ตามรอย DNA

กันยายน 2553

			1	2	3	4
5	6	7	8	9	10	11
12	13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24	25
26	27	28	29	30

24 กันยายน 2553

มิวเทชัน

มิวเทชันDNA

จุดประสงค์การเรียนรู้
       1. อธิบายความหมายของมิวเทชัน
       2. สืบค้นข้อมูล อภิปรายและอธิบายสาเหตุและผลของการเกิดมิวเทชันระดับยีน
       3. สืบค้นข้อมูล อภิปรายและอธิบายสาเหตุและผลของการเกิดมิวเทชันระดับโครโมโซม

เป้าหมาย
       สาเหตุของการเกิดมิวเทชัน มีอะไรบ้าง และมีผลต่อการแสดงลักษณะของสิ่งมีชีวิตอย่างไร

เนื้อหา
       มิวเทชัน หรือ การกลายพันธุ์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมและลักษณะที่เปลี่ยนแปลง สามารถจะถ่ายทอดจากชั่วอายุหนึ่งได้ แบ่งออกเป็น 2 ระดับคือ
       1. มิวเทชันระดับโครโมโซม (chromosome mutation) คือ การกลายพันธุ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม อาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซมหรือการเปลี่ยนแปลงจำนวน โครโมโซม
       2. มิวเทชันระดับยีน (gene mutation หรือpoint mutation) คือ การเปลี่ยนแปลงจากยีนหนึ่งไปเป็นอีกยีนหนึ่งซึ่งป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของDNA

การเกิดมิวเทชัน
       การเกิดการมิวเทชันแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ
       1. มิวเทชันที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ (spontaneous mutation) อาจเกิดขึ้นเนื่องจากรังสี สารเคมี อุณหภูมิในธรรมชาติ ซึ่งสิ่งต่างๆ เหล่านี้ ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของ เบส(tautomeric shift) หรือการสูญเสียไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของเบส(ionization) ทำให้การจับคู่ของเบสผิดไปจากเดิม มีผลทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชันหรือทราสเวอร์ชัน 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 ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมรังสีเหล่านี้ ได้แก่ รังสีแอลฟา เบตา แกมมา นิวตรอนซ์ หรือรังสีเอ็กซ์
              ข. รังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน(non ionizing radiation) รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้ต่ำ มักจะทำให้เกิดไทมีนไดเมอร์ (thymine dimer) หรือไซโทซีนไดเมอร์(cytosine dymer) รังสีประเภทนี้ได้แก่รังสีอัลตราไวโอเลต(UV)
        2.2 สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางเคมี(chemical mutagen) ได้แก่สารเคมีต่างๆ ซึ่งมีหลายชนิด เช่น
              ก. สารเคมีที่มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับเบสชนิดต่างๆของดีเอ็นเอ (base analogues) ซึ่งสามารถเข้าแทนที่เบสเหล่านั้นได้ระหว่างที่เกิดการจำลองโมเลกุลของดี เอ็นเอ ทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสและรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ ได้แก่5-โบรโมยูราซิล 2-อะมิโนพิวรีน5-โบรโมยูราซิล มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับไทมีน เมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอจะสามารถเข้าไปแทนที่ไทมีนได้ และสามารถเกิด tautomericหรือionization ได้ ซึ่งเมื่อเกิดแล้วแทนที่จะจับคู่ กับอะดินีน จะไปจับคู่กับกัวนีน เมื่อมีการจำลองโมเลกุลต่อไปอีกจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสขึ้นได้
              ข. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสูตรโครงสร้างของเบสซึ่งมีผลทำให้เกิด การแทนที่คู่เบสเช่นเดียวกัน ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ ได้แก่ กรดไนตรัส ไฮดรอกซิลลามีน ไนโตรเจนมัสตาด เอธิลมีเทนซัลโฟเนต กรดไนตรัส จะทำหน้าที่ดึงหมู่อะมิโนออกจากโมเลกุลของเบสอะ-ดินีน ไซโทซีน และกัวนีนทำให้เบสอะดีนีนเปลี่ยนเป็นไฮโปแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ เบสไซโทซีนเปลี่ยนเป็นยูราซิลซึ่งสามารถจับคู่กับเบสอะดีนีนได้และเบสกัวนีน เปลี่ยนเป็นแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ดังนั้นเมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็น เอจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบ
แทรนซิชัน
              ค. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเพิ่มและการขาดของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของ ดีเอ็นเอซึ่งมีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไป สารเคมีเหล่านี้ ได้แก่ สีย้อมเช่น อะคริดีน ออเรนจ์,โพรฟลาวีน โมเลกุลของอะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนสามารถเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอหรือทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกแทรกโดยอะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนหลุดออกมา เมื่อมีการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอ จะได้โมเลกุลของดีเอ็นเอที่มีการเพิ่มของนิวคลีโอไทด์และการขาดหายไปของนิ วคลีโอไทด์ ยีนที่เปลี่ยนแปลงไปนี้อาจจะกลายเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อยก็ได้ หรืออาจทำให้เกิดการตายขึ้นได้ (lethal gene)

การเกิดมิวเทชันในระดับยีน มีตัวอย่างดังนี้
       1. โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีน

ภาพที่ 1 แสดงโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์
ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีน
//www.mwit.ac.th/~bio/script/mutation.pdf

การเกิดมิวเทชันในระดับโครโมโซม มีตัวอย่างดังนี้
1. กลุ่มอาการดาวน์ (Down’s syndome)

ภาพที่ 2 แสดงผู้ป่วยกลุ่มอาการดาวน์และคาริโอไทป
//61.19.127.107/bionew/gene/7mutation/mut2.htm

2. กลุ่มอาการคริดูชาร์ ( Cri - du - chat syndrome หรือ Cat-cry syndrome)

ภาพที่ 3 แสดงกลุ่มอาการคริดูชาร์และคาริโอไทป
//61.19.127.107/bionew/gene/7mutation/mut2.htm

3. กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter’s syndrome)

ภาพที่ 4 แสดงกลุ่มอาการไคลน์เฟลเต และคาริโอไทป
//61.19.127.107/bionew/gene/7mutation/mut2.htm

4. กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ (Turner’s syndrome)

ภาพที่ 5 แสดงกลุ่มอาการเทอร์เนอร์และคาริโอไทป
//61.19.127.107/bionew/gene/7mutation/mut2.htm

       มิวเทชันเกิดขึ้นได้ทั้งเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งสามารถถ่ายทอดสู่ลูกหลานได้เมื่อมิวเทชันเกิดขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ แต่ถ้ามิวเทชันเกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายที่จะพัฒนาให้เกิดการสืบพันธุ์ได้ เช่น มิวเทชันที่เกิดกับตาข้างที่จะเจริญไปเป็นกิ่งซึ่งมีลักษณะต่างไปจากเดิม เมื่อขยายพันธุ์โดยการปักชำหรือการตอนก็จะได้ต้นที่มีลักษณะต่างไปจากต้นเดิมเช่นนี้ก็จะถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้ ปัจจุบันมิวเทชันที่เกิดจากการชักนำโดยมนุษย์จะทำให้เกิดมิวเทชันในอัตราที่สูงกว่าที่เกิดโดยธรรมชาติมาก สิ่งที่ทำให้เกิดมิวเทชัน เรียกว่า สิ่งก่อกลายพันธุ์หรือมิวทาเจนได้แก่ รังสี ความร้อน สารเคมี ฯลฯ

สรุป
       การเกิดมิวเทชันในระดับยีน
       สาเหตุของการเกิดมิวเทชันในระดับยีน ได้แก่ รังสีอัลตราไวโอเลต สารเคมีบางอย่าง เช่น สารอะฟลาทอกซิน มีผลทำให้ DNA หรือยีนเปลี่ยนแปลงไปได้หลายลักษณะ เช่น เบสขาดหายไป เบสมีจำนวนเพิ่มขึ้น เบสเปลี่ยนเป็นชนิดอื่น และจะเกิดผลต่อลูกหลาน ถ้าเมื่อ บริเวณที่เกิดมิวเทชันนั้นสามารถนำไปขยายพันธุ์และได้รุ่นต่อไปได้ เช่น เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์หรือเกิดที่กิ่งของพืชที่รากที่จะไปนำใช้ขยายพันธุ์เพิ่มมิวเทชันระดับยีนหรือมิวเทชันเฉพาะที่ ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงชนิดของเบส ลำดับและจำนวนของเบสของ DNA มีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไปจากเดิม มิวเทชันเฉพาะที่ แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ การแทนที่คู่เบสและเฟรมชิฟท์

การเกิดมิวเทชันในระดับโครโมโซม
       ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับมิวเทชันระดับโครโมโซม มีดังนี้
       1. การเปลี่ยนแปลงด้านโครงสร้างของโครโมโซม มีสาเหตุมาจากความผิดปกติในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส รังสีต่างๆ หรือสารเคมี จึงทำให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์ที่ผิดปกติ เกิดขึ้นได้หลายแบบ เช่น บางส่วนของโครโมโซมขาดหายไป บางส่วนของโครโมโซมเกินมาจากปกติ บางส่วนของโครโมโซมที่ขาดไปกลับมาต่อใหม่แต่ต่อกลับกัน การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมต่างคู่กันจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซม ทำให้จำนวนของเบสและลำดับของเบสเปลี่ยนไปซึ่งทำให้รหัสพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีนเปลี่ยนไป มีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของฟีโนไทป์ เกิดโรคต่างๆ เช่น กลุ่มอาการคริดูชาต์
       2. การเปลี่ยนแปลงด้านจำนวนโครโมโซม มีสาเหตุมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสผิดปกติ คือ เกิดปรากฏการณ์นอนดิสจังชัน ซึ่งฮอมอโลกัสโครโมโซมไม่แยกจากกันขณะแบ่งเซลล์ มีผลทำให้เซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนโครโมโซมขาดหรือเกินเป็นแท่ง ซึ่งเกิดขึ้นได้ทั้งออโทโซมและโครโมโซมเพศความผิดปกติที่เกิดกับออโทโซม ทำให้เกิดโรคกลุ่มอาการดาวน์ กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ซินโดรม ฯลฯ นอกจากนี้จำนวนโครโมโซมขาดหรือเกินเป็นชุด เรียกว่า พอลิพลอยด์ มักพบในพืชจะมีประโยชน์มาก แต่ถ้าเกิดกับสัตว์ โดยเฉพาะสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมมักจะเกิดผลเสีย มากกว่าผลดี

Create Date : 24 กันยายน 2553

Last Update : 26 กันยายน 2553 21:48:36 น.

0 comments

Counter : 59041 Pageviews.