การจำลองดีเอ็นเอ

บทนำ

หนงั สอื อเิ ลก็ ทรอนิกส(์ E-Book) เลม่ น้ีเป็นสว่ น
หน่ึงของวชิ า การออกแบบและเทคโนโลยี ชนั้ มธยม
ศกึ ษาปีท่ี 5 จดั ทาขน้ึ เพอ่ื เป็นสว่ นหน่ึงของ
การศกึ ษาในเร่อื งการจาลองดเี อน็ เอ ซง่ึ จะสอดคลอ้ ง
กบั สาระการเรยี นรชู้ วี วทิ ยาโดยเรอ่ื งน้ีจะไดศ้ กึ ษาใน
ระดบั มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4 โดยมจี ุดมงุ่ หมายเพอ่ื การศึ
กาหาความรเู้ กย่ี วกบั การจาลองดเี อน็ เอ ทงั้ น้ีหนงั สอื
อเิ ลก็ ทรอนิกส(์ E-Book) เลม่ น้ีมเี น้ือหาประกอบ
เกย่ี วกบั การจาลองดเี อน็ ทงั้ หมด ตลอดจน
กระบวนการจาลองและรปู แบบการจาลอง เป็นตน้

โดยทางคณะผจู้ ดั ทาเลง็ เหน็ วา่ ปจั จุบนั เทคโนโลยี
มคี วามสาคญั เป็นอยา่ งมากในชวี ติ ประจาวนั และ
เน่ืองจากเร่อื งเป็นเรอ่ื งทน่ี ่าสนใจ ทางคณะผจู้ ดั ทา
จงึ ไดร้ วบรวมขอ้ มลู ของการจาลองดเี อน็ เอไวใ้ น
หนงั สอื อเิ ลก็ ทรอนิกส์ หวงั วา่ หนังสอื อเิ ลก็ ทรอนิกส์
เลม่ น้ีจะเป็นแหลง่ ความรสู้ าคญั สาหรบั ผศู้ กึ ษาและผู้
ทส่ี นใจไมม่ ากกน็ ้อย หากมขี อ้ เสนอแนะประการใด
ผจู้ ดั ทาขอรบั ไวด้ ว้ ยความขอบคณุ

คณะผจู้ ดั ทา

สำรบญั

เน้อื หา หน้า

• ความหมายของการจาลองดี 1
เอน็ เอ
2
• วธิ กี ารสงั เกตขนั้ ตอนการ
จาลองดเี อน็ เอ 3
4
• การจาลองดเี อน็ เอตาม
สมมตฐิ านของ
นกั วทิ ยาศาสตร์

• ขนั้ ตอนการจาลองดเี อน็ เอ

1

DNA REPLICATION

ควำมหมำยของกำรจำลองดีเอน็ เอ

การจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication)
เป็นกระบวนการทางชวี วทิ ยาทเ่ี กดิ ขน้ึ ในสง่ิ มชี วี ติ ทุกชนิด
เพอ่ื จาลองดเี อน็ เอของตนเอง กระบวนการน้ีเรม่ิ จากดเี อน็ เอ
สายเดย่ี วสรา้ งดเี อน็ เออกี สายทเ่ี ป็นคสู่ มของตนจนกลายเป็น
ดเี อน็ เอเกลยี วคู่ กระบวนการเป็นแบบกง่ึ อนุรกั ษ์
(semiconservative replication) มกี ารตรวจสอบความ
ถกู ตอ้ งของกระบวนการเพอ่ื ป้องกนั การกลายพนั ธุ์

โดยทวั่ ไปทท่ี ุกคนไดศ้ กึ ษาขนั้ ตอนการจาลองดเี อน็ เอจะ
เป็นการจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) ของพวกโปรคาริ
โอต เพราะเน่ืองดว้ ยการจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication)
ของพวกยคู ารโิ อตมคี วามซบั ซอ้ นกวา่ พวกโปรคารโิ อต
ดงั นนั้ เน้ือหาในหลกั สตู รต่างๆจงึ ไดใ้ หศ้ กึ ษาขนั้ ตอนการ
จาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) ของพวกโปรคารโิ อต
เป็นหลกั

2

วิธีกำรสงั เกตขนั้ ตอนกำรจำลอง
ของดีเอน็ เอของเซลลแ์ ต่ละประเภท

วธิ สี งั เกตวา่ ขนั้ ตอนการจาลองดเี อน็ เอ (DNA
replication)ทไ่ี ดศ้ กึ ษาเป็นของพวกโปรคารโิ อตหรอื พวกยู
คารโิ อต คอื ดทู ช่ี อ่ื ของ DNA polymerase ถา้ มชี อ่ื DNA
polymerase III อยใู่ นขนั้ ตอนการจาลองดเี อน็ เอ (DNA
replication) จะเป็นขนั้ ตอนจะเป็นขนั้ ตอนการจาลองดเี อน็
เอ (DNA replication) ของพวกโปรคารโิ อต แต่หากไมม่ ชี อ่ื
ของ DNA polymerase III ปรากฏอยใู่ นขนั้ ตอนการจาลอง
ดเี อน็ เอ (DNA replication)เลย แตอ่ าจจะมชี อ่ื DNA
polymerase α หรอื DNA polymerase δ อยใู่ นขนั้ ตอน
การจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) แทน จะเป็นขนั้ ตอน
การจาลองดเี อน็ เอ (DNA replication) ของพวกยคู ารโิ อต

เกรด็ ความรู้
DNA จะประกอบดว้ ยพอลเิ มอรส์ องสายยาวและ
ประกอบดว้ ยหน่วยยอ่ ย นิวคลโี อไทด์ โดยมแี กนกลางเป็น
น้าตาลและหมฟู่ อสเฟสเชอ่ื มดว้ ยพนั ธะเอสเธอร์

3

กำรจำลองDNA ตำมสมมติฐำนของ
นักวิทยำศำสตร์

1. กำรจำลองตวั แบบกึ่งอนุรกั ษ์ (semiconservative

replication)

เป็นการจาลองตวั ของดเี อน็ เอ โดยทด่ี เี อน็ เอทเ่ี ป็นพอลนิ ิ
วคลโี อไทดส์ ายคโู่ มเลกลุ เดมิ จะแยก ออกจากกนั จากนนั้ แต่
ละสายจะทาหน้าทเ่ี ป็นแมแ่ บบสาหรบั การสรา้ งพอลนิ ิวคลโี อ
ไทดส์ ายใหม่ ทาให้ ไดด้ เี อน็ เอทเ่ี ป็นพอลนิ ิวคลโี อไทดส์ ายคู่
2 สาย โดยแต่ละคเู่ ป็นลกู ผสมทป่ี ระกอบไปดว้ ยพอลนิ ิวคลโี อ
ไทดส์ ายเกา่ 1 สาย และสายใหม่ 1 สาย ทาใหเ้ ซลล์ 2 เซลล์
ทไ่ี ดจ้ ากการแบ่งเซลลป์ ระกอบไปดว้ ยดเี อน็ เอทเ่ี หมอื นกนั
โดยมที งั้ ดเี อน็ เอสายใหมแ่ ละสายเก่า

2.กำรจำลองตวั แบบอนุรกั ษ์ (conservative

replication)

การจาลองตวั รปู แบบน้ีดเี อน็ เอทเ่ี ป็นพอลนิ ิวคลโี อไทดส์ าย
คโู่ มเลกุลเดมิ จะทาหน้าทเ่ี ป็น แมแ่ บบ สรา้ งดเี อน็ เอสายคู่
โมเลกลุ ใหมข่ น้ึ มา ทาใหเ้ ซลล์ 2 เซลลท์ ไ่ี ดจ้ ากการแบง่ เซลล์
จะมี 1 เซลล์ ท่ี มดี เี อน็ เอโมเลกลุ เกา่ ทงั้ 2 สาย และอกี เซลล์
จะมดี เี อน็ เอโมเลกุลใหมท่ งั้ 2 สาย

4

3. กำรจำลองตวั แบบกระจดั กระจำย (dispersive

replication)

การจาลองตวั แบบน้ีดเี อน็ เอทเ่ี ป็นพอลนิ ิวคลโี อไทดส์ าย
คโู่ มเลกลุ เดมิ แยกออกจากกนั จากนนั้ แตล่ ะสว่ นของสาย
เดมิ เป็นแมแ่ บบสรา้ งสายใหม่ สลบั กนั ไปมา ดงั นนั้ เซลลล์ กู
ทไ่ี ดจ้ ากการแบ่งเซลลจ์ ะ ไดร้ บั ดเี อน็ เอโมเลกุลทม่ี ที งั้ สว่ น
ของโมเลกลุ เกา่ และโมเลกลุ ใหมแ่ บบสมุ่

ในทน่ี ้ีจะเป็นการศกึ ษาการจาลองดเี อน็ เอแบบกง่ึ อนุรกั ษ์
เน่ืองจากเป็นการจาลองทไ่ี มม่ คี วามซบั ซอ้ นเหมอื นแบบอน่ื

รปู ภำพ กำรจำลองดีเอน็ เอแบบก่ึงอนุรกั ษ์

5

ขนั้ ตอนกำรจำลองดีเอน็ เอ (DNA

replication)

มอี ยู่ 3 ขนั้ ตอน คอื
1. การเรม่ิ ตน้ การจาลองดเี อน็ เอ (initiation of DNA

replication)

2. การขยายยาวของสายโพลนี ิวคลโี อไทดส์ ายใหม่

(polymerlization of DNA replication)

3. การสน้ิ สดุ การจาลองดเี อน็ เอ (termination of DNA

replication)

การลอกจาลอง DNA เป็นการเพม่ิ ปรมิ าณสาร
พนั ธกุ รรมทเ่ี หมอื นกนั ไวใ้ ชใ้ นการทากจิ กรรมตา่ งๆ ของ
เซลล์ และเพอ่ื ถา่ ยทอดไปสลู่ กู หลานตอ่ ไปในกระบวนการ
แบง่ เซลล์

การจาลองดเี อน็ เอมี 3 ขนั้ ตอนซง่ึ ในแตล่ ะขนั้ ตอนนนั้ จะมี
กระบวนการยอ่ ยต่างๆ ซง่ึ สามารถสรปุ เป็นกระบวนการได้
ดงั น้ี

6

1. เอนไซมเ์ ฮลเิ คส (helicase) เขา้ สลายพนั ธะไฮโดรเจนทจ่ี ุด
ใดจดุ หน่ึงบนเกลยี วคู่ (ภาพท่ี 1) เรยี กจดุ น้ีวา่ ทางแยกของการ
ลอกแบบหรอื (replication fork)

ภำพที่ 1 เอนไซมเ์ ฮลิเคสเริ่มสลำยพนั ธะไฮโดรเจน
2. โปรตนี SSB (Single Strand Binding protein) เขา้ มา
เกาะบรเิ วณสายเดย่ี วทแ่ี ยกออกเพอ่ื ป้องกนั การพนั เกลยี วกลบั
(ภาพท่ี 2)

ภำพท่ี 2 โปรตีน SSB เข้ำเกำะสำย DNA ท่ีแยกออก

7

3. เกดิ การสรา้ ง RNA ชน้ิ เลก็ ๆทเ่ี รยี กวา่ อารเ์ อนเอไพร
เมอร์ (RNA primer) โดย อารเ์ อนเอไพรเมส (RNA
primase) ซง่ึ ไพรเมอรน์ ้ีจะเป็นจดุ ทเ่ี รมิ่ ตน้ การสงั เคราะห์
DNA สายใหม่ (ภาพท่ี 3)

ภำพที่ 3 กำรสรำ้ งอำรเ์ อนเอไพรเมอร์

ไม่มีสิ่งไหนท่ีจะยำกเกินควำมสำมำรถของ
เรำถ้ำเรำคิดพยำยำมท่ีจะทำมนั

8

4. เอนไซมด์ เี อนเอโพลเี มอเรสนาดอี อกซไี รโบนิวคลโี อ
ไทดเ์ ดย่ี ว (deoxyribonucleotide) เขา้ มาต่อสายใน
ทศิ ทาง 5'-3' โดยเชอ่ื มเบสทค่ี กู่ นั เขา้ ดว้ ยกนั ดว้ ยพนั ธะ
ไฮโดรเจน และเชอ่ื มหมฟู่ อสเฟตของแต่ละนิวคลโี อไทดใ์ ห้
เป็นพนั ธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ เมอ่ื จดุ คลายเกลยี วเล่อื นขน้ึ
ไปกจ็ ะได้ DNA สายใหมท่ ย่ี าวขน้ึ เรยี ก DNA สายน้ีวา่
สายนา (leading strand) (ภาพท่ี 4)

ภำพที่ 4 กำรสรำ้ ง DNA สำย leading

9

5. ในขณะทเ่ี กดิ การสงั เคราะห์ DNA ขน้ึ ในสาย leading ก็
จะเกดิ การสงั เคราะห์ DNA ในอกี สายหน่ึงซง่ึ อยตู่ รงกนั ขา้ ม
ควบคกู่ นั ไปดว้ ย สาหรบั การสงั เคราะห์ DNA ในสายตรงกนั
ขา้ มน้ีเน่ืองจากทศิ ทางการสงั เคราะหเ์ ป็นแบบ 5'-3' เสมอ เมอ่ื
จดุ คลายเกลยี วเลอ่ื นขน้ึ ไพรเมสจะสรา้ งอารเ์ อนเอไพรเมอร์
จบั กบั DNA แมแ่ บบอกี สายหน่ึง จากนนั้ ดเี อนเอโพลเี มอเรส
จงึ นาดอี อกซไี รโบนิวคลโี อไทดเ์ ขา้ มาตอ่ เป็นสายไปทางดา้ น
จดุ เรมิ่ ตน้ การสรา้ ง (origin of replication) การทาเชน่ น้ีเป็น
ชว่ งๆ จะไดเ้ ป็นชน้ิ DNA สนั้ ๆ ทต่ี ดิ กบั อารเ์ อนเอไพรเมอร์
เรยี กวา่ ชน้ิ สว่ นโอกาซากิ (Okazaki fragment) อยหู่ า่ งกนั
เป็นชว่ งๆ เรยี ก DNA สายน้ีวา่ สายตาม(lagging strand)
(ภาพท่ี 5)

10

ภำพท่ี 5 กำรสรำ้ ง DNA สำย lagging
ควำมสำเรจ็ มนั ไม่ได้มีไว้สำหรบั คน
ท่ีเดินเรว็ แต่มนั มีไว้สำหรบั คนที่

เดินไม่หยดุ

11

6. เมอ่ื การสงั เคราะห์ DNA ดาเนินต่อไป ดเี อนเอโพลเี มอ
เรสจะมกี ารกาจดั อารเ์ อนเอไพรเมอร์ ออกดว้ ยคณุ สมบตั ขิ อง
5'-3' เอก็ โซนิวคลเี อส (5'-3' exonuclease) และเตมิ ดอี อก
ซไี รโบนิวคลโี อไทดด์ ว้ ยคณุ สมบตั ิ 5'-3' โพลเี มอเรส และ
ตามดว้ ยการเชอ่ื มพนั ธะฟอสโฟไดเอสเทอรข์ องชน้ิ สว่ นโอกา
ซากแิ ต่ละโมเลกุลเขา้ ดว้ ยกนั ดว้ ยเอนไซมไ์ ลเกส (ligase) ใน
ทส่ี ดุ ไดเ้ ป็น DNA ใหม่ 2 โมเลกลุ โดยแต่ละโมเลกุลมสี าย
เดมิ อยู่ 1 สาย(ภาพท่ี 6)

12

ภำพท่ี 3.7 กำรเช่ือม DNA สำย lagging

บรรณำนุกรม

วกิ พิ เี ดยี สารานุกรมเสร.ี (2020).การถา่ ยแบบดเี อน็ เอ,
สบื คน้ เมอ่ื 9 ตุลาคม 2563.จาก :
https://th.wikipedia.org/wiki/การจาลองดเี อน็ เอ

ปนสั ยา เสงย่ี มงาม,ศริ ประภา สถาพร,สภุ ชั ฌา จนิ ดา
อนิ ทร,์ และอโนชา แสนสดุ .(2020).ขนั้ ตอนการจาลอง
ดเี อน็ เอ,สบื คน้ เมอ่ื 9 ตุลาคม 2563.จาก :

https://sites.google.com/site/nonamnoon/dna/k
ar-calxng-taw-xeng-khxngdi-xen-xe/khan-txn-
kar-calxng-taw-xeng-khxngdi-xen-xe

Thunnaree teawtedakun.(2020).การจาลองตวั เอง
ของดเี อน็ เอม,สบื คน้ เมอ่ื 12 ตุลาคม 2563.จาก :

https://thunnaree2544gmail.wordpress.com/20

16/07/04/การจาลองดเี อน็ เอ/

Untitled Document.(2020).การแสดงออกของยนี ,
สบื คน้ เมอ่ื 13 ตุลาคม 2563.จาก :

https://il.mahidol.ac.th/e-
media/dna/chapter/chapter3_1geneexpress.htm