117
บทที่ 3 พันธุศาสตร์และเทคโนโลยี DNA (Genetic and DNA technology) รายวิชาชีววิทยา 4 (ว30246) ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2558 นายวิชัย ลิขิตพรรักษ์ ครู คศ.1 สาขาวิชาชีววิทยา กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

บท3 พันธุเทคโน

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บท3 พันธุเทคโน

บทท 3 พนธศาสตรและเทคโนโลย DNA (Genetic and DNA technology)

รายวชาชววทยา 4 (ว30246) ภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2558

นายวชย ลขตพรรกษ คร คศ.1 สาขาวชาชววทยา กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร

Page 2: บท3 พันธุเทคโน

ครผสอน นายวชย ลขตพรรกษ ต าแหนงคร คศ.1 เอกวชาชววทยา ประวตการศกษา : ◦ พ.ศ. 2549 วทยาศาสตรบณฑต (เกรยตนยมอนดบ 2) สาขาชววทยา คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดล ◦ พ.ศ. 2551 ศกษาศาสตรบณฑต สาขาวชาศกษาศาสตร เอกเทคโนโลยและสอสารการศกษา

มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช ◦ พ.ศ. 2552 ประกาศนยบตรบณฑตวชาชพคร คณะครศาสตร มหาวทยาลยราชภฏสวนดสต ◦ พ.ศ. 2555 สาธารณสขศาสตรบณฑต สาขาวชาวทยาศาสตรสขภาพ เอกสาธารณสขศาสตร มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช ◦ พ.ศ. 2558 ศกษาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาการประเมนและการวจยทางการศกษา เอกวจยทางการศกษา คณะศกษาศาสตร มหาวทยาลยรามค าแหง

Page 3: บท3 พันธุเทคโน

เทคโนโลยทท าใหสงมชวตหรอองคประกอบสงมชวต มสมบตตามความตองการของมนษย

Page 4: บท3 พันธุเทคโน

เทคโนโลยชวภาพ (Biotechnology) การใชเทคโนโลยเพอท าใหสงมชวต หรอองคประกอบของสงมชวตมสมบตตาม

ตองการ ยกตวอยางเชน ◦ การใชจลนทรยในการหมก ◦ การพฒนาปรบปรงพนธพชและสตว ◦ เทคโนโลยชวภาพทเกยวกบ DNA (DNA Technology)

Page 5: บท3 พันธุเทคโน

Yeast Lactobacillus

Page 6: บท3 พันธุเทคโน

การคดเลอกพนธและการปรบปรงพนธโดยคน การคดเลอกโดยคนจะเกดสงมชวตทมลกษณะดเดนตามความตองการของคน เชน การคดเลอกพนธปลาทบทม (การเจรญเตบโตเรวมสวนทเปนเนอมาก โครงกระดกเลก กางนอย เสนใยกลามเนอละเอยด รสชาตด ไมมกลนทเกดจากไขมนปลา ตานทานตอโรค : พฒนามาจากพนธปลานลทวโลกผสมขามพนธ) การปรบปรงพนธขาว (พนธขาวพนธดทน ามาใช คอ พนธขาวขาวดอกมะล 105 ปลกไดทกภาค ใชเวลา 160 วน ทนแลงและดนเปรยวดนเคม มาอาบรงสแกมมา เกดมวเทชนไดพนธขาว กข 6 กข 10 และกข 15 ทมลกษณะดขนคอ กข 6 เปนพนธขาวเหนยวทมกลนหอม ใหผลผลตสง ทนแลง ตานทานโรคไหมและโรคใบจดสน าตาลไดด กข 15 เปนพนธขาวเจาทใหผลผลต เทากบขาวดอกมะล 105 แต กข 15 มอายสนกวา 10 วน เกบเกยวไดเรวกวา ตานทานโรคไดดกวาขาวดอกมะล 105)

Page 7: บท3 พันธุเทคโน
Page 8: บท3 พันธุเทคโน
Page 9: บท3 พันธุเทคโน
Page 10: บท3 พันธุเทคโน
Page 11: บท3 พันธุเทคโน

การเพาะเลยงเนอเยอ เปนการโคลนในพช โดยการน าเอาสวนของพชมาเลยงในอาหารสงเคราะหทพชตองการในสภาพปลอดเชอ ควบคมแสงสวาง อณหภม ความชน และกระตนการเจรญของพชดวยฮอรโมนพช ประโยชน 1. ไดพชจ านวนมากทมลกษณะเหมอนเดม 2. ใชเวลาสนในการผลตตนพนธด 3. ตนพนธทไดปราศจากโรค 4. ใชผลตตนพนธทผสมกนเองในธรรมชาตยาก เสยงตอการสญพนธ

Page 12: บท3 พันธุเทคโน
Page 13: บท3 พันธุเทคโน
Page 14: บท3 พันธุเทคโน
Page 15: บท3 พันธุเทคโน

Cloning : หมายถง กระบวนการสรางสงทมลกษณะทางพนธกรรม เหมอนกนกบสงทมอยกอน มนษยรจกโคลนนงมาแตสมยโบราณแลว แตเปนการรจกโคลนนง ทเกดกบพช นนคอ การขยายพนธพชโดย ไมอาศยเพศ เชน การแตกหนอ

Page 16: บท3 พันธุเทคโน
Page 17: บท3 พันธุเทคโน
Page 18: บท3 พันธุเทคโน

พนธวศวกรรม (Genetic Engineering) พนธวศวกรรม (genetic engineering) หมายถง เทคโนโลยทท าการเคลอนยาย

ยน (gene) จากสงมชวตสปชสหนงไปสสงมชวตอกสปชสหนง เปนการสราง DNA สายผสม (recombinant DNA)

สรางสงมชวตรปแบบใหม (novel) ทมคณลกษณะแบบใหม ซงไมเคยปรากฏในธรรมชาตมากอน

เปลยนแปลงหนวยพนธกรรม หรอ DNA ของสงมชวต

เคลอนยายยนทอยเหนอกฎเกณฑ ธรรมชาต สงมชวตทเกดขนอาจมยน ลกผสมแบบใหม

Page 19: บท3 พันธุเทคโน

พนธวศวกรรม (genetic engineering) คอเทคโนโลยเกยวกบ DNA เปนการสราง DNA สายผสม (recombinant DNA) เพอใหได

สงมชวตทมลกษณะตามความตองการ โดยใชเอนไซมตดจ าเพาะ (restriction enzyme) และเอนไซม DNA ligase

เทคนคการสราง DNA สายผสม (recombinant DNA)

1. ใชเอนไซมตดจ าเพาะตดสาย DNA ณ ต าแหนง ทจ าเพาะกบชนดของเอนไซม DNA จะมการ เรยงตวของเบสจากทศ 5/ ไปส 3/ เหมอนกนทงสองสาย อาจเกดปลายเหนยว (sticky end) คอมนวคลโอไทดสายเดยวยนออกมา หรอ ปลายท (blunt end) คอ ไมเกดนวคลโอไทด สายเดยวขนอยกบชนดของเอนไซม

2. DNA ligase ใชในการเชอมตอสาย DNA ตางชนดเขาดวยกน

genetically

modified

organism:

GMOs

Page 20: บท3 พันธุเทคโน

ตวอยางเอนไซมตดจ าเพาะ

Page 21: บท3 พันธุเทคโน

กระบวนการในพนธวศวกรรม

ประกอบดวยกระบวนการโดยรวมคอ 1. การเตรยมยน (gene) หรอ DNA ทสนใจ 2. การตด DNA อยางจ าเพาะดวยเอนไซมตดจ าเพาะ 3. การเชอมตอชนสวนของ DNA ทแยกไดกบ DNA พาหะ (vector) เชน พลาสมด

(plasmid), phage, cosmid 4. การน าพาหะ (vector) ทมยนทสนใจแทรกอย หรอ DNA สายผสม ใสเขาไปในเซลลผรบ

(host) หลงจากนนเลยงเซลลผรบใหแบงเซลลหลายๆครง ท าใหเพมจ านวนเซลล หรอเพมปรมาณยนทนาสนใจ กระบวนการนเรยกวา การโคลนยน (gene cloning)

5. การคดเลอกเซลลทม DNA สายผสมตามทตองการ

Page 22: บท3 พันธุเทคโน

การโคลนยน

(gene cloning) คอการเพมจ านวน DNA ท

ตองการศกษาใหมปรมาณ

มากพอทตองการศกษาได

เรยกวาการโคลน DNA

(DNA cloning) และหาก

DNA บรเวณน นเปนยน

เรยกวาการโคลนยน (gene

cloning)

Page 23: บท3 พันธุเทคโน
Page 24: บท3 พันธุเทคโน
Page 25: บท3 พันธุเทคโน
Page 26: บท3 พันธุเทคโน

1. การเตรยมยน (gene) หรอ DNA ทนาสนใจ การเตรยมชนสวนยนหรอ DNA ทนาสนใจมหลายวธดงน 1. การสกดจากเซลลหรอเนอเยอของสงมชวตทตองการศกษา ซงเปน DNA ทงหมดในจโนมของสงมชวตชนดนน เรยกวา genomic DNA 2. การเตรยม DNA จาก mRNA โดยใชเอนไซม reverse transcriptase จะได DNA ทสงเคราะหขนหรอถอดรหสจาก mRNA เรยกวา complementary DNA (cDNA) 3. การสงเคราะห DNA โดยวธทางเคมสามารถสงเคราะห oligonucleotide ใหมล าดบเบสทตองการโดยเครองสงเคราะหอตโนมต ม 2 วธทใชกนอยางกวางขวางคอ วธ phosphate triester และวธ phosphite triester

Page 27: บท3 พันธุเทคโน

phosphate triester

Page 28: บท3 พันธุเทคโน
Page 29: บท3 พันธุเทคโน
Page 30: บท3 พันธุเทคโน

2. การตด DNA อยางจ าเพาะดวยเอนไซมตดจ าเพาะ

เอนไซมตดจ าเพาะ (Restriction enzyme or restriction endonuclease) แบบท 2 (type II) เปนเอนไซมทใชกนมากในการ

ตดตอยน ประกอบดวยโพลเพพไทดเพยงชนดเดยว การตด DNA จะเกดทต าแหนงจ าเพาะในบรเวณจดจ า (recognition site) หรอจดใกล

กบบรเวณจดจ า ท าใหไดชนขนาด DNA ทมขนาดแนนอน

Page 31: บท3 พันธุเทคโน

Blunt end กบ Sticky end

Page 32: บท3 พันธุเทคโน

ตวอยางเอนไซมตดจ าเพาะ (restriction enzyme)

Page 33: บท3 พันธุเทคโน
Page 34: บท3 พันธุเทคโน
Page 35: บท3 พันธุเทคโน

3. การเชอมตอชนสวนของ DNA ทแยกไดกบ DNA พาหะ (vector) การเชอมตออาศยเอนไซม ligase การท าพนธวศวกรรมตองน า DNA ทสนใจเขาสภายในเซลลผรบ โดยอาศย DNA พาหะ

(vector) คณสมบตของ DNA พาหะ (vector)มดงน ◦ มสวนของ DNA ทเปนจดเรมในการจ าลองตว (origin of replication,ORI) ท าใหสามารถ

เพมจ านวนตวเองไดพรอมๆ กบ DNA ทใสเขาไป ◦ มยนเครองหมาย (marker gene) ส าหรบใชในการคดเลอก เชน ยนทดอยาปฏชวนะ ยนท

เกยวกบการสรางหรอสลายกรดอะมโนและน าตาลบางชนด ◦ มบรเวณจดจ าของเอนไซมชนดใดชนดหนงหรอหลายชนดเพยง ต าแหนงเดยวในโมเลกลของ

DNA พาหะ (unique or polylinker site)

Page 36: บท3 พันธุเทคโน
Page 37: บท3 พันธุเทคโน

ชนดของ DNA พาหะ (vector)

ขนอยกบขนาดของ DNA ทน ามาเชอมและเซลลผรบ ตารางแสดง DNA พาหะ (vector) ชนดตางๆและขนาดของชน DNA ทแทรกในพาหะได

DNA พาหะ (vector) รปราง เซลลผรบ

(host) ขนาดของชน DNA ทแทรกได

Plasmid DNA สายค, วงกลม E. coli ยาวไดถง 10 กโลเบส

Bacteriophage DNA สายตรง, ไวรส E. coli

ยาวไดถง 20 กโลเบส

Cosmid DNA สายค, วงกลม E. coli

30-50 กโลเบส

Yeast Artificial Chromosome-YACs

โครโมโซมเทยม,ยสต

yeast 250-1000 กโลเบส (1 เมกะ

เบส)

Page 38: บท3 พันธุเทคโน

pBR322, 4.36kb

Page 39: บท3 พันธุเทคโน

Plasmid

Page 40: บท3 พันธุเทคโน
Page 41: บท3 พันธุเทคโน

Fig. 14-9: Cloning by cosmids. The cosmid is cut at a BglII site next to the cos site. Donor genomic DNA is cut using Sau3A, which gives sticky ends compatible with BglII. A tandem array of donor and vector DNA results from mixing. Phage is packaged in vitro by cutting at the cos site. The cosmid with inserts recircularizes once in the bacterial cell.

Page 42: บท3 พันธุเทคโน
Page 43: บท3 พันธุเทคโน

4. การน าพาหะ (vector) ทมยนทสนใจแทรกอย หรอ DNA สายผสมใสเขาไปในเซลลผรบ

ขนตอนการน า DNA สายผสม ใสเขาไปในเซลลผรบมหลายวธ คอ

4.1 Transformation เปนการน า DNA ในรปplasmid เขาสเซลลผรบ เซลลผรบทนยมใชกนมากคอ E. Coli โดยท าใหเซลลผรบเปน competent cell กอน ม 3 วธคอ

1) การใชสารเคม เชน dimethyl sulfoxide-DMSO, CaCl2, MgCl2

2) Electroporation- ใชกระแสไฟฟาท าใหเกดรทเยอหมเซลล ท าให DNA หรอพลาสมดเขาสเซลลได

3) การใชแสง laser ท าใหเกดรทเยอหมเซลล

Page 44: บท3 พันธุเทคโน

4.2 Transfection ◦ เปนการน า DNA ของ phage ทมขนาดเลก เชน M13 เขาสเซลลผรบ ◦ เมอแบคทเรยไดรบ DNA ของphageจ านวนมาก เซลลจะแตกและ phageจะบกรก

เซลลอนตอไปท าใหเกดจดใส (clear plaque) ◦ จดใส (clear plaque) คอ จ านวน DNA ของphageทเขาสเซลลแบคทเรย

4.3 Transduction ◦ เปนการน า DNA ของcosmid ,lamda phage ทมขนาดใหญเขาสเซลลผรบ ◦ โดยบรรจลงในอนภาคของ phage กอนแลวจงน าเขาเซลล ◦ วธนมประสทธภาพสงกวา Transformation

Page 45: บท3 พันธุเทคโน

จดใส (clear plaque)คอจ านวน DNA ของphageทเขาสเซลลแบคทเรย

Page 46: บท3 พันธุเทคโน

5. การคดเลอกเซลลทม DNA สายผสมตามทตองการ

5.1 การคดเลอกโดยอาศยลกษณะ (phenotype) ◦ เปนการอาศยการแสดงออกของยนเครองหมาย (marker gene) และมการสรางโปรตน

ออกมา เชน การสรางเอนไซมบางชนดทท าใหเกด clear zone ในอาหารเลยงเชอทม substrate (IPTG) อย หรอพบลกษณะการดอยาในเซลลผรบทไดรบมาจากพลาสมด

5.2 การคดเลอกโดย DNA hybridization ◦ อาศยการจบคกนของสาย DNA ทเปนตวตดตาม (probe) กบ DNA เปาหมายท

ตองการตรวจหาทมล าดบเบสคสมกน บน membrane โดย probe จะตดฉลากดวยสารไอโซโทปหรอเอนไซม

5.3 การคดเลอกโดยวธทางอมมวโนวทยา ◦ ท าไดเมอโคลนทตองการแสดงออกได โดยผลตโปรตน แตโปรตนไมแสดงลกษณะหรอ

phenotype ทชดเจน เปนการตรวจสอบโปรตนทเซลลผลตขนโดยใชแอนตบอดทจ าเพาะกบโปรตนทตองการนน

Page 47: บท3 พันธุเทคโน

การคดเลอกเซลลทม DNA สายผสมตามทตองการ

Page 48: บท3 พันธุเทคโน
Page 49: บท3 พันธุเทคโน

การคดเลอกโดยอาศยลกษณะ (phenotype)

Plasmid/phageทมสวนของยนทสราง b-galactosidase จะสรางเฉพาะ a-fragment เมอ Plasmid/phage ถกน าเขาสแบคทเรย ภายใตภาวะทถกกระตนดวย IPTG จะท าใหม

การสราง b-galactosidase ในแตละ fragment ซงสามารถเปลยน X-gal ใหเปนสน าเงนได แตถาม foreign DNA มาเชอมจะท าใหเกดการท างานของยนดงกลาวบกพรอง ไมมการสราง b-galactosidase ไมสามารถเปลยน X-gal ไดจงใหโคโลนสขาว

Page 50: บท3 พันธุเทคโน
Page 51: บท3 พันธุเทคโน
Page 52: บท3 พันธุเทคโน

Polymerase Chain Reaction (PCR)

เพมจ านวน DNA ในหลอดทดลอง เครองมอ thermocycler

Page 53: บท3 พันธุเทคโน

เทคนค PCR (การโคลนยนในหลอดทดลองโดยเทคนคพอลเมอเรสเชนรแอกชน)

เปนการเพมยนโดยใชเครองมอ thermocycler ทควบคมอณหภมระหวางการท างาน อาศยเอนไซม DNA พอลเมอเรสทสามารถทนอณหภมสงได โดยเปนเอนไซมทสกดมาจาก

แบคทเรยในน าพรอน ใช DNA แมแบบทมสวนของ DNA ทตองการโคลน ใช primer ซงเปน DNA สายสนๆไปเกาะกบ DNA ทตองการเปนจดเรมตนการสรางสาย DNA นวคลโอไทด 4 ชนด สารละลายบฟเฟอร

เทคนค PCR สามารถเพมจ านวนโมเลกล DNA ไดจ านวนมากจากแมแบบทมปรมาณนอย ในระยะเวลาทสน แตไมสามารถแทนการโคลนยนโดยอาศยแบคทเรยไดเพราะ ไมสามารถไดผลการแสดงออกของยน และยงมโอกาสผดพลาดได เนองจากเอนไซมบางชนดไมสามารถตรวจสอบความถกตองของล าดบนวคลโอไทดได

Page 54: บท3 พันธุเทคโน
Page 55: บท3 พันธุเทคโน

ข นตอนการโคลนยนดวยเทคนค PCR

1. น าสาย DNA แมแบบ,DNAไพรเมอร ,นวคลโอไทด ทง 4 และ DNA พอลเมอเรส ใสในสารละลายบฟเฟอร แลวน าเขาเครอง thermocycler

2. เพมอณหภมใหสงขน เชน 90๐C เพอให DNA แมแบบแยกออกจากกนเปนสายเดยว

3. ลดอณหภม เชน 55๐C เพอใหไพรเมอรจบกบ DNA แมแบบ

4. ปรบอณหภมใหเหมาะสมกบการท างานของเอนไซม DNA พอลเมอเรส เชน 72๐C เพอให

เกดการจ าลองสาย DNA ท าขอท 2 – 4 ซ าหลายๆครง เมอสนสด PCR รอบท n จะได DNA 2 n ชด

Page 56: บท3 พันธุเทคโน
Page 57: บท3 พันธุเทคโน

ขนตอนของกระบวนการ PCR

1. การแยกสายดเอนเอเกลยวคออกจากกน (Denaturation) ใชอณหภม ประมาณ 94 องศาเซลเซยส เมอเรมตนดเอนเอแมแบบ จะอยในลกษณะทเปนเกลยวค เมอเพมอณหภมถงประมาณ 94 องศาเซลเซยส จะท าใหพนธะไฮโดรเจนระหวางคเบสของดเอนเอถกท าลายท าใหเสนดเอนเอแยกออกจากกน

2. การจบของไพรเมอรกบ DNA แมแบบ (Annealing) เมอแยกสายดเอนเอออกจากกนแลวจะลดอณหภมลงเหลอ 40 - 62 องศาเซลเซยส เพอใหดเอนเอสงเคราะหขนาดสนประมาณ 15 - 25 คเบส ทเรยกวา ไพรเมอร (Primer) เขามาจบบรเวณทมล าดบเบสคสมกนในการสงเคราะหดเอนเอ

3. การสงเคราะห DNA สายใหมตอจากไพรเมอร (Extension) ใชอณหภม ประมาณ 68-72 องศาเซลเซยส ในขนตอนนจะเปนการสรางสายดเอนเอตอจากไพรเมอร โดยอณหภมทใชจะพอเหมาะกบการท างานของ Taq DNA polymerase

Page 58: บท3 พันธุเทคโน
Page 59: บท3 พันธุเทคโน
Page 60: บท3 พันธุเทคโน

Gel Electrophoresis

Electrophoresis เปนเทคนคทใชแยกโมเลกลของสารทมประจออกจากกนโดยใชกระแสไฟฟา สารทมประจนนเคลอนทผานตวกลางชนดหนงในสารละลาย สารทประจตางกนจะเคลอนทไปในทศทางตรงกนขาม อตราการเคลอนทยงขนอยกบขนาด รปรางโมเลกล แรงเคลอนไฟฟาและตวกลางทใชดวย

โมเลกลของ DNA ประกอบดวยหมฟอสเฟตจ านวนมาก สารละลายของ DNA จงมประจเปนลบท pH เปนกลาง เมออยในสนามไฟฟาโมเลกลของ DNA จะเคลอนทจากขวลบไปยงขวบวก ความเรวในการเคลอนทของโมเลกล DNA จงขนอยกบขนาดเปนสวนใหญ อยางไรกตามมปจจยอนทมผลตอการเคลอนทของโมเลกล DNA ดวยดงน

Page 61: บท3 พันธุเทคโน
Page 62: บท3 พันธุเทคโน

การวเคราะห DNA ดวยวธเจลอเลกโทรโฟรซส (gel electrophoresis)

คอ การแยกโมเลกลDNA ทมขนาดแตกตางกนออกจากกนในสนามไฟฟา โดยให DNA เคลอนทผานตวกลางทเปนแผนวน เชน อากาโรสเจล โมเลกลของDNA จะเคลอนทเขาหาขวบวก (anode) โดยโมเลกล DNA ขนาดใหญเคลอนทไดชากวาโมเลกลขนาดเลก และเปรยบเทยบการเคลอนทกบโมเลกล DNA ททราบขนาด (DNA molecular weight marker) ท าใหทราบขนาดโมเลกล DNA ทศกษา

DNA ในสารละลายจะใสไมมสตองยอมดวย อธเดยมโบรไมด จะเรองแสงฟลออเรสเซนซภายใตรงสอลตราไวโอเลตเปนสชมพ

Page 63: บท3 พันธุเทคโน
Page 64: บท3 พันธุเทคโน
Page 65: บท3 พันธุเทคโน
Page 66: บท3 พันธุเทคโน
Page 67: บท3 พันธุเทคโน
Page 68: บท3 พันธุเทคโน

RFLP (restriction fragment length polymorphism)

คอความแตกตางหรอความหลากหลายของขนาดDNAทเกดจากการตดดวยเอนไซมตดจ าเพาะ

ใชเปนเครองหมายทางพนธกรรมได

ศกษาจโนมมนษย E.coli ยสต หน พชวงศผกกาด ขาว เปนตน

Page 69: บท3 พันธุเทคโน
Page 70: บท3 พันธุเทคโน
Page 71: บท3 พันธุเทคโน
Page 72: บท3 พันธุเทคโน
Page 73: บท3 พันธุเทคโน
Page 74: บท3 พันธุเทคโน
Page 75: บท3 พันธุเทคโน
Page 76: บท3 พันธุเทคโน
Page 77: บท3 พันธุเทคโน
Page 78: บท3 พันธุเทคโน

Northern blot

Page 79: บท3 พันธุเทคโน
Page 80: บท3 พันธุเทคโน
Page 81: บท3 พันธุเทคโน
Page 82: บท3 พันธุเทคโน
Page 83: บท3 พันธุเทคโน

ลายพมพ DNA (DNA Fingerprint)

Page 84: บท3 พันธุเทคโน

ลายพมพดเอนเอ ของคนเปนเอกลกษณของแตละบคคล เพราะคนทกคนจะมแตกตางกนยกเวนแฝดแททจะเหมอนกน ลายพมพดเอนเอของลกจะไดจากดเอนเอของพอและแมอยางละครง ประโยชน 1. พสจนเพอบคคลในกรณฆาตกรรม กรณบคคลสญหาย 2. พสจนความสมพนธของพอแมและลก

Page 85: บท3 พันธุเทคโน
Page 86: บท3 พันธุเทคโน

ลายพมพ DNA (DNA Fingerprint) DNA ทงหมดของสงมชวตนนประกอบดวย 2 สวน coding DNA ท าหนาทควบคมการสรางโปรตนทมความส าคญตอกลไกตางๆ ภายใน

รางกาย ซงจะมอยเพยงรอยละ 5 ของชด DNAทงหมด noncoding DNA รอยละ 95 มสวนหนงทเปนเบสซ าตอเนอง (tandem repeat) อยหลาย

ต าแหนง

Tandem Repeat เบสซ าตอเนองนเองทน ามาท าเปนลายพมพดเอนซงเปนเครองหมายพนธกรรม ท าใหสามารถร

ลกษณะของจ านวนการซ าของทอน DNA แตละชดในแตละต าแหนงบนสาย DNA ของสงมชวตและบคคลได

สามารถใชความแตกตางกนของขนาดและจ านวนการซ าของทอน DNA แตละชดน บงบอกถงขอมลพนธกรรมเฉพาะของแตละบคคลได

Page 87: บท3 พันธุเทคโน
Page 88: บท3 พันธุเทคโน

หลกการท างานของเทคโนโลยลายพมพ DNA

1. เกบตวอยางเซลล ตวอยางตองม DNA ทมคณภาพ ไมเสอมสลาย (ปจจยทท าให DNA เสอมสลายคอ ระยะเวลา อณหภม ความชน แสงแดด สารเคม จลนทรย ฯลฯ) 2. สกด DNA จากเซลลของตวอยาง 3. ตรวจลายพมพดเอนเอ หลกการคอ เลอกตด DNA ในสวนทแสดงเอกลกษณเฉพาะบคคล โดยใช restriction enzyme จากนนน าชนสวน DNA ทถกตดมาวเคราะหตามขนาดดวยวธ Gel Electrophoresi 4. แปลผลลายพมพ DNA โดยการอานผลจากลกษณะต าแหนงของแถบดเอน หรอกราฟทได

Page 89: บท3 พันธุเทคโน
Page 90: บท3 พันธุเทคโน

DNA sequencing :

Principle of Sanger dideoxy sequencing.

Page 91: บท3 พันธุเทคโน
Page 92: บท3 พันธุเทคโน

Automate DNA Sequencing

Page 93: บท3 พันธุเทคโน
Page 94: บท3 พันธุเทคโน
Page 95: บท3 พันธุเทคโน
Page 96: บท3 พันธุเทคโน

การประยกตใชเทคโนโลยของ DNA

1. เชงการแพทยและเภสชกรรม การวนจฉยโรค การบ าบดดวยยน การสรางผลตภณฑทางเภสชกรรม 2. เชงนตวทยาศาสตร 3. เชงการเกษตร การท าฟารมสตวเพอสขภาพมนษย การสรางสงมชวตดดแปลงพนธกรรม (transgenic organisms) 4. การใชพนธศาสตรเพอศกษาคนควาหายนและหนาทของยน 5. การประยกตใชเพอสงแวดลอม

Page 97: บท3 พันธุเทคโน

การสรางฟารมสตวทเสมอนโรงงานผลตยาดานการแพทย เชน ผลตโปรตนยบยงเอนไซมท าลายเซลลปอดของโรคซสตกไฟโบรซส

แยกเซลลไขออกจากเพศเมยฉดยนทตองการใสในนวเคลยสเซลลไขแลวผสมพนธในหลอดทดลองถายฝากเขาตวผรบ

การสรางพชดดแปลงพนธกรรม ถายยนทตองการโดยใชแบคทเรย หรอใช gun gene ผลจากการประยกตใชในเชงการเกษตรดานพช พชตานทานแมลง โดยถายยนบทใหกบพช พชตานทานโรค เชน โรคใบดางจดวงแหวนในมะละกอ พชตานทานสารปราบวชพช พชเพมคณคาทางอาหาร เชน ขาวสามารถสรางวตามนเอ พชทยดอายของผลผลตไดยาวนานขน ท าใหไมสรางเอทลน การใชวธโมเลกลาร บรดดง เพอท าเครองหมายในยนส าหรบการคดเลอกรนตอไป

สงมชวตดดแปลงพนธกรรม (genetically modified organism: GMOs)

Page 98: บท3 พันธุเทคโน
Page 99: บท3 พันธุเทคโน

genetically modified organism: GMOs

Page 100: บท3 พันธุเทคโน
Page 101: บท3 พันธุเทคโน
Page 102: บท3 พันธุเทคโน

การคนควาหาต าแหนงและหนาทของยน

โดยการยบยงการท างานของโปรตนบางตวเพอศกษาผลการแสดงออกวาผดปกตอยางไร แลวศกษายอนกลบไปทยนสรางโปรตนนนเพอทราบหนาท เปนการชกน าใหเกดมวเทชนหรอการสรางมวแทนท การประยกตใชเพอส งแวดลอม

เชน การสรางสายพนธจลนทรยทยอยสลายสงปนเปอนในสงแวดลอม

การบ าบดดวยยน (gene therapy)

• ใชไวรสน ายนเขาสเซลล : SCID โรคทผปวยไมสามารถสรางภมคมกนได

การสรางผลตภณฑทางเภสชกรรม อนซลน

ยายบยง HIV เปนโมเลกลโปรตนเลยนแบบตวรบทเยอหมเซลลท าใหไวรสกบตวเลยนแบบแทน

Page 103: บท3 พันธุเทคโน
Page 104: บท3 พันธุเทคโน
Page 105: บท3 พันธุเทคโน

Adenosine deaminase (ADA) deficiency

Page 106: บท3 พันธุเทคโน
Page 107: บท3 พันธุเทคโน

ความปลอดภยของเทคโนโลยทาง DNA และมมมองทางสงคม จรยธรรม

1. การเกดสายพนธใหมทดอสารปฏชวนะ เพราะยนตานทานสารปฎชวนะเปนเครองหมาย ทางพนธกรรม

2. การถายยนตานทานโรค แมลง หรอ สารก าจดแมลงไปยงวชพช 3. การใชประโยชนจากจโนมมนษย

Page 108: บท3 พันธุเทคโน
Page 109: บท3 พันธุเทคโน
Page 110: บท3 พันธุเทคโน
Page 111: บท3 พันธุเทคโน
Page 112: บท3 พันธุเทคโน
Page 113: บท3 พันธุเทคโน
Page 114: บท3 พันธุเทคโน

ความกาวหนาทางพนธศาสตรและเทคโนโลยชวภาพ 1. ดานการเกษตร สรางพช GMO ลกษณะตามทตองการ เชน ตานทานโรค ทนแลง ใหผลผลตคณคาทางอาหาร 2. การพฒนาผลตสตว เชน การผสมเทยม การถายฝากตวออน การโคลน 3. การแพทยและสาธารณสข เชน การตรวจโรคหาความบกพรองกอนแตงงาน การรกษาโรคดวยวธยนบ าบด 4. เทคโนโลยดเอนเอ เชน การตรวจสอบดเอนเอของสงมชวตเพอการพสจนเอกลกษณบคคล พนธพช พนธสตว

Page 115: บท3 พันธุเทคโน
Page 116: บท3 พันธุเทคโน
Page 117: บท3 พันธุเทคโน

“THE END”

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!