิกนิวคลีโอไทด์ (Cyclic Nucleotides) นิวคลีโอไทด์โครงสร้างรูปวงแหวนเกิดจากฟอสเฟต 1 ตัว สามารถสร้างพันธะฟอสโฟเอสเทอร์กับหมู่ OH ของน้ำตาลได้ 2 ตำแหน่ง ไซคลิกนิวคลีโอไทด์ที่สำคัญ เช่น adenosine-3',5'-cyclic monophosphate (cAMP), guanosine-3',5'-cyclic monophosphate (cGMP) เป็นต้น ดังรูปที่ 10 หน้าหลัก ไปที่ 1.2

อ่านต่อ พันธะฟอสโฟแอนไฮไดรด์ Phosphoanhydride bond รูปที่ 11 แสดงตำแหน่งพันธะฟอสโฟแอนไฮไดรด์ (ดัดแปลงจาก 5) Phosphoanhydride bond Phosphoanhydride bond เป็นพันธะที่เชื่อมระหว่างหมู่ฟอสเฟตกับหมู่ฟอสเฟต ดังรูปที่ 11 เมื่อพันธะฟอสโฟแอนไฮไดรด์ถูกสลายจะให้พลังงาน 7 กิโลแคลอรี ดังนั้นสารที่มีพันธะนี้อยู่จึงจัดเป็นสารพลังงานสูง เช่น ATP, GTP เป็นต้น อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 12 โครงสร้างทั่วไปของนิวคลีโอไซด์ 5' มอนอ- ได- หรือไตรฟอสเฟต 5 นิวคลีโอไทด์ที่มีฟอสเฟตมากกว่า 1 หมู่ (Nucleoside Diphosphates or Triphosphates) หมู่ OH ที่ตำแหน่ง C5' ของน้ำตาล สามารถเชื่อมกับหมู่ฟอสเฟตได้มากกว่าหนึ่งตัว โดยหมู่ฟอสเฟตจับต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟแอนไฮไดรด์ ดังแสดงในรูปที่ 12 หน้าหลัก ไปที่ 1.2

การอ่านชื่อนิวคลีโอไทด์ 1.3 นิวคลีโอไทด์ 3 ดีออกซินิวคลีโอไทด์ 3 ประเภทของนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ตามชนิดของน้ำตาล ไรโบนิวคลีโอไทด์ หรือเรียกสั้นๆ ว่า นิวคลีโอไทด์ พบใน RNA ดีออกซิไรโบนิวคลีโอไทด์ หรือ ดีออกซินิวคลีโอไทด์ พบใน DNA นอกจากนี้สามารถแบ่งย่อยได้อีกตามชนิดของเบส เช่น เพียวรีนนิวคลีโอไทด์, เพียวรีนดีออกซินิวคลีโอไทด์ เป็นต้น อ่านต่อ ไปที่ 1 หน้าหลัก

1.3 อ่านต่อ การอ่านชื่อนิวคลีโอไทด์ รูปที่ 13 การอ่านชื่อเบส นิวคลีโอไซด์ และมอนอนิวคลีโอไทด์ 3 การอ่านชื่อนิวคลีโอไทด์มี 2 ระบบ คือ การเรียกชื่อนิวคลีโอไซด์ ตามด้วยตำแหน่งที่ฟอสเฟตจับ และลงท้ายด้วยจำนวนหมู่ฟอสเฟต ถ้านิวคลีโอไทด์มีฟอสเฟตจับอยู่ 1, 2 และ 3 ตัว อ่านว่า มอนอ-, ได-, ไตรฟอสเฟต (mono-, di-, triphosphate) ตามลำดับ ยกตัวอย่างการอ่านชื่อดังรูปที่ 13 การเรียกแบบสั้น โดยเปลี่ยนท้ายชื่อนิวคลีโอไซด์ จาก -ine เป็น –ylate อ่านต่อ หน้าหลัก

การอ่านชื่อดีออกซินิวคลีโอไทด์ วิธีการอ่านเหมือนนิวคลีโอไทด์ทุกอย่าง แตกต่างกันเพียงแค่เติมคำว่า ดีออกซิ (deoxy-) ไว้ข้างหน้า ยกตัวอย่างการอ่านชื่อดังรูปที่ 14 รูปที่ 14 การอ่านดีออกซินิวคลีโอไทด์ 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

การเรียกชื่อย่อของมอนอนิวคลีโอไทด์ รูปที่ 15 การเรียกชื่อย่อของมอนอนิวคลีโอไทด์ 3 5'-AMP, AMP หรือ A คือ การเรียกชื่อย่อของ adenosine-5'-monophosphate ถ้ามีฟอสเฟตจับที่ตำแหน่งอื่น ต้องระบุตำแหน่งด้วยเสมอ เช่น adenosine-2'- monophosphate ย่อว่า 2'-AMP เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 15 อ่านต่อ หน้าหลัก

ตารางที่ 1 ชื่อย่อของนิวคลีโอไซด์-5'-ฟอสเฟต 3 การเรียกชื่อย่อของนิวคลีไซด์ไดฟอสเฟตคือ NDPs การเรียกชื่อย่อของนิวคลีไซด์ไตรฟอสเฟตคือ NTPs (N คือ นิวคลีโอไซด์ชนิดต่าง ๆ) แสดงในตารางที่ 1 อ่านต่อ หน้าหลัก

ตารางที่ 2 ชื่อย่อของดีออกซินิวคลีโอไซด์-5'-ฟอสเฟต 3 การเรียกชื่อย่อของดีออกซินิวคลีโอไทด์ ต่างจากชื่อย่อของนิวคลีโอไทด์คือ เติม d ไว้ข้างหน้า เช่น dAMP หรือ dA ดังตารางที่ 2 ตารางที่ 2 ชื่อย่อของดีออกซินิวคลีโอไซด์-5'-ฟอสเฟต 3 หน้าหลัก ไปที่ 1

คุณสมบัติของนิวคลีโอไทด์ 2 คุณสมบัติทางกายภาพของนิวคลีโอไทด์ สามารถดูดกลืนแสงช่วงอัตราไวโอเลต (UV) ได้ เนื่องจากโครงสร้างของเบสในนิวคลีโอไทด์เป็นรูปวงแหวน มีความสามารถดูดกลืนแสงได้มากที่สุด ที่ความยาวคลื่น 260 นาโนเมตร ซึ่งเป็นช่วง UV อ่านต่อ หน้าหลัก

คุณสมบัติชีวภาพของนิวคลีโอไทด์ หน่วยย่อยของกรดนิวคลีอิก เช่น นิวคลีโอไทด์พบใน RNA และดีออกซินิวคลีโอไทด์ พบใน DNA แหล่งพลังงาน เช่น ATP, GTP เป็นสารพลังงานสูง เมื่อถูกสลายจะให้พลังงานออกมา โคเอนไซม์ สารเหล่านี้จำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์ เช่น NAD+, FAD เป็นต้น สารสื่อกลางในการส่งสัญญาณในเซลล์ เช่น cAMP, cGMP เป็นต้น ตัวควบคุมการแสดงออกของยีน เช่น guanosine tetraphosphate เป็นต้น หน้าหลัก

3.1 3.2 3 กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid ; RNA) หน้าหลัก

องค์ประกอบและโครงสร้างของ RNA 3.1 RNA Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide Nucleotide คือ พอลินิวคลีโอไทด์ ประกอบด้วยมอนอนิวคลีโอไทด์หลายหน่วย ต่อกันด้วยพันธะ 3', 5'-ฟอสโฟไดเอสเทอร์ มีน้ำตาลไรโบสเป็นองค์ประกอบ มีเบส Uracil, U แทน T มักพบเบสพิเศษเป็นองค์ประกอบ เช่น ไดไฮโดร-ยูราซิล เป็นต้น พบได้ทั้งในนิวเคลียส, ไมโทคอนเดรีย และส่วนมากพบในไซโทพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอต ไปที่ 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

พันธะ 3', 5'-ฟอสโฟไดเอสเทอร์ รูปที่ 16 การสร้างพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ระหว่างนิวคลีโอไทด์ 6 3', 5'-Phosphodiester bond เป็นพันธะที่เชื่อมต่อระหว่างนิวคลีโอไทด์ เกิดจากปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่น* (Esterification) ระหว่างหมู่ OH ที่ตำแหน่ง C3' ของนิวคลีโอไทด์ กับกรดฟอสฟอริก (ฟอสเฟตที่แตกตัว) ที่ตำแหน่ง C5' ของนิวคลีโอไทด์อีกตัว ดังแสดงในรูปที่ 17 * เป็นปฏิกิริยาที่แอลกอฮอลทำปฏิกิริยากับกรด อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 17 สายพอลินิวคลีโอไทด์ 3 ลักษณะสำคัญของกรดนิวคลีอิก รูปที่ 17 สายพอลินิวคลีโอไทด์ 3 กรดนิวคลีอิก = พอลินิวคลีโอไทด์ น้ำตาลและหมู่ฟอสเฟตทำหน้าที่เป็นเหมือนแกนหลักของโมเลกุล (Sugar-phosphate backbone) หมู่ฟอสเฟตสามารถแตกตัวทำให้มีประจุเป็นลบ ส่งผลให้กรดนิวคลีอิกมีประจุสุทธิเป็นลบ ปลาย 5' มีหมู่ฟอสเฟตอิสระ ส่วนปลาย 3' มีหมู่ไฮดรอกซิลอิสระ ทำให้เป็นสารประกอบที่มีขั้ว (Polarity) อ่านต่อ หน้าหลัก

ลักษณะทั่วไปของ RNA อ่านต่อ (Single Strand Ribonucleic acid ย่อว่า ssRNA) ยกเว้นไวรัสบางชนิดมี RNA ลักษณะเป็นสายคู่ (Double Strand Ribonucleic acid ย่อว่า dsRNA) อ่านต่อ หน้าหลัก

โครงสร้างและรูปร่างของ ssRNA โครงสร้างรูปกิ๊บติดผม (Hairpin loop) เกิดจากเบสที่อยู่ภายในสาย ssRNA สามารถเข้าคู่สมกันได้ จึงม้วนตัวมาจับกัน บางบริเวณมีลักษณะโป่งพอง (Bulges หรือ Internal loop) เกิดจากการจับคู่กันของเบสที่ไม่ใช่คู่สมกัน จึงจับกันได้ไม่สมบูรณ์ดังรูปที่ 18 อ่านต่อ หน้าหลัก

โครงสร้างของ RNA เสถียรได้อย่างไร ? เพราะภายในโครงสร้างของ RNA มีพันธะไฮโดรเจน เชื่อมระหว่างคู่เบสและเป็นแรงยึดเหนี่ยวให้โครงสร้างของ RNA เสถียร โดยเบส A จะเข้าคู่กับเบส U เชื่อมด้วยพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ และเบส C เข้าคู่กับเบส G เชื่อมด้วยพันธะไฮโดรเจน 3 พันธะ หน้าหลัก ไปที่ 3

ชนิดและหน้าที่ที่สำคัญของ RNA 3.2 messenger RNA (mRNA) transfer RNA (tRNA) ribosomal RNA (rRNA) RNA ชนิดอื่นๆ หน้าหลัก ไปที่ 3

รูปที่ 20 mRNA เป็นสื่อกลางการถ่ายทอด ข้อมูลจาก DNA สู่โปรตีน 7 messenger RNA (mRNA) รูปที่ 20 mRNA เป็นสื่อกลางการถ่ายทอด ข้อมูลจาก DNA สู่โปรตีน 7 พบทั้งในนิวเคลียส และไซโทพลาสซึม มีจำนวนชนิดมากกว่า RNA ชนิดอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางการถอดรหัสจาก DNA ไปสู่การสร้างโปรตีน ดังรูปที่ 20 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 20 mRNA เป็นสื่อกลางการถ่ายทอด ข้อมูลจาก DNA สู่โปรตีน 7 ประกอบด้วยส่วนที่ถูกแปลรหัส เรียก เอกซอน (Exon) และ ส่วนที่ไม่ถูกแปลรหัส เรียก อินตรอน (Intron) ดังรูปที่ 20 ก่อนถูกแปลรหัสเป็นโปรตีนต้องผ่านกระบวนการ ตัดแต่งดังนี้ Splicing : การตัดอินตรอนออกและเชื่อมต่อเอกซอน 3' Polyadenylation : เติม poly A tail ที่ปลาย 3' 5' Capping : เติม cap ที่ปลาย 5' ของ RNA หน้าหลัก ไปที่ 3.2

รูปที่ 21 โครงสร้างของ tRNA 7 transfer RNA (tRNA) รูปที่ 21 โครงสร้างของ tRNA 7 เป็น RNA ที่มีขนาดเล็กที่สุด มักพบเบสหายาก เช่น ซูโดยูราซิล (Pseudouracil, ), ไดไฮโดรยูราซิล (Dihydrouracil, D) เป็นต้น บางบริเวณของ tRNA เกิดโครงสร้างเกลียวคู่ และ บางส่วนเป็นวง (Loop) รูปร่างโดยรวมคล้ายใบกานพลู (Clover leaf) ดังรูปที่ 21 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 22 ลักษณะโครงสร้าง 3 มิติของ tRNA 7 โครงสร้าง 3 มิติของ tRNA เป็นรูปตัว L ดังรูปที่ 22 โดยที่ปลาย 3' จะมีลำดับเบสเรียง CCA เสมอ เป็นปลายที่จับกับกรดอะมิโน ทำหน้าอ่านรหัสบนสาย mRNA และพากรดอะมิโนมาที่ไรโบโซม เพื่อเอามาต่อกันเป็นสายโปรตีน หน้าหลัก ไปที่ 3.2

ribosomal RNA (rRNA) เป็น RNA ที่มีปริมาณมากที่สุดภายในเซลล์ ในยูคาริโอตมี 4 ขนาด 28S, 18S, 5.8S และ 5S เป็นส่วนประกอบของไรโบโซม โดยหลังการสร้าง rRNA จะถูกส่งไปยังไซโทพลาสซึมรวมกับโปรตีนเป็นไรโบโซม ทำหน้าที่เป็นบริเวณสำหรับสร้างโปรตีน ดังรูปที่ 23 หน้าหลัก ไปที่ 3.2

ตารางที่ 3 ลักษณะ RNA ชนิดอื่นๆ ลักษณะ/ หน้าที่/ ความสำคัญ Small RNA: small nuclear RNA (snRNA) small cytoplasmic RNA (scRNA) Small interfering RNA (siRNA) มีหลายชนิด พบทั้งในนิวเคลียส และไซโทพลาสซึม มักร่วมอยู่กับโปรตีน หน้าที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีน เช่น เติม poly A ที่ mRNA, ตัดแต่ง hnRNA พบในไซโทพลาสซึมและ ER ทำหน้าที่เลือกโปรตีนเพื่อส่งออก เป็น RNA สายคู่ที่ถูกตัดให้มีขนาด 21-25 นิวคลีโอไทด์ ทำหน้าที่ยับยั้งการแสดงออกของยีน micro RNA (miRNA) เป็น RNA สายเดี่ยวที่ถูกตัดให้มีขนาด 21-25 นิวคลีโอไทด์ ทำหน้าที่ยับยั้งการแสดงออกของยีน อ่านต่อ หน้าหลัก

ตารางที่ 3 ลักษณะ RNA ชนิดอื่นๆ ลักษณะ/ หน้าที่/ ความสำคัญ hnRNA มีขนาดใหญ่ พบในนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของ mRNA ก่อนถูกตัดแต่ง mtRNA ไมโทคอนเดรียมี tRNA และ mRNA เป็นของตัวเอง tRNA ทำหน้าที่ขนส่งกรดอะมิโน Ribozymes โมเลกุล RNA ที่ทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา) หน้าหลัก ไปที่ 3.2

4.1 4.2 4.3 กรดดีออกซินิวคลีอิก (Deoxynucleic acid; DNA) 4 หน้าหลัก

4.1 องค์ประกอบและโครงสร้างของ DNA DNA อ่านต่อ สายคู่เป็นวง คือ สายพอลิเมอร์ของดีออกซินิวคลีโอไทด์ ที่เชื่อมกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ ลักษณะของ DNA มี 2 แบบคือ สายคู่ปลายเปิด และ สายคู่ปลายปิดเป็นวง ดังรูปที่ 24 รูปที่ 24 ลักษณะของกรดนิวคลีอิกแบบเส้นตรงและวงกลม 2 สายคู่ปลายเปิด สายคู่เป็นวง อ่านต่อ หน้าหลัก

ลักษณะของโครงสร้าง DNA เกลียวคู่ DNA 2 สาย (dsDNA) วางตัวในทิศทางตรงข้ามกัน คือ สายหนึ่งมีทิศ 5' ไป 3' อีกสาย 3' ไป 5' (Antiparallel) ทั้ง 2 สายจะหันด้าน Sugar-phosphate backbone ที่ชอบน้ำ ออกด้านนอก และหันส่วนคู่เบสที่ไม่ชอบน้ำเข้าตรงกลาง เบสของแต่ละสายวางตัวในระนาบเดียวกัน และจับคู่กันแบบจำเพาะเรียกเบสคู่สม (Complementary base) คือ A จับกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ และ C จับกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจน 3 พันธะ ดังรูปที่ 25 รูปที่ 25 โครงสร้างของ DNA เกลียวคู่ 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

ลักษณะของโครงสร้าง DNA เกลียวคู่ พันเป็นเกลียวคู่เวียนขวา มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 20 Å ดังรูปที่ 26 เกลียว 1 รอบ ประกอบด้วยคู่เบส 10.5 คู่ ยาว 36 Å คู่เบสแต่ละคู่ห่างกัน 3.4 Å การพันเกลียวเห็นเป็นร่องขนาดใหญ่ (Major groove) และ ร่องขนาดเล็ก (Minor groove) เป็นแบบ B form หรือ B-DNA เป็นโครงสร้างตามธรรมชาติ และเสถียรที่สุด สังเกต ลำดับเบสใน DNA สายหนึ่งจะกำหนดลำดับเบสของอีกสาย (Complementary strand) เช่น ลำดับเบสของ DNA สายหนึ่งเป็น 5'CAAT3' อีกสายจะเป็น 3'GTTA5' เป็นต้น ซึ่งเป็นสมบัติสำคัญในการรักษาข้อมูลในการจำลอง DNA หรือการซ่อมแซม DNA รูปที่ 26 โครงสร้างของ DNA เกลียวคู่ 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปแบบของ DNA เกลียวคู่ (DNA form) ลักษณะ ชนิดของ DNA เกลียวคู่ A-DNA B-DNA Z-DNA เกลียวคู่ เวียนขวา เวียนซ้าย สัดส่วนรูปร่าง กว้างและสั้น ยาวและผอมกว่า A แคบยาว และแกนหลักซิกแซก เส้นผ่าศูนย์กลาง 26 Å 20 Å 18 Å คู่เบสต่อเกลียว 11 10.5 12 ระยะระหว่างคู่เบส 2.6 Å 3.4 Å 3.7 Å พบในสภาวะ น้ำน้อย, ความเข้มข้นเกลือสูง, DNAจับกับ RNA DNA ในสารละลาย, ความเข้มข้นเกลือต่ำ จากการทดลอง DNA ที่มีเบสไพริมิดีนสลับเพียวรีน, มี GC สูง, ในสิ่งมีชีวิตเกิดเมื่อเติมหมู่ CH3 ให้ C (Methylation of C) ความสำคัญ ไม่พบในเซลล์ พบทั่วไปในเซลล์ ควบคุมการแสดงออกของยีน อ่านต่อ หน้าหลัก

รูปที่ 27 DNA รูปแบบต่างๆ 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

พันธะที่ทำให้โครงสร้าง DNA เกลียวคู่เสถียร พันธะไฮโดรเจน (H bond) ระหว่างเบสของ DNA แต่ละสาย พันธะไฮโดรโฟบิก (Hydrophobic bond หรือ Base-stacking interaction) ระหว่างชั้นของคู่เบสที่เรียงซ้อนกันภายใน DNA เกลียวคู่ อ่านต่อ หน้าหลัก

ปัจจัยที่มีผลต่อโครงสร้างของ DNA อุณหภูมิ (T) สูงจะทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส ทำลายโครงสร้างเกลียวคู่ของ DNA โดยแยกสาย DNA ถ้า T สูงมาก โครงสร้างจะถูกทำลายถาวร โดยสลายพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ ความเป็นกรดด่าง ณ pH ต่ำ (กรด) จะสลายพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ โครงสร้างถูกทำลายถาวร ขณะที่ pH สูง (ด่าง) จะสลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส ทำให้ DNA เกลียวคู่ถูกแยกออกจากกัน แต่โครงสร้างไม่ถูกทำลายถาวร ความเข้มข้นเกลือต่ำ (Low ionic strength) ทำให้ประจุลบของหมู่ฟอสเฟต ผลักกันมากขึ้น สารเคมี เช่น ยูเรีย, ฟอร์มาไมด์ เป็นต้น ทำลายโครงสร้างเกลียวคู่ โดยสลายพันธะไฮโดรเจน หน้าหลัก ไปที่ 4

4.2 DNA ของมนุษย์ DNA ในไมโทคอนเดรียของมนุษย์ DNA ในนิวเคลียสของมนุษย์ คลิกเพื่อดูรายละเอียด DNA ในไมโทคอนเดรียของมนุษย์ DNA ในนิวเคลียสของมนุษย์ หน้าหลัก ไปที่ 4

DNA ในไมโทคอนเดรียของมนุษย์ รูปที่ 17 โครงสร้างของ DNA แบบ relaxe และ supercoil3 มีขนาด 16,569 bp (0.0005 % ของจีโนม) เป็น DNA เกลียวคู่วงปิด (Circular DNA molecule) มีหลายชุด DNA วงปิดมีโครงสร้างได้ 2 แบบ คือ relaxe และ supercoil ดังรูปที่ 28 รูปที่ 28 โครงสร้างของ DNA แบบ relaxe และ supercoil 3 อ่านต่อ หน้าหลัก

Supercoil คือ โครงสร้างที่ DNA เกลียวคู่ขดม้วนกัน (เหมือนสายโทรศัพท์ที่ขดพันกัน) ดังรูปที่ 28 Positively supercoiled DNA เกิดจาก dsDNA มีจำนวนเกลียวเพิ่มขึ้น Negatively supercoiled DNA เกิดจาก dsDNA มีจำนวนเกลียวลดลง ความสำคัญของ Supercoil ทำให้ DNA สามารถแพ็คแน่นอยู่ในพื้นที่จำกัดได้ รูปที่ 28 โครงสร้างของ DNA แบบ relaxe และ supercoil 3 หน้าหลัก ไปที่ 4.2

รูปที่ 29 การจัดเรียงโครงสร้างของ DNA ในโครโมโซม 2 ประกอบด้วยโครโมโซม 23 แท่ง ขนาด 3,000 ล้านคู่เบส ลักษณะเป็นเกลียวคู่ปลายเปิด (Linear DNA) ได้รับการถ่ายทอดจากพ่อและแม่ ในเซลล์ร่างกายมีโครโมโซม 2 ชุด ส่วนเซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซมชุดเดียว หน้าหลัก ไปที่ 4.2

4.3 คุณสมบัติและหน้าที่ของ DNA คุณสมบัติทางกายภาพของ DNA หน้าหลัก ไปที่ 4

คุณสมบัติทางกายภาพของ DNA ความเป็นกรด ณ pH ของร่างกาย หมู่ฟอสเฟตของ DNA สามารถแตกตัวเป็นประจุลบ ทำให้ DNA สามารถจับกับสารหรือโปรตีนที่มีประจุบวกได้ เช่น Mg 2+, ฮีสโตน เป็นต้น DNA สามารถถูกทำให้เสียสภาพธรรมชาติ (Denaturation) คือ DNA สายคู่ถูกแยกเป็นสายเดี่ยว และกลับคืนสู่สภาพเดิม (Renaturation) แสดงในรูปที่ 30 รูปที่ 30 การเสียสภาพและคืนสู่สภาพธรรมชาติของ DNA 2 อ่านต่อ หน้าหลัก

ความสามารถดูดกลืนแสงช่วงความยาวคลื่น 260 นาโนเมตร (A260) สามารถนำมา ใช้ประโยชน์ในการหาปริมาณ DNA เช่น ถ้ามีปริมาณ DNA มาก ค่าการดูดกลืนแสงจะมาก นอกจากนี้ยังสามารถใช้ติดตามการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างได้ เช่น เมื่อ DNA เกลียวคู่ถูกแยกกลายเป็นสายเดี่ยว จะทำให้เบสที่เคยอยู่ด้านในแสดงออกมา สามารถ ดูดกลืนแสงได้มากขึ้น เรียกปรากฏการณ์ไฮเปอร์โครมิกชิฟท์ (Hyperchromic shift) ดังแสดงในรูปที่ 31 รูปที่ 31 กราฟแสดงปรากฎการณ์ Hyperchromic shift 8 ไปที่ 4.3 หน้าหลัก

คุณสมบัติทางชีวภาพของ DNA เป็นสารพันธุกรรม เก็บ และถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ สู่ลูกหลาน หรือจากเซลล์สู่เซลล์ กำหนดลักษณะที่แสดงออกของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ด้วย ยกเว้นไวรัส บางชนิดที่ใช้ RNA เป็นสารพันธุกรรม ไปที่ 4.3 หน้าหลัก

หลักการและวีดีทัศน์ตัวอย่างการทำปฏิบัติการ 5 หลักการและวีดีทัศน์ตัวอย่างการทำปฏิบัติการ การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA การสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอจากแบคทีเรีย การวิเคราะห์ DNA ด้วยเจลอะกาโรสอิเล็กโตรโฟริซิส (Agarose gel electrophoresis) เทคนิคการโหลดสารละลาย DNA หน้าหลัก

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA อุปกรณ์และสารเคมี คิวเวตต์ หลอดทดลอง พาสเจอร์ปิเปตพลาสติก อ่างน้ำควบคุมอุณหภูมิ เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ที่สามารถวัดค่าการดูดกลืนแสงช่วง UV ได้ น้ำแข็งผสมน้ำ สารละลาย 0.02 M NaCl สารละลาย 0.05 M borate buffer, pH 8.5 สารละลาย DNA 1 หน่วย A260 ในสารละลาย 0.02 M NaCl ไปที่ 5 ดูวีดีทัศน์ หน้าหลัก

วีดีทัศน์การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA อ่านต่อ หน้าหลัก

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA รูปที่ 32 Melting curve (ดัดแปลงจาก 3) โดยการวัดค่า A260 ของ DNA ที่อุณหภูมิต่างๆ จะได้กราฟ Melting curve ดังรูปที่ 32 เป็นรูปตัว S อธิบายได้ว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น DNA เกลียวคู่จะถูกแยกเป็นสายเดี่ยวและสามารถดูดกลืนแสงได้มากขึ้น จนถึงจุดๆ หนึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจาก DNA ถูกเปลี่ยนไปเป็นสายเดี่ยวทั้งหมด จากกราฟสามารถหาค่า Tm ได้ คือ อุณหภูมิที่ทำให้ DNA เกลียวคู่ครึ่งหนึ่งแยกเป็นสายเดี่ยว อ่านต่อ หน้าหลัก

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ DNA รูปที่ 32 Melting curve (ดัดแปลงจาก 3) ค่า Tm ขึ้นอยู่กับ ความยาวของลำดับ DNA, ปริมาณเบส GC ใน DNA ถ้ามีมาก ค่า Tm จะสูง นอกจากนี้ค่า Tm สามารถหาได้จากสูตร Tm = 2x(A+T)+ 4x(G+C) หมายเหตุ A T G C คือ ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ในสาย DNA นั้นๆ ที่ต้องการหาค่า Tm หน้าหลัก ไปที่ 5

การสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอจากแบคทีเรีย หลักการสกัดพลาสมิด DNA ทำลายผนังเซลล์แบคทีเรีย โดยใช้เอนไซม์ไลโซไซม์ กำจัดเศษเซลล์และแยกโครโมโซมออกจากพลาสมิด โดยสารละลาย lysis buffer มีองค์ประกอบของ SDS และ NaOH ทำให้ DNA เสียสภาพทำลาย พันธะไฮโดรเจนของ dsDNA เมื่อใส่สารละลายโซเดียมอะซิเตต pH 4.8 ปรับให้สภาวะเป็นกลาง พลาสมิดดีเอ็นเอสามารถกลับคืนสู่สภาพธรรมชาติได้เป็นวงแหวนขนาดเล็ก แต่โครโมโซมซึ่งมีขนาดใหญ่จะเกาะกลุ่มตกตะกอน ไปที่ 5 อ่านต่อ หน้าหลัก

การสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอจากแบคทีเรีย หลักการสกัดพลาสมิด DNA ทำให้ DNA บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น โดยใช้ Protease และ RNase ซึ่งเป็นเอนไซม์ย่อยโปรตีน และ RNA ที่ปนอยู่ ตามลำดับ จากนั้นตกตะกอนเอนไซม์และ/หรือโปรตีนด้วยสารละลายฟีนอล/คลอโรฟอร์ม ตกตะกอน DNA ด้วยสารละลายเอทานอลที่เย็น ล้างตะกอนด้วย 70% เอทานอล จากนั้นตากตะกอน DNA ให้แห้ง และละลายด้วยน้ำกลั่น หรือ TE buffer ก่อนนำไปใช้ อ่านต่อ หน้าหลัก

การสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอจากแบคทีเรีย อุปกรณ์และสารเคมี หลอดทดลองพลาสติกขนาด 1.5 ml เครื่องปั่นเหวี่ยง (Microcentrifuge) พาสเจอร์ปิเปต ตู้เย็น -20 oC แบคทีเรียที่มีพลาสมิดดีเอ็นเอ อาหารเลี้ยงเชื้อ Tryptone soya broth Lysozyme solution (2 mg/ml lysozyme ใน 25 mM Tris-HCl buffer, 50 mM glucose, 10 mM EDTA, pH 8.0) Lysis solution (0.2 N NaOH, 1% SDS เตรียมก่อนใช้) Neutralizing solution (3M NaOAc, pH 4.8) Absolute ethanol 70% ethanol น้ำกลั่นผ่านการฆ่าเชื้อ ดูวีดีทัศน์ หน้าหลัก

วีดีทัศน์การสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอจากแบคทีเรีย หน้าหลัก ไปที่ 5

การวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis หลักการ เป็นเทคนิคใช้แยกสารที่มีประจุออกจากกัน โดยอาศัยการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางวุ้นอะกาโรส ภายใต้สนามไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของ DNA ภายใต้สนามไฟฟ้า DNA มีประจุสุทธิเป็นลบจึงเคลื่อนที่จากขั้วลบไปหาขั้วบวก ประจุต่อมวลของ DNA ทุกขนาดมีค่าเท่ากัน ไปที่ 5 อ่านต่อ หน้าหลัก

การวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis ความเข้มข้นของตัวกลาง %เจลอะกาโรส สำหรับการแยก DNA ขนาดเล็ก ควรใช้ %เจลสูงว่าการแยก DNA ขนาดใหญ่ อ่านต่อ หน้าหลัก

การวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis อุปกรณ์และสารเคมี ไมโครปิเปต เครื่องจ่ายกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์เตรียมเจลและรันอิเล็คโตรโฟริซิส เครื่องกำเนิดแสง UV สำหรับส่องดูแถบ DNA ที่ย้อมด้วย ethidium bromide บัฟเฟอร์ 1 X Tris-borate-EDTA หรือ 1 X TBE (0.089 M Tris base, 0.089 M boric acid, 0.002 M EDTA และ 0.5 µg/ml ethidium bromide) 0.7 % วุ้นอะกาโรส ในบัฟเฟอร์ 1 X TBE สารละลายพลาสมิดดีเอ็นเอ สารละลายสีโบรโมฟีนอลบลู (0.25% bromophenol blue, 30 % glycerol, 5 mM EDTA) ดูวีดีทัศน์ หน้าหลัก

อ่านต่อ วีดีทัศน์การวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis หน้าหลัก

ผลการวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis 1 2 3 4 เลนที่ 1 DNA มีขนาดเล็กกว่า DNA ในเลนที่ 2 จึงเคลื่อนที่ได้เร็ว และไกลกว่า เลนที่ 3 คือ DNA มาตรฐานที่ทราบขนาด เลนที่ 4 พลาสมิด DNA 3 รูปแบบ Supercoil เป็นวงปิดเกลียว วิ่งเร็วที่สุด รองลงมาคือ แบบเส้นตรง (Linear) และสุดท้ายคือ แบบเป็นวงแต่ไม่ขดม้วน (Relaxed) Relaxed plasmid Linear plasmid Supercoiled plasmid หน้าหลัก ไปที่ 5

ดูวีดีทัศน์ เคล็ดลับในการโหลดสารละลาย DNA ควรปิเปตสารละลายให้เต็มปริมาตร ไม่ควรมีฟองอากาศก่อนโหลด ควรปล่อยสารละลายให้หมด และไม่ควรดูดกลับ ไม่ควรจุ่มกดปลายทิปลึกจนทำให้ท้องเจลทะลุ ดูวีดีทัศน์ หน้าหลัก

วีดีทัศน์เทคนิคการโหลดสารละลาย DNA หน้าหลัก ไปที่ 5

แบบทดสอบทบทวนความรู้ 6 แบบทดสอบทบทวนความรู้ แบบทดสอบอัตนัย 6.1 แบบทดสอบปรนัย 6.2 หน้าหลัก

6.1 แบบทดสอบอัตนัย คำชี้แจงในการทำแบบทดสอบอัตนัย คลิกเฉลย เมื่อต้องการดูคำตอบที่ถูกต้อง คลิกหัวลูกศรชี้ทางขวา เพื่อทำข้อต่อไป คลิกหัวลูกศรชี้ทางซ้าย เพื่อย้อนกลับไปข้อก่อนหน้า คลิกเพื่อเริ่มทำแบบทดสอบ แบบทดสอบ หน้าหลัก

โครงสร้างของน้ำตาลที่พบในกรดนิวคลีอิก 2 1. น้ำตาลไรโบสที่พบใน RNA แตกต่างจากน้ำตาล ดีออกซีไรโบสที่พบใน DNA อย่างไร โครงสร้างของน้ำตาลที่พบในกรดนิวคลีอิก 2 ตำแหน่ง C2 ของน้ำตาลดีออกซิไรโบสใน DNA มีอะตอมไฮโดรเจน (H) แต่ที่ C2 ของน้ำตาลไรโบสใน RNA มี หมู่ hydroxyl (OH) ซึ่งว่องไวในการทำปฏิกิริยา และส่งผลให้ RNA ไม่เสถียรในสภาวะที่เป็นด่าง สังเกต คำว่า ดีออกซี (deoxy) แปลว่าไม่มีอะตอมออกซิเจน คาร์บอนตำแหน่งที่ 2 เขียนแทนว่า C2 แบบทดสอบ คลิกเพื่อดูเฉลย ข้อต่อไป

2. สภาวะที่เป็นด่างมีผลต่อความเสถียรของ RNA อย่างไร ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง RNA ไม่เสถียรและถูกสลายได้ง่ายกว่า DNA เนื่องจาก RNA มีน้ำตาลไรโบสเป็นองค์ประกอบ ที่ C2' มีหมู่ OH ซึ่งไวต่อการเกิดปฏิกิริยา จนกระทั่งเกิดการสลายพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ ทำให้สาย RNA สั้นลง ดังรูปที่ 19 แบบทดสอบ คลิกเพื่อดูเฉลย ข้อต่อไป

รูปที่ 29 การจัดเรียงโครงสร้างของ DNA ในโครโมโซม 2 Nucleosomes เกิดจาก DNA ซึ่งมีประจุลบพันรอบโปรตีนฮีสโตนที่มีประจุบวก เสมือนเป็นสายลูกปัด Nucleofilaments หรือ solenoid เกิดจากการพันเกลียวของสายจนได้เป็นเส้นใยที่มีขนาด 30 นาโน Miniband เกิดจากสาย Nucleofilaments วนเป็นวง เกาะกับแกนโปรตีนนิวเคลียร์สแคฟโฟล์ด (Nuclear scaffold protein) โครโมตินเกิดจากวง miniband ขดวนเรียงซ้อนกันจนกลายเป็นแท่งโครมาติน และเมื่อจับเข้าคู่กันเรียกว่าโครโมโซม แบบทดสอบ คลิกเพื่อดูเฉลย ข้อต่อไป

4. จงเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง DNA กับ RNA บทบาทหน้าที่ แหล่งที่พบ ชนิดของน้ำตาล การจับคู่ของเบส โครงสร้าง สภาวะที่เป็นด่าง ชนิด เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม รับข้อมูลจาก DNA และส่งต่อสู่โปรตีน นิวเคลียส และไมโทคอนเดรีย นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย และไซโตพลาสซึม ดีออกซีไรโบส ไรโบส A คู่ T และ G คู่ C A คู่ U และ G คู่ C สายเกลียวคู่ สายเดี่ยว เสถียร ไม่เสถียร ชนิดเดียว หลายชนิด เช่น mRNA, rRNA, tRNA, smallRNA, mtRNA เป็นต้น แบบทดสอบ คลิกเพื่อดูเฉลย ข้อต่อไป

5. ถ้าเติมแอลกฮอลลงในสารละลาย DNA จะเกิดอะไรขึ้น DNA ตกตะกอน เนื่องจากแอลกอฮอลเป็นสารละลายมีขั้วจะไปดึงน้ำที่อยู่ล้อมรอบ DNA ออก ทำให้ DNA จับรวมกลุ่ม เมื่อปั่นเหวี่ยงจะตกตะกอนอยู่ที่ก้นหลอดได้ หมายเหตุ น้ำเป็นสารที่มีขั้ว สามารถใช้สารละลาย Isopropanol ในการตกตะกอน DNA แทนได้ แบบทดสอบ คลิกเพื่อดูเฉลย

6.2 แบบทดสอบปรนัย คำชี้แจงในการทำแบบทดสอบปรนัย คลิกเลือกคำตอบข้อที่ถูกต้อง หากคลิกแล้วได้ยิน เสียงระเบิด แสดงว่าเลือกคำตอบผิด เสียงตบมือ แสดงว่าเลือกคำตอบถูกต้อง คลิกเฉลย เมื่อต้องการดูคำตอบที่ถูกต้อง คลิกเพื่อเริ่มทำแบบทดสอบ แบบทดสอบ หน้าหลัก

1. องค์ประกอบของแกนหลักในโครงสร้าง DNA เกลียวคู่ ที่มีสมบัติชอบน้ำ (Hydrophilic) คือข้อใด B. นิวคลีโอไซด์ + เบส เฉลย C. น้ำตาลเฮกโทส + เบส D. น้ำตาลเพนโทส + เบส E. น้ำตาลเพนโทส + ฟอสเฟต น้ำตาลเป็นสารมีขั้วและฟอสเฟตสามารถแตกตัวเป็นประจุ จึงมีสมบัติชอบน้ำ เพราะน้ำก็เป็นสารมีขั้ว ข้อต่อไป แบบทดสอบ

2. ข้อใดคือการเรียกชื่อของนิวคลีโอไทด์ในรูปนี้ A. Adenosine-5'-diphosphate Adenine B. Adenine-5'-triphosphate C. Adenosine-3'-triphosphate เฉลย D. Adenylate-5'-triphosphate E. Adenosine -5'-triophosphate การเรียกชื่อนิวคลีโอไทด์จะเริ่มจากชื่อ นิวคลีโอไซด์ ตามด้วยตำแหน่งที่ฟอสเฟตจับ และลงท้ายด้วยจำนวนหมู่ฟอสเฟต ดังนั้นข้อ E ถูกต้อง ข้อต่อไป แบบทดสอบ

3. ข้อใดคือสมบัติทางกายภาพของนิวคลีโอไทด์ A. เป็นโคเอนไซม์ B. เป็นแหล่งพลังงาน เช่น ATP เฉลย C. เป็นหน่วยย่อยของกรดนิวคลีอิก D. ดูดกลืนแสงช่วงอัตราไวโอเลตได้ E. เก็บและถ่ายทอดรหัสพันธุกรรมสู่ลูกหลาน A, B, C และ E เป็นสมบัติทางชีวภาพของนิวคลีโอไทด์ ข้อต่อไป แบบทดสอบ

4. RNA คือนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะใด B. ไกลโคซิดิก เฉลย C. ไฮโดรโฟบิก D. ฟอสโฟไดเอสเทอร์ E. ฟอสโฟแอนไฮไดร์ด กรดนิวคลีอิกคือ นิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธฟอสโฟไดเอสเทอร์ ข้อต่อไป แบบทดสอบ

5. RNA ชนิดใดที่มีส่วนของ exon และ intron A. hnRNA B. tRNA เฉลย C. mtRNA D. siRNA E. rRNA hnRNA คือ pre-mRNA ที่ถูกถอดรหัสมาจาก DNA เป็น RNA ที่มีทั้งส่วนที่เป็นยีน (Exon) และส่วนที่ไม่ถูกแปลรหัส (Intron) ซึ่งจะถูกตัดออกก่อนแปลรหัสเป็นโปรตีน ข้อต่อไป แบบทดสอบ

6. จากภาพ DNA สามารถดูดกลืนแสงที่ 260 นาโนเมตร ได้มากขึ้น เรียกปรากฎการณ์นี้ว่าอะไร A B C A. Renaturation B. Denaturation C. Hyperchromic shift D. Hypochromic shift เฉลย E. Homochromic shift ข้อต่อไป แบบทดสอบ

7. ลำดับ DNA ในข้อใดที่มีค่า Tm สูงที่สุด A. AAAAAAAAA B. ATATATATA เฉลย C. AGTAGTAGT D. GCGCGCGCG E. AGAGAGAGA จากสูตร Tm = 2x(A+T)+ 4x(G+C) พบว่า Tm ที่ได้จากการคำนวณของข้อ A ถึง E เท่ากับ 18, 18, 24, 36, 26 ตามลำดับ ดังนั้นข้อ D มีค่า Tm สูงสุด มีองค์ประกอบของเบส G และ C มากที่สุด ข้อต่อไป แบบทดสอบ

8. ปัจจัยใดไม่มีผลต่อโครงสร้างของ DNA B. pH C. การสลายพันธะไฮโดรเจน เฉลย D. สารเคมี E. การสลายพันธะโควาเลนต์ พันธะที่มีผลต่อโครงสร้าง DNA คือ พันธะไฮโดรโฟบิกและพันธะไฮโดรเจน ข้อต่อไป แบบทดสอบ

9. DNA หลังถูกทำให้เสียสภาพ แล้วปล่อยให้คืนรูปเป็นสายคู่เกิดจากคุณสมบัติอะไร A. DNA มีประจุเป็นลบมากขึ้น B. Renaturation ของ DNA เฉลย C. เกิดปรากฎการณ์ hypochromic shift D. ทำลายพันธะไฮโดรโฟบิกของคู่เบส E. DNA สามารถดูดกลืนแสงมากขึ้น ข้อต่อไป แบบทดสอบ

10. ผลการวิเคราะห์ DNA ด้วย Agarose gel electrophoresis ข้อใดถูกต้อง A. DNA เลนที่ 1 มีขนาดเล็กกว่า DNA เลนที่ 3 1 2 3 B. DNA เลนที่ 1 เป็นชนิดเดียวกับ DNA เลนที่ 2 C. DNA เลนที่ 2 มีรูปร่างเดียวกับ DNA เลนที่ 3 D. DNA เลนที่ 2 เคลื่อนที่ได้เร็วกว่า DNA เลนที่ 3 เฉลย E. DNA เลนที่ 1 มีขนาดเท่ากับ DNA เลนที่ 2 DNA เลนที่ 1 มีขนาดเท่ากับ DNA เลนที่ 2 แต่ไม่ได้หมายความว่าเป็นชนิดเดียวกัน เลนที่ 3 เคลื่อนที่ได้เร็วกว่า 1 และ 2 แสดงว่า DNA มีขนาดเล็กกว่า แบบทดสอบ

เอกสารอ้างอิง McKee T and McKee JR. Biochemistry: The Molecular Basis Of Life, 3rd ed. New York: McGraw-Hill; 2004. Garrett RH and Grisham CM. Biochemistry. 2nd ed. Saunders College: Fort Worth; 1999. Nelson DL and Cox MM. Lehninger Principles of Biochemistry. 5thed. New York: W.H. Freeman; 2008. Horton R, Moran LA, Scrimgeour G, Perry M and Rawn D. Principles of Biochemistry. 4thed. New Jersey: Prentice Hall; 2006 Lieberman M and Marks AD. Marks’ basic medical BIOCHEMISTRY A CLINICAL APPROACH. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott William & Wilkins; 2009. Krempels D. DNA: Structure and Replication. Available at: URL:http://www.bio.miami.edu/dana/pix/phosphodiester.jpg/. Accessed Mar 15, 2011. Johnson A, Raff L and Walter R. Molecular Biology of the Cell. 5thed. New York: Garland Science; 2008. Devlin TM. The textbook of Biochemistry with Clinical correlations. 6thed. New York:WILEY-LISS; 2005. Murray RK, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Rodwell VW and Weil PA. Harper’s Illustrated Biochemistry. 28thed. New York: McGraw-Hill; 2009.

Thank You For Your Attention