การศึกษา DNA การศึกษาโครงสร้างของ DNA นักฟิสิกส์ได้ใช้เทคนิคอย่างหนึ่งที่เรียกว่า เอกซ์เรย์ ดิฟแฟรกชัน (X-ray diffraction) ศึกษาโครงสร้างของสารเคมีต่าง ๆ โดยได้นำตัวอย่างของ DNA บริสุทธิ์ ซึ่งมีลักษณะเป็นสารกึ่งผลึกไปวิเคราะห์ด้วยวิธีนี้ จนกระทั่งปี พ.ศ. 2493-2495 เอ็ม เอฟ วิลคินส์ (M.H.F. Wilkin) และ โรซาลิน แฟรงคลิน (Rosalin Franklin) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้ภาพถ่ายที่ชัดเจนมาก แสดงการหักเหของรังสีเอกซ์ที่ฉายผ่านโมเลกุลของ DNA ภาพนี้ทำให้นักฟิสิกส์แปลผลได้ว่า โครงสร้างของ DNA มีลักษณะเป็นเกลียว (helix) และประกอบด้วยสายพอลินิวคลีโอไทด์มากกว่า 1 สายขึ้นไป

ภาพที่เกิดจากการหักเหของรังสีเอกซ์ผ่าน DNA http://www.bloggang.com/data/d/dnahunsa/picture/1285252849.jpg http://www.learner.org/courses/essential/physicalsci/session5/closer1.html

 เจมส์ วัตสัน และ ฟรานซิส คริก เป็นผู้ค้นพบ DNA เกลียวคู่แบบเวียนขวา ในเดือนเมษายน 2496 และได้รับรางวัลโนเบลไปเมื่อ พ.ศ.2505

DNA หรือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid) ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิก (กรดที่พบในใจกลางของเซลล์ทุกชนิด) ที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด บรรจุข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นไว้ ซึ่งมีลักษณะที่ผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ พ่อและแม่ (Parent) และสามารถถ่ายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือ ลูกหลาน (Offspring)

องค์ประกอบทางเคมี DNA เป็นกรดนิวคลีอิกชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ (polymer) สายยาวประกอบด้วยหน่วยย่อย หรือ มอนอเมอร์ (monomer) ที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ ซึ่งแต่ละนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย http://www.usd116.org/apalla/biology/unit3/notes/images/Nucleotide.jpg http://www.abpischools.org.uk/res/coResourceImport/modules/genome/en-images/nucleotide.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) 1. น้ำตาลเพนโทส คือ น้ำตาลดีออกซีไรโบส ซึ่งมีคาร์บอน 5 อะตอม http://4.bp.blogspot.com/_r486mG1EY_s/SP6cy8xwtdI/AAAAAAAAAA8/bpS0l3kq-KE/s320/DNA%2520pentose.gif http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQSSvXiWVyWScEPCp6ml3Z8fCCMiF3nEUDh2uCbf6v6DPb-MG5doKVBafDr

http://www.biologyjunction.com/images/image004.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) 2. ไนโตรจีนัสเบส(niteongenous base) เป็นโครงสร้างประกอบด้วย วงแหวนที่มีอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจน แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ ก. เบสพิวรีน ( Purine base ) มีวงแหวน 2 วง แบ่งเป็น 2 ชนิดได้แก่ กวานีน ( Guanine : G) , อะดีนีน ( Adenine : A) http://chemtech.org/cn/cn2325/images/36-base2.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) ข. เบสไพริมิดีน (pyrimidine) มีวงแหวน 1 วง ได้แก่ ไซโทซีน ( Cytosin : C) , ไทมีน ( Thymine : T ) และยูราซิล ( Uracil : U ) ข้อควรรู้ : ไทมีน จะพบใน DNA ส่วน ยูราซิล จะพบใน RNA เท่านั้น http://chemtech.org/cn/cn2325/images/36-base3.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) 3. หมู่ฟอสเฟต (Phosphate Group) http://student.ccbcmd.edu/~gkaiser/biotutorials/dna/images/phosphate.jpg

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) น้ำตาลดีออกซีไรโบส หมู่ฟอสเฟต และเบส จับกันด้วยพันธะโควาเลนท์รวมกันเป็น monomer ที่เรียกว่า นิวคลีไทด์ (Nucleotide) http://staff.jccc.net/pdecell/biochemistry/nucleotheme.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) นิวคลีโอไทด์ภายในสายเดียวกัน จะเชื่อมต่อกันระหว่างหมู่ฟอสเฟตด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (phosphodiester bond) เกิดเป็นโพลี นิวคลีโอไทด์ (polynucleotide) โพลีนิวคลีโอไทด์แต่ละสายจะเรียงตัวจาก 5'-3' สวนทิศกัน โดยยึดตำแหน่งของน้ำตาลเป็นหลัก http://click4biology.info/c4b/3/images/3.3/dinucleotide.gif

http://www.mun.ca/biology/scarr/Polynucleotide_directionality.gif

องค์ประกอบทางเคมี (ต่อ) โพลีนิวคลีโอไทด์ 2 สาย จะจับคู่กันโดยเบสในนิวคลีโอไทด์จะเชื่อมต่อกันระหว่างสายด้วยพันธะไฮโดรเจน โดย A จะเชื่อมกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ double bonds (A = T)และ C จะเชื่อมกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ triple bonds (C G) และมีลักษณะเป็นแบบเกลียวคู่เวียนขวา (right-handed double helix DNA)

http://images. tutorvista http://images.tutorvista.com/content/heredity-and-evolution/polynucleotide-formation.gif

http://faculty.samford.edu/~djohnso2/44962/405/04.05/f04-05-2.jpg

http://www2.le.ac.uk/departments/genetics/vgec/diagrams/31%20polynucleotide%202.jpg/image_preview

http://academic. brooklyn. cuny http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/molecular%20biology/16-05-doublehelix.jpg http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/molecular%20biology/16-05-doublehelix.jpg

http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ge/m4/s1/assets/images/gem4s1_1.jpg

http://www.3dscience.com/img/Products/3D_Models/Biology/DNA/DNA_w_Phosphate_structure/Supporting_images/3d_model_DNA_w_phosphate_1.jpg http://www.pubwages.com/wp-content/uploads/2011/09/dna.jpg http://www.sciencephoto.com/image/198053/large/F0022076-DNA_structure-SPL.jpg http://us.123rf.com/400wm/400/400/coramax/coramax1208/coramax120801568/14814851-3d-people--man-person-with-dna-structure.jpg