กรดนิวคลีอิก ( Nucleic Acid)

เป็นแหล่งเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้

• กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก(Deoxyribonucleic acid) “DNA”
• กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid) “RNA”

DNA	RNA
พบในนิวเคลียสของเซลล์	พบในนิวเคลียสและไซโทพลาซึม
ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรม	สร้างโปรตีนภายในเซลล์

โครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

สายของ กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) ซึ่งในแต่ละ nucleotide ประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่

• เบสที่มีธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ( nitrogenous base)
• น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม (pentose sugar)
• -->น้ำตาลไรโบส (RNA)
• -->น้ำตาลดีออกซีไรโบส (DNA)
• หมู่ฟอสเฟต (phosphate group)

แต่ละนิวคลีโอไทด์มาต่อกันเป็นสายยาวเชื่อมด้วยพันธะไฮโดรเจน --> กรดนิวคลีอิก

เบสที่มีธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ( nitrogenous base)

เบสพิริมิดีน (Pyrimidines Base) มี 3 ชนิด คือ

• -->ไซโทซีน (Cytosine : C)
• -->ไทมีน (Thymine : T ) (in DNA)
• -->ยูราซิล (Uracil : U ) (in RNA)

เบสพิวรีน (Purines Base) มี 2 ชนิด คือ

• อะดีนีน (Adenine : A)
• กวานีน (Guanine : G)

น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม (pentose sugar)

RNA คือ ribose	DNA คือ deoxyribose

หมู่ฟอสเฟต (phosphate group)

เป็นบริเวณที่สามารถสร้างพันธะกับน้ำตาลเพนโทสของนิวคลีโอไทล์อีกโมเลกุล ทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์แต่ละโมเลกุลสามารถเชื่อมต่อกันได้

pentose + nitrogenous base + phosphate group = nucleotide

• Nucleotide หลายโมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน ได้สายยาวของ polynucleotide ที่มีหมู่ phosphate และ pentose เรียงต่อกันเป็นสาย โดย nitrogenous base ยื่นออกมาจากส่วนยาวของ nucleic acid



• Bond ที่มาเชื่อมต่อระหว่าง nucleotide 2 โมเลกุล เรียกว่า Phosphodiester linkage

DNA (Deoxyribonucleic acid)

ดีเอ็นเอ (DNA) คือ ชื่อย่อของสารพันธุกรรม มีชื่อแบบเต็มว่า กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic Acid) ซึ่งเป็นจำพวกกรดนิวคลีอิก(Nucleic acid) (กรดที่สามารถพบได้ในส่วนของใจกลางของเซลล์) ซึ่ง ดีเอ็นเอ (DNA) มักพบอยู่ในส่วนของนิวเคลียสของเซลล์ โดยพันตัวอยู่บนโครโมโซม(Chromosome) ดีเอ็นเอ (DNA)มักพบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ คน (Human), สัตว์ (Animal), พืช (Plant), เห็ดและรา (Fungi), แบคทีเรีย (Bacteria), ไวรัส (Virus) (มีคนบางกลุ่มมีความเห็นว่า ไวรัสไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเพราะมีองค์ประกอบบางอย่างไม่ครบ) เป็นต้น ดีเอ็นเอ (DNA) ทำการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆเอาไว้ ซึ่งมีลักษณะที่มีการผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ รุ่นพ่อและแม่ (Parent) ทั้งยังสามารถถ่ายทอดลักษณะไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือรุ่นลูก หรือ รุ่นหลาน (Offspring)

ดีเอ็นเอ (DNA) มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่(Double Helix) โดยมีพอลินิวคลีโอไทด์ (Polynucleotide) 2 สาย เรียงตัวในแนวที่ตรงกันข้ามกัน พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)สายหนึ่งเรียงตัวในทิศทางจาก 3’ ไป 5’ ส่วนพอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)อีกสายหนึ่งเรียงตัวในทิศทาง 5’ ไป 3’ โดยที่พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)ทั้ง 2 สายนี้ เอาส่วนที่เป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar)ไว้ด้านนอก หันส่วนที่เป็นเบสเข้าหากัน โดยเบสที่อยู่ตรงข้ามกันต้องเป็นเบสที่เข้าคู่กันได้(Complementary) ดีเอ็นเอ (DNA) จึงมีลักษณะคล้ายบันไดลิงที่บิดตัวทางขวา หรือบันไดเวียนขวา ขาหรือราวของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์(Nucleotide) นิวคลีโอไทด์(Nucleotide)เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar), หมู่ฟอสเฟต (Phosphate Group)

(ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน) และไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) เบสในนิวคลีโอไทด์มีอยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (Adenine, A) , ไทมีน (Thymine, T) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G) ขาหรือราวของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ Double Bonds และ C จะเชื่อมกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ Triple Bonds (ในกรณีของดีเอ็นเอ (DNA)) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของเบสในดีเอ็นเอ (DNA)นั่นเอง

อ้างอิง : www.thaibiotech.info

การจับคู่ของเบสใน DNA

A จับกับ T โดยใช้พันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ และ G จับกับ C โดยใช้พันธะไฮโดรเจน 3 พันธะ

RNA (Ribonucleic acid)

อาร์เอ็นเอ (RNA) หรือเรียกว่า กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid – RNA) คือ สายพอลิเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) ที่ไม่มีการแตกกิ่งก้านสาขา มีความยาวสั้นกว่าโมเลกุลของ DNA มาก มีโครงสร้างคล้าย DNA โดยอาร์เอ็นเอ (RNA) ประกอบด้วย น้ำตาลไรโบส (Ribose), เบส 4 ชนิด อันประกอบด้วย อะดีนีน (Adenine, A) , ยูราซิล (Uracil, U) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G) และหมู่ฟอสเฟต โดยอาร์เอ็นเอ (RNA) ส่วนใหญ่จะเป็นโพลีนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว(single strand) ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (phosphodiester bond เป็นพันธะโคเวเลนต์ประเภทหนึ่ง) โดยเบสยูราซิลจะสามารถเชื่อมกับอะดีนีนแทนไทมีนได้ อาร์เอ็นเอ (RNA) เกิดจากการคัดสำเนาข้อมูล หรือเรียกว่าการถอดรหัส (transcription) จากดีเอ็นเอ (DNA) โดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNA Polymerase) แล้วเข้ากระบวนการต่อเนื่องโดยเอนไซม์อื่นๆ อีก อาร์เอ็นเอ(RNA) จะทำหน้าที่เหมือนแม่แบบ(Template)สำหรับแปลข้อมูลจากยีนไปเป็นข้อมูลในโปรตีน แล้วขนย้ายกรดอะมิโนเข้าไปในออร์แกเนลล์ไรโบโซม (ribosome)ของเซลล์ เพื่อผลิตโปรตีน และแปลรหัส (translation) เป็นข้อมูลในโปรตีน ชนิดของ อาร์เอ็นเอ (RNA)มีทั้งหมด 3 ชนิด คือ

• เอ็มอาร์เอ็นเอ หรือ เมสเซนเจอร์ อาร์เอ็นเอ (messenger RNA, mRNA)
• ทีอาร์เอ็นเอ หรือ ทรานสเฟอร์ อาร์เอ็นเอ (transfer RNA, tRNA)
• อาร์อาร์เอ็นเอ หรือ ไรโบโซมอล อาร์เอ็นเอ (ribosomal RNA, rRNA)

ที่มา : www.thaibiotech.info

mRNA (messenger RNA)

เอ็มอาร์เอ็นเอ (mRNA) หรือ เมสเซนเจอร์ อาร์เอ็นเอ (messenger RNA) คือ อาร์เอ็นเอ (RNA) ชนิดหนึ่ง โดย mRNA มีการเรียงลำดับของนิวคลีโอไทด์ที่ Complement กับข้อมูลทางพันธุกรรมที่บริเวณจำเพาะของ DNA ในส่วนที่เป็นยีน mRNA ทำหน้าที่เป็นแม่พิมพ์ (template) ในการสร้างโปรตีนหรือนำข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปใช้สร้างโปรตีน โดยที่ mRNA ถูกสร้างโดย การถอดรหัส หรือ การทรานสคริปชั่น(Transcription) จากแม่แบบ(Template)ที่เป็นดีเอ็นเอ (DNA) ข้อมูลทางพันธุกรรมใน mRNA จะอยู่ในรูปลำดับเบสของนิวคลีโอไทด์ที่เรียงเป็นรหัสพันธุกรรม(Codon) ซึ่งหนึ่งรหัสประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามเบส ซึ่งรหัสพันธุกรรมแต่ละตัวจะกำหนดกรดอะมิโนหนึ่งชนิดยกเว้นรหัสพันธุกรรมหยุด(Stop Codon) ซึ่งจะทำให้การสังเคราะห์โปรตีนสิ้นสุด ซึ่งกระบวนการนี้ต้องทำงานร่วมกับอาร์เอ็นเอ(RNA)อีกสองชนิดคือ tRNA ที่จดจำรหัสพันธุกรรมและนำกรดอะมิโนเข้ามาต่อกัน กับ rRNAที่เป็นองค์ประกอบหลักของไรโบโซม(Ribosome) เบสที่พบใน mRNA มี 4 ชนิด คือ อะดีนีน (Adenine, A) , ยูราซิล (Uracil, U) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G)
ที่มา mRNA : www.thaibiotech.info

tRNA (transfer RNA)

ทีอาร์เอ็นเอ (tRNA) หรือ ทรานสเฟอร์ อาร์เอ็นเอ (transfer RNA) คือ RNA ชนิดหนึ่งเป็นโมเลกุลสายเดี่ยวที่มีขนาดเล็กที่สุด ในแบคทีเรียและในไซโทพลาซึมของยูคาริโอติกเซลล์ประกอบด้วย tRNA มีขนาดประมาณ 73-93 นิวคลีโอไทด์ มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 24-31 kD โดยทำหน้าที่เป็นตัวพาหะที่จำเพาะของกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นนำไปยังตำแหน่งที่จำเพาะบนแม่พิมพ์ สำหรับสร้างโปรตีน มาต่อเป็นสายพอลิเปบไทด์ที่ไรโบโซม(Ribosome)ระหว่างกระบวนการแปลรหัส หรือ ทรานสเลชั่น(translation) กรดอะมิโนจับกับปลาย 3′ การสร้างพันธะเปบไทด์(peptide bond) อาศัยการทำงานของ aminoacyl tRNA synthetase tRNA มีบริเวณที่มีเบสสามเบสเรียกแอนติโคดอน(Anti-Codon)ซึ่งจะจับกับโคดอนหรือรหัสพันธุกรรม(Codon)บน mRNA tRNA แต่ละชนิดจะจับกับกรดอะมิโนตัวเดียวเท่านั้น แต่รหัสพันธุกรรม(Codon)อาจจะมีหลายรหัสที่กำหนดกรดอะมิโนตัวเดียวกัน ประกอบด้วยเบสที่ค่อยพบประมาณ 7-15 หน่วยในโมเลกุล ส่วนใหญ่เป็นอนุพันธ์ชนิดมีหมู่เมทิล(Methyl Group) 1 หมู่ หรือ 2 หมู่ ของเบส A ,U,C และ G มีการสร้างอะมิโนเอซิล-tRNA (aminoacyl-tRNA)

ที่มา tRNA : www.thaibiotech.info

rRNA (ribosomal RNA)

อาร์อาร์เอ็นเอ (rRNA) หรือ ไรโบโซมอล อาร์เอ็นเอ (ribosomal RNA) คือ RNA ชนิดหนึ่ง เป็นองค์ประกอบสำคัญของไรโบโซม(Ribosome) เป็นโมเลกุลสายเดี่ยวที่มีโครงสร้างเป็นเกลียวตรงบริเวณที่มีพันธะไฮโดรเจน ของเบสที่ complementary กัน รวมถึงเป็นนิวคลีโอโปรตีน(nucleoprotein) ที่เรียกว่า ไรโบโซม (ribosome) ซึ่งมีประมาณ 75-80 % ของ RNA ทั้งหมด ทำหน้าที่เป็นบริเวณของการสังเคราะห์โปรตีนภายในเซลล์ ในโปรคาริโอติกเซลล์มักพบในลักษณะอิสระหรือมอโนโซม (monosome) และรวมกับ tRNA เป็นพอลิโซม(polysome) การทำงานของ rRNA เกี่ยวข้องกับกลไกการถอดรหัส(transcription)จาก mRNA ไปเป็นกรดอะมิโน และทำปฏิกิริยากับ tRNA ที่นำกรดอะมิโนเข้ามาต่อกันระหว่างแปลรหัส หรือ ทรานสเลชั่น(translation) โดยการเร่งปฏิกิริยาด้วย peptidyl transferase

ที่มา rRNA : www.thaibiotech.info

เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง DNA กับ RNA
	DNA	RNA
หมู่ฟอสเฟต	เหมือนกัน	เหมือนกัน
น้ำตาล	Deoxyribose sugar	Ribose sugar
เบส	Purine (A, G) pyrimidine (T, C)	Purine (A, G) pyrimidine (U, C)
polynucleotide	Double stand (สายคู่)	Single stand (สายเดี่ยว)