DNA ย่อมาจากอะไร?
ดีเอ็นเอ
กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก () หรือย่อเป็น ดีเอ็นเอ เป็นกรดนิวคลีอิกที่มีคำสั่งพันธุกรรมซึ่งถูกใช้ในพัฒนาการและการทำหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเท่าที่ทราบ (ยกเว้นอาร์เอ็นเอไวรัส) ส่วนของดีเอ็นเอซึ่งบรรจุข้อมูลพันธุกรรมนี้เรียกว่า ยีน ทำนองเดียวกัน ลำดับดีเอ็นเออื่น ๆ มีความมุ่งหมายด้านโครงสร้าง หรือเกี่ยวข้องกับการควบคุมการใช้ข้อมูลพันธุกรรมนี้ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอและโปรตีนเป็นหนึ่งในสามมหโมเลกุลหลักที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ทราบ
ฟรานซิส คริก
ฟรานซิส คริก (Francis Harry Compton Crick OM FRS (8 มิถุนายน พ.ศ. 2459 – 28 กรกฎาคม 2547) นักอณูชีววิทยาชาวอังกฤษ นักฟิสิกส์และนักประสาทวิทยาศาสตร์ ผู้ได้รับการยกย่องเป็นผู้ร่วมค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของ “กรดดีออกซีไรโบนิวคลิอิก” หรือ “ดีเอ็นเอ” เมื่อ พ.ศ. 2496 ฟรานซิส คริก กับ เจมส์ ดี. วัตสัน ผู้ร่วมค้นพบ ได้ร่วมรับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยา หรือ การแพทย์ “"สำหรับการค้นพบที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลิอิกและความสำคัญของมันในการถ่ายทอดข้อมูลสำคัญในสิ่งมีชีวิต”"
RNA interference
การแสดงออกของยีน (Regulation of gene expression) (Nelson and Cox, 2000) เป็นการถ่ายทอดข้อความทางชีวภาพหรือข้อความทางพันธุกรรมที่บรรจุอยู่ใน ดีเอ็นเอไปยัง mRNA แล้วจึงแปลรหัสไปเป็นโปรตีน ในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตทุกเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมหรือยีนเหมือนกัน แต่ในระหว่างการเจริญเติบโตและการเปลี่ยนสภาพ (differentiation) แต่ละเซลล์มีกลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนเหล่านี้ต่างเวลาหรือต่างวาระกัน การควบคุมการแสดงออกของยีนอาจแบ่งเป็น 2 ช่วงคือ
­* ช่วงระหว่างกระบวนการถอดรหัสพันธุกรรม (transcription) โดยเป็นการควบคุมการสังเคราะห์ mRNA ซึ่งลำดับเบสที่อยู่บนสาย mRNA ถูกกำหนดโดยลำดับของเบสในสายแม่พิมพ์ดีเอ็นเอ
­* ช่วงระหว่างกระบวนการแปลรหัสพันธุกรรมมาเป็นพอลิเพปไทด์ (polypeptide) หรือโปรตีนโดยเป็นการสังเคราะห์ พอลิเพปไทด์ หรือการสร้างโปรตีน
อาร์เอ็นเอ
การสังเคราะห์ RNA ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNA polymerase) ใช้ DNA เป็นแม่แบบ เริ่มต้นการสังเคราะห์โดยการเชื่อมต่อกับเอนไซม์ตรงตำแหน่ง โปรโมเตอร์ (promoter) ซีเควนซ์ (sequence) ใน DNA (ตามธรรมดาพบ "อัพสตรีม" (upstream) ของยีน) เกลียวคู่ดีเอ็นเอจะคลายตัวออกโดยการทำงานของเอนไซม์เฮลิเคส (helicase) แล้วเอนไซม์จะเคลื่อนไปตามแม่แบบเกลียวในทิศทางจาก 3’-> 5’ และการสังเคราะห์โมเลกุลของ RNA จะมีทิศทางจาก 5’-> 3’
วัฏจักรไนโตรเจน
แหล่งกำเนิดหลักของไนโตรเจนนั้นมาจากอากาศ ซึ่งอยู่ในรูปของ N ในอากาศอยู่ประมาณ 78% ก๊าซไนโตรเจนนี้คือส่วนสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาหลายกระบวนการ เช่นการที่ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบในกรดอะมิโน (ที่จริงแล้วคำว่า "อะมิโน" มาจากก๊าซซึ่งมีไนโตรเจนประกอบเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่) , เป็นองค์ประกอบในโปรตีน และเป็นสารหลักๆ ในสารทั้ง 4 ที่อยู่ในกรดนิวคลีอิกต่างๆ เช่น DNA วัฏจักรไนโตรเจนเป็นส่วนที่จำเป็นในการแปลงสภาพจากไนโตรเจนในรูปของก๊าซไปสู่รูปแบบสารที่สิ่งมีชีวิตสามารถนำไปใช้ได้
โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก: โครงสร้างสำหรับกรดดีออกซีไรโบสนิวคลีอิก
การประยุกต์ความรู้ทางฟิสิกส์และเคมีเข้ากับปัญหาทางชีววิทยานำไปสู่การพัฒนาความรู้ในด้านชีววิทยาโมเลกุล ชีววิทยาโมเลกุลนี้เป็นความรู้ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลทางชีววิทยาที่ระดับยีนและโปรตีน การค้นพบเกลียวคู่กรดนิวคลีอิกทำให้ชัดเจนว่ายีนนั้นเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอและจะต้องมีหนทางที่เซลล์จะต้องใช้ประโยชน์จากยีนดีเอ็นเอในการสังเคราะห์โปรตีน
กรดนิวคลีอิก
Watsan และ Crick พบว่าโครงสร้างตามธรรมชาติของ DNA ในเซลล์ทุกชนิดเป็นเกลียวคู่ซึ่งมีโครงสร้างที่เสถียรที่สุด โดยมีเบสอยู่ด้านในระหว่างสายของ DNA ทั้ง 2 ในลักษณะที่ตั้งฉากกับแกนหลักและวางอยู่ในระนาบเดียวกัน การที่เบสวางอยู่ในสภาพเช่นนี้ทำให้เบสระหว่างอะดีนีนและไทมีนสามารถเกิดพันธะได้ 2 พันธะ และเบสระหว่างกวานีนกับไซโทซีนเกิดได้ 3 พันธะ ซึ่งการเข้าคู่กันนี้ถ้าสลับคู่กันจะทำให้พลังงานที่ยึดเหนี่ยวไม่เหมาะสมกับการเข้าคู่ เพื่อเกิดเกลียวคู่ของ DNA
วิวัฒนาการชาติพันธุ์
ในชีววิทยา วิวัฒนาการชาติพันธุ์
จากคำกรีก φυλή, φῦλον - "phylon", "phylon" = เผ่า, สกุล, เชื้อชาติ + γενετικός - "genetikós" = จุดเริ่มต้น, ที่มา, กำเนิด)
เป็นการศึกษาประวัติและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างหน่วยหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ 
ความสัมพันธ์จะค้นพบผ่านการอนุมาน/การวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการชาติพันธุ์ ซึ่งตรวจสอบลักษณะที่สืบทอดได้ เช่น ลำดับดีเอ็นเอหรือสัณฐาน ด้วยแบบจำลองทางวิวัฒนาการของลักษณะเหล่านี้
ผลการวิเคราะห์เรียกว่า phylogeny หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ต้นไม้วิวัฒนาการชาติพันธุ์ (phylogenetic tree) ซึ่งเป็นผังแสดงสมมติฐานถึงประวัติและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ
ปลายของต้นไม้อาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่ยังมีอยู่หรือเป็นซากดึกดำบรรพ์ โดยเป็น "ที่สุด" หรือ "สภาพปัจจุบัน" ในสายพันธุ์
การวิเคราะห์โดยวิวัฒนาการชาติพันธุ์ได้กลายเป็นหลักในการเข้าใจความหลากหลายทางชีวภาพ วิวัฒนาการ ระบบนิเวศ และจีโนม
แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์
ปี ค.ศ.1944 เขาเขียนหนังสือที่มีชื่อว่า "What is Life?" ซึ่งหนังสือดังกล่าวกลายเป็นแรงบันดาลใจให้กับเจมส์ วัตสัน (James D. Watson) ในการค้นคว้าวิจัยเรื่องยีน (Gene) และนำไปสู่การค้นพบโครงสร้างของ DNA ในที่สุด
โรซาลินด์ แฟรงคลิน
จากการทำงานอันแสนทรหดและยาวนาน ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2496 โรซาลินด์ได้ข้อสรุปแน่นอนว่าดีเอ็นเอมีโครงสร้างเป็นเกลียว จากนั้นจึงได้เขียนบทความวิจัยไว้สามบทความ ซึ่งสองบทความที่ส่งไปยังที่ประชุมอักตาคริสตัลโลกราฟิกา (Acta Crystallographica) ณ กรุงโคเปนเฮเกน (6 มีนาคม พ.ศ. 2496) กล่าวถึงโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ ครั้งนั้นเอง โรซาลินด์ทำงานเสร็จก่อนฟรานซิส คริก และเจมส์ วัตสัน แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์จะสร้างแบบจำลองแล้วเสร็จหนึ่งวัน ไม่นานนักโรซาลินด์ได้ย้ายที่ทำงานไปยังวิทยาลัยเบิร์กเบคซึ่งสังกัดมหาวิทยาลัยเดิม
นิวคลีโอลัส
นิวคลีโอลัส () ทำหน้าที่สังเคราะห์ไรโบโซม เป็นบริเวณเฉพาะภายในนิวเคลียส เป็นที่อยู่ของยีนที่ควบคุมการสังเคราะห์อาร์อาร์เอ็นเอ ไม่มีเยื่อหุ้มล้อมรอบ ประกอบด้วยสารประเภท RNA และสารอื่นที่เป็นองค์ประกอบของไรโบโซม ค้นพบโดย "ฟอนตานา" (Fontana) เมี่อปี ค.ศ. 1781 (พ.ศ. 2224) นิวคลีโอลัสพบเฉพาะเซลล์ของพวกยูคาริโอตเท่านั้น เซลล์ที่มีกิจกรรมน้อย เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ จะมี นิวคลีโอลัสขนาดเล็กหรือไม่มี เซลล์ที่มีการสร้างโปรตีนมาก เช่น เซลล์โอโอไซต์ เซลล์ประสาท จะมีนิวคลีโอลัสขนาดใหญ่ เซลล์อสุจิ เซลล์เม็ดเลือดแดง ที่เจริญเติบโตเต็มที่ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม และเซลล์ไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ จะไม่มีนิวคลีโอลัส นิวคลีโอลัส เป็นตำแหน่งที่ติดสีเคมี บนโครโมโซม ประกอบด้วยสารประเภท DNA RNA ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับ กลไกการสร้างโปรตีน
ชีววิทยา
อณูชีววิทยาเป็นสาขาหนึ่งในชีววิทยา ซึ่งศึกษาในระดับโมเลกุล สาขานี้มีความสอดคล้องกับสาขาอื่น ๆ ในชีววิทยา โดยเฉพาะสาขาพันธุศาสตร์และชีวเคมี อณูชีววิทยาเป็นการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของระบบต่าง ๆ ในเซลล์ ซึ่งได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่าง ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ การสังเคราะห์โปรตีน และการควบคุมความสัมพันธ์เหล่านี้
เซลล์ (ชีววิทยา)
สารพันธุกรรมของพวกโปรคาริโอต จะถูกจัดอยู่ในโมเลกุลของดีเอ็นเอรูปวงกลมง่าย ๆ เช่น ดีเอ็นเอของแบคทีเรียซึ่งอยู่ในบริเวณนิวคลอยด์ (nucleoid region) ของไซโตพลาสซึม ส่วนสารพันธุกรรมของพวกยูคาริโอต จะถูกจัดแบ่งให้อยู่ในโมเลกุลที่เป็นเส้นตรงที่เรียกว่า โครโมโซม (chromosome) ภายในนิวเคลียส และยังพบว่ามีสารพันธุกรรมอื่น ๆ นอกจากในโครโมโซมในออร์แกเนลล์บางชนิด เช่น ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ (ดูเพิ่มเติมที่ทฤษฎีเอ็นโดซิมไบโอติก (endosymbiotic theory)) เช่น ในเซลล์มนุษย์จะมีสารพันธุกรรมในบริเวณดังนี้ในนิวเคลียส เรียกว่า นิวเคลียร์ จีโนม (nuclear genome) แบ่งเป็นโมเลกุลเส้นตรง ดีเอ็นเอ 46 เส้น หรือ 23 คู่ เรียกว่า โครโมโซม
ความเชื่อหลักของอณูชีววิทยา
หลักเกณฑ์ดังกล่าวเป็นกรอบความเข้าใจการถ่ายทอดข้อมูลลำดับระหว่างข้อมูลข้อมูลลำดับ โดยในกรณีที่พบได้ทั่วไป จะขนส่งโพลิเมอร์ชีวภาพในสิ่งมีชีวิต โพลิเมอร์ชีวภาพแบ่งออกเป็น 3 ระดับใหญ่ ๆ ได้แก่ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ (ทั้งสองเป็นกรดนิวคลีอิกทั้งคู่) และโปรตีน มีการถ่ายทอดข้อมูลโดยตรงที่เป็นไปได้จำนวน 3×3 = 9 วิธี ที่เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายทอดข้อมูลเหล่านี้ หลักเกณฑ์ดังกล่าวได้แบ่งประเภททั้ง 9 วิธีนี้ออกเป็นสามประเภท ประเภทละสามวิธี คือ การถ่ายทอดทั่วไป 3 วิธี ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นตามปกติในเซลล์ส่วนใหญ่, การถ่ายทอดพิเศษ 3 วิธี ซึ่งเป็นที่รู้จัก แต่เกิดขึ้นเฉพาะเมื่ออยู่สภาวะที่เจาะจงในกรณีของไวรัสบางชนิดหรือในห้องปฏิบัติการ และการถ่ายทอดที่ยังไม่เป็นที่ทราบกันอีก 3 วิธี การถ่ายทอดทั่วไปอธิบายการไหลทั่วไปของข้อมูลทางชีววิทยา ซึ่งดีเอ็นเอสามารถคัดลอกตัวเองเป็นดีเอ็นเอ ข้อมูลดีเอ็นเอสามารถคัดลอกต่อเป็นเอ็มอาร์เอ็นเอได้ (การถอดรหัส) และโปรตีนสามารถถูกสังเคราะห์ได้โดยใช้ข้อมูลในเอ็มอาร์เอ็นเอเป็นแบบ (การแปลรหัส)
คริสเปอร์
คริสเปอร์ () เป็นวงศ์ของลำดับดีเอ็นเอในแบคทีเรีย ซึ่งในลำดับมีส่วนของดีเอ็นเอ (DNA snippets) จากไวรัสที่เคยโจมตีแบคทีเรียนั้น แบคทีเรียใช้ส่วนเหล่านี้ในการตรวจหาและทำลายดีเอ็นเอจากไวรัสที่คล้ายกันในการโจมตีครั้งถัดไป ลำดับเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในระบบภูมิคุ้มกันของแบคทีเรีย และเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีที่เรียกว่า คริสเปอร์/แคสไนน์ () ที่สามารถใช้เปลี่ยนยีนภายในสิ่งมีชีวิต
อภิวัฒน์ มุทิรางกูร
ในปี พ.ศ ๒๕๔๗ คณะผู้วิจัยรายงานการค้นพบรอยฉีกขาดของดีเอนเอที่ไม่เคยถูกค้นพบมาก่อน รอยฉีกขาดของดีเอนเอที่รู้จักกันจะทำให้เซลล์ตายหรือกลายพันธุ์ แต่รอยฉีกขาดที่ค้นพบกลับน่าจะมีประโยชน์ต่อเซลล์ทำให้จีโนมเสถียร ไม่แก่และไม่เป็นมะเร็ง ดังนั้นการเข้าใจกลไกการเปลี่ยนแปลงในระดับโมเลกุลที่รอยฉีกขาดนี้อาจนำไปสู่การป้องกันการแก่และมะเร็งในอนาคต
ศาสตราจารย์นายแพทย์ อภิวัฒน์ มุทิรางกูร ได้รับรางวัลในด้านการวิจัยสูงสุด คือหนังสือ รางวัลนักวิทยาศาสตร์ดีเด่น ประจำปี พ.ศ. 2551 มูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์
1. Mutirangura A, Pornthanakasem W, Theamboonlers A, Sriuranpong V, Lertsanguansinchi P, Yenrudi S, et al. Epstein-Barr viral DNA in serum of patients with nasopharyngeal carcinoma. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research. 1998;4(3):665-9.
ดีเอ็นเอส
ประโยชน์ที่สำคัญของดีเอ็นเอส คือช่วยแปลงหมายเลขไอพีซึ่งเป็นชุดตัวเลขที่จดจำได้ยาก (เช่น 207.142.131.206) มาเป็นชื่อที่สามารถจดจำได้ง่ายแทน เช่น wikipedia.org)
อณูชีววิทยา
Polymerase chain reaction (PCR) เป็นกระบวนการสังเคราะห์ชิ้นส่วนดีเอ็นเอในหลอดทดลอง ซึ่งเลียนแบบการสังเคราะห์ดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิต ผู้คิดค้นเทคนิคพีซีอาร์คือ Karry Mullis โดยส่วนมากรู้จักเทคนิคนี้ในเรื่องของการเพิ่มปริมาณของสารพันธุกรรม หรือ DNA 
โดยใช้เครื่อง PCR machine หรือ Thermal cycler นั่นเอง
จีโนม
สาขาวิชาพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยายุคใหม่กำหนดใช้คำว่า จีโนม () หมายถึง ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ โดยอาจอยู่ในรูปของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ (ในกรณีของไวรัสหลายชนิด) ก็ได้ โดยนับรวมทั้งส่วนที่เป็นยีนและส่วนที่ไม่มีการถอดรหัสด้วย
โครโมโซม
ยีน หมายถึง ส่วนของ DNA ที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม โครโมโซม เป็นโครงสร้างที่มี DNA และโปรตีนเป็นองค์ประกอบ โครโมโซมจึงเป็นที่อยู่ของยีน และในแต่ละโครโมโซมมียีนอีกมากมายมาเรียงต่อๆกัน ดังนั้นลักษณะทางพันธุกรรม ที่ถูกถ่ายทอดไปจึงถูกควบคุม โดยยีนในโครโมโซมนั่นเอง ซึ่งแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ยีนในออโตโซม และยีนในโครโมโซมเพศ
เจมส์ ดี. วัตสัน
ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2494 วัตสันเริ่มงานที่หอคาร์เวนดิช ภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ที่ซึ่งวัตสันได้พบกับฟรานซิส คริก วัตสันและคริกได้ร่วมงานทางปัญญากันอย่างจริงๆ จังๆ ทำให้ทั้งสองคนสามารถค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอได้ในเวลาเพียงปีครึ่ง คริกสามารถแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์และสร้างสมการที่กำกับทฤษฎีการเบนตัวของเกลียวได้ ส่วนวัตสันก็ได้รู้ผลหลักๆ ของดีเอ็นเอทั้งหมดของกลุ่ม “ไวรัสทำลายแบคทีเรีย” ปลายปี พ.ศ. 2494 มาแล้ว วัตสันและคริกได้เริ่มการติดต่อแลกเปลี่ยนความรู้อย่างไม่เป็นทางการกับ"วิลกินส์" ในเดือนพฤศจิกายน วัตสันได้เข้าร่วมสัมมนาที่จัดโดยโรซาลินด์ แฟรงคลิน ซึ่งเธอได้กล่าวถึงข้อมูลเกี่ยวกับการเบนเลี้ยวของรังสีเอกซ์ที่เธอร่วมงานกับ"เรย์มอนด์ โกสลิง" ข้อมูลบ่งว่าดีเอ็นเอเป็นรูปเกลียวบางอย่าง หลังจากการสัมมนาระยะหนึ่ง วัตสันและคริกก็ได้สร้างหุ่นจำลองดีเอ็นเอที่คลาดเคลื่อนที่มีฟอสเฟตเป็นสันแกนอยู่ด้านในของโครงสร้างซึ่งแฟรงคลินแย้งว่าไม่อยู่ข้างในแต่จะต้องอยู่ข้างนอกแน่นอน ทั้งวัตสันและคริกก็ได้เห็นว่าเป็นเช่นนั้นจริงตามความเห็นของแฟรงคลิน และใช้ข้อมูลนี้มากำหนดโครงสร้างของเกลียว "มอริส วิลคินส์"เป็นผู้นำเอาการค้นพบของแฟรงคลินมาให้วัตสันและคริกโดยที่แฟรงคลินไม่ได้รับการแจ้งให้ทราบ ในปี พ.ศ. 2495 นักชีวเคมีหลายคนอย่าง "อเลกซานเดอร์ ทอดด์" สามารถบ่งชี้รายละเอียดทางโครงสร้างเคมีของสันแกนดีเอ็นเอได้แล้ว
นิวคลีโอพลาสซึม
นิวคลีโอพลาสซึม () คือ ส่วนต่าง ๆ ที่อยู่ในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยสารโปรตีนดีเอ็นเอ (DNA) และอาร์เอ็นเอ (RNA) ซึ่งมีการแยกเป็นอิสระและรวมกันตามกิจกรรมของเซลล์ ในสภาวะปกติที่เซลล์ยังไม่ทำการแบ่งตัว สารประกอบเหล่านี้จะจัดเรียงตัวให้เห็นเป็น 2 ส่วน คือ นิวคลีโอลัส (Nucleolus) และเส้นใยโครมาติน (Chromatin)
กรดนิวคลีอิก
ในสารละลายที่เป็นกรด ( pH = 3 ) ในแฮลกอฮอล์หรือในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ( nonpolar solvent ) DNA สามารถตกตะกอนได้เนื่องจากโมเลกุลมีขนาดใหญ่มากเมื่อไปทำการเซดิเมนต์ โดยใช้แรงเหวี่ยงสูงๆ ในสารละลายที่มีความหนาแน่นต่างกัน (density gradient) สามารถหาความหนาแน่นของ DNA ได้ ความหนาแน่นที่ได้จากวิธีนี้ เรียกว่าความหนาแน่นสำหรับการลอยตัว ( buoyant density ) จากการทดลองพบว่า DNA เส้นเดี่ยวมีความหนาแน่นมากกว่า DNA เส้นคู่ และ DNA ที่มีปริมาณเบสกวานีนกับไซโตซีนสูงมีค่าความหนาแน่นสำหรับการลอยตัวสูงด้วย เนื่องจากเพราะ กวานีนกับไซโทซีนแต่ละคู่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไฮโดรเจนถึงสามพันธะ ขณะที่ไทมีนและอะดีนีนแต่ละคู่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโฮโดรเจนเพียงสองพันธะ
รหัสพันธุกรรมเริ่มต้น
นิวคลีโอไทด์สามเบสจะเป็นรหัสพันธุกรรมที่กำหนดกรดอะมิโนหนึ่งตัว ซึ่งจะนำเข้ามาโดย N/A ลำดับเบสสามตัวแรกของบริเวณที่เป็นรหัส N/A ที่จะถูกถ่ายถอดมาเป็นโปรตีนนี้จะเรียกว่ารหัสพันธุกรรมเริ่มต้น ส่วนใหญ่จะอยู่เป็นลำดับแรกที่ทางด้าน pasta ' UTR โดยทั่วไปเป็น AUA (หรือ ATG ในดีเอ็นเอ:xy/yx/xx/yy/xyx/yxy/xxx(f.ft.fts)/yyy(s.ss.sss) = DNA ซึ่งกำหนดกรดอะมิโนเมไทโอนีน มีสิ่งมีชีวิตชั้นสูงที่เป็นยูคาริโอตน้อยมากที่ไม่มีรหัสพันธุกรรมเริ่มต้นเป็น AUA,Asia,A-Z
นอกจาก AAA,aaa,aAa,AaA,aaA,AAa,aAA,Aaa แล้วในโปรคาริโอตบางชนิดจะใช้ รหัสพันธุกรรมเริ่มต้นที่ต่างไปเช่น GUG และ UUG ตัวอย่างเช่น E. coli ใช้ ATG (AUG) 83% GTG (GUG)14% TTG (UUG) 3% ที่เหลือเป็นรหัสอื่น
RNA interference
การแสดงออกของยีน (Nelson and Cox, 2000) หมายถึง การถอดรหัสพันธุกรรมของยีนจากดีเอ็นเอเป็น mRNA แล้วเกิดการแปลรหัสเป็นโปรตีน รหัสพันธุกรรมของยีนในดีเอ็นเอ เป็นตัวกำหนดชนิดของโปรตีนที่เซลล์สร้าง โดยเริ่มจากการถอดรหัสพันธุกรรมที่อยู่ในดีเอ็นเอเป็น mRNA ในนิวเคลียส และแปลรหัสเป็นโปรตีนในไซโตพลาสซึม ซึ่งโปรตีนนี้มีความเกี่ยวข้องในทุกกระบวนการของสิ่งมีชีวิต เช่น เป็นเอ็นไซม์ที่ใช้ในการย่อยอาหาร เป็นส่วนประกอบของตัวรับสัญญาณ (receptor) และ แอนติบอดี้ (antibody) ที่ปกป้องร่างกายจากสิ่งแปลกปลอมต่างๆ
กรดนิวคลีอิก
รูปร่างของ DNA ในสิ่งมีชีวิตแต่ละประเภทแตกต่างกัน เช่น เซลล์โพรคาริโอต ไวรัส แบคทีเรีย รวมทั้งคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรีย ที่มี DNA เป็นวงแหวนเกลียวคู่ ส่วนในยูคาริโอต มี 2 ชนิด คือ ชนิดที่อยู่ในนิวเคลียส เรียก nuclear DNA อยู่ในรูปเกลียวคู่ปลายเปิด และชนิดที่อยู่ในไมโทคอนเดรียเรียก Mitochondrial DNA มีลักษณะเป็นวงแหวนเกลียวคู่ และขดตัวเป็นเกลียวคู่ยิ่งยวด ในพืชพบ DNA ทั้งในนิวเคลียสและคลอโรพลาสต์
อโกรแบคทีเรียม
3. Generation of T-DNA transfer complex การสร้าง T-DNA ให้มีความซับซ้อนขึ้นเพื่อป้องกันการถูกทำลาย โดย VirD1/VirD2 ซึ่งเป็นเอนไซม์เอนโดนิวคลีเอสจะตัดพันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ที่ตำแหน่ง Right border(RB),Left border(LB)ที่ขนาบด้านขวาและซ้ายของ T-DNA ตามลำดับ เกิดเป็น T-DNA สายเดี่ยวจากสายคู่เพื่อที่จะได้เข้าสู่เซลล์พืชแบบ single strand T-DNA จากนั้น VirE2 ทำหน้าที่ห่อหุ้ม T-DNA สายเดี่ยว เพื่อป้องกันไม่ให้โดนทำลาย เป็นโครงสร้าง เรียกว่า T-complex ทั้ง VirD2และ VirE2 จะทำงานร่วมกันโดยรับสัญญาณเพื่อนำ T-DNA เข้าไปสู่นิวเคลียสของพืช
อณูพันธุศาสตร์
อณูพันธุศาสตร์ (อังกฤษ: molecular genetics) เป็นแขนงหนึ่งของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ที่ว่าด้วยเรื่องพันธุกรรมระดับโมเลกุล หรือ ดีเอ็นเอ และ ยีน ซึ่งนำมาสามเข้าใจในเรื่องพันธุศาสตร์ อีกทั้งเกี่ยวข้องใกล้ชิดกับวิชาชีวเคมี และนำไปประยุกต์ใช้ในแบบของวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ
อณูชีววิทยา
อณูชีววิทยา หรือ ชีววิทยาระดับโมเลกุล () เป็นการศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้าง และการทำงานของหน่วยพันธุกรรม ในระดับโมเลกุล เป็นสาขาที่คาบเกี่ยวกันระหว่างชีววิทยาและเคมี โดยเฉพาะสาขาพันธุศาสตร์และชีวเคมี อณูชีววิทยามุ่งเน้นศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบต่างๆภายในเซลล์ ซึ่งรวมถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างการสังเคราะห์ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และ โปรตีน และรวมถึงว่าขบวนการเหล่านี้ถูกควบคุมอย่างไร
วิวัฒนาการ
ลักษณะการถ่ายทอดทางพันธุกรรมถ่ายทอดระหว่างดีเอ็นเอของแต่ละรุ่น อันเป็นโมเลกุลที่เก็บข้อมูลลักษณะ และรหัสพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ดีเอ็นเอเป็นสารพวกพอลิเมอร์ ประกอบด้วยเบส 4 ชนิด ลำดับเบสในดีเอ็นเอเรียงลำดับตามข้อมูลทางพันธุกรรม โดยใช้อักษรทางภาษาอังกฤษแทน อันได้แก่ A, T, C และ G ในการวิเคราะห์ข้อมูลทางคอมพิวเตอร์ ส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอที่ระบุหน้าที่ของยูนิตเรียกว่า "ยีน" แต่ละยีนก็จะมีลำดับเบสที่แตกต่างกันไป ในเซลล์ ประกอบไปด้วยดีเอ็นเอสายยาวรวมกันกับโปรตีนเป็นโครงสร้างรวมกันเรียกว่า "โครโมโซม" บริเวณจำเพาะที่อยู่ของโครโมโซมเรียกว่า "โลคัส" (locus) ลำดับของดีเอ็นเอ ณ ตำแหน่งโลคัสแตกต่างกันไปในแต่ละคน ทำให้เกิดรูปแบบที่แตกต่างกันในลำดับดังกล่าว เรียกว่า "อัลลีล" (allele) ลำดับดีเอ็นเอสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยผ่านการะบวนการกลายพันธุ์ ทำให้เกิดอัลลีลใหม่ ถ้ากระบวนการกลายพันธุ์เกิดขึ้นกับยีน อัลลีลใหม่จะส่งผลกระทบต่อลักษณะของสิ่งมีชีวิตอันเนื่องมาจากการควบคุมของยีน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามความสอดคล้องระหว่างอัลลีล และลักษณะทางพันธุกรรมทำงานร่วมกันในบางกรณี แต่ลักษณะส่วนใหญ่จะซับซ้อน และเป็นลักษณะที่ควบคุมโดยยีนมากกว่า 1 ชนิด
พันธุศาสตร์
หลังจากการค้นพบซ้ำงานของเมนเดล นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้พยายามค้นหาว่าโมเลกุลใดในเซลล์ที่ทำให้เกิดการถ่ายทอดลักษณะเช่นนี้ ใน ค.ศ. 1910 โธมัส ฮันท์ มอร์แกนเสนอว่ายีนนั้นอยู่บนโครโมโซม ซึ่งเป็นข้อสรุปที่ได้จากการศึกษาการกลายพันธุ์ของลักษณะตาสีขาวซึ่งมีการถ่ายทอดแบบสัมพันธ์กับเพศในแมลงวันผลไม้ ต่อมา ค.ศ. 1913 อัลเฟรด สตูร์เทแวนท์ซึ่งเป็นนักเรียนของมอร์แกนได้อาศัยปรากฏการณ์ความเชื่อมโยงของพันธุกรรมแสดงให้เห็นว่ายีนเรียงตัวกันเป็นเส้นบนโครโมโซม
แม้จะทราบแล้วว่ายีนอยู่บนโครโมโซม แต่โครโมโซมก็ประกอบจากโปรตีนและดีเอ็นเอ นักวิทยาศาสตร์จึงยังไม่ทราบว่าส่วนประกอบใดกันแน่บนโครโมโซมที่ทำให้เกิดการถ่ายทอดลักษณะ จน ค.ศ. 1928 เฟรเดอริค กริฟฟิธจึงพบปรากฏการณ์การแปลงพันธุ์ซึ่งแบคทีเรียที่ตายแล้วสามารถส่งสารพันธุกรรมเพื่อแปลงพันธุ์แบคทีเรียที่ยังมีชีวิตอยู่ได้ จากนั้น ค.ศ. 1944 ออสวอลด์ ธีโอดอร์ เอเวอรี, โคลิน แมคลีออด และแมคลิน แมคคาร์ที พบว่าโมเลกุลที่ทำให้เกิดการแปลงพันธุ์คือดีเอ็นเอ การทดลองเฮอร์ชีย์-เชสใน ค.ศ. 1952 ก็แสดงให้เห็นว่าดีเอ็นเอเป็นสารพันธุกรรมของไวรัสที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในแบคทีเรีย เป็นหลักฐานอีกอย่างที่สนับสนุนว่าดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลที่ทำให้เกิดการถ่ายทอดลักษณะ
ดีเอ็นเอ
ดีเอ็นเอภายในเซลล์มีการจัดระเบียบเป็นโครงสร้างยาว เรียกว่า โครโมโซม ระหว่างการแบ่งเซลล์ โครโมโซมเหล่านี้ถูกคัดลอกในขบวนการการถ่ายแบบดีเอ็นเอ ทำให้แต่ละเซลล์มีชุดโครโมโซมที่สมบูรณ์ของตัวเอง สิ่งมีชีวิตยูคาริโอต (สัตว์ พืช ฟังไจและโพรทิสต์) เก็บดีเอ็นเอส่วนมากไว้ในนิวเคลียส และดีเอ็นเอบางส่วนอยู่ในออร์แกเนลล์ เช่น ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ ในทางตรงข้าม โปรคาริโอต (แบคทีเรียและอาร์เคีย) เก็บดีเอ็นเอไว้เฉพาะในไซโทพลาสซึม ในโครโมโซม โปรตีนโครมาติน เช่น ฮิสโตนบีบอัดและจัดรูปแบบของดีเอ็นเอ โครงสร้างบีบอัดเหล่านี้นำอันตรกิริยาระหว่างดีเอ็นเอกับโปรตีนอื่น ช่วยควบคุมส่วนของดีเอ็นเอที่จะถูกถอดรหัส
Acinetobacter
ความก้าวหน้าทางจุลชีววิทยาระดับโมเลกุล ทำให้การจัดแบ่งสปีชีส์ ของเชื้อทำได้แน่นอนขึ้นกว่าในอดีต โดยใช้วิธีการ Transformation test และ DNA-DNA hybridization แต่วิธีการดังกล่าวทำได้ยากในห้องปฏิบัติการทั่วไป จากการศึกษาเปรียบเทียบดีเอ็นเอ ของ "Acinetobacter" spp. เพื่อแบ่งแยกสปีชีส์โดยถือว่าเชื้อที่มีการจัดเรียงตัวและลำดับของ นิวคลีโอไทด์ เหมือนกันตั้งแต่ร้อยละ 70 ขึ้นไป และมีค่าของความแตกต่างของอุณหภูมิการแยกสายดีเอ็นเอ (ΔT) น้อยกว่า 5 °C ถือว่าเป็นสปีชีส์เดียวกัน โดยเรียกว่า genomic species หรือ DNA group (หากเชื้อใน genomic species ใด มีลักษณะทาง phenotypes ที่แตกต่างจาก genomic species อื่นเด่นชัด ก็สามารถตั้งชื่อ species อื่นได้) ปัจจุบันสามารถแบ่งกลุ่มของ "Acinetobacter" spp. ได้เป็นสามสปีชีส์ คือ
จอห์น โด
จอห์น โด หรือ เจน โด () ในสหรัฐอเมริกา เป็นชื่อที่ใช้เรียกคู่ความหรือศพที่ไม่ทราบชื่อหรือจำต้องปกปิดชื่อเพื่อเหตุผลตามกฎหมาย โดยจอห์น โด จะใช้สำหรับเพศชาย และเจน โด จะใช้สำหรับเพศหญิง โดยในช่วงต่อมา มีการตั้งคำศัพท์ เบบี้ โด (Baby Doe) สำหรับชื่อเด็กที่ไม่ทราบชื่อ ที่มาของ ชื่อ จอห์น และ เจน เป็นชื่อพื้นฐานที่พบกันมากของชาวอเมริกัน เปรียบเทียบกับชื่อ สมชาย หรือสมหญิงในประเทศไทย นอกจากนี้ในคอมพิวเตอร์ บางซอฟต์แวร์จะเห็นการใช้ชื่อ จอห์น โด (John Doe) สำหรับตัวอย่างของช่องกรอกชื่อและนามสกุล
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
รูป 20.23 โครงสร้าง DNA
โครโมโซม
โครมาทิน เป็นสารนิวคลีโอโปรตีน ซึ่งก็คือ DNA สายยาวสายเดียวที่พันรอบโปรตีนที่ชื่อ ฮีสโทน (histone) เอาไว้ ทำให้รูปร่างโครมาทินคล้ายลูกปัดที่เรียงต่อ ๆ กัน แล้วมี DNA พันรอบลูกปัดนั้น ในเซลล์ทั่ว ๆ ไป เมื่อย้อมสีเซลล์ ส่วนของโครมาทินจะติดสีได้ดีและมองดูคล้ายตาข่ายละเอียดๆ จึงเห็นนิวเคลียสชัดเจน
บทนำวิวัฒนาการ
สิ่งมีชีวิตที่ยังมีอยู่ทั้งหมด (อาจยกเว้น ไวรัสแบบอาร์เอ็นเอ) มีดีเอ็นเอ ที่มีข้อมูลทางกรรมพันธุ์
ส่วนยีนก็คือกลุ่มดีเอ็นเอเช่นนี้ ซึ่งมีอิทธิพลต่อลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต
ยีนจะกำหนดรูปร่างทั่วไปและพฤติกรรมบางส่วนของสิ่งมีชีวิต
ถ้าสิ่งมีชีวิตสองชนิดเป็นญาติใกล้ชิด ดีเอ็นเอของพวกมันก็จะคล้ายกันมาก
ในนัยตรงข้าม สิ่งมีชีวิตสองชนิดยิ่งห่างกันเท่าไร ดีเอ็นเอก็จะต่างกันเท่านั้น
ยกตัวอย่างเช่น พี่น้องจะใกล้ชิดกันอย่างยิ่ง จึงมีดีเอ็นเอที่คล้ายกันมาก ในขณะที่ลูกพี่ลูกน้องห่างกันมากกว่า ดีเอ็นเอจึงต่างกันมากกว่า
เครื่องหมายดีเอ็นเอ
เครื่องหมายดีเอ็นเอ (DNA Marker) หมายถึง ลำดับเบสช่วงหนึ่งของดีเอ็นเอที่ใช้เป็นเครื่องหมายบ่งชี้ความเป็นเอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิต โดยอาจมีตำแหน่งบนโครโมโซม ในนิวเคลียส (nuclear DNA) หรือใน ออร์แกเนลล์ (mitochondria DNA หรือ chloroplast DNA) และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้ พืชแต่ละชนิดแต่ละสายพันธุ์ มีการจัดเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอที่เป็นเอกลักษณ์ ความแตกต่างหรือโพลีมอร์ฟิซึม การใช้ดีเอ็นเอเป็นเครื่องหมายในการบ่งบอกความแตกต่างของสิ่งมีชีวิต สามารถทำได้โดยการเปรียบเทียบลักษณะของดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ โดยเทคนิคทางอณูชีววิทยา ซึ่งเป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า(polymorphisms) ของลำดับเบสในโมเลกุลของดีเอ็นเอนี่เอง ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตมีความแตกต่างกัน และสามารถนำมาประยุกต์ใช้เป็นเครื่องหมายโมเลกุลได้ “ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ” (DNA Fingerprinting) ซึ่งความแตกต่างที่เกิดขึ้น หมายถึง แบบแผนดีเอ็นเอที่จำเพาะของสิ่งมีชีวิตหนึ่งๆ นั่นเอง สามารถนำมาตรวจสอบความแตกต่างหรือโพลีมอร์ฟิซึมของสิ่งมีชีวิตหรือสายพันธุ์พืชที่ต้องการตรวจสอบได้
เกลียวคู่กรดนิวคลีอิก
เกลียวคู่ดีเอ็นเอเป็นพอลิเมอร์ที่หมุนกันเป็นวงของกรดนิวคลีอิก ซึ่งเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยนิวคลีโอไทด์ ในบี-ดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นโครงสร้างดีเอ็นเอที่พบได้มากที่สุด เกลียวคู่จะเวียนไปทางขวามือโดยมีนิวคลีโอไทด์ 10-15 นิวคลีโอไทด์ต่อรอบ โครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอประกอบด้วยร่องใหญ่และร่องเล็กอย่างละหนึ่งที่ ซึ่งร่องใหญ่จะมีความกว้างมากกว่าร่องเล็ก ความแตกต่างของความกว้างของร่องใหญ่และร่องเล็กนั้นเป็นผลมาจากโปรตีนจำนวนมากซึ่งเชื่อมกับดีเอ็นเอทำให้ร่องใหญ่กว้างขึ้น
เกลียวคู่กรดนิวคลีอิก
ในชีววิทยาโมเลกุล คำว่า เกลียวคู่ หมายถึงโครงสร้างซึ่งเกิดขึ้นจากโมเลกุลกรดนิวคลีอิกสองเส้น อย่างเช่น ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ โครงสร้างเกลียวคู่ของกรดนิวคลีอิกเป็นผลมาจากโครงสร้างทุติยภูมิ และเป็นองค์ประกอบสำคัญในการกำหนดโครงสร้างตติยภูมิของมัน คำดังกล่าวได้ถูกใช้อย่างกว้างขวางภายหลังการตีพิมพ์บทความ เกลียวคู่: การบรรยายส่วนบุคคลการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ (The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA) โดยเจมส์ วัตสัน
พิวรีน
พิวรีนและไพริมิดีนเป็นกลุ่มสองกลุ่มของเบสไนโตรเจน (nitrogenous base) และก็เป็นกลุ่มสองกลุ่มของเบสนิวคลีโอไทด์ (nucleotide base/nucleobase) ด้วย
deoxyribonucleotide 2 อย่างใน 4 อย่าง คือ deoxyadenosine และ guanosine, ribonucleotide 2 อย่างใน 4 อย่าง คือ adenosine/adenosine monophosphate (AMP) และ guanosine/guanosine monophosphate (GMP) ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอตามลำดับ ก็เป็นพิวรีน
Complementary DNA
สำหรับรายละเอียดของ Central dogma of molecular biology อย่างคร่าว ๆ ในการสังเคราะห์โปรตีน คือ ดีเอ็นเอจะถูกทรานสคริปชันเป็นอาร์เอ็นเอซึ่งจะถูกทรานสเลชันต่อไปเป็นโปรตีน สิ่งหนึ่งที่เป็นความแตกต่างกันระหว่างยูคาริโอตและโปรคาริโอต นั่นคือ ยีนของยูคาริโอตมี intron (intervening sequences) ซึ่งไม่ใช่ลำดับเบสที่จะถูกเปลี่ยนไปเป็นโปรตีนและจะถูกกำจัดออกไปก่อนที่จะเป็น mRNA แต่ยีนของโปรคาริโอตนั้นไม่มี intron ดังนั้น โปรคาริโอตจึงไม่มีกระบวนการ RNA splicing ในการกำจัด intron
อาร์เอ็นเอ
โมเลกุลอาร์เอ็นเอบางอย่างมีบทบาทสำคัญในเซลล์โดยเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ควบคุมการแสดงออกของยีนหรือรับรู้และสื่อสารการตอบสนองต่อสัญญาณของเซลล์ ขบวนการหนึ่ง คือ การสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นหน้าที่สากลซึ่งโมเลกุลอาร์เอ็นเอสื่อสารชี้นำการสร้างโปรตีนบนไรโบโซม ขบวนการนี้ใช้โมเลกุลอาร์เอ็นเอถ่ายโอน (tRNA) เพื่อขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม ที่ซึ่งอาร์เอ็นเอไรโบโซม (rRNA) เชื่อมกรดอะมิโนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโปรตีน เรียกขั้นตอนการสังเคราะห์โปรตีนจากสายอาร์เอ็นเอนี้ว่า การแปลรหัส
โครงสร้างทางเคมีของอาร์เอ็นเอคล้ายคลึงกับของดีเอ็นเอเป็นอย่างมาก แต่มีข้อแตกต่างอยู่สองประการ (1) อาร์เอ็นเอมีน้ำตาลไรโบส ขณะที่ดีเอ็นเอมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (ขาดออกซิเจนหนึ่งอะตอม) ซึ่งแตกต่างเล็กน้อย และ (2) อาร์เอ็นเอมีนิวคลีโอเบสยูราซิล ขณะที่ดีเอ็นเอมีไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอส่วนมากเป็นสายเดี่ยว และสามารถเกิดโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนมากได้ ต่างจากดีเอ็นเอ
การทดลองเฮอร์ชีย์–เชส
การทดลองเฮอร์ชีย์–เชส () เป็นชุดของการทดลองที่ทำขึ้นในช่วงปี ค.ศ. 1952 โดยอัลเฟรด เฮอร์ชีย์และมาร์ธา เชส ซึ่งช่วยยืนยันว่า DNA คือสารพันธุกรรม แม้นักวิทยาศาสตร์จะรู้จัก DNA มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1869 แต่ในสมัยนั้นก็ยังเชื่อกันว่าสารพันธุกรรมที่เก็บข้อมูลในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมนั้นเป็นโปรตีน ในการทดลองนี้ เฮอร์ชีย์และเชสได้พิสูจน์ให้เห็นว่าเมื่อแบคเทริโอเฟจเข้าเกาะแบคทีเรียแล้ว DNA ของแบคเทริโอเฟจจะถูกส่งเข้าไปในแบคทีเรีย แต่โปรตีนที่เป็นเปลือกหุ้มนั้นไม่ถูกส่งเข้าไป
ยีน
หน่วยพันธุกรรมหรือยีน จะถูกถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อนหน้าสู่ลูกหลาน เช่น สีตา สีผม และความสูง รูปร่างหน้าตาของเด็กที่มีบางส่วนเหมือนกับแม่, สีสันของดอกไม้, รสชาติของอาหารนานาชนิด ล้วนแล้วแต่เป็นลักษณะของหน่วยพันธุกรรมหรือยีนทั้งสิ้น ถ้ายีนเกิดผิดไปจากปกติจะเรียกว่า การกลายพันธุ์ (mutation) ซึ่งเกิดเองตามธรรมชาติหรือถูกกระตุ้นให้เกิดก็ได้ โดยส่วนมากแล้วเมื่อยีนเกิดผิดปกติไปจะส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตนั้นมากกว่าผลดี เช่น ในคนสามารถทำให้ป่วย เจ็บไข้ หรือถึงแก่ชีวิตได้ โรคที่เกิดจากสาเหตุนี้เรียกว่า โรคทางพันธุกรรม ซึ่งจะถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปหรือไม่ก็ได้ ดังนั้น การกลายพันธุ์ของยีนคือการเปลี่ยนแปลงของลำดับเบสภายในยีนนั่นเอง
สมมติฐานโลกของ RNA
สมมติฐานโลกของ RNA (RNA world hypothesis) เป็นข้อเสนอเกี่ยวกับโลกที่สิ่งมีชีวิตมีอาร์เอ็นเอเป็นสารพันธุกรรม ซึ่งต่างจากโลกปัจจุบันที่สิ่งมีชีวิตมีสารพันธุกรรมเป็นดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอนี้สามารถเก็บรักษาข้อมูลได้คล้ายดีเอ็นเอ และสามารถเร่งปฏิกิริยาได้เหมือนเอนไซม์ ทำให้อาร์เอ็นเอสามารถดำเนินการต่างๆในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต หรือชีวิตก่อนเซลล์ได้ สมมติฐานนี้แสดงจุดกำเนิดของสิ่งมีชีวิตว่าเริ่มจากการเร่งปฏิกิริยาและเก็บข้อมูลด้วยอาร์เอ็นเอซึ่งเป็นวิวัฒนาการขั้นแรกของชีวิต
ไรโบโซม
ไรโบโซม (Ribosome มาจาก ribonucleic acid และคำใน"ภาษากรีก: soma (หมายถึงร่างกาย)") มันเป็นสิ่งที่รูปร่างเหมือนหมอยเลยเป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ มีขนาดเล็กที่สุดและมีมากสุดประกอบด้วยโปรตีน และ rRNA มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 20 nm] (200 อังสตรอม) และประกอบด้วย ribosomal RNA 65% และ ไรโบโซมอล โปรตีน35% (หรือ ไรโบนิวคลีโอโปรตีน หรือ RNP)เป็นสารเชิงซ้อนของ RNA และ โปรตีน ที่พบใน เซลล์ทุกชนิด ไรโบโซมจาก แบคทีเรีย, อาร์เคีย และ ยูคาริโอตมีโครงสร้างและ RNA ที่แตกต่างกัน ไรโบโซมในไมโตคอนเดรียของเซลล์ยูคาริโอตมีลักษณะคล้ายกับไรโบโซมของแบคทีเรีย ซึ่งเป็นการบอกถึงวิวัฒนาการของออร์แกแนลล์ชนิดนี้ ในแบคทีเรียมี 2 หน่วยย่อย คือ ขนาด 30S และ 50S ซึ่งจะรวมกันเป็นไรโบโซมขนาด 70S ส่วนในยูคาริโอต มี 2 หน่วยย่อย คือ ขนาด 40S และ 60S ซึ่งจะรวมกันเป็นไรโบโซมขนาด 80S หน้าที่คือเป็นแหล่งที่เกิดการอ่านรหัสจากยีนในนิวเคลียส ซึ่งถูกส่งออกจากนิวเคลียสในรูป mRNA มาสร้างเป็นโปรตีน
การทำงานของไรโบโซมในการแสดงออกของยีนไปสู่การสร้างโปรตีนเรียกทรานสเลชัน ไรโบโซมยังทำหน้าที่ในการต่อกรดอะมิโนเดี่ยวให้เป็นพอลิเพปไทด์ โดยต้องมีการจับกับ mRNA และอ่านข้อมูลจาก mRNA เพื่อกำหนดลำดับของกรดอะมิโนให้ถูกต้อง การนำโมเลกุลของกรดอะมิโนเข้ามาเป็นการทำงานของ tRNA ซึ่งจับอยู่กับโมเลกุลของกรดอะมิโนอยู่ก่อนแล้ว
จ็อนเบอเน แรมซีย์
ในเดือนธันวาคม 2003 พนักงานสอบสวนฝ่ายนิติวิทยาศาสตร์สกัดสารจากตัวอย่างโลหิตคละ (mixed blood sample) ซึ่งพบที่กางเกงชั้นในของจ็อนเบอเนได้เพียงพอที่จะสร้างประวัติดีเอ็นเอ ดีเอ็นเอดังกล่าวได้รับการส่งไปยังสำนักงานสอบสวนกลางแห่งสหรัฐอเมริกาเพื่อเข้าสู่ระบบดัชนีดีเอ็นเอรวม (Combined DNA Index System) อันเป็นฐานข้อมูลดีเอ็นเอมากกว่าหนึ่งล้านหกแสนชนิดที่สกัดมาจากนักโทษคดีอุกฉกรรจ์ พบว่า ดีเอ็นเอข้างต้นเป็นของชายนิรนาม เพราะไม่พ้องกับบรรดาที่มีอยู่ในฐานข้อมูล ทว่า สำนักงานสอบสวนกลางยังคงตรวจดีเอ็นเอเช่นว่าอยู่ทุกสัปดาห์เพื่อหาความสอดคล้องบางส่วนให้ได้จนบัดนี้
โฟโต 51
โฟโต 51 () เป็นชื่อที่ตั้งให้แก่ภาพถ่ายการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของดีเอ็นเอ ถ่ายโดยเรย์มอนด์ กอสลิง นักศึกษาปริญญาเอกภายใต้การดูแลของโรซาลินด์ แฟรงคลิน เมื่อปี พ.ศ. 2495 ภาพนี้ถือได้ว่าเป็นภาพถ่ายที่มีส่วนสำคัญที่สามารถทำให้ระบุถึงโครงสร้างที่แท้จริงของดีเอ็นเอได้
ในสมัยนั้น เจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก ได้รับโฟโต 51 จากเมาริส วิลคินส์ ซึ่งเป็นผู้ร่วมงานของกอสลิง ซึ่งทำให้วัตสันสามารถสร้างแบบจำลองโครงสร้างทางเคมีของดีเอ็นเอชนิดที่ประกอบด้วยน้ำผลึก (ดีเอ็นเอชนิดบี) อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้าที่วัตสันจะสร้างแบบจำลองเสร็จ แฟรงคลินได้บรรยายถึงลักษณะซึ่งเธอได้ศึกษามาก่อนหน้า โดยกล่าวว่า ดีเอ็นเอมีโครงสร้างเป็นเกลียว มีสายคู่แบบขนานสวนทิศ (antiparallel) และมีหมู่ฟอสเฟตเป็นโครงค้ำจุนด้านนอก ส่วนเบสที่อยู่ด้านในทำหน้าที่แสดงลักษณะทางพันธุกรรม จนนำไปสู่การได้รับรางวัลโนเบลสาขาแพทยศาสตร์และสรีรวิทยาเมื่อ พ.ศ. 2505 ถึงกระนั้นแฟรงคลินผู้ดูแลงานนี้ก็สิ้นชีวิตไปเสียก่อนที่จะได้รับรางวัลร่วมกัน จึงถือได้ว่า ภาพโฟโต 51 นี้ เป็นภาพที่นำไปสู่การค้นพบที่สำคัญครั้งหนึ่งในมนุษยชาติ
เนื่องจากภาพนี้ยืนยันถึงโครงสร้างรูปเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ เจมส์ วัตสัน ถึงกับกล่าวไว้ในหนังสือ "The Double Helix" ว่า "ครั้งแรกที่ผมเห็นภาพนี้ ผมอ้าปากค้างด้วยความตะลึง หัวอกหัวใจก็สั่นระรัวไปหมด" งานทั้งหมดถูกตีพิมพ์ในช่วงปี พ.ศ.2496 ในนิตยสาร "Nature" ถึงห้าบทความด้วยกัน
ยีน
ยีน, จีน หรือ สิ่งสืบต่อพันธุกรรม (; ) คือลำดับดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอที่สามารถถอดรหัสออกมาเป็นโมเลกุลหนึ่งๆ ที่สามารถทำหน้าที่ได้ โดยปกติแล้วดีเอ็นเอจะถูกถอดรหัสออกมาเป็นอาร์เอ็นเอ แล้วอาร์เอ็นเอนั้นอาจทำหน้าที่ได้เองโดยตรง หรือเป็นแบบให้กับขั้นตอนการแปลรหัส ซึ่งเป็นการสร้างโปรตีนเพื่อทำหน้าที่ต่อไปก็ได้ การถ่ายทอดยีนไปยังทายาทของสิ่งมีชีวิตเป็นพื้นฐานที่สำคัญของการส่งต่อลักษณะไปยังรุ่นถัดไป ยีนต่างๆ เหล่านี้ประกอบกันขึ้นเป็นลำดับดีเอ็นเอเรียกว่าจีโนทัยป์หรือลักษณะพันธุกรรม ซึ่งเมื่อประกอบกับปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมและการเจริญเติบโตแล้วจะเป็นตัวกำหนดฟีโนทัยป์หรือลักษณะปรากฏ ลักษณะทางชีวภาพหลายๆ อย่างถูกกำหนดโดยยีนหลายยีน บางอย่างถูกกำหนดโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม ลักษณะทางพันธุกรรมบางอย่างอาจปรากฏให้เห็นได้อย่างชัดเจน เช่น สีตา จำนวนแขนขา และบางอย่างก็ไม่ปรากฏให้เห็น เช่น หมู่เลือด ความเสี่ยงของการเกิดโรค รวมถึงกระบวนการทางชีวเคมีนับพันที่เป็นพื้นฐานของชีวิต
ฟรานซิส คริก
เป็นที่ค่อนข้างชัดเจนว่าโมเลกุลมหภาคอย่างโมเลกุลโปรตีนมีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นโมเลกุลพันธุกรรม และเป็นที่ทราบดีแล้วว่าโมเลกุลมหภาคของโปรตีนมีเอนไซม์ที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาของเซลล์ ในสิบปีหลังจาก พ.ศ. 2483 ก็ได้มีการพบว่าโมเลกุลตัวหนึ่งคือดีเอ็นเอซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของโครโมโซมมีสิทธิ์จะเป็นโมเลกุลพันธุกรรมได้
พันธุศาสตร์
ยีนจัดเรียงตัวเป็นเส้นตรงตามสายลำดับคู่เบสดีเอ็นเอ โดยในแบคทีเรียดีเอ็นเอเหล่านี้จะเรียงตัวเป็นวงกลมเรียกว่าจีโนฟอร์ ขณะที่ดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตยูคารีโอต (รวมถึงพืชและสัตว์) จะเรียงตัวเป็นเส้นตรงหลายอันเรียกว่าโครโมโซม สายดีเอ็นเอเหล่านี้ส่วนใหญ่จะยาวมาก ตัวอย่างเช่นโครโมโซมที่ยาวที่สุดของมนุษย์มีความยาวประมาณ 247 ล้านคู่เบส ดีเอ็นเอในโครโมโซมจะจับกับโปรตีนโครงร่างซึ่งจัดระเบียบและควบคุมการแสดงออกของดีเอ็นเอให้เกิดเป็นรูปร่างที่เรียกว่าโครมาติน ในเซลล์ยูคารีโอตนั้นโครมาตินมักประกอบด้วยนิวคลีโอโซม โดยส่วนของดีเอ็นเอจะพันล้อมโปรตีนฮิสโตน สารพันธุกรรมที่มีการถ่ายทอดทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต (โดยทั่วไปคือลำดับดีเอ็นเอทั้งหมดในทุกโครโมโซม) เรียกรวมว่าจีโนม
วิชัย บุญแสง
โครงการลายพิมพ์ดีเอ็นเอในมนุษย์ เป็นผลงานวิจัยที่สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของแต่ละบุคคล ความเกี่ยวข้องทางสายเลือด และสามารถพิสูจน์ความเป็น พ่อ-แม่-ลูก ได้อย่างถูกต้องแม่นยำ ด้วยเหตุที่ลายพิมพ์ดีเอ็นเอถือเป็นเอกลักษณ์เฉพาะบุคคลที่ไม่ซ้ำแบบใคร โดยเป็นห้องปฏิบัติการแรกของประเทศไทยที่ได้พัฒนาเทคนิคนี้ จนถึงปัจจุบันเทคโนโลยีลายพิมพ์ดีเอ็นเอได้ถูกพัฒนาให้ทำได้ง่ายขึ้น ตลอดจนไม่จำเป็นต้องใช้เลือดปริมาณมาก ทำให้สะดวก รวดเร็ว ทำให้เทคโนโลยีนี้ สามารถใช้เป็นหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่นำไปสู่การคลายปมปัญหาต่างๆ ทั้งทางการแพทย์ สาธารณสุข วิทยาศาสตร์กฎหมาย หรือแม้แต่ปัญหาอาชญากรรม
การหาลำดับดีเอ็นเอ
การหาลำดับ DNA คือกระบวนการที่ทำขึ้นเพื่อหาลำดับของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA อย่างแม่นยำ ได้แก่ A(adenine) G(guanine) C(cytosine) และ T(thymine) ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคนิกที่ทำให้การหาลำดับ DNA ทำได้อย่างรวดเร็ว นำไปสู่การพัฒนาองค์ความรู้ทางชีววิทยาและการแพทย์อย่างรวดเร็วก้าวกระโดด
เจมส์ ดี. วัตสัน
เจมส์ ดิวอี วัตสัน (; 6 เมษายน พ.ศ. 2471) นักอณูชีววิทยาชาวอเมริกัน ได้รับการยอบรับว่าเป็นผู้ค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของดีเอ็นเอร่วมกับฟรานซิส คริกและมอริส วิลคินส์ โดยได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ มีผลงานการตีพิมพ์คือบทความ
อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส
ในกระบวนการถอดรหัสนั้น เอนไซม์ RNAP จะช่วยสังเคราะห์สาย RNA โดยอาศัยสาย DNA เป็นแม่แบบ โดยเริ่มต้นจาก RNAP จะจับเข้ากับสาย DNA ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งแบบหลวมๆ หลังจากนั้นเอนไซม์นี้จะเคลื่อนที่ไปตามสาย DNA เมื่อตรวจพบตำแหน่งบนสายที่เรียกว่าโปรโมเตอร์ (promoter) เอนไซม์ RNAP จะยึดตัวแน่นเข้ากับสาย DNA และคลายเกลียวของ DNA เฉพาะบริเวณนั้นออกจากกันเป็น DNA สายเดี่ยว 2 สาย ทั้งนี้เพื่อให้เบสของแต่ละสายที่จับกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแยกออกจากกัน หลังจากนั้น RNAP จะเลือกสายใดสายหนึ่งเป็นสายต้นแบบ (template strand) เพื่อเริ่มต้นทำการสังเคราะห์สาย RNA
อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส
โมเลกุลของเอนไซม์ RNA polymerase ในเซลล์โพรแคริโอต หรือสิ่งมีชีวิตจำพวกแบคทีเรีย จะมีส่วนประกอบ (subunit) ที่เรียกว่า ซิกมาแฟกเตอร์ (sigma factor หรือเขียนแทนด้วยอักษรกรีกว่า σ factor) ทำหน้าที่ในการตรวจจับตำแหน่งของโปรโมเตอร์บนสาย DNA เมื่อตรวจพบแล้ว โมเลกุลของ RNAP จะยึดเข้ากับสาย DNA เพื่อเริ่มทำการถอดรหัส หลังจากนั้นซิกมาแฟกเตอร์จะหลุดออกไป ทั้งนี้ เอนไซม์ RNAP จะทำงานต่อไปจนเสร็จสิ้นการถอดรหัสที่ตำแหน่งเทอร์มิเนเตอร์ หลังจากนั้น RNAP จะปล่อยตัวออกจากสาย DNA และเข้าจับกับซิกมาแฟกเตอร์อิสระเพื่อที่จะได้สามารถเริ่มต้นทำการถอดรหัสได้อีกครั้ง
ลำดับดีเอ็นเอ
อักษรที่ใช้ในลำดับดีเอ็นเอได้แก่ "A", "C", "G", และ "T" ซึ่งแทนหน่วยย่อยนิวคลีโอไทด์ (nucleotide) ของสายดีเอ็นเอได้แก่เบสอะดีนีน (adenine) , ไซโตซีน (cytosine) , กัวนีน (guanine) และ ไทมีน (thymine) ตามลำดับซึ่งต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนท์กับแกนหลักฟอสเฟต (phospho-backbone) โดยทั่วไปแล้วลำดับจะถูกพิมพ์ชิดกับอักษรตัวต่อไปโดยไม่มีช่องวรรคจากด้าน 5' ไป 3' จากซ้ายไปขวา เช่นในลำดับ AAAGTCTGAC ชุดของนิวคลีโอไทด์ที่มีลำดับเบสมากกว่า 4 ตัวจะเรียกว่า ลำดับดีเอ็นเอ
พันธุศาสตร์
การเปลี่ยนไปของนิวคลีโอไทด์เพียงตัวเดียวในดีเอ็นเอสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของลำดับกรดอะมิโนในโปรตีนได้ จากการที่โครงสร้างโปรตีนนั้นเกิดจากลำดับกรดอะมิโน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของลำดับกรดอะมิโนบางแบบอาจเปลี่ยนคุณสมบัติของโปรตีนนั้น ๆ ได้ อาจโดยการทำให้โครงสร้างสูญเสียความเสถียรไปไม่สามารถคงรูปอยู่ได้ หรือเปลี่ยนพื้นผิวของโปรตีนทำให้มีปฏิกิริยากับโปรตีนหรือโมเลกุลอื่นเปลี่ยนแปลงไป เช่น โรคเลือดจางแบบมีเม็ดเลือดแดงรูปเคียวเป็นโรคพันธุกรรมชนิดหนึ่งในมนุษย์ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเบสคู่เดียวในบริเวณที่มีการถอดรหัสออกมาเป็นเบตาโกลบินซึ่งเป็นส่วนประกอบของฮีโมโกลบิน ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนตัวหนึ่งจนสมบัติทางกายภาพของฮีโมโกลบินเปลี่ยนแปลงไป ฮีโมโกลบินในผู้ป่วยโรคนี้จะจับกันเอง ก่อตัวเป็นเส้นใย ทำให้เม็ดเลือดแดงที่มีโปรตีนที่ผิดปกตินี้มีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไปมีรูปร่างคล้ายเคียว เม็ดเลือดแดงที่มีรูปร่างเปลี่ยนไปนี้ไหลผ่านหลอดเลือดได้ไม่ดีเท่าเม็ดเลือดแดงปกติ ทำให้มีโอกาสเกิดการอุดตันหรือแตกสลาย เกิดเป็นอาการที่สัมพันธ์กับโรคดังกล่าว
RFLP
วิธีการ อาร์เอฟแอลพี (; ตัวย่อ: RFLP) เป็นวิธีที่ใช้ดีเอ็นเอตรวจสอบ (DNA probe) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนดีเอ็นเอสายเดี่ยวขนาดเล็กที่ทราบลำดับเบสและทำการติดฉลากสารกัมมันตรังสีเพื่อใช้ในการติดตามผล นำมาทำปฏิกิริยากับดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตที่สนใจที่ถูกแยกเป็นเส้นเดี่ยว และถูกตัดย่อยด้วยเอนไซม์ตัดจำเพาะ (restriction enzymes) โดยอาศัยความสามารถของดีเอ็นเอตรวจสอบที่สามารถเข้าคู่หรือจับกันกับสายดีเอ็นเอ เป้าหมายตรงตำแหน่งที่มีลำดับเบสเป็นคู่สม (DNA hybridization)กันได้
พันธุศาสตร์
สิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ อาจมียีนหลายพันยีน แต่ไม่ได้แสดงออกทั้งหมดพร้อม ๆ กัน ยีนแต่ละยีนจะแสดงออกก็ต่อเมื่อกำลังมีการถอดรหัสเป็นเอ็มอาร์เอ็นเอเท่านั้น โดยมีกระบวนการในเซลล์ที่ควบคุมการแสดงออกของยีนอยู่หลายวิธีเพื่อให้มีการผลิตโปรตีนเมื่อเซลล์ต้องการใช้โปรตีนนั้น ๆ เท่านั้น ปัจจัยการถอดรหัสหรือทรานสคริปชันแฟคเตอร์เป็นโปรตีนควบคุมซึ่งจับกับตำแหน่งเริ่มต้นของยีน ทำหน้าที่กระตุ้นหรือยับยั้งการถอดรหัสยีนนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น ในจีโนมของ "Escherichia coli" มียีนจำนวนหนึ่งซึ่งจำเป็นในการสังเคราะห์กรดอะมิโนทริปโตเฟน แต่ในสภาพแวดล้อมที่มีทริปโตเฟนเพียงพออยู่แล้ว ยีนซึ่งช่วยในการสังเคราะห์ทริปโตเฟนนี้ก็ไม่มีความจำเป็น การมีทริปโตเฟนจะส่งผลต่อการทำหน้าที่ของยีนโดยตรงโดยโมเลกุลของทริปโตเฟนจะจับกับทริปโตเฟนรีเพรสเซอร์ซึ่งเป็นปัจจัยการถอดรหัสตัวหนึ่ง ทำให้โครงสร้างของรีเพรสเซอร์แปลี่ยนแปลงไปจนไปจับกับยีน ยับยั้งการถอดรหัสและการแสดงออกของยีนนั้น ๆ ถือเป็นการควบคุมโดยการป้อนกลับทางลบของกระบวนการสังเคราะห์กรดอะมิโนทริปโตเฟน
ความแตกต่างในการแสดงออกของยีนนั้นเห็นได้ชัดเจนในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ซึ่งทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ มีจีโนมที่เหมือนกันแต่ตัวเซลล์กลับมีโครงสร้างและหน้าที่ที่แตกต่างกันเนื่องจากมีการแสดงออกของยีนคนละชุดกัน เซลล์ทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มาจากเซลล์ตั้งต้นเพียงเซลล์เดียวซึ่งเจริญเป็นเซลล์ชนิดต่าง ๆ หลากหลายตามการตอบสนองต่อสัญญาณภายในเซลล์และค่อย ๆ สร้างรูปแบบการควบคุมการแสดงออกของยีนที่แตกต่างกันเพื่อให้มีหน้าที่ของเซลล์ต่าง ๆ กัน ทั้งนี้ไม่มียีนเดี่ยว ๆ ยีนใดยีนหนึ่งที่รับผิดชอบการเจริญเป็นโครงสร้างของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ แต่เป็นรูปแบบที่เกิดจากปฏิกิริยาอันซับซ้อนของเซลล์และยีนจำนวนมาก
ไพรเมส
ดีเอ็นเอไพรเมส () เป็นเอนไซม์ที่ใช้ในก่ารจำลองดีเอ็นเอและเป็นชนิดหนึ่งของดีเอ็นเอพอลิเมอเรส ไพรเมสทำการเร่งปฏิกิริยาของการสังเคราะห์เส้นอาร์เอ็นเอหรือดีเอ็นเอสั้น ๆ เรียกว่าไพรเมอร์ ประกอบคู่กับดีเอ็นเอสายเดี่ยว ซึ่งไพรเมสเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการจำลองดีเอ็นเอเพราะไม่มีดีเอ็นเอพอลิเมอเรสอื่นใดที่สามารถเริ่มกระบวนการทางเคมีได้หากไม่มีดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอไพรเมอร์ หลังจากการสร้างดีเอ็นเอสายใหม่แล้ว สายอาร์เอ็นเอที่สร้างโดยไพรเมสจะถูกเอนไซม์ เอ็กโซนิวคลีส ลบออกจาก 5' ไป 3' และจะแทนที่ด้วยดีเอ็นเอ
กรดนิวคลีอิก
สมบัติเกี่ยวกับกรดและเบส DNA แสดงสมบัติเป็นกรดเนื่องจากหมู่ฟอสเฟตที่อยู่ในพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์มีค่า pKa ประมาณ 2.1 ฉะนั้นที่ pH ปกติในเซลล์ของร่างกายประมาณ 6.7 หมู่ฟอสเฟตดังกล่าวจะมีประจุรวมทั้งกรดนิวคลีอิกในเซลล์มีประจุลบด้วยทำให้สามารถจับกับแอนไอออนหรือแคตไอออน หรือสายอื่นๆที่มีประจุบวก เช่น ฮีสโทน (histone) โพรทามีน (protamine)
RNA interference
RNAi ยังมีความสำคัญในการป้องกันจีโนม (genome) จาก ยีนสัญจร(transposons) ซึ่งเป็นลำดับของดีเอ็นเอ ที่สามารถเคลื่อนที่ไปได้ทั่วจีโนมของสิ่งมีชีวิต และพบยีนสัญจรได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งในกรณีที่ยีนสัญจรเคลื่อนไปอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องและมีความสำคัญจะทำให้เกิดความเสียหายแก่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้ ยีนสัญจรหลายๆชนิดทำงานโดยการถอดรหัส ดีเอ็นเอ ให้เป็น RNA ก่อน และจากนั้นจะถอดรหัสกลับเป็นดีเอ็นเอแล้วไปแทรกอยู่ในตำแหน่งอื่นๆของจีโนมต่อไป บ่อยครั้งที่ RNA ที่เกิดขึ้นจะเป็น dsRNA และเป็นตัวเริ่มต้นกระบวนการ RNAi ดังนั้น RNAi จึงมีบทบาทช่วยป้องกันจีโนมจากยีนสัญจรโดยการทำลาย dsRNA
การถอดรหัส (พันธุศาสตร์)
การถอดรหัส หรือ การสร้างอาร์เอ็นเอ () คือ กระบวนการการสร้างอาร์เอ็นเอจากดีเอ็นเอ ซึ่งทั้งอาร์เอ็นเอและดีเอ็นเอต่างเป็นกรดนิวคลิอิกซึ่งใช้ลำดับคู่เบสของนิวคลีโอไทด์เป็นส่วนเติมเต็มซึ่งกันและกันซึ่งสามารถเปลี่ยนกลับไปกลับมาได้หากมีเอนไซม์ที่เหมาะสม ในช่วงการถอดรหัสนั้น ลำดับดีเอ็นเอจะถูกอ่านโดยเอนไซม์ RNA polymerase ซึ่งจะสร้างคู่เติมเต็มซึ่งเป็นสายอาร์เอ็นเอที่ขนานสวนกัน เทียบกันกับการสร้างดีเอ็นเอแล้ว การถอดรหัสจะทำให้ได้ผลเป็นอาร์เอ็นเอคู่เติมเต็มที่มีเบสยูราซิล (Uracil, U) แทนที่ตำแหน่งของเบสไทมีน (Thymine, T) ที่เคยมีในสายดีเอ็นเอคู่นั้นๆ
RNA polymerase เข้าจับที่โปรโมเตอร์ของสายดีเอ็นเอ 3’-5’ หรือสายแอนติโคดดิง (Anticoding strand) โดยมีตัวช่วยจดจำที่เรียกว่าทรานสคริบชันแฟกเตอร์ ซึ่งในโปรคาริโอตจะเรียกซิกมา แฟกเตอร์ (Sigma factor) โปรโมเตอร์นี้เป็นบริเวณที่มีเบสจำเพาะ ในโปรคาริโอตเรียกว่า พริบนาวบอก (Pribnow box) ซิกมา แฟกเตอร์จะจับกับ RNA polymerase และนำ RNA polymerase เข้ามายังบริเวณโปรโมเตอร์ของยีน สายดีเอ็นเอที่เป็นเกลียวคู่แยกออกจากกัน ซิกมา แฟกเตอร์หลุดออกจาก RNA polymerase RNA polymerase สร้างสาย RNA โดยใช้ไรโบนิวคลีโอไทด์และไอออนแมกนีเซียมเป็นโคแฟกเตอร์ RNA polymerase เคลื่อนที่จนถึงจุดสุดท้ายของยีน ในโปรคาริโอตจะมีโรแฟกเตอร์ (Rho factor) เข้ามาช่วยทำให้ RNA polymerase หยุดทำงาน ไม่สร้าง RNA อีก
การถ่ายแบบดีเอ็นเอ
การจำลองตัวเองของดีเอ็นเอ (DNA replication) เป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเพื่อจำลองดีเอ็นเอของตนเอง กระบวนการนี้เริ่มจากดีเอ็นเอสายเดี่ยวสร้างดีเอ็นเออีกสายที่เป็นคู่สมของตนจนกลายเป็นดีเอ็นเอเกลียวคู่ กระบวนการเป็นแบบกึ่งอนุรักษ์ (semiconservative replication) มีการตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการเพื่อป้องกันการกลายพันธุ์
การจำลองตัวเองในยูคาริโอตมีความซับซ้อนกว่า โดยจุดเริ่มต้นนั้นจะมีโปรตีนที่จดจำตำแหน่งนี้โดยเฉพาะเข้ามากระตุ้นให้ดีเอ็นเอคลายตัว DNA polymerase มีหลายชนิด โดยในนิวเคลียสใช้ DNA polymerase α และ DNA polymerase δ โดย DNA polymerase α ทำหน้าที่คล้าย DNA polymerase III ในโปรคาริโอต DNA polymerase δ ทำหน้าที่คล้ายหน่วยเบตาของ DNA polymerase III และ DNA polymerase ε ทำหน้าที่คล้าย DNA polymerase I ในโปรคาริโอต การสิ้นสุดเรพลิเคชันในยูคาริโอต เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โครงสร้างพิเศษที่เรียกเทโลเมียร์ที่ตอนปลายของโครโมโซม
รหัสพันธุกรรม
รหัสพันธุกรรม (genetic code) เป็นชุดของการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมในดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ และถูกทรานสเลชันเป็นโปรตีน หรือลำดับกรดอะมิโน ในเซลล์ที่มีชีวิต รหัสแต่ละรหัสประกอบไปด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์สามตัว ซึ่งกำหนดกรดอะมิโน 1 ตัว แม้จะมีรหัสพันธุกรรมที่เป็นสากล แต่ก็อาจจะมีความแตกต่างกันไปได้บ้าง เช่น รหัสพันธุกรรมในไมโทคอนเดรียของคน ต่างจากรหัสพันธุกรรมที่รู้จักกันทั่วไป
ลักษณะปรากฏ
ลักษณะที่มองเห็นเป็นผลในที่สุดของกระบวนการทางโมเลกุลและชีวเคมี
ในกรณีโดยมาก ข้อมูลจะเริ่มจากดีเอ็นเอที่ถ่ายไปยังอาร์เอ็นเอแล้วแปลงเป็นโปรตีน (ซึ่งในที่สุดก็มีผลต่อโครงสร้างและการทำงานของสิ่งมีชีวิต)
ดังที่กล่าวโดยนักชีววิทยาชาวอังกฤษผู้ได้ร่วมค้นพบดีเอ็นเอ ดร. ฟรานซิส คริกว่า นี่เป็นหลักศูนย์กลาง (central dogma) ของอณูชีววิทยา
ไพรเมอร์
ไพรเมอร์ () เป็นสายสั้น ๆ ของอาร์เอ็นเอหรือดีเอ็นเอ (ปกติมีจำนวน 18 ถึง 22 เบส) ที่ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของการจำลองดีเอ็นเอเนื่องจากดีเอ็นเอพอลิเมอเรส (เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยากระบวนการนี้) สามารถเพิ่มนิวคลีโอไทด์เบสใหม่บนสายดีเอ็นเอที่มีอยู่แล้วได้เท่านั้น ซึ่งการใช้ไพรเมอร์นี้จะใช้ในการสร้างดีเอ็นเอสายใหม่ ทั้งสายแบบต่อเนื่อง (leading strand) และสายแบบไม่ต่อเนื่อง (lagging strand) ไพรเมอร์ส่วนใหญ่แล้วสร้างโดยดีเอ็นเอไพรเมสในรูปของอาร์เอ็นเอไพรเมอร์ หรือในรูปของดีเอ็นเอไพรเมอร์ในสัตว์บางชนิด
เดวิด แอตเทนบะระ
แอตเทนบะระ มีความสนใจในชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตมาตั้งแต่เด็ก รวมถึงการถ่ายทอดทางพันธุกรรม และวิวัฒนาการ จึงได้สร้างภาพยตร์สารคดีของตัวเองขึ้นมาและได้ออกเผยแพร่หนึ่งชุด ซึ่งสารคดีชุดนั้นยังเป็นแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่ง ที่ในเวลาอีกหนึ่งปีต่อมากลายเป็นผู้ค้นพบรหัสทางพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในวงการวิทยาศาสตร์
ลำดับดีเอ็นเอ
การทำงานทางชีวภาพของลำดับดีเอ็นเอจะขึ้นกับข้อมูลที่อยู่ในลำดับดีเอ็นเอ ลำดับนี้อาจ "sense" (มีนัย) หรือ "anti-sense" (ไม่มีนัย) หรืออาจเป็นส่วนที่ถอดรหัสพันธุกรรม (coding) หรือไม่ถอดเป็นรหัสพันธุกรรม (noncoding) ลำดับดีเอ็นเอนั้นอาจบรรจุข้อมูล ดีเอ็นเอขยะ (junk DNA)
เอ็มอาร์เอ็นเอ
เอ็มอาร์เอ็นเอ (Messenger ribonucleic acid ; mRNA เป็นโมเลกุลของอาร์เอ็นเอที่บรรจุรหัสหรือพิมพ์เขียวของโปรตีน mRNA สร้างโดยการทรานสคริปชันจากแม่แบบที่เป็นดีเอ็นเอ จากนั้นจะนำข้อมูลทางพันธุกรรมมาสู่การสังเคราะห์โปรตีนโดยไรโบโซม ซึ่งเป็นการเปลี่ยนข้อมูลจากลำดับนิวคลีโอไทด์ไปสู่ลำดับกรดอะมิโน ข้อมูลทางพันธุกรรมใน mRNA จะอยู่ในรูปลำดับเบสของนิวคลีโอไทด์ที่เรียงเป็นรหัสพันธุกรรม ซึ่งหนึ่งรหัสประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามเบส ซึ่งรหัสพันธุกรรมแต่ละตัวจะกำหนดกรดอะมิโนหนึ่งชนิดยกเว้นรหัสพันธุกรรมหยุด ซึ่งจะทำให้การสังเคราะห์โปรตีนสิ้นสุดลง กระบวนการนี้ต้องทำงานร่วมกับอาร์เอ็นเออีกสองชนิดคือ tRNA ที่จดจำรหัสพันธุกรรมและนำกรดอะมิโนเข้ามาต่อกัน กับ rRNAที่เป็นองค์ประกอบหลักของไรโบโซม
พันธุศาสตร์
ยีนคือส่วนหนึ่งของสายดีเอ็นเอซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ชนิดเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว ลำดับนิวคลีโอไทด์สี่ชนิดนี้คือข้อมูลทางพันธุกรรมที่ถูกเก็บและมีการถ่ายทอดในสิ่งมีชีวิต ดีเอ็นเอตามธรรมชาติอยู่ในรูปเกลียวคู่ โดยนิวคลีโอไทด์บนแต่ละสายจะเป็นคู่สมซึ่งกันและกันกับนิวคลีโอไทด์บนสายดีเอ็นเออีกสายหนึ่ง แต่ละสายทำหน้าที่เป็นแม่แบบในการสร้างสายคู่ขึ้นมาได้ใหม่ นี่คือกระบวนการทางกายภาพที่ทำให้ยีนสามารถจำลองตัวเอง และถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้
ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรสแบบย้อนกลับ
ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรสแบบย้อนกลับ (; ตัวย่อ: RT-PCR) เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรสอีกแบบหนึ่ง เป็นเทคนิคทางห้องปฏิบัติการ ซึ่งมักจะใช้ในอณูชีววิทยา เพื่อใช้ในการสร้างสำเนาลำดับดีเอ็นเอขึ้นเป็นจำนวนมาก ซึ่งกระบวนการดังกล่าวเรียกว่า "amplification" อย่างไรก็ตาม ใน RT-PCR สายอาร์เอ็นเอจะถูกรีเวิร์สแทรนสคริปเทสไปสู่ Complementary DNA (cDNA) โดยใช้เอนไซม์รีเวิร์สแทรนสคริปเทส และผลของ cDNA จะถูกขยายขึ้นโดยการใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรสแบบเรียลไทม์
ดีเอ็นเอ
แกนกลางของสายดีเอ็นเอเป็นหน่วยย่อยน้ำตาลกับฟอสเฟต น้ำตาลในดีเอ็นเอ คือ 2-ดีออกซีไรโบส ซึ่งเป็นน้ำตาลเพนโทส (5 คาร์บอน) น้ำตาลถูกเชื่อมเข้าด้วยกันโดยหมู่ฟอสเฟตซึ่งสร้างพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ระหว่างคาร์บอนอะตอมที่สามและที่ห้าของวงแหวนน้ำตาลที่อยู่ติดกัน พันธะที่อสมมาตรนี้ หมายความว่า สายดีเอ็นเอมีทิศทาง ในเกลียวคู่ ทิศทางของนิวคลีโอไทด์สายหนึ่งจะตรงกันข้ามกับทิศทางในอีกสายหนึ่ง หรืออาจกล่าวได้ว่า ทั้งสองสายขนานกันในทิศตรงข้าม (antiparallel) ปลายอสสมาตรของสายดีเอ็นเอ เรียกว่า 5′ (ไพรม์) และ 3′ โดยที่ 5′ มีหมู่ฟอสเฟต และที่ปลาย 3′ มีหมู่ไฮดรอกซิล ข้อแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งระหว่างดีเอ็นเอกับอาร์เอ็นเอ คือ น้ำตาล โดยที่ 2-ดีออกซีไรโบสในดีเอ็นเอจะถูกแทนที่ด้วยไรโบสซึ่งเป็นน้ำตาลเพนโทสอีกชนิดหนึ่ง ในอาร์เอ็นเอ
โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก: โครงสร้างสำหรับกรดดีออกซีไรโบสนิวคลีอิก
บทความนี้มักเรียกขานกันว่าเป็น "ไข่มุก" แห่งวิทยาศาสตร์ เนื่องจากเป็นบทความที่สั้นและมีคำตอบเกี่ยวกับปริศนาพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ปริศนานี้เป็นคำถามที่ว่าเป็นไปได้อย่างไรที่คำสั่งทางพันธุกรรมถูกเก็บอยู่ภายในสิ่งมีชีวิตและสามารถส่งผ่านจากรุ่นสู่รุ่นได้อย่างไร บทความนี้นำเสนอทางออกที่ง่ายและสละสลวย ซึ่งสร้างความประหลาดใจให้แก่นักชีววิทยาจำนวนมากในเวลานั้น ผู้ซึ่งคิดว่าการส่งผ่านดีเอ็นเอจะเป็นสิ่งที่มีรายละเอียดซับซ้อนและยากที่จะเข้าใจมากกว่านี้
โครโมโซม
หน่วยพันธุกรรม หรือ ยีน (gene) ปรากฏอยู่บนโครโมโซม ประกอบด้วยดีเอ็นเอ ทำหน้าที่กำหนดลักษณะ ทางพันธุกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต หน่วยพันธุกรรมจะถูกถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อนหน้าสู่ลูกหลาน เช่น ควบคุมกระบวนการเกี่ยวกับกิจกรรมทั่วไปทางชีวเคมีภายในเซลล์สิ่งมีชีวิต ไปจนถึงลักษณะปรากฏที่พบเห็นหรือสังเกตได้ด้วยตา เช่น รูปร่างหน้าตาของเด็กที่คล้ายพ่อแม่, สีสันของดอกไม้, รสชาติของอาหารนานาชนิด ล้วนแล้วแต่เป็นลักษณะที่บันทึกอยู่ในหน่วยพันธุกรรมทั้งสิ้น
พันธุศาสตร์
ยีนส่วนใหญ่ทำงานโดยการแสดงออกผ่านการผลิตโปรตีนซึ่งเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนและทำหน้าที่ส่วนใหญ่ในเซลล์ โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโนที่ต่อกันเป็นสายโซ่ ซึ่งลำดับกรดอะมิโนนี้ถูกกำหนดโดยลำดับดีเอ็นเอบนยีนที่สร้างโปรตีนนั้น ๆ ออกมาผ่านตัวกลางอาร์เอ็นเอ กระบวนการเริ่มจากการสร้างโมเลกุลอาร์เอ็นเอที่มีลำดับเบสตรงกันกับลำดับดีเอ็นเอในยีน กระบวนนี้เรียกว่าการถอดรหัส
การสืบเชื้อสายร่วมกัน
ความคล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่การปรับตัว ไม่สามารถอธิบายด้วยปรากฏการณ์วิวัฒนาการเบนเข้า
และดังนั้น จึงเป็นตัวสนับสนุนที่น่าเชื่อถือสำหรับทฤษฎีการสืบเชื้อสายร่วมกันสากล
หลักฐานเช่นนี้มาจากกรดอะมิโนและลำดับดีเอ็นเอ
คือโปรตีนที่มีโครงสร้างสามมิติเช่นเดียวกันไม่จำเป็นต้องมีลำดับกรดอะมิโนที่เหมือนกัน
ดังนั้น ความคล้ายคลึงกันที่ไม่จำเป็นของลำดับจึงเป็นหลักฐานว่าสืบทอดเชื้อสายมาร่วมกัน
กรดนิวคลีอิก
ทั้งเบสไพริมีดีนและเพียวรีนที่อยู่ใน DNA และ RNA เป็นสารอะโรมาติก ( aromatic compound ) สามารถดูดกลืนสารรังสีเหนือม่วง โดยมีจุดยอดของการดูดกลืนแสงที่ความยาว
คลื่นแสงที่มีความยาวคลื่น 260 และ 195 นาโนเมตร โดยอาศัยสมบัติการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 260 นาโนเมตรนี้สามารถตรวจสอบ และหาปริมาณกรดนิวคลีอิกในสารละลายได้
ทั้งนี้เพราะ DNA 1 กรัม/มิลลิลิตร มีค่าดูดกลืนแสงที่ 260 นาโนเมตร ประมาณ 20
การแปรผันของจำนวนชุดดีเอ็นเอ
การแปรผันของจำนวนชุดดีเอ็นเอ () เป็นส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอที่มีความแตกต่างของจำนวนชุด (copy number) ในจีโนมสองอันหรือมากกว่า ส่วนที่ซ้ำกันนี้อาจมีขนาดได้ตั้งแต่หนึ่งร้อยคู่เบสจนถึงหลายล้านคู่เบส
ชีวสังเคราะห์โปรตีน
ในขั้นตอนทรานสคริปชั่นสิ่งจำเป็นต้องใช้คือ DNA เพียงหนึ่งเส้นจากสองเส้นคู่ที่ไขว้กัน ซึ่งเรียกว่า เกลียวรหัส (coding strand) ทรานสคริปชั่นเริ่มที่เอนไซม์ อาร์เอ็นเอ พอลิเมอเรส (RNA polymerase) เชื่อมต่อกับ DNAตรงตำแหน่งเฉพาะซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่เรียกว่า โปรโมเตอร์ (promoter) ขณะที่ อาร์เอ็นเอ พอลิเมอเรส เชื่อมต่อกับโปรโมเตอร์ แถบเกลียว DNA ก็จะเริ่มคลายตัวและแยกออกจากกัน
โครมาติน
โครมาติน เป็นโครงสร้างย่อยของนิวเคลียส โครโมโซม 1 แท่งประกอบด้วยโครมาตินหรือโครมาทิด (Chromatid) ที่เหมือนกันซึ่งเกิดจากการที่โครโมโซมจำลองตัวเองขึ้นมาโดยโครมาตินหรือโครมาทิดทั้งสองจะติดกันตรงส่วนที่เรียกว่า เซนโทรเมียร์ (Centromere)
โครมาทิน หรือ โครมาติน (chromatin) คือ สายของดีเอ็นเอ(DNA)สายยาวเพียงสายเดียวที่พันตัวรอบโปรตีนที่ชื่อ“ฮิสโตน(histone)”เอาไว้ ทำให้รูปร่างของโครมาทิน(chromatin) มีรูปร่างคล้ายลูกปัดที่มีลักษณะเรียงต่อๆกัน โดยมีสายของดีเอ็นเอ (DNA) พันรอบลูกปัดนั้นอยู่ โครมาทิน(chromatin) จึงเป็นสารประเภท “นิวคลีโอโปรตีน (Nucleoprotein)” [มาจากคำว่า Nucleic + Protein ซึ่งดีเอ็นเอ(DNA)เป็นพวก Nucleic acid ส่วนฮิสโตน(histone) เป็นโปรตีน] นอกจากนี้ในโครมาทิน(chromatin)ยังประกอบด้วยโปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโตน (nonhistone)อีกด้วย โดยโครมาทิน(chromatin) จะพบในส่วนของนิวเคลียส เมื่อทำการย้อมสีเซลล์ของเซลล์แบบทั่วๆไป ในส่วนของโครมาทิน(chromatin) จะสามารถติดสีได้ดีและมีรูปร่างคล้ายเส้นใยตาข่าย (chromatin network) ละเอียดๆ จึงทำให้เห็นส่วนของนิวเคลียสได้ชัดเจน โดยโครมาทิน(chromatin)มักพบได้ในช่วงที่เซลล์ไม่มีการแบ่งตัวหรืออยู่ในระยะอินเตอร์เฟส (interphase)
ดาย อนัทเธอร์ เดย์ 007 พยัคฆ์ร้ายท้ามรณะ
ที่ฮาวานา บอนด์พบกับเจ้าหน้าที่ NSA จิอาซินตา "จิงซ์" จอห์นสัน ทั้งสองไปที่คลินิกบำบัดทางยีน ซึ่งสามารถเปลี่ยน DNA ของคนหนึ่งเป็นอีกคนหนึ่งได้ บอนด์พบซาโอและพยายามจะฆ่าเขา แต่ซาโอหนีไปได้โดยทิ้งจี้เพชรซึ่งชี้ไปถึงบริษัทของมหาเศรษฐี กุสตาฟ เกรฟส์
ดีเอ็นเอส
ระบบการตั้งชื่อโดเมน หรือ ดีเอ็นเอส () เป็นระบบที่ใช้เก็บข้อมูลของชื่อโดเมน (โดเมนเนม) ซึ่งใช้ในเครือข่ายขนาดใหญ่อย่างอินเทอร์เน็ต โดยข้อมูลที่เก็บมีหลายอย่าง แต่สิ่งสำคัญคือความสัมพันธ์ระหว่างชื่อโดเมนนั้นๆ กับ123.45.67.89ที่ใช้งานอยู่ คำว่าดีเอ็นเอสสามารถหมายถึง "บริการชื่อโดเมน" (Domain Name Service) ก็ได้ ส่วนเครื่องบริการจะเรียกว่า "เครื่องบริการชื่อ" หรือ "เนมเซิร์ฟเวอร์" (name server)
Damerau–Levenshtein distance
ถึงแม้ตอนแรกจะใช้ในการแก้คำที่ผู้ใช้พิมพ์ผิด แต่ในปัจจุบัน Damerau–Levenshtein distance ถูกใช้ในชีววิทยาในการหาความแตกต่างระหว่างสายอักขระ DNA อีกด้วย
เอ็มดีเอ็นเอ
MDNA คือ สตูดิโออัลบั้มลำดับที่ 12 ของมาดอนน่าศิลปินเพลงป๊อปชาวอเมริกัน ออกจำหน่ายเมื่อวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2555
รีเวิร์สแทรนสคริปเทส
transcription ปกติคือการสร้าง RNA จากแม่แบบ DNA ซึ่ง reverse transcription ก็คือการทำย้อนกลับ (reverse) กระบวนการนี้
นิวเคลียสของเซลล์
ในทางชีววิทยาของเซลล์ นิวเคลียส () คือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มพบในเซลล์ยูแคริโอต ภายในบรรจุสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นดีเอ็นเอ (DNA) สายยาวรวมตัวกับโปรตีนหลายชนิด เช่น ฮิสโตน (histone) เป็นโครโมโซม (chromosome) ยีน (gene) ต่างๆ ภายในโครโมโซมเหล่านี้ รวมเรียกว่า นิวเคลียส จีโนม (nuclear genome) หน้าที่ของนิวเคลียสคือการคงสภาพการรวมตัวของยีนเหล่านี้และควบคุมการทำงานของเซลล์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression)
ฮิสโตน
โปรตีนฮิสโตนเป็นโปรตีนที่มีประจุบวกสูงพันอยู่กับดีเอ็นเอของยูคาริโอตเป็นโครงสร้างที่เรียกว่านิวคลีโอโซม และเป็นโครงสร้างหลักของโครมาติน เกี่ยวข้องกับการม้ววนตัวของดีเอ็นเอและการแสดงออกของยีน ทำให้โครงสร้างของจีโนมมีขนาดเล็กลงเมื่อม้วนตัวจนแน่นเป็นโครโมโซมในการแบ่งเซลล์ระยะไมโทซิส. แบ่งย่อยได้ 5 ชนิดคือ H1 H2A H2B H3 และ H4 การรวมตัวของฮิสโตนกับดีเอ็เอเป็นโครมาตินเมื่อศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จะมีลักษณะคล้ายสร้อยลูกปัด โดยเม็ดลูกปัดประกอบด้วยโปรตีน H2A H2B H3 และ H4 อย่างละ 2 โมเลกุล รวมตัวกันเป็นก้อนขนาด 11 นาโนเมตร และมีดีเอ็นเอยาวประมาณ 200 คู่เบสพันรอบโปรตีนเหล่านี้ ระหว่างก้อนลูกปัดจะมีสายดีเอ็นเอที่เป็นตัวเชื่อมและมีโปรตีน H1 จับอยู่
โครโมโซม
Chromatin is the complex of DNA and protein found in the eukaryotic nucleus, which packages chromosomes. The structure of chromatin varies significantly between different stages of the cell cycle, according to the requirements of the DNA.
มาร์แชลล์ วอร์เรน ไนเรนเบิร์ก
ไนเรนเบิร์กเริ่มทำงานที่สถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) รัฐแมรีแลนด์ และเริ่มศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอและโปรตีน ในปี ค.ศ. 1961 ไนเรนเบิร์กและเพื่อนร่วมงาน เจ. ไฮน์ริช แมทเทใช้วิธีปลอดเซลล์ในการแปลรหัสลำดับอาร์เอ็นเอพอลิยูราซิลและช่วยไขปริศนาการมีส่วนของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอในการแสดงออกของยีน จากผลงานนี้ทำให้ไนเรนเบิร์กได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ร่วมกับรอเบิร์ต ดับเบิลยู. ฮอลลีย์และหร โคพินท์ โขรานาในปี ค.ศ. 1968
ชีววิทยา
พันธุศาสตร์เป็นสาขาที่ศึกษายีน พันธุกรรม และการผันแปรของสิ่งมีชีวิต ในการศึกษาวิจัยสมัยใหม่ มีเครื่องมือที่สำคัญในการศึกษาหน้าที่ของยีน หรือความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิต ข้อมูลทางพันธุกรรมจะอยู่ในโครโมโซม ซึ่งข้อมูลจะแทนที่ด้วยโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลของดีเอ็นเอ
NP
เอ็นพี NP หรือ Np เป็นอักษรย่อภาษาอังกฤษ สามารถหมายถึง
คริสเปอร์
CRISPR ย่อมาจาก Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ชื่อถูกตั้งก่อนจะรู้ที่มาและหน้าที่ของลำดับย่อยอินเตอร์สเปส (interspacing subsequence) ณ ตอนนั้น คริสเปอร์ถูกมองว่าเป็นส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอโพรแคริโอตที่มีลำดับเบสสั้น ๆ ที่เรียงตัวซ้ำ ๆ ลำดับซ้ำพาลินโดรม (palindromic repeat) เป็นลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เหมือนกันเมื่ออ่านจากทั้งสองด้าน การซ้ำแต่ละครั้งตามด้วยดีเอ็นเอสเปสเซอร์จากการพบกับดีเอ็นเอภายนอกครั้งก่อน (เช่น ไวรัส หรือ พลาสมิด) ต่อจากลำดับคริสเปอร์ก็มีกลุ่มเล็ก ๆ ของยีน"แคส" (CRISPR-associated system, "cas")
ยีน
ยีนเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมที่ถอดรหัสได้เป็นสายพอลิเพปไทด์หนึ่งสายที่ทำงานได้ (single functional polypeptide) หรือได้เป็นอาร์เอ็นเอ ยีนประกอบด้วยส่วนที่สามารถถอดรหัสเป็นอาร์เอ็นเอได้ เรียกว่า exon และบริเวณที่ไม่สามารถถอดรหัสได้ เรียกว่า intron
RNA interference
กระบวนการ RNAi เป็นการควบคุมการแสดงออกของยีนในขั้นตอนposttranscriptional processing ของ mRNA ซึ่งจากการศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยกระบวนการ RNAi ที่เกิดภายในเซลล์ของคนและสัตว์หลายชนิดพบว่ามีกลไกคล้ายกันโดยจีโนมมีการกำหนดการสร้างโมเลกุล RNA ขนาดเล็กที่เรียกว่า micro RNA (miRNA) ซึ่งเป็น double-stranded RNA (dsRNA) และเป็นจุดเริ่มต้นในการกระตุ้นกลไกการทำงานของ RNAi ในการขัดขวางการสร้างโปรตีน RNAi จึงมีบทบาทในการควบคุมการแสดงออกของยีน และมีบทบาทสำคัญต่อการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม ควบคุมการทำงานของเซลล์ และรวมถึงการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต
โรซาลินด์ แฟรงคลิน
ผลงานที่รู้จักกันดีของโรซาลินด์ แฟรงคลิน คือ โฟโต 51 หรือภาพถ่ายจากการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของดีเอ็นเอ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ เจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ได้นำข้อมูลของเธอไปใช้ในการตั้งสมมติฐานว่าด้วยโครงสร้างของดีเอ็นเอ โฟโต 51 ได้ให้รายละเอียดยืนยันว่าดีเอ็นเอมีโครงสร้างเป็นรูปเกลียวอย่างชัดเจน แต่จากการที่โรซาลินด์มิได้รับรู้ว่าคณะวิจัยของเจมส์ วัตสัน ได้นำรูปของเธอไปใช้สร้างแบบจำลองโดยไม่บอกกล่าวขออนุญาตเลย จึงทำให้บทบาทของเธอในการค้นพบดีเอ็นเอถูกมองข้ามไป
โรซาลินด์ แฟรงคลิน เกิดเมื่อวันอาทิตย์ที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2463 ในตระกูลนายธนาคารเชื้อสายยิวที่ตำบลนอตติงฮิล (Notting Hill) กรุงลอนดอน เป็นบุตรีคนที่สองจากบุตรธิดาทั้งห้าคนของเอลลิส อาร์เทอร์ แฟรงคลิน (Ellis Arthur Franklin, พ.ศ. 2437 - พ.ศ. 2507) และเมอเรียล ฟรานเซส วาเลย์ (Muriel Frances Waley, พ.ศ. 2437 - พ.ศ. 2519)
เซลล์ประสาท
เซลล์ประสาท 
หรือ นิวรอน (, , หรือ )
เป็นเซลล์เร้าได้ด้วยพลัง ของเซลล์อสุจิที่ทำหน้าที่ประมวลและส่งข้อมูลผ่านสัญญาณไฟฟ้าและเคมี
โดยส่งผ่านจุดประสานประสาท (synapse) ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยเฉพาะกับเซลล์อื่น ๆ 
นิวรอนอาจเชื่อมกันเป็นโครงข่ายประสาท (neural network)
และเป็นองค์ประกอบหลักของสมองกับไขสันหลังในระบบประสาทกลาง (CNS) และของปมประสาท (ganglia) ในระบบประสาทนอกส่วนกลาง (PNS)
นิวรอนที่ทำหน้าที่โดยเฉพาะ ๆ รวมทั้ง 
นิวรอนโดยทั่วไปจะมีตัวเซลล์ที่เรียกว่า soma, ใยประสาทนำเข้า/เดนไดรต์ (dendrite), และแกนประสาทนำออก/แอกซอน (axon)
คำภาษาอังกฤษว่า neurite สามารถใช้เรียกทั้งเดนไดรต์และแอกซอน โดยเฉพาะในระยะที่เซลล์ยังไม่พัฒนาแยกเป็นเซลล์โดยเฉพาะ ๆ (undifferentiated)
ส่วนเดนไดรต์เป็นโครงสร้างบาง ๆ ที่ยื่นออกจากตัวเซลล์ บ่อยครั้งยาวเป็นร้อย ๆ ไมโครเมตรและแยกออกเป็นสาขา ๆ รวมกันเป็นต้นไม้เดนไดรต์ (dendritic tree) ที่ซับซ้อน 
แอกซอน (หรือเรียกว่า nerve fiber ถ้ามีปลอกไมอีลิน) เป็นโครงสร้าง (process) ที่ยื่นออกจากตัวเซลล์ตรงตำแหน่งเฉพาะที่เรียกว่า axon hillock และอาจยาวถึง 1 เมตรในมนุษย์หรือมากกว่านั้นในสปีชีส์อื่น ๆ
"nerve fiber" บ่อยครั้งรวมตัวกันเป็น "nerve fascicle" และในระบบประสาทนอกส่วนกลาง (PNS) fascicle จะรวมตัวกันเป็น "nerve"
แม้ว่าตัวเซลล์ประสาทเองอาจจะมีเดนไดรต์ยื่นออกหลายอัน แต่จะมีแอกซอนยื่นออกเพียงแค่อันเดียว ถึงกระนั้น แอกซอนก็อาจแตกสาขาเป็นร้อย ๆ ครั้งก่อนจะสิ้นสุดลง
การสืบเชื้อสายร่วมกัน
มุมมองของชาลส์ ดาร์วินตามผลงานปี 2402 เกี่ยวกับการสืบเชื้อสายร่วมกันก็คือ มันเป็นไปได้ว่ามีบรรพบุรุษเพียงแค่หนึ่งเดียวสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ
สิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมดมีมูลฐานจากกระบวนการทางชีวเคมีพื้นฐานที่เหมือนกัน คือ
ข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสอยู่ในดีเอ็นเอ คัดลอกเป็นอาร์เอ็นเอผ่านปฏิกิริยาของโปรตีนและเอนไซม์ (RNA polymerase) แล้วแปลงเป็นโปรตีนโดยไรโบโซม โดยมี ATP, NADPH, และโมเลกุลอื่น ๆ เป็นแหล่งพลังงาน เป็นต้น
อนึ่ง รหัสพันธุกรรม (คือข้อมูลดีเอ็นเอที่ใช้แปลงเป็นโปรตีน) ยังแทบเหมือนกันในสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมด ตั้งแต่แบคทีเรีย อาร์เคีย สัตว์ ตลอดจนถึงพืช
นักชีววิทยาทั่วไปมองความสากลของรหัสเช่นนี้ว่า เป็นหลักฐานให้น้ำหนักแก่ทฤษฎีการสืบเชื้อสายร่วมกันสากล (universal common descent)
สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม
หลักการทั่วไปของการผลิตสิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรมคือการเติมองค์ประกอบทางพันธุกรรมเข้าไปในจีโนมของสิ่งมีชีวิตเพื่อสร้างลักษณะใหม่ขึ้นมา การศึกษาทางด้านพันธุวิศวกรรมทำให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์หลายประการด้วยกันรวมไปถึงการค้นพบดีเอ็นเอและการสร้างแบคทีเรียตัวแรกที่ถูกสร้างดีเอ็นเอลูกผสมใน พ.ศ. 2516 เป็นแบคทีเรียอีโคไลที่แสดงยีนแซลมอนเนลลาออกมา ซึ่งทำให้เกิดการถกเถียงกันในแวดวงนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้จากพันธุวิศวกรรม ซึ่งนำไปสู่การถกประเด็นอย่างละเอียดในการประชุมอสิโลมาร์ที่เมืองแปซิฟิกโกรฟ รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา คำแนะนำที่สรุปได้จากการประชุมเสนอว่าให้รัฐบาลทำการเฝ้าสังเกตการวิจัยการสร้างดีเอ็นเอลูกผสมจนกว่าเทคโนโลยีดังกล่าวจะได้ถูกรับรองว่าปลอดภัย จากนั้นเฮอร์เบิร์ต บอยเออร์ได้ทำการก่อตั้งบริษัทแห่งแรกที่ใช้เทคโนโลยีการการสร้างดีเอ็นเอลูกผสมคือบริษัทจีเน็นเทค และใน พ.ศ. 2521 ทางบริษัทจึงประกาศถึงการสร้างแบคทีเรียสายพันธุ์อีโคไลที่สามารถผลิตอินซูลินที่เกิดจากโปรตีนในร่างกายมนุษย์ได้