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)

พงศาวลี

พงศาวลี

         การศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม   โดยการเก็บข้อมูลคนในครอบครัวหลายๆชั่วอายุคน   สามารถนำมาเขียนเป็นแผนภาพแสดงลำดับเครือญาติที่เรียกว่า  พงศาวลี  ได้

            การศึกษาพันธุกรรมในมนุษย์ทำโดยการสืบประวัติครอบครัวที่มีลักษณะตามที่ต้องการศึกษา   ศึกษาจากลักษณะในคู่แฝดหรืออาจเปรียบเทียบกับผลการศึกษาที่ทดลองที่ทำในสัตว์  ความรู้ที่เกี่ยวกับพันธุกรรมในมนุษย์  ส่วนใหญได้มาจากการศึกษาลักษณะผิดปกติหรือโรคพันธุกรรมที่ถ่ายทอดในครอบครัว  ต่อไปนี้เป็นภาพแสดงพงศาวลีของครอบครัวหนึ่งซึ่งมีการถ่ายทอดลักษณะนิ้วเกินคือ  มีนิ้วมือและหรือนิ้วเท้ามากกว่าปกติ

การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

 การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ผิดปกติ  ซึ่งควบคุมโดยยีนด้อยนั้น แม้จะดูจากภานอกทั้งพ่อและแม่จะมีลักษณะปกติ   แต่ทั้งคู่มียีนด้อย ซึ่งมีลักษณะผิดปกติแฝงอยู่หรือเรียกได้ว่าทั้งพ่อและแม่เป็นพาหะของลักษณะผิดปกตินั้น ลูกก็มีโอกาสได้รับยีนผิดปกตินั้นทั้งคู่ได้ เช่น

ชายหญิงคู่หนึ่งแต่งงานกันและมาทราบภายหลังว่าทั้งคู่เป็นพาหะของผิวเผือก ลูกจะมีโอกาสเป็นผิวเผือกหรือไม่อย่างไร โดยกำหนดให้ R ผิดปกติ r ผิวเผือก

                              ผู้ชายพาหะ                                 ผู้หญิงผิวเผือก

                                        Rr                 x                             Rr

เซลล์สืบพันธุ์                   R หรือ r                                        R หรือ r

เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง	R	r
R	RR	Rr
r	Rr	rr

         จะเห็นได้ว่า ลูกที่เกิดมามีฟีโนไทป์ 2 แบบ คือ       
ผิวเผือก 25%   ผิวปกติ 75%   ได้แก่   ผิวปกติพาหะ 50%   และผิวปกติ 25%

       นอกจากโรคผิวเผือกแล้วยังมีโรคพันธุกรรมหลายโรคเป็นยีนค้อยและตั้งอยู่บน  Autosome  ได้แก่  ธาลัสซีเมีย  เป็นโรคที่มีอาการโลหิตจาง ดีซ่าน แคระแกรน เติบโตไม่สมอายุ เซลล์เม็ดเลือดแดงเป็นรูปเคียว ทำให้การลำเลียงออกซิเจนไม่ดีเท่าที่ควร

        การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของลักษณะที่ควบคุมโดยยีนเด่น จะถ่ายทอดจากชายหรือหญิงที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเป็นยีนเด่นทั้งคู่ หรือมียีนเด่นคู่กับยีนด้อยก็ได้

โครโมโซมเพศ

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ   เมื่อถึงเวลาสืบพันธุ์จะมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ขึ้นมา   สิ่งมีชีวิตเพศผู้จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้   เรียกว่า  อสุจิ หรือ สเปิร์ม ขึ้นมาจากอัณฑะส่วนเพศเมียจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย  เรียกว่า ไข่ ขึ้นมาจากไข่ โดยที่เซลล์ภายในอัณฑะและรังไข่จะมีการแบ่งเซลล์ที่เรียกว่า  ไมโอซีส (Meiosis)   ซึ่งเป็นวิธีการแบ่งเซลล์ที่ทำให้จำนวนโครโมโซมลดจำนวนลงจากเดิมครึ่งหนึ่ง    เช่น   เซลล์สืบพันธุ์ของคนจะมีโครโมโซมเพียง 23  แท่ง  การเพิ่มจำนวนเซลล์โดยการแบ่งเซลล์ ถือเป็นกิจกรรมหนึ่งของเซลล์ซึ่งอาจเกิดขึ้นเพื่อการเจริญเติบโต  หรือการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยอาศัยเพศ   โดยการแบ่งเซลล์แบบนี้จำนวนโครโมโซม  จะยังคงเท่าเดิม เรียกวิธีการแบบนี้ว่า   การแบ่งเซลล์แบบไมโตซีส (Mitosis)

          เซลล์ร่างกายเซลล์หนึ่ง ๆ  จะประกอบด้วยโครโมโซม   2   ชนิด    คือ   โครโมโซมร่างกายและโครโมโซมเพศ เช่น คน โครโมโซมร่างกายจะมี  44 แท่ง หรือ 22 คู่  โครโมโซมเพศจะมี 2 แท่ง หรือ 1 คู่  โดยจะใช้ X และ  Y เป็นตัวกำหนดเพศ ผู้ชายจะใช้สัญลักษณ์ว่า XY ส่วนผู้หญิงจะใช้สัญลักษณ์ว่า XX   ดังนั้นถ้าจะเขียนสัญลักษณ์ ของร่างกาย จะเขียนได้ดังนี้

 

ตัวบ่งชี้ชนิด

เซลล์สืบพันธุ์ ที่จะมีจำนวนเหลือครึ่งหนึ่ง คือ มี  23 แท่ง  ในสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันจะมีจำนวนโครโมโซมแตกต่างกัน ส่วนสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะ  มีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน  หรือ  พูดอีกนัยหนึ่งว่าจำนวนโครโมโซมอาจใช้เป็นตัวบ่งชี้ชนิดของสิ่งมีชีวิตก็ได้ เช่น คนจะมีโครโมโซม 46 แท่ง หรือ 23 คู่  ข้าวโพดมีโครโมโซม 20 แท่ง หรือ 10 คู่

โครโมโซม

 โครโมโซม

                  โดยปกติแล้วสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานที่สำคัญ ก็คือ เซลล์   เซลล์มีส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่    1. เยื่อหุ้มเซลล์   2. ไซโตพลาสซึม    3. นิวเคลียส   ภายในนิวเคลียสจะมีองค์ประกอบที่สำคัญชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิต  เรียกว่า  โครโมโซม  โครโมโซมมีองค์ประกอบเป็นสารเคมีประเภทโปรตีน และ กรดนิวคลีอิก  ขณะแบ่งเซลล์  โครโมโซมจะมีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไป   มีชื่อเรียกตามรูปร่างลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไปของ   โครโมโซม เช่น เมื่อใดที่โครโมโซมคลายเกลียวออกเป็นเพียงเส้นยาวๆ บางๆ  จะเรียกชื่อว่า   “โครมาทิน”  และเรียกโครมาทินที่หดสั้นlห็นเป็นแท่งหนา ๆ  และชัดเจนขึ้นว่า  “โครโมโซม”  ในระยะที่กำลังแบ่งเซลล์บางขั้นตอนจะเห็น โครโมโซมแยกออกเป็น 2 ข้างตามแนวยาว แต่ยังคงมีส่วนที่เชื่อมติดกันอยู่ เรียก โครโมโซมแต่ละข้างว่า “ โครมาทิด ”

                  โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่ปกติจะมีจำนวนคงที่เสมอ   และจะมีจำนวนเป็นเลขคู่   เช่น  โครโมโซมของคนมี  46    แท่ง หรือ  23  คู่    

เม็ดเลือดแดง

เม็ดเลือดแดง

  
            

               เม็ดเลือดแดง (red blood cell หรือ Erythrocyte : มาจากภาษากรีก โดย erythros แปลว่า "สีแดง" kytos แปลว่า "ส่วนเว้า" และ cyte แปลว่า "เซลล์") มีหน้าที่ในการส่งถ่ายออกซิเจนไปเลี้ยงเซลล์ต่าง ๆ ทั่วร่างกาย
เม็ดเลือดแดงมีขนาดประมาณ 6-8 ไมครอน มีลักษณะค่อนข้างกลม เว้าบริเวณกลางคล้ายโดนัท ไม่มีนิวเคลียส มีสีแดง เนื่องจากภายในมีสารฮีโมโกลบิน โดยในกระแสเลือดคนปกติจะพบเม็ดเลือดแดงที่เจริญเติบโตเต็มที่ (Mature red cell) มีเพียงไม่เกิน 2% ที่สามารถพบเม็ดเลือดแดงตัวอ่อน (Reticulocyte) ได้
เม็ดเลือดแดงของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
เม็ดเลือดแดงประกอบด้วยฮีโมโกลบินซึ่งเป็น complex molecule ที่มี heme เป็นส่วนประกอบให้อะตอมของธาตุเหล็กจับกับออกซิเจนเพื่อส่งไปทั่วร่างกาย โดยออกซิเจนสามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของเม็ดเลือดแดงได้อย่างอิสระ นอกจากนี้แล้ว ฮีโมโกลบิน ยังจับกับของเสียที่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วนกลับมาจากเนื้อเยื่อได้อีกด้วย (ในมนุษย์พบว่าออกซิเจนน้อยกว่า 2% และคาร์บอนไดออกไซด์เกือบทั้งหมด อยู่ในพลาสมา) สารที่ใกล้เคียงกันอย่าง myoglobin ทำหน้าที่เป็นที่เก็บออกซิเจนในเซลล์กล้ามเนื้อ
               สีแดงของเลือดมาจากเม็ดเลือดแดง และสีแดงของเม็ดเลือดแดงมาจากหมู่ heme ของ ฮีโมโกลบิน โดยที่พลาสมาเปล่าๆ นั้นมีสีน้ำตาลอ่อน อย่างไรก็ดี สีของเม็ดเลือดแดงอาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับสถานะของ ฮีโมโกลบิน คือ เมื่อจับกับออกซิเจนจะได้ oxyhemoglobin ซึ่งมีสีแดง และเมื่อไม่จับกับออกซิเจนจะได้ deoxyhemoglobin ซึ่งมีสีคล้ำ ซึ่งเมื่อมองผ่านเส้นเลือดจะเห็นมีสีเขียวหรือน้ำเงิน เครื่องมือที่เรียกว่า pulse oxymetry ใช้ข้อมูลนี้ในการวัดปริมาณความเข้มข้นของออกซิเจนในหลอดเลือดแดงจากการเปลี่ยนแปลงของสี ซึ่งมีข้อดีคือสามารถวัดปริมาณความเข้มข้นของออกซิเจนในหลอดเลือดแดงได้โดยไม่ต้องทำการเจาะเส้นเลือด

เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
               เม็ดเลือดแดงที่โตเต็มที่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นไม่มีนิวเคลียส นั่นคือไม่มี DNA ในขณะที่เม็ดเลือดแดงของสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ แทบทุกชนิดต่างมีนิวเคลียสทั้งสิ้น นอกจากนั้นแล้ว เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยังไม่มีออร์แกเนลล์ ซึ่งรวมถึงไมโทคอนเดรีย และสร้างพลังงานโดยการหมักผ่าน glycolysis ของน้ำตาลกลูโคสทำให้ได้กรดแลกติกเป็น product นอกจากนั้นแล้ว เม็ดเลือดแดงยังไม่มี insulin receptor ทำให้การนำกลูโคสเข้าเซลล์ไม่อยู่ภายใต้การควบคุมของฮอร์โมนอินซูลิน และเนื่องจากการไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์นี้เอง ทำให้เม็ดเลือดแดงไม่สามารถสร้างโปรตีนโครงร่างใหม่ หรือเอนไซม์ใหม่ได้ จึงมีอายุจำกัด
               เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีลักษณะแบน บุ๋มตรงกลาง หากมองจากด้านข้างจะมีลักษณะคล้ายดัมเบล รูปร่างเช่นนี้ทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงมีความสามารถในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนกับสิ่งแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น และยังสามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างเพื่อให้สามารถลอดผ่านหลอดเลือดฝอยเล็กๆ ได้
ม้ามเป็นอวัยวะที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บสำรองของเม็ดเลือดแดง แต่หน้าที่นี้ไม่มีประสิทธิภาพเต็มที่นักในมนุษย์ ในขณะที่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น เช่น สุนัข หรือม้า ม้ามทำหน้าที่เก็บเม็ดเลือดแดงจำนวนมากไว้สำหรับนำเข้าสู่กระแสเลือดในภาวะกดดันต่างๆ เพื่อให้ร่างกายสามารถส่งออกซิเจนไปเลี้ยงเนื้อเยื่อได้มากขึ้น

เม็ดเลือดแดงของมนุษย์
               โดยปกติแล้วเม็ดเลือดแดงของมนุษย์นั้นจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6-8 ไมโครเมตร ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเซลล์อื่นๆ ของมนุษย์มาก เม็ดเลือดแดงทั่วๆ ไปของมนุษย์จะมีโมเลกุลฮีโมโกลบินอยู่ประมาณ 270 ล้านโมเลกุล แต่ละโมเลกุลมีหมู่ฮีมอยู่สี่หมู่
               มนุษย์ที่เจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะมีเม็ดเลือดแดงอยู่ในร่างกายประมาณ 20-30 ล้านล้านเซลล์ ผู้หญิงจะมีเม็ดเลือดแดงประมาณ 4-5 ล้านเซลล์ต่อไมโครลิตร (ลูกบาศก์มิลลิเมตร) ผู้ชายจะมีเม็ดเลือดแดงประมาณ 5-6 ล้านเซลล์ต่อไมโครลิตร และคนที่อาศัยอยู่ในเขตที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำ เช่น ในที่สูง ก็อาจมีปริมาณเม็ดเลือดแดงมากกว่านี้ได้ เม็ดเลือดแดงเป็นเม็ดเลือดที่พบมากกว่าเม็ดเลือดชนิดอื่นๆ มาก นั่นคือ ในหนึ่งไมโครลิตรของเลือดมนุษย์ จะมีเม็ดเลือดขาวอยู่เพียงประมาณ 4,000-11,000 เซลล์ และมีเกล็ดเลือดอยู่ประมาณ 150,000-400,000 เซลล์ เซลล์เม็ดเลือดแดงทั้งหมดในร่างกายมีธาตุเหล็กอยู่ประมาณ 3.5 กรัม ซึ่งมากกว่าปริมาณธาตุเหล็กในเนื้อเยื่ออื่นถึงกว่าห้าเท่า
การตรวจสภาพความสมบูรณ์ของเม็ดเลือด (Complete Blood Count - CBC) จะการตรวจเบื้องต้นเพื่อหาปริมาณของเม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว รวมทั้งเกล็ดเลือดในร่างกาย ฮีโมโกลบิน (HGB) คือการวัดปริมาณ HGB ในเม็ดเลือดแดง เพื่อประเมินว่ามีภาวะของโลหิตจางหรือไม่ และสามารถนำข้อมูลที่ได้ไปวินิจฉัยโรคอื่นๆ ได้อีกมาก

ลายพิมพ์DNA

ลายพิมพ์DNA

ปัจจุบันนี้ มีการใช้ลายพิมพ์ DNA ของคน ในการพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่าง พ่อ แม่ ลูก รวมถึงการรับมรดก และพิสูจน์หลักฐานทางอาชญากรรม และยังใช้ลายพิมพ์ DNA ในการบอกเอกลักษณ์ของพืช และสัตว์เศรษฐกิจ และยังใช้ในการพิสูจน์ความสัมพันธ์ทางเผ่าพันธุ์และวิวัฒนาการของสัตว์และพืชด้วย

ลายพิมพ์ DNA คือลำดับเบสที่เป็นเอกลักษณ์ในสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวตนหรือบุคคล วิธีตรวจหาลายพิมพ์ DNA มีหลายประเภทเช่น RFLP (RestrictionFragment Length Polymorphism), RAPD (Rapid AmplifiedPolymorphic DNA), minisatellite DNA และ microsatellite DNAเป็นต้น วิธีตรวจลายพิมพ์DNA แบบ RFLP สามารถใช้ระบุความแตกต่างหรือความเหมือนของ DNA จากคนละแหล่งได้ โดยใช้เอนไซม์ตัดจำเพาะตัดดีเอนเอจากทั้ง 2 แหล่ง (หรือหลายแหล่ง) แล้วนำมาทำเจลอิเลคโตรโฟรีซิส ต่อด้วยเซาท์เธิร์นบลอทไฮบริไดเซชันจากนั้นตรวจผล โดยเปรียบเทียบรูปแบบของแถบ DNA ที่เกิดขึ้นว่าเหมือนหรือต่างกันอย่างไร วิธีการนี้สามารถใช้ตรวจหาผู้ต้องสงสัยที่กระทำผิดได้ โดยเก็บตัวอย่าง DNA จากสถานที่เกิดเหตุมาตรวจเปรียบเทียบกับ DNA ของผู้ต้องสงสัยโดยการเจาะเลือด

มิวเทชัน

 มิวเทชัน

มิวเทชันหรือ การ กลายพันธุ์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมและลักษณะที่เปลี่ยนแปลง สามารถจะถ่ายทอดจากชั่วอายุหนึ่งได้  แบ่งออกเป็น 2 ระดับคือ
1.มิวเทชันระดับโครโมโซม(chromosome mutation)คือการกลายพันธุ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม  อาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซมหรือการเปลี่ยนแปลงจำนวน โครโมโซม
2. มิวเทชันระดับยีน(gene mutation หรือpoint mutation)คือการเปลี่ยนแปลงจากยีนหนึ่งไปเป็นอีกยีนหนึ่งซึ่งป็นผลจากการ เปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ

การเกิดมิวเทชัน

การเกิดการมิวเทชันแบ่งออกได้เป็น  2  ชนิดคือ

1. มิวเทชันที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ  (spontaneous mutstion)อาจเกิดขึ้นเนื่องจากรังสี สารเคมี อุณหภูมิในธรรมชาติ ซึ่งสิ่งต่างๆเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของ เบส(tautomeric shift)หรือการสูญเสียไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของเบส(ionization)ทำให้การจับ คู่ของเบสผิดไปจากเดิมมีผลทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชันหรือทรา สเวอร์ชัน  ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไป  แต่อัตราการเกิดมิวเทชันชนิดนี้จะต่ำมากเช่น เกิดในอัตรา 10-6 หรือ10-5
2.การมิวเทชันที่เกิดจากการชักนำ(induced mutation)เป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดจากมนุษย์ใช้สิ่งก่อกลายพันธุ์(mutagen)ชักนำให้เกิดขึ้นซึ่งสิ่งก่อกลายพันธุ์มีดังนี้

    2.1. สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ(physical mutagen)ได้แก่ อุณหภูมิ รังสีต่างๆ รังสีสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

        ก.รังสีที่ก่อให้เกิดไอออน(ionizing radiation) รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้สูง ซึ่งมักจะทำให้เกิดการแตกหักของโครโมโซม  ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมรังสีเหล่านี้ได้แก่  รังสีแอลฟา เบตา แกมมา นิวตรอนซ์ หรือรังสีเอ็กซ์

        ข.รังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน(non ionizing radiation)รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้ต่ำมักจะทำให้เกิดไทมีนไดเมอร์ (thymine dimer) หรือไซโทซีนไดเมอร์(cytosine dymer) รังสีประเภทนี้ได้แก่รังสีอัลตราไวโอเลต(UV)

    2.2 สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางเคมี(chemical mutagen) ได้แก่สารเคมีต่างๆซึ่งมีหลายชนิดเช่น

       ก. สารเคมีที่มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับเบสชนิดต่างๆของดีเอ็นเอ (base analogues) ซึ่งสามารถเข้าแทนที่เบสเหล่านั้นได้ระหว่างที่เกิดการจำลองโมเลกุลของดี เอ็นเอ ทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสและรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ ได้แก่5-โบรโมยูราซิล  2-อะมิโนพิวรีน5-โบรโมยูราซิล   มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับไทมีน เมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอจะสามารถเข้าไปแทนที่ไทมีนได้ และสามารถเกิดtautomericหรือionizationได้ซึ่งเมื่อเกิดแล้วแทนที่จะจับคู่ กับอะดินีน จะไปจับคู่กับกัวนีน เมื่อมีการจำลองโมเลกุลต่อไปอีกจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสขึ้นได้

       ข. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสูตรโครงสร้างของเบสซึ่งมีผลทำให้เกิด การแทนที่คู่เบสเช่นเดียวกัน ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ได้แก่ 
กรดไนตรัส  ไฮดรอกซิลลามีน ไนโตรเจนมัสตาด เอธิลมีเทนซัลโฟเนต      กรดไนตรัส จะทำหน้าที่ดึงหมู่อะมิโนออกจากโมเลกุลของเบสอะดินีน ไซโทซีน และกัวนีนทำให้เบสอะดีนีนเปลี่ยนเป็นไฮโปแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ เบสไซโทซีนเปลี่ยนเป็นยูราซิลซึ่งสามารถจับคู่กับเบสอะดีนีนได้และเบสกัวนีน เปลี่ยนเป็นแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ดังนั้นเมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็น เอจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชัน

      ค. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเพิ่มและการขาดของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของ ดีเอ็นเอซึ่งมีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไป  สารเคมีเหล่านี้ได้แก่  สีย้อมเช่น อะคริดีน ออเรนจ์,โพรฟลาวีน   โมเลกุลของอะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนสามารถเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอหรือทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกแทรกโดย
อะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนหลุดออกมา เมื่อมีการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอ  จะได้โมเลกุลของดีเอ็นเอที่มีการเพิ่มของนิวคลีโอไทด์และการขาดหายไปของนิ วคลีโอไทด์   ยีนที่เปลี่ยนแปลงไปนี้อาจจะกลายเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อยก็ได้  หรืออาจทำให้เกิดการตายขึ้นได้(lethal  gene)

โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีนเป็นตัวอย่างของการเกิดมิวเทชัน

 โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

 

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (อังกฤษ: Electron microscope) ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2475 ในประเทศเยอรมนี โดยนักวิทยาศาสตร์ 2 คน คือ แมกซ์ นอลล์ และ เอิร์นท์ รุสกา เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ลำอิเล็กตรอนแทนแสงธรรมดา กล้องแบบนี้มีหลักการทำงานคล้ายกับกล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง แต่แตกต่างกันที่ส่วนประกอบภายใน กล่าวคือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะใช้ลำอิเล็กตรอนซึ่งมีขนาดเล็กมากวิ่งผ่านวัตถุและโฟกัสภาพลงบนจอเรืองแสง เลนส์ต่าง ๆ ในกล้องจะใช้ขดลวดพันรอบ ๆ แท่งเหล็กอ่อน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ซึ่งสนามแม่เหล็กจะผลักกับประจุของอิเล็กตรอน ทำให้อิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปสู่เป้าหมายได้

 ระบบเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าแทนเลนส์แก้วในกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้านั้นประกอบด้วยขดลวดพันรอบแท่งเหล็ก เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ซึ่งทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนเข้มข้นขึ้นเพื่อไปตกอยู่ที่วัตถุที่ต้องการศึกษา เลนส์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนั้นประกอบด้วย เลนส์รวมแสง และโปรเจกเตอร์ เลนส์ โดย โปรเจกเตอร์เลนส์นั้นมีหน้าที่ฉายภาพ จากตัวอย่างที่ต้องการศึกษาลงบนจอภาพ ซึ่งจอภาพจะฉาบด้วยสารเรืองแสง เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนตกบนจอภาพจะทำให้เกิดการเรืองแสงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้นผู้ศึกษาจึงสามารถมองเห็นภาพบนจอและสามารถบันทึกภาพนั้นด้วยกล่องถ่ายรูปซึ่งประกอบอยู่ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้มีกำลังขยาย 500,000 เท่า

 แหล่งกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน

แหล่งกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน คือ ปืนยิงอิเล็กตรอน ซึ่งมีลักษณะเป็นขดลวดตัววีทำจากทังสเตน อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาหลังจากผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวด เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก จึงต้องมีการดูดอากาศออกจากตัวกล้องให้เป็นสุญญากาศ เพื่อป้องกันการรบกวนของลำแสงอิเล็กตรอน และเพื่อป้องกันการเกิดการหักเห เนื่องมาจากการชนกันของมวลอากาศกับลำแสงอิเล็กตรอน

 ชนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ในปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมี 2 ชนิด

1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน (Transmission Electron microscope) หรือเรียกแบบย่อว่า TEM ซึ่งคิดค้นโดย เอิร์นส์ท รุสกา ในปีพ.ศ. 2475 ใช้ศึกษาโครงสร้างภายในของเซลล์ โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องผ่านเซลล์หรือตัวอย่างที่ต้องการศึกษาซึ่งผู้ศึกษาต้องเตรียมตัวอย่างให้ได้ขนาดบางเป็นพิเศษ
2. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด (Scanning Electron microscope) หรือเรียกแบบย่อว่า SEM ซึ่งคิดค้นโดยเอ็ม วอน เอนเดนนี่ สร้างสำเร็จในปีพ.ศ. 2481 ใช้ศึกษาโครงสร้างของผิวเซลล์หรือผิววัตถุ โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องกราดไปบนผิวของวัตถุ ทำให้ได้ภาพที่มีลักษณะเป็น 3 มิติ

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

1. Light microscope เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่พบอยู่ทั่วไป โดยเวลาส่องดูจะเห็นพื้นหลังเป็นสีขาว และจะเห็นเชื้อจุลินทรีย์มีสีเข้มกว่า
2. Stereo microscope เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ส่องดูสิ่งมีชีวิตที่ไม่เล็กมาก ส่องดูเป็น3มิติ ส่วนใหญ่จะใช้ในการศึกษาแมลง
3. Dark field microscoe เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีพื้นหลังเป็นสีดำ เห็นเชื้อจุลินทรีย์สว่าง เหมาะสำหรับใช้ส่องจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็ก ที่ติดสียาก
4. Phase contrast microscope ใช้สำหรับส่องเชื้อจุลินทรีย์ที่ยังไม่ได้ทำการย้อมสี จะเห็นชัดเจนกว่า Light microscope
5. Fluorescence microscope ใช้แหล่งกำเนิดแสงเป็น อัลตราไวโอเลต ส่องดูจุลินทรีย์ที่ย้อมด้วยสารเรืองแสง ซึ่งเมื่อกระทบกับแสง UV จะเปลี่ยนเป็นแสงช่วงที่มองเห็นได้ แล้วแต่ชนิดของสารที่ใช้ พื้นหลังมักมีสีดำ

ไซโทพลาซึม

ไซโทพลาซึม

เป็นส่วนที่อยู่ในเซลล์ทั้งหมด ยกเว้นนิวเคลียส ไซโทพลาสซึม เป็นของเหลว มีความข้นโปร่งแสง ประกอบด้วย น้ำประมาณ 75 - 90 เปอร์เซ็นต์ ที่เหลือเป็นสารชนิดอื่น เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรท ไขมัน และสารอนินทรีย์ที่อยู่ในรูปสารละลาย ส่วนสารอินทรีย์ มักอยู่ในรูปของคอลลอยด์ (colloid)


หน้าที่ของไซโทพลาสซึม   • เป็นบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาเคมีของเซลล์
   • สลายวัตถุดิบเพื่อให้ได้พลังงานและสิ่งที่จำเป็นสำหรับเซลล์
   • สังเคราะห์สารที่จำเป็นสำหรับเซลล์
   • เป็นที่เก็บสะสมวัตถุดิบสำหรับเซลล์
   • เกี่ยวข้องกับกระบวนการขับถ่ายของเสียของเซลล์

ภาวะโลกร้อน (Global Warming)

ภาวะโลกร้อน (Global Warming)

      ภาวะโลกร้อน (Global Warming) หรือ ภาวะภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง (Climate Change) เป็นปัญหาใหญ่ของโลกเราในปัจจุบัน สังเกตได้จาก อุณหภูมิ ของโลกที่สูงขึ้นเรื่อยๆ สาเหตุหลักของปัญหานี้ มาจาก ก๊าซเรือนกระจก ค่ะ (Greenhouse gases)
ปรากฏการณ์เรือนกระจก มีความสำคัญกับโลก เพราะก๊าซจำพวก คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ มีเทน จะกักเก็บความร้อนบางส่วนไว้ในในโลก ไม่ให้สะท้อนกลับสู่บรรยากาศทั้งหมด มิฉะนั้น โลกจะกลายเป็นแบบดวงจันทร์ ที่ตอนกลางคืนหนาวจัด (และ ตอนกลางวันร้อนจัด เพราะไม่มีบรรยากาศ กรองพลังงาน จาก ดวงอาทิตย์) ซึ่งการทำให้โลกอุ่นขึ้นเช่นนี้ คล้ายกับหลักการของ เรือนกระจก (ที่ใช้ปลูกพืช) จึงเรียกว่า ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect) ค่ะ
แต่การเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของ CO2 ที่ออกมาจาก โรงงานอุตสาหกรรม รถยนต์ หรือการกระทำใดๆที่เผา เชื้อเพลิงฟอสซิล (เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ หรือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน ) ส่งผลให้ระดับปริมาณ CO2 ในปัจจุบันสูงเกิน 300 ppm (300 ส่วน ใน ล้านส่วน) เป็นครั้งแรกในรอบกว่า 6 แสนปี
ซึ่ง คาร์บอนไดออกไซด์ ที่มากขึ้นนี้ ได้เพิ่มการกักเก็บความร้อนไว้ในโลกของเรามากขึ้นเรื่อยๆ จนเกิดเป็น ภาวะโลกร้อน ดังเช่นปัจจุบัน
ภาวะโลกร้อนภายในช่วง 10 ปีนับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2533 มานี้ ได้มีการบันทึกถึงปีที่มีอากาศร้อนที่สุดถึง 3 ปีคือ ปี พ.ศ. 2533, พ.ศ.2538 และปี พ.ศ. 2540 แม้ว่าพยากรณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ยังมีความไม่แน่นอนหลายประการ แต่การถกเถียงวิพากษ์วิจารณ์ได้เปลี่ยนหัวข้อจากคำถามที่ว่า "โลกกำลังร้อนขึ้นจริงหรือ" เป็น "ผลกระทบจากการที่โลกร้อนขึ้นจะส่งผลร้ายแรง และต่อเนื่องต่อสิ่งที่มีชีวิตในโลกอย่างไร" ดังนั้น ยิ่งเราประวิงเวลาลงมือกระทำการแก้ไขออกไปเพียงใด ผลกระทบที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งร้ายแรงมากขึ้นเท่านั้น และบุคคลที่จะได้รับผลกระทบมากที่สุดก็คือ ลูกหลานของพวกเราเอง

ไบโอมบนบก

ไบโอมบนบก

ไบโอมบนบก (terrrestrial biomes) 
     ใช้เกณฑ์ปริมาณน้ำฝนและอุณหภูมิเป็นตัวกำหนด  ไบโอมบนบกที่อยู่ในโลกแบ่งได้หลายไบโอม แต่ไบโอมบนบกที่สำคัญที่กล่าวถึงมีทั้งหมด  7 ประเภท  ได้แก่
            1 ไบโอมป่าดิบชื้น
            2 ไบโอมป่าผลัดใบในเขตอบอุ่น
            3 ไบโอมป่าสน
            4 ไบโอมทุ่งหญ้าเขตอบอุ่ม
            5 ไบโอมสะวันนา
            6 ไบโอมทะเลหราย
            7 ไบโอมทุนดรา

1.  ป่าดิบชื้น ( evergreen forest) หรืออาจเรียกว่า ป่าฝนเขตร้อน (tropicalrainforest)               
        เป็นบ้านเขียวชอุ่มร่มรื่นที่พบบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลก อากาศบริเวณนี้มีการเปลี่ยนไม่มากนัก ที่สำคัญคือมีฝนตกชุกถึงปีละ 2,000-5,000 มม. (2-5 เมตร ) ต่อปี ทำให้มีความชุ่มชื้น มีอินทรียสารอุดมสมบูรณ์มาก และมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่เป็นจำนวนมากมายมหาศาล ป่าดงดิบมีหลายแบบ ที่พบในประเทศไทย มีทั้งป่าดิบเขา ป่าดิบแล้ง ป่าพรุ ฯลฯ

2. ป่าผลัดใบใบเขตอบอุ่น (deciduous forest)
        ป่าผลัดใบได้รับน้ำฝนประมาณ 600-2,500 มม. ต่อปี พบทั้งในเขตอบอุ่น และเขตร้อนของโลก เช่น ในทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป ประเทศจีน และในประเทศไทย พรรณไม้หลักเป็นไม้ต้นใบกว้างซึ่งทิ้งใบในช่วงฤดูแล้ง หรือช่วงฤดูหนาว และผลิใบอีกครั้งเมื่อมีฝนตก สัตว์ที่พบ เช่น กวางเอลก์ และสุนัขจิ้งจอก

3.  ป่าสน หรือไทก้า ( taiga ) 
             เป็นภูมิอากาศแบบกึ่งอาร์กติก Continental Subarctic climate เป็นเขตหนาวเย็นและแห้ง มีระยะเวลาที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งนานกว่า 6 เดือน ในเดือนมกราคม อุณหภูมิ ประมาณ - 6 องศาเซลเซียส ส่วนในฤดูร้อน มีอากาศ อบอุ่นขึ้น อุณหภูมิในเดือนกรกฎาคม ประมาณ 16 องศาเซลเซียส มีฝนตกในฤดูร้อน ปริมาณ หยาดน้ำฟ้า 500-1,000 มิลลิเมตรต่อปี ส่วนใหญ่ตกในรูปของหิมะ  มีฝนตกมากกว่าเขตทุนดรา และมีฤดูร้อนยาวนานกว่าเขตทุนดราเล็กน้อย มีสนเป็นพรรณไม้หลัก พบในแคนาดา จีน ฟินแลนด์ ฯลฯ สัตว์ที่พบในป่าสน เช่นกวางมูส และนกฮูกเทาใหญ่ 

4. ทุ่งหญ้าเขตอบอุ่น ( grassland )   
         ทุ่งหญ้าได้รับน้ำฝนประมาณ 250-600 มม. ต่อปี ทุ่งหญ้ามักมีฝนตกในช่วงฤดูร้อน และแห้งแล้งในฤดูหนาว ทุ่งหญ้าในเขตอบอุ่นที่พบในทวีปอเมริกาเหนือ เรียกว่า แพรรี่ ( prairie ) ในเขตยูเรเชีย เรียก สเต็ปป์ (steppe) และในทวีปอเมริกาใต้เรียก แพมพา (pampa) นอกจากทุ่งหญ้าแล้ว ยังมีไม้พุ่มที่มีหนาม มีไม้ต้นทนแล้ง และทนไฟป่า เช่น เบาบับ (baobab) และพวกกระถิน (acacia) สัตว์ที่พบมีหลากหลาย เช่น ช้าง ม้าลาย สิงโตในอัฟริกา หมีโคลา จิงโจ้ และนกอีมูในออสเตรเลีย 

5. ทุ่งหญ้าสะวันนา
            มักจะพบกระจายอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตร ของทวีปแอฟริกา หรืออเมริกาใต้ มีลักษณะเป็นป่าไม้

 

จนถึงทุ่งหญ้า ที่มีต้นไม้กระจายอยู่ห่างๆ กันทั้งนี้เนื่องจากความชื้นในฤดูแล้งไม่เพียงพอสำหรับการปก

 

คลุมของต้นไม้ให้เต็มพื้นที่ ไม้บางชนิดเป็นพวกทนแล้ง (xerophyte) การที่มีเรือนยอดโปร่งทำให้ไม้พื้น

 

ล่างขึ้นอยู่อย่างหนาแน่น โดยเฉพาะหญ้าชนิดต่างๆสัตว์ที่พบมีหลากหลาย เช่น ช้าง ม้าลาย สิงโตใน

อัฟริกา หมีโคลา จิงโจ้ และนกอีมูในออสเตรเลีย

6. ทะเลทราย ( desert )

                คือบริเวณที่มีปริมาณน้ำฝน 250 มม. ต่อปี และบางช่วงอาจไม่มีฝนตกยาวนานถึง 8-10 ปี ทะเลทรายบางแห่งซึ่งมีอากาศร้อน เช่น ทะเลทรายซาฮาราในอัฟริกา ทะเลทรายโซโนรันในเม็กซิโก มีฤดูหนาวสั้นๆ ที่ไม่หนาวมากนัก แต่ทะเลทรายบางแห่ง เช่น ทะเลทรายโกบีในมองโกเลียอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งยาวนานในฤดูหนาวพืชที่พบในทะเลทรายเป็นพวกไม้พุ่มทนแล้ง พืชอวบน้ำ และพืชปีเดียว ในทะเลทรายมีสัตว์เลื้อยคลาน พวกงูและกิ้งก่า และสัตว์ใช้ฟันกัดแทะ เช่น พวกหนูชุกชุม สัตว์ส่วนใหญ่หากินกลางคืนเพื่อหลีกเลี่ยงอากาศร้อนในตอนกลางวัน

7. ทุนดรา (tundra) หรือ ภูมิอากาศแบบอาร์กติก Arctic climate หรือทุ่งหิมะแถบขั้วโลก
                                มีอาณาเขตตั้นแต่เส้นรุ้งที่ 60 เหนือขึ้นไปจนถึงขั้วโลก เป็นบริเวณหนาวเย็นที่มีหิมะปกคลุมเกือบตลอดปี แม้ในช่วงฤดูร้อน  ซึ่งเป็นสั้นๆ ประมาณ 2-3 เดือน อุณหภูมิในฤดูร้อนเฉลี่ยต่ำกว่า 10 องศาเซลเซียส ส่วนในฤดูหนาว อากาศหนาวจัด อุณหภูมิ ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งยาวนานกว่า 6 เดือน ฝนตกน้อย ปริมาณหยาดน้ำฟ้าประมาณ 500 มิลลิเมตร ส่วนใหญ่ตกในรูปของหิมะ ใต้พื้นดินก็ยังเป็นน้ำแข็ง เขตทุนดรา ได้แก่ พื้นที่ของรัฐอะลาสก้า และไซบีเรีย ในช่วงฤดูหนาวอันยาวนานเป็นช่วงที่ขาดชีวิตชีวา สัตว์จะจำศีล(Hibermation) หรือหลบอยู่ใต้หิมะ และใต้ก้อนน้ำแข็ง พืชหยุดชะงักการเจริญเติบโต ในฤดูร้อนพื้นดินและพื้นน้ำจะสลับกันเป็นลวดลายสวยงาม ชุมชนแบบทุนดราเป็นชุมชนแบบง่ายๆ ไม่ยั่งยืนและไม่สมดุล เนื่องจากสภาพอากาศที่หนาวเย็นจึงทำให้มีอัตราการระเหยต่ำ การสลายตัวของธาตุอาหารเกิดอย่างช้าๆ ทำให้ค่อนข้างขาดแคลนอาหาร แม้สภาพแวดล้อมจะไม่ใคร่เหมาะสม แต่สิ่งมีชีวิตก็สามารถปรับตัวให้อยู่รอดได้ พืชมีอายุการเจริญสั้นเพียงแค่ 60 วัน พืชชนิดเด่นได้แก่ ไลเคนส์ นอกจากนี้ยังมีมอส กก หญ้าเซดจ์(Sedge) และไม้พุ่มเตี้ย เช่น วิลโลแคระ
                                    สัตว์ในเขตทุนดรามีไม่กี่ชนิด ได้แก่ นก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และแมลง สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดเด่น คือ กวางคาริบู กวางเรนเดียร์ กระต่ายป่าขั้วโลก หนูเลมมิง สุนัขป่าขั้วโลก นกชนิดเด่น คือ นกทามิแกน นกเค้าแมวหิมะ นอกจากนี้ยังมีนกจากแหล่งอื่นอพยพเข้ามาในฤดูร้อน แมลง ยุง

biohazard 5

http://kpch-biohazard.blogspot.com/

biohazard 4

http://kpch-biohazard.blogspot.com/

biohazard 3

http://kpch-biohazard.blogspot.com/

biohazard 2

http://kpch-biohazard.blogspot.com/

biohazard 1

http://kpch-biohazard.blogspot.com/

Hello this is kpch-biohazard

http://kpch-biohazard.blogspot.com/