<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/296" type="text/javascript"></script> |
|
มหัศจรรย์ ดีเอ็นเอ (DNA)
มีกี่คนที่ทราบว่า ดีเอ็นเอ ในร่างกายเรา รวมกันแล้วยาวกว่า ระยะทางไปกลับโลกดวงอาทิตย์ 50 รอบ รวมทุกเรื่องราว ทุกรายละเอียดของ ดีเอ็นเอ (DNA) ถ่ายทอดง่ายๆ อ่านกันได้ทุกคน
post ครั้งแรก: Mon 4 July 2005, 10:37 am ปรับปรุงล่าสุด: Mon 4 July 2005, 10:37 am
|
ดร.
นำชัย ชีววิวรรธน์
หน่วยปฏิบัติการวิจัยกลางไบโอเทค
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (BioTec)
วิชาการ.คอม (www.vcharkarn.com)
ในสองตอนแรกที่ผ่านไป ผมสรุปไว้ว่า ดีเอ็นเอมีขนาดที่เล็กมากๆ แต่การที่เราทราบแล้วในปัจจุบันว่า
ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลที่เก็บ รหัสพันธุกรรม ที่กำหนดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต
ดังนั้น ดีเอ็นเอก็น่าจะมีความสามารถในการ เก็บข้อมูล ได้เป็นอันดี ลองมาดูกันนะครับว่า
ความสามารถในการเก็บข้อมูลดังกล่าว มีความเกี่ยวพันกับรูปทรงและความเป็นระเบียบของดีเอ็นเออย่างไร
มีใครลองไปทำ การบ้าน เรื่อง เทปเพลงและเส้นเชือก ที่ผมให้ไว้ เมื่อสองตอนที่แล้วดูบ้างครับ
?
![]() รูปที่ 1 (ด้านบน) ตลับเทปเพลงธรรมดาที่เราคุ้นเคยกันดี สามารถบันทึก ประวัติศาสตร์ ในรูปของเสียงได้นับชั่วโมง รูปที่ 2 (ด้านล่าง) เนื้อเทปที่เรียงกันอยู่อย่างเป็นระเบียบสามารถเก็บ เสียง ได้ แบบเดียวกับ ดีเอ็นเอที่เรียงตัวกันอยู่ อยู่เป็นระเบียบสามารถเก็บ รหัสพันธุกรรม ได้ |
ถ้ามีใครไปลองวัดความยาวของ
เนื้อ เทปเพลงดูก็จะพบว่า เป็นเรื่องน่าประหลาดใจไม่น้อยทีเดียวว่า ตลับเทปเพลงที่สามารถอัดเสียง
(เพลง ฯลฯ) ได้ยาวถึง 60 นาที (รวมสองหน้าเทป) นั้น มีความกว้างเพียง 6.3 เซนติเมตร
และ ยาวเพียง 9.9 เซนติเมตร แต่สามารถเก็บเนื้อเทปที่มีความยาวถึง 90 เมตร ได้
(ยาวกว่าความยาวของตลับเทปถึงเกือบร้อยเท่า!) [รูปที่ 1 และ 2]
ความจริงเรื่องเทปเพลงนี่
ลองพิจารณาดูให้ดีๆ ก็จะยิ่งประหลาดใจครับ การที่เราอัดเสียงเอาไว้ได้ก็หมายถึง
เราสามารถแปลง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ชนิดหนึ่งที่ จับต้องไม่ได้ และ ล่องลอยไปมาในอากาศ
ให้กลายเป็น สัญญาณ หรือ รหัส อีกอย่างหนึ่งเก็บอยู่บนเนื้อเทป ซึ่งเป็นสิ่งที่มีลักษณะ
จับต้องได้ (คือ อย่างน้อยก็มีลักษณะเป็นตัวตน และ รูปธรรมมากกว่าคลื่นที่ล่องลอยไปมาในอากาศ
... นั่นแหละครับ) และ ยังสามารถนำมาแปลงกลับไปเป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่จับต้องไม่ได้
(คือ เปิดฟังเสียงได้) อีกแน่ะ!
มองอีกอย่างก็คือ เราสามารถเก็บ อดีต (หรือ ประวัติศาสตร์) ของเสียงที่
เคยเกิดขึ้นมาแล้ว ไว้ได้ด้วยตลับเทปธรรมดาๆ นี่แหละครับ!
ถ้าสังเกตให้ดีจะเห็นว่า
เนื้อเทปดังกล่าวต้องเก็บเป็นระเบียบทีเดียวคือ พันม้วนเป็นวงอย่างดี นอกจากนี้ยังต้องเรียบตึง
ไม่ยับย่นหงิกงอ และ ต้องอยู่ในตำแหน่งที่เลื่อนไปบน หัวอ่าน ของเครื่องเล่นเทปอย่างพอเหมาะพอดี
(ไม่เอียงหรือตกขอบไปด้านใดด้านหนึ่ง)
คิดว่าคงมีหลายคนที่เคยเจอกับปัญหาเนื้อเทปเกิดยับย่นยู่ยี่
(อาจจะเป็นเพราะ ถูกเครื่องเล่นเทปที่เริ่มเก่าหรือชำรุด งับ เอา) ซึ่งก็จะสังเกตได้ไม่ยากว่า
การที่จะแก้ไขให้ดีเหมือนเดิมนั้น แทบจะทำไม่ได้เอาทีเดียว และ การที่จะตัดเอาเทปตรงเฉพาะส่วนดังกล่าวทิ้งไปแล้ว
ต่อใหม่ด้วยเทปกาวก็แทบจะเป็น งานฝีมือ แบบหนึ่งเลยทีเดียว
หากมองในแง่นี้แล้ว
ดีเอ็นเอก็ต้องเก็บรักษาอย่างเป็น ระบบ และ ระเบียบ (คือ มีตำแหน่งก่อนและ
หลังในสายดีเอ็นเอที่แน่นอนและชัดเจน
ซึ่งเราจะคุยกันเรื่องนี้อีกครั้งในภายหลังนะครับ)
ไม่แตกต่างกันกับ เนื้อเทปเพลงแต่อย่างใด แต่ส่วนที่ต่างกันมากก็คือ ตามธรรมชาติแล้ว
หากเกิดกรณีที่ดีเอ็นเอแตกหักเสียหาย (เช่น ดีเอ็นเอของ เซลล์ผิวหนัง ที่โดนแสงอัลตราไวโอเลต
หรือ UV ในแสงแดด แผดเผาอย่างรุนแรงเป็นเวลานานๆ) กลไกการตรวจสอบ ตลอดจนซ่อมแซม
และสร้างดีเอ็นเอ ส่วนที่แตกหักเสียหายขึ้นใหม่ (ด้วยเอนไซม์หลายๆ ชนิด) ก็สามารถทำหน้าที่ได้เป็นอย่างดี
(เรียกว่า ดีอย่างเหลือเชื่อ ทีเดียวล่ะครับ)
เพราะมิฉะนั้นประชากรโลกในแถบศูนย์สูตรโลก
ก็คงเป็นมะเร็งผิวหนังกันไปหมดแล้ว
คราวนี้ หากเราจะมาดูกันที่รูปทรงของดีเอ็นเอ
ก็จะพบว่า
ธรรมชาติได้รังสรรค์ รูปทรง อันแสนเหมาะสมกับงานของมันเป็นอย่างยิ่ง
กล่าวคือ ดีเอ็นเอมีลักษณะตามธรรมชาติเป็นสายคู่ เป็นสายคู่กันที่ไม่ธรรมดามากๆ
คือ เป็นสายคู่ของดีเอ็นเอที่จับกันได้อย่างพอเหมาะพอเจาะ (ยิ่งกว่ากิ่งทองใบหยกเสียอีก!)
เกาะเกี่ยวกันอยู่ โดย ตกร่องปล่องร่องชิ้น กันทุกแง่มุม สองสายของดีเอ็นเอนั้นจับกัน
และ บิดไปมาคล้ายกับ บันไดเวียน หรือ หากตัดสายดีเอ็นเอแต่ละท่อนออกมาดู ก็จะเห็นได้ว่ามีลักษณะคล้ายๆ
กับ สปริง ซึ่งจัดว่าเป็นโครงสร้างแบบหนึ่งที่มีความยืดหยุ่นสูงสุดเลยทีเดียว
ข้อเด่นของสปริงที่ทุกท่านคงทราบดีอยู่แล้ว
นั่นก็คือ สปริงนั้นทนทานต่อ แรงดึง และ แรงกดมากเป็นพิเศษ เมื่อเทียบกับโครงสร้างแบบอื่นๆ
ทั่วไป
ถ้าใครได้ลองไปหาเชือกมาสังเกตดู อย่างที่ผมบอกไว้ก่อนหน้านี้ ก็จะเห็นลักษณะพิเศษของเส้นเชือกต่างๆ
นั่นก็คือ เส้นเชือกต่างๆ (ยิ่งเส้นใหญ่ก็จะยิ่งเห็นได้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น) มักจะประกอบด้วย
เส้นเชือกที่เล็กกว่า หลายเส้นมาพันกันอยู่ แต่การพันดังกล่าวนั้น
ไม่ใช่พันกันอย่างไรก็ได้นะครับ
เป็นการพันกันอย่างเป็น ระบบ และ ระเบียบ ที่แน่นอนมากทีเดียวล่ะครับ
![]() รูปที่ 3 (ด้านบน) ขดเชือก เกิดจากเส้นเชือกมาพันกันอยู่อย่างซับซ้อน และ เป็นระเบียบ รูปที่ 4 (ตรงกลาง) ภายในเกลียวเชือกขนาดย่อย ก็ยังมีเกลียวเชือกขนาดเล็ก และ ย่อยกว่าม้วนพันกันอยู่ รูปที่ 5(ด้านล่าง) เปรียบเทียบขนาดระหว่างเกลียวเชือกที่เล็กที่สุดในสาย กับ เกลียวเชือกที่พันกันเป็นโครงสร้างที่ ซับซ้อนมากขึ้นแล้ว |
หากสังเกตต่อไปก็จะพบว่า
เส้นเชือกที่เล็กกว่า นั้น ก็มักจะประกอบด้วย เส้นเชือกที่เล็กยิ่งกว่า ลงไปอีก
บางคราวเส้นเชือกเส้นเล็กๆ ที่เราใช้งานกันอยู่ อาจจะประกอบด้วย เส้นเชือกที่เล็กกว่าเป็นลำดับถึงสามสี่ทอดด้วยกัน
[รูปที่ 3 ถึงรูป 5] เมื่อสังเกตเห็นเช่นนี้ก็คงจะเข้าใจได้ไม่ยากว่า
เหตุใดเส้นเชือกแต่ละเส้น จึงทน แรงดึง และ แรงเค้น จากการใช้งานได้ดีนัก
![]() [รูปที่ 6] ลองสังเกตดูจะเห็นถึง ความเป็นระเบียบ และความซับซ้อนของการจัดเรียง ตัวของสายดีเอ็นเอในรูปนี้ (ลองเทียบกับรูปเส้นเชือกก่อนหน้านี้) |
คราวนี้ลองดูรูปที่
6 ก็จะเห็นว่า ดีเอ็นเอมีการจัดเรียงตัว และ พับตัวไปมาคล้ายๆ กับเส้นเชือกอยู่ไม่น้อยเลยทีเดียว
โดยหน่วยเล็กที่สุดก็จะเป็นสายของดีเอ็นเอสองสาย จากนั้นก็จะมีการพันทบไปมา และ
เริ่มมีโปรตีนบางอย่าง (มักจะเป็นโปรตีนที่มีประจุเฉลี่ยเป็นบวก โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนจำพวก
ฮิสโตน ) มาร่วมจับด้วย ซึ่งก็มีผลทำให้แรงผลัก เนื่องจากประจุลบของสายดีเอ็นเอลดน้อยลง
ทำให้สามารถพับ และ บิดไปมาได้สะดวกมากยิ่งขึ้น โครงสร้างที่ได้จึงมีขนาดเล็ก กระทัดรัดมากยิ่งขึ้น
โดยในท้ายที่สุด สายดีเอ็นเอจะพันกันจนได้ โครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ที่สุด (ที่มีหน้าตาคล้ายปาท่องโก๋)
เรียกว่า โครโมโซม นั่นเอง
![]() [รูปที่ 7] โครโมโซมมนุษย์ที่นำมาเรียงกันเป็นคู่ๆ จากใหญ่ไปเล็ก แต่ละแท่งโครโมโซมที่เห็นมี รหัสพันธุกรรม อยู่นับสิบนับร้อยล้านหน่วย |
ดีเอ็นเอที่สมบูรณ์ครบชุด
หรือที่เรียกว่า จีโนม (genome) ของมนุษย์นั้น มีความยาวถึง 3 พันล้านหน่วย
หน่วยที่ว่านี้ ศัพท์วิชาการเรียกว่าเป็น คู่เบส (base pair) ดีเอ็นเอทั้งหมดที่ว่าก็กระจายกันอยู่ในโครโมโซมจำนวน
46 แท่งนั่นเอง [รูป 7] ดังนั้น แต่ละโครโมโซมจะมีหน่วยพันธุกรรมของเราอยู่หลายสิบล้านหน่วย
(ขึ้นไป) เลยทีเดียว
อ้อ
แต่ว่าโครโมโซมแต่ละเส้นของคนเรานั้น
มีความสั้นยาวไม่เท่ากันนะครับ ขนาดโดยคร่าวๆ ก็จะเรียงลำดับจากที่ใหญ่ที่สุดไปหาเล็กที่สุด
ตามลำดับหมายเลขของโครโมโซมนั่นเอง กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ โครโมโซมที่ใหญ่ที่สุดคือ
โครโมโซมหมายเลข 1 และ โครโมโซมที่เล็กที่สุดคือ โครโมโซมหมายเลข 22
ส่วนโครโมโซมอื่นๆ
ก็มีขนาดลดหลั่นกันไป (ทั้งนี้ไม่รวมโครโมโซม X และ โครโมโซม Y ที่เป็นโครโมโซมเพศ
ซึ่ง ไม่เข้ากับกฎเกณฑ์ดังกล่าว)
คงจะพอเห็นความมหัศจรรย์ของการจัดเรียงตัว และ รูปร่างของดีเอ็นเอในระดับต่างๆ
แล้วนะครับ คราวหน้าเราจะมีดูความมหัศจรรย์ในแง่อื่นๆ ของดีเอ็นเอกันต่อครับ
|
ขอบคุณครับ
ผมอยากรู้ว่าดีเอ็นเอกะอาร์เอ็นเอ
ต่างกันยังไงบ้างงับ
ตอบไหนน่ะครับ
กำลังเรียนอยู่พอดีครับ
ผลสรุปของ dna สามารถ ที่จะใช้อ้างในทางกฎหมาย เช่น ยกเลิกการรับรองบุตรให้ป็นโมฆะได้ใช่หรือเปล่า หรือต้องใช่คำสั่งจากศาล
ขอบครับพระคุณมากครับสำหรับข้อมูลที่ดีมากๆ
central dogma
ยังรวมถึงการที่ RNA ---> DNA ได้ด้วยนะ
ยกตัวอย่างเช่นในไวรัสที่มีสารพันธุกรรมแบบ RNA เมื่อเข้าไปในเซลล์ก็จะเปลี่ยนจาก RNA ---> DNA ได้จ้า
แต่ไม่ได้เกิดกระบวณการนี้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดนะ
ความแตกต่างของ DNA กับ RNA เอาเท่าที่ความรู้ของเรามีนะ (ซึ่งมีน้อยนิด)
- DNA มีเบส 4 ตัว คือ A T C G
- RNA มีเบส 4 ตัว คือ A U C G
- โดยส่วนมากแล้ว RNA เป็นแบบ single strand
- โดยส่วนมากแล้ว DNA เป็นแบบ double strand
- โมเลกุลของ DNA มีน้ำตาล deoxyribose สว่น RNA มีน้ำตาล Ribose
- มีอีกอ่ะ แต่ยังคิดไม่ออก
^______________^


Copyright© 2000-2007, Vcharkarn.Com. All rights reserved.
|
คลิ๊กเพื่อดูสถิติ รับรองและสนับสนุนโดย |
![]() สสวท. |
![]() มูลนิธิ พสวท. |
![]() พสวท. |