วันพฤหัสบดีที่ 3 มกราคม พ.ศ. 2556

โครโมโซม (Chromosome)

โครโมโซม (Chromosome)

     เมื่อเอ่ยถึงความเป็นหญิง-ชาย ทราบไหมว่า อะไรที่เป็นตัวกำหนดว่าคนเราเกิดมาต้องเป็นเพศหญิง-เพศชายด้วคนเราทุกคนจะเกิด
ขึ้นมาได้ต้องอาศัยทั้งพ่อและแม่ โดยที่คุณพ่อจะมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ขึ้นมาที่เรียกว่า
 สเปิร์ม (Sperm) ส่วนคุณแม่ก็จะมีหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์ขึ้นมาคือ เซลล์ไข่ (egg cell) 
 ทั้งในสเปิร์ม และเซลล์ไข่มีสิ่งหนึ่งที่สำคัญมากในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมหรือการสืบ
ทายาท คือ โครโมโซม (Chromosome)

ความสำคัญของโครโมโซม                 โครโมโซม มีลักษณะเป็นเส้นยาวเล็กๆ ขดไปขดมาอยู่ภายในเซลล์ประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่า ดีเอ็นเอ ซึ่งทำหน้าที่ประกอบกันเป็นข้อมูลทางพันธุกรรม ซึ่งจะถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้ 
ถ้าเปรียบเทียบว่าโครโมโซมคือหนังสือเล่มหนึ่ง ดีเอ็นเอก็ทำหน้าที่เหมือนตัวหนังสือนั่นเอง และการที่คนมีลักษณะรูปร่าง หน้าตา รวมทั้งนิสัยใจคอบางอย่างต่างกัน ก็เป็นเพราะตัวหนังสือหรือดีเอ็นเอนั้นเขียนและเรียงต่างกัน 
                สำหรับตัวหนังสือที่เราอ่านและแปลเป็นคำที่มีความหมาย เช่น ข้าวต้ม ขนมครก เทียบได้กับยีน (สรุปแล้วยีนก็คือส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอนั่นเอง) ส่วนเจ้าดีเอ็นเอที่ประกอบกันเป็นตัวหนังสือที่เราไม่สามารถแปลความหมายได้ เช่น กกขขกดกกขคขคขคกค ส่วนนี้ไม่ใช่ยีน 
                ในดีเอ็นเอทั้งหมดของคนที่อยู่ในโครโมโซมนั้น มีส่วนที่เป็นยีนประมาณ 5% และส่วนที่ไม่ใช่ยีนอีกมากกว่า 95% (ส่วนที่เป็นยีนนี่เองที่สามารถแปลความหมายได้) ทำให้มีการสร้างโปรตีนเป็นจำนวนมาก การทำงานของเซลล์ต่างๆ ในร่างกาย ก็เกิดจากการทำงานของโปรตีนซึ่งเป็นผลิตผลของยีนนับพันนับหมื่นชนิดร่วมกันนั่นเอง 
                ปกติโครโมโซมของคนเราจะอยู่กันเป็นคู่ๆ เราเรียกว่า 2n (ไม่ใช่แปลว่า 2 อัน...แต่หมายถึงการที่โครโมโซม...ซึ่งจะมีกี่คู่ก็แล้วแต่ ถ้ามาจับกันเป็นคู่ เราจะเรียกชุดโครโมโซมนั้นว่า 2n ...และถ้าแยกกันจะเรียกว่า n ) ในแต่ละเซลล์ (ยกเว้นเซลล์สืบพันธุ์ และเซลล์เม็ดเลือดแดง) ของคนเราจะมีจำนวนโครโมโซม 23 คู่ (2n) ถ้าตรวจแล้วพบว่าใครมีโครโมโซมมากกว่า... หรือน้อยกว่า 23 คู่ (46แท่ง) แสดงว่าคนนั้นเกิดความผิดปกติไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ซึ่งจะมีการแสดงออกถึงความผิดปกติทางด้านร่างกาย จิตใจ มากน้อยแตกต่างกันอย่างไรก็ขึ้นอยู่กับโครโมโซมนั้นๆ ด้วย ลักษณะอาการที่เกิดขึ้น บางคนคิดว่าเป็นเวรกรรมแต่ชาติก่อนหรืออิทธิพลของผีเจ้าที่หรือถูกเทวดาลงโทษ แต่แท้จริงแล้วมีสาเหตุปกติโครโมโซมในแต่ละเซลล์จะมีจำนวน 23 คู่ (2n) แต่เมื่อมี
การสร้างสเปิร์มหรือเซลล์ไข่ จะมีการลดจำนวนโครโมโซมลงเหลือครึ่งหนึ่งหรือเหลือ 23
แท่งเดี่ยวๆ ไม่จับกันเป็นคู่อีกต่อไป (n)

การถ่ายทอดทางพันธุกรรม

การถ่ายทอดพันธุกรรม

     มนุษย์เริ่มรู้จักการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มีความสงสัยในเรื่องบางสิ่งบางอย่างเกี่ยว
กับการสืบพันธุ์ และการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งสรุปได้ดังนี้ 
ปัญหาการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตพวกดิพลอยด์ต้องมีพ่อและแม่เป็นผู้ให้กำเนิดลูกโดยการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ นักชีววิทยาให้ความสนใจในปัญหาการสืบพันธุ์และการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มาก ในช่วงเวลา 300 ปีที่ผ่านมาในคริสต์ศตวรรษที่ 19 นักชีววิทยาได้ทราบความจริงว่ามีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อได้ ไซโกตจึงจะเจริญเป็นตัวใหม่ต่อไป 
จากปัญหาแรกสังเกตได้ว่า ลักษณะต่างๆ ที่แสดงออกในรุ่นลูกจะคล้ายกับลักษณะหลักที่ปรากฎในรุ่นพ่อ - แม่ (Similarity) เช่น แมวก็มีลูกเป็นแมว เสือก็มีลูกเป็นเสือ แต่สิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันเฉพาะอย่าง คือ แมวยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของแมวเสือยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของเสือ การถ่ายทอดลักษณะหลังต่างๆจากพ่อ - แม่ ไปสู่รุ่นลูกเกิดขึ้นได้อย่างไร อะไรเป็นตัวกลางสำคัญในการถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์
พ่อและแม่ต่างถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์ของแต่ละฝ่ายไปสู่ลูกจึงพบว่าลูกมีลักษณะหลักต่างๆ เหมือนพ่อบ้างและเหมือนแม่บ้างแต่ถ้าได้ศึกษาให้ละเอียดจะพบว่าลูกไม่ได้ เหมือนกับพ่อและแม่ทุกอย่าง จะมีข้อแตกต่างเล็กน้อย มีความแตกต่างแปรผัน (Variation) ของลักษณะปลีกย่อยในหมู่ลูกที่เกิดจากพ่อแม่เดียวกัน ยกเว้นลูกฝาแฝดเหมือนความแตกต่างแปรผันลักษณะกรรมพันธุ์จะยิ่งมีมากขึ้นในหมู่ประชากรต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน 
    เมื่อมีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อจะได้ไซโกต (Zogote) เจริญเป็นตัวใหม่ ปัญหาทั้ง 3 ประการ เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษาหาหลักเกณฑ์การถ่ายทอดกรรมพันธุ์ นอกจากนี้ยังมีปัญหาคือ เมื่อไซโกตเจริญต่อไปจนได้เซลล์จำนวนมาก ล้วนแต่เป็นองค์ประกอบทางกรรมพันธุ์เหมือนกับเซลล์ไซโกตทุกประการ แต่กลุ่มเซลล์แต่ละกลุ่มจะเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ เช่น ตา หู จมูก หัวใจ ปอด แขน ขา 


ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับพันธุกรรม


     พันธุกรรม (Gen)       หมายถึง การส่งทอดข้อมูลข่าวสารของเซลล์ จากรุ่นหนึ่งไปอีกรุ่นหนึ่งโดยผ่านโครโมโซม สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ มีจำนวนโครโมโซมบรรจุอยู่ในเซลล์เป็นจำนวนเฉพาะไม่เหมือนกัน เช่น เซลล์ของมนุษย์มี 46 โครโมโซม เซลล์ของลิงซิมแปนซีมี 48 โครโมโซม เซลล์ของต้นสนมี 22 โครโมโซม ส่วนเซลล์ของปลาทองมีถึง 94 โครโมโซม โครโมโซมเป็นที่รวบรวมของข้อมูลภาษาทางพันธุกรรม หรือ ยีน ซึ่งเก็บรวบรวมไว้เป็นรหัส ซึ่งเขียนขึ้นด้วยกรดนิวคลีอิค เรียงต่อกันเป็นคำและประโยค

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส
                ในขณะที่สิ่งมีชีวิตมีอายุมากขึ้น ร่างกายก็จะเติบโตใหญ่ขึ้น เซลล์ของมันยังคงมีขนาดคงเดิม แต่จะเพิ่มจำนวนมากขึ้นโดยการแบ่งตัว และเพิ่มจำนวนมากขึ้น การแบ่งตัวที่ทำให้เกิดเซลล์สองเซลล์ที่เหมือนกัน เราเรียกว่า ไมโทซิส (Mitosis) ภาพจะแสดงให้เห็นขั้นตอนของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ดังนี้ (1) โครโมโซมภายในนิวเคลียสเริ่มหดตัวสั้นและหนาขึ้น (2) จับตัวเป็นคู่ๆ เป็นรูปตัว X (3) โครโมโซมเรียงตัวเป็นเส้นตรง (4) เซลล์เริ่มขยายตัวทำให้โครโมโซมแยกตัวออกสองข้าง (5) เซลล์สร้างผนังแบ่งเป็น 2 นิวเคลียส (6) เซลล์แยกตัวออกเป็น 2 เซลล์โดยอิสระ การแบ่งตัวแบบนี้ทำให้เซลล์ที่เกิดขึ้นใหม่ มีคุณสมบัติเหมือนกันทุกประการ

โครโมโซมของมนุษย์ (เพศหญิง)

ลักษณะทางพันธุกรรม


ลักษณะทางพันธุกรรม

                คนเราแต่ละคนจะมีลักษณะเหมือนกับพ่อแม่ของตนเอง โดยมีลักษณะบางอย่างที่เหมือนกับพ่อและมีลักษณะบางอย่างที่เหมือนกับแม่ ซึ่งลักษณะเหล่านี้จะถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปสู่ลูก
                
            พ่อ
  

เป็นลูกของปู่กับย่าพ่อจึงได้รับการถ่ายทอดลักษณะบางอย่างจากปู่และลักษณะบาง
อย่างมาจากย่า

            แม่  เป็นลูกของตากับยายแม่จึงได้รับการถ่ายทอดลักษณะบางอย่างจากตา และลักษณะบางอย่างมาจากยาย

           ตัวเรา  เป็นลูกของพ่อกับแม่ตัวเราจึงได้รับการถ่ายทอดลักษณะบางอย่างจากพ่อ และลักษณะบางอย่างมาจากแม่

     สิ่งมีชีวิตต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นพืชหรือสัตว์จะมีการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากพ่อแม่ไปสู่ลูกเช่นเดียวกับคนเรา เช่น แม่ไก่จะออกลูกออกมาเป็นลูกไก่ (ลูกเจี๊ยบ) ซึ่งมีลักษณะบางอย่างที่เหมือนกับตัวพ่อไก่แม่ไก่ เมล็ดข้าวโพดที่ถูกนำมาปลูกจะเติบโตเป็นต้นข้าวโพดเหมือนกับต้นพ่อแม่ ลักษณะบางอย่างของลูกที่แตกต่างไปจากพ่อหรือแม่นั้น  อาจเป็นลักษณะที่ได้รับการถ่ายทอดจากปู่  ย่า  ตา หรือยายก็ได้  แต่ถ้าลักษณะที่ปรากฏออกมานั้นไม่เหมือนลักษณะของใครในครอบครัวเลย  แสดงว่าลักษณะบางอย่างที่ปรากฏออกมาเป็นลักษณะที่แปรผัน  ซึ่งสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกรุ่นหลานต่อไปได้
     สิ่งมีชีวิตต่างๆ สามารถถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปสู่ลูกหลาน ได้โดยหน่ายพันธุกรรมนี้จะอยู่ใน ยีน (gene)  ที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์ 
        นักวิทยาศาสตร์ผู้ซึ่งทำการศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมนี้คือ 
เกรเกอร์ เมนเดล (Gregor  Mendel)  ซึ่งเป็นนักบวชชาวออสเตรียได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากการทดลอง
ปลูกต้นถั่วลันเตา และสรุปเป็นกฎของเมนเดลไว้ ดังนี้
                1. ลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตจะถูกควบคุมโดยยืนที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์และถ่ายทอดไปยังลูกหลานทาง
เซลล์สืบพันธุ์
                2. การถ่ายทอดลักษณะแต่ละลักษณะเป็นอิสระต่อกัน
                3. ลักษณะที่ปรากฏออกมาบ่อยครั้ง เรียกว่า ลักษณะเด่น ลักษณะที่ปรากฏออกมาน้อยครั้ง
เรียกว่า ลักษณะด้อย
                4. สัดส่วนของลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อย จะมี 3 : 1 เสมอ

ลักษณะทางพันธุกรรม


ลักษณะปรากฏ (อังกฤษphenotype) หมายถึงลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน สามารถมองเห็น หรือชั่ง ตวง วัดได้ ลักษณะปรากฏได้แก่ ลักษณะสีนัยน์ตา สีผม ความสูง สีของขนสัตว์ สีของดอกไม้ ลักษณะของเมล็ด ความฉลาด ความถนัด
ลักษณะทางพันธุกรรม (อังกฤษgenotype) หมายถึงลักษณะองค์ประกอบของยีน (gene) ของสิ่งมีชีวิตที่มีการแสดงออกเป็นลักษณะปรากฏที่แตกต่างกัน และสามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นอื่นๆ ต่อไปได้ โดยการถ่ายทอดยีน
ในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจะมีหน่วยควบคุมลักษณะ (genetic unit) ควบคุมสิ่งมีชีวิตให้มีรูปร่าง และลักษณะเป็นไปตามเผ่าพันธุ์ของพ่อแม่ เรียกว่า ยีน ดังนั้นยีนจึงทำหน้าที่ควบคุมการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากบรรพบุรุษไปสู่รุ่นหลาน
ลักษณะต่างๆ ที่ถ่ายทอดไปนั้นพบว่าบางลักษณะไม่ปรากฏในรุ่นลูก แต่อาจจะปรากฏในรุ่นหลานหรือเหลนก็ได้ จึงมีผลทำให้เกิดความแตกต่างกันของลักษณะทางพันธุกรรมจนมีผลทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดความหลากหลาย แต่การสะสมลักษณะทางพันธุกรรมจำนวนมากทำให้เกิดสปีชีส์ต่างๆ และสามารถดำรงเผ่าพันธุ์ไว้ได้จนถึงปัจจุบัน