The Genetic Basis of Evolution
description
Transcript of The Genetic Basis of Evolution
1
The Genetic Basis of Evolution
I. Genetic Basis
II. Mechanism of Evolution
2
I. Genetic Background
1.1 From Cell to Chromosomes
1.2 From DNA to Phenotypes
1.3 Transmission of Characters
3
Level of Organization ในสั�ตว์�
4
Level of Organization ใน พืช
5
หน�ว์ยของช�ว์�ตที่��เล็�กที่��สั�ด
6
สัารพื�นธุ�กรรม
DNA Deoxyribonucleic
Acid
7
From Cell to Chromosome
&From
Chromosome to DNA
8
Cell
• หน�ว์ยเล็�กที่��สั�ดของสั��งม�ช�ว์�ต(organism) ที่��ม�คุ�ณสัมบั�ต�ของช�ว์�ต (life)– ด#ารงช�พืด$ว์ยต�ว์เอง หรอม�ศั�กยภาพืในการ
ด#ารงช�พื– ร�ว์มก�นเป็(นโคุรงสัร$างเฉพืาะ– ม� metabolisms– ตอบัสันองต�อการเป็ล็��ยนแป็ล็งสั��งแว์ดล็$อม– ถ่�ายที่อดพื�นธุ�กรรมในการสับัพื�นธุ��
9
Prokaryotic cell: เชล็ล็�
ช�.นต#�า ไม�เย�อห�$มnucleus เช�นbacteria Eukaryotic
ell: เชล็ล็�ช�.นสั0ง ม�เย�อห�$ม
nucleus เช�นเชล็ล็�พืช, สั�ตว์�ที่��ว์ไป็
Cell ป็ระกอบัด$ว์ย 2 สั�ว์นใหญ่� คุอ Cytoplasm แล็ะ Nucleus
10
From Cell to
Chromosomes
11
Chromosome โคุรงสัร$างพื�นธุ�กรรมในระด�บัองศั�
กรใหญ่�ที่��สั�ด• ป็ระกอบัข2.นด$ว์ย DNA แล็ะ Chromosomal Proteins
• โคุรงสัร$างซั�บัซั$อน เร��มจาก– เสั$นเล็�กบัาง ไม�เห�นด$ว์ยกล็$อง LM จนถ่2ง– ขดเป็(นแที่�งหนา เห�นด$ว์ยกล็$อง LM
• ขณะพื�นธุ�กรรมที่#างานจะคุล็ายต�ว์เป็(นเสั$นบัาง• ม�เป็(นคุ0�เหมอนก�น เร�ยกว์�า Homologous Chromosomes
12
ลั�กษณะ แลัะ จำนวนของ Chromosomes ของสิ่��งมี�ชี�ว�ตแต�ลัะ
ชีน�ด เรี�ยกว� Karyotype
Karyotype ของ คุนผู้0$ชาย (human male)
13
• Cells รี�งกยปกต� homologous chromosomes
มี�จำนวนเป�นคู่ � -Diploid• Cells สิ่!บพั�นธุ์%& homologous chromosomes
มี�จำนวนเด��ยว - Haploid
Chromosome ป็กต�ม�เป็(นคุ0�แล็ะเหมอนก�น
เร�ยกว์�า Homologous chromosome
14
Life cycles ของสั��งม�ช�ว์�ตแสัดง ช�ว์งที่��ม�Haploid ก�บัม� Diploid
พืช
สั�ตว์�
15
Meiosis การแบั�งเซัล็ล็�สั�บัพื�นธุ��ในอว์�ยว์ะ สับัพื�นธุ�� ได$เซัล็ล็�ล็0กที่��ม� จ#านว์น
Chromosomes เป็(น Haploid ได$เซัล็ล็�สับัพื�นธุ��
Mitosis การแบั�งเซัล็ล็�ร�างกายที่��ว์ไป็ ได$ เซัล็ล็�ล็0กที่��ม� จ#านว์น Chromosomes
เป็(น Diploid แล็ะ เป็(น การสับัพื�นธุ��ระด�บัcells
16
บัน Chromosome ม� หน�ว์ยพื�นธุ�กรรม เร�ยกว์�า
Gene
Gene = to be born
Gene คุอ ป็6จจ�ยสั#าหร�บัถ่�ายที่อดพื�นธุ�กรรม
Gene คุอ ช�ว์งหน2�งๆ ของDNA
17
18
• Gene ของแต�ล็ะล็�กษณะ อาจม�ได$หล็ายcopy
เช�น ล็�กษณะกล็��มเล็อด ABO ม� 3 copies• แต�ล็ะ copy เร�ยก Allele• Allele คุอ Molecular form ของgene
• แต�ล็ะ Allele อย0�บันต#าแหน�ง Locus บัน homologous chromosome• แต�ล็ะ Allele ถ่�ายที่อดไม�ข2.นต�อก�น• ในสั��งม�ช�ว์�ต 1 individual แต�ล็ะ gene ม�เพื�ยง 2 alleles
19
แบับัของ คุ0�alleles เร�ยก
ว์�าGenoty
pe - HH Homozygous
Dominant - Hh
Heterozygous - hh
HomozygousRecessive
Dominant allele ต�ว์พื�มพื�ใหญ่�
Recessive allele ต�ว์พื�มพื�เล็�ก
20
From Chromosome to DNA
Chromoso me
ป็ระกอบัด$ว์ยDNA + Chromosomal Proteins
21
From DNA to Phenotypes
Transmission of characters
22
Phenotypes
23
Phenotype คุอ ล็�กษณะ (characters) ต�าง ๆ
ของสั��งม�ช�ว์�ต โดยม�สัาร Proteins เป็(นต�ว์พื.นฐาน• DNA เป็(น ต�ว์พื�นธุ�กรรม หรอ gene ที่��ถ่�ายที่อด
ล็�กษณะ (phenotype) โดยเพื��มจ#านว์นต�ว์เอง แล็$ว์แบั�งต�ว์ ถ่�ายที่อด
ให$ล็0ก• DNA เป็(นข$อม0ล็พื�นธุ�กรรม (genetic information) ที่�.ง
หมดของ Proteins แล็ะ คุว์บัคุ�มล็�กษณะ โดย ก#าหนดเป็(น
รห�สัสั#าหร�บั Amino Acid ใน proteins
24
DNA = Deoxyribonucleicacid
เป็(นสัารพื�นธุ��กรรมเป็(นสัาร Nucleic acid ชน�ดหน2�ง
25
Nucleic acids ในสัารพื�นธุ�กรรม
ม� 2 ชน�ด 1. Ribonucleic acid
– RNA 2. Deoxyribonucleic
– DNA
26
Nucleic Acids• polymers ของ Nucleotides
ซั2�งป็ระกอบัข2.นด$ว์ย 3 สั�ว์น1. Five-carbon sugar (Pentose)2. Phosphate group3. Nitrogen bases
3.1 Purine 3.2 Pyrimidine
27
Components ของNucleotides
28
DNA Structur
e
ComplementarybasesPurine: Adenine , GuaninePyrimidine:Thymine, Cytosine
Watson-Crick Model
DNA เป็(นDouble helix
(double strand)
29
RNA structu
re
ComplementarybasesPurine: Adenine , GuaninePyrimidine: Uracil , Cytosine
RNA เป็(น Single
strand
30
• การที่#างานแล็ะการแสัดงออกของDNA จนที่#าให$เก�ด Phenotypes คุล็$ายก�บัเป็(นการไหล็ของข$อม0ล็
พื�นธุ�กรรม (อย�างเป็(นระบับั ) เร�ยกว์�าCentral Dogma of Molecular Biology
Function of DNA
31
Central Dogma of Molecular Biology
Original version
Up-to-date version
32
สัร�ป็ :
หารไหล็ของข$อม0ล็พื�นธุ�กร
รม จากDNA
ไป็RNA
ไป็Proteins
33
Central Dogma ของ
Molecular Biology 1. Replication สั�งเคุราะห�สัารพื�นธุ�กรรมDNA
โดยใช$ DNA เสั$นเด�มแม�แบับั - Template
เพื�อให$ถ่�ายที่อดล็�กษณะพื�นธุ�กรรมที่��เหมอนเด�มให$ล็0ก
2. Transcription ถ่อดรห�สัข$อม0ล็จาก DNA โดยสั�งเคุราะห�ข$อม0ล็ใหม�ให$อย0�ในร0ป็ของ RNA3. Translation แป็ล็รห�สัข$อม0ล็บัน RNA โดยแป็ล็ใช$
สั�งเคุราะห� Protein ซั2�งเป็(นต�ว์ล็�กษณะ พื�นธุ�กรรม
หรอ Character หรอ Phenotype
34
Replication of DNA หรอ การ จ#าล็อง DNA หรอ
การสั�งเคุราะห� DNA
DNA เสั$นเด�มที่�.ง 2 เสั$นเป็(นแม�แบับัเร�ยกว์�าDNA Template แล็ะ ใช$ enzyme ช�อHelicase แยกเสั$นแม�แบับัออกจากก�น
แล็$ว์ใช$ enzyme ช�อ DNA Polymerase ต�อ โมเล็ก�ล็nucleotides เข$าก�บัแม�แบับั
35
Replication การ
จ#าล็องพื�นธุ�กรรม
36
Transcription ของ DNA หรอ การถ่อดรห�สัพื�นธุ�กรรม หรอ
การสั�งเคุราะห� RNAs• ต$องการ DNA เพื�ยง เสั$นเด�ยว์เป็(นแม�แบับั
ในการสัร$าง RNA
• ใช$ enzyme ช�อ RNA Polymerase แยก DNA 2 เสั$นออกจากก�น แล็ะต�อ
ribonucleotides ได$สัาย RNA • RNA จะถ่0กสั�งไป็ที่#างานในการสั�งเคุราะห�protein ที่�� Cytoplasm
37
Transcription - การถ่อดรห�สัพื�นธุ�กรรม
38
RNA ม� 3
ชน�ด
• Messenger RNA (mRNA
• Transfer RNA (tRNA)• Ribosomal RNA (rRNA)
นอกจากน�. RNA ย�งเป็(นสัาร พื�นธุ�กรรมหรอ gene ของ
Virus หล็ายชน�ด เช�น virus ที่#าให$เก�ดโรคุ AIDS แล็ะ โรคุ
SARS
39
Messenger RNA(mRNA)
เป�น RNA ที่��มี�รีหั�สิ่พั�นธุ์%กรีรีมี- Genetic codes ซึ่+�งถอดมี
จำก DNA บอกใหั.รี .ชีน�ดของ ami no acid ในสิ่ยโปรีต�นที่��พั�นธุ์%กรีรีมีกหันด
• รีหั�สิ่เรี�ยกว� Codon• Codon ปรีะกอบด.วย 3 bases• 1 Codon แปลัได.เป�น AAAAA 1
AAAA
40
Genetic Codes• 64 4( 3 ) C odons
3 1( bases = codon , ม� 4 bases => 43 = 64 codons)
• แป็ล็ให$ AAAAA AAAAA 20 แล็ะ• 3 Stop A (, , แล็ะ UGA)
รห�สั ให$หย�ด การสัร$าง proteins • AUG เป็(น start codon ให$เร��มการสัร$าง
proteins แล็ะเป็(น code สั#าหร�บัmethionine
41
การใช$Codon
42
43
Transfer RNA(tRNA)
เป�นผู้ .แปลัหัรี!ออ�น รีหั�สิ่บน
mRNA โดยนamino acids เข.สิ่ �กรีะบวนกรี
สิ่�งเคู่รีะหั& โปรีต�น (Translati
on)• tRNA ม� รห�สัตรงข$ามก�บั Codon
เร�ยกว์�า Anticodon ซั2�ง ม� base3 ต�ว์จ�บัได$พือด�ก�บั Codon บัน
mRNA
Codon Anticodon
44
Ribosomal RNA (rRNA) รว์มก�บั protein กล็ายเป็(น Riboso
me • Ribosome
– สัถ่านที่��หรอโรงงาน ผู้ล็�ตโป็รต�นของ Cell– ป็ระกอบัด$ว์ย
2 subunits– Small subunit
แล็ะ– Large subunit
45
Translation การแป็ล็รห�สัพื�ยธุ�กรรม หรอการ
สั�งเคุราะห� protein• RNA ที่�.ง3 ชน�ดที่#างาน• ร�ว์มก�นในการสัร$าง•protein โดย• mRNA ม�รห�สั codons ของรห�สัของข$อม0ล็พื�นธุ�กรรม• tRNA น#า amino acid ในเซัล็ล็� เข$ามาต�อก�นตามล็#าด�บั codon
โดย tRNA อ�านรห�สั codon ให$ตรงก�บั anticodon• rRNA เป็(นโรงงานในการสัร$าง
46
Translation (Protein Synthesis)
47
Translation
48
สัร�ป็ :
เหต�การณ�Transcri
ption &
Translat
ion
หรอการที่#างาน
ของ พื�นธุ�กรรม
49
Phenotypes
50
The Genetic Basis of Evolution
II. Mechanism of Evolution