การกลายพั�นธุ์�การกลายพั�นธุ์�(MUTATION)(MUTATION)

ภาควิ�ชาพั�ชศาสตร�และทร�พัยากรการเกษตรภาควิ�ชาพั�ชศาสตร�และทร�พัยากรการเกษตรคณะเกษตรศาสตร� มหาวิ�ทยาล�ยขอนแก นคณะเกษตรศาสตร� มหาวิ�ทยาล�ยขอนแก น

ออ..ดรดร..จิ�รวิ�ฒน� สน�ทชนจิ�รวิ�ฒน� สน�ทชน

การเปล%&ยนแปลงล�กษณะพั�นธุ์กรรมการเปล%&ยนแปลงล�กษณะพั�นธุ์กรรมสามารถถ ายทอดจิากช�&วิอายหน)&งไปย�งอ%กสามารถถ ายทอดจิากช�&วิอายหน)&งไปย�งอ%ก

ช�&วิอายหน)&งช�&วิอายหน)&ง

การกลายพั�นธุ์�

พั�นธุ์�

ควิามหมายควิามหมาย

การกลายพั�นธุ์�ระด�บโครโมโซม การกลายพั�นธุ์�ระด�บโครโมโซม ((Chromosome mutationChromosome mutation))

การกลายพั�นธุ์�ระด�บย%น การกลายพั�นธุ์�ระด�บย%น ((Gene mutation Gene mutation หร�อ หร�อ point mutationpoint mutation))

พั�นธุ์�

พั�นธุ์�

การแทนท%&ค. เบส การแทนท%&ค. เบส ((base-pair substitutionbase-pair substitution))

ทรานซ�ช�น ทรานซ�ช�น ((transitiontransition)) ทรานเวิอร�ช�น ทรานเวิอร�ช�น ((transversiontransversion))

พั�นธุ์�Source : http://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.htmlSource : http://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html

ภาพัท%& ภาพัท%& 1 1 การเก�ดทรานซ�ซ�นและทรานสเวิอร�ช�นการเก�ดทรานซ�ซ�นและทรานสเวิอร�ช�น

เฟรมช�ฟท� ม�วิเทช�น เฟรมช�ฟท� ม�วิเทช�น ((frameshift mutationframeshift mutation))

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 2 2 การเก�ดเฟรมช�ฟท� ม�วิเทช�นการเก�ดเฟรมช�ฟท� ม�วิเทช�น

พั�นธุ์�Source : http://kvhs.nbed.nb.ca/gallant/biology/frameshift_mutation.html

1 .1 .เก�ดข)0นเองตามธุ์รรมชาต� เก�ดข)0นเองตามธุ์รรมชาต� ((spontaneous spontaneous mutationmutation))- Tautomeric shift- Tautomeric shift- Ionization- Ionization

2.2. เก�ดจิากการช�กน1า เก�ดจิากการช�กน1า ((induced mutationinduced mutation))- - ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ((physical mutagenphysical mutagen))- - ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางเคม% ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางเคม% ((chemical mutagenchemical mutagen))

พั�นธุ์�

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 3 3 การเก�ดปฏิ�ก�ร�ยาท�วิโทเมอร�กซ�ฟท�ในการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยาท�วิโทเมอร�กซ�ฟท�ใน

โมเลกลของเบสของด%เอ4นเอโมเลกลของเบสของด%เอ4นเอ

หมายถ)ง การเปล%&ยนแปลงหมายถ)ง การเปล%&ยนแปลงต1าแหน งไฮโดรเจินอะตอมในต1าแหน งไฮโดรเจินอะตอมในโมเลกลของเบสของด%เอ4นเอ โมเลกลของเบสของด%เอ4นเอ ซ)&งม%ผลท1าให7โครงสร7างซ)&งม%ผลท1าให7โครงสร7างโมเลกลของเบสเปล%&ยนแปลงโมเลกลของเบสเปล%&ยนแปลงจิากร.ปค%โต จิากร.ปค%โต ((keto form) keto form) ไปเป8นร.ป อ%นอล ไปเป8นร.ป อ%นอล ((enol form) enol form) หร�อหร�อเปล%&ยนแปลงจิากร.ปอะม�โน เปล%&ยนแปลงจิากร.ปอะม�โน ((amino form) amino form) ไปเป8นร.ปไปเป8นร.ปอ�ม�โน อ�ม�โน ((imino form)imino form)

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 4 4 การจิ�บค. ของเบสด%เอ4นเอ หล�งเก�ดการเปล%&ยนต1าแหน งของไฮโดรเจินอะตอมการจิ�บค. ของเบสด%เอ4นเอ หล�งเก�ดการเปล%&ยนต1าแหน งของไฮโดรเจินอะตอม

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 6 6 การเก�ดการกลายพั�นธุ์�เน�&องจิากเก�ดการเปล%&ยนต1าแหน งไฮโดรเจินอะตอมการเก�ดการกลายพั�นธุ์�เน�&องจิากเก�ดการเปล%&ยนต1าแหน งไฮโดรเจินอะตอม ในโมเลกลในโมเลกลของอะด�น�นของอะด�น�น

ปฏิ�ก�ร�ยาการก อให7เก�ดไอออน ปฏิ�ก�ร�ยาการก อให7เก�ดไอออน ((ionizationionization))

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 7 7 การจิ�บค. ผ�ดปกต�ของไทม�นและก�วิน�นท%&เก�ดปฏิ�ก�ร�ยาการ การจิ�บค. ผ�ดปกต�ของไทม�นและก�วิน�นท%&เก�ดปฏิ�ก�ร�ยาการ

ก อให7เก�ดไออนก อให7เก�ดไออน

ค�อ ปฏิ�ก�ร�ยาส.ญเส%ยค�อ ปฏิ�ก�ร�ยาส.ญเส%ยไฮโดรเจินอะตอมในไฮโดรเจินอะตอมในโมเลกลของเบสของด%โมเลกลของเบสของด%เอ4นเอ ท1าให7เก�ดเอ4นเอ ท1าให7เก�ดไอออนข)0น ม%ผลท1าให7ไอออนข)0น ม%ผลท1าให7การจิ�บค. ของเบสการจิ�บค. ของเบสเปล%&ยนแปลงไปเปล%&ยนแปลงไป

ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ((physical mutagenphysical mutagen)) ได7แก ได7แก อณหภ.ม� อณหภ.ม� ร�งส% แบ งออกเป8น ร�งส% แบ งออกเป8น 22 ประเภทค�อประเภทค�อ

ร�งส%ก อให7เก�ดไอออน ร�งส%ก อให7เก�ดไอออน ((ionizing radiationionizing radiation ) ) ได7แก ร�งส%เอ4กซ� ได7แก ร�งส%เอ4กซ� แกมมา อ�ลฟา เบตา อ�เล4กตรอน น�วิตรอน โปรตอน และอนภาแกมมา อ�ลฟา เบตา อ�เล4กตรอน น�วิตรอน โปรตอน และอนภาคอ�&นๆ ท%&ม%การเคล�&อนท%&เร4วิ ร�งส%เหล าน%0ม%อ1านาจิในการทะลทะลวิงคอ�&นๆ ท%&ม%การเคล�&อนท%&เร4วิ ร�งส%เหล าน%0ม%อ1านาจิในการทะลทะลวิงผ านส�&งต างๆ ได7ส.งผ านส�&งต างๆ ได7ส.ง

ร�งส%ไม ก อให7เก�ดไอออน ร�งส%ไม ก อให7เก�ดไอออน ((nonionizing radiationnonionizing radiation ) ) ได7แก ได7แก ร�งส%อ�ลตราไวิโอเลต ร�งส%น%0ม%อ1านาจิในการทะลทะลวิงผ านส�&งต างๆ ร�งส%อ�ลตราไวิโอเลต ร�งส%น%0ม%อ1านาจิในการทะลทะลวิงผ านส�&งต างๆ ได7ต1&ากวิ าประเภทแรกได7ต1&ากวิ าประเภทแรก

พั�นธุ์�

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 8 8 ซ%แอลบ%เทคน�ค ซ%แอลบ%เทคน�ค

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 9 9 ม.ลเลอร�ม.ลเลอร�-5 -5 เทคน�คเทคน�ค

พั�นธุ์�

ภาพัท%& ภาพัท%& 10 10 การเก�ดไทม�นไดเมอร�การเก�ดไทม�นไดเมอร�

สารเคม%ท%&ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสชน�ดต างๆ สารเคม%ท%&ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสชน�ดต างๆ ของด%เอ4นเอ ของด%เอ4นเอ ((base analoguesbase analogues ) ) 5-bromouracil 5-bromouracil หร�อ หร�อ 5 BU5 BU 2-aminnopurine2-aminnopurine หร�อ หร�อ 2AP2AP

สารเคม%ท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงโครงสร7างของสารเคม%ท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงโครงสร7างของเบสเบส กรดไนตร�ส กรดไนตร�ส (nitrous acid : HNO(nitrous acid : HNO22)) สารไฮดรอกซ%ลาม%น สารไฮดรอกซ%ลาม%น ((hydroxylaminehydroxylamine ) ) และสารท%&ให7หม. และสารท%&ให7หม.

ไฮดรอกซ% ไฮดรอกซ% ((OHOH)) สารกล มท%&ม%หม. อ�ลค%น สารกล มท%&ม%หม. อ�ลค%น ((alkylating agentsalkylating agents))

พั�นธุ์�

ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางเคม% ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางเคม% ((chemical mutagenchemical mutagen))

สารเคม%ท%&ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสชน�ดต างๆ ของด%สารเคม%ท%&ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสชน�ดต างๆ ของด%เอ4นเอ เอ4นเอ ((base analoguesbase analogues))

พั�นธุ์�

สารเคม%เหล าน%0สามารถเข7าแทนท%&เบสสารเคม%เหล าน%0สามารถเข7าแทนท%&เบสของด%เอ4นได7ระหวิ างท%&ม%การจิ1าลองของด%เอ4นได7ระหวิ างท%&ม%การจิ1าลองโมเลกลของด%เอ4นเอ โมเลกลของด%เอ4นเอ (DNA (DNA replication) replication) ซ)&งม%ผลท1าให7เก�ดการซ)&งม%ผลท1าให7เก�ดการแทนท%&ของเบสชน�ดหน)&งด7วิยเบสอ%กแทนท%&ของเบสชน�ดหน)&งด7วิยเบสอ%กชน�ดหน)&ง ท1าให7โมเลกลท%&ได7ใหม แตกชน�ดหน)&ง ท1าให7โมเลกลท%&ได7ใหม แตกต างไปจิากเด�ม ได7แก ต างไปจิากเด�ม ได7แก

5-bromouracil 5-bromouracil หร�อ หร�อ 5 5 BUBU2-aminnopurine2-aminnopurine หร�อ หร�อ 2AP2AP

ภาพัท%& ภาพัท%& 11 11 การกระต7นให7เก�ดทรานซ�ซ�นโดย การกระต7นให7เก�ดทรานซ�ซ�นโดย 5 BU5 BU

สารเคม%ท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงโครงสร7างของเบสสารเคม%ท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงโครงสร7างของเบสกก . . กรดไนตร�ส กรดไนตร�ส ((nitrous acid : HNOnitrous acid : HNO

22 ) ) ท1าหน7าท%&ด)งหม. อะม�โนออกจิากโมเลกลท1าหน7าท%&ด)งหม. อะม�โนออกจิากโมเลกลของเบสอะด�น�น ไซโตซ�น และก�วิน�นของเบสอะด�น�น ไซโตซ�น และก�วิน�น

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 12 12 ผลของกรดไนตร�สท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงภายในโมเลกลของเบสผลของกรดไนตร�สท%&ท1าให7เก�ดการเปล%&ยนแปลงภายในโมเลกลของเบส

ขข . . สารไฮดรอกซ%ลาม%น สารไฮดรอกซ%ลาม%น ((hydroxylaminehydroxylamine ) ) และสารท%&ให7หม. ไฮดรอกซ% และสารท%&ให7หม. ไฮดรอกซ% ((OHOH ) ) ท1าท1าหน7าท%&เต�มหม. ไฮดรอกซ%ให7หม. อะม�โน หน7าท%&เต�มหม. ไฮดรอกซ%ให7หม. อะม�โน (NH(NH22) ) ของเบสไซโตซ�น เปล%&ยนเป8นสารไฮดรของเบสไซโตซ�น เปล%&ยนเป8นสารไฮดรอกซ�ลอะม�โนไซโตซ�นซ)&งสามารถจิ�บค. ก�บเบสอะด�น�นอกซ�ลอะม�โนไซโตซ�นซ)&งสามารถจิ�บค. ก�บเบสอะด�น�น

ภาพัท%& ภาพัท%& 13 13 ผลของไฮดรอกซ%ลาม%นต อโมเลกลของเบสไซโตช�นผลของไฮดรอกซ%ลาม%นต อโมเลกลของเบสไซโตช�น

พั�นธุ์�

คค . . สารกล มท%&ม%หม. อ�ลค%ล สารกล มท%&ม%หม. อ�ลค%ล ((alkylating agentsalkylating agents))

1.1.สารเอธุ์�ลอ%เทนซ�ลโฟเนต และ เอธุ์�ลม%เทนซ�ลโฟเนต สารเอธุ์�ลอ%เทนซ�ลโฟเนต และ เอธุ์�ลม%เทนซ�ลโฟเนต ท1าหน7าท%&เต�มหม. เอธุ์�ลให7ท1าหน7าท%&เต�มหม. เอธุ์�ลให7ก�บโมเลกลของเบสก�วิน%น ท1าให7ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสอะด�น�น ซ)&งก�บโมเลกลของเบสก�วิน%น ท1าให7ม%ส.ตรโครงสร7างคล7ายคล)งก�บเบสอะด�น�น ซ)&งจิะม%ผลท1าให7การจิ�บค. ของเบสก�วิน�นผ�ดปกต�จิะม%ผลท1าให7การจิ�บค. ของเบสก�วิน�นผ�ดปกต�

พั�นธุ์�

ภาพัท%& ภาพัท%& 14 14 ผลของเอธุ์�ลอ%เทนซ�ลโฟเนต หร�อเอธุ์�ลม%เทนซ�ลโฟเนตต อโมเลกลของเบสก�วิน�นผลของเอธุ์�ลอ%เทนซ�ลโฟเนต หร�อเอธุ์�ลม%เทนซ�ลโฟเนตต อโมเลกลของเบสก�วิน�น

2.2.สารเคม%ท%&ม%คณสมบ�ต�ท%&จิะไปด)งสารเคม%ท%&ม%คณสมบ�ต�ท%&จิะไปด)งเบสพัวิกพั�วิร�น เบสพัวิกพั�วิร�น ((depurinationdepurination ) )

3. สารเคม%ท%&ท1าให7เก�ดการเพั�&มหร�อการขาดหายไปของน�วิคล%โอไทด�ในโมเลกลของด%เอ4นเอได7แก ส%ย7อมต างๆ เช น โพัรฟลาวิ�น (proflavin)และ อะคร�ด�น ออเรนจิ� (acridine orange)

ภาพัท%& ภาพัท%& 15 15 การแทนท%&ค. เบสแบบทรานสเวิอร�ช�นการแทนท%&ค. เบสแบบทรานสเวิอร�ช�น

พั�นธุ์�

ร.ปแบบของการเส%ยหายของโมกลของด%เอ4นเอ ได7แก ร.ปแบบของการเส%ยหายของโมกลของด%เอ4นเอ ได7แก เก�ดการแตกห�กบนสายใดสายหน)&งหร�อท�0งสองสายของเก�ดการแตกห�กบนสายใดสายหน)&งหร�อท�0งสองสายของ

โมเลกลด%เอ4นเอโมเลกลด%เอ4นเอ เก�ดการส.ญเส%ยโมเลกลของเบสไปจิากโมเลกลของน�วิเก�ดการส.ญเส%ยโมเลกลของเบสไปจิากโมเลกลของน�วิ

คล%โอไทด�คล%โอไทด� เก�ดการเปล%&ยนแปลงของเบสต�วิหน)&งหร�อหลายๆต�วิในเก�ดการเปล%&ยนแปลงของเบสต�วิหน)&งหร�อหลายๆต�วิใน

โมเลกลของด%เอ4นเอโมเลกลของด%เอ4นเอส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ได7แก ร�งส%เอกซ� ส�&งก อกลายพั�นธุ์�ทางกายภาพั ได7แก ร�งส%เอกซ�

ร�งส%อ�ลตร7าไวิโอเลต ร�งส%แกมมาร�งส%อ�ลตร7าไวิโอเลต ร�งส%แกมมา

พั�นธุ์�

กลไกการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอกลไกการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอ1 .1 . โฟโตร%แอคต�เวิช�น โฟโตร%แอคต�เวิช�น ((photoreactivationphotoreactivation ) )

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 16 16 การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอโดยวิ�ธุ์%โฟโตร%แอคต�เวิช�นการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอโดยวิ�ธุ์%โฟโตร%แอคต�เวิช�น

2.2.เอกซ�ซ�ช�นร%แพัร� เอกซ�ซ�ช�นร%แพัร� ((excision repairexcision repair ) ) เป8นกระบวินการซ อมแซมโมเลกลของด%เป8นกระบวินการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&ผ�ดปกต�ท�&วิไป โดยจิะม%การต�ดส วินของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายออกไปโดยใช7เอ4นเอ4นเอท%&ผ�ดปกต�ท�&วิไป โดยจิะม%การต�ดส วินของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายออกไปโดยใช7เอ4นไซม�ชน�ดต างๆ และจิะม%การเต�มส วินของด%เอ4นเอท%&ถ.กต7องแทนส วินท%&ถ.กต�ดออกไป ไซม�ชน�ดต างๆ และจิะม%การเต�มส วินของด%เอ4นเอท%&ถ.กต7องแทนส วินท%&ถ.กต�ดออกไป ด�งน%0ด�งน%02.12.1 การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายจิากร�งส% การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายจิากร�งส% UV (UV damage repair)UV (UV damage repair)

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 1717การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายจิากร�งส% การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&เส%ยหายจิากร�งส% UV (UV damage repair)UV (UV damage repair)

2.2 2.2 เอพั%ร%แพัร� เอพั%ร%แพัร� ((AP repairAP repair ) ) เป8นการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอต1าแหน งท%&เป8นการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอต1าแหน งท%&เส%ยหายเน�&องจิากม%การด)งโมเลกลของเบสพัวิกพั�วิร%นและไพัร�ม�ด%นออกไปจิากน�วิเส%ยหายเน�&องจิากม%การด)งโมเลกลของเบสพัวิกพั�วิร%นและไพัร�ม�ด%นออกไปจิากน�วิคล%โอไทด� ซ)&งเร%ยกต1าแหน งด�งกล าวิวิ าต1าแหน งเอพั% คล%โอไทด� ซ)&งเร%ยกต1าแหน งด�งกล าวิวิ าต1าแหน งเอพั% (AP site)(AP site)

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 1818การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&ผ�ดปกต�โดยวิ�ธุ์%การเอพั%ร%แพัร� การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&ผ�ดปกต�โดยวิ�ธุ์%การเอพั%ร%แพัร�

2.3 2.3 ร%คอมบ�เนช�นร%แพัร� ร%คอมบ�เนช�นร%แพัร� ((recombination repairrecombination repair ) ) เป8นการเป8นการซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอตรงซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอตรงต1าแหน งท%&เส%ยหาย โดยต7องม%กระบวินการต1าแหน งท%&เส%ยหาย โดยต7องม%กระบวินการจิ1าลองโมเลกลของด%เอ4นเอ เก�ดข)0นก อนจิ1าลองโมเลกลของด%เอ4นเอ เก�ดข)0นก อนกระบวินการซ อมแซมจิ)งเร�&มต7นด1าเน�นการ กระบวินการซ อมแซมจิ)งเร�&มต7นด1าเน�นการ

พั�นธุ์�ภาพัท%& ภาพัท%& 1818 การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&ผ�ดปกต�โดยร%คอมบ�เนช�นร%แพัร�การซ อมแซมโมเลกลของด%เอ4นเอท%&ผ�ดปกต�โดยร%คอมบ�เนช�นร%แพัร�

พั�นธุ์�

KDML 105KDML 105 RD 6RD 6

RD 15RD 15