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 โครงสรา้งของโครโมโซมในแบคทเีรยี 2 การเพิม่จํานวน DNA (DNA replication)3 การสรา้งโปรตนี

– Transcription– Translation

4 การเปลีย่นแปลงคณุสมบตัขิองแบคทเีรยี5 การผา่เหลา่6 การถา่ยทอดและแลกเปลีย่นพันธกุรรมของแบคทเีรยี

– Transformation– Transduction– Conjugation

โครงสรา้งของโครโมโซมในแบคทีเรีย• Escherichia coli• DNA เป็นทีเ่ก็บขอ้ความทาง

พันธกุรรมของเซลลท์กุชนดิ ขอ้ความอยูใ่นรปูการเรยีงตวัของเบส แสดงออกไดโ้ดยการถา่ยทอดลง messenger RNA (mRNA) ซึง่เป็นตวัควบคมุการเรยีงตวัของกรดอะมโินในการสรา้งโมเลกลุของโปรตนีตา่งๆ

• 3 × 109 Daltons• เกลยีวคู ่(Double helix)• นํ้าตาล Deoxyribose • 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 การสรา้ง/ไมส่รา้งเอนไซม ์beta-galactosidase ของ E.

coli (ยอ่ย lactose เป็น glucose + galactose)

• การเปลีย่นแปลงระดบั Genotype– เป็นการเปลีย่นแปลงในระดบัพันธกุรรม ทําใหค้ณุสมบตัิ

บางอยา่งของแบคทเีรยีเปลีย่นแปลงไป และสามารถถา่ยทอดใหแ้กเ่ซลลท์ีจ่ะเกดิการแบง่ตวัตอ่ไปได ้

– เกดิขึน้ไดจ้ากการผา่เหลา่ และการถา่ยทอดและแลกเปลีย่นพันธกุรรม (Genetic exchange and recombination)

– เป็นววิฒันาการของแบคทเีรยี ทําใหเ้ขา้กบัสิง่แวดลอ้มได ้

การผ่าเหล่า (MUTATION)

• ขอ้ความทางพันธกุรรมทีผ่ดิพลาดจดุใดจดุหนึง่ของเบส

• สารกระตุน้ใหเ้กดิการผา่เหลา่ (Mutagen)– Ultraviolet irradiation– X-Rays– ethidiumbromide

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