DNA ความลับแห่งชีวิต
การไขรหัสลับของชีวิต
กุญแจดอกสำคัญในการไขรหัสลับของชีวิตได้ถูกค้นพบโดยนักวิทยศาสตร์ 2 ท่าน คือ ฟรานซิส คริก (Francis Crick) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ และเจมส์ วัตสัน (James Watson) นักชีววิทยาชาวอเมริกัน โดยทั้งคู่เชื่อว่าหากสามารถทราบถึงโครงสร้างทางเคมีของยีน จะทำให้เราสามารถอธิบายกระบวนการถ่ายทอกลักษณะต่างๆ ทางพันธุกรรม จากสิ่งมีชีวิตรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่งได้
ในปี ค.ศ.1953 หรือเมื่อ 50 กว่าปีที่แล้ว กุญแจดอกนี้เป็นที่รู้จักของ ดีเอ็นเอ (DNA) การค้นพบในครั้งนั้นจุดประกายให้เกิดการศึกษาวิจัยและทดลองในสาขาพันธุ ศาสตร์ และเทคโนโลยีชีวภาพอย่างกว้างขวาง ส่งผลให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีทันสมัย หลากหลายแขนง ในช่วงครึ่งหลังศตวรรษที่ 20 และนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ที่อาจมีผลกระทบต่อการดำรงอยู่ของ สิ่งมีชีวิตทั้งหลายในศตวรรษที่ 21 จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่เราจะต้องทำความรู้จักและเข้าใจถึงความสำคัญของ ดีเอ็นเอ เป็นเบื้องต้น
มารู้จัก DNA กันเถอะ
คำว่า ดีเอ็นเอ (DNA) ย่อมาจากคำว่า Deoxyribonucleic acid ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และเป็นเสมือนคำตอบที่มนุษย์ทุกคนอยากรู้มานานแล้ว ว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหลายดำรงเผ่าพันธุ์และสืบทอดลักษณะต่างๆ มาได้อย่างไร
ร่างกายคนเราประกอบด้วยเซลล์มากมาย จะหยิบจับส่วนไหนก็ล้วนแล้วแต่มีเซลล์เป็น องค์ประกอบอยู่แทบทั้งสิ้น กองบัญชาการควบคุมการทำงานของเซลล์ซึ่งเป็นส่วนที่มีเจ้า DNA (Deoxyribonucleic acid) อยู่นี่เองทำหน้าที่สร้างสายโปรตีนต่างๆ ออกมาใช้เป็น ส่วนประกอบต่างๆ ในเนื้อเยื่อฮอร์โมน เอ็นไชม์และอีกหลากหลาย ทำให้คนเรามีชีวิต อยู่ได้ หน้าตาของเจ้า DNA เป็นเส้นคล้ายสร้อยลูกปัด แต่ละเส้นจะประกอบด้วยอนุพันธ์ย่อยๆ ทางการแพทย์ เรียกว่า นิวคลีโอไทต์ (Nucleotide)
คนเรา ทุกคนจะมีเส้นสายของ DNA หรือโครโมโซมเหล่านี้ครึ่งหนึ่งได้จากพ่ออีกครึ่งหนึ่ง ได้จากแม่ ความจริงแล้วใน เซลล์ของมนุษย์มี DNA อยู่สองส่วนคือ อยู่ในโครโมโซมในนิวเคลียส ซึ่งถ่ายทอดมาจากพ่อและแม่ อย่างละครึ่ง อีกส่วนอยู่ในโครงสร้างที่เรียกว่า โมโตคอนเดรีย ซึ่งอยู่ในไซโตพลาสซึม DNA ส่วนนี้ถ่ายทอด มาจากแม่ ร้อยเปอร์เซ็นต์ เราจึงใช้ DNA ส่วนนี้ พิสูจน์บุคคลว่า มีสายพันธุ์ ทางมารดาเดียวกัน
ความรู้พื้นฐานเรื่อง DNA
1. เนื้อเยื่ออวัยวะของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด จะประกอบด้วยเซลล์มากมาย ในร่างการมนุษย์นั้น มีเซลล์รวมกันถึง 300 ล้านเซลล์
2. เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายมนุษย์ ประกอบด้วยนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม เว้นแต่เม็ด เลือดแดง ที่ไม่มีนิวเคลียส
3. ในนิวเคสียสมีโครงสร้างสำคัญซึ่งบรรจุสารพันธุกรรมเรียกว่า โครโมโซม มนุษย์จะมี โครโมโซม 46 อัน อยู่เป็นคู่ๆ รวม 23 คู่ แยกเป็นโครโมโซมร่างกาย 22 คู่ (Autosome) และเป็น โครโมโซมเพศ 1 คู่ (Sex chromosome)
4. โครโมโซมในเซลของร่างการมนุษย์เกิดจากการผสมกัน ระหว่างไข่จากแม่ ซึ่งจะพาโครโมโซมมา 23 อัน เมื่อผสมกันเป็นตัวอ่อน ก็จะรวมกันเป็น โครโมโซม 23 คู่
5. โครโมโซมมีส่วนประกอบของสารพันธุกรรม DNA ขดจับตัวกับโปรตีน โดย DNA จะมีโครงสร้าง พื้นฐาน เป็นเส้นคู่ บิดเป็นเกลียว
6. สารพันธุกรรม DNA ประกอบด้วยการจับตัวของสารประกอบทางเคมี 4 ชนิด การเรียงตัว ของเบส (Base) เบสเหล่านี้ เปรียบเสมือนเป็นรหัสข้อมูลภายในเซลล์
7. สารพันธุกรรมที่มีในโครโมโซมจะเป็นสองส่วน ส่วนแรกทำหน้าที่ควบคุม การทำงาน ในการสร้างโปรตีน เพื่อนำไปใช้ในการทำงานของเซลล์ต่างๆ ในอวัยวะของร่างกาย ส่วนนี้ เราเรียกกันว่า ยีน (Gene) ซึ่งจะมีอยู่เพียง 10% ของจำนวน DNA ในนิวเคลียส
ส่วนที่สองไม่ได้ทำหน้าที่อะไรเป็นพิเศษ แต่มีมากถึง 90% เรียกว่า (Stutters) ส่วนนี้ มีความ หลากหลาย ของการเรียงตัวของเบส นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า การเรียงตัวของเบสในร่างการของมนุษย์แต่ละคนนั้น จะเรียงตัวไม่ซ้ำกัน เราจึงเอาคุณสมบัติข้อนี้มาพิสูจน์บุคคล ! ส่วนการเรียงตัวกันของเบสในส่วนที่เป็นยีนนั้น อาจจะซ้ำกันได้ เพราะเป็นส่วนที่ควบคุม หน้าที่ต่างๆ ของอวัยวะในร่างกาย ซึ่งมีไม่มากนัก เช่น ยีนควบคุมสีตา ทำให้ตามีสีน้ำตาล สีฟ้า เป็นต้น การเรียงตัว ของเบสเหล่านี้ จึงไม่สามารถนำมาพิสูจน์บุคคลได้
8. สารพันธุกรรม DNA ในส่วน Stutters เปรียบเสมือนลายเซ็นต์ของเรา ซึ่งต่างก็มี ลักษณะเฉพาะตัว โอกาสที่เบส Stutters จะซ้ำกันได้มีเพียงหนึ่งในพันล้านคนเท่านั้น
นี้คือ ความมหัศจรรย์ของธรรมชาติที่สร้างมนุษย์มา โดยให้มีสารพันธุกรรม DNA
โครงสร้างของ DNA
1. นิวคลีโอไทด์ที่มีเบสอะดีนีน (adenine)
2. นิวคลีโอไทด์ทีมีเบสไทมีน (thymine)
3. นิวคลีโอไทด์ที่มีเบสไซโทซีน (cytosine)
4. นิวคลีโอไทด์ที่มีเบสกวานีน (guanine)
ปริมาณของอะดีนีน = ปริมาณของไทมีนเสมอ
ปริมาณของไซโทซีน = ปริมาณของกวานีนเสมอ
และส่วนประกอบของ DNA ก็มี กลุ่มฟอสเฟต น้ำตาลดีออกซีไรโบส เบสไซโทซีน เบสอะดีนีน เบสกวานีน และเบสไทมีน
จากการศึกษาทางเคมีการใช้กล้องจุลทรรศน์และการวิเคราะห์โดยใช้เอ็กซ์เรดิฟ แฟรคชัน (X-raydiffraction)พบว่าโครงสร้างของ DNA เป็นเส้นยาว มีลักษณะซ้ำๆ กัน สม่ำเสมอไม่ขึ้นกับองค์ประกอบและลำดับของเบสมีลักษณะ เป็นเกลียวคู่ (doublehelix) มีน้ำตาลและหมู่ฟอสเฟสอยู่รอบนอกของโมเลกุลเบส ซึ่งมีโครงสร้างเป็นวงแหวนจะจับกันด้วยพันธะไฮโดรเจน A จับคู่กับT มี2พันธะ และ G คู่กับ C มี 3 พันธะ อยู่ในแนวระนาบเกือบตั้งฉากกับแกนของเกลียว เกลียวจะหมุนครบรอบยาว 3.4 นาโนเมตร (nm) ทุกๆ 10 คู่เบส ทำให้เบสแต่ละคู่อยู่ห่างกัน 0.34 นาโนเมตร เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวคู่มีค่าเท่ากับ 2 นาโนเมตร (nm) การพันเกลียวทำให้เกิดร่องสองขนาดเรียกว่า major groove และ minorgroove
http://www.rb.ac.th/student/dnarna/b.htm