Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ยีนและการควบคุมการแสดงออกของยีน - Coggle Diagram
ยีนและการควบคุมการแสดงออกของยีน
การสังเคราะห์
กรดนิวคลิอิก
การสังเคราะห์ดีเอนเอ
การสังเคราะห์ดีเอนเอมี2วิธีคือ วิธีอนุรักษ์และกึ่งอนุรักษ์
ขั้นตอนการสังเคราะห์ดีเอนเอ
DNA Helicase เข้าสลายพันธะไฮโดรเจนทำให้สาย DNA เกลียวคู่แยกออกจากกันจะได้ DNA สายเดี่ยว 2 สาย
โปรตีน SSB เข้ามาเกาะบริเวณ DNA สายเดี่ยวที่แยกออกจากกัน ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้ DNA สายเดี่ยวทั้งสองสายนั้นกลับมาพันเกลียวกัน
RNA primase สร้าง RNA primer ซึ่ง RNA primer จะทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นการทำงานของ DNA polymerase
DNA polymeraseเข้าจับกับสายฺ DNA และนำดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์เดี่ยว(deoxyribonucleotide) เข้ามาต่อสายในทิศทาง 5'-3' โดยเชื่อมเบสที่คู่กันเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจน และเชื่อมหมู่ฟอสเฟตของแต่ละ nucleotideให้เป็นพันธะ phosphodiester เมื่อจุดคลายเกลียวเลื่อนขึ้นไปก็จะได้ DNA สายใหม่ที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ ตามทิศทางการเคลื่อนที่ของReplication fork เรียก DNA สายนี้ว่า leading strand
ในขณะที่เกิดการสังเคราะห์ DNA สาย leading บน DNA แม่แบบทั้งสองสายก็จะเกิดการสังเคราะห์ DNA ในอีกสายหนึ่ง แต่มีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของ
Replication fork โดยจะสร้างได้เป็นสายสั้นๆ เรียก DNA สายสั้นๆ แต่ละสายนี้ว่าชิ้นส่วนโอกาซากิ (Okazaki fragment) และเรียกเรียก DNA สายสั้นๆ ที่วางเรียงรายกันในลักษณะเป็นสายยาวนี้ว่า lagging strand
เมื่อการสังเคราะห์ DNA ดำเนินต่อไป DNA polymerase จะมีการกำจัด RNA primer ออก การกำจัดอาร์เอนเอไพรเมอร์ออกทำให้ดีเอ็นเอบริเวณดังกล่าอยู่ในสภาพสายเดี่ยวที่ไม่มีคู่ และ DNA polymerase เดิมจะนำดีออกซีไรโบนิ วคลีโอไทด์ตัวใหม่เข้ามาเติมเต็มช่องว่างนี้ และตามด้วยการเชื่อมพันธะ phosphodiester ของชิ้นส่วนโอกาซากิ แต่ละโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยเอนไซม์ไลเกส (ligase) ในที่สุดได้เป็น DNA ใหม่ 2 โมเลกุล โดยแต่ละโมเลกุลมีสายเดิมอยู่ 1 สาย
สิ่งที่ใช้ในกระบวนการนี้มีดังนี้
1.DNA แม่แบบ (DNA Template)
2.DNA Helicase (DNA Helicase หรือ Helix-destabilizing protein) เป็นเอนไซม์ที่สลายพันธะไฮโดรเจน ทำให้โมเลกุลDNAมีการคลายเกลียวคู่ ออกจากกันเป็นสายเดี่ยว 2 สายโดยอาศัยพลังงานจากการสลาย ATP
โปรตีน SSB (single strand DNA binding protein: SSB หรือ DBP) จะจับกับDNA สายเดี่ยวที่แยกออกจากกันเป็นตัวป้องกันไม่ให้ DNAสายเดี่ยวกลับไปจับกันอีก และป้องกัน DNA สายเดี่ยวไม่ให้ถูกย่อยโดยเอนไซม์ Nuclease
DNA Gyrase หรือ Topoisomerase ทำหน้าที่คลายปมเหนือจุดแยก (replication fork) โดยการตัด DNA สายใดสายหนึ่งออก เพื่อให้คลายเกลียวได้แล้วจึงต่อกลับใหม่
DNA Primase ทำหน้าที่สร้าง RNA เริ่มต้น (RNA primer)
DNA polymerase ทำหน้าที่ในการต่อสายPolynucleotide ให้ยาวขึ้นและตรวจสอบลำดับเบสที่ผิดพลาด และกำจัดลำดับเบสที่ผิดพลาดออกไป รวมถึงการกำจัด RNA primer และยังเป็นเอนไซม์หลักในการจำลองตัวของ DNA
DNA Ligase ทำหน้าที่เชื่อมดีเอ็นเอเส้นสั้น ๆ เข้าด้วยกัน โดยการสร้างพันธะ Phosphodiesterเชื่อม
เอมไซม์และโปรตีนกับการสังเคราะห์ดีเอนเอ
เอมไซม์สังเคราะห์คือ
เอมไซม์ดีเอนเอพอลิเมอเรสทําหน้าที่เร่งปลาย5ไปปลาย3
การลอกแบบดีเอนเอจะเกิดในทิศปลาย5 ไปปลาย 3
เป็นดีเอนเอสายใหม่คือดีเอนเอเส้นนํา แต่สายที่อยูตรงข้าม คือดีเอนเอ
การสังเคราะห์อาร์เอนเอ
การสิ้นสุดการสรา้ง เมื่อเอนไซม์อารเ์อนเอพอลิเมอเรสเคลื่อนตัวมาถึง
บรเิวณจุดยุติก็จะหยุดการเติมนิวคลิโอไทด์
การสังเคราะห์ RNA จำเป็นต้องอาศัย DNA สายหนึ่งเป็นต้นแบบ ซึ่งมีขั้นตอนดังนี้
พอลินิวคลีโอไทด์สองสายของดีเอ็นเอคลายเกลียวแยกจากกันบริเวณที่จะมีการสังเคราะห์ RNA
นำนิวคลีโอไทด์ของ RNA เข้าจับกับเบสของ DNA แต่ใน RNA ไม่มีไทมีน(T)มียูราซิล (U) แทน
การสังเคราะห์ RNA เริ่มจากปลาย 3’ไปยังปลาย 5’ของ DNA โมเลกุลของ RNA จึงเริ่มจากปลาย 5’ ไปยังปลาย 3’
นิวคลีโอไทด์ของ RNA เชื่อมต่อกันโดยอาศัย เอนไซม์ ชื่อ อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส( RNA polymerase)ขั้นตอนการสังเคราะห์ RNA โดยมี DNA เป็นแม่พิมพ์นี้ เรียกว่า ทรานสคริปชัน(transcription)
การสังเคราะหโ์ปรตีน
ไรโบโซม
ไรโบโซม (Ribosome) คือ ออร์แกเนลล์(organelle)หนึ่งภายในเซลล์(cell)ที่สามารถพบได้ทั้งในเซลล์ของโปรคาริโอตและเซลล์ของยูคาริโอต
มีหน้าที่สำคัญในการสังเคราะห์โปรตีน
ไรโบโซม (Ribosome) ที่อยู่ในเซลล์ของโปรคาริโอตจะมีขนาด 70S (S ย่อมาจาก Svedberg Unit) ไรโบโซม(Ribosome) ขนาด 70S นี้ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือหน่วยย่อยใหญ่มีขนาด 50S และหน่วยย่อยเล็กมีขนาด 30S
ไรโบโซม (Ribosome) ที่อยู่ในเซลล์ของยูคาริโอตมีขนาด 80S ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือหน่วยย่อยใหญ่มีขนาด 60S และหน่วยย่อยเล็กมีขนาด 40S
รหัสพันธุกรรม
การแปลรหัสจากเอ็มอาร์เอนเอไปเป็นลําดับกรดอะมิโนในสายพอลิเปปไทด์เรียกขั้นตอนนี้ว่า การถอดรหัส
รหัสเบสสามตัวที่ติดกันบน RNA นี้เรียกว่า หนึ่งรหัสพันธุกรรมหรือหนึ่งโคดอน (codon)
ในธรรมชาติเซลล์เลือกเบสสามเบสเป็นรหัสพันธุกรรม เพราะมี 64 รหัสก็เพียงพอในการ
กำหนดชนิดกรดอะมิโนทั้ง 20 ชนิดแล้ว
กระบวนการแปลรหัส
ขั้นตอนการเริ่มต้น(Initiation) เริ่มจากหน่วยเล็กของไรโบโซม(Ribosome)จับกับปลาย 5′ ของ mRNA โดยมี Initiation Factors (IF) เป็นตัวช่วย การสิ้นสุดของการสร้างสายโพลีเปบไทด์(Polypeptide)เกิดขึ้นเมื่อด้าน A ของไรโบโซม(Ribosome)เป็นรหัสพันธุกรรมหยุด (UAA, UAG, UGA)
มี 4 ขั้นตอนคือ การกระตุ้น การเริ่มต้น การต่อเนื่องและการสิ้นสุด
การควบคุมการแสดงออกทางพันธุกรรม
การควบคุมเมแทบอลิซึมในเซลล์โปรคาริโอต
การควบคุมกระบวนการถอดรหัสสามารถใช้
กําหนดปริมาณหรือความถี่ในการสร้างอาร์เอนเอได้
การควบคุมโดยโปรตีนทําหน้าที่ควบคุมการสังเคราะห์เอ็มอาร์เอนเอ
เรียกโปรตีนควบคุมที่ยับยั้ง
Iac operon
เป็นการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำตาลแลกโทส
เป็นส่วนของยีน z (lac Z), y (lac Y) และ a (lac A)
ยีนควบคุมจะสร้างโปรตีนมากดการแสดงออกของยีน โดยโปรตีนจะมาเกาะะที่ยีนโอเปอเรเตอร์ทำใหเ้กิดทรานสคริบชันไม่ได
trp operon
โดยทั่วไปการสังเคราะห์กลุ่มเอนไซม์
ใน trp operon จะถูกควบคุมโดยปริมาณทริปโทเฟน
เป็นโอเพอรอนที่ควบคุมการสังเคราะห์กลุ่มเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับ
การสังเคราะห์กรดอะมิโนทริปโทเฟน trp operon
การควบคุมการแสดงออกของยีนในยูคาริโอต
การควบคุมระดับยีน
การที่โปรตีนต่างๆ ในเซลล์มีปริมาณที่แตกต่างกันนั้น
ขึ้นอยู่กับปริมาณของยีนของโปรตีนนั้น ๆ ที่มีอยู่ในเซลล์
การควบคุมกระบวนการถอดรหัส
ยูคาริโอตต้องมีตัวกระตุ้นจึงจะเกิดการถอดรหัสและสังเคราะห์โปรตีน
การควบคุมการแปลรหัสและการตกแต่งหลังการแปลรหัส
ในระดับนี้มีบทบาทมากในเซลล์ยูคาริโอตเนื่องจากเป็นการควบคุมที่ให้ผลรวดเร็วกว่าการควบคุมในระดับอื่น
