DNA คืออะไร

Deoxy ribonucleic acid หรือ DNA, ดีเอ็นเอ คงเป็นที่ทราบกันเป็นอย่างดีแล้วว่า ดีเอ็นเอ เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ยกเว้นไวรัส ซึ่งอาจมีดีเอ็นเอ หรือ อาร์เอ็นเอเป็นสารพันธุกรรม ดีเอ็นเอสามารถถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมไปสู่รุ่นลูกหลานโดยผ่านกระบวนการ DNA Replication หรือการจำลองตัวเอง จากการศึกษาด้านจีโนมของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ พบว่าข้อมูลที่ถูกเก็บอยู่ในดีเอ็นเอ มีทั้งส่วนที่สามารถแปลรหัสออกมาเป็นโปรตีน (coding region) และส่วนที่ไม่สามารถแปลรหัสได้ (non-coding region) แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าส่วนที่ไม่ได้ผลิตเป็นโปรตีนนี้ไม่มีประโยชน์ ดีเอ็นเอในส่วนนี้สามารถประยุกต์ใช้ ในการหาความเฉพาะเจาะจง เช่น เทคนิค DNA fingerprint และการหาความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการได้ โครงสร้างของดีเอ็นเอ ประกอบด้วยโพลีเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ 2 สาย พันกันเป็นเกลียวคู่ (Double helix) โดยแต่ละสายของดีเอ็นเอประกอบด้วย น้ำตาล deoxy ribose หมู่ฟอสเฟต และเบส ได้แด่ อะดีนีน (A) ไทมีน (T) ไซโตซีน (C) และกัวนีน (G) ซึ่งเบสเหล่านี้ก็คือ รหัสพันธุกรรม ซึ่งสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลาน และสามารถแปลรหัสเหล่านี้ออกมาเป็นโปรตีนเพื่อใช้ในกิจกรรมต่างๆ ของเซลล์ โดยเราจะเรียก ช่วงหนึ่งของดีเอ็นเอที่สามารถผลิตเป็นโปรตีนได้ว่า ยีน (Gene) ซึ่งในมนุษย์มีประมาณ 34,000-40,000 ยีน เส้นสายของดีเอ็นเอเกลียวคู่จะหดตัวและพันรอบกับโปรตีนฮิสโตน เพื่อเก็บรักษาข้อมูลไม่ให้ถูกทำลาย และมีขนาดเล็กจนสามารถบรรจุอยู่ในนิวเคลียสได้ ดังจะเห็นได้จากขณะที่เซลล์ทำการแบ่งตัว จะเห็นเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าโครโมโซม ดังรูปที่ 1

DNA passes genetic information to the next generation
ดีเอ็นเอ สามารถส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์ที่แบ่งตัวใหม่ โดยการจำลองตัวเองขึ้นที่เราเห็นรูปของโครโมโซม ซึ่งมีลักษณะคล้ายแท่งปาท่องโก๋ ขณะนั้นโครโมโซมจำลองตัวเองเพิ่มจำนวนจาก 1 ชุด เป็น 2 ชุดจากนั้นจึงแบ่งเซลล์ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ดังรูปที่ 2

ดีเอ็นเอในธรรมชาติมีหลายรูปแบบ มีทั้งสายเดี่ยวและเกลียวคู่ แบบเป็นเส้นยาวและวงแหวน ดังนั้นในการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอจึงมีความแตกต่างกันไปในรายละเอียด แต่หลักการโดยทั่วไปเหมือนกัน ดังต่อไปนี้
การจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ (DNA replication) มีลักษณะ ดังรูปที่ 3 โดยเริ่มจาก จุดที่มีการเริ่มต้นการจำลองตัวเอง ดีเอ็นเอเกลียวคู่จะคลายเกลียวแยกออกจากกันเป็นสายเดี่ยว จากนั้นอาร์เอ็นเอไพร์เมอร์ เข้ามาเกาะที่ดีเอ็นเอสายเดิมที่ถูกแยกให้เป็นสายเดี่ยวของทั้งสองสาย จากนั้นเอนไซม์ดีเอ็นเอโพลีเมอเรสจะทำหน้าที่ต่อสายดีเอ็นเอให้ยาวขึ้นในทิศทาง 5’ 3’ โดยนำนิวคลีโอไทด์ ที่มีเบสคู่สมกับดีเอ็นเอเส้นเดิมเข้ามาต่อให้กับดีเอ็นเอสายใหม่ คือ เบส A จะจับคู่กับ T และ C จะจับคู่กับ G ดีเอ็นเอที่สร้างขึ้นมาทั้งสองเส้นนั้นมีความแตกต่างกัน โดยเส้นหนึ่งมีความยาวต่อเนื่องกันไปจนการสังเคราะห์สิ้นสุด (Leading stand) ส่วนอีกท่อนหนึ่งเป็นท่อนสั้น ๆ เรียกว่า Okazaki fragment (Lagging stand) ซึ่งมีอาร์เอนเอไพร์เมอร์คั่นอยู่เป็นช่วง ๆ และไม่ต่อเนื่องกันเป็นเส้นเดียวตลอดกัน ดังนั้นเอนไซม์ดีเอนเอโพลีเมอเรส I จึงทำการกำจัดอาร์เอ็นเอไพร์เมอร์ทิ้งแล้วทำการเติมนิวคลีโอไทด์เข้าไป จากนั้นทำการเชื่อมต่อกันให้เป็นเส้นเดียวกันด้วยเอนไซม์ ไลเกส เมื่อทำการสังเคราะห์ดีเอ็นเอจนไปจนสุดสายดีเอ็นเอ ก็จะมีเอนไซม์ทีโลเมอเรสทำการปิดปลายของเส้นดีเอ็นเอที่สร้างขึ้น

ขอขอบคุณข้อมูลจาก http://www.barascientific.com/article/DNA/dna.php