• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Genetics
 

Genetics

on

  • 10,033 views

Genetics

Genetics

Statistics

Views

Total Views
10,033
Views on SlideShare
10,033
Embed Views
0

Actions

Likes
2
Downloads
69
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Genetics Genetics Presentation Transcript

    • พันธุศาสตร์ ( Genetics )
    • พันธุศาสตร์ ( Genetics ) คือ การศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างและการทำหน้าที่ของหน่วยพันธุกรรม และการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นต่อๆ ไป และศึกษาดังนี้  ลักษณะทางพันธุกรรม  การค้นพบกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรม  โครโมโซม ยีนกับโครโมโซม  สารพันธุกรรม  คุณสมบัติของสารพันธุกรรม  DNA ในโพรคาริโอตและยูคาริโอต  มิวเทชัน และพันธุวิศวกรรม ( Gregor Mendel ) บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์
    • ความแปรผันทางพันธุกรรม ( Genetics variation ) Genetics variation คือ ลักษณะที่แตกต่างกันเนื่องจากพันธุกรรมที่ไม่เหมือนกัน และยังสามารถถ่ายทอดต่อไปในรุ่นลูกได้ แบ่งเป็น 2 ประเภทคือ * Continuous variation * * Discontinuous variation *
    • * Continuous variation * ลักษณะทางพันธุกรรมที่มี ความแปรผันต่อเนื่อง * เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีระดับแตกต่างเล็กน้อย * * อย่างต่อเนื่องกัน สามารถวัดขนาดหรือปริมาณได้ * - สีผิว - สติปัญญา - น้ำหนัก - สีตา - ความสูง - สีผม
    • * Discontinuous variation * ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันแบบไม่ต่อเนื่อง - การห่อลิ้น - การมีติ่งหู - การมีติ่งหู - ความถนัดซ้าย - ขวา - หมู่เลือดระบบ ABO ของคน - หนังตา (1 หรือ 2 ชั้น ) - การมีลักยิ้ม - ลักษณะเชิงผมที่หน้าผาก - ขวัญ ( เวียนขวา , ซ้าย ) * เป็นลักษณะพันธุกรรมที่แตกต่างกันชัดเจน * * ไม่มีลักษณะกึ่งกลางหรือต่อเนื่อง *
    • ลักษณะทางพันธุกรรมกับสิ่งมีชีวิตมีอยู่มากมายแตกต่างกันออกไป ความแตกต่างของลักษณะของสิ่งมีชีวิตมิใช่ขึ้นอยู่กับพันธุกรรมที่ต่างกันเท่านั้น ส่วนหนึ่งยังขึ้นอยู่กับอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ดังนั้นลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่แสดงออกมาจะถูกเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพของสิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นประสพอยู่ ลักษณะทางพันธุกรรมกับสิ่งแวดล้อม
    • สิ่งแวดล้อมที่มีอิทธิพลต่อลักษณะทางพันธุกรรม แบ่งออกเป็น 2 กรณี คือ 1. อิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมภายนอก สิ่งแวดล้อมภายนอก ได้แก่ อุณหภูมิ แสงสว่าง อาหาร สารเคมี รังสีต่างๆ เป็นต้น อุณหภูมิมีส่วนสำคัญต่อทางชีวเคมีของร่างกายหรือภายในเซลล์ อันมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของลักษณะที่แสดงออกมา ตัวอย่างเช่น - การม้วนปีกแมลงวัน เมื่อออยู่ที่อุณหภูมิ 25 ° C ปีกแมลงวันจะม้วนไม่ ตรง แต่ถ้าหากให้อุณหภูมิลดลงเหลือ 16 °c พบว่าแมลงวันที่เกิดขึ้นจะมี ปีกตรงไม่ม้วน อุณหภูมิ
      • แสงสว่างเป็นสิ่งแวดล้อมที่มีอิทธิพลต่อการสร้างคลอโรฟิล และการสร้างสี
      • ตัวอย่างเช่น
      • - การสังเคราะห์คลอโรฟิลของใบพืช แม้ว่าเซลล์พืชจะมียีนที่ควบคุมการสังเคราะห์คลอโรฟิลก็ตาม แต่ถ้าให้พืชเจริญเติบโตในที่มืด พบว่าใบพืชจะเป็นสีเหลืองไม่เป็นสีเขียวแสดงว่าเซลล์พืชไม่สามารถสังเคราะห์คลอโรฟิลได้
      • - การสร้างสีของข้าวโพดบางพันธุ์ ในที่ไม่มีแสงแดด
      • ข้าวโพดจะไม่มีสีเลย แต่ถ้าหากข้าวโพดได้รับแสงแดดอย่างเพียงพอจะสามารถสร้างสีได้
      แสงสว่าง
      • อาหารมีอิทธิพลต่อการแสดงออกมาของยีน
      • ตัวอย่างเช่น
      • - การสร้างไขมันสีเหลืองของกระต่าย กระต่ายจะสามารถสร้างไขมันสีเหลืองได้ก็ต่อเมื่อมีองค์ประกอบของยีน และมีอาหารที่เหมาะสม ถ้าหากขาดอย่างใดอย่างหนี่งไปแล้ว ไขมันที่สร้างขึ้นมาจะไม่เป็นสีเหลือง
      อาหาร
    • 2. อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมภายใน สิ่งแวดล้อมภายใน ได้แก่ อายุ เพศ ฮอร์โมน เป็นต้น อายุมีความสำคัญต่อการแสดงออกของลักษณะบางลักษณะ ( การแสดงออกของยีน ) โดยพบว่า ลักษณะบางอย่างจะยังไม่แสดงออกจนกว่าจะถึงวัยอันสมควรหรือมีอายุมากขึ้น ตัวอย่างเช่น - สีผมของคน อาจจะเปลี่ยนเมื่ออายุมากขึ้น - ลักษณะหัวล้าน จะแสดงออกในชายบางคนที่มีอายุมากขึ้น - ลักษณะสีขนของสัตว์ เช่น การเปลี่ยนแปลงของขนและสีของไก่ อายุ
      • ทั้งเพศและฮอร์โมนจะเป็นสิ่งที่มีอิทธิพลที่มีผลต่อการแสดงออกของลักษณะหรือของยีน โดยทั้งเพศผู้และเพศเมียมียีนเหมือนๆกัน แต่ลักษณะหลายอย่างที่แสดงออกมาแตกต่างกัน และบางลักษณะจะแสดงออกในเพศใดเพศหนึ่งเท่านั้น
      • ตัวอย่างเช่น
      • - การเกิดหนวดเคราในผู้ชาย ส่วนในผู้หญิงไม่มี
      • - การสร้างน้ำนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมเพศเมีย ส่วนเพศผู้จะไม่มีการสร้างน้ำนม
      • - การเกิดเขาในสัตว์พวกกวางหรือแกะตัวผู้ แต่ในตัวเมียไม่มีเขา
      • - การเกิดสีตัวที่เข้มของปลาตัวผู้ ส่วนปลาตัวเมียจะมีสีซีดจางกว่า
      เพศและฮอร์โมน
    • หลักการพันธุศาสตร์ตามก ฎ ของเมนเดล
    • การทดลองของเมนเดล
      • นำลักษณะที่แตกต่างกันมาผสมกัน แล้วเก็บเมล็ดไว้
      • นำเมล็ดมาปลูกเป็นรุ่นที่ 1 สังเกตลักษณะของลูกที่เกิดขึ้น
      • นับจำนวน บันทึกผล
      • ปล่อยให้ผสมกันเอง เก็บเมล็ด
      • นำเมล็ดมาปลูก เป็นรุ่นที่ 2 บันทึกผล
      • สรุปผลเป็นกฏเมนเดล 2 ข้อ
    •  
    •  
    • ผลการทดลองของเมนเดล
      • ผิวเมล็ด
      • สีเนื้อเมล็ด
      • สีดอก
      • รูปร่างฝัก
      • สีฝัก
      • ตำแหน่งดอก
      • ลำต้น
      5474 เรียบ : 1850 ขรุขระ 6022 เหลือง : 2001 เขียว 705 ม่วงเข้ม : 224 ขาว 882 เต่ง : 299 คอด 428 เขียว : 152 เหลือง 651 ตามต้น : 207 ที่ยอด 787 สูง : 277 เตี้ย F2 เรียบ - ขรุขระ เหลือง - เขียว ม่วงเข้ม - ขาว เต่ง - คอด เขียว - เหลือง ตามต้น - ที่ยอด สูง - เตี้ย Parent เรียบ เหลือง ม่วงเข้ม เต่ง เขียว ตามต้น สูง F1
    • ศัพท์ทางพันธุศาสตร์บางคำที่ควรรู้จัก 1. จีน ( gene ) คือ ลักษณะทางพันธุกรรมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม โครโมโซมของคนเรามี 23 คู่ และจีนมีอยู่ประมาณ 50,000 จีน จีนเหล่านี้กระจายอยู่ในโครโมโซม แต่ละคู่จะควบคุมการถ่ายทอดลักษณะไปสู่รุ่นลูกได้ประมาณ 50,000 ลักษณะ * สัญลักษณ์ที่ใช้แทนจีนอาจเขียนได้หลายแบบ ใช้เขียนแทนด้วย ตัวอักษรภาษาอังกฤษ เช่น Gg Tt Yy Rr เป็นต้น หรือใช้เครื่องหมายเขียนแทนสัญลักษณ์ก็ได้ เช่น + - เป็นต้น
    • 2. ลักษณะเด่น ( dominant ) คือ ลักษณะที่แสดงออกเมื่อเป็น ฮอมอไซกัสโดมิแนนต์และเฮเทอร์โรไซโกต 3. ลักษณะด้อย ( recessive ) คือ ลักษณะที่จะถูกข่มเมื่ออยู่ในรูปของเฮเทอร์โรไซโกตและจะแสดงออกเมื่อเป็น ฮอมอไซกัสรีเซสซีฟ 4. จีโนไทป์ ( genotype ) หมายถึง จีนที่ควบคุมลักษณะของ สิ่งมีชีวิต เช่น TT, tt, Tt 5. ฟีโนไทป์ ( phenotype ) หมายถึง ลักษณะที่ปรากฏออกมา ให้เห็นซึ่งเป็นผลจากการแสดงออกของจีโนไทป์นั่นเองเช่น TT, Tt มีจีโนไทป์ต่างกันแต่มีฟีโนไทป์เหมือนกัน คือ สูงทั้งคู่ เป็นต้น
    • 6. ฮอมอไซโกต ( homozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีลซึ่งเหมือนกัน เช่น TT จัดเป็นฮอมอไซกัสโดมิแนนต์ ( homozygous dominant ) เนื่องจากลักษณะทั้งคู่เป็นลักษณะเด่น หรือ tt จัดเป็น ฮอมอไซกัสรีเซสซีฟ ( homozygous recessive ) เนื่องจากลักษณะ ทั้งคู่เป็นลักษณะด้อย ลักษณะที่เป็นฮอมอไซโกต เราเรียกว่า พันธุ์แท้ 7. เฮเทอร์โรไซโกต ( heterozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีลที่ไม่เหมือนกัน เช่น Tt ลักษณะของเฮเทอร์โรไซโกตเรียกว่าเป็นพันทางหรือลูกผสม
    • 6. ฮอมอไซโกต ( homozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีลซึ่งเหมือนกัน เช่น TT จัดเป็นฮอมอไซกัสโดมิแนนต์ ( homozygous dominant ) เนื่องจากลักษณะทั้งคู่เป็นลักษณะเด่น หรือ tt จัดเป็น ฮอมอไซกัสรีเซสซีฟ ( homozygous recessive ) เนื่องจากลักษณะ ทั้งคู่เป็นลักษณะด้อย ลักษณะที่เป็นฮอมอไซโกต เราเรียกว่า พันธุ์แท้ 7. เฮเทอร์โรไซโกต ( heterozygote ) หมายถึง คู่ของแอลลีลที่ไม่เหมือนกัน เช่น Tt ลักษณะของเฮเทอร์โรไซโกตเรียกว่าเป็นพันทางหรือลูกผสม
    • กฏแห่งการแยกตัว Law of segregation กฎข้อที่ 1 ของเมนเดล มีใจความว่า “ ยีนแต่ละคู่ที่ควบคุมแต่ละลักษณะทางพันธุกรรม ของสิ่งมีชีวิต จะแยกตัวจากกันเป็นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ ” ในเซลล์สืบพันธุ์แต่ละยีนจะมียีนเดียว เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ผสมกันเป็นเซลล์ร่างกาย ยีนจึงจะจับเป็นคู่ขึ้นใหม่
    • ในการผสมพันธุ์ถั่วลันเตา ในรุ่น f 1 มีจีโนไทป์เป็น Gg ฟีโนไทป์ คือฝักสีเขียว ซึ่งก็เปรียบได้กับเหรียญที่มี 2 หน้า แล้วนำเหรียญ 2 เหรียญมาโยนเพื่อสุ่มการออกหัวหรือก้อย ดังตัวอย่างต่อไปนี้ ( F 1 ) Gg X Gg G , g G , g (F 2 ) GG , Gg , Gg , gg ปัญหาที่ดูว่าซับซ้อนก็สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ ของ “ความน่าจะเป็น” (probability) อัตราส่วนดังกล่าวจะ เป็นไปได้ ก็ต่อเมื่อยีน G และ g จะต้องแยกจากกันเป็นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ นั่นก็คือ กฎแห่งการแยกตัว (Law of segregation)
    •  
    • กฎข้อที่ 2 ของเมนเดล กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of independent assortment) มีใจความว่า “ ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม ( ยีนเดียวของทุกยีน ) ซึ่งการรวมกลุ่มนี้เกิดขึ้นอย่างอิสระ ”
    • กฎการรวมตัวกันอย่างอิสระของจีน (law of independent assortment) จีนที่อยู่บนโครโมโซมคู่เดียวกัน หรืออยู่บนโครโมโซมต่างคู่กัน เมื่อแยกออกจากกัน ในขณะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ตามกฎข้อ 1 นั้น จะมารวมกันอีกครั้งหนึ่งในขณะที่มีการปฏิสนธิเกิดขึ้น และการรวมตัวกันใหม่นี้จะเป็นไปอย่างอิสระโดยสามารถไปรวมกับจีนใดก็ได้ ไม่จำเป็นจะต้องกลับไปรวมกับคู่เดิมของตน ซึ่งเห็นได้ชัดเจนจากผลการทดลองศึกษา 2 ลักษณะพร้อม ๆ กันของเมนเดล (dihybrid cross)
    • ให้ S เป็นจีนเด่นแทนลักษณะ เมล็ดเรียบ / s " ด้อย " เมล็ดย่น Y " เด่น " เมล็ดสีเหลือง / y " ด้อย " เมล็ดสีเขียว
    • เซลล์สืบพันธุ์ทั้ง 4 ชนิด สามารถรวมกันได้อย่างอิสระ ดังแสดงในตาราง ตารางแสดงการผสมของจีนจากเซลล์สืบพันธุ์ในถั่วลันเตาตามการทดลองของเมนเดล
    • จำนวนจีโนไทป์ของลูก F2 มีทั้งหมด 16 แบบ แต่จะมีซ้ำกัน เหลืออยู่เพียง 9 ชนิด คือ
        • เรียบ - เหลือง SSYY = 1/16 เรียบ - เหลือง SSYy = 2/16 เรียบ - เหลือง SsYY = 2/16 เรียบ - เหลือง SsYy = 4/16 เรียบ - เขียว Ssyy = 1/16 เรียบ - เขียว Ssyy = 2/16 ย่น - เหลือง ssYY = 1/16 ย่น - เหลือง ssYy = 2/16 ย่น - เขียว ssyy = 1/16
    • อัตราส่วนจีโนไทป์ของลูก F2 SSYY : SSYy : SsYY : SsYy : SSyy : Ssyy : ssYY : ssYy : ssyy 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1 อัตราส่วนฟีโนไทป์ของลูก F2 = เรียบ - เหลือง S _Y _ = 9/16 = เรียบ - เขียว S_yy = 3/16 = ย่น - เหลือง ssY_ = 3/16 = ย่น - เขียว ssyy = 1/16
    • แอลลีล (Allele) แอลลีล หมายถึง แบบต่างๆ ของยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมหนึ่ง ยีนที่เป็นแอลลีลกัน (Allelic gene) คือ ยีนที่เข้าคู่กันได้ในการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ยีนฝักสีเขียว ( G ) และยีน ฝักสีเหลือง (g) เป็นแอลลีลกันและเข้าคู่กันควบคุมลักษณะสีของฝักได้
    •  
    • มัลติเปิล อัลลีลส์ (mulleles) หมายถึง พันธุกรรมที่ประกอบด้วยอัลลีลส์มากกว่า 2 ชนิดขึ้นไป ควบคุมลักษณะใด ลักษณะหนึ่ง แต่สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวหรือแต่ละต้นที่เป็นดิพลอยด์ (2 n ) จะมีอัลลีลอยู่ด้วยกันได้ไม่เกิน 2 อัลลีล หรือมีได้สูงสุดเพียง 2 อัลลีลเท่านั้น โดยจะมีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซมที่เป็นโฮโมโลกัสกัน
    •  
    •  
      • ลักษณะทั้ง 7 ลักษณะของถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษาและสีของลิ้นมังกรถูกควบคุมโดยยีนที่เป็นแอลลีลกันเพียงคู่เดียว แต่ละลักษณะมิใช่ว่าจะถูกควบคุมโดยยีนคู่เดียวเสมอไป บางลักษณะถูกควบคุมโดยยีนหลายคู่ เช่น ความสูง ขนาด น้ำหนัก และสีผิวของคน ขนาดและน้ำหนักของผลไม้ เป็นต้น ยีนที่เข้าคู่กันหลายคู่ควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่งเรียกว่า มัลติเปิลยีน ( multiple genes ) หรือ
      • พอลิ ยีน ( polygenes ) ซึ่งอาจมีตั้งแต่ 2 คู่ขึ้นไป
      มัลติเปิลยีน
      • ตัวอย่างหนึ่งของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมโดยพอลิยีน คือ สีของเมล็ดข้าวสาลี ซึ่งมียีนควบคุม 3 คู่ ถ้ากำหนดให้ R 1 R 2 R 3 เป็นยีนที่ทำให้เมล็ดข้าวสาลี มีสีแดง ส่วนแอลลีลของยีนเหล่านี้คือ r 1 r 2 r 3 เป็นยีนที่ทำให้เมล็ดข้าวสาลีไม่มีสี ยีนที่ควบคุมการมีสีและไม่มีสีจะแสดงออกเท่าๆกัน ดังนั้นเมล็ดข้าวสาลีที่มีจีโนไทป์ r 1 r 1 r 2 r 2 r 3 r 3 จะแสดงลักษณะเมล็ดสีขาว ส่วนพวกจีโนไทป์ R 1 R 1 R 2 R 2 R 3 R 3 จะแสดงลักษณะเมล็ดสีแดงเข้ม ถ้าจีโนไทป์มียีนควบคุมสีแดงจำนวนมาก สีของเมล็ดจะเข้มขึ้นเป็นลำดับ
        • โครโมโซม : องค์ประกอบหนึ่งของเซลล์
        • มีลักษณะเป็นท่อนอยู่ในนิวเคลียส ประกอบด้วย DNA และโปรตีนมีความสำคัญในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
      โครโมโซม
      • โครโมโซมเป็นที่อยู่ของดีเอ็นเอและอยู่ในนิวเคลียสของเซล เซลล์โดยทั่วไปของมนุษย์มีโครโมโซม 46 โครโมโซม แบ่งออกเป็น 2 ชุด ได้ชุดละ 23 โครโมโซม คือมาจากพ่อชุดหนึ่งและมาจากแม่ชุดหนึ่ง ในแต่ละชุดมีโครโมโซมเพศ (sex chromosome) อยู่ 1 โครโมโซม ที่เหลือเป็นโครโมโซมร่างกาย (autosome) โครโมโซมเพศของผู้หญิงเป็นโครโมโซม X ทั้งคู่ ส่วนในผู้ชายจะมีโครโมโซม X และ Y ในเซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของจำนวนปกติ คือมีเพียง 23 โครโมโซมเท่านั้น เมื่อมีการผสมกับเซลล์สืบพันธุ์จากอีกเพศหนึ่งแล้วก็จะกลับมาเป็น 46 โครโมโซมเท่าเดิม
      • โครโมโซมมีขนาดใหญ่พอที่จะเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงธรรมดา ไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมื่อใช้การย้อมสีช่วย ก็จะทำให้เห็นแถบสีสว่างมืดเปลี่ยนแปลงไปตามจำนวนของคู่ A - T และคู่ G - C เนื่องจากขนาดของแถบสีมีความแตกต่างกันไป จึงช่วยให้เราสามารถแยกแยะเห็นความแตกต่างของโครโมโซมได้ ซึ่งเป็นโครโมโซมร่างกาย 22 แบบ โครโมโซม X 1 แบบ และโครโมโซม Y อีก 1 แบบ จึงมีทั้งหมด 24 แบบ เมื่อนำโครโมโซมทั้งหมดมาเรียงกันจากขนาดใหญ่ไปหาขนาดเล็ก จะได้แผนผังโครโมโซมที่มีชื่อเรียกว่า คาริโอไทป์ ( Karyotype ) ในผังคารีโอไทป์มีหมายเลขกำกับโครโมโซมแต่ละขนาดไว้ด้วยซึ่งใช้อ้างอิงได้ เช่น เมื่อกล่าวถึง chromosome 1 ของมนุษย์ ก็จะหมายถึงโครโมโซมที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเซลมนุษย์
    • รูปร่าง ลักษณะของโครโมโซม
    • รูปร่าง ลักษณะของโครโมโซม โดยทั่วไปโครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ตามระยะต่าง ๆ ในวัฏจักรของเซลล์ ( cell cycle ) โดยโครโมโซมในระยะอินเตอร์เฟสจะมีลักษณะยืดยาว และเมื่อเซลล์เข้าสู่ระยะการแบ่งตัว ( M-phase ) โครโมโซมจะหดตัวสั้นเข้าและหดตัวมากที่สุดในระยะเมตาเฟส จะเรียกโครโมโซมระยะนี้ว่า โครโมโซม เมตาเฟส รูปร่าง ลักษณะของโครโมโซม
    • โครโมโซมแต่ละ โครโมโซมที่จำลองตัวเองแล้วในระยะ อินเตอร์เฟส จะประกอบด้วย โครมาทิด ( chromatid ) 2 โครมาทิดที่เหมือนกันโดยโครมาทิดทั้งสองมีส่วนที่ติดกันอยู่เรียกว่า เซนโทรเมียร์ ( centromere ) หรือไคนีโทคอร์ ( kinetochore ) ดังนั้นเราจะจำแนกโครโมโซมตามรูปร่าง ลักษณะ ขนาด และตำแหน่งของเซนโทรเมียร์ ที่แตกต่างกันเป็น 4 แบบ ดังนี้
    • 1. Metacentric chromosome หมายถึง โครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่ตรงตำแหน่งกึ่งกลางพอดีทำให้แขน ( arm ) ทั้งสองข้างของโครโมโซมมีความยาวเท่ากัน
    • 2. Submetacentric chomosome หมายถึง โครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่ใกล้กลางแท่งโครโมโซม ทำให้แขน ทั้งสองข้างของโครโมโซมมีความยาวไม่เท่ากัน จึงมีแขนเป็นแขนข้างสั้นและแขนข้างยาว
    • 3. Acrocentric chromosome หมายถึง โครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่เกือบปลายสุดจึงทำให้แขนข้างสั้นมีความสั้นมากจนแทบไม่ปรากฏ
    • 4. Telocentric chromosome หมายถึง โครโมโซมที่มีเซนโทรเมียร์ อยู่ตอนปลายสุดของโครโมโซม มีผลทำให้โครโมโซมมีแขนเพียงข้างเดียว
    • โครโมโซมของคน
    • โครโมโซมของคนศึกษาได้จากเซลล์ไขกระดูก และเซลล์เม็ดเลือดขาว ชนิดลิมโฟโซต์ ( lymphocyte ) ทำไดโดยเจาะเลือดแล้วแยกเซลล์ลิมโฟโซต์ ออกเพราะเลี้ยงในอาหารที่ใส่สารกระตุ้นให้เซลล์ลิมโฟโซต์แบ่งตัวหลังจากบ่มที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียล เป็นเวลา 2-3 วัน เซลล์จะเเบ่งตัวและอยู่ในระเมทาเฟสจำนวนมากการทำให้เซลล์อยู่ในระเมทาเฟสมากๆ ทำได้โดยใส่สารยับยั้ง โมโทซิส เช่น โคลชิซิน ( colchicine ) ลงไป เส้นใยสปิลเดิลจะถูกทลายทำให้โครโมโซมไม่แยกออกจากกันและจะอยู่ในระยะ เมทาเฟส มากๆ เมื่อใส่สารละลายที่เจือจาง เช่น น้ำกลั่นทำให้เซลลล์กระจายไม่ทับซ้อนกันทำให้เห็นโครโมโซมชัดเจนต่อจากนั้นยอมด้วยสีจิมซา ( giemsa ) จะได้แถบขวางของโครโมโซมซึ่งติดสี
    • ย้อมไม่เท่ากัน เมื่อกระทบกับแสงอัลตราไวโอเลตจะเรืองแสงจึงปรากฏให้เห็นเป็นแทบติดสีเข้มจางต่างกันบนโครโมโซม เรียกแทบนี้ว่าแถบสี ( G-band ) ดั้งนั้นโครโมโซมที่เป็นคู่กันหรือโฮโมโลกัส โครโมโซมก็จะจัดคู่ได้ง่ายขึ้นนอกจากนี้ยังมีการย้อมสีแบบแถบคิว ( Q-band ) แถบสีซี ( C band ) แถบสีอาร์ ( R band ) ด้วย โครโมโซมของเซลล์ร่างกายของคนมี 46 โครโมโซม ได้ 23 คู่โดยมี 22 คู่แรกเป็นโครโมโซมที่เหมือนกันทั้งเพศหญิงและเพศชาย ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะต่างๆ ของร่างกายเรียกว่า ออโตโซม (autosome )
    • กลุ่มอาการ Cri-du-chat syndrome หรือ cat-cry syndrome
    • สาเหตุของโรค
      • เกิดจากโครโมโซมคู่ที่ 5 ขาดหายไป 1 โครโมโซม ดังคารีโอไทป์ในภาพ ความผิดปกตินี้พบได้น้อยมาก คือประมาณ 1 ต่อ 50,000 ของเด็กแรกเกิด พบได้ในเด็กหญิงมากกว่าเด็กชายในอัตราส่วน 2 ต่อ 1
      เด็กที่เป็นโรค Cri-du-chat syndrome
    • คารีโอไทป์ของกลุ่มอาการ cri-du-chat syndrome
    • ลักษณะอาการ
      • ผู้ป่วยมีศีรษะเล็กกว่าปกติ
      • หน้ากลม
      • ใบหูอยู่ต่ำกว่าปกติ
      • ตาห่าง
      • มีอาการปัญญาอ่อน
      • มีลักษณะเด่นชัดในกลุ่มอาการนี้ คือ เสียงร้องของผู้ป่วยจะแหลมเล็ก คล้ายกับเสียงร้องของแมว
      • ความยืนยาวของชีวิตผู้ป่วยไม่แน่นอน อาจจะมีชีวิตอยู่ได้จนถึงเป็นผู้ใหญ่
    • การเขียนโครโมโซม
      • 22+XX (chromosome คู่ที่ 5 แขนข้าง p หายไป )
      • หรือ
      • 22+XY(chromosome คู่ที่ 5 แขนข้าง p หายไป )
    • Trisomy : Down Syndrome Karyotype : 47, XX, + 21
    • Klinefelter's syndrome กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์
    • มีสาเหตุจากการที่โครโมโซม X เกินมา 1 หรือ 2 โครโมโซม ผู้ป่วยเป็นเพศชาย จึงมีคารีโอไทป์เป็น 47 , XXY หรือ 48 , XXXY ลักษณะอาการ กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter's syndrome)
    • โครโมโซมที่ผิดปกติ
    • ลักษณะของความผิดปกติ ลักษณะอาการนอกจากอาจจะมีภาวะปัญญาอ่อนแล้วยังมีรูปร่างอ้อนแอ่นตัวสูงชะลูด มีหน้าอกโต เป็นหมัน ถ้ามีจำนวนโครโมโซม X มาก ก็จะมีความรุนแรงของปัญญาอ่อนเพิ่มขึ้น
    • กลุ่มอาการ Turner’s syndrome
    • สาเหตุของโรค
      • เป็นความผิดปกติที่พบในเพศหญิง เกิดขึ้นเนื่องจากมีโครโมโซมเพศ คือ โครโมโซม X เพียงโครโมโซมเดียว พบประมาณ 1 ต่อ 2,500 คน ของทารกเพศหญิง
      เด็กที่เป็นโรค Turner’s syndrome
    • คารีโอไทป์ของกลุ่มอาการ turner’s syndrome
    • อาการ
      • ผู้ป่วยมีลักษณะตัวเตี้ย
      • ที่คอมีพังผืดกางเป็นปีก
      • แนวผมที่ท้ายทอยอยู่ต่ำ
      • หน้าอกกว้าง
      • หัวนมเล็ก และอยู่ห่าง
      • ใบหูทีรูปร่างผิดปกติมีขนาดใหญ่และอยู่ต่ำ
      • แขนคอก
      • รังไข่ไม่เจริญ
      • ไม่มีประจำเดือน
      • เป็นหมัน
      • ประมาณร้อยละ 10 ของผู้ป่วยมีสติปัญญาด้อยกว่าปกติ
      • มีชีวิตอยู่ได้ยาวเท่ากับคนปกติ
    • การเขียนโครโมโซม
      • 22+XO
      • หรือ
      • 45+XO
      • เรียกว่า
      • Monosomy
    • ยีนที่ทำให้เกิดโรคทาลัสซีเมีย
    • โรคทาลัสซีเมีย ( thalassemia ) เป็น โรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับเลือด ยีนที่ทำให้เกิด โรคทาลัสซีเมียเป็น ยีนด้อย ที่อยู่ในโครโมโซมคู่ที่ 16 หรือยีนด้อยในโครโมโซมคู่ที่ 11 โรคทาลัสซีเมียจึงมี จีโนไทป์ผิดปกติได้หลายแบบ ซึ่งมีผลทำให้การสร้างพอลิเพปไทด์ในฮีโมโกลบินผิดปกติและทำให้เม็ดเลือดแดงมีรูปร่างผิดปกติ ไม่สามารถทำหน้าที่นำออกซิเจนไปเลี้ยงเนื้อเยื่อได้จึงเป็นสาเหตุให้ผู้ป่วยมีอาการ โลหิตจาง
    • อาการของโรคมีได้ต่างๆกันแล้วแต่ชนิด บางชนิดเด็กที่เป็นจะตายหมด บางชนิดถ้าเป็นมากจะแคระแกร็น มีกะโหลกศีรษะและลักษณะใบหน้าผิดปกติ พุงป่อง เพราะตับและม้ามโต มีอาการ ดีซ่านร่วมด้วย กระดูกเปราะบาง หัวใจวายได้ บางชนิดอาการไม่มาก แต่เมื่อเป็นไข้เม็ดเลือดแดงจะแตกได้ง่าย ทำให้มีภาวะซีดและดีซ่านอย่าง เฉียบพลัน
    • ภาพเซลล์เม็ดเลือดแดง
    • โรคทาลัสซีเมียมี 2 ประเภทคือ 1. โรคแอลฟาทาลัสซีเมีย ยีนที่ทำให้เกิดโรคเป็นยีนด้อยอยู่ในโครโมโซมคู่ที่ 16 ทำให้เกิดการสร้างพอลิเพปไทด์สายแอลฟาน้อยกว่าปกติ เนื่องจากมีการขาดหายไปของ DNA ที่นำรหัสทางพันธุกรรมที่จะสร้างสายแอลฟา จึงมีสายเบตาปกติเหลืออยู่ในเม็ดเลือดแดงเท่านั้น โดยมากจะพบว่าพ่อแม่ของคนที่เป็นแอลฟาทาลัสซีเมียนั้นจะมีอาการปกติ แสดงว่าพ่อแม่จะมียีนที่ ทำให้เกิดโรคทาลัสซีเมียแฝงอยู่
    • 2. โรคเบตาทาลัสซีเมีย ยีนที่ทำให้เกิดโรคเป็นยีนด้อยอยู่ในโครโมโซมคู่ที่ 11 ทำให้เกิดการสร้าง พอลิเพปไทด์สายเบตาน้อยลง หรือไม่สายเลย ทั้งๆที่มี DNA ปกติ แต่เกิดผิดปกติขึ้นในขั้นตอนของการสร้างสายเบตา ผู้ป่วยพวกนี้ไม่ค่อยมีภาวะซีดรุนแรงนัก
    • ลักษณะของผู้ป่วยโรคทาลัสซีเมีย
    • ในการศึกษาพันธุกรรมของคน นักพันธุศาสตร์นิยมใช้สัญลักษณ์แสดงบุคคลต่างๆในครอบครัว ทั้งที่แสดงลักษณะและไม่แสดงลักษณะที่กำลังศึกษา เท่าที่จะสามารถสืบค้นได้ แผนผังเช่นนี้เรียกว่า pedigree Pedigree
    •  
    • Pedigree ของโรคฮีโมฟีเลียซึ่งปรากฏในราชวงศ์ต่างๆในยุโรป
    • Http://www.mainecancer.org
    • Http://www.people.virginia.edu
    • การศึกษายีนในโครโมโซมเพศ เมื่อปี พ . ศ .2453 ที เอช มอร์แกน (T.H.Morgan) ได้ทดลองเลี้ยงแมลงหวี่หลายพันตัวในขวด และได้ตรวจพบว่ามีแมลงหวี่บางตัวตาสีขาวแมลงหวี่ตาสีขาวเหล่านี้ล้วนเป็นตัวผู้ เขาจึงได้ทำการทดลองผสมแมลงหวี่ดังนี้
    • http://bio.winona.msus.edu/berg/ ILLUST/fig153.gif
    • http://ridge.icu.ac.jp/gen-ed/mendel-gifs/13-sex-chromosomes.JPG
    • ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับโครโมโซมเพศ X (sex linked gene)
    • ยีนที่อยู่ในโครโมโซมเพศซึ่งได้แก่ โครโมโซม X หรือ Y เรียกว่า ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ ( sex linked gene ) เช่น ยีนที่แสดงสีของตาแมลงหวี่ และยีนที่แสดงตาบอดสีของคน เป็นต้น เนื่องจากยีนที่เกี่ยวเนื่องกับเพศไม่มีอยู่ในโครโมโซม Y ดังนั้นตัวผู้หรือเพศชายแม้จะมียีนเดียวบนโครโมโซม X ไม่ว่ายีนนั้นจะเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อย ก็ย่อมแสดงลักษณะออกมาได้ จะเห็นได้ว่า ยีนด้อยที่อยู่ในโครโมโซม X จะแสดงลักษณะในเพศชายได้ง่ายกว่ายีนด้อยในออโตโซม ลักษณะที่ควบคุมโดยยีนด้อยในโครโมโซม X จึงปรากฏใน
    • เพศชายมากกว่าเพศหญิง ส่วนในเพศหญิงจะแสดงลักษณะด้อยได้ จะต้องได้รับยีนด้อยในโครโมโซม X จากพ่อและแม่ ฝ่ายละ 1 ยีน เพศหญิงที่มียีนด้อยเพียงยีนเดียวเรียกว่า พาหะ
    • ภาวะพร่องเอนไซม์กลูโคส -6- ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส ( G-6-PD ) เป็นภาวะที่ไม่ปรากฏอาการของโรคอย่างชัดเจนนัก ผู้ที่ขาดเอนไซม์ดังกล่าว จะมีอาการแพ้ยาและอาหารบางชนิดอย่างรุนแรงได้แก่ ยารักษาโรคมาลาเรีย เช่น ไพรมาควีน ควินิน ยาปฏิชีวนะ เช่น คลอแรมเฟนิคอล ซัลโฟนาไมด์ ยาแก้ปวดลดไข้ เช่น แอสไพริน พาราเซตามอล กินถั่วปากอ้าดิบ หรือสูดกลิ่นสารจากถั่วปากอ้าเข้าไป ในประเทศไทยมีผู้ที่มีภาวะพร่องเอนไซม์ถึงร้อยละ 12 ของ ประชากรเพศชาย
    • ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับ Y Y-linked gene
    • สำหรับยีนที่อยู่ในโครโมโซม Y (holandric gene) ย่อมถ่ายทอดจากพ่อไปยังลูกชาย จากลูกชายไปยังหลานชายและต่อๆไปยังเพศชายทุกคนที่รับโครโมโซม Y นั้นไป ยีนในโครโมโซม Y มีทั้งยีนที่ควบคุมลักษณะทางเพศและควบคุมลักษณะอื่นๆด้วย แต่เนื่องจากโครโมโซม Y มีขนาดเล็กมาก จึงมียีนอยู่จำนวนน้อยและไม่มีแอลลีลบนโครโมโซม X ได้แก่ ลักษณะมีขนขึ้นที่ใบหูส่วนล่าง (hairy ear) ผิวหนังเป็นเกล็ดคล้ายงู (porcupine man) และ ลักษณะที่มีพังผืดที่อยู่ระหว่าง นิ้วเท้า (webbed-toes)
    • http://www.westone.com/techtips/hairy_ear1.gif ลักษณะมีขนขึ้นที่ใบหูส่วนล่าง (hairy ear)
    • http://cas.bellarmine.edu/tietjen/HumanBioogy/Finished%20Images/gen17.gif
    • ลักษณะที่มีพังผืดซึ่งอยู่ระหว่างนิ้วเท้า ( webbed-toes )
    • การค้นพบสารพันธุกรรม ในปีพ . ศ .2412 เอฟ มีเซอร์ (F.Meischer) ค้นพบสารอินทรีย์ชนิดใหม่ในนิวเคลียส เป็สารที่มีโมเลกุลขนาด ใหญ่มีฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสารชนิดนี้ไม่ใช่โปรตีน คาร์โบไฮเดรตหรือ ไขมัน เขาจึงตั้งชื่อสารใหม่นี้ว่า นิวคลีอิน (nuclein) เนื่องจากพบในนิวเคลียส การค้นพบสารพันธุกรรม
    • ต่อมาพบว่านิวคลีอินมีคุณสมบัติเป็นกรดจึงเปลี่ยนชื่อใหม่ว่า กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) ซึ่งได้พบในนิวเคลียสของเซลล์ต่างๆ ทั้งโพรทิสต์ พืช และสัตว์ และยังพบว่าโครโมโซมประกอบด้วยโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกด้วย การคนคว้าเกี่ยวกับกรดนิวคลีอิกพัฒนาไปตามลำดับจนกระทั่งในปี 2487 การทดลองของโอ . ที . แอเวอรี (O.T.Avery) ซี . เอ็ม . แมคลอยล์ (C.M.Macleod) และเอ็ม . แมคคาที (M.McCarty) ได้พิสูจน์อย่างชัดเจนว่า กรดนิวคลีอิกที่ชื่อ DNA(Deoxyribonucleic acid) คือสารพันธุกรรม
    • และในปีพ . ศ .2496 เจมส์ ดี . วัตสัน (James D. Watson ) และฟรานซิสคริก (Francis Crick) ค้นพบสูตรโครงสร้างของ ซึ่งเป็นรากฐานของการค้นคว้าทดลองทางพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล
    • ส่วนประกอบทางเคมีของ DNA
      • คริสต์ศตวรรษที่ 20 เอ โคเซล ( A. Kossel ) แห่ง
      • เมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมัน ได้ศึกษาองค์ประกอบของกร
      • นิวคลิอิก พบว่า “กรดนิวคลิอิกมีไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบ และมี
      • สมบัติเป็นเบส” จึงเรียกว่า ไนโตรจีนัสเบส ( nitrogenous
      • base )
      • เบสทั้ง 4 ได้แก่
        • อะดีนีน ( adennine หรือ A )
        • ไซโทซีน ( cytosine หรือ C )
        • กวานีน ( guanine หรือ G )
        • ไทมีน ( thymine หรือ T )
    •  
    • ประจักษ์พยานของวอตสัน
      • วอตสันมุ่งตวามสนใจไปยังประจักษ์พยานที่สำคัญ 4 ประการคือ
      • ประการแรก DNA เป็นโมเลกุลที่มีสายยาวประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด เชื่อมกันด้วยพันธะระหว่างหมู่ฟอสเฟสกับน้ำตาล
      • ประการที่ 2 เบส A มีปริมาณเท่ากับ T และ G มีปริมาณเท่ากับ C
      • ประการที่ 3 ภาพโมเลกุลของ DNA ที่เกิดจากการหักเหของรังสีเอกซ์ ยืนยันว่าโครงสร้างของโมเลกุล DNA เป็นเกลียว ประกอบด้วยสายพอลินิวคลีโอไทด์เกินกว่า 1 สาย มีเบสหันเข้าข้างในและสายที่เชื่อมระหว่างหมู่ฟอสเฟตกับน้ำตาลอยู่ด้านนอก
      • ประการที่ 4 จากการค้นพบของ ลินัส พอลิง ( Linus PauLing ) ทำให้ทราบว่าพันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ระหว่างเบสสามารถยึดสายพอลินิวคลีโอไทด์ให้จับคู่กันได้ และพันธะน็ถูกทำลายได้ด้วยความร้อนระดับปานกลาง และจากการศึกษาโครงสร้างของเบสทั้ง 4 ชนิด พบว่า ระหว่าง C กับ G สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได้ 3 แห่ง ระหว่าง A กับ T เกิดพันธะไฮโดรเจนได้ 2 แห่ง
    • แสดงพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส A กับ T
    • แสดงพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส C กับ G
    • คุณสมบัติของสารพันธุกรรม
    • คุณสมบัติของ DNA 1. ประกอบด้วย พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย พันกันคล้ายบันไดเวียนขวา 2. ทิศทางของสายของสายทั้ง 2 จะมีทิศทางที่สลับกัน 3. ในแต่ละสายประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายโมเลกุลมาเกาะกันโดยมีน้ำตาลและหมู่ฟอตเฟตเป็นราวบันได 4. เบสที่จับกันอยู่ภายในจะทำมุมตั้งฉากกับแกน โดยอาศัยแรงยึดเหนี่ยวของพันธะไฮโดรเจนคือ ( A จับกับ T และ G จับกับ C )
    • 1. ในไนโตรจีนัสเบสแบบไพริมิดีน ถ้าเป็น DNA ไทมีน T แต่ RNA ตะเป็นยูราซิล U 2. ถ้าเป็น DNA จะเป็นน้ำตาลดีออดซีไรโบส ซึ่งเป็นน้ำตาลขาดออกซิเจน 1 อะตอม แต่ RNA จะเป็นน้ำตาลไรโบส 3. RNA เป็นพอลินิวคลีโอไทด์แบบสายเดี่ยว ส่วน DNA เป็น พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย 4.RNA จะพบทั้งในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึม แต่ DNA จะพบในนิวเคลียสเพียงอย่างเดียว คุณสมบัติของ RNA
    • การสังเคราะห์ DNA
    • เมื่อ พ . ศ . 2496 วอตสันและคริกได้พิมพ์บทความพยากรณ์การลำลอง DNA ว่า
      • เมื่อปี พ . ศ .24996 วอตสันและคริกได้พิมพ์บทความพยากรณ์กลไกการจำลอง DNA ไว้ว่า ในการจำลอง DNA พันทะระหว่างอะดีนีนกับไทมีนและกวานีนกับไซโทซีนจะสลายทีละคู่ ทำให้สายพอลินเวคลีโอไทด์แยกออกจากกันเหมือรูดซิป ต่อมาส่วนที่แยกออกมาของแต่ละสายจะมีการซ่อมเสริมให้สมบูรณ์โดยมีนิวคลีโอไทด์สายเดิมเป็นแม่พิมพ์ นำเอานิวคลีโอไทด์อิสระที่มีอยู่ในเซลล์เข้ามาจับคู่กับนิวคลีโอไทด์ของพอลินิวคลีโอไทด์สายเดิม โดยเบส A จับกับ T และ G จับคู่กับ C หมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์อิสระจับน้ำตาลดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ถัดไป การสังเคราะห์ DNA โดยวิธีนี้เรียกว่า ดีเอ็นเอ เรพิเคชัน ( DNA replication )
    •  
      • แนวความคิดเกี่ยวกับ DNA replication ที่ได้เสนอมานั้นเป็นเพียงสมมุติฐาน ในปี พ . ศ . 2499 อาร์เธอร์ คอร์นเบิร์ก ( arthur Kornberg ) ที่สามารถสังเคราะห์ DNA ในหลอดทดลองได้สำเร็จ โดยสกัดเอนไซม์จากแบคทีเรียซึ่งเอนไซม์นี้ทำหน้าที่เชื่อมนิวคลีโอไทด์เข้าด้วยกัน และนำนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ใส่หลอดทดลองพร้อมทั้งเอนไซม์ที่สกัดได้ แล้วยังต้องใส่ DNA ลงในหลอดทดลองอีกด้วย
      • จากการศึกษาของคอร์นเบิร์ก พบว่า DNA ที่สังเคราะห์ขึ้นในหลอดทดลองมีอัตราส่วนระหว่าง A+T ต่อ G+C ใน DNA ที่สังเคราะห์ขึ้น กับอัตราส่วนระหว่าง A+T ต่อ G+C ใน DNA ที่ใส่ลงในแม่พิมพ์ใกล้เคียงกันมาก
    • DNA เป็นสารพันธุกรรมได้อย่างไร โปรตีนเป็นสารอินทรีย์ที่มีความหลากหลายและแสดงเอกลักษณ์ของเชลล์ได้ เซลล์ที่แตกต่างกันก็จะมีส่วนประกอบชองโปรตีนแตกต่างกันไปด้วย นอกจากนี้เอนไซม์ทุกชนิดที่ช่วยในปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ภายในเชลล์ก็เป็นโปรตีนด้วย ปฏิกิริยาการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ให้มีขนาดเล็ก หรือปฏิกิริยาสังเคราะห์สารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเครต ลิพิด ฯลฯ ล้วนแต่ต้องอาศัยเอนไซม์ทั้งสิ้น จึงอาจกล่าวได้ว่าโปรตีนเกี่ยวกับการแสดงลักษณะและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งทางตรงและทางอ้อม ดังนั้น หากค้นพบว่า DNA สามารถควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนได้ ก็เท่ากับพิสูจน์ว่า DNA ควบคุมลักษณะพันธุกรรมได้
    • โปรตีนเป็นสารอินทรีย์ที่มีความหลากหลายและแสดงเอกลักษณ์ของเซลล์ได้ เซลล์ที่แตกต่างกันก็จะมีส่วนประกอบชองโปรตีนแตกต่างกันไปด้วย นอกจากนี้เอนไซม์ทุกชนิดที่ช่วยในปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ภายในเซลล์ก็เป็นโปรตีนด้วย ปฏิกิริยาการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ให้มีขนาดเล็ก หรือปฏิกิริยาสังเคราะห์สารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเดรต ลิพิด ฯลฯ ล้วนแต่ต้องอาศัยเอนไซม์ทั้งสิ้น จึงอาจกล่าวได้ว่าโปรตีนเกี่ยวกับการแสดงลักษณะและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งทางตรงและทางอ้อม ดังนั้น หากค้นพบว่า DNA สามารถควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนได้ ก็เท่ากับพิสูจน์ว่า DNA ควบคุมลักษณะพันธุกรรมได้
      • โครโมโซมมีขนาดใหญ่พอที่จะเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงธรรมดา ไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เมื่อใช้การย้อมสีช่วย ก็จะทำให้เห็นแถบสีสว่างมืดเปลี่ยนแปลงไปตามจำนวนของคู่ A - T และคู่ G - C เนื่องจากขนาดของแถบสีมีความแตกต่างกันไป จึงช่วยให้เราสามารถแยกแยะเห็นความแตกต่างของโครโมโซมได้ ซึ่งเป็นโครโมโซมร่างกาย 22 แบบ โครโมโซม X 1 แบบ และโครโมโซม Y อีก 1 แบบ จึงมีทั้งหมด 24 แบบ เมื่อนำโครโมโซมทั้งหมดมาเรียงกันจากขนาดใหญ่ไปหาขนาดเล็ก จะได้แผนผังโครโมโซมที่มีชื่อเรียกว่า คาริโอไทป์ ( Karyotype ) ในผังคารีโอไทป์มีหมายเลขกำกับโครโมโซมแต่ละขนาดไว้ด้วยซึ่งใช้อ้างอิงได้ เช่น เมื่อกล่าวถึง chromosome 1 ของมนุษย์ ก็จะหมายถึงโครโมโซมที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเซลมนุษย์
    • ในปี พ . ศ . 2495 นักชีววิทยาชาวอเมริกา 2 ท่าน แห่งสถาบันคาร์เนกี (Canegie Institute) ชื่อ อัลเฟรด เฮอร์เชย์ (Alfred Hershey) และมาร์ธา เชส (Martha Chase) ได้ทดลองกับไวรัสชนิดหนึ่งซึ่งทำลายแบคทีเรียชนิด E.coli ที่อยู่ในลำไส้ได้ ไวรัสชนิดนี้เรียกว่า แบคทีริโอเฝจ (bacteriophage) หรือเรียกสั้นๆว่า เฝจ ( phage)
    • เฮอร์เชย์และเชสได้ทำการทดลองเลี้ยง E.coli ร่วมกับแบคทีริโอเฝจโดยนำแบคทีริโอเฝจ แย่งเป็น 2 ชุด ชุดที่หนึ่งเลี้ยงด้วยสารอาหารที่มี P ซึ่งเป็นฟอสฟอรัสที่มีกัมมันตรังสี และชุดที่สองเลี้ยงด้วยสารอาหารที่มี S ซึ่งเป็นกำมะถันที่มีกัมมันตรังสี เฝจที่ได้รับการทดลองชุดแรกจะมี DNA ที่มี P เป็นองค์ประกอบ ส่วนเฝจจากการทดลองชุดที่สองมีโปรตีนที่มี S เป็นองค์ประกอบ เฮอร์เชย์และเชสได้นำเอาเฝจที่มีสารกัมมันตรังสีแต่ละชนิด ไปใส่ให้กับ E.coli หลังจาก E.coli ได้รับเฝจที่มีสารกัมมันตรังสีเพียง 2-3 นาที สารพันธุกรรมจากเฝจจะเครื่อนเข้าไปในเซลล์ของ E.coli เหลือแต่เปลือกของเฝจที่ว่างเปล่าติดอยู่กับผนังเซลล์ของ E.coli
    •  
    • และพบว่าไวรัสจำลองตัวขึ้นใหม่ในเซลล์ของ E.coli และทำลายผนังเซลล์ของ E.coli ออกมา ไวรัสชุดที่ใส่ 32 - P จะตรวจพบว่ามี 32 - P ในเซลล์และที่เปลือกของไวรัส ส่วนชุดที่ใส่ 35 - S จะพบว่าในไวรัสที่จำลองตัวขึ้นใหม่ไม่มี 35 - S อยู่เลย
    • 3. ควบคุมและจำกัดแมลงพาหะ หรือแมลงศัตรูพืชต่าง ๆ โดยการชักนำให้เกิดมิวเทชันในแมลงเท่านั้น 4. การศึกษามิวเทชันควบคู่ไปกับการคัดเลือกพันธุ์ จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับผลผลิต จุลินทรีย์ ได้แก่ การผลิตยาปฏิชีวนะ การคัดเลือกไรโซเบียมเพื่อช่วยในการตรึงไนโตรเจน
    • ชนิดของ RNA ...
    • RNA มี 3 ชนิดคือ 1. Messenger RNA , mRNA มีปริมาณร้อยละ 4 ของ RNA ทั้งหมดที่พบในไซโตพลาซึม มีขนาดโมเลกุลต่างๆ กัน และมีปริมาณเพิ่มขึ้นในเซลล์ที่กำลังจะสังเคราะห์โปรตีน - หน้าที่ของ mRNA mRNA ทำหน้าที่เป็นตัวนำรหัสพันธุกรรมจาก DNA มาใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งจะมีลำดับเบสบน mRNA เรียกว่า รหัสพันธุกรรม ( genetic code )
    • รูปแสดงลักษณะของ mRNA mRNA
    • 2. Ribosomal RNA , rRNA คือ RNA ที่เป็นองค์ประกอบของไรโบโซม เป็น RNA ที่มีปริมาณมากที่สุดประมาณร้อยละ 85 ของ RNA ทั้งหมดที่พบในไซโตพลาซึม rRNA จากเซลล์สิ่งมีชีวิตต่างๆ มีขนาดโมเลกุลใกล้เคียงกัน และมีองค์ประกอบเบสคล้ายๆกัน ดังนั้น rRNA ไม่ใช่ตัวนำรหัสจาก DNA แต่เป็น สถานที่ให้เกิดการสังเคราะห์โปรตีน - หน้าที่ของ rRNA เป็นสถานให้ที่เกิดการสังเคราะห์โปรตีน ( Protein Synthesis )
    • 3. Transfer RNA , tRNA คือ RNA โมเลกุลเล็กๆ ที่จับติดอยู่กับกรดอะมิโน ลักษณะสำคัญของ tRNA คือ ปลายข้า ง หนึ่งจะมีเบส 3 ตัวที่เรียกว่า แอนติโคดอน ( Anticodon ) ซึ่งจะเข้าคู่หรือจับกับเบส 3 ตัว ( codon ) บน mRNA ได้ ส่วนที่ปลาย 3 ของ tRNA มีเบส ACC โดยเบส A เป็นส่วนจับกับกรดอะมิโน และที่ปลาย 5 อีกหนึ่งของสาย มีเบส G อยู่ - หน้าที่ของ tRNA หน้าที่ของ tRNA คือ นำกรดอะมิโนที่ไปจับกรดอะมิโนมาเรียงต่อกัน
    • รูปแสดงลักษณะ tRNA
    • การสังเคราะห์ อาร์ เอน เอ ( Transcription )
    • ทรานสคริปชัน ทรานสคริปชัน มีขั้นตอนดังนี้ 1. DNA คลายเกลียวออกจากกันเฉพาะตำแหน่งที่เป็นยีนเด่นที่จะแสดงออก โดยพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่ เบส A กับ T และ C กับ G จะสลายไป 2. เมื่อ DNA คลายเกลียวแยกจากกันแล้ว จะมีการนำนิวคลีโอไทด์ ของ RNA เข้าจับกับเบสของสายที่ใช้เป็นต้นแบบ หรือสายแอติโคดิง โดยมีการจับคู่กันแบบเดียวกับ DNA แต่ใน RNA ไม่มี T มีแต่ U ดังนั้น ถ้าเบสของ DNA เป็น A นิวคลีโอไทด์ ของ RNA ที่เข้าไปจับจะเป็น U และการสังเคราะห์ mRNA นี้จะเริ่มจากปลาย 3’ ไปยัง 5’ ของ DNA ดังนั้น การสังเคราะห์ โมเลกุลของ mRNA จึงเริ่มจากปลาย 5’ ไปยังปลาย 3’ นิวคลีโอไทด์ ของ mRNA จะเชื่อมต่อกันโดยอาศัยเอนไซม์ ชื่อ อาร์ เอ็น เอ พอลิเมอเรส (RNA polymerase)
    • 3. โมเลกุล mRNA ที่สังเคราะห์ ขึ้นจะเคลื่อนที่ออกจากนิวเคลียสไปยัง ไซโทพลาซึมและขณะเดียวกัน DNA บริเวณคลายเกลียวก็จะพันรอบกันตามเดิม ดังนั้นจะเห็นได้ว่า บริเวณคลายเกลียวของ DNA ที่เป็นต้นแบบสร้าง RNA ชนิดหนึ่ง ก็คือ ตําแหน่งที่เป็นยีนเด่น 1 ยีนนั่นเอง นั่นคือ One geneone mRNA ทรานสเลชันกระบวนการทรานสเลชัน เป็นขั้นตอน การแปลรหัสพันธุกรม ใน mRNA ออกมาเป็นลําดับกรดอะมิโนในสายพอลิเพปไทด์โดยประกอบด้วยกระบวนการดังนี้
    • 1. โรโบโซมจะแยกออกเป็น 2 หน่วยย่อย (subunit) แล้วไรโบโซมหน่วยย่อยเล็ก (smallsubunit) จะเข้าเกาะทางปลายด้าน 5’ ของ mRNA 2. tRNA โมเลกุลแรกที่นํากรดอะมิโนมา จะเข้าจับกับ mRNA ในไรโบโซม โดยอ่านรหัสพันธุกรรมบน mRNA ครั้งละ 3 นิวคลีโอไทด์ รหัสตัวแรกบน mRNA ทุกชนิดเหมือนกันหมด คือ AUG เรียกว่า Initiating codon ซึ่งเป็นรหัสสําหรับกรดอะมิโนเมไทโอนีน (met) ดังนั้น กรดอะมิโนเมไทโอนีน จึงเป็นกรดอะมิโนตัวแรกสุดที่สุด tRNA นําไปทางปลาย 5’ ของ mRNA 3. ไรโบโซมหน่วยใหญ่ (large subunit) เข้าไปรวมตัวกับหน่วยเล็กแล้ว tRNA โมเลกุลที่สองจะเข้าอ่านรหัสพันธุกรรมรหัสต่อมาบน mRN A 4. โปรตีนในไรโบโซมจะกระตุ้นให้เกิดพันธะเพปไทด์ ระหว่างกรดอะมิโนตัวที่ 1 และตัวที่ 2 ที่ tRNA นํามาพร้อมทั้งกรดอะมิโนในตัวที่ 1 หลุดจาก tRNA และ tRNA โมเลกุลแรกจะหลุดออกจาก mRNA
    • DNA ในโพรคาริโอต แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตพวกโพรคาริโอตที่ DNA ไม่ได้มีเยื่อหุ้มนิวเคลียสมาห่อหุ้มไว้ DNA ของแบคทีเรียเป็นเกลียวคู่ เช่น DNA ของแบคทีเรีย E.coli และมีลักษณะเป็นวง มีเบสประมาณ 4.5 x 10 6 คู่ นักพันธุศาสตร์ยังทราบอีกว่าแบคทีเรียอาจมี DNA ขนาดเล็กของผู้อาศัยที่เรียกว่า พลาสมิด ( plasmid ) อาศัยอยู่ในแบคทีเรียอีกด้วย
    • DNA ในยูคาริโอต โครโมโซมของยูคาริโอตประกอบด้วย DNA และโปรตีนซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีนประเภท ฮิสโตน ( histone ) และมีโปรตีนมากกว่าโพรคาริโอต DNA ของยูคาริโอตยาวมากประกอบด้วยยีนหลายพันยีน
    •  
    • รหัสพันธุกรรม
    • ข้อความที่เป็นตัวหนังสือก็เป็นรหัสชนิดหนึ่ง ซึ่งประกอบด้วยคำที่มีความหมาย คำแต่ละคำประกอบด้วยตัวอักษร แต่ละรหัสพันธุกรรมประกอบด้วยคำที่เป็นเบส 3 ตัว เช่น AAA AGC GGU เป็นต้น ทำไมคำรหัสพันธุกรรมจึงประกอบด้วยเบส 3 ตัวกรดอะมิโนที่เป็นหน่วยย่อยของโปรตีนมี 20 ชนิด ถ้ารหัสประกอบด้วยเบส 1 ตัว ก็จะมีรหัส 4 ตัว จึงมีกรดอะมิโนเพียง 4 ชนิดเท่านั้นที่นำมาใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน แต่รหัสพันธุกรรมประกอบด้วยเบส 2 ตัว ก็จะมีรหัส 16 รหัส นั่นย่อมหมายความว่า มีกรดอะมิโนเพียง 16 ชนิดที่ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน
    • แต่ถ้ารหัสพันธุกรรมประกอบด้วยเบส 3 ชนิด ก็จะมีรหัสถึง 64 รหัส ซึ่งเพียงพอที่จะเป็นรหัสให้เกิดกรดอะมิโน 20 ชนิด แนวความคิดที่ว่าคำว่ารหัสพันธุกรรมประกอบด้วยเบส 3 ตัว ได้มีการตรวจสอบโดยวอตสันและคริก ในปี พ . ศ . 2504 เอ็ม ดับปลิว ไนเรนเบิร์ก ( M.W. Nirenberg ) และ เจ เอช แมททัย ( J.H. Matthei ) ได้ค้นพบรหัสพันธุกรรมรหัสแรก คือ UUU ต่อมาได้มีการค้นพบเพิ่มเติมขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งปี พ . ศ . 2509 พบรหัสพันธุกรรมถึง 61 ชนิด เหลือเพียง 3 ชนิด คือ UUA UAG และ UGA ซึ่งไม่เป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิดใดๆ ภายหลังจึงทราบว่ารหัสทั้ง 3 ชนิดนี้ ทำหน้าที่หยุดการสังเคราะห์
    • โปรตีน เมื่อมีการสังเคราะห์โปรตีนจนถึงรหัสเหล่านี้ การสังเคราะห์โปรตีนจะหยุดลง กลุ่มของเบสสามชนิดที่เรียงตัวกันตามลำดับ ( triplet ) ใน mRNA มีความหมายเป็นรหัส 1 ชุด เรียกว่า โคดอน ( codon ) แต่ละโคดอนสื่อความหมายสำหรับกรดอะมิโน 1 ชนิด
    • การสังเคราะห์โปรตีน การสังเคราะห์โปรตีนคือ การสังเคราะห์สายพอลิเพปไทด์ที่มีลำดับกรดอะมิโนตามที่กำหนดไว้โดยรหัสหรือลำดับของโคดอน ( เบส 3 ตัว ) ที่เรียงต่อๆอยู่บน mRNA ดังนั้นการแปลลำดับโคดอนเป็นลำดับกรดอะมิโนนี้ เรียกว่า กระบวนการแปลรหัส หรือ ทรานสเลชัน (translation ) นอกจาก mRNA ซึ่งมีนิคลีโอไทด์ประมา ณ 500 - 10 , 000 หน่วย ทำหน้าที่เป้นรหัสของกรดอะมิโน ยังมีปัจจัยอื่นๆที่ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน ได้แก่ - ไรโบโซม เป็นออร์แกเนลล์ในไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นบริเวณมีการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้น - tRNA ซึ่งแต่ละโมเลกุลจับกรดอะมิโน 1 ตัว ทำหน้าที่นำกรดอะมิโนเข้ามาต่อกับสายพอลิเพปไทด์ที่กำลังสร้าง ไรโบโซม
    • ล ั กษณะรูปร่างของไรโบโซม เป็นก้อนกลม ขนาด 80 s ในเซลล์ยูคาริโอต แต่ในเซลล์โพรคาริโอตมีขนาดเล็กกว่า คือ 70 S ไรโบโซมเป็นหน่วยใหญ ่ ที่ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือ - หน่วยย่อยเล็ก มีขนาด 40 s และ 30 S ในเซล์ยูคาริโอตและเซลล์โพรคาริโอตตามลำดับ หน่วยย่อยเล็กมีตัวรับ ( binding site ) 1 จุดสำหรับจับกับ mRNA - หน่วยย่อยใหญ่ มีขนาด 60 S และ 50S ในเซลล์ยูคาริโอตและเซลล์โพรคาริโอตตามลำดับ หน่วยย่อยใหญ่มีตัวรับ 2 จุด ทำหน้าที่จับกับ tRNA และมีเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาสร้างพันธะเพปไทด์
    • - แต่ละหน่วยย่อย มีองค์ประกอบ คือ * rRNA ประมาณ 2 ใน 3 ส่วน * โปรตีน ประมาณ 1 ใน 3 ส่วน ไรโบโซมที่พบในไซโตพลาสซึม มี 3 รูปแบบ - ไรโบโซมขณะที่ยังไม่มีการสังเคราะห์โปรตีน หน่วยย่อย 2 หน่วยจะแยกกันอยู่ - ไรโบโซมที่กำลังสังเคราะห์โปรตีนสำหรับใช้ในเซลล์ จะมีการรวมตัวของ 2 หน่วยย่อย และเกาะอยู่บนสายของ mRNA เป็นจุดๆ ดังนั้นมีลักษณะเป็นก้อนกลมเกาะเรียงเป็นแถวยาวหรือเรียงเป็นวงอยู่บนสายของ mRNA เรียกว่า พอลิโซมหรือพอลิไรโบโซม (polysome หรือ poly ribosome ) โดย
    • * หน่วยย่อยเล็กที่ทำหน้าที่จับกับ mRNA * หน่วยย่อยใหญ่ ทำหน้าที่จับกับ tRNA และมีเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาสร้างพันธะเพปไทด์ - ไรโบโซมที่กำลังสังเคราะห์โปรตีนสำหรับส่งออกไปใช้นอกเซลล์ จะเกาะอยู่บน ER - นอกจากนี้ยังมีไรโบโซมบนเยื่อหุ้มนิวเคลียส และอยู่ภายใน อ อร์แกเนลล์ ( ไมโทรคอนเดรีย ) คลอโรพลาสต์ )
    • tRNA - tRNA ( transfer RNA ) เป็น RNA ขนาดเล็กสุด เป็นพอลินิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว ที่มีนิวคลีโอไทด์ ประมาณ 80 หน่วย - รูปร่างของโมเลกุล tRNA ลักษณะคล้ายตัว U บิดเกลียว * ปลายเปิดด้านหนึ่ง จับกรดอะมิโนหนึ่งตัว * ฐานตัว U มีเบส 3 ตัวเรียงต่อกัน เรียกว่า แอนติโคดอน ( antiucodon ) ที่จับพอดีกับโคดอนบน mRNA ( ตามกฎการจับคู่ของเบส ) - หน้าที่ของ tRNA คือนำกรดอะมิโนที่จับไว้ 1 ตัว เข้าไปต่อกับกรดอะมิโนในสายพอลิเพปไทด์ที่กำลังสร้าง - tRNA มีจำนวนชนิดแตกต่างกัน 61 ชนิด แต่ละชนิดมีตัวรับกรดอะมิโนแตกต่างกัน โดยมี tRNA อย่างน้อย 1 ตัวสำหรับกรดอะมิโน 1 ตัว ตัวอย่างเช่น
    • tRNA ที่ทำหน้าที่จับกรดอะมิโนทรีโอนีนมีแอนติโคดอนเป็น UGG ซึ่งจับได้พอดีกับโคดอน ACC บน mRNA ทำให้กรดอะมิโนทรีโอนีนถูกนำไปต่อกับกรดอะมิโนตัวก่อนในสายพอลิเพปไทด์ที่กำลังสร้างได้ - เอนไซม์ที่ทำให้กรดอะมิโนกับ tRNA จับคู่กันได้อย่างถูกต้อง คือ เอนไซม์ aminoacyl - tRNA synthetase โดยใช้พลังงานที่ได้จากการสลาย ATP เป็น AMP
    • การแปลรหัส ( ทรานสเลชัน ) การแปลรหัส ( ทรานสเลชัน ) หรือการสังเคาะห์สายพอลิเพปไทด์ จะเริ่มขึ้นที่โคดอนเริ่มต้น ( initiatorcodon ) คือ AUG ซึ่งเป็นรหัสของเมไทโอนีนดังนั้นเมไทโอนีนจะเป็นกรดอะมิโนตัวแรกของสายพอลิเพปไทด์เสมอในบางครั้งเมไทโอนีนจะถูกตัดทิ้งไปเมื่อการสังเคราะห์โปรตีนเสร็จสิ้น การแปลรหัสมี 3 ระยะ คือ - ระยะเริ่มต้น ( inititor phase ) * mRNA ที่สร้างในนิวเคลียส เคื่อนที่เข้ามาในไซโทพลาสซึม เข้าจับกับหน่วยย่อยของไรโบโซม และ tRNA นำเทไทโอนีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนตัวแรก เข้ามาจับกับโคดอน AUG ของ mRNA การรวมตัวของหน่วยย่อยเล็กของไรโบโซมกับ mRNA และ tRNA ทำให้เกิด จุดเริมต้น ( initiator phase ) ของการสังเคราะห์ * หน่วยย่อยของไรโบโซมเข้ามาจับที่จุดเริ่มต้น
    • - ระยะต่อสาย ( elongation phase ) * tRNA อีกโมเลกุล ( ซึ่งมีแอนติโคดอนที่เข้าคู่กับกับโคดอน ) นำกรดอะมิโนที่จับไว้ มาที่ ribosome/mRNA complex ซึ่งโคดอนเปิดอยู่ และทำหน้าที่เป็นตัวรับ กรดอะมิโนตัวใหม่ที่ tRNA นำมาจับต่อกับกรดอะมิโนตัวเดิมด้วยพันธะเพปไทด์ * tRNA โมเลกุลแรกหลุดไป * ribosome/mRNA complex เคลื่อนที่ไปยังโคดอนตัวต่อไปของ mRNA ( ทิศทางจากปลาย 5’ ไปปลาย 3’ ) ทำให้โคดอนตัวต่อไปเปิดและทำหน้าที่เป็นตัวรับ tRNA อีกโมเลกุล นำกรดอะมิโนใหม่เข้ามาต่อกับกรดอะมิโนที่มีอยู่ สร้างสายพอลิเพปไทด์ที่ยาวขึ้นไปเรื่อยๆ - ระยะหยุด ( termination phase )
    • * เมื่อเลื่อนไปถึงโคดอนซึ่งเป็นรหัสหยุด ได้แก่ UAA UAG หรือ UGA ตัวใดตัวหนึ่ง การสังเคราะห์สายพอลิเพปไทด์จะยุติ * ไรโบโซมหลุดออกจาก mRNA และสายพอลิเปไทด์หลุดออกจากไรโบโซม - mRNA สายหนึ่ง มีกมีหลายไรโบโซมมาเกาะ มองเห็นไรโบโซมเรียงเป็นแถวหรือเรียงเป็นวง เรียกว่า พอลิโซฒ ( polysome ) ด้วยวิธีนี้ ทำให้เซลล์สามารถสังเคราะห์โปรตีนขึ้นได้อย่างรวดเร็ว การแปลรหัส ( translation ) คือ การสังเคราะห์สายพอลิเพปไทด์ โดยการนำกรดอะมิโนมาต่อกันตามลำดับที่กำหนดโดยลำดับของโคดอนบน mRNA ในทิศทางจากปลาย 5' ไปปลาย 3' เริ่มต้นโดย เกิดการรวมตัวระหว่างไรโบโซฒหน่วยย่อยเล็ก กับโคดอนเริ่มต้น คือ AUG ของ mRNA และ tRNA ตะวแรกที่นำเมไทโอนีนเข้ามา จากนั้นไรโบโซมหน่วยย่อยใหญ่เข้ามาเกาะเกิดเป็น ribosome/mRNA complex ที่าโคดอนตัวต่อไปเปิดออก
    • เป็นตัวรับ tRNA ตัวที่สองนำกรดอะมิโนอีกตัวเข้ามาต่อกับกรดอะมิโนตัวเดิมด้วยพันธะเพปไทด์ จากนั้น ribosome/mRNA complex เลื่อนไปยังโคดอนตัวต่อไป ทำให้เปิดออกเป็นตัวรับ ทำให้ tRNA อีกตัวนำกรดอะมิโนตัวใหม่เข้ามาต่อ เช่นนี้เรื่อยๆ ไปจนเกิดเป็นพอลิเพปไทด์สายยาว เมื่อพบโคดอนที่เป็นรหัสหยุด ( UAA UAG หรือ UGA ตะวใดตัวหนึ่ง ) การสังเคราะห์จะยุติไรโบโซมหลุดออกจาก mRNA และสายพอลิเพปไทด์หลุดออกจากไรโบโซม The Central Dogma คือ หลักเกณฑ์การถ่ายทอดรหัสพันธุกรรมที่กำหนดไว้ในโมเลกุล DNA ไปสู่ RNA และการแปลรหัสมน RNA ไปใช้กำหนดการส ั งเคราะห์โปรตีนที่เป็นลักษณะพันธุกรรมสิ่งมีชีวิต หลักการนี้เสนอโดย ฟรานซิส คริก โดยที่ในยุคนั้นยังไม่มีข้อพิสูจน์ แต่ในปัจจุบันพบว่าหลักเกณฑ์นี้ใช้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ( มีข้อยกเว้นเฉพาะกรณี retrovirus เท่านั้น )
    • หลักเกณฑ์การถ่ายทอดรหัสพันธุกรรมจาก DNA ไปสู่ RNA และโปรตีนคือ 1. สิ่งมีชีวิตทุกชนิดถูกกำหนดโดยรหัสพันธุกรรมบนโมเลกุล DNA ที่สามารถจำลองตัวเองเพิ่มขึ้นได้ เรียกว่า กระบวนการเรพลิเคชัน (replication ) 2. รหัสพันธุกรรมบน DNA ถูกใช้เป็นแม่พิมพ์ในการสร้าง mRNA โดยการบวนการถอดรหัส หรือทรานสคริปชัน ( transcription ) มียกเวัน retrovirus กรณีเดียว ที่มีกระบวนการกลับกัน เนื่องจากมีเอนไซม์ retrovirus transcriptase สร้าง DNA โดยใช้ RNA เป็นแม่พิมพ์ 3. ในเซลล์ยูคาริโอต mRNA ที่ถูกสร้างขึ้นในนิวเคลียสและเคลื่อนที่เข้ามาในไซโทพลาสซึทและนำรหัสพันธุกรรมไปที่ไรโยโซม เพื่ออ่านรหัสและใช้รหัสนี้ในการสังเคราะห์โปรตีน เรียกว่า กระบวนการแปลรหัส หรือทรานสเลชัน ( translation ) โปรตีนเป็นสารที่ทำให้เกิดลักษณะสิ่งชีวิต โดยเป็นทั้งสารโครงสร้างและสารเอนไซม์ที่ควบคุมปฏิกิริยาเคมี
    •  
    • Recombinant DNA รีคอมบิแนนท์ ดีเอ็นเอ
    • ในปี พ . ศ . 2496 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ วัตสันและคริก ได้ตีพิมพ์ผลงานการค้นพบโครงสร้างสายเกลียวคู่ของดีเอ็นเอในวารสาร Nature [1953;171:737-8] ซึ่งในวันที่ 25 เมษายน 2546 จะเป็นวันครบรอบ 50 ปีของการค้นพบดังกล่าว การค้นพบที่สำคัญยิ่งนี้นำไปสู่ยุค เทคโนโลยีชีวภาพใหม่ [Modern Biotechnology] ที่กล่าวได้ว่าเป็นยุคเทคโนโลยีดีเอ็นเออย่างแท้จริง พอล เบิรก์ [Paul Berg] และคณะเป็นกลุ่มแรกที่ใช้เอ็นไซม์ตัดจำเพาะ ตัดโครโมโซมหรือสายดีเอ็นเอของแบคทีเรีย อีโคไล [ E. coli ] ให้เปิดออกและต่อชิ้นส่วนของดีเอ็นเอจากสิ่งมีชีวิตอื่น [ ไวรัส ] เข้าไปในดีเอ็นเอของอีโคไล ดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตที่มีดีเอ็นเอของ รีคอมบิแนนท์ ดีเอ็นเอ
    • สิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่งรวมเข้าไป เรียกว่า รีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ เทคโนโลยีการตัดต่อยีนนี้ คือ รีคอมบิแนนท์เทคโนโลยี หรือ พันธุวิศวกรรม นั่นเอง ผลิตภัณฑ์แรกที่มาจากการใช้รีคอมบิแนนท์เทคโนโลยี คือ การใช้แบคทีเรียผลิตอินซูลินมนุษย์รักษาเบาหวาน ต่อมามีการใช้จุลินทรีย์อีกหลายชนิดในการผลิตยา วัคซีน เช่น วัคซีนป้องกันตับอักเสบ เอ็นไซม์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ผงซักฟอก ตลอดจนการตัดต่อยีนในพืชและสัตว์ หรือที่รู้จักกันดีในนามของ สิ่งมีชีวิตจีเอ็มโอ [Genetically Modified Organisms] เป็นต้นว่าฝ้ายที่มียีนจากแบคทีเรียที่สร้างสารพิษฆ่าหนอนเจาะสมอฝ้าย ทำให้พืชสร้างสารพิษได้เองและเกษตรกรลดการใช้สารเคมี บริษัท Genzyme Transgenics Corporation ตัดต่อยีนที่สร้างโปรตีนทำให้เลือดไม่แข็งตัวเข้าไปในแพะ เพื่อให้แพะสร้างโปรตีนใช้ในการแพทย์
    •  
    •  
    • มิวเทชัน ( MUTATION )
    • - การเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแบบถาวร และถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้ - การเกิดลักษณะพันธุกรรมใหม่ ๆ ซึ่งมีลักษณะ แตกต่างไปจากลักษณะปกติ และลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่นี้สามารถถ่ายทอดได้ - การเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรม หรือที่ เรียกว่า การผ่าเหล่า หรือการกลายพันธุ์ ความหมายของมิวเทชัน
    • กระบวนการเกิดมิวเทชันที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต เกิดขึ้นได้ 2 ระดับ คือ 1. มิวเทชันในระดับยีน 2. มิวเทชันในระดับโครโมโซม การเกิดมิวเทชัน
    • เป็นมิวเทชันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเบส ซึ่งเกิดขึ้นได้หลายลักษณะ เช่น เบส ( A , T , G, C ) เปลี่ยนจากตัวเดิมไปเป็นเบสตัวอื่นหรือเปลี่ยนแปลงลำดับการเรียงตัวของเบสในโมเลกุล DNA เบสมีการขาดหายไป เบสมีจำนวนเกินมา เป็นต้น เมื่อลำดับเบสเปลี่ยนไปการอ่านรหัสทาง พันธุกรรมจะเปลี่ยนไปด้วย อาจยังผลให้พอลิเพปไทด์เปลี่ยนไปจากเดิม ทำให้คุณสมบัติของโปรตีนแตกต่างไปจากปกติ 1. มิวเทชันในระดับยีน ( gene mutation )
    • ตัวอย่างเช่น คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์มีฮีโมโกลบินแตกต่างจากคนปกติเพียงเล็กน้อย ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจาก พอลิเพปไทด์สายเบตาของฮีโมโกลบินมีกรดอะมิโนตำแหน่งที่ 6 ผิดไป กล่าวคือ แทนที่จะเป็นกรดกลูตามิก อย่างคนทั่วไป ก็จะเป็นวาลีน
      • มิวเทชันในระดับโครโมโซม ( chromosome mutation )
      เกิดจาก 1. การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม 2. การเปลี่ยนแปลงรูปร่างโครงสร้างภายในของแต่ละ โครโมโซม โดยการ เปลี่ยนแปลงอาจจะเกิดจาก - การขาดหายไปของโครโมโซม ( deletion ) - การเพิ่มขึ้นมาของโครโมโซม ( duplication ) - การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งทิศทางของ โครโมโซม ( inversion ) - การย้ายสลับที่ของโครโมโซม ( translocation )
    • 1. การเกิดกระบวนการมิวเทชันสามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ แต่เกิดขึ้นด้วยความถี่ค่อนข้างต่ำในสภาพปกติทั่วไป และยังสามารถถูกชักนำให้เกิดขึ้นได้โดยปัจจัยต่าง ๆ ภายนอก ซึ่งมักมีความถี่สูงกว่าปกติ ปัจจัยต่างๆ ได้แก่ อุณหภูมิรังสีต่างๆ เช่นรังสีเอกซ์ แกมมา อัลตราไวโอเลต และ สารเคมีจำนวนมาก เช่น สารอะฟลาทอกซินจากเชื้อราบาง ชนิด กรดไนตรัส สีอะคริดีน เป็นต้น ปัจจัยที่ทำให้เกิดมิวเทชัน
    • ตัวอย่าง - กลุ่มอาการดาวน์ซึ่งมีโครโมโซม 47 เส้น โดย โครโมโซมคู่ที่ 21 เกินมา 1 เส้น - กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ มีโครโมโซม 47 เส้น โดยโครโมโซมคู่ที่ 23 มีโครโมโซม X เกินมา 1 เส้น (47 + XXY )
    • 2. สิ่งก่อกลายพันธุ์ หรือมิวทาเจน ( mutagen ) เป็นสิ่งที่กระตุ้นหรือชักนำให้เกิดมิวเทชันขึ้นกับ DNA 3 . มิวทาเจน เป็นสิ่งที่เป็นอันตรายต่อสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตรวมทั้งมนุษย์ ดังนั้นความรู้เกี่ยวกับมิวเทชันในระดับ DNA จะช่วยให้เราเข้าใจและหาทางแก้ไขโรคทาง พันธุกรรมได้ 4. มิวทาเจนหลายอย่างเป็นสารก่อมะเร็ง ( carcinogen )
    • มิวเทชันกับการนำไปใช้ในด้านต่าง ๆ สรุปได้ดังนี้ 1. เป็นกลไกสำคัญที่ทำให้เกิดความแตกต่าง ความแปรผันทางพันธุศาสตร์ และเป็นรากฐานสำคัญของการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต 2. เป็นปัจจัยสำคัญในการศึกษาด้านพันธุศาสตร์ การผสมพันธุ์เพื่อคัดเลือกพันธุ์พืช พันธุ์สัตว์ ที่มีลักษณะที่เป็นประโยชน์ทั้งในพวกพืชสวน พืชไร่ และพวกไม้ประดับต่าง ๆ
    • พันธุวิศวกรรมคืออะไร พันธุวิศวกรรม กับ การแก้ปัญหาทางการเกษตร ผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม อันตรายที่มองไม่เห็น นักวิทยาศาสตร์มีความเห็นอย่างไร พันธุวิศวกรรม Genetic Engineering
    • เทคโนโลยีที่ได้ถูกกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในศตวรรษนี้ พันธุวิศวกรรมได้ถูกเชิดชูให้เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เลิศล้ำ และสามารถแก้ปัญหาทางการเกษตรและอุตสาหกรรมอาหารของประชากรโลกได้ พันธุวิศวกรรมได้กลายเป็นเทคโนโลยี ที่ก้าวเข้ามาเกี่ยวข้องกับวิถีชีวิตของผู้บริโภคและเกษตรกร ใครกันแน่จะเป็น ผู้ได้รับผลประโยชน์จากเทคโนโลยี บรรษัทข้ามชาติ เกษตรกร หรือ ผู้บริโภค และอีกหลายๆ คำถามต่อเทคโนโลยีทางพันธุวิศวกรรมจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและชีวิตผู้คนในปัจจุบันเช่นไร พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)
    • พันธุวิศวกรรมคืออะไร พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) หมายถึง เทคโนโลยีที่ทำการเคลื่อนย้ายยีน (gene) จากสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์หนึ่งไปสู่สิ่งมีชีวิตอีกสายพันธุ์หนึ่ง เพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่ (novel) เทคนิคเหล่านี้เป็นวิธีการทาง วิทยาศาสตร์ที่สลับซับซ้อน ในการเปลี่ยนแปลงหน่วยพันธุกรรม หรือ DNA ของสิ่งมีชีวิตโดยอาศัยเทคโนโลยีทางพันธุวิศวกรรม นักวิทยาศาสตร์สามารถเคลื่อนย้ายยีนที่อยู่เหนือกฎเกณฑ์ธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นอาจมียีนลูกผสมแบบใหม่ ทำให้เกิดคุณลักษณะแบบใหม่ ซึ่งไม่เคยปรากฎในธรรมชาติมาก่อน
    • มีการส่งเสริมและสนับสนุนพันธุวิศวกรรมอย่างกว้างขวางใน อุตสาหกรรมทางอาหาร และการเกษตร โดยกล่าวอ้างถึงการเพิ่ม ประสิทธิภาพในการผลิต และการแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารบรรษัทธุรกิจหลายแห่งมีการลงทุนเงินจำนวนมากเพื่อที่จะเป็นเจ้าของในเทคโนโลยีนี้ โดยอาศัยกระบวนการทางสิทธิบัตร (patent) ซึ่งบรรษัทเหล่านี้ ได้มองเห็นกำไรมหาศาลจากกรรมสิทธิดังกล่าว ตัวอย่างที่เห็นได้ชัด คือการส่งเสริมการปลูกฝ้ายบีที ของบริษัทมอนซานโต้ ซึ่งใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม ตัดต่อยีนของแบคทีเรียบีที (Bacillus Thuringiensis) มาใส่ในฝ้าย ทำให้ฝ้ายพันธุ์นี้สามารถสังเคราะห์สารพิษเพื่อฆ่าหนอนและแมลงที่มากินสมอฝ้ายด้วยตัวมันเอง พันธุวิศวกรรม กับ การแก้ปัญหาทางการเกษตร
    • ผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม : อันตรายที่มองไม่เห็น ปี 1989-1990 บริษัทญี่ปุ่นชื่อ โชวาเดนโก้ เคเด ได้นำสินค้าชื่อ L-tryptophan ซึ่งเป็นอาหารเสริมที่ผลิตจากแบคทีเรีย ที่มีการปรับแต่งสายพันธุ์โดยพันธุวิศวกรรม แต่อาหารเสริมตัวนี้ทำให้มีคนตาย 37 ราย พิการถาวรถึง 1500 ราย และอีก 5000 ราย ต้องเข้ารับการรักษาตัวในโรงพยาบาลหลังจากที่บริโภคอาหารเสริมตัวนี้ เนื่องจากอาการบวมตามข้อ ผิวหนังพุพอง ปวดศีรษะ และระบบภูมิคุ้มกันตกต่ำ ผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม : อันตรายที่มองไม่เห็น
    • ในทศวรรษที่ 1990 ที่สหรัฐอเมริกา มีการใช้ฮอร์โมน BGH ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่มีการปรับแต่งยีนด้วยวิธีการทางพันธุวิศวกรรมเพื่อเร่งการเจริญเติบโต โดยมุ่งที่จะเพิ่มผลผลิตน้ำนมจากวัว ทำให้แม่วัวสร้างน้ำนมในปริมาณมากจน แม่วัวสูญเสียแคลเซี่ยมจากกระดูก โครงกระดูกทรุด แม่วัวมีอัตราการตายสูงขึ้น อัตราการเกิดลูกวัวต่ำและทำให้เกิดโรคต่อมน้ำนมอักเสบ นอกจากนั้นฮอร์โมนตัวนี้ยังทำให้เกิด คาร์ซิโนเจน ซึ่งเป็นอนุมูลที่ก่อให้เกิดมะเร็งในผลิตภัณฑ์น้ำนม พันธุวิศวกรรมอาจก่อให้เกิดสารก่อโรคภูมิแพ้ที่ไม่คาดคิดขึ้นในอาหาร จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเนบราสก้า เปิดเผยว่าถั่วเหลืองที่ทำการพันธุวิศวกรรม โดยนำยีนจาก บราซิลนัต ( พืชตระกูลถั่วชนิดหนึ่ง ) มาตัดต่อในยีนของถั่วเหลือง โดยหวังให้ถั่วเหลืองผลิตโปรตีนเหมือน บราซิลนัต ได้ก่อให้เกิดปฏิกิริยาแพ้จนอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้
    • สิ่งที่เป็นคำถามต่อเทคโนโลยีทางพันธุวิศวกรรมที่เราควรรู้ * เทคนิคการแทรกหรือตัดต่อ DNA ไม่อาจคำนวณได้ และขาดความเที่ยงตรงแม่นยำ * ไม่รู้ว่าขบวนการแทรกยีนลงไปในสิ่งมีชีวิต จะมีผลออกมาเป็นอย่างไรในระยะยาว * ไม่รู้ว่าพืชหรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ( เช่น แบคทีเรีย ) ที่มีการทำพันธุวิศวกรรม จะส่งผลกระทบอย่างไร ต่อสิ่งแวดล้อม * ไม่รู้ว่าผลของการบริโภคอาหารที่มีการทำพันธุวิศวกรรมจะเป็นอย่างไร * ไม่มีแผนฟื้นฟูหากเกิดมหันตภัย หรือมลภาวะทางยีน รวมทั้งไม่มีข้อมูลพื้นฐานที่น่าเชื่อถือในการประเมินความเสี่ยง * ไม่มีความชัดเจนว่า ใครจะต้องรับผิดชอบตามกฎหมายหากเกิดผลในทางลบ
    • ศาสตราจารย์ ดร . ริชาร์ด ลาเซ่ย์ แพทย์ นักจุลชีววิทยาและผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยของอาหาร แห่งมหาวิทยาลัยลีดส์ ประเทศอังกฤษ เป็นหนึ่งในบุคคลที่มีชื่อด้านวิทยาศาสตร์อาหาร นับแต่การทำนายวิกฤตการณ์โรควัวบ้า “ ข้อเท็จจริง คือ ไม่มีการรับรองแม้แต่กระบวนการทดลอง เพื่อประเมินผลกระทบของอาหารที่ผ่านการทำพันธุวิศวกรรมต่อสุขภาพ หากมีการนำเข้ามาสู่ห่วงโซ่อาหาร ไม่มีแม้กระทั่งเหตุผลสมควรทางด้านโภชนาการ หรือคุณประโยชน์ต่อสาธารณชนในการที่จะนำเสนอาหารดังกล่าว” นักวิทยาศาสตร์มีความเห็นอย่างไร
    • ดร . โรเมโร ควีฮาโน แพทย์สาขาพิษวิทยา คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยฟิลิปปินส์ “ อาหารที่ผ่านการทำพันธุวิศวกรรม เป็นสินค้าที่เสี่ยงต่ออันตราย สินค้าเหล่านี้มีส่วนผสมของโปรตีนชนิดใหม่ ที่อาจก่อให้เกิดโรคภูมิแพ้และ ปฏิกริยาต่อสารในรูปแบบอื่น อาหารเหล่านี้มียีนที่ต้านทานยาปฏิชีวนะ ซึ่งสามารถถ่ายทอดไปสู่สิ่งมีชีวิตอื่นที่มียีนซึ่งสามารถทำให้มนุษย์เกิดเจ็บป่วยเป็นโรคได้ ทำให้ยาปฏิชีวนะที่เคยสามารถช่วยรักษาชีวิตผู้คนจำนวนมากไม่มีประโยชน์ พืชที่มีการทำพันธุวิศวกรรม เพื่อให้ต้านทานยากำจัดวัชพืช จะสะสมยากำจัดวัชพืชในระดับที่สูง เมื่อมนุษย์บริโภคอาจรบกวนระบบการหลั่งฮอร์โมนในร่างกาย ทำลายระบบภูมิคุ้มกันและก่อให้เกิดโรคอื่นๆ ทั้งโดยทางตรงและทางอ้อม รวมทั้งมะเร็งได้ นอกจากนั้นยังมีผลกระทบด้านลบ ต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมอีกมาก”
    • ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรม
        • พันธุวิศวกรรมเป็นกระบวนการปรับปรุงพันธุ์ สิ่งมีชีวิตพันธุ์ (species) หนึ่ง โดยนำยีนจากอีกชนิดพันธุ์หนึ่ง ถ่ายฝากเข้าไป เพื่อจุดประสงค์ที่จะให้สามารถทำงานได้ดีขึ้น กระบวนการดังกล่าวมิได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า LMO (living modified organism) หรือ GMO (genetically modified organism) ตัวอย่างการวิจัยและพัฒนา รวมถึงการใช้ประโยชน์เชิงการค้ามีมากมาย ซึ่งจะกล่าวถึงเพียงบางอย่างเท่านั้น
      ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรม (genetic engineering)
    • วิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิมซึ่งยังคงทำกันอยู่นั้น ใช้วิธีหาพันธุ์ต้านทานซึ่งส่วนใหญ่เป็นพันธุ์ป่า และมีลักษณะไม่ดีอยู่มาก จากนั้นเอาพันธุ์ต้านทาน ผสมพันธุ์กับพันธุ์ดีซึ่งขาดเพียงลักษณะต้านทานเท่านั้น ลูกผสมที่ได้จะมีลักษณะหลากหลาย ซึ่งรวมเอาพันธุ์พ่อแม่เข้าด้วยกัน รวมทั้งลักษณะต้านทานด้วยเหตุนี้ จึงต้องเสียเวลาคัดเลือกพันธุ์ ต่ออีกอย่างน้อย 8-10 ปี กว่าจะได้พันธุ์ต้านทานและมีลักษณะอื่นๆ ดีด้วย ดังนั้นวิธีการปรับปรุงพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีน ที่ได้รับจากชนิดพันธุ์อื่น จึงสามารถลดระยะเวลาการพัฒนาพันธุ์ได้มาก การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคและแมลง
    • มีสารสกัดชีวภาพ จากแบคทีเรีย (Bacillusthuringiensis) หรือบีทีที่ใช้กำจัดแมลงกลุ่มหนึ่ง อย่างได้ผลโดยการฉีดพ่นคล้ายสารเคมีอื่นๆ เพื่อลดการใช้สารเคมีด้วยความก้าวหน้าทางวิชาการ ทำให้สามารถแยกยีนบีทีจากจุลินทรีย์นี้ และถ่ายฝาก ให้พืชพันธุ์ต่างๆ เช่น ฝ้าย ข้าวโพด และมันฝรั่ง เป็นต้น ให้ต้านทานแมลงกลุ่มนั้น และใช้อย่างได้ผล เป็นการค้าแล้วในประเทศ พันธุ์พืชต้านทานแมลง
    • โรคไวรัสของพืชหลายชนิด เช่น โรคจุดวงแหวนในมะละกอ (papaya ring-spot virus) สามารถป้องกันกำจัดได้ โดยวิธีนำยีนเปลือกโปรตีน (coat protein) ของไวรัสนั้น ถ่ายฝากไปในพืช เหมือนเป็นการปลูกวัคซีนให้พืชนั่นเอง กระบวนการดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในพืชต่างๆ พันธุ์พืชต้านทานโรคไวรัส
    • ตัวอย่างได้แก่ การถ่ายฝากยีนสุกงอมช้า (delayed ripening gene) ในมะเขือเทศ การสุกในผลไม้เกิดจากการผลิตสาร ethylene เพิ่มมากในระยะสุกแก่ นักวิชาการสามารถวิเคราะห์โครงสร้างยีนนี้ และมีวิธีการควบคุมการแสดงออกโดยวิธีการถ่ายฝากยีนได้ ทำให้ผลไม้สุกงอมช้า สามารถเก็บไว้ได้นาน ส่งไปจากหน่วยไกลๆ ได้ สหรัฐเป็นประเทศแรกที่ผลิตมะเขือเทศสุกงอมช้าได้เป็นการค้า และวางตลาดให้ประชาชนรับประทานแล้ว การพัฒนาพันธุ์พืชให้มีคุณภาพผลผลิต
    • เช่น สารที่เป็นประโยชน์ต่างๆ ที่มีคุณค่าทางอาหารสูง อาจเป็นแหล่งผลิตวิตามิน ผลิตวัคซีนและผลิตสารที่นำไปสู่ การผลิตทางอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น พลาสติกย่อยสลายได้ และโพลีเมอร์ชนิดต่างๆ เป็นต้น การพัฒนาพันธุ์พืชใช้ผลิตสารพิเศษ
    • มีการพัฒนาพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีน ทั้งในปศุสัตว์ และสัตว์น้ำรวมทั้งปลา ได้มีตัวอย่างหลายรายการ เช่น การถ่ายฝากยีนเร่งการเจริญเติบโต และยีนต้านทานโรคต่างๆ เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรม ในเรื่องการผลิตสัตว์นั้นเป็นเรื่องการพัฒนาชุดตรวจ ระวังโรคเป็นส่วนใหญ่ การพัฒนาพันธุ์สัตว์
    • เช่นให้สามารถกำจัดคราบน้ำมันได้ดี เป็นต้น การพัฒนาสารพันธุ์จุลินทรีย์ให้มีคุณลักษณะพิเศษบางอย่าง
    •