ครูอาจกระตุ้นให้นักเรียนสนใจโครงสร้างของกรดนิวคลิอิก โดยการนำ�แบบจำ�ลองหรือภาพของ
DNA มาให้นักเรียนศึกษา เพื่อให้สังเกตลักษณะของโมเลกุลและส่วนที่เป็นหน่วยย่อยแต่ละหน่วย
หรือ นิวคลีโอไทด์ว่าประกอบด้วยส่วนย่อยอีกกี่ส่วน อะไรบ้าง จากนั้นจึงให้รู้จักชื่อของส่วนย่อยเหล่า
นั้น ซึ่งได้แก่ น้ำ�ตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม เบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ และหมู่ฟอสเฟต
ให้นักเรียนสังเกตสัญลักษณ์ที่ใช้แทนเบสว่ามีกี่แบบ เพื่อให้นักเรียนสามารถสรุปได้ว่า มีเบส 4 ชนิด
อยู่ในโมเลกุลของ DNA
ครูให้นักเรียนศึกษารูป 2.32 เพื่อให้สรุปได้ว่า โมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่
ต่อกันเป็นสายยาวด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ เรียกแต่ละสายว่าพอลินิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นพอลิเมอร์
สายพอลินิวคลีโอไทด์มีปลายด้านหนึ่งเรียกว่า ปลาย 5′ และอีกด้านหนึ่งเรียกว่า ปลาย 3′
นักเรียนศึกษารูป 2.33 เพื่อสรุปได้ว่าโมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย
บิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนขวา โดยเบสอะดีนีนจับกับเบสไทมีน และเบสไซโทซีนจับกับ
เบสกวานีน
จากนั้นครูให้นักเรียนสังเกตโครงสร้างของ RNA จากรูป 2.32 แล้วใช้คำ�ถามเพิ่มเติมดังนี้
โครงสร้างของ RNA มีลักษณะเหมือนหรือแตกต่างจากโมเลกุลของ DNA อย่างไร
นักเรียนควรสรุปได้ว่า โมเลกุลของ RNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์เพียง 1 สาย โดย
มีเบส 4 ชนิด คือ ไซโทซีน กวานีน อะดีนีน และยูราซิล นอกจากนี้ยังประกอบด้วยน้ำ�ตาล
ไรโบส ซึ่งคาร์บอนตำ�แหน่งที่ 2 มีหมู่ไฮดรอกซิล
ในหัวข้อนี้อาจยังไม่ต้องให้ความรู้เกี่ยวกับรายละเอียดของโครงสร้าง ชนิดและหน้าที่ของ DNA
และ RNA เพราะจะได้ศึกษาในเนื้อหาเรื่องพันธุศาสตร์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
บทที่ 2 | เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
ชีววิทยา เล่ม 1
110
[˹���á]
��8 ����ͧ�ô��Ǥ���Ԥ ��д������
��Ǣ�ͧ͢�����¹
��Ǥ���䫴���й�Ǥ����䷴�
�ç���ҧ�������
��èѴ���§��Ǣͧ�����������õչ��������ͧ����ժ��Ե�ǡ�٤����ͷ
�ٻ��ҧ�ͧ������
����͡Ẻ��þѹ�ء���
The Genetic Code and Its Translation
������� �ժ��������� deoxyribonucleic acid ��� �ô���͡����⺹�Ǥ���Ԥ ��� ��������� �ժ��������� ribonucleic acid ��� �ô��⺹�Ǥ���Ԥ �ô��Ǥ���Ԥ����ͧ��Դ��Сͺ���� ���Ǥ����䷴� (mononucleotide) ����� ˹����ҵ�͡ѹ ���Ǥ����䷴�л�Сͺ���� ��ӵ�Ŵ��͡������㹴������ ��� �������������� ��èչ���� (nitrogenous base)
��Сô�����ԡ
��èչ���ʷ�辺㹸����ҵ������ͧ�������͡�����á���� �ʾ����Դչ (pyrimidine) ��ؾѹ���辺�������������Դ���¡ѹ��� �չ (cytosine) ���ҫ�� (uracil) �����չ (thymine) ��ǹ���������ͧ���� �������չ (purine) ��Сͺ���� ǧ��ǹ�����Դչ������Ѻǧ��ǹ���Դ��� (imidazole) ��ؾѹ���辺���������ͧ��Դ���¡ѹ ��� �дչչ (adenine) ��� ��ҹչ (guanine) �ٵ��ç���ҧ�ͧ�������չ �����Դչ ���ؾѹ��ͧ�ѹ ���ʴ�����
1.��Ǥ����䫴���й�Ǥ����䷴ �
[��]
��Ǥ����䷴��Сͺ�����������չ��о����Դչ������Ѻ��ӵ�����ʴ��¾ѹ��ີ�� ��⤫ԴԤ ��ӵ������ ���� ��ӵ������ ��� ���͡������ �����ӵ��������Ѻ�ʵ��˹觤����е���ͧ��ӵ�Ũ֧���Ţ����բմ������� (prime number)
�������ᵡ��ҧ�ҡ��ú͡���˹��е���ͧ���Сͺ�ͧ�� ������ҧ�� 2�-deoxyribose ���˹觤�����Ƿ���ͧ����š�Ţͧ��ӵ�� deoxyribose ��� 2� ����ͧ �ѹ����⤫ԴԤ�����ҧ��ӵ�šѺ���繾ѹ�з���������������ҧ C-1 �ͧ��ӵ�šѺ N-1 �ͧ�ʾ����Դչ ���� N-9 �ͧ�����չ ������ҧ��⺹�Ǥ����䫴����� �д�չ (adenosine) ���չ (guanosine) 䫵Դչ (cytidine) ���Դչ (uridine) ��� ��Դչ (thymidine) �ѧ���ҧ���1 ����Դ�ҡ��ӵ��������������дԹչ ��ҹչ �չ ���ҫ�� �����չ ���¾ѹ����⤫ԴԤ ����ӴѺ ������ҧ ���͡����⺹�Ǥ����䫴� ���� ���͡���д�չ (deoxyadenosine)
����Դ�ҡ��ӵ�Ŵ��͡������ ������Ѻ���дԹչ���¾ѹ����⤫ԴԤ ��Ǥ����䫴��Դ��鹨ҡ��������ū�ҧ��ǹ (partial hydrolysis) �ͧ��Ǥ����䷴� ��Ǥ����䷴��ա�������������͡仨����Ǥ����䫴� ��Ǥ����䫴�����¹����ա����ʢͧ�ѹ
��Ǥ����䷴�˹������Ǩ����¡������Ǥ����䷴� (mononucleotide) ���-��Ǥ����䷴� 2 ˹�����������ѹ���¾ѹ�п����������������ҧ���˹� 3� �ͧ D-���� ���� 2�
���͡��-D-���� �ͧ���Ǥ����䷴�˹��·��˹�觡Ѻ���˹� 5� �ͧ���Ǥ����䷴�˹��·���ͧ �����¡���䴹� Ǥ����䷴� (dinucleotide) ��������Ǥ����䷴��ҡ�����ͧ˹������������͡ѹ���¾ѹ�п���������������¡��Ҿ��չ�Ǥ����䷴� (polynucleotide) ���չ�Ǥ����䷴����Ӥѭ��� �������������������
2.�ç���ҧ�ͧ�������
[��]
�����������÷���红����ŷҧ�ѹ�ء�����辺������ä����ͷ����٤����ͷ ������͢� ��ä����ͷ���ѡɳ����š����ǧ��ǹ��¤�������������Ѻ�õչ����š�Ţͧ���������٤����ͷ���������¤�� (double stranded helix) ��������Ѻ�õչ��Դ˹�����¡��� ��� (histone) �Ѻ �ѹ���¾ѹ�����ԡ ������ͷ����������Ѻ�õչ������¡��� ���ҷԹ (chromatin) �������㹹������ʢͧ���� �͡�ҡ����ѧ����ö������������ⷤ�������� ����þ��ʵ�ͧ�ǡ�٤����ͷ ��� ����ѡɳ���ǧ��ǹ��¤����������������Ѻ�õչ
�ѡɳ��蹹��������Ѻ���������ä����ͷ ����Ѻ����ʹ���աô��Ǥ���Ԥ����þѹ�ء����蹡ѹ �Ҩ������駴������ ������������� ���բ�Ҵ��硡��Ҵ�����ͧ͢Ấ������
Nature of DNA
㹻� �.�. 1953 Watson ��� Crick ���������§ҹ����ʹ��ٻẺ�ç���ҧ�ͧ���š�� DNA ��� DNA ��Сͺ���� 2 ��¢ͧ polynucleotide �ѹ�ͺ����ͧẺ���¹������͵������ ��ԡ� Watson ��� Crick �����Ƕ֧ ��ҡ���ó��������ç���ҧ����繨�ԧ��� 3 �óմ��¡ѹ���
1.���š�Ţͧ DNA ��Сͺ���� base ��ӵ�� ��������� �������͡ѹ����¢ͧ polynucleotide (�ٻ��� 5)
2.Erwin Chargaff ���������� DNA �ҡ����ժ��Ե���ª�Դ����һ���ҳ�ͧ purines ��� pyrimidines �ͧ DNA �ء��Դ����ҡѹ�ѧ�ʴ�㹵��ҧ��� 1 �͡�ҡ����ѧ���ʴ�����ѵ����ǹ�ͧ A+T/G+C ���繤�Ҥ���������ժ��Ե���Ъ�Դ�ա����
3.Rosalind Franklin ��� Wilkins ���֡�Ҩҡ����¢ͧ DNA �����Ը� X-ray diffraction ��кѹ�֡�Ҿ�ͧ����ѡ�ˢͧ���ʧ�ͧ�ѧ�� X ��麹���������Ҿ (�ٻ��� 6) ��������š�Ţͧ DNA �ա�èѴ���§�ӴѺ�����������ҧ������º�ҡ������ç���ҧ����������·��ѹ�ѹ������ǻ�Сͺ���� repeating unit ����ժ�ͧ��ҧ��ҧ�ѹ����ҳ 0.34 nm ��� 3.4 nm 仵��������Ǣͧ���š��
Watson ��� Crick ���Ǻ��������ŷ������ҨѴ���ç���ҧ DNA ��ٻ�ç 3 �Եԫ�觾ͨ���ػ��ѧ���
1.���š�Ţͧ DNA ��Сͺ���� 2 ��¢ͧ polynucleotide
�ѹ�ѹ������ǫ�觡ѹ��Сѹ㹷��ǹ������͵��������ԡ�
2.����鹼�ҹ�ٹ���ҧ�ͧ�ç��к͡�� 2 nm
3.��·�� 2 �ͧ polynucleotide �Т�ҹ�ѹ����շ�ȷҧ�ç�ѹ���������˹�觨��շ�Ȩҡ 5' � 3' ��ǹ�ա���˹�觨��շ�Ȩҡ 3' � 5' �·����� 5' ����������з����� 3' �������δ�͡���
4.��¢ͧ��ӵ�ŷ���͡Ѻ�������� back bone ��鹨������ҹ�͡�ͧ double helix 㹢�з�� base �Ѵ���§�������ǹ��ҧ�ͧ�� base �ͧ��� 2 ��¨Ѵ���§������ç���ҧẺ�Һ��е�� �ҡ�Ѻ�ͧ���š�� ���º������鹺ѹ䴷�����������ҧ��Ǻѹ䴷�����¹���
5.base �ͧ��� 2 ��¢ͧ polynucleotide
���ִ�ѹ���¾ѹ������ਹ����ա�èѺ���ѹ���ҧ ����Ш���� A=T �� 2 �ѹ������ਹ��� G=C �� 3 �ѹ������ਹ ���¡��� complementary base pair (�ٻ��� 7) ��������š�Ţͧ DNA ���µ�͡�÷����¡�ҡ�ѹ�� 2 ��� �ѧ���㹡���ѧ������ DNA ���š�������¡��ŷ�����¡��� semiconservative replication ������ӴѺ�ͧ��Ǥ����䷴캹�����Ҩ��繵�ǡ�˹��ӴѺ�ͧ��Ǥ����䷴캹������� ������¡��ͧ �ͧ complementary base pair ��������ӴѺ�ͧ��Ǥ����䷴��� 2 ��º� DNA ���š������ ��� 2 ���š�������ѹ����������š�����
6.��� base ��������ҧ����ҳ 0.34 nm �ѧ��� 1 �ͺ�ͧ�����ع 360o
�դ������ 3.4 nm �� 10 ��� base �ѧ������Ф������§����� 36o
7.���ͧ�ҡ���������ҧ�ѹ�Тͧ phosphodiester �ͧ back bone ���������յ��˹����ç �ѹ �֧�繼ŷ�����Դ�繪�ͧ��ҧ��������ҡѹ���¡��� major groove (wide groove) ��� minor groove (narrower groove) �ѧ�ʴ���ٻ��� 8
�͡�ҡ�ç���ҧ DNA Ẻ����ʹ��� Watson ��� Crick ������¡���Ẻ B ���ǵ�����ѧ�ա�ä鹾��ç���ҧẺ��ҧ � �ͧ DNA �ա�ѧ�ʴ�㹵��ҧ��� 3
������ͧ͢�٤����ͷ��ǹ�˭� (98%) �о�㹹������� ���ç���ҧ����¾��չ�Ǥ����� ���ͧ��·���Ѻ��ȷҧ�ѹ (antiparallel) �ѹ�ѹ������Ǥ�� (double helix) �����������չ��о����Դչ�������ѹ��е�駩ҡ�Ѻ��ӵ��-��� �ç���ҧ��д١�ѹ��ѧ�ͧ�����������ҧ�ѹ����� �ਹ����������ҧ�ʤ���� (complementary bases) �������Թ�Ǥ����䷴��ͧ��¹�鹨Ѻ�ѹ���ҧ����д��¾ѹ������ਹ ��èѺ������ͧ�� (complementary base pairing) ���ҧ���������� ҧ�дԹչ�Ѻ���Ѻ��չ��С�ҹչ�Ѻ���Ѻ�չ �����������ҡ������������ç���ҧ�ͧ������ʹ����Ըա���ѡ�ˡ�Ш�¢ͧ�ѧ����硫� (x-ray diffraction)�¹ѡ�ѹ����ʵ��������ԡҪ��� ���� �ѵ�� � (James Watson) ��йѡ���ԡ�����ѧ��ɪ��� ��ҹ��� ��ԡ (Francis Crick) 㹻� �.�. 1953 �ѵ�ѹ��Ф�ԡ���ʹ��ç���ҧ�������������Ǥ�� ��Сͺ������¾��Թ�Ǥ����䷴� 2 ����շ�ȷҧ�ѹ �ѹ��ѡɳ��������ǹ��� ���¡��� �������Ẻ�� (����鹼�ҹ�ٹ���һ���ҳ 20 �ѧʵ��� (Ao) ������˹���ͺ�������ҡѺ 3.4 nm ���� 34 Ao ���ʤ��������Ժ������ͺ �������չ��о����Դչ ������������ѡɳз�����ҹ�ѹ ���йҺ��ͺ�����ҡ�Ѻ�ͧ����� ����ǹ������ͧ�˭� (major groove) �����ͧ��� (minor groove) ��ʹ����� �͡�ҡ�������Ẻ������ �ѧ�������� �Ẻ�� ��� �� ��觵�ҧ��������Ǥ�����¹��Ҥ�����ѹ �Ѩ�غѹ�ѧ�龺�������Ẻ (Z-DNA) ���������Ǥ�����¹���� ������ͨ����ç���ҧẺ��ѡ�������Ѻ��Դ�ͧ�� ����ҳ������������з��Ѻ�������Ѻ�������
3 ��èѴ���§��Ǣͧ�����������õչ��������ͧ����ժ��Ե�ǡ�٤����ͷ
������ҵԹ��з���ѧ����ա�þѹ������Դ��鹨�����鹼���ٹ���ҧ 11 ������� ������Դ��þѹ����������鹢�鹨з������������ҵԹ�������鹼���ٹ���ҧ�˭����� 300 �ѧʵ��� ���� 30 ������� ���ͷ�����¡��� ��չ�´� (solenoid) ��觡�þѹ����������ͺ���չ�Ǥ����������ҳ 6 ��Ǥ������ ��ѧ�ҡ���������ҵԹ�������鹼���ٹ���ҧ 30 ������� ������չ�´�����Դ��� �ѹ����ǵ��� ����ա����ǹ��Ǩ��Դ��ǧ����繨ӹǹ�ҡ ��з��������鹼���ٹ���ҧ�˭��鹨ҡ����� 300 ������� ��Ш��ա�þѹ����ǵ��仨�����鹼���ٹ���ҧ�˭����� 700 ���� ��� ��觨С��������ҵԴ�ͧ����������������ʹ���ͧ �ѧ���
�������������� ��ʨ�����鹼���ٹ���ҧ 1400 �������
[��]
���ٻ��� 4
����ǡ�٤����ͷ�͡�ҡ���մ������㹹����������� �ѧ�մ�����ͻ���ҳ�����������ⷤ� �������㹤���þ��ʵ�ͧ�������ѧ�������ʧ�Դ�繻���ҳ 0.1% �ͧ������ͷ����� ����������ⷤ������Ф���þ��ʵ���բ�Ҵ�����ǧ��ǹ����Ǥ��
��������š�� ����ҳ 10,000 ���Ŵ�ŵѹ ��������������Ѻ��� �����������ҹ���èآ�ͤ����ҧ�ѹ�ء������ж١���·ʹ������������� ����õչ���ⷤ���� ��Ф���þ��ʵ� ���ҧ�á����õչ�������� ������ ����ҳ 95% �ж١���ҧ�Ҩҡ�������㹹������� ������ҧ����֡����ⷤ���¢ͧ��ʵ� ����� ����������ù�ͧ��ⷤ�������ҧ�Ҩҡ�չ㹴�����ͧ͢��ⷤ������ ���Ѻ�㹴�����ͧ͢�������� �õչ����դ����Ӥѭ���ǧ������ (respiratory chain) �ͧ����
4 �ٻ��ҧ�ͧ������
[��]
����ժ��Ե���Ъ�Դ���ըӹǹ����������� ��������������觨��բ�Ҵ����ٻ��� ��������� �������ժ��Ե��Դ˹���Ҩ��������������ٻ��ҧẺ������������Ẻ����������˹�ૹ�������캹����������ѡ ����ö�����������͡���� 4 Ẻ���
1.����ૹ��ԡ
������ (metacentric chromosome) ��� ����������յ��˹�ૹ������������ç��ҧ �����ᢹ��� 2 ��ҧ�ͧ�����������ҡѹ �������������Դ���١�֧�������������� ����ҧ����ա�������� ��������������ٻ����� (v shape)
2.�Ѻ����ૹ��ԡ ������ (submetacentric chromosome) ��� ����������յ��˹�ૹ� ���������������Ѻ���˹觵ç��ҧ������ �������ᢹ��ҧ˹����� ���ᢹ�ա��ҧ˹����� �������������Դ���١�֧������������������ҧ����ա�������� ��������������ٻ���� (j shape)
3.����ૹ��ԡ������ (acrocentric chromosome) ���
����������յ��˹�ૹ�������������价ҧ����㴻���˹�觢ͧ������ �������ᢹ��ҧ˹��������ᢹ�ա��ҧ˹���������� ǡѹ �������������Դ���١�֧������������� ��������������ٻ���� (j shape)
4.���ૹ��ԡ������ (telocentric chromosome) ��� ����������յ��˹�
ૹ����������������¢�ҧ˹�觢ͧ������ �������ᢹ��§��ҧ���� �������������Դ���١�֧������������� ��������������ٻ�� (rod shape) (�ٻ�� 5)
�����ٻ��ҧ�ͧ����������ҹ������¹�ŧ�����ҡ ��ҧ���駶������������ҹ���з��Ѻ�ѧ�յ�ҧ� �� �ѧ���͡�� �ѧ�դ���ԡ �ѧ������ ���������յ�ҧ�
�Ҩ������������������ҵԴ�Դ ���ᵡ�ѡ�� ������Դ�����˹��� (sticky end) ��� 2 ��ҹ ����ռŷ�����ç���ҧ�ͧ���������͡������¹�ŧ��� 3 �ҧ ���
1.�Դ��âҴ���仢ͧ�����ǹ�ͧ��������������ૹ��������
2.�Դ��õ�͡ѹ����ͧ�����ǹ�ͧ���������Ҵ�͡�ҡ�ѹ ��������ç���ҧ�ͧ�������������
3.���·��ᵡ�ѡ����˹�����ͷ���ͧ���� �Ҩ��仵�͡Ѻ���·��ᵡ�ѡ ���˹���蹺����������ǡѹ ���͵�͡Ѻ��������ҧ���ѹ�� ������Դ����š����¹�����ǹ�ͧ��������ҧ���ѹ
5.����͡Ẻ��þѹ�ء���
[��]
����͡Ẻ��þѹ�ء������͢�ͤ����ҧ�ѹ�ء��� (replication) ��� ����ѧ�������������� ���������������ͤ������繡�кǹ����͡Ẻ��þѹ�ء�����������ͷ���ѧ�����������������ӴѺ������§��Ǣͧ��Ǥ����䷴�������������������������Ẻ (template) ����;Ԩ�óҶ֧�͡� ʷ��������㹡óչ���� 3 �Ըմѧ�����
* �Ը���ѡ�� (conservative) ��͡�÷�������������������������ҧ�����������˹�觤�������������������
* �Ըա����ѡ�� (semiconservative) ��͡�÷�������ͤ������١�¡�͡���������� (single strand)
�����Դ����ѧ��������������������һ�С���Ҥ��Ѻ������ ������¡���èѺ���ͧ� � �ŷ������ ��������ͧ������Ф���Сͺ���´���������˹����� ��д�����������ա˹����� �֧�繡�ä����������������§��������
* �Ըա�Ш�� (dipersive) ��͡�÷�������ͤ������١�Ѵ�͡�繪�ǧ� �����¡�͡���ͧ��ǹ ������ǹ����մ�������������ҧ����ҫ�������ǹ���Ҵ���仨��ú����ó� �ŷ������ ��������������� ���������ǹ�ͧ���������������ШѴ��Ш�µ�ʹ����Ǥ��
㹡�кǹ��è��ͧ���š�Ţͧ���������Ẻ�Ըա����ѡ�� ��������鹨ҡ���š������ͧ���
���ͷ���Сͺ������չ�Ǥ����䷴� 2 ��·�ȷҧ�ǹ�ѹ��Т�ҹ�ѹ ��չ�Ǥ����䷴�������¨з�˹�ҷ�������Ẻ���ͨ����ҧ��չ�Ǥ����䷴��������������Ҥ�� ������¡��� ��Ẻ�����ѡ���� � ��ҧ�á�����ȷҧ�ͧ������ҧ��չ�Ǥ����䷴���������鹨��շ�ȷҧ��Ẻ 5� -> 3� ���� �ѧ���㹡�è��ͧ���š�Ţͧ������ͨ��ա�����ҧ��չ�Ǥ����䷴�����������˹��Ẻ��ǵ�ʹ���¡� �¹����� ����մ�ԧ (leading strand) ����Ѻ��չ�Ǥ����䷴���������ա���˹���������ö���ҧ������ͧ�ѹ�������ǵ�ʹ��� ���з�ȷҧ������ҧ�ǹ�Ѻ��ȷҧ��ä�������Ǣͧ���š������� �������� �֧�ա�����ҧ��չ�Ǥ����䷴�������� ����ҡ����Ǩ֧�ҵ�͡ѹ��������
��������ȷҧ������ҧ��Ẻ 5� -> 3� �蹡ѹ ���¡��¹����� ����š�ԧ (lagging strand) ��չ�Ǥ����䷴������� ���� ��Сͺ���¹�Ǥ����䷴����ҳ 1,000 �֧ 2,000 ��Ǥ����䷴� ���¡��չ�Ǥ����䷴������������� �ͤҫҡ� �á����� (Okazaki fragments) ����繡��������õԡѺ���鹾���� �è� �ͤҫҡ� (Reiji Okazaki)
����Ѻ��������´��кǹ��è��ͧ���š�Ţͧ������� ������鹴��������������� ��˹�ҷ�����¾ѹ������ਹ (H-bond) �����������Ǥ��ͧ�������������¡�͡�ҡ�ѹ ������Դ��ǹ������� ��� (bubble) �ҡ��鹨������ԡ�� ���ൺ��ūԧ�õչ
���仨Ѻ�Ѻ������������������ͻ�ͧ�ѹ�������Ѻ�������Ǥ���ա ��Ш����������������� ��˹�ҷ����»��˹�ͨش�¡ (replication fork) �¡�õѴ���˹�觢ͧ��������͡ ���ͷ�����Դ��ä����������з�����Դ��ä��»����� �֧��˹�ҷ���ͨش���Ѵ��鹡�Ѻ���仴ѧ��� ����dz������͡�ͧ��´������鹨��繨ش������ͧ��è ��ͧ���š�� (initiation point) ����������������ҧ������������������� (RNA primer) �ҡ��鹨���˹�ҷ��ͧ���������������� 3 ��˹�ҷ�������Ǥ����䷴�����´�ҹ 3�-OH �ͧ����� �������������鹹��㹷�ȷҧ 5� -> 3� �������� �����ȷҧ�ͧ��ä�������� ���������������������Ẻ
��������������������ǵ�ʹ ������մ�ԧ (leading strand) ����Ѻ����ѧ���� ����չ�Ǥ����䷴���������ա���˹�觹�� ��������ʨ����ҧ������������������� (RNA primer) ����������ǡѹ ���������������������� 3 �з�˹�ҷ�������Ǥ����䷴���ҷ����� 3�-OH �ͧ������������������鹹���������չ�Ǥ����䷴�ͧ���������¹��� ��� �ͤҫҡ� �á����� (Okazaki fragment) �·�ȷҧ����ѧ��������ǹ�Ѻ��ȷҧ�ͧ��ä�������Ǣͧ���� ��Ţͧ���������� ���ȷҧ�ѧ����Ẻ 5� -> 3� ����� ������ա�ä�������Ǣͧ���š�Ţͧ���������������ա
��������ʡ�����ҧ��������������������ա ��������������� ������� 3 ��з�˹�ҷ�������Ǥ����䷴������ 3�-OH �ͧ������������������鹵����ա���������ͤҫҡ��á������ա ����ѧ�����������ͨҡ������Ẻ������蹹���������� �֧���¡��¹����� �� ��š�ԧ (lagging strand) ��ѧ�ҡ��鹨���˹�ҷ��ͧ������������������� 1 �ӡ�õѴ������������������� (RNA primer) �͡价����� ��������Ǥ����䷴������ 3�-OH �ͧ��´������ ���� �����ͤҫҡ�-�á����� ����з������ͪ�ͧ��ҧ�л��� 3�-OH ��� 5-PO4 ���ͷ�����¡��� �Ԥ (nick) ��ҹ��
�ش���¨���˹�ҷ��ͧ�������������� (DNA ligase) ������������� 3�-OH ��� 5�-PO4 ��Ҵ��¡ѹ���¾ѹ��������� (ester bond)�������´�����������ǵ�ʹ���
�ҡ������������è��ͧ����ͧ�ͧ DNA �� Kornberg ��Ф�� ����� ������;��������ʹ�鹵�ͧ������������ (primer) ����繹�Ǥ����䷴����� ����Ѻ���������͡�����-��Ǥ����䷴����� ����价ҧ��ҹ 3� �δ�͡����������´���������˹�����������Ǥ�� �繴���������Ẻ �·����´�����ͷ�����ҧ���������ա�����§��Ǣͧ�ʷ�������ʷء�������ö�Ѻ���Ѻ����ա���˹�觢 ͧ����������Ẻ��
�������´�����ͷ����ѧ���ҧ��������մ��͡�����-��Ǥ����䷴��������㹷�� 3�-�δ�͡��� ��蹡��͡�����ҧ������ͨ��������§������Ǥ�ͨҡ���� 5� �����ҹ 3� ���� �Ѩ�غѹ�����ҷ�Һ��ҡ���ѧ����������������������´������ ������������§���ҧ���� ���繡�кǹ��÷��Ѻ�� ��ͧ����������ҡ���� 20 ��Դ ���ῤ�������� ����������� �·�˹�ҷ��� ��ҹ�ѹ���ҧ����Ш����������º��
��ػ��鹵��ҧ���ѧ�����
�.����¡��´����������Ǥ��������������͡�ҡ�ѹ
�.��������ҧ��´�������������ҡ����������ͧ��¢ͧ����������
�.���������͡�չ�Ǥ����䷴�������ŧ����´�����ͷ����ѧ���ҧ����
�.����Դ����Ǥ��ͧ�����������
�.�����ش����ѧ������
The Genetic Code and Its Translation
[��]
Genes and Proteins
㹻Ѩ�غѹ���������Һ�ѹ����������չ����û�Сͺ�ҧ��շ���������ǹ�ͧ������ ��觺�èآ����ŷ���繼�Ե�ŷ������Ш������Ҩ�������ͧ�ͧ�ç���ҧ���� ˹�ҷ���÷ӧҹ�ͧ���� �ѧ �����þѹ�ء�������è������ genome �ͧ����ժ��Ե��� � �֧�١���¡����� "blueprint for life" ���ͧ�ҡ��èآ����ŷ������Ǣ�ͧ�Ѻ��÷ӧҹ�ͧ�չ ���������ժ��Ե��� � �աԨ����仴��� ��÷ӧҹ�ͧ �չ�����ҧ�� �դ�������ѹ��Ѻ�õչ���ҧ�� ����Ǣ�ͧ�Ѻ����ʴ��͡�����ҧ�� �֧�繷��ʹ㨢ͧ�ѡ�Է����ʵ���ʹ�� ��ҡ���ó� ���仹���繢����ŷ������Һ����չ�դ�������ѹ��Ѻ�õչ���ҧ��
Inborn Errors of
Metabolism
�繤����á������ա���֡�Ҷ֧˹�ҷ��ͧ�õչ㹡�кǹ��÷ҧ�ѹ�ء��� �� Sir Garrod � �� Bateson �� Garrod ��������ʹ�㹤����Դ���Ԣͧ�� ��觴�����������Ѻ��ö��·ʹ�ҧ�ѹ�ء��� 㹻� �.�. 1920 Garrod �龺��ҡ���ó����ʴ��֧��������ѹ��ͧ����Ѻ�ҡ� üԴ�����繤����á �����֡�Ҥ����Դ���Ԣͧ������� alkaptonuria �ҡ�÷���ʴ��͡ ��� ������з�������ҡ�Ȩ�����¹���մ� �͡�ҡ������ѧ����� ��ͺ���Ƿ�����ä���ж١���·ʹ� �� ���� Garrod ��� Bateson �֧��ػ��� alkaptonuria ���ä�ѹ�ء��� ���ͧ�ҡ
1.��Ҫԡ�ͧ��ͺ�������¤��� alkaptonuria
2.�ä���о���١����Դ�ҡ����觧ҹ�����ҧ����ͧ�ѹ �ҡ���ҡ���觧ҹ������觧ҹ������繭ҵԡѹ
Garrod ����Ҥ����·�����ä��� ���� homogentisic acid (HA) �١�Ѻ�͡�ҷҧ������� �ѡɳ� alkaptonuria ���ѡɳ� recessive �ѧ��鹤����������ä��� ���� homozygous genotype ���չ������躹 autosome ���������ä��� �������������仡�е������Դ�������¹ HA ����� Meleylacetoacetic acid �֧������Դ��ä�觢ͧ HA Garrod ���¡�����Դ����Ẻ������ Inborn Errors of Metabolism
�͡�ҡ��� Garrod
���֡�Ҥ�����դ����Դ������ä��� � �ա 3 �ä �����������ö��ػ����� ���˵ط�褹����ҹ���դ����Դ���� ���ͧ�ҡ metabolic pathway �١ block �������ö��Ǩ��� ����շ���������� ������Һ��鹵�ͧ��ö١ block ��
�ա 40 �յ���� �֧���ա�ä鹾�����繡�þ��٨����� �չ ��� ���� �դ�������ѹ��ѹ�� Beadle ��� Tatum
One gene-one enzyme hypothesis
㹻� �.�. 1942 Beadle ��� Tatum ���֡����Ҿǡ Neurospora crassa ������Ժ�¶� � nature of metabolic
pathway �¡�÷��� Neurospora ����Դ���൪�� �ҡ prototroph (����ö�ѧ��������û�Сͺ����µ���ͧ) ���繾ǡ auxotroph (�������ö�ѧ��������û�С� ���) ����Դ auxotroph �����˵����ͧ�ҡ��кǹ����ѧ��������û�Сͺ��ҧ � �դ����Դ���Ԩ֧������������ö�ѧ��������õ�ҧ � ����繼�Ե���ش�������������ͧ�ҡ��кǹ����ѧ�������� �����ҹ��١ block �� ��кǹ����ѧ��������û�Сͺ D ��Сͺ���¢�鹵��ҧ � 4 ��鹵�ѧ���
�õչ�ҧ��Դ���¨Ѻ������ͷ���¡�ҡ�ѹ������������Ѻ�����Ҿ��� �õչ������¡������� single-strand binding protein (SSB) �͡�ҡ����ѧ��������� topoisomerase ��觷�˹�ҷ���������� supercoil �ͧ������ͷ���Դ�����ѧ�ҡ�ա���¡��¤��ͧ������� ��÷ӧҹ�ͧ�������ͧ�������¾�ѧ�ҹ�ҡ ATP
�͡�ҡ��� �ѡ�Է����ʵ���ǭ���蹪��� Okazaki ����� ����͡Ẻ�ͧ����������ѡɳ��繪����ǹ����ͧ��������Դ������·��� ���Ъ����ǹ�ͧ���������������¡��Ҫ����ǹ�ͤҫҡ� (Okazaki fragments) �դ�����Ǣͧ�ʻ���ҳ 1,000-2,000
��Ǥ����䷴���ä����ͷ ��л���ҳ 100-200 ��Ǥ����䷴�㹾ǡ�٤����ͷ
㹡�����ǡ�٤����ͷ ����� ������Ǣͧ�����ǹ�ͤҫҡ� ����§ 200 ��Ǥ����䷴� �����鹡���㹾ǡ�ä����ͷ ����֡�ҵ���Ҿ���ҡ�����ҧ�����ǹ�ͤҫҡԹ�鹵�ͧ�����
������������������ (�ٻ��� 3.5) ��觡��;�����⺹�Ǥ����䷴���١���ҧ��������������-
�����������դ����������ҡ�ѡ����ҳ 1-60 ��Ǥ����䷴�������Ѻ��Դ�ͧ���� ����ѧ������� ������������´���������˹�������Ẻ㹷�ȷҧ������ҧ�ҡ���� 5� ��ѧ 3� ��е�ͧ��� ATP, CTP, UTP ��� GTP ����õ�駵�
�������˹�ҷ��㹻�ԡ����ҡ���ѧ���������������������� ���� ����� (primase) ������������ (primerase) ����Ѻ���������͡����⺹�Ǥ����䷴��ǶѴ�Ҩҡ������������������ ����´�����;��������� ��������������ҧ lagging strand ����ش ŧ ����������������ж١�Ѵ�͡�ҡ�����ǹ�ͤҫҡԷ���˹�觹�Ǥ����䷴� ������¤س���ѵ� 5� -> 3� �͡⫹������� (exonuclease activity) �ͧ���������;��������ʪ�Դ I ���� Rnase H ��Т�����ǡѹ���������;��������ʪ�Դ I �Ъ��µ�������ǹ�ͧ��Ǥ����䷴����������ú������� ���Ъ����ǹ���� �ͧ�������� lagging strand ���������͡ѹ �δ�͡��
(OH-) ��� ��¢�ҧ˹�觢ͧ�������������� 5� ��� (PO4) �ͧ�ա����˹��㹪����ǹ�ͤҫҡԫ������¾�ѧ�ҹ�ҡ ATP 㹡���Դ�ѹ�зҧ��չ��
����ػ���� ������ҧ�����ǹ����ͧ��⺹�Ǥ����䷴� -5�-�ÿ�� (ATP GTP CTP ��� UTP) ���¹�蹤�� ������ҧ�����ǹ�ͤҫҡԵ�ͧ��ê����ǹ�ͧ������������� ��������������� ��������� �������´�����;��������ʪ�Դ㹡�����ҧ���������������ͨҡ����������ͧ
��ػ�س���ѵԢͧ�������þѹ�ء����մѧ���仹��
1.�����觷�����Ǻ��������ŷҧ�ѹ�ء����ͧ����ժ��Ե��觨�������ç���ҧ�����蹤���������ա������¹�ŧ���� � �����ŷҧ�ѹ�ء�������ҹ����繢����ŷ������Ǣ�ͧ�Ѻ�ç���ҧ ˹�ҷ�� ��÷ӧҹ � �þѲ�� ��С�������ӹǹ�ͧ��������ժ��Ե��� �
2.����ö�����ӹǹ����ͧ (self-replication) ��ж��·ʹ�ҡ���˹����ѧ��蹵�� � ���֧�ռŷ����������蹵�� � 仹���բ����ŷҧ�ѹ�ء���Ẻ���ǡѹ�Ѻ������蹡�
3.�Դ�������¹�ŧ������¡��� mutation �������Դ�������¹�ŧ㹢����ŷҧ�ѹ�ء����ռ�����ա������¹�ŧ��Ѻ��Ǣͧ����ժ��Ե��� �Դ���Ѳ�ҡ�â���� �Դ������ҡ���������ժ��Ե
4.�Ǻ�������ʴ��͡��觾���ҤǺ������駷ҧ�ç�¡�äǺ�������ѧ�������õչ��Դ��ҧ � �¼�ҹ��кǹ��þ�������� (transcription) ��������� (translation) ���¡��ҡ�кǹ����ѧ��� ����õչ (protein synthesis) ��ǹ��äǺ����ҧ�����¡�äǺ�����÷ӧҹ�ͧ�չ��� � �����к� operon ��辺� E. coli �繵� ������¡��� regulation of gene action