เว็บไซต์เพื่อการศึกษา เรื่องยีนและโครโมโซม ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6: กระบวนการ Transcription

กระบวนการ Transcription

DNA กับการสังเคราะห์โปรตีน

George Wells Beadle and Edward Lawrie Tatum

One gene - one enzyme hypothesis

☁ DNA ควบคุมการทำงานของเซลล์โดยใช้รหัสที่มีอยู่ในโมเลกุลเป็นตัวกำหนดการสร้างโปรตีน แล้วนำโปรตีนที่สร้างนั้นไปใช้ทำงานต่างๆ ในเซลล์

☁ ดังนั้น อาจกล่าวได้ว่า โปรตีนเป็นตัวเชื่อมโยงระหว่าง genotype กับ phenotype

☁ การแสดงออกของยีน (Gene expession) หมายถึง การที่ DNA ควบคุมการสร้างโปรตีน (หรือสร้าง RNA ในบางกรณี)

☁ โดยกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนนั้นแบ่งเป็น 2 ขั้นตอน คือ

1. Transcription (การถอดรหัส) คือ DNA ➡ mRNA

2. Translation (การแปลรหัส) คือ mRNA ➡ โปรตีน

☁ การถอดรหัส (Transcription) คือ กระบวนการการสร้าง RNA จาก DNA โดยอาศัย DNA ในส่วนที่เป็นยีน(Gene) เป็นสายแม่แบบ

☁ ในการสร้าง RNA หรือการถอดรหัส เนื่องจากทั้ง RNA และ DNA ต่างเป็นกรดนิวคลีอิกซึ่งใช้ลำดับคู่เบสของนิวคลีโอไทด์(Nucleotide) เป็นส่วนที่เข้าคู่กันอย่างดี (สามารถเปลี่ยนกลับไปกลับมาได้หากมีเอนไซม์ที่เหมาะสม)

☁ รหัสที่อยู่บนสาย mRNA นั้น จะเป็นลำดับนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด คือ A U C G

☁ การสังเคราะห์ RNA แบ่งเป็น 3 ขั้นตอน คือ ขั้นเริ่มต้น(Initiation) ขั้นต่อสาย(Elongation) และขั้นหยุด(Termination)

♦ ขั้น Initiation เป็นขั้นเริ่มต้นที่ RNA polymerase จะมาจับกับ DNA สายแม่แบบตรงตำแหน่ง โปรโมเตอร์(promotor) โดยอาศัยการทำงานร่วมกันของอินนิทิเอชันแฟคเตอร์(initiationfactor) หลายชนิดซึ่งมาเกาะบริเวณโปรโมเตอร์ และเอนฮานเซอร์(enhancer) ก่อน จากนั้นจึงเหนี่ยวนำให้ RNA porymerase เข้ามาจับกับโปรโมเตอร์ และทำให้เกลียวคู่ของ DNA โป่งออกบริเวณที่มีการลอกรหัส

♦ ขั้น Elongation เป็นขั้นต่อสาย RNA ให้ยาวขึ้นโดยมีอีลองเกชันแฟคเตอร์(elongation factor) ช่วยในการสร้าง โดย RNA polymerase ทำหน้าที่นำนิวคลีโอไทด์เข้ามาต่อสาย RNA ในทิศทาง 5'➡ 3' บริเวณปลาย 5' ของ RNA ที่กำลังสร้างจากแยกออกจาก DNA และปล่อยให้ DNA 2 สายพันกันเป็นเกลียวดังเดิม โดยจะมีเฉพาะช่วงปลาย 3' ช่วงสั้นๆที่กำลังเติวนิวคลีโอไทด์ที่ยังพันอยู่กับ DNA และเนื่องจากยีนต่างที่ใช้เป็นแม่แบบในการคัดลอกมีตำแหน่งกระจายตัวอยู่บน DNA ทั้ง 2 สาย ดังนั้นการสังเคราะห์ RNA สามารถเกิดจึ้นพร้อมกันได้ในหลายๆ ยีนบน DNA โมเลกุลเดียว

♦ ขั้น Termination เป็นขั้นตอนการหยุดการสังเคราะห์สายพอลิเพปไทด์ (โปรตีน) เมื่อไรโบโซมแปลรหัสบน mRNA จนถึงรหัส UAA หรือ UAG หรือ UGA ซึ่งเป็นรหัสหยุดการสังเคราะห์กรดอะมิโน (stop codon) เนื่องจากรหัสนี้ไม่ได้แทนด้วยกรดอะมิโนใดๆ ทำให้ที่ตำแหน่ง A-site ว่าง และมีโปรตีนที่เรียกว่า release factor เข้ามาเกาะเกิด

การย่อยสายพอลิเพปไทด์ให้หลุดออกจาก P-site ไรโบโซมที่ตำแหน่งการย่อยออกจากกัน ทำให้การสังเคราะห์โปรตีนสิ้นสุดลง

☁ ชนิดของ RNA

1. mRNA (Messenger RNA) เป็นสายเดี่ยว ช่วยนำลำเบสใน DNA ออกมาที่ cytoplasm โดย transcription บน mRNA จะมีรหัสพันธุกรรม (genetic code) เป็นเบสทีละ 3 ตัว (triplet code) เรียกว่า codon ซึ่งตามปกติ 1 codon จะแปลเป็นกรดอะมิโน 1 โมเลกุล

2. tRNA (Transfer RNA) พบว่ามีการเข้าคู่กันของเบส ทำให้โมเลกุลเป็นรูปดอกจิก ภายในโมเลกุลมีเบส 3 ตัวเรียงเป๋็นรหัสเรียงว่า anticodon

3. rRNA (Ribosomal RNA) เป็นองค์ประกอบของ ribosome

☁ กรดอะมิโน โดยทั่วไปแล้ว มี 20 ชนิด แต่นิวคลีโอไทด์ใน DNA มี 4 ชนิด ถ้าใช้นิวคลีโอไทด์เพียง 1 ตัว จะสามารถสร้างกรดอะมิโนที่แตกต่างกันได้มากที่สุด 4 ชนิด แสดงว่ารหัสที่กำหนดชนิดกรดอะมิโน 1 รหัส จะต้องใช้นิวคลีโอไทด์ มากกว่า 1 ตัว

☁ รหัสพันธุกรรม (Codon)

♦ codon คือ รหัสบนสาย mRNA

♦ ซึ่งรหัส condon เป็นรหัสที่ถูกถอดแบบออกมาจากยันของเราบน DNA

♦ เวลาอ่านรหัส codon เราจะอ่านทีละ 3 เบส (triplet code)