DNA กับการสังเคราะห์โปรตีน

Posted: February 24, 2012 in Uncategorized

DNA กับการสังเคราะห์โปรตีน

โครงสร้างและชนิดของ RNA

RNA มีโครงสร้างคล้าย DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์เรียงต่อกันด้วยพันธะฟอสโพไดเอสเทอร์เป็นโพลีนิวคลี โอไทด์ แต่องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์แตกต่างกันที่น้ำตาลและเบส โดย น้ำตาลของ RNA เป็นไรโบส ส่วนเบสใน RNA มียูราซิล (u) มาแทนไทมีน(T)

 

RNARNA

ที่มา www.kik5.com/images/bio/img/p6_9_clip_image001.jpg

RNA ในเซลล์มีปริมาณมากมาย มากกว่า DNA 5-10 เท่า หน้าที่หลักเกี่ยวข้องกับ กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน RNA ในเซลล์ส่วนใหญ่เป็นสายเดี่ยว (single standed) เนื่องจาก RNA ต้องมีโครงสร้างสามมิติที่ถูกต้องสำหรับทำหน้าที่ภายในเซลล์ดังนั้น RNA อาจจะเสียสภาพได้ด้วยความร้อน และpHสูงๆ เช่นเดียวกับ DNA แต่โครงสร้างส่วนที่เป็นเกลียวเป็นช่วงสั้นๆเท่านั้น จึงทำให้เสียสภาพได้ง่ายกว่า DNA

ชนิดของ RNA

ภายในเซลล์มี RNA 3 ชนิด ดังนี้

  1. เมสเซนเจอร์อาร์เอ็นเอ หรือ เอ็มอาร์เอ็นเอ ( messenger RNA : mRNA) เป็นอาร์เอ็นเอที่ได้จากกระบวนการถอดรหัส ( transcription ) ของสายใดสายหนึ่งของดีเอ็นเอ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นรหัสพันธุกรรมที่ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน
    mRNAmRNA

    ที่มา www.kik5.com/images/bio/img/p6_10_clip_image002.jpg

  2. ทรานสเฟอร์อาร์เอ็นเอ หรือ ทีอาร์เอ็นเอ ( transfer RNA : tRNA) อาร์เอ็นเอชนิดนี้ผลิตจากดีเอ็นเอเช่นเดียวกัน ทำหน้าที่ในการนำกรดอะมิโนต่างๆ ไปยังไรโบโซม ซึ่งเป็นแหล่งที่มีการสังเคราะห์โปรตีน ในไซโทพลาซึม
    mRNAtRNA

    ที่มา http://www.kik5.com/images/bio/img/p6_10_clip_image002_0000.jpg

  3. ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ หรือ อาร์อาร์เอ็นเอ (ribosomal RNA : rRNA ) อาร์เอ็นเอชนิดนี้ผลิตจากดีเอ็นเอโดยกระบวนการถอดรหัสเช่นเดียวกัน แต่ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของไรโบโซมโดยอาร์เอ็นเอรวมกับโปรตีนกลายเป็น หน่วยของไรโบโซม
    t RNAr RNA

    ที่มา www.kik5.com/images/bio/img/p6_10_clip_image002_0001.jpg

การสังเคราะห์ RNA

การสังเคราะห์ RNA จำเป็นต้องอาศัย DNA สายหนึ่งเป็นต้นแบบ ซึ่งมีขั้นตอนดังนี้

  1. พอลินิวคลีโอไทด์สองสายของดีเอ็นเอคลายเกลียวแยกจากกันบริเวณที่
    จะมีการสังเคราะห์ RNA
  2. นำนิวคลีโอไทด์ของ RNA เข้าจับกับเบสของ DNA แต่ใน RNA ไม่มีไทมีน(T)
    มียูราซิล (U) แทน
  3. การสังเคราะห์ RNA เริ่มจากปลาย 3’ไปยังปลาย 5’ของ DNA โมเลกุลของ RNA จึงเริ่มจากปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′
  4. นิวคลีโอไทด์ของ RNA เชื่อมต่อกันโดยอาศัย เอนไซม์ ชื่อ อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส ( RNA polymerase)

ขั้นตอนการสังเคราะห์ RNA โดยมี DNA เป็นแม่พิมพ์นี้ เรียกว่า ทรานสคริปชัน(transcription)

การสังเคราะห์ RNA การสังเคราะห์ RNA

ที่มา www.bioarunya.th.gs/web-b/ioarunya/bio043.htm

การสังเคราะห์ RNA การสังเคราะห์ RNA

ที่มา www.bioarunya.th.gs/web-b/ioarunya/bio043.htm

การสังเคราะห์ RNA การสังเคราะห์ RNA

ที่มา www.bioarunya.th.gs/web-b/ioarunya/bio043.htm

รหัสพันธุกรรม

รหัสพันธุกรรม คือ ลำดับของเบสบน DNA ซึ่งถ่ายทอดไปยัง RNA ในการสังเคราะห์โปรตีน เบสใน DNA มีเพียง 4 ตัว ส่วนกรดอะมิโนมีอย่างน้อย 20 ชนิด ดังนั้นรหัสหนึ่ง ๆ จะต้องประกอบด้วยเบสอย่างน้อย 3 ตัว ประกอบกัน และจากการคำนวณรหัสหนึ่งมีเบส 3 ตัวจะได้รหัสจำนวนถึง 64 รหัสด้วยกัน ซึ่งมากเกินพอสำหรับกรดอะมิโนที่มีอยู่ในธรรมชาติ จากการทดลองทำให้ทราบว่ามีหลาย ๆ รหัสที่มีความหมายสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน รหัสบน mRNA นี้เรียกว่า โคดอนซึ่งมีเบสคู่รวมกับเบสอิสระ บน tRNA ที่เรียกว่า แอนทิโคดอน

 

ตารางแสดงรหัสพันธุกรรมตารางแสดงรหัสพันธุกรรม

ที่มา www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanoke/fig13_18.jpg

ตารางแสดงรหัสพันธุกรรม แบบวงกลมตารางแสดงรหัสพันธุกรรม แบบวงกลม

ที่มา www.biology.lsu.edu/heydrjay/1201/Chapter17/SCI_Amino_Acid_CIRCLE.jpg

การสังเคราะห์โปรตีน

http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/images/nut.swf

ที่มา www.kik5.com/images/flv/nut.swf

DNA ทำหน้าที่ในการกำหนดชนิดของโปรตีนที่เซลล์สังเคราะห์ขึ้นมาเพื่อนำไปใช้ใน กิจกรรมต่างๆ ภายในเซลล์ ลำดับเบสในโมเลกุลของ   DNA ของยีนหนึ่งจะเป็นตัวกำหนดการเรียงตัวของกรดอะมิโนชนิดต่างๆ ของโปรตีนที่จะสังเคราะห์ขึ้นมา

DNA แต่ละโมเลกุลแตกต่างกันที่ลำดับเบส ซึ่งมีเพียง 4 ชนิด คือ A  T  C  G  ถ้ามีนิวคลีโอไทด์ 2 โมเลกุลเรียงต่อกัน  ลำดับเบส  4 ตัว นี้จะแตกต่างกัน เท่ากับ 42 = 16 แบบได้แก่ AA  AT  TA  AC  CA  AG  GA  TT  TC  CT  TG  GT  CC  CG  GC  และGG  จำนวน 16 แบบนี้ ไม่เพียงพอที่จะเป็นรหัสให้แก่กรดอะมิโนซึ่งมีประมาณ 20 ชนิด ถ้ามีนิวคลีโอไทด์ 3 โมเลกุลเรียงต่อกัน  ลำดับเบส 4 ตัวนี้ จะแตกต่างกันเท่ากับ 43 = 64 แบบ ซึ่งเกินกว่าจำนวนชนิดของกรดอะมิโนที่มีอยู่

ใน พ.ศ. 2504 เอ็ม.ดับบลิว. ไนเรนเบิร์ก ( M.W.Nirenberg) และ เจ.เอ็ช. แมททัย ( J.H.  Matthei)  ชาวอเมริกัน  ได้ค้นพบรหัสพันธุกรรมแรก คือ   UUU ซึ่ง เป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิด ฟินิลอะลานีน ( phenylalanine) และต่อมามีการค้นพบเพิ่มเติมขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งใน พ.ศ. 2509 พบรหัสพันธุกรรมถึง 61 รหัสด้วยกัน เหลือเพียง 3 รหัส คือ UAA , UAG และ  UGA ซึ่งไม่พบเป็นรหัสของกรดอะมิโนใดๆ ภายหลังจึงพบว่า รหัสทั้งสามนี้ทำหน้าที่หยุดการสังเคราะห์โปรตีน  นอกจากนี้ยังพบว่า AUG ซึ่งเป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิดเมไทโอนีน ( methionine ) เป็นรหัสตั้งต้นของการสังเคราะห์โปรตีนอีกด้วยการสังเคราะห์โปรตีนเป็น กระบวนการที่เกิดขึ้นในไซโทพลาซึมของเซลล์โดยมีออร์แกเนล์ ที่เกี่ยว ข้องคือไรโบโซม เมื่อDNA ภายในนิวเคลียส  สังเคราะห์ mRNA    ลำดับของ mRNA ซึ่งเป็นรหัสพันธุกรรมนี้ถูกกำหนดโดยลำดับเบสของDNA เรียก ขั้นตอนการสังเคราะห์mRNA ว่า การถอดรหัสพันธุกรรม  (Transcription)    mRNAจะถูกส่งออก มาที่ไซโทพลาซึม โดยmRNAจะนำรหัสพันธุกรรมไปสู่การ สังเคราะห์โปรตีน  โดยการทำงานของไรโบโซม ร่วมกับ tRNA ที่ทำหน้าที่ นำกรดอะมิโนมาเรียงต่อกันตามรหัสพันธุกรรม ของ mRNA   ไรโบโซมหน่วยเล็กจะเข้าไปจับกับmRNAก่อน ต่อจากนั้นtRNA โมเลกุลแรกนำกรดอะ มิโนเข้าจับกับ mRNA ในไรโบโซม แล้วไรโบโซมหน่วยใหญ่จึงจะเข้าจับ ต่อจาก นั้น tRNA โมเลกุลที่สองจะเข้าจับกับ mRNA อิกตำแหน่งหนึ่ง  จนกระทั่งไรโบโซมเครื่อนที่ไปพบรหัสที่ทำหน้าที่หยุดการสังเคราะห์โปรตีนไร โบโซม ก็จะแยกออกจากmRNA การสังเคราะห์โปรตีนจึงสี้นสุดลงและการสังเคราะแบบ นี้เรียกว่า  การแปลรหัสพันธุกรรม (Translation)

 

การสังเคาระห์โปรตีนการสังเคราะห์โปรตีน

ที่มา bioweb.uwlax.edu/GenWeb/Molecular/Theory/Translation/translation.htm

 

การสังเคาระห์โปรตีนการสังเคราะห์โปรตีน

 

อ้างอิง

http://www.thaigoodview.com

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s