โครโมโซมและยีน

1.  โครโมโซม
          1.1  รูปร่างและลักษณะของโครโมโซม

ภาพที่  8 ลักษณะของโครโมโซม

            โครโมโซม (Chromosome) คือ สารพันธุกรรมในร่างกายของมนุษย์เป็นตัวกำหนดลักษณะต่าง ๆ เช่น สีตา สีผม ความสูง และควบคุม การทํางานของร่างกาย โครโมโซมจะอยู่ในเซลล์ทุกเซลล์ในร่างกาย ในคนปกติทั่วไปแต่ละเซลล์จะมีจํานวนโครโมโซมอยู่ทั้งหมด 23 คู่ หรื อ 46 แท่ง โดยครึ่งหนึ่งคือ 23 แท่ง จะได้รับมาจากพ่อและอีก 23 แท่ง จะได้มาจากแม่เช่นกันด้วยเหตุนี้เราจึงมีลักษณะเหมือนพ่อกับแม่  และเราสามารถถ่ายทอดโครโมโซมครึ่งหนึ่งไปให้ลูกของเราได้เช่นกันจึงทําให้ลูกของเรามีลักษณะเหมือนเราและคู่ครองของเรา เช่นกัน

              สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานที่สําคัญ คือ เซลล์ (Cell) ซึ่ งมีส่วนประกอบที่สําคัญได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm) และนิวเคลียส (Nucleus) ภายในนิวเคลียส จะมีองค์ประกอบที่สําคัญชนิดหนึ่งที่ทําหน้าที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิต เรียกว่า  โครโมโซม โครโมโซมมีองค์ประกอบเป็นสารเคมีประเภทโปรตีน และกรดนิวคลีอิก ขณะแบ่งเซลล์ โครโมโซมจะมีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไป คนปกติจะมีโครโมโซมอยู่ 46 แท่งในเซลล์ทุกเซลล์ จึงจะทําให้ร่างกายทําหน้าที่ได้ปกติหากมีการเกินมาหรือขาดหายไปของโครโมโซมหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของโครโมโซม จะมีผลให้ร่างกายเกิดความผิดปกติ และเกิดความพิการได้ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีที่มีโครโมโซมแท่งที่  21 เกินมาหนึ่งแท่ง จะทําให้เกิดกลุ่มอาการผิดปกติที่เรียกว่า  กลุ่มอาการดาวน์
(  Down’s syndrome) ซึ่งผู้ที่มีลักษณะเช่นนี้จะมีพัฒนาการช้า และอาจมีความผิดปกติของอวัยวะอื่น ๆ ร่วมด้วย เช่น หัวใจผิดปกติ เป็นต้น

ภาพที่  9  ส่วนประกอบของโครโมโซม

ภาพที่  10  โครโมโซมแบบต่าง ๆ

   ภาพที่  11  โครโมโซมของมนุษย์มี  23 คู่

           โครโมโซมแต่ละโครโมโซมประกอบด้วยโครมาทิด (Chromatid) 2 โครมาทิด ที่เหมือนกันซึ่งเกิดจากการที่โครโมโซมจําลองตัวโครมาทิดทั้งสองมีส่วนที่
ติดกันอยู่ เรียกว่า เซนโทรเมียร์ (Centromere) โครโมโซมในเซลล์ร่างกายจะมีรูปร่างลักษณะที่เหมือนกันเป็นคู่ ๆ แต่ละคู่ เรียกว่า โฮโมโลกสโครโมโซม
( Homologous chromosome) สําหรับลักษณะรูปร่างของโครโมโซมจะแตกต่างกัน โดยขึ้นอยูกับตําแหน่งของเซนโทรเมียร์หรือไคนีโทคอร์ (Chinetochore) ซึ่งทําหน้าที่เป็นแกนหลักสําคัญสําหรับการเคลื่อนไหวของโครโมโซมภายในเซลล์ขณะที่โครโมโซมเคลื่อนที่เข้าสู่ขั้วเซลล์ในช่วงระยะการแบงเซลล์

ภาพที่  12  ลักษณะของโครโมโซมและการจับคู่ของโครโมโซม

           1.2  ชนิดและจํานวนโครโมโซม

ภาพที่  13  ชนิดและจํานวนโครโมโซม

โครโมโซมในร่างกายมนุษย์มีทั้งหมด 46 แท่ง แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ออโตโซม (Autosome) และ โครโมโซมเพศ (Sex chromosome) 
                       1. ออโตโซม (Autosome) เป็นโครโมโซมที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของร่างกาย ยกเว้น ลักษณะที่เกี่ยวกับเพศในเซลล์ของเพศชาย และเพศหญิงจะมีออโตโซมเหมือนกัน โดยมี 22 คู่

                       2. โครโมโซมเพศ (Sex chromosome) เป็นโครโมโซมที่ทําหน้าที่ควบคุมหรือกำหนดเพศ ได้แก่ โครโมโซม X และโครโมโซม Y ซึ่งจะแตกต่างกันในแต่ละเพศ โดยในเพศหญิงมีโครโมโซมเพศแบบ XX และเพศชายมีโครโมโซมเพศแบบ XY และโครโมโซม Y มีขนาดเล็กกว่า  โครโมโซม X มากโครโมโซมเพศมีอยู่ 1 คู่ คือคู่ที่ 23

                                       โครโมโซมแบ่งเป็ นแบบต่าง ๆ ได้ดังนี้
                         1. เมตาเซนตริก(Metacentric) เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่น 2 ข้างออกจากเซนโทรเมียร์เท่ากันหรือเกือบเท่ากัน
                         2. ซับเมตาเซนตริก (Submetacentric) เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่นออกมา 2 ข้าง จากเซนโทรเมียร์ไม่เท่ากัน
                         3. อะโครเซนตริก (Acrocentric) เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่งโดยมีเซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กับปลายข้างใดข้างหนึ่ง จึงเห็นส่วนเล็ก ๆ ยื่นออกจากเซนโทรเมียร์
                        4. เทโลเซนตริก (Telocentric) เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่งโดยมีเซนโทรเมียร์อยูตอนปลายสุดของโครโมโซม

ภาพที่  14  ลักษณะรูปร่างของโครโมโซมแบบต่าง ๆ ตามตําแหน่งของเซนโทรเมียร์

          ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ร่างกาย มีโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์  (Diploid) เช่น คนโครโมโซมชุดหนึ่ งได้รับมาจากพ่อ อีกชุดหนึ่งได้รับมาจากแม่เมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบ ไมโอซิส (Meiosis) โครโมโซมที่เป็นคู่กันจะมาเข้าคู่กันแล้วแยกออกจากกันไปสู่เซลล์ลูกที่สร้างขึ้นเมื่อเสร็จสิ้นการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมในเซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะลดลงครึ่งหนึ่งเรียกว่า  แฮพลอยด์ (Haploid) โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตแต่ละสปีชีส์จะมีจํานวนโครโมโซมคงที่ ดังตารางข้างล่างนี้

ตารางที่  2  แสดงจํานวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธ์

โครโมโซม

          1.3  ส่วนประกอบของโครโมโซม

             โครโมโซมซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตพวกยูคาริโอต จะประกอบไปด้วยโปรตีน (Protein)และDNA (Deoxyribonucleic acid)

                     1.3.1 โปรตีน (Protein)
โปรตีนเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ในโครโมโซมของยูคาริโอต  โดยมีจํานวนเป็น 2 ใน 3 ส่วนที่เป็นโปรตีนจะเป็นฮิสโตน (Histone) และนอนฮิสโตน (Nonhistone)อย่างละประมาณเท่า ๆ กันฮิสโตนเป็นโปรตีนที่มีองค์ประกอบ ส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโนที่มีประจุบวก (Basic amino acid) ทําให้มีสมบัติในการเกาะจับกับสาย  DNA ซึ่งมีประจุลบได้เป็นอย่างดี  และทําให้เกิดการสร้างสมดุลของประจุ(Neutralize)ของโครมาทิน ด้วยสาย DNA พันรอบกลุ่มโปรตีนฮิสโตนคล้ายเม็ดลูกปัด เรียกโครงสร้างนี้ว่า นิวคลีโอโซ(Nucleosome) โดยจะมี ฮิสโตนบางชนิดเชื่อมต่อระหว่างเม็ดลูกปัดแต่ละเม็ด  ดังภาพ

23

ภาพที่ 15  นิวคลีโอโซมหลายโมเลกุลมาเชื่อมกันโดยขดเป็นเกลียวโซลีนอยด์ โครมาตินและ โครโมโซมตามลําดับ

           ส่วนของโปรตีนนอนฮิสโตนนั้นมีมากมายหลายชนิด อาจเป็นร้อยหรือพันชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต โดยโปรตีนเหล่านี้จะมีหน้าที่แตกต่างกันไป  บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNA หรือบางชนิดก็เกี่ยวข้องกับกระบวนการจําลองตัวเองของDNA (DNA replication) หรือการแสดงออกของยีน เป็นต้น โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่ปกติจะมีจํานวนคงที่เสมอ และจะมีจํานวนเป็นเลขคู่ เช่น โครโมโซมของคนมี 46 แท่งหรือ 23 คู่โครโมโซมเพศหญิง จะมีลักษณะและขนาดเหมือนกันทัังคู่ ใช้สัญลักษณ์ XX ส่วนโครโมโซม เพศชายจะมีรูปร่างลักษณะ และขนาดต่างกัน ใช้สัญลักษณ์  XY

                   1.3.2  DNA (Deoxyribonucleic  acid)

                               DNA เป็นสารเคมีทีมีขนาดโมเลกุลใหญ่ มีลักษณะเป็น พอลิเมอร์ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า  นิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) DNA มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ คล้ายบันไดลิงที่บิดตัวทางขวา หรือบันไดเวียนขวา (Double Helix) ขาหรือราวของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) นิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยนํ้าตาล (Deoxyribose sugar), ฟอสเฟต (Phosphate) และไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous base) เบสใน นิวคลีโอไทด์มีอยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (Adenine, A), ไทมีน (Thymine, T), ไซโทซีน (Cytosine, C) และกวนีน ( ั Guanine, G) ขาหรือราวของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ  T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่หรือ Double bonds และ C จะเชื่อมกับ  G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ Triple bonds (ในกรณีของDNA) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลําดับของเบสใน DNA นั่นเอง

ภาพที่  16  การจําลองแบบของ  DNA

            สารพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง ๆ เรียกว่า จีโนม (Genome) จากการศึกษาพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีขนาดของจีโนมและจํานวนยีนแตกต่างกัน ในกรณีของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง จีโนม ก็คือ ชุดของ DNA ทั้งหมดที่บรรจุอยู่ในนิวเคลียสของทุก ๆ  เซลล์นั่นเอง จึงมีคํากล่าวว่า จีโนมคือ  “แบบพิมพ์เขียว” ของสิ่งมีชีวิต

ตารางที่  3  แสดงขนาดจีโนมของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ

                  1.4  การเกิดเพศหญิงเพศชาย

               เซลล์เพศที่ถูกสร้างขึ้นมา แต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพศเพียงชุดเดียวโดยที่เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (อสุจิ) จะมีเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งมีโครโมโซม 2 ชนิด คือ 22+X และ 22+Y ส่วนเซลล์สืบพันธุ์ของเพศหญิง (ไข่) จะมีโครโมโซมได้เพียงชนิดเดียวคือ  22+X ดังนั้นโอกาสในการเกิดทารกเพศหญิง (โครโมโซม 44+XX) หรือทารกเพศชาย (โครโมโซม 44+XY) จึงเท่ากันขึ้นอยู่กับอสุจิที่เข้าผสมกับไข่จะเป็นอสุจิชนิดใด

ไข่

  การเกิดเพศชายโครโมโซมเพศเป็น X และ Y           การเกิดเพศหญิงโครโมโซมเพศเป็น X และ X

ภาพที่  17  การเกิดเพศชายและเพศหญิง

2.  ยีน

            ยีน (Gene) คือ หน่วยที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม ยีนเป็นส่วนของ DNA ที่สามารถควบคุมการแสดงออกได้ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีจํานวนยีนแตกต่างกัน เช่น แบคทีเรีย มียีนประมาณ 4,000 ยีน แมลงหวี่ 20,000 ยีน และมนุษย์ประมาณ 50,000 กว่ายีน เป็นต้น จํานวนยีนจึงเป็ นเอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตยีนอยู่บนโครโมโซมที่มีอยู่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่เป็นยูคาริโอต และอยู่บน DNA ของสิ่งมีชีวิตที่เป็นโพรคาริ โอต เนื่องจากยีนเป็นส่วนหนึ่ งของ DNA ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโครโมโซม ดังนั้น ยีนจึงอยู่บนโครโมโซม  โดยจะเรียงกันเหมือนสร้อยลูกปัด ทําหน้าที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ ไปยังลูกหลาน ยีนแต่ละยีนจะควบคุมลักษณะต่าง ๆ ทางพันธุกรรมเพียงลักษณะเดียว  ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆของสิ่งมีชีวิตจะอยู่กันเป็นคู่ เมื่อมีการถ่ายทอดลักษณะต่าง ๆ มายังรุ่นลูก ยีนแต่ละคู่ของลูกนั้นจะได้รับมาจากพ่อครึ่งหนึ่ง และได้รับจากแม่อีกครึ่งหนึ่ง ทําให้ลูกที่เกิดมานั้นมีลักษณะคล้ายพ่อแม่ และมีความแตกต่างกันภายใน ครอบครัว

       ภาพที่  18  ยีน

ที่มา   http://www.rvc.ac.th/knowledge/supawadee/science.pdf

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s