บทความ , , น่าสนใจ ?

ลำดับตอนที่ #1 : ACGT ถอดรหัส พระเจ้า (รหัสพันธุ์กรรม)

ACGT ถอดรหัส พระเจ้า (รหัสพันธุ์กรรม)

หน่วยพันธุกรรม หรือ ยีน คือ ส่วนหนึ่งของโครโมโซม (Chromosome segment) ที่ถอดรหัส (encode) ได้เป็นสายโพลีเปปไตด์หนึ่งสายที่ทำงานได้ (single functional polypeptide) หรือได้เป็นอาร์เอ็นเอ ยีน ประกอบด้วย ส่วนที่สามารถถอดรหัสเป็นอาร์เอ็นเอได้ เรียกว่า exon และ บริเวณที่ไม่สามารถถอดรหัสได้ เรียกว่า intron

ยีนสามารถเป็นได้ทั้ง ดีเอ็นเอ หรือว่า อาร์เอ็นเอ ก็ได้ แต่ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงนั้นจะเป็นดีเอ็นเอหมดเพราะเสถียรมากเหมาะแก่การ เก็บข้อมูล ขณะที่อาร์เอ็นเอ จะพบในพวกไวรัส ยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์จะรวมเรียกว่า จีโนม และโครงสร้างของจีโนมในพวกโพรคารีโอตและยูคารีโอตจะแตกต่างกัน ถ้ายีนเกิดผิดไปจากปกติเรียกว่า การกลายพันธุ์ ซึ่งเกิดเองตามธรรมชาติหรือถูกกระตุ้นให้เกิดก็ได้ โดยส่วนมากแล้วเมื่อยีนเกิดผิดปกติไปจะส่งผลเสียต่อสิ่งมีชิวิตนั้นมากกว่า ผลดี เช่น ในคน สามารถทำให้ป่วย เจ็บไข้ หรือถึงแก่ชีวิตได้ โรคที่เกิดจากสาเหตุนี้เรียกว่า โรคทางพันธุกรรม ซึ่งจะถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปหรือไม่ก็ได้

โครโมโซม (chromosome) เป็นที่อยู่ของหน่วยพันธุกรรม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมและถ่ายทอดข้อมูล เกี่ยวกับ ลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น ลักษณะของเส้นผม ลักษณะดวงตา เพศ และผิว

การศึกษาลักษณะโครโมโซม จะต้องอาศัยการดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่กำลังขยายสูงๆ จึงจะสามารถ มองเห็นรายละเอียดของโครโมโซมได้

หน่วยพันธุกรรม หรือ ยีน (อังกฤษ: Gene) ปรากฏอยู่บนโครโมโซม ประกอบด้วยดีเอ็นเอ ทำหน้าที่กำหนดลักษณะ ทางพันธุกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต หน่วยพันธุกรรม จะถูกถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิต รุ่นก่อนหน้าสู่ลูกหลาน เช่น ควบคุมกระบวนที่เกี่ยวกับกิจกรรมทั่ว ๆ ไปทางชีวเคมีภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ไปจนถึงลักษณะปรากฏที่พบเห็นหรือสังเกตได้ด้วยตา เช่น รูปร่างหน้าตาของเด็กที่มีบางส่วนเหมือนกับแม่, สีสันของดอกไม้, รสชาติของอาหารนานาชนิด ล้วนแล้วแต่เป็นลักษณะที่บันทึกอยู่ในหน่วยพันธุกรรมทั้งสิ้น

ในภาวะปกติเมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นโครโมโซมมีลักษณะคล้ายเส้น ด้ายบางๆ เรียกว่า “โครมาติน (chromatin) ” ขดตัวอยู่ในนิวเคลียส เมื่อเซลล์เริ่มแบ่งตัว เส้นโครมาตินจะหดตัวสั้นเข้ามีลักษณะเป็นแท่ง จึงเรียกว่า “โครโมโซม” แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขนสองข้างที่เรียกว่า “โครมาทิด (chromatid) ” ซึ่งแขนทั้งสองข้างจะมีจุดเชื่อมกัน เรียกว่า “เซนโทรเมียร์ ( centromere)

โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในขณะที่เซลล์ไม่แบ่งตัว โครโมโซมจะยืดยาวออกคล้ายเส้นใยเล็กๆ สานกันอยู่ในนิวเคลียส เมื่อมีการแบ่งเซลล์จะมีการแบ่งโครโมโซม โดยโครโมโซมจะจำลองตัวเองขึ้นมา เป็นเส้นคู่ที่เหมือนกันทุกประการ แล้วค่อยๆ ขดตัวสั้นเข้า โครโมโซมจะโตมาก การศึกษาโครโมโซมจึงต้องศึกษาในระยะแบ่งเซลล์ ถ้ามีเทคนิคในการเตรียมที่ดี ก็จะสามารถมองเห็นรูปร่างลักษณะ ของโครโมโซมจากกล้องจุลทรรศน์ และอาจนับจำนวนโครโมโซมได้

โครโมโซม เป็นโครงสร้างที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในขณะที่เซลล์ไม่แบ่งตัวหรืออยู่ในระยะอินเตอร์เฟต (interphase) เราจะไม่เห็นโครโมโซมเนื่องจากโครโมโซมอยู่ในลักษณะเป็นเส้นใยเล็กๆ สานกันอยู่ในนิวเคลียส เส้นใยนี้เรียกว่า โครมาทิน (Chromatin) แต่เมื่อเซลล์จะแบ่งตัวโครมาทินแต่ละเส้นจะแบ่งจาก 1 เป็น 2 เส้น แล้วขดตัวสั้นเข้า และหนาขึ้นจนมองเห็นเป็นแท่งในระยะโพรเฟส และ เมทาเฟส และเรียกชื่อใหม่ว่า โครโมโซม ทำให้เรามองเห็นรูปร่างลักษณะและจำนวนโครโมโซมได้ โครโมโซมที่เห็นได้ชัดในระยะเมทาเฟต ประกอบด้วย โครมาทิด 2 อัน ยึดติดกันตรงเซนโทรเมียร์ ส่วนของโครโมโซมที่ยื่นออกไปจากเซนโทรเมียร์ เรียกว่า แขน

อันสั้นเรียกว่า แขนสั้น อันยาวเรียกว่า แขนยาว ในโครโมโซมบางอัน มีเนื้อโครโมโซมเล็กๆ ยึดติดกับส่วนใหญ่โดยเส้นเล็กๆ เรียกว่า เนื้อโครโมโซมเล็กๆ นั้นว่า stellite และเส้นโครโมโซมเล็กๆ นั้น เรียกว่า secondary constriction

โครมาทิน เป็นสารนิวคลีโอโปรตีน ซึ่งก็คือ DNA สายยาวสายเดียวที่พันรอบโปรตีนที่ชื่อ ฮีสโทน (histone) เอาไว้ ทำให้รูปร่างโครมาทินคล้ายลูกปัดที่เรียงต่อๆ กัน แล้วมี DNA พันรอบลูกปัดนั้น ในเซลล์ทั่วๆ ไป เมื่อย้อมสีเซลล์ ส่วนของโครมาทินจะติดสีได้ดีและมองดูคล้ายตาข่างละเอียดๆ จึงเห็นนิวเคลียสชัดเจน

การเกิดเพศหญิงเพศชาย
เซลล์เพศที่ถูกสร้างขึ้น มาแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพศเพียงชุดเดียวโดยที่เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (สเปิร์ม) จะมีเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งมีโครโมโซม 2 ชนิด คือ 22+X หรือ 22+Y ส่วนเซลล์สืบพันธุ์ของเพศหญิงจะมีโครโมโซมได้เพียงชนิดเดียว คือ 22+X ดังนั้นโอกาสในการเกิดทารกเพศหญิง (โครโมโซม 44+XX) หรือทารกเพศชาย (โครโมโซม 44+XY) จึงเท่ากัน ขึ้นอยู่กับสเปิร์มที่เข้าผสมกับไข่จะเป็นสเปิร์มชนิดใด

โครโมโซมในร่างกายมนุษย์มีทั้งหมด 46 แท่ง แบ่งเป็น

1.โครโมโซมร่างกาย (autosome) จำนวน 44 แท่ง
2.โครโมโซมเพศ (sex chromosome) จำนวน 2 แท่ง มีรูปแบบเป็น XX หรือ XY
มนุษย์ผู้หญิงมีโครโมโซม 44+XX แท่ง
มนุษย์ผู้ชายมีโครโมโซม 44+XY แท่ง
เซลล์ไข่มีโครโมโซม 22+X แท่ง
เซลล์อสุจิมีโครโมโซม 22+X แท่ง หรือ 22+Y แท่ง

ไรโบโซม (Ribosome มาจาก ribonucleic acid และคำใน"ภาษากรีก: soma (หมายถึงร่างกาย)") เป็นออร์แกแนลล์ที่ประกอบด้วยโปรตีนและ 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 ไรโบโซมในไมโตคอนเดรียของเซลล์ยูคาริโอตมีลักษณะคล้ายกับไรโบโซมของ แบคทีเรีย 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

การทำงานของไรโบโซมในการแสดงออกของยีนไปสู่การสร้างโปรตีนเรียกทรานสเล ชัน ไรโบโซมยังทำหน้าที่ในการต่อกรดอะมิโนเดี่ยวให้เป็นโพลีเปบไทด์ โดยต้องมีการจับกับ mRNA และอ่านข้อมูลจาก mRNA เพื่อกำหนดลำดับของกรดอะมิโนให้ถูกต้อง การนำโมเลกุลของกรดอะมิโนเข้ามาเป็นการทำงานของ tRNA ซึ่งจับอยู่กับโมเลกุลของกรดอะมิโนอยู่ก่อนแล้ว

ไรโบโซมมีสองหน่วยย่อย ซึ่งจับเข้าด้วยกันและทำงานร่วมกันในการถอดรหัสจาก mRNA ไปเป็นโพลีเปบไทด์ระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน ในแบคทีเรีย มี rRNA 1- 2 ชิ้นแต่ใน ยูคาริโอต มีสามชิ้นหรือมากกว่าและมีขนาดใหญ่กว่า และมีโปรตีนขนาดเล็กๆอีกหลายชนิด แต่โปรตีนเหล่านี้ไม่ได้ทำงานโดยตรงกับการสังเคราะห์โปรตีน จึงคาดว่าส่วนของโปรตีนเพียงทำหน้าที่ห่อหุ้ม rRNA ไว้

ส่วนของไรโบโซมที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการทรานสเลชันเพื่อสร้างโปรตีน นั้นเป็นอาร์เอ็นเอ ทำให้ในปัจจุบันจัดให้ไรโบโซมเป็น เอนไซม์ชนิด"ไรโบไซม์" ซึ่งต่างจากเอนไซม์ทั่วไปที่ใช้โปรตีนเป็นส่วนที่เร่งปฏิกิริยา การที่ไรโบโซมใช้ RNA เป็นส่วนเร่งปฏิกิริยานี้ จึงเป็นที่มาของการตั้งสมมติฐานที่ว่าในอดีตเซลล์เคยใช้อาร์เอ็นเอในการเร่ง ปฏิกิริยามาก่อน แล้วจึงเปลี่ยนเป็นโปรตีนที่เป็นเอนไซม์ในภายหลัง อาร์เอ็นเอที่เร่งปฏิกิริยาได้ที่ยังเหลืออยู่คือไรโบไซม์ และไรโบไซม์ที่เป็นที่รู้จักดีที่สุดคือไรโบโซม

ไรโบโซมจัดเป็นออร์แกแนลล์ แต่ออร์แกแนลล์โดยทั่วไปมักจะเป็นส่วนที่เป็นบริเวณย่อยของเซลล์และมีเยื่อ หุ้ม ไรโบโซมไม่มีเยื่อหุ้ม บางครั้งจึงเรียกไรโบโซมว่าออร์แกแนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม พบไรโบโซมครั้งแรกเมื่อราว พ.ศ. 2493 โดยนักชีววิทยาชาวโรมาเนีย George Palade ซึ่งใช้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และพบแกรนูลหรืออนุภาคที่หนาแน่นในเซลล์   การค้นพบนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล คำว่า "ribosome" เสนอโดย Richard B. Roberts ใน พ.ศ. 2501

โครงสร้างและการทำงานของไรโบโซมและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทราน สเลชัน ยังเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์และจัดเป็นสาขาหนึ่งทางด้านชีววิทยาของ เซลล์

ไรโบโซมสร้างโปรตีนจากรหัสพันธุกรรมใน mRNA ไรโบโซมอิสระอยู่ใน ไซโตซอล (ส่วนที่เป็นกึ่งของเหลวของไซโทพลาสซึม); อีกส่วนจะจับอยู่กับ RER หรือ เยื่อหุ้มนิวเคลียส การสลาย พันธะเปบไทด์ เกี่ยวข้องกับหมู่ไฮดรอกซิลของ C2 ของ RNA ที่มีเบส A ตำแหน่ง P

นิวเคลียส (อังกฤษ: Nucleus; พหูพจน์: Nuclei) คือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มพบในเซลล์ยูแคริโอต ภายในบรรจุสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นดีเอ็นเอ (DNA) สายยาวรวมตัวกับโปรตีนหลายชนิด เช่น ฮิสโตน (histone) เป็นโครโมโซม (chromosome) ยีน (gene) ต่างๆ ภายในโครโมโซมเหล่านี้ รวมเรียกว่า นิวเคลียส จีโนม (nuclear genome) หน้าที่ของนิวเคลียสคือการคงสภาพการรวมตัวของยีนเหล่านี้และควบคุมการทำงาน ของเซลล์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression)

โครงสร้างหลักของนิวเคลียสคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้นที่หุ้มทั้งออร์แกเนลล์และทำหน้าที่แยกองค์ประกอบภายใน ออกจากไซโทพลาซึม (cytoplasm) อีกโครงสร้างหนึ่งคือ นิวเคลียร์ลามินา (nuclear lamina) ซึ่งเป็นโครงสร้างร่างแหภายในนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นโครงร่างค้ำจุน ให้ความแข็งแรงแก่นิวเคลียส คล้ายไซโทสเกลเลตอน (cytoskeleton) ภายในเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียสมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่านที่โมเลกุลส่วนใหญ่ ผ่านทะลุเข้าออกไม่ได้ ดังนั้นเยื่อหุ้มนิวเคลียสจึงต้องมีนิวเคลียร์พอร์ (nuclear pore) หรือช่องที่จะให้สารเคลื่อนผ่านเยื่อ ช่องเหล่านี้ทะลุผ่านเยื่อทั้งสองของเยื่อหุ้มนิวเคลียสให้โมเลกุลขนาดเล็ก และไอออนเคลื่อนที่เข้าออกนิวเคลียสได้ การเคลื่อนที่เข้าออกของสารโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน ต้องมีการควบคุมและต้องใช้โปรตีนช่วยขนส่งสาร (carrier proteins)

ออร์แกเนลล์

ในชีววิทยาของเซลล์ ออร์แกเนลล์เป็นโครงสร้างย่อยๆ ภายในเซลล์ที่มีหน้าที่เฉพาะ และอยู่ภายในโครงสร้างปิดที่เป็นเยื่อลิพิด

คำว่า ออร์แกเนลล์ (organelle) มาจากแนวความคิดที่ว่า โครงสร้างเล็กๆ ในเซลล์นี้เปรียบเหมือนกับ อวัยวะ (organ) ของร่างกาย (โดยการเติมคำปัจจัย -elle: เป็นส่วนเล็กๆ) ออร์แกเนลล์มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และแยกให้บริสุทธิ์ได้โดยวิธีการกระบวนการปั่นแยกเซลล์ (cell fractionation)

ออร์แกเนลล์มีหลายชนิดโดยเฉพาะในเซลล์ยูแคริโอตของสัตว์ชั้นสูง เซลล์โปรแคริโอตในครั้งหนึ่งเคยคิดว่าไม่มีออร์แกเนลล์ แต่ว่ามีงานวิจัยที่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามี

นิวเคลียสเซลล์

นิวเคลียส (อังกฤษ: Nucleus; พหูพจน์: Nuclei) คือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มพบในเซลล์ยูแคริโอต ภายในบรรจุสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นดีเอ็นเอ (DNA) สายยาวรวมตัวกับโปรตีนหลายชนิด เช่น ฮิสโตน (histone) เป็นโครโมโซม (chromosome) ยีน (gene) ต่างๆ ภายในโครโมโซมเหล่านี้ รวมเรียกว่า นิวเคลียส จีโนม (nuclear genome) หน้าที่ของนิวเคลียสคือการคงสภาพการรวมตัวของยีนเหล่านี้และควบคุมการทำงาน ของเซลล์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression)

โครงสร้างหลักของนิวเคลียสคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้นที่หุ้มทั้งออร์แกเนลล์และทำหน้าที่แยกองค์ประกอบภายใน ออกจากไซโทพลาซึม (cytoplasm) อีกโครงสร้างหนึ่งคือ นิวเคลียร์ลามินา (nuclear lamina) ซึ่งเป็นโครงสร้างร่างแหภายในนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นโครงร่างค้ำจุน ให้ความแข็งแรงแก่นิวเคลียส คล้ายไซโทสเกลเลตอน (cytoskeleton) ภายในเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียสมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่านที่โมเลกุลส่วนใหญ่ ผ่านทะลุเข้าออกไม่ได้ ดังนั้นเยื่อหุ้มนิวเคลียสจึงต้องมีนิวเคลียร์พอร์ (nuclear pore) หรือช่องที่จะให้สารเคลื่อนผ่านเยื่อ ช่องเหล่านี้ทะลุผ่านเยื่อทั้งสองของเยื่อหุ้มนิวเคลียสให้โมเลกุลขนาดเล็ก และไอออนเคลื่อนที่เข้าออกนิวเคลียสได้ การเคลื่อนที่เข้าออกของสารโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน ต้องมีการควบคุมและต้องใช้โปรตีนช่วยขนส่งสาร (carrier proteins)