โครโมโซม (chromosome) คืออะไร?

โครโมโซม (chromosome)เป็นที่อยู่ของหน่วยพันธุกรรม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมและถ่ายทอดข้อมูล เกี่ยวกับ ลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น ลักษณะของเส้นผม ลักษณะดวงตา เพศ และผิว

การศึกษาลักษณะโครโมโซม จะต้องอาศัยการดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่กำลังขยายสูงๆ จึงจะสามารถ มองเห็นรายละเอียดของโครโมโซมได้

หน่วยพันธุกรรม หรือ ยีน ( Gene )ปรากฏอยู่บนโครโมโซม ประกอบด้วยดีเอ็นเอ ทำหน้าที่กำหนดลักษณะ ทางพันธุกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต หน่วยพันธุกรรม จะถูกถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิต รุ่นก่อนหน้าสู่ลูกหลาน เช่น ควบคุมกระบวนที่เกี่ยวกับกิจกรรมทั่ว ๆ ไปทางชีวเคมีภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ไปจนถึงลักษณะปรากฏที่พบเห็นหรือสังเกตได้ด้วยตา เช่น รูปร่างหน้าตาของเด็กที่มีบางส่วนเหมือนกับแม่, สีสันของดอกไม้, รสชาติของอาหารนานาชนิด ล้วนแล้วแต่เป็นลักษณะที่บันทึกอยู่ในหน่วยพันธุกรรมทั้งสิ้น

ดีเอ็นเอ (DNA) คืออะไร?

ดีเอ็นเอ (DNA) เป็นชื่อย่อของสารพันธุกรรม มีชื่อแบบเต็มว่า กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid) ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิก (กรดที่พบในใจกลางของเซลล์ทุกชนิด) ที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ คน (Haman), สัตว์ (Animal), พืช (Plant), เชื้อรา (Fungi), แบคทีเรีย (bacteria), ไวรัส (virus) ( ไวรัส จะไม่ถูกเรียกว่าสิ่งมีชีวิตเป็นเพียงอนุภาคเท่านั้น) เป็นต้น ดีเอ็นเอ (DNA) บรรจุข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นไว้ ซึ่งมีลักษณะที่ผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ พ่อและแม่ (Parent) และสามารถถ่ายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือ ลูกหลาน (Offspring)

ดีเอ็นเอ (DNA) มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ คล้ายบันไดลิงที่บิดตัวทางขวา หรือบันไดเวียนขวา ขาหรือราวของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ ( Nucleotide ) นิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาล ( Deoxyribose Sugar ), ฟอสเฟต ( Phosphate ) (ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน) และไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) เบสในนิวคลีโอไทด์มีอยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine, A) , ไทมีน (thymine, T) , ไซโทซีน (cytosine, C) และกัวนีน (guanine, G) ขาหรือราวของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ double bonds และ C จะเชื่อมกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ triple bonds (ในกรณีของดีเอ็นเอ) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของเบสในดีเอ็นเอนั่นเอง

ผู้ค้นพบดีเอ็นเอ คือ ฟรีดริช มีเชอร์ ในปี พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) แต่ยังไม่ทราบว่ามีโครงสร้างอย่างไร จนในปี พ.ศ. 2496 (ค.ศ. 1953) เจมส์ ดี. วัตสัน และฟรานซิส คริก เป็นผู้รวบรวมข้อมูล และสร้างแบบจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอ (DNA Structure Model)จนทำให้ได้รับรางวัลโนเบล และนั่นนับเป็นจุดเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ

โครงสร้างของดีเอ็นเอ (Structure of DNA)

แหล่งในการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม (genetic information) ของสิ่งมีชีวิตคือกรดนิวคลีอิกชนิดดีเอ็นเอ (DNA,deoxyribonucleic acids) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ 2 คน ชื่อ Watson และ Crick ได้เสนอแบบจำลองโครงสร้างดีเอ็นเอเป็นสายโพลีนิวคลีโอไทด์ (polynucleotide) 2 สายพันกันเป็นเกลียวเวียนขวาเรียกว่า เกลียวคู่ (double helix) แต่ละสายประกอบด้วยหน่วยย่อยของนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (phosphodiester bond) ระหว่างหมู่ไฮดรอกซี่ (OH group) ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 3 ของน้ำตาลตัวแรกและหมู่ฟอสเฟต (phosphate group) ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 5 ของน้ำตาลตัวถัดไป โดยพบว่าสายโพลีนิวคลีโอไทด์ทั้งสองสายนี้จะพันกันในลักษณะวิ่งสวนทางตรงกันข้ามกัน (antiparallel)
และถ้าดีเอ็นเอเป็นสายปลายเปิด (open-end linear strand) ที่ปลายสายของดีเอ็นเอแต่ละข้างจะพบปลาย 3’-OH (hydroxy group) ของสายหนึ่งและปลาย 5’-OH (phosphate group) ของอีกสายหนึ่งเสมอ