พั นธุ ศ าสตร์ของแบคที เ รี ย
BACTER IAL GENET ICS
อ . น ลิ น ว ง ศ ์ ข ั ต ต ิ ย ะ
ภ า ค วิ ช า ชี ว วิ ท ย า ค ณ ะ วิ ท ย า ศ า ส ต ร์
ม ห า วิ ท ย า ล ั ย แ ม่ โ จ้
N A L I N . W O N G K A T T I Y A @ G M A I L . C O M
OUTLINE 1 โครงสรา้งของสารพันธกุรรมในแบคทเีรยี 2 การเพิม่จํานวน DNA (DNA replication)3 การสรา้งโปรตนี
– Transcription– Translation
4 การเปลีย่นแปลงคณุสมบตัขิองแบคทเีรยี5 การถา่ยทอดและแลกเปลีย่นพันธกุรรมของแบคทเีรยี
– Transformation– Transduction– Conjugation
โครงสรา้งของสารพันธุกรรมในแบคทีเรีย• Escherichia coli• DNA เป็นทีเ่ก็บขอ้ความทาง
พันธกุรรมของเซลลท์กุชนดิ ขอ้ความอยูใ่นรปูการเรยีงตวัของเบส แสดงออกไดโ้ดยการถา่ยทอดลง messenger RNA (mRNA) ซึง่เป็นตวัควบคมุการเรยีงตวัของกรดอะมโินในการสรา้งโมเลกลุของโปรตนีตา่งๆ
• 3 × 109 Daltons• เกลยีวคู ่(Double helix)• นํ้าตาล Deoxyribose, ribose• Phosphate • Base
– Adenine (A)– Guanine (G)– Cytocine (C)– Thymine (T), Uracil (U)
การเพิม่จํานวน DNA (DNA REPLICATION)
• Watson and Crick• Semi-conservative• DNA template• DNA polymerase• ???
DNA TO PROTEIN
Central dogma
DNA replication
การสรา้งโปรตนี• Transcription การสรา้ง mRNA• การเรยีงตวัของ base ใน mRNA เป็นรหสัทีเ่รยีกวา่ triplet code หรอื
codon• Codon ประกอบดว้ยเบส 3 ตวั และเรยีงตดิตอ่ไปเรือ่ยๆ และ codon
นี ้หมายถงึกรดอะมโินตวัหนึง่ๆตามชนดิของเบส• Translation การแปลรหสับน mRNA ออกเป็นโมเลกลุของโปรตนี• tRNA• rRNA
DNA transcription
TRANSCRIPTION
TRANSLATION • Initiation
– AUG
• Elongation • Termination
– UAA, UAG, UGA
TABLE OF MRNA CODONS
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัตขิองแบคทีเรีย
• การเปลีย่นแปลงระดบั Phenotype – เกดิขึน้ตามสภาพสิง่แวดลอ้ม– การเปลีย่นแปลงในคณุสมบตัทิีท่ดสอบไดโ้ดยไมม่กีาร
เปลีย่นแปลงในระดบัของพันธกุรรม– เชน่ Serratia marcescens สรา้งรงควตัถสุแีดง (prodigiosin)
ทีอ่ณุหภมูหิอ้ง ไมส่รา้งที ่37 C
• การเปลีย่นแปลงระดบั Genotype– เป็นการเปลีย่นแปลงในระดบัพันธกุรรม ทําใหค้ณุสมบตัิ
บางอยา่งของแบคทเีรยีเปลีย่นแปลงไป และสามารถถา่ยทอดใหแ้กเ่ซลลท์ีจ่ะเกดิการแบง่ตวัตอ่ไปได ้
– เกดิขึน้ไดจ้ากการผา่เหลา่ และการถา่ยทอดและแลกเปลีย่นพันธกุรรม (Genetic exchange and recombination)
– เป็นววิฒันาการของแบคทเีรยี ทําใหเ้ขา้กบัสิง่แวดลอ้มได ้
การถ่ายทอดและแลกเปลี่ยนพันธุกรรมของแบคทีเรีย
• Transformation• Transduction• Conjugation
TRANSFORMATION •แบคทเีรยีทีร่ับการถา่ยทอดกรรมพันธุ ์(ผูร้ับ Recipient) จะรับเอา DNA เกลยีวคูอ่สิระซึง่ไดจ้ากแบคทเีรยีผูใ้ห ้(Donor) เขา้ไปในเซลล ์และDNA นี้จะสามารถเขา้ไปรวมตวักบั DNA ทีย่นีจําเพาะและแสดงคณุสมบตัทิีไ่ดม้าใหมไ่ด ้
•ความสามารถในการนํา DNA จากภายนอกเขา้ไปในเซลล ์และเกดิการถา่ยทอดกรรมพันธุไ์ดเ้รยีกวา่ Competence
TRANSDUCTION •การถา่ยทอดกรรมพันธุจ์ากแบคทเีรยีตวัหนึง่ไปยังแบคทเีรยีอกีตวัหนึง่ โดยอาศยัไวรัส ซึง่สามารถเจรญิเตบิโตในแบคทเีรยีได ้(temperate bacteriophage)
•คณุสมบตัขิองไวรัส คอื เมือ่เขา้ไปในแบคทเีรยีแลว้ ทําใหเ้กดิปรากฏการณ ์2 ประการคอื•ยตุกิารสรา้งสว่นประกอบตา่งๆของแบคทเีรยีโดยสิน้เชงิ และเกดิการสรา้งสว่นประกอบของไวรัส•DNA ของไวรัสไปสอดแทรกรวมเขา้กบั DNA ของแบคทเีรยีโดยไมท่ําอนัตรายตอ่แบคทเีรยี DNA ของไวรัสดงักลา่วเรยีก prophage และแบคทเีรยีทีม่ ีprophage อยู่เรยีกวา่ lysogenic bacteria
CONJUGATION • เซลลข์อง Donor จะจับตดิเขา้กบั Recipient โดย Sex pilus ของ
donor เป็นตวัเชือ่ม• Plasmid DNA สว่นยอ่ยในแบคทเีรยี ขนาด 3 × 106 ถงึ 1 × 108
Daltons วงแหวนเกลยีวคูแ่น่น (super coiled) แบง่ตวัไดเ้องโดยไม่ขึน้กบัโครโมโซม
http://www.youtube.com/watch?v=EtxkcSGU698