วิชาการ.คอม-บทเรียนออนไลน์-โครโมโซม | บทเรียน วิชาการ.คอม
ชีววิทยา
 

โครโมโซม

สร้างเมื่อ 03 เม.ย. 2555 12:20:54
  • ระดับม.6
  • 10,100 view

โครโมโซม

คำถามนำ

     ยีนกับโครโมโซมมีความสัมพันธ์กันอย่างไร

 

               จากทฤษฎีโครโมโซมในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของซัตตัน การค้นพบ DNA ว่าเป็นสารพันธุกรรมโดยการทดลองของแอเวอรี่ และคณะ รวมทั้งกระบวนการทางเซลล์วิทยา (cytology) ที่ศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ พบว่า DNA เป็นองค์ประกอบของโครโมโซม และยีนก็คือส่วนของ DNA ที่ทำหน้าที่กำหนดลักษณะทางพันธุกรรมที่อยู่บนโครโมโซมนั่นเอง ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายมุ่งศึกษาโครโมโซมและ DNA โดยละเอียด เพราะจะนำไปสู่ความเข้าใจการเกิดลักษณะต่างๆของสิ่งมีชีวิต

 

17.3.1 รูปร่าง ลักษณะ และจำนวนโครโมโซม              

                นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่าเซลล์ที่ยังไม่มีการแบ่งเซลล์โครโมโซมจะมีลักษณะเป็นเส้นเล็กยาวขดพันกันอยู่ภายในนิวเคลียสเรียกว่า โครมาทิน เมื่อมีการแบ่งเซลล์ โครโมโซมจะจำลองตัวเองเป็นเส้นคู่ที่เหมือนกันทุกประการในระยะอินเตอร์เฟส แล้วจึงขดสั้นและหนาขึ้น สามารถเห็นได้อย่างชัดเจนที่สุดในระยะเมทาเฟส จากการย้อมด้วยสี DNA เช่น สีแอซีโทคาร์มีน หรือ ฮีมาทดซิลิน (hematoxilin) เป็นต้น 

               สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งอาจมีโครโมโซมที่มีรูปร่างแบบเดียวหรือหลายแบบก็ได้ นักเรียนสามารถศึกษาโครโมโซมแบบต่างๆได้ ดังภาพที่ 17-5

                                

                                                                          ภาพที่ 17-5 โครโมโซมแบบต่างๆ              

 

             ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ร่างกาย มีโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์ เช่น คน โครโมโซมชุดหนึ่งได้รับจากพ่อ อีกชุดหนึ่งได้รับจากแม่ เมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมที่เป็นคู่กันจะมาเข้าคู่กันแล้วแยกออกจากกันไปสู่เซลล์ลูกที่สร้างขึ้น เมื่อเสร็จสิ้นการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมในเซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะลดลงครึ่งหนึ่งเรียกว่า แฮพลอยด์ โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตแต่ละสปีชีส์มีจำนวนโครโมโซมคงที่ ดังแสดงในตารางที่ 17.1

รู้รึเปล่า?

     สิ่งมีชีวิตบางชนิดจะมีบางช่วงของวัฏจักรสิ่งมีชีวิต ที่เซลล์ร่างกาย(somatic cell) อาจมีจำนวนโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ เช่น เส้นใยของเห็ดรา แกมีโทไฟต์ของมอส สาหร่ายชั้นต่ำ เป็นต้น

 

ตารางที่ 17.1 จำนวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ

สิ่งมีชีวิต

จำนวนโครโมโซม(2n)

สิ่งมีชีวิต

จำนวนโครโมโซม(2n)

มนุษย์ (Homo sapiens)

ลิงชิมแฟนซี (Pan trogodytes)

ม้า (Equus calibus)

สุนัข (Canis Familiaris)

แมว (Felis domesticus)

หนู (Mus musculus)

ไก่ (Gallus domesticus)

กบ (Rana pipiens)

ผึ้ง (Apis mellipifera)

แมลงวัน (Musca domestica)

แมลงหวี่

(Drosophila melanogaster)

ยุงก้นปล่อง (Anopheles dirus)

46

48

64

78

38

40

78

26

32

12

8

 

6

สน (Pinus ponderosa)

กะหล่ำปลี (Brassica olearacea)

ถั่วลันเตา (Pisum sativum)

ฝ้าย (Gossypium hirsutum)

มะเขือเทศ

(Lycopercicon esulentum)

หอม (Allium cepa)

ยาสูบ (Nicotiana tabacum)

ข้าว (Oryza sativa)

ข้าวโพด(Zea mays)

กล้วย (Musa paradisiaca)

แตงโม (Citrillus vulgalis)

ชา (Camellia sinensis)

24

18

14

52

24

 

16

48

24

20

22

22

30

                 
                17.3.2 ส่วนประกอบของโครโมโซม 
             
                ถ้าหากจะประมาณสัดส่วนระหว่าง DNA และโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของโครโมโซมของยูคาริโอต จะพบว่าประกอบด้วย DNA 1 ใน 3 และอีก 2 ใน 3 เป็นโปรตีน โดยส่วนที่เป็นโปรตีนจะเป็น ฮิสโตน (histone) และนอนฮิสโตน (non-histone) อย่างละประมาณเท่าๆกัน
               ในปี พ.ศ. 2427 นักวิทยาศาสตร์พบว่าฮิสโตนเป็นโปรตีนที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโนที่มีประจุบวก (basic amino acid) เช่น ไลซีน และอาร์จีนีน ทำให้มีสมบัติในการเกาะจับกับสาย DNA ซึ่งมีประจุลบได้เป็นอย่างดี และทำให้เกิดการสร้างสมดุลของประจุ</b> (neutralize) ของโครมาทินด้วยสาย DNA พันรอบกลุ่มโปรตีนฮิสโตนคล้ายเม็ดลูกปัด เรียกโครงสร้างนี้ว่า <b>นิวคลีโอโซม</b> (nucleosome) โดยจะมีฮิสโตนบางชนิดเชื่อมต่อระหว่างเม็ดลูกปัดแต่ละเม็ด ดังภาพที่ 17-6    
                                                    

                                                   
                                                        ภาพที่ 17-6 DNA ฮิสโตนที่ประกอบกันเป็นโครโมโซมของยูคาริโอต 


 

รู้รึเปล่า?

     การศึกษาโครโมโซมของคนมีการเลือกเซลล์ชนิดต่างๆเพื่อวัตถุประสงค์ต่างกันดังนี้

เซลล์ไขกระดูก : เพื่อตรวจโครโมโซมในคนที่เป็นมะเร็ง

ในเซลล์เม็ดเลือดขาว

ลิมโฟไซต์ : เพื่อศึกษาลักษณะขนาด จำนวนของโครโมโซมและนำไปจัดเรียงเป็นคู่ เรียกว่า คาริโอไทป์ (karyotype)

เซลล์ทารกจากน้ำคร่ำ : เพื่อศึกษาความผิดปกติทางพันธุกรรม

ชิ้นเนื้อรก : เพื่อวินิจฉัยความผิดปกติหรือโรตบางอย่างของทารก

   

      ส่วนของโปรตีนนอนฮิสโตนนั้นมีมากมายหลายชนิด อาจเป็นร้อยหรือเป็นพันชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต โดยโปรตีนเหล่านี้จะมีหน้าที่แตกต่างกันไป บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNA หรือบางชนิดก็เกี่ยวข้องกับกระบวนการจำลองตัวเองของ DNA (DNA replication) หรือการแสดงออกของยีน เป็นต้น

             สำหรับในโพรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย E. coli มีจำนวนโครโมโซมชุดเดียว และมีโครโมโซมเพียงโครโมโซมเดียว เป็นรูปวงแหวนอยู่ในไซโทพลาซึม ประกอบด้วย DNA 1 โมเลกุล และไม่มีฮิสโตนเป็นองค์ประกอบ
             สารพันธุกรรมทั้งหมดของโครโมโซม 1 ชุด ของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ เรียกว่า จีโนม(genome) จากการศึกษาพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีขนาดของจีโนมและจำนวนยีนแตกต่างกัน ดังตารางที่ 17.2

 

 

 

 

 

         

รู้รึเปล่า?

     ความหมายของจีโนมในแบบต่างๆ แต่เดิมจีโนมหมายถึง ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง ใช้กับไวรัสหรือเซลล์โพรคาริโอต ส่วนในเซลล์ของยูคาริโอต จีโนมหนายถึงข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์แฮพลอยด์แต่ในปัจจุบันจีโนม อาจหมายถึงสารพันธุกรรมหรือกรดนิวคลีอิกทั้งหมดภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งประกอบด้วยจีโนมในนิวเคลียสในไมโทคอนเดรีย และในคลอโรพลาสต์

 

       ส่วนของโปรตีนนอนฮิสโตนนั้นมีมากมายหลายชนิด อาจเป็นร้อยหรือเป็นพันชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต โดยโปรตีนเหล่านี้จะมีหน้าที่แตกต่างกันไป บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNA หรือบางชนิดก็เกี่ยวข้องกับกระบวนการจำลองตัวเองของ DNA (DNA replication) หรือการแสดงออกของยีน เป็นต้น

       สำหรับในโพรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย E. coli มีจำนวนโครโมโซมชุดเดียว และมีโครโมโซมเพียงโครโมโซมเดียว เป็นรูปวงแหวนอยู่ในไซโทพลาซึม ประกอบด้วย DNA 1 โมเลกุล และไม่มีฮิสโตนเป็นองค์ประกอบ

       สารพันธุกรรมทั้งหมดของโครโมโซม 1 ชุด ของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ เรียกว่า จีโนม (genome) จากการศึกษาพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีขนาดของจีโนมและจำนวนยีนแตกต่างกัน ดังตารางที่ 17.2