วิชา พันธุศาสตร์เพื่อการเกษตร โดย อ.จุฑามาศ
Post date: Jul 12, 2011 2:47:37 PM
สวัสดีค่ะ นักศึกษาพันธุศาสตร์เพื่อการเกษตรทุกท่าน หลังจากที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับเซลล์และการแสดงออกของยีน การถ่ายทอดพันธุกรรมและกฎเมเดลไปแล้ว ส่วนการเรียนกับอาจารย์วันนี้ จะมาเรียนต่อเรื่องสารจำลองพันธุกรรม การจำลองดีเอ็นเอ กระบวนการลอกรหัส และการแปลรหัส การแสดงออกของยีน
และต่อไป เราจะได้เรียนเกี่ยวกับ การอธิบายการแสดงออกของยีนที่อยู่นอกเหนือจากกฎเมนเดล ทั้งการผสมพันธุ์หนูที่รุ่น F2 มีขน 4 แบบคือ สีเทา สีดำ สีเหลืองและสีครีม โดยมีพ่อแม่หนู สีดำและสีเหลืองผสมพันธุ์กัน การถ่ายทอดลักษณะของหงอนไก่ 4 แบบและการผสมพันธุ์เพื่อให้ปรากฎปลาเผือกและกระต่ายเผือกที่เป็นอัลบิโน่แท้ๆ
บทปฏิบัติการ ให้นักศึกษาเข้าไปชมสื่อต่อไปนี้ เพื่อเข้าใจปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้น
งานทดลองและความสำคัญของงานด้านพันธุศาสตร์
ความสำคัญและปรากฎการทางพันธุศาสตร์ในสิ่งมีชีวิตที่ต้องการคำอธิบาย
มนุษย์เกิดมาได้อย่างไร http://youtu.be/CJakYmgtrDA
งานด้านพันธุวิศวกรรม(ออกแบบสิ่งมีชีวิต) เช่น จะเป็นอย่างไรถ้าเราออกแบบการผสมพันธุ์ระหว่างมะเขือเทศ Tomato กับมันฝรั่ง Potato =? จะได้พืชพันธุ์ใหม่ที่เรียกว่า tomato หรือว่า potato ดี ชมผลการทดลองได้ที่ตอนที่ 1 http://youtu.be/0cUJPDNljwI และตอนที่ 2 http://youtu.be/H6rQ0YeBv4Q
ส่วน นศ.ที่สนใจการศึกษารหัสพันธุกรรมในมนุษย์ หรือโครงการศึกษา จีโนม สามารถอ่านข้อมูลพื้นฐานเพื่อทำความเข้าใจเรื่องจีโนมได้ที่ http://library.uru.ac.th/webdb/images/human_genome1.html และ http://youtu.be/-gVh3z6MwdU
งานด้านนิติวิทยาศาสตร์
๐ การพิสูจน์ความเป็นพ่อแม่ลูก http://www.thaigoodview.com/node/46543
การพิสูจน์เอกลักษณ์บุคคลด้วยDNA จากเลือด และสารคัดหลั่ง http://www.ifm.go.th/th/ifm-book/ifm-textbook/142-identification.html
ประเด็นอภิปรายในห้องเรียน ความเชื่อมโยงระหว่างเทคโนโลยีชีวภาพและความรู้ทางพันธุศาสตร์ นักศึกษาเห็นด้วยหรือไม่กับการเลี้ยงเซลล์มนุษย์(และอาจจะใช้เพื่อการตัดต่อพันธุกรรมในอนาคต) หาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่นี่
1. http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/5/stem-cell/stem-cell5.htm
2.http://www.vcharkarn.com/lesson/view.php?id=1314
รายงานของรุ่นเด็ก ม.6 น่าสนใจมาก การประยุกต์เข้ากับงานนิติวิทยาศาสตร์ http://wan1966.files.wordpress.com/2011/08/e0b8aae0b8b8e0b881e0b8b1e0b88de0b88de0b8b2e0b888e0b8b1e0b899e0b897e0b8b4e0b8a1e0b8b2.pdf
1.ตอน ความผิดปกติทางพันธุกรรม โครโมโซม เนื้อหา http://www.maceducation.com/e-knowledge/2432209100/02.htm
1.1 น้องกี้ น้องกัน สองพี่น้อง ทางรายการ คน ค้น คน http://youtu.be/4tsK3XqVH6w และรายการเจาะใจ http://youtu.be/PtokwrvDB3s "คนเราเลือกเกิดไม่ได้ แต่เลือกที่จะเป็นคนดีได้" รายละเอียดด้านอาการที่แสดงออก http://www.womanstoryonline.com/detail-page-1604.html
1.2 น้องกิ่ง มีโครโมโซม XXY ในรายการคนค้นฅน ด.ญ.นวียา ดวงจันทร์ ผู้ชายครับผม หรือ น้องกิ่ง คลอดออกมาจากท้องแม่โดยมีอวัยวะเพศที่มีทั้งเพศหญิง และชายในบริเวณเดียวกัน! แพทย์ได้ตรวจร่างกายน้องกิ่งอย่างละเอียด และพบว่า เกิดจากความผิดปกติของฮอร์โมน ก่อนจะลงความเห็นว่า ทารกน้อยคนนี้เป็น “เพศหญิง” เมื่อน้องกิ่งเติบโตขึ้นวันนี้เธอย่างเข้าสู่วัยรุ่น สรีระร่าง กายที่เติบโตขึ้นตามวัย หน้าอกไม่มี แต่อกกลับผายไหล่ผึ่ง มีกล้ามเนื้อดูแข็งแรง มีหนวดอ่อนๆ ขึ้นที่ริมฝีปาก เสียงแตก ทุกอาการที่เกิดขึ้นกับน้องกิ่งนี่คือสิ่งที่บ่งบอกว่าเธอกำลังแตกเนื้อหนุ่ม แทนการแตกเนื้อสาว ขออภัย คลิปถูกบล๊อกไปแล้วเพื่อให้น้องได้เติบโตอย่างเป็นปกติสุข แต่ก็ยังมีเนื้อหาบางส่วนให้เราได้ศึกษาค่ะ http://www.thaiseoboard.com/index.php?topic=172176.msg%msg_id%
"เกิดมาแล้ว มีร่างกายสมบูรณ์ มีสติปัญญาอันประเสริฐ ถือว่าได้รับของขวัญพิเศษสุดจากพ่อแม่ จงทำตนให้มีคุณค่า"
คำถาม1 ทำไมคนฉลาดกว่าไก่
คำอบ http://www.vcharkarn.com/vnews/502953
อ้างอิง www.sciencedaily.com/releases/2015/08/150820144840.htm
คำถาม 2 ยีนที่คล้ายๆกันเหล่านั้นทำให้เกิดโครงสร้างที่แตกต่างกัน ทั้งขนาดและความซับซ้อนของอวัยวะได้อย่างไร?
คำตอบ
สื่อสร้างเสริมประสบการณ์และคุณธรรมจริยธรรม วิชาพันธุศาสตร์เพื่อการเกษตร
1.3 น้องจอย ที่ป่วยเป็นโรคทางพันธุกรรม 1 ใน 3 สหาย สด เยลและจอย อายุ 19 ปีแต่มีความสูงเท่าเด็ก 6 ขวบ แต่ทั้งนี้จอยก็มีความสามารถเข้าเรียนคณะบัญชีฯในมหาวิทยาลัยได้ และช่วยเหลือตัวเองในการดำรงชีวิตเหมือนคนปกติได้ https://youtu.be/IYnAto3Ep7M
1.4 น้องจั๊กจั่น ดาว์นซินโดรม สู่เส้นทางมหา'ลัย จากรายการคน ค้น คน http://youtu.be/REccsiMld2s
กิจกรรมเสริม ให้นักศึกษาดูคลิปเพื่อศึกษาการเจริญเติบโตของเซลล์และพัฒนาการในครรภ์ของมนุษย์
กิจกรรมเสริม มาทำสายดีเอ็นเอด้วยการพับกระดาษกันค่ะ https://youtu.be/0jOapfqVZlo?list=PL1nWHfxhTQTkOUpiZZM5ONlNd_2tH8Ntt
ในช่วงท้ายของวิดีโอซึ่งเป็นขั้นตอนการจำลองสารพันธุกรรม ประกอบด้วยรายละเอียดต่อไปนี้
สรุป กระบวนการ DNA Replication https://youtu.be/vNXFk_d6y80?list=PL1nWHfxhTQTkOUpiZZM5ONlNd_2tH8Ntt
DNA Replication 3D https://youtu.be/27TxKoFU2Nw
ขั้นตอนการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(DNA replication)มีอยู่ 3 ขั้นตอน คือ
1. การเริ่มต้นการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(Initiation of DNA Replication)
2. การขยายยาวของสายโพลีนิวคลีโอไทด์สายใหม่ (Polymerlization of DNA Replication)
3. การสิ้นสุดการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(Termination of DNA Replication)
1. การเริ่มต้นการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ (Initiation of DNA Replication)
ในดีเอ็นเอ(DNA) ของแบคทีเรียนั้นจะมีจุดสำหรับเริ่มการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(Origin of DNA Replication หรือ Ori) จะมีโปรตีนเข้ามากระตุ้นให้ดีเอ็นเอ(DNA)ที่จุดเริ่มต้นดังกล่าวเกิดการคลายตัว โดยมีเอนไซม์เฮลิเคส(Helicase)เข้ามาตัดหรือทำลายพันธะไฮโดรเจนในสายของดีเอ็นเอ(DNA) เพื่อให้ดีเอ็นเอ(DNA)สายเกลียวคู่เป็นดีเอ็นเอ(DNA)สายเดี่ยว โดยจะเกิดการแยกตัวของสายดีเอ็นเอ(DNA) ที่เรียกว่า “เรพลิเคชันฟอร์ค (Replication Fork)” ซึ่งโปรตีน SSB (Single Strand Binding Protein)จะเข้ามาจับเพื่อป้องกันไม่ให้สายของดีเอ็นเอ(DNA) สร้างพันธะไฮโดรเจนขึ้นมาอีกในระหว่างขั้นตอน
เมื่อดีเอ็นเอ(DNA)สายเกลียวคู่ได้ถูกแยกออกจากกันแล้ว ส่วนที่อยู่ตรงเหนือจุดแยกของดีเอ็นเอ(DNA)สายเกลียวคู่นั้นจะเกิดการขดม้วนตัวเป็นกลายเป็นเกลียวซ้อนเกลียวเกิดขึ้น (Super Coiling) มีผลทำให้เอนไซม์เฮลิเคส(Helicase)ไม่สามารถที่จะทำการแยกสายดีเอ็นเอ(DNA)เกลียวคู่ให้เป็นดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบต่อไปได้ ซึ่งจะมีเอนไซม์โทโปไอโซเมอเรส (Topoisomerase) จะเข้ามาทำหน้าที่ในการคลายเกลียวในบริเวณที่เกิดเป็นเกลียวซ้อนเกลียว(Super Coiling) ของดีเอ็นเอ(DNA) โดยทำการตัดในส่วนของ Phosphate Backbone ของดีเอ็นเอ(DNA) เพื่อลดการพันกันที่ยุ่งเหยิงและการขมวดปมของสายดีเอ็นเอ(DNA)ในระหว่างการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(DNA Replication)ขึ้นมาอีก
2. การขยายยาวของสายโพลีนิวคลีโอไทด์สายใหม่ (Polymerlization of DNA Replication)
เมื่อดีเอ็นเอ(DNA)ทั้งสองสายได้แยกออกจากกันแล้วเอนไซม์ DNA Polymerase III (ดีเอ็นเอพอลีเมอเรส ทรี) หรือเรียกสั้นๆว่า DNA Pol III จะเข้ามาตรงที่จุดที่แยกออกเพื่อสร้างดีเอ็นเอ(DNA)สายใหม่ขึ้น เนื่องจาก DNA Polymerase III มีคุณสมบัติในการสร้างดีเอ็นเอ(DNA)สายใหม่จากทิศ 5’ ไป 3’ เท่านั้น จึงต้องการดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบที่เป็นสายมีทิศเป็น 3’ ไป 5’ แต่ดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบจะมี 2 สาย ทั้งที่เป็นทิศ 3’ ไป 5’ และทิศ 5’ ไป 3’ ดังนั้น การสร้างสายดีเอ็นเอ(DNA)จึงสามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบ ดังนี้
2.1 สายต่อเนื่อง (Leading Strand) คือสายดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบที่มีทิศจาก 3’ ไป 5’ ในสายนี้ DNA Polymerase III จะสามารถสร้างดีเอ็นเอ(DNA)สายใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง เริ่มต้นโดยเอนไซม์ Primase(ไพรเมส) ทำการสร้างไพรเมอร์(Primer) คือ เป็นอาร์เอ็นเอ(RNA)สายสั้นๆ[หรือ อาจเรียกว่า อาร์เอ็นเอไพรเมอร์(RNA Primer)] มีขนาดประมาณ 10-26 นิวคลีโอไทด์ เข้ามาจับกับดีเอ็นเอ(DNA)ตรงจุดที่แยกออก จากนั้น DNA Polymerase III จะเข้าไปเติม dNTPs เข้ามาบนสายดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบในทิศทาง 5’ ไป 3’ ไปเรื่อยๆ
2.2 สายไม่ต่อเนื่อง (Lagging Strand) คือสายดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบมีทิศจาก 5’ ไป 3’ ทำให้การสร้างดีเอ็นเอ(DNA)ที่เป็นสายยาวไปเลยทีเดียว DNA Polymerase III ไม่สามารถทำได้ แต่จะทำให้สายดีเอ็นเอ(DNA)แม่แบบสายนี้จะม้วนงอผ่าน DNA Polymerase III เพื่อจะทำให้ DNA polymerase III สามารถสร้างดีเอ็นเอ(DNA)สายใหม่ในทิศทาง 5’ ไป 3’ โดยจะสร้างดีเอ็นเอ(DNA)เป็นสายสั้นๆ เรียกว่า “โอคาซากิ แฟรกเม้นต์” หรือ “ชิ้นส่วน โอคาซากิ” (Okazaki Fragment) โดย Primase(ไพรเมส) จะทำการสร้างไพรเมอร์(Primer)คืออาร์เอ็นเอ(RNA)สายสั้นๆ[หรือ อาจเรียกว่า อาร์เอ็นเอไพรเมอร์(RNA Primer)] สำหรับในการสร้างชิ้นส่วนโอคาซากิแต่ละชิ้น ซึ่งหน่วยย่อยเบต้า(β Subunit)ของ DNA Polymerase III จะเข้ามาจับที่ไพรเมอร์(Primer)และทำการเชื่อมต่อกับ DNA Polymerase III เมื่อหมดชิ้นจะสร้างชิ้นใหม่ หน่วยย่อยเบต้า(β Subunit)อันเดิมจะหลุดออกไป แล้วหน่วยย่อยเบต้า(β Subunit)อันใหม่จะเข้ามาจับกับไพรเมอร์(Primer)อันต่อไป เป็นลักษณะนี้ต่อไปเรื่อยๆ
DNA Polymerase I จะทำหน้าที่ตรวจสอบความถูกต้องของลำดับของสายดีเอ็นเอ(DNA)ที่สร้างขึ้นมาใหม่ ทำการทำลายส่วนของไพรเมอร์(Primer)ที่เป็นอาร์เอ็นเอ(RNA) และ ทำการสร้างดีเอ็นเอ(DNA)ซ่อมแซมส่วนที่ถูกตัดออกไป ในจุดที่ DNA Polymerase I ตัดออกไป จะยังไม่ได้เชื่อมต่อด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (Phosphodiester Bond) ตรงปลาย 5’ ของจุดที่ถูกตัด จะถูกเชื่อมด้วยเอนไซม์ ดีเอ็นเอไลเกส (DNA Ligase) โดยที่ในสายต่อเนื่อง(Leading Strand)จะตัดครั้งเดียว ส่วนสายไม่ต่อเนื่อง(Lagging Strand)จะตัดไพรเมอร์ (Primer) ของชิ้นส่วนโอคาซากิทุกชิ้น
3. การสิ้นสุดการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ (Termination of DNA Replication)
การจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(DNA Replication)จะมีตำแหน่งที่เป็นจุดสิ้นสุดของการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(DNA Replication)อยู่ ที่ตำแหน่งนี้มีขนาดประมาณ 20 คู่เบส ที่เรียกว่า ลำดับเบสเทอร์มิเนเตอร์(Ter Sequence) โดยจะมีโปรตีนที่ทำการจดจำตำแหน่งนี้เข้ามาจับที่ Ter Sequence เพื่อทำให้ DNA Polymerase III ได้หยุดการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ(DNA Replication)ลง
ที่มา : http://www.thaibiotech.info/step-of-dna-replication-of-prokaryotes.php
transcription และ translation ใน Eukaryotic cell
1. RNA ถอดรหัสจาก DNA ต้นแบบ
2. pre-mRNA ถูกตัดต่อและเปลี่ยนแปลงเป็น mRNA ก่อนที่จะถูกนาออกจากนิวเคลียสไปอยู่ในไซโตพลาสซึม
3. mRNA ไปติดอยู่บน ribosome
4. กรดอะมิโนเกาะติดอยู่กับ tRNA จาเพาะ โดยการทางานของเอนไซม์และ ATP
5. tRNA นากรดอะมิโนต่อกับสาย polypeptide ตาม codon บน mRNA และเคลื่อนออกไปจาก ribosome เมื่อสิ้นสุดกระบวนการแล้ว สายpolypeptide ถูกแยกออกจาก ribosome
เอกสารอ้างอิง
1.Campbell, N.A. 2005. Biology. 7th ed.Benjamin cummings, San Francisco.
2.Campbell, N.A. 2006. Biology concepts and connections. 5th ed. Benjamin cummings,San Francisco.
3.http://www.thaibiotech.info/step-of-dna-replication-of-prokaryotes.php
4.การควบคุมการแสดงออกของยีน http://conf.agi.nu.ac.th/webnewasp/ereading/gene/unit8.pdf
บทเรียนพันธุศาสตร์ประชากรด้วยตนเอง อ้างอิงจากเอกสารประกอบการสอนของ ม.ขอนแก่น ดาวน์โหลดใบความรู้ได้ทีนี่ค่ะ https://drive.google.com/file/d/0BxxqpmH69PNnMTNBUkgwaElsQnM/view?usp=sharing
เมื่อนักศึกษาเรียนบทเรียนออนไลน์จบแล้ว ขอให้เข้าไปทำแบบฝึกหัด โดยลงทะเบียนส่งคำตอบเป็นรายบุคคล
การบ้านคำถามประจำบท ครั้งที่ 1
1.จะเกิดอะไรขึ้น หากคนๆนั้นมีจำนวนโครโมโซมมากหรือน้อยกว่าปกติ
2.หากมีจำนวนโครโมโซมครบตามปกติ แต่โครโมโซมมีรูปร่างผิดปกติไป จะมีผลอย่างไร
3.จงอธิบายกระบวนการ DNA Replication , Transcription และ Translation ในเซลล์ของยูคาริโอตมีกระบวนการขั้นตอน และได้ผลผลิตในแต่ละขั้นตอนอย่างไร(15 คะแนน)
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdSlYoJcPFXey1cEL2I-VseVlvLE0xgpuq2HRXAm_ezGmNvDA/viewform?usp=sf_link