ไวรัส(virus)

ไวรัส
หมายถึงจุลินทรีย์ที่สามารถก่อให้เกิดการติดเชื้อได้ทั้งในมนุษย์ สัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เป็นสิ่งมีชีวิตมีเซลล์
ไวรัสเป็นปรสิตอยู่ในร่างของสิ่งมีชีวิตอื่น ไม่สามารถโตหรือแพร่พันธุ์นอกเซลล์อื่นได้

โครงสร้างของไวรัสจะประกอบด้วย 3 ส่วน
1. กรดนิวคลิอิก (Nucleic Acid หรือ Genome) ซึ่งเป็น RNA หรือ DNA
2. แคพซิด (Capsid) เป็นชั้นที่ห่อหุ้มกรดนิวคลิอิก ประกอบด้วย โปรตีนหน่วยเล็กๆ แคพซิดสามารถแบ่งได้ 3 กลุ่มคือ
- รูปร่างเป็นก้อนหรือเหลี่ยมลูกบาศก์ (Cubical Structure) ซึ่งการจัดเรียงแบบนี้มีลักษณะสมมาตรกันเรียกว่า Icosahedral Symmetry มี 12 มุม 20 หน้า
- รูปร่างเป็นแท่งกระบอก (Cylindrical Structure) มีการเรียงตัวของแคพซิดเป็นรูปขดลวดสปริงหรือบันไดวนหุ้มรอบกรดนิวคลิอิก มีลักษณะสมมาตรกันเรียกว่า Helical Symmetry
- รูปร่างไม่แน่นอนแบบซับซ้อนหรือรูปร่างจำเพาะแตกต่างกันไป (Complex Structure) ไวรัสพวกนี้มีรูปร่างแปลกๆเช่น คล้ายรูปลูกปืน คล้ายรูปก้อนอิฐ คล้ายยานอวกาศ
3. เปลือกหุ้ม (Envelope) เป็นชั้นที่หุ้มแคพซิด ประกอบด้วย คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ไวรัสที่มีเปลือกหุ้มเรียกว่า Envelope Virus
ไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้มเรียกว่า Non-Envelope หรือ Naked Virus

คุณสมบัติสำคัญทางชีววิทยาของไวรัส
1. ไวรัสมีกรดนิวคลีอิกเพียงชนิดเดียวเป็น DNA หรือ RNA
2. ไวรัสเพิ่มจำนวนได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น
3.เมื่อกรดนิวคลิอิกของไวรัสมีการเปลี่ยนแปลง ไวรัสจะมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม

ไวรัสแบ่งได้เป็น 2 ประเภทตามกรดนิวคลีอิคที่เป็นองค์ประกอบ
1. DNA Virus ประกอบด้วย
-Poxviridae มีขนาด 230-300 นาโนเมตร มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมคล้ายก้อนอิฐบางชนิดเป็นรูปไข่ มีโครงสร้างซับซ้อน ได้แก่ ไข้ทรพิษ และเชื้อหูดข้าวสุก
-Herpesviridae มีขนาดประมาณ 150-200 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบรูปเต๋า มีเปลือกนอกหุ้มแคพซิด กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อโรคเริม เชื้ออีสุกอีใส
-Adenoviridae มีขนาด 70-90 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบลูกเต๋า ไม่มีเปลือกนอกหุ้มนิวเคลียส
-Papovaviridae มีขนาด 40-50 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบลูกเต๋า ไม่มีเปลือกนอก กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อที่เกิดโรคหูด
-Parvovirvidaeมีขนาดค่อนข้างเล็กประมาณ 20 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบลูกเต๋า ไม่มีเปลือกหุ้ม กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อที่ทำให้เกิดไข้ออกผื่นในเด็ก (Fifth Disease)
-Iridoviridae มีขนาดใหญ่ ทำให้เกิดโรคในสัตว์ไม่เคยพบว่าเกิดโรคในคน
2. RNA Virus ประกอบด้วย
-Orthomyxoviridae มีขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบบันไดเวียน มีเปลือกนอกหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ที่เปลือกนี้จะมีติ่งยื่นออกมา ซึ่งจะมีสารที่ทำให้เม็ดเลือดแดงจับ กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อโรคที่ทำให้เกิดไข้หวัดใหญ่
-Paramyxoviridae มีขนาดใหญ่ประมาณ 150-300 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวเป็นบันไดเวียน มีเปลือกนอกหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ที่เปลือกหุ้มจะมีติ่งยื่นออกมา กลุ่มนี้ได้แก่เชื้อที่ทำให้เกิดโรคคางทูม เชื้อที่ทำให้เกิดโรคหัด
-Togaviridae มีขนาด 40-70 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบ ลูกเต๋า มีเปลือกนอกหุ้ม กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อไข้เลือดออก หัดเยอรมัน ไข้เหลือง ไข้สมองอักเสบ
-Bunyaviridae มีขนาด 40-70 นาโนเมตร แคพซิดเรียงตัวแบบลูกเต๋า มีเปลือกนอกหุ้ม
-Rhabdoviridae มีขนาด 70-175 นาโนเมตร รูปร่างคล้ายลูกปืนมีเปลือกนอก กลุ่มนี้ได้แก่เชื้อโรคที่ทำให้เกิดโรคกลัวน้ำ
-Retroviridae มีขนาด 150 นาโนเมตร มี DNA จำนวนเล็กน้อยปนอยู่ด้วย แคพซิดเป็นแบบลูกเต๋า มีเปลือกนอกหุ้ม ไวรัสกลุ่มนี้มีเอนไซม์ Reverse Transcriptase ซึ่งจะสร้าง DNA ขึ้นมาได้ ได้แก่เชื้อ HIV ที่ทำให้เกิดโรคเอดส์
-Coronaviridae มีขนาด 80-220 นาโนเมตร แคพซิดเป็นรูปบันไดเวียน มีเปลือกนอกหุ้ม และมีตุ่มยื่นออกมาโดยรอบ ได้แก่เชื้อที่ทำให้เกิดหลอดลมอักเสบ
-Arenaviridae ขนาด 50-300 นาโนเมตร แคพซิดเป็นรูปบันไดเวียน ภายในแคพซิดจะเห็นเป็นจุดเล็กๆอยู่ทั่วไป จุดเล็กนี้คือไรโบโซมแล้วมีเปลือกนอกหุ้มอีกที กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อที่ทำให้เกิดโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบ
-Reoviridae มีขนาด 60-80 นาโนเมตร แคพซิดแบบลูกเต๋า บางตัวมีแคพซิด 2 ชั้นซ้อนกันไม่มีเปลือกหุ้ม กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อที่ทำให้เกิดท้องเสีย
-Picornaviridae มีขนาดประมาณ 20-30 นาโนเมตร แคพซิดเป็น แบบลูกเต๋า ไม่มีเปลือกหุ้ม กลุ่มนี้ได้แก่ เชื้อที่ทำให้เกิดโรคโปลิโอ และไข้หวัด

การเพิ่มจำนวนของไวรัส
1. Adsorption หรือ Attachment ไวรัสจะทำการเกาะบนผิวเซลล์ที่บริเวณตัวรับจำเพาะ (Specific Receptor)
2. Penetrationไวรัสเข้าสู่เซลล์โดยเคลื่อนที่ผ่านผนังเซลล์โดยตรง และจะเกิดการหลอมรวมระหว่างเปลือกหุ้มของไวรัสและผนังเซลล์
3. Uncoating ไวรัสจะใช้เอนไซม์จากโฮสต์ในการย่อยแคพซิดและปล่อยกรดนิวคลิอิกออกมาในไซ โตพลาสซึมเพื่อเพิ่มจำนวน
4. Transcription เป็นการสร้าง mRNA เพื่อนำไปแปลรหัส (Translation) สร้างโปรตีนชนิดต่างๆเพื่อประกอบเป็นไวรัส
การสร้างกรดนิวคลิอิกของ RNA ไวรัสเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม แต่ใน DNA ไวรัส จะเกิดในนิวเคลียส (Necleus)
5. Assembly and Maturation ส่วนประกอบต่างๆ ที่สร้างขึ้นจะประกอบกันเป็นไวรัสที่สมบูรณ์
6. Release หลังจากประกอบเป็นไวรัสที่สมบูรณ์แล้วไวรัสจะออกมานอกเซลล์

ปัจจัย ในการทำลายเชื้อไวรัสมี 2 อย่าง
1. ปัจจัยทางกายภาพ โดยปัจจัยทางกายภาพแบ่งได้เป็น
-ความร้อน มีทั้งความร้อนชื้นและความร้อนแห้ง ความร้อนแห้งได้แก่ การเผาไฟโดยตรง ใช้ตู้เผาหรือเตาเผาความร้อนชื้น ได้แก่ การต้ม การนึ่งในหมอนึ่งฆาเชื้อ(Autoclave) และการพาสเจอร์ไรส์ (Pasteurize) เป็นต้นโดยทั่วไปการใช้ความร้อนที่ 50-60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที จะสามารถฆ่าไวรัสส่วนใหญ่ได้ แต่ถ้าต้องการฆ่าเชื้อไวรัสทุกชนิดให้หมดอย่างสมบูรณ์ต้องใช้วิธีการนึ่งด้วย ไอน้ำที่ความดัน 15 ปอนด์/ตารางนิ้ว ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 15 นาที
-แสงอัตราไวโอเลต (UV) แสงมักใช้ในการฆ่าเชื้อในอากาศเพราะแสงไม่สามารถแทรกผ่านตัวกลางที่เป็นของ เหลวหรือของแข็งได้
2. ปัจจัยทางสารเคมี สารเคมีที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายได้แก่
-สารละลาย Sodium Hypochlorite ใช้เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อเช็ดโต๊ะ ทำงาน ภาชนะ หรืออุปกรณ์ต่างๆ แต่มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะvปริมาณความเข้มข้นที่ใช้อยู่ที่ 0.5-1 เปอร์เซนต์
-คลอรีน ใช้ในการทำลายเชื้อในน้ำประปาหรือสระว่ายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ทำให้น้ำเสียรสชาติ อีกทั้งไม่เป็นอันตรายต่อคนและสัตว์อยางรุนแรง
-สารละลายไอโอดีนหรือทิงเจอร์ ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อที่ผิวหนังหรือเนื้อเยื่อ
-ฟอร์มาลดีไฮด์หรือฟอร์มาลิน เป็นสารละลายที่มีแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ละลายอยู่ แต่ทั้งสารละลายและไอมีพิษต่อเนื้อเยื่อมาก ใช้เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อได้ผลดี นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในรูปของก๊าซเพื่ออบห้องฆ่าเชื้อในอากาศ
-แอลกอฮอล์ (Alcohol) ใชในการฆาเชื้อและทำความสะอาด ความเขมขนที่เหมาะสมอยูที่ 60-80 เปอรเซ็นต
-ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen Peroxide) โดยทั่วไปใช้ ความเข้มข้น 3 เปอร์เซนต์ นำมาใช้ในการล้างแผล เพราะเมื่อถูกกับเอนไซม์ Catalase ในเนื้อเยื่อ จะสลายตัวเกิด ก๊าซออกซิเจนเป็นฟองฟู่

ไวรัสอีสุกอีใส

ไมโทคอนเดรีย

ไมโทคอนเดรีย (mitochondria)

โครงสร้างไมโทคอนเดรีย

โครงสร้าง

- มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 – 1.0 ไมโครเมตร ยาวประมาณ 1-10 ไมโครเมตร       - ถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้ม 2 ชั้น       - เยื่อหุ้มชั้นนอก (outer membrane ) มีลักษณะผิวเรียบ โมเลกุลขนาดเล็ก สามารถ ผ่านได้ แต่โมเลกุลขนาดใหญ่ไม่สามารถผ่านได้       - เยื่อหุ้มชั้นใน (inner membrane) ผนังเยื่อหุ้มจะพับเป็นรอยจีบยื่นเข้าไปข้างใน เรียกว่า คริสตี (cristae) ห่อหุ้มของเหลวที่เรียกว่า แมทริกซ์ (matrix)ไว้       - ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นใน และ เยื่อหุ้มชั้นนอก เรียกว่า ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ (intermembrane space)       - คริสตีและแมทริกส์มีเอนไซม์ สำหรับการหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) และ เป็นที่สังเคราะห์ ATP       - มีไรโบโซม และDNAเป็นของตัวเอง       - มีจำนวนเพียง 1 อัน หรือ เป็นหลาย ๆ พันในเซลล์ เช่น ในเซลล์ตับ จะมีไมโทคอนเดรีย มากถึง 2,500 อันต่อเซลล์       - ไมโทคอนเดรียภายในเซลล์ปกติจะมีการเคลื่อนไหว เปลี่ยนแปลงรูปร่าง และเพิ่ม จำนวนของตัวมันเอง

หน้าที่

- เป็นที่สำหรับการหายใจระดับเซลล์ ซึ่งการหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) คือ กระบวนการที่พลังงานเคมีของ คาร์โบไฮเดรตถูกเปลี่ยน เป็น ATP ซึ่งเป็นตัวให้ พลังงาน ภายในเซลล์ ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้                             C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + พลังงาน

แวคิวโอล

แวคิวโอล (vacuole)

แวคิวโอลภายในเซลล์พืช

โครงสร้าง

- เป็นถุงขนาดใหญ่ที่พบมากในเซลล์พืช

หน้าที่

- แวคิวโอล ในเซลล์พืชทำหน้าที่เก็บน้ำ น้ำตาล เกลือ เม็ดสี (pigment) และสารพิษ บางชนิด เพื่อป้องกันพืชจากสัตว์กินพืชเป็นอาหาร       - แวคิวโอล ในโปรโทซัวได้แก่ แวคิวโอลที่ทำหน้าที่ย่อยอาหาร(digestive vacuoles) หรือ แวคิวโอลที่ทำหน้าที่เก็บอาหาร (food vacuoles)

ไลโซโซม

ไลโซโซม (lysosome)

การสร้างไลโซโซมจากกอลจิแอพาราตัส

โครงสร้าง

- เป็นถุงที่บรรจุ เอนไซม์ไฮโดรไลซ์ (hydrolytic enzyme) สำหรับย่อยโปรตีน ไขมัน พอลิแซคคาไรด์ และกรดนิวคลีอิก       - pH ใน ไลโซโซม เท่ากับ 5 ซึ่ง เอนไซม์ไฮโดรไลซ์ ทำงานได้ดีที่สุดซึ่ง pH ใน ไซโทพลาซึมเท่ากับ 7       - เอนไซม์ไฮโดรไลติก สร้างใน ER และส่งมายังไลโซโซมโดยผ่านทาง กอลจิแอพพาราตัส

หน้าที่

1) การย่อยสลายภายในเซลล์ (intracellular digestion)       - การโอบกลืน(phagocytosis) เช่น การย่อยเซลล์แบคทีเรียที่ถูกจับกินโดย เม็ดเลือดขาว       - การย่อยสลาย แมคโครโมเลกุล (macromolecule)       - การทำลาย ออร์แกเนลล์ ที่เสื่อมสภาพในเซลล์ (autophagy) 2) มีหน้าที่ใน กระบวนการทำลายเซลล์ที่หมดอายุหรือหน้าที่ (programmed destruction) เช่นในการเปลี่ยนรูปร่างของลูกอ๊อด เป็นกบ โดยไลโซโซมในเซลล์หาง ลูกอ๊อด จะทำลายส่วนหางให้หายไปขณะ เจริญเติบโตเป็นกบหรือ การหายไป ของพังผืด ระหว่างนิ้วมือของมนุษย์

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

โครงสร้างเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

โครงสร้างและหน้าที่

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ 1) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบผิวเรียบ       - ไม่มีไรโบโซม เกาะอยู่บนผิวของ ER       - มีหน้าที่สร้างไขมัน อันได้แก่ ฟอสโฟลิปิด  ฮอร์โมนเพศและสเตรอยด์ ฮอร์โมน       - เป็นที่สำหรับเก็บ Ca2+       - มีหน้าที่ในขบวนการ เมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต       - มีเอนไซม์สำหรับทำลายพิษของยา       - พบมากที่ ลูกอัณฑะ (teste) รังไข่ (ovary) และผิวหนัง (skin) 2) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบผิวขรุขระ       - มีไรโบโซม เกาะอยู่บนผิวของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม       - เป็นที่สำหรับให้สายของโพลีเพปไทด์ ที่จะถูกส่งออกนอกเซลล์มีการพับ ไปสู่รูปร่าง 3 มิติ ที่ถูกต้องก่อนที่จะถูกส่งออกไปยังกอลจิแอพพาราตัส       - เป็นที่สำหรับเติมคาร์โบไฮเดรต (โอลิโกแซคคาไรด์) ให้กับโปรตีนที่จะถูก ส่งออก นอกเซลล์ ซึ่งก็คือ ไกลโคโปรตีน       - โปรตีนที่จะออกจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม นั้นจะถูกห่อด้วย เยื่อหุ้มของ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและกลายเป็นถุงเล็ก ๆ หลุดออกจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

ไรโบโซม

ไรโบโซม

ไรโบโซมในไซโทพลาสซึมและที่เกาะบน ER

โครงสร้างและหน้าที่

- มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30 นาโนเมตร       - ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือ หน่วยใหญ่ (60 S) และหน่วยเล็ก (40 S) ซึ่งสร้างขึ้น จาก rRNA และ โปรตีน       - สร้างในนิวคลีโอลัส       - เป็นที่สร้างโปรตีน       - มี 2 ชนิด คือ              1) ไรโบโซมที่อยู่เป็นอิสระใน ไซโทพลาซึม (ทำหน้าที่สร้างโปรตีนที่อยู่ใน ไซโทพลาซึม)              2) ไรโบโซม ที่ติดอยู่บนร่างแหเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ทำหน้าที่สร้างโปรตีน อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ และโปรตีนที่จะถูกส่งออกไปยังนอกเซลล์)

ความผิดปกติของโครโมโซม

ความผิดปกติของโครโมโซม
            ความผิดปกติของโครโมโซม  หรือ การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม  โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่อิสระที่อยู่ภายในนิวเคลียส   ซึ่งเห็นได้ชัดในช่วงที่มีการแบ่งเซลล์ โครโมโซมประกอบด้วยหน่วยพันธุกรรม หรือยีน โครโมโซมเป็นแหล่งที่มียีนมากมาย ซึ่งเมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส หรือ ไมโอซิส  ความผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้โดยอาจมีผลทำให้จำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้น หรือ    ลดน้อยลง   หรือ    ชิ้นส่วนของโครโมโซมเพิ่มขึ้นมาหรือขาดหายไป  ปรากฏการณ์เหล่านี้ยังส่งผลต่อลักษณะฟีโนไทป์ของคนได้หลายรูปแบบ   ดังนั้นพอจะจัดแบ่งความผิดพลาดของโครโมโซมได้ 2 ประเภทใหญ่ คือ
1. ความผิดปกติของโครงสร้างของโครโมโซม เช่น การที่เนื้อโครโมโซมขาดหายไป   เพิ่มขึ้นมาหรือสลับที่จากเดิม จึงมีผลทำให้รูปร่างของโครโมโซมผิดไปจากเดิม

2. ความผิดพลาดของจำนวนโครโมโซมซึ่งอาจจะมีจำนวนโครโมโซมเพิ่มมากขึ้นหรือลดจำนวนไปจากเดิมที่มีอยู่

ความผิดปกติของออโตโซม

1.1  กลุ่มอาการคริดูซาต์  ( Cri – du – chat Syndrome)
สาเหตุ  โครโมโซม คู่ที่ 5 ( ลุกศรชี้ )  เส้นหนึ่งมีบางส่วนของแขนข้างสั้นหายไป โดยจำนวนท่อนโครโมโซม ในเซลล์ร่างกายยังคงเป็น 46 ท่อนเท่าเดิม
2.1  กลุ่มอาการพาโต  ( Patau’s Syndrome )
สาเหตุ  โครโมโซม คู่ที่ 13 เกินมา 1 ท่อน  โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 47 ท่อน
2.2  กลุ่มอาการเอ็ดวาดส์ ( Edward’s Syndrome )
สาเหตุ  โคร โมโซมคู่ที่ 18 เกินมา 1 ท่อน  โครโมโซมในเซลล์ร่างกายจึงเป็น 47 ท่อน
2.3  กลุ่มอาการดาวส์  ( Down ’s Syndrome )
สาเหตุ   โครโมโซม คู่ที่ 21 เกินมา 1 ท่อน โครโมโซมในเซลล์ร่างกายจึงเป็น 47 ท่อน เกิดกับแม่ที่มีอายุมาก สร้างไข่ผิดปกติ ( 23 + x)

ความผิดปกติของโครโมโซมเพศ

1. อาการของผู้หญิงที่เป็นเทอร์เนอร์ซินโดรม (Turner ’s Syndrome)  โครโมโซมเพศเป็น  XO   โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 44 + XO
2. อาการของผู้หญิงที่เป็นเอก – ไตรโซเมีย ( x - trisomer)  โครโมโซมเพศเป็น XXX  โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 44 + XXX
3. อาการของผู้ชายที่เป็นไคลท์เฟลเตอร์ ( Kline – felter’s Syndrome )  เป็นชายที่มี x เกิน  โครโมโซมเพศเป็น XXY  โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 44 + XXY
4. อาการของผู้ชายที่เป็นดับเบิลวายซินโดรม ( Double y - Syndrome)  เป็นชายที่มี y เกิน  โครโมโซมเพศเป็น  XYY  โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 44 + XYY)