ดีเอ็นเอ (อังกฤษ: DNA) เป็นชื่อย่อของสารพันธุกรรม มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า กรดดีออกซีไรโบ นิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid) ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิก (กรดที่พบในใจกลางของเซลล์ทุกชนิด) ที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ คน, สัตว์, พืช, เชื้อรา, แบคทีเรีย, ไวรัส เป็นต้น ดีเอ็นเอบรรจุข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นไว้ ซึ่งมีลักษณะที่ผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ พ่อและแม่ และสามารถถ่ายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือ ลูกหลาน.
ดีเอ็นเอมีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ คล้ายบันไดลิงที่บิดตัว ขาของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) นิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาล, ฟอสเฟต (ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน) และเบส (หรือด่าง) นิวคลีโอไทด์มีอยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine, A) , ไทมีน (thymine, T) , ไซโทซีน (cytosine, C) และกัวนีน (guanine, G) ขาของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ T และ C จะเชื่อมกับ G เท่านั้น (ในกรณีของดีเอ็นเอ) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของเบสในดีเอ็นเอนั่นเอง
 |
| DNA |
ผู้ค้นพบดีเอ็นเอ คือ ฟรีดริช มีเชอร์ ในปี พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) แต่ไม่ทราบว่ามีโครงสร้างอย่างไร จนในปี พ.ศ. 2496 (ค.ศ. 1953) เจมส์ ดี. วัตสัน และฟรานซิส คริก เป็นผู้ไขความลับโครงสร้างของดีเอ็นเอ และนั่นนับเป็นจุดเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ ในประเทศไทย มีนิยายวิทยาศาสตร์ชื่อ ดีเอ็นเอเขียน โดยวีรวัฒน์ กนกนุเคราะห์
ลำดับดีเอ็นเอ
อักษรที่ใช้ในลำดับดีเอ็นเอได้แก่ A, C, G, และ T ซึ่งแทนหน่วยย่อยนิวคลีโอไทด์ (nucleotide) ของสายดีเอ็นเอได้แก่เบสอะดีนีน (adenine) , ไซโตซีน (cytosine) , กัวนีน (guanine) และ ไทมีน (thymine) ตามลำดับซึ่งต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนท์กับแกนหลักฟอสเฟต (phospho-backbone) โดยทั่วไปแล้วลำดับจะถูกพิมพ์ชิดกับอักษรตัวต่อไปโดยไม่มีช่องวรรคจากด้าน 5' ไป 3' จากซ้ายไปขวา เช่นในลำดับ AAAGTCTGAC ชุดของนิวคลีโอไทด์ที่มีลำดับเบสมากกว่า 4 ตัวจะเรียกว่า ลำดับดีเอ็นเอ
การทำงานทางชีวภาพของลำดับดีเอ็นเอจะขึ้นกับข้อมูลที่อยู่ในลำดับดีเอ็น เอ ลำดับนี้อาจ sense (มีนัย) หรือ anti-sense (ไม่มีนัย) หรืออาจเป็นส่วนที่ถอดรหัสพันธุกรรม (coding) หรือไม่ถอดเป็นรหัสพันธุกรรม (noncoding) ลำดับดีเอ็นเอนั้นอาจบรรจุข้อมูล ดีเอ็นเอขยะ (junk DNA)
ลำดับดีเอ็นเออาจถอดมาได้จากวัตถุดิบทางชีวภาพผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การลำดับดีเอ็นเอ (DNA sequencing)
ในบางครั้ง อาจมีอักษรอื่นๆ นอกเหนือจาก A, T, C, และ G ปรากฏในลำดับดีเอ็นเอ ซึ่งแสดงถึงความกำกวม (ambiguity) ในโมเลกุลดีเอ็นเอตัวอย่างทั้งหมดอาจมีนิวคลีโอไทด์มากกว่า 1 ชนิดที่อยู่ในตำแหน่งนั้น ระบบการเรียกชื่อสารเคมีของ IUPACได้กำหนดกฎมาเป็นดังนี้
A = adenine
C = cytosine
G = guanine
T = thymine
R = G A (purine)
Y = T C (pyrimidine)
K = G T (keto)
M = A C (amino)
S = G C (strong bonds)
W = A T (weak bonds)
B = G T C (all but A)
D = G A T (all but C)
H = A C T (all but G)
V = G C A (all but T)
N = A G C T (any) อาร์เอ็นเอ
กรดไรโบนิวคลีอิก หรือ อาร์เอ็นเอ (Ribonucleic acid - RNA) เป็นพอลิเมอร์ของกรดนิวคลีอิกที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ (nucleotide) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ อาร์เอ็นเอนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยวงแหวนไรโบส (ribose) ซึ่งแตกต่างจากดีเอ็นเอที่ประกอบด้วยวงแหวนดีออกซีไรโบส (deoxyribose) อาร์เอ็นเอเกิดจากการคัดสำเนาข้อมูลจากดีเอ็นเอโดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส แล้วเข้ากระบวนการต่อเนื่องโดยเอนไซม์อื่นๆ อีก อาร์เอ็นเอจะทำหน้าที่เหมือนแม่แบบสำหรับแปลข้อมูลจากยีน ไปเป็นข้อมูลในโปรตีน แล้วขนย้ายกรดอะมิโนเข้าไปในไรโบโซม (ribosome) เพื่อผลิตโปรตีน และแปลข้อความไปเป็นสำเนาข้อมูล (transcript) ในโปรตีนประวัติ
- ค.ศ. 1869 ค้นพบกรดนิวคลีอิก โดย โยฮันน์ ไมเชอร์ (Johann Friedrich Miescher (1844-1895)) เมื่อแรกพบเขาเรียกวัตถุนี้ว่า นิวคลีอิน (nuclein) เพราะว่าเขาพบมันในนิวเคลียส ต่อเขาพบว่ามันก็มีในเซลล์ประเภทโพรแคริโอตซึ่งไม่มีนิวเคลียส ด้วย
- ค.ศ. 1939 เข้าใจหน้าที่ของอาร์เอ็นเอในการสังเคราะห์โปรตีน โดยการศึกษาทดลองของ ทอร์บเยิร์น คาสเพอร์สัน (Torbjörn Oskar Caspersson) , ชอง บราเช (Jean Brachet) และแจ็ก ชูลตซ์ (Jack Schultz)
- ค.ศ. 1964 พบช่วงต่อ (sequence) ของนิวคลีโอไทด์ 77 ตัว ใน tRNA ของยีสต์ โดย รอเบิร์ต ฮอลลีย์ (Robert W. Holley)
- ค.ศ. 1968 รอเบิร์ต ฮอลลีย์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์
โครง สร้างทางเคมี
ด่าง 3 ตัวแรกเหมือนกับที่พบใน DNA แต่ ยูราซิล มาแทนที่ไทมีน (thymine) โดยจะเชื่อมต่อกับ อะดีโนซีน ด่างตัวนี้เป็นสารประกอบ ไพริมิดีน (pyrimidine) ด้วย และมีความคล้ายกับ ไทมีน (thymine) ยูราซิลมีพลังของการทำงาน น้อยกว่า ไทมีน อย่างไรก็ดีใน DNA ยูราซิลจะถูกผลิตโดยการ สลายตัวทางเคมีของ ไซโตซีน ดังนั้นจึงสามารถตรวจพบ ไทมีน จึงสรุปว่า
- ยูราซิลถูกจัดสรรไว้ สำหรับ RNA ที่ซึ่งปริมาณมีความสำคัญแต่ช่วงอายุสั้น
- ไทมีนถูกจัดสรรไว้สำหรับ DNA ที่ซึ่งการรักษาช่วงตอน (sequence) ของโครงสร้างโมเลกุลมีความสำคัญ
การ เปรียบเทียบระหว่าง RNA และ DNA
RNA เป็นโมเลกุลเกลียวเดี่ยว มีโซ่นิวคลิโอไทด์ที่สั้นกว่า ไม่เหมือนกับ DNA และ RNA มีน้ำตาลไรโบส (ribose) ในขณะที่ DNA เป็น ดีออกซิไรโบส (deoxyribose) (มี ไฮดรอกซิล กรุป เชื่อมต่อกับวงแหวนเพนโตส ที่ตำแหน่ง 2' ซึ่งใน DNA มี ไฮโดรเจน อะตอมแทนไฮดรอกซิล กรุป) ไฮดรอกซิล กรุป นี้จะทำให้ RNAมีสเถียรภาพน้อยกว่า DNA เพราะจะถูก ไฮโดรไลสิส ได้ง่าย นอกจากนี้ RNA หลายประเภท (tRNA, rRNA) มี เซกคอนดารีสตรักเจอร์ (secondary structure) ซึ่งช่วยให้มันมีสเถียรภาพมากขึ้นการ สังเคราะห์
การสังเคราะห์ RNA ถูกเร่งปฏิกิริยาโดย เอนไซม์ อาร์เอ็นเอ พอลิเมอเรส (RNA polymerase) ใช้ DNA เป็นแม่แบบ เริ่มต้นการสังเคราะห์โดยการเชื่อมต่อกับเอนไซม์ตรงตำแหน่ง โปรโมเตอร์ (promoter) ซีเควนซ์ (sequence) ใน DNA (ตามธรรมดาพบ "อัพสตรีม" (upstream) ของ ยีน) DNA ดับเบิลเฮลิกซ์จะคลายตัวออกโดยการทำงานของเอนไซม์ เฮลิเคส (helicase) แล้วเอนไซม์จะเคลื่อนไปตามแม่แบบเกลียวในทิศทางจาก 3’ -> 5’ และการสังเคราะห์โมเลกุลของ RNA จะมีทิศทางจาก 5’ -> 3’tuigyiiiiiiiiiiiiiiutiiytytuอณูพันธุศาสตร์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
อณูพันธุศาสตร์ (อังกฤษ: molecular genetics) เป็นแขนงหนึ่งของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ที่ว่าด้วยเรื่องพันธุกรรมระดับโมเลกุล หรือ ดีเอ็นเอ และ ยีน ซึ่งนำมาสู่ความเข้าใจในเรื่องพันธุศาสตร์ อีกทั้งเกี่ยวข้องใกล้ชิดกับวิชาชีวเคมี และนำไปประยุกต์ใช้ในแบบของวิชาเทคโนโลยีชีวภาพหน่วยพันธุกรรม
ยีนสามารถเป็นได้ทั้ง ดีเอ็นเอ หรือว่า อาร์เอ็นเอ ก็ได้ แต่ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงนั้นจะเป็นดีเอ็นเอหมดเพราะเสถียรมากเหมาะแก่การ เก็บข้อมูล ขณะที่อาร์เอ็นเอ จะพบในพวกไวรัส ยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์จะรวมเรียกว่า จีโนม และโครงสร้างของจีโนมในพวกโพรคารีโอตและยูคารีโอตจะแตกต่างกัน ถ้ายีนเกิดผิดไปจากปกติเรียกว่า การกลายพันธุ์ ซึ่งเกิดเองตามธรรมชาติหรือถูกกระตุ้นให้เกิดก็ได้ โดยส่วนมากแล้วเมื่อยีนเกิดผิดปกติไปจะส่งผลเสียต่อสิ่งมีชิวิตนั้นมากกว่า ผลดี เช่น ในคน สามารถทำให้ป่วย เจ็บไข้ หรือถึงแก่ชีวิตได้ โรคที่เกิดจากสาเหตุนี้เรียกว่า โรคทางพันธุกรรม ซึ่งจะถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปหรือไม่ก็ได้.
เทคโนโลยีชีวภาพ
ความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพอาจก่อให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ส่งผลให้เกิดกระบวนการสร้าง กระบวนการทำลาย หรือการก่อให้เกิดสิ่งใหม่ที่ดำเนินอยู่ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งกระบวนการ ทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เป็นผลมาจากการทำงานของสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ และหน่วยพันธุกรรมหรือยีน การศึกษางานด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องอาศัยความรู้พื้นฐาน เกี่ยวกับสารพันธุกรรม และพฤติกรรมของสารพันธุกรรม รวมทั้งวิธีการสำคัญต่างๆที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการด้านเทคโนโลยี ชีวภาพเพื่อการ นำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติก็คือ เทคโนโลยีการหมัก (Fermentation Technology) และ เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ คือ เทคโนโลยี รีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ (DNA Recombinant Technology) หรือ พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น