มิวเทชัน (mutation)

(MUTATION)มวเทชน

ครฉววรรณ นาคบตร โรงเรยนบานสวน(จนอนสรณ) ชลบร

มวเทชน หรอการกลายพนธ หมายถงการเปลยนแปลงลกษณะพนธกรรมและลกษณะทเปลยนแปลง สามารถจะถายทอดจากชวอายหนงได แบงออกเปน 2 ระดบคอ 1.มวเทชนระดบโครโมโซม(chromosome mutation) คอการกลายพนธทเกดจากการเปลยนแปลงโครโมโซม อาจจะเปนการเปลยนแปลงโครงสรางของโครโมโซมหรอการเปลยนแปลงจ านวน โครโมโซม2. มวเทชนระดบยน(gene mutation หรอpoint mutation) คอการเปลยนแปลงจากยนหนงไปเปนอกยนหนงซงเปนผลจาก การเปลยนแปลงนวคลโอไทดในโมเลกลของดเอนเอ

มวเทชน (MUTATION)

ครฉววรรณ นาคบตร

การกลายพนธในระดบยน เกดจากการเปลยนแปลงนวคลโอไทดในดเอนเอ แบงออกเปน 2 ชนด 1. การแทนทคเบส (base pair substitution ) คอ การแทนทคเบสในสายโพล

นวคลโอไทดของดเอนเอ แบงออกเปน 2 ชนด คอ 1.1 ทรานซชน (transition) คอ การแทนทเบสพวรน(A,G) ตวหนงดวยเบส

พวรนอกตวหนง หรอเบสไพรมดน(T,C) ตวหนงดวยเบสไพรมดนอกตวหนง 1.2 ทรานสเวอรชน (transversion) คอ การแทนทเบสพวรนดวยเบสไพรมดน

หรอ เบสไพรมดนถกแทนทดวยเบสพวรน


การเกดมวเทชนเฉพาะท


ผลทจากการเกดการแทนทคเบส

อาจท าใหสายพอลเพปไทดสนลงเมอเปนรหสหยด หรอ สายยาวขนเมอรหสหยดถกเปลยน อาจสงเคราะหกรดอะมโนตวเดม หรอตวใหมกได พอลเพปไทด อาจมคณสมบตเหมอนเดม หรอ เปลยนไป เชน โรค sickle cell anemia เกดจากกรดอะมโนตวท 6 ของสายบตา เปลยนจาก กรดกลตามก เปน วาลน ท าใหเมดแดงเปนรปเคยว


http://www.mwit.ac.th/~bio/script/mutation.pdf

โรคโลหตจางชนดซกเคลเซลลเกดจากการเปลยนแปลงล าดบเบสในยนเปนตวอยางของการเกดมวเทชน


http://www.mwit.ac.th/~bio/script/mutation.pdf

การเกดมวเทชนเฉพาะท แบบการแทนทของคเบส


2. เฟรมชฟท มวเทชน (frameshift mutation) คอ การกลายพนธทเกด

จากการสญเสย หรอการเพมนวคลโอไทด 1 นวคลโอไทดหรอมากกวา หรอมทงการเพมและการขาดของนวคลโอไทดในสายพอลนวคลโอไทดของดเอนเอ ท าใหการถอดรหสพนธกรรมเปลยนแปลงไป

การกลายพนธในระดบยน


การเกดการมวเทชนแบงออกไดเปน 2 ชนดคอ1. มวเทชนทเกดขนเองในธรรมชาต (spontaneous

mutation)อาจเกดขนเนองจากรงส สารเคม อณหภมในธรรมชาต ซงสงตางๆเหลานท าใหเกดการเปลยนต าแหนงไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกลของ เบส(tautomeric shift)หรอการสญเสยไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกลของเบส(ionization)ท าใหการจบคของเบสผดไปจากเดมมผลท าใหเกดการแทนทคเบสแบบทรานซชนหรอทรานสเวอรชน ท าใหรหสพนธกรรมเปลยนไป แตอตราการเกดมวเทชนชนดนจะต ามากเชน เกดในอตรา 10-6 หรอ10-5

การเกดมวเทชน


2.การมวเทชนทเกดจากการชกน า(induced mutation)เปนการกลายพนธทเกดจากมนษยใชสงกอกลายพนธ(mutagen)ชกน าใหเกดขนซงสงกอกลายพนธมดงน

2.1. สงกอกลายพนธทางกายภาพ(physical mutagen)

2.2 สงกอกลายพนธทางเคม(chemical mutagen)


2.1. สงกอกลายพนธทางกายภาพ(physical mutagen)ไดแก อณหภม รงสตางๆ รงสสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท ดงน ก.รงสทกอใหเกดไอออน(ionizing radiation) รงสประเภทนมอ านาจในการทะลทะลวงผานเนอเยอไดสง ซงมกจะท าใหเกดการแตกหกของโครโมโซม ท าใหเกดการเปลยนแปลงของโครโมโซมรงสเหลานไดแก รงสแอลฟา เบตา แกมมา นวตรอน หรอรงสเอกซ ข.รงสทไมกอใหเกดไอออน(non ionizing radiation) รงสประเภทน มอ านาจในการทะลทะลวงผานเนอเยอไดต ามกจะท าใหเกดไทมนไดเมอร (thymine dimer) หรอไซโทซนไดเมอร(cytosine dymer) รงสประเภทนไดแกรงสอลตราไวโอเลต(UV)


ก. สารเคมทมสตรโครงสรางคลายคลงกบเบสชนดตางๆของดเอนเอ (base analogues) ซงสามารถเขาแทนทเบสเหลานนไดระหวางทเกดการจ าลองโมเลกลของ ดเอนเอ ท าใหเกดการแทนทคเบสและรหสพนธกรรมทเปลยนแปลงไปสารเคมเหลาน ไดแก 5-โบรโมยราซล ,2-อะมโนพวรน5-โบรโมยราซล มสตรโครงสรางคลายคลงกบไทมน เมอเกดการจ าลองโมเลกลของดเอนเอจะสามารถเขาไปแทนทไทมนได และสามารถเกดtautomericหรอionizationไดซงเมอเกดแลวแทนทจะจบค กบอะดนน จะไปจบคกบกวานน เมอมการจ าลองโมเลกลตอไปอกจะท าใหเกดการแทนทคเบสขนได

2.2 สงกอกลายพนธทางเคม (chemical mutagen) ไดแกสารเคมตางๆซงมหลายชนด เชน


ข. สารเคมทท าใหเกดการเปลยนแปลงสตรโครงสรางของเบสซงมผลท าใหเกด การแทนทคเบสเชนเดยวกน ท าใหรหสพนธกรรมเปลยนแปลงไปสารเคมเหลานไดแก กรดไนตรส ไฮดรอกซลลามน ไนโตรเจนมสตาด เอธลมเทนซลโฟเนตกรดไนตรส จะท าหนาทดงหมอะมโนออกจากโมเลกลของเบสอะดนน ไซโทซน และกวานน ท าใหเบสอะดนนเปลยนเปนไฮโปแซนทน ซงสามารถจบคกบเบสไซโทซนได เบสไซโทซนเปลยนเปนยราซลซงสามารถจบคกบเบสอะดนนได และเบสกวานน เปลยนเปนแซนทน ซงสามารถจบคกบเบสไซโทซนไดดงนนเมอเกดการจ าลองโมเลกลของดเอนเอจะท าใหเกดการแทนทคเบสแบบทรานซชน


ค. สารเคมทท าใหเกดการเพมและการขาดของนวคลโอไทดในโมเลกลของ ดเอนเอซงมผลท าใหรหสพนธกรรมเปลยนแปลงไป สารเคมเหลานไดแก สยอมเชน อะครดน ออเรนจ ,โพรฟลาวน โมเลกลของอะครดน ออเรนจ หรอโพรฟาวน สามารถเขาไปแทรกอยระหวางนวคลโอไทดในโมเลกลของดเอนเอหรอท าใหโมเลกลของนวคลโอไทดทถกแทรกโดย อะครดน ออเรนจ หรอโพรฟาวนหลดออกมา เมอมการจ าลองโมเลกลของดเอนเอ จะไดโมเลกลของดเอนเอทมการเพมของนวคลโอไทดและการขาดหายไปของนวคลโอไทด ยนทเปลยนแปลงไปนอาจจะกลายเปนยนเดนหรอยนดอยกได หรออาจท าใหเกดการตายขนได(lethal gene)

มวทาเจนหลายชนด เปน สารกอมะเรง(carcinogen)


ปจจยทท าใหเกดมวเทชนตวกระตนหรอตวชกน าใหเกดมวเทชน เรยกวา สงกอกลายพนธ (mutagen) เชน1. รงส (radiation) เชน รงสแกมมา รงสเอกซ รงสอลตราไวโอเลต2. สารเคม (chemical substance) เชน สารคลอชซน(colchicine) มผลท า ใหจ านวนชดโครโมโซมเพมขนเปน tetraploid(4n) เนองจากสารนไปท าลาย ไมโทตก สปนเดล ในระยะเมทาเฟส3. ไวรส (virus) ท าใหเกดเนองอกและมะเรง สงกอกลายพนธ ซงเปนอนตรายตอสารพนธกรรมของสงมชวตทกชนดรวมทงมนษยดวย มวทาเจนหลายอยางเปนสารกอมะเรง(carcinogen) ซงเกยวของกบการเปลยนแปลงทางพนธกรรมของเซลลรางกาย เซลลสบพนธ


คดหนอย ?

เราสามารถสงเกตมวเทชนทเกดขนภายในเซลลดวยกลองจลทรรศนไดหรอไม

ค าตอบ

ไมได แตสามารถวเคราะหไดจาก ฟโนไทป และจากพนธประวต


มวเทชนระดบโครโมโซม(chromosome mutation)ดไดจากฟโนไทป พนธประวต และ คารโอไทป1. เปลยนแปลงโครงสรางโครโมโซม - บางสวนหายไป เชน แขนสนของโครโมโซมคท 5 หายไป ท าใหกลายเปน

กลมอาการครดชาต ( cri du chat syndrome )- บางสวนหกแลวตอกลบหวกลบหาง หรอ บางสวนไปแลกเปลยนกบคอน เชน Beckwith-Wiedemann syndrome เกดจากการทมชนสวนโครโมโซมเพมขนมาในแขนขางสนของโครโมโซมคท 11 ซงอาจไดรบมาจากพอหรอแมเดกจะมล าตวใหญเมอคลอด ล าตวเจรญเรวกวาศรษะเพราะอวยวะภายในมขนาดใหญ ไตมกเสยสภาพการท างาน สะดอโปน


ลกษณะของผปวยคอ มปญญาออนศรษะเลกกวาปกตการเจรญเตบโตชาหนากลม ใบหอยต ากวาปกตและคนไขมเสยงรองแหลมคลายเสยงแมวรอง พบในเดกหญงมากกวาเดกชาย


2. เปลยนแปลงจ านวนโครโมโซม มกเกดจาก non-disjunction

1) เกดกบ autosome เชน คท 13 เกนมา 1 แทง (trisomy 13 : 47 แทง)= Patau syndrome

คท 18 เกนมา 1 แทง (trisomy 18 : 47 แทง)=Edwards syndrome คท 21 เกนมา 1 แทง (trisomy 21 : 47 แทง)=Down syndrome

เพม-ลดเปนแทง


เดกทมอาการดาวน


โรคเอดเวรด ซนโดรม มชอเรยกทวๆไปอกอยางหนงคอ อ ไตรโซมเอดเวรด ซนโดรม( E trisomy , Edward’s syndrome) อาการของโรค ลกษณะผดปกต ทารกทคลอดออกมามกเปนเพศหญง ลกษณะอาการทพบไดคอ ความผดปกตของกระโหลกศรษะดานหลง คอศรษะยาวและทายทอยยน ใบหนาใหญและเปนเหลยม ตาชดกน ปากและกรามเลก ขนาดศรษะเลก (Microcephaly) มรอยพบยนทเปลอกตาดานนอก (espiscanthal folds) ต าแหนงใบหต ากวาปกต อาจพบวามปากแหวงเพดานโหว หลงคอเปนลอน และมการเกรงของกลามเนอ แขนเกรงอยในทางอ เทางอขนอาจมความผดปกตแตเมอก ามอนวชและนวกอยจะเกยทบนวกลางและนวนาง จากการเกรงตวของกลามเนอ อาจมความผดปกตแตก าเนดของหวใจและไต ทส าคญอกอยางหนง คอประมาณรอยละ 80 ทพบเปนหญง มกตายตงแตอายยงนอย ทารกสวนมากจะเสยชวตภายใน 1 ป


Edward’s syndrome


กลมอาการเอดเวรด (Edward's syndrome)


การเปลยนแปลงจ านวนโครโมโซมมกจะเกดขนเมอมการแบงเซลลแบบไมโอซสผดปกต โดยฮอมอโลกสโครโมโซมจะไมแยกออกจากกนในระยะแอนาเฟสของ ไมโอซส I หรอ ไมโอซส II โครโมโซมจงเคลอนยายไปยงขวเดยวกนของเซลล เรยกกระบวนการนวา นอนดสจงชน (non-disjunction)


2) เกดกบ sex chromosomeเชน ผหญงมโครโมโซมเพศเปน X (45 แทง)= Turner syndrome

ผหญงมโครโมโซมเพศเปน XXX (47 แทง)= Triple X syndrome ผชายมโครโมโซมเพศเปน XYY (47 แทง)= double Y syndrome ผชายมโครโมโซมเพศเปน XXY, XXXY, XXXXY(47,48,49 แทง)

= Klinefelter syndrome


กลมอาการเทอรเนอร (Turner’s syndrome) และคารโอไทป

ทมา: http://health.kapook.com/view16735.htmlครฉววรรณ นาคบตร

http://health.kapook.com/view16735.html




โรคเทอรเนอร จะเกดเฉพาะกบเพศหญงเทานน พบครงแรกในป ค.ศ.1938 โดยนายแพทย Henry Hubert Turner และพบเดกเปนโรคนตงแตแรกเกดในอตรา 1 ตอ 2,000 คน นอกจากเดกหญงทเปนโรคเทอรเนอร จะเปนหมนแลว ลกษณะภายนอกทเหนไดชดของผปวยโรคนกคอ จะมอาการปญญาออน ทบรเวณคอมพงผดกางเปนปก (Web Neck) หนาอกแบนกวาง เตานมเลก หวนมอยหางกน เหยยดแขนไดไมตรง เพราะปลายแขนจะกางออก มอเทาบวม และตวเตยแมมอายเทากบคนปกตทวไป ไมมอาการเขาสวยสาว คอ เตานมไมโตขน ไมมประจ าเดอน ฯลฯ อยางไรกตาม ในผทมลกษณะของกลมอาการเทอรเนอร จะตองอยในความดแลของแพทย เพราะผทเปนโรคเทอรเนอร จะมความผดปกตของระบบหวใจและหลอดเลอด ระบบไต ระบบทางเดนปสสาวะรวมดวย ท าใหเสยงตอโรคตาง ๆ ตามมา เชน โรคหวใจ โรคเบาหวาน โรคไต โรคไทรอยด และเมอโรคนเกดจากความผดปกตของโครโมโซม จงไมมหนทางใดจะรกษาอาการใหหายขาดได ไดแตเพยงการบรรเทาอาการตาง ๆ ใหเปนนอยลงเทานน ครฉววรรณ นาคบตร

เพม-ลดเปนชด เรยกภาวะ polyploidy ถาพบในพชจะท าใหมขนาดใหญขน ดอก ผลโตขน สรางสารมากขน และถาเปนเลขค(3x ,5x,………) จะ meiosisไมได ท าใหเปนพชไรเมลด สวนในสตวมกตายตงแตระยะเอมบรโอ

polyploidy เปนสาเหตหนงของการววฒนาการของสงมชวต ถาเพมจากโครโมโซมพนฐานชดเดยวกนเรยกวาออโตพอลพลอยด (autopolyploid) ถาตางชดกนหรอตางสปชสกน เรยกวาอลโลพอลพลอยด(allopolyploid)


ตวอยาง autopolyploid กลวยหอม ซงเปนทรพพลอยด มชดของจโนมเปน AAA เกดจากกลวยปาทมจโนมเปน AA เปนตน พชทเปนออโตโพลพลอยด นอกจากกลวยแลวยงม มะเขอเทศ ขาวโพด ล าโพง กาแฟ ถวลสง และมอส เปนตน


ตวอยาง allopolyploid เชนกลวยน าวา เปนทรพพลอยด มชดของโครโมโซมหรอจโนมเปน ABB เพราะเกดจากกลวยปาทมจโนม AA และกลวยปาตานทมจโนมเปนBB นอกจากนยงมยาสบ มนฝรง และกาแฟ เปนตน


กลวยกลาย (AAB) กลวยน าวา (ABB) กลวยหกมก (ABB) กลวยเทพรส (ABBB) เกดโพลพลอยดหลงจากการเกดการผสมของกลวยปา M. acuminataColla มจโนมAAกบกลวยตาน M. balbisiana Colla จโนมBBซงอยแถบอนเดย และตอมาไดมการเคลอนยายไปปลกในประเทศตาง ๆ


พชทเปน polyploid ในทางการเกษตรมเปนจ านวนมาก พวกนเกดจากการ double chromosome ในตวเอง คอในขณะแบงเซลลแบบ meiosis เกดการผดพลาดขนในธรรมชาต โดย chromosome มไดลดลงกงหนง ท าใหได egg cell ทเปน diploid เมอผสมกบเกสรทเปน diploid เชนกน กจะได tetraploidซงเปน fertile สามารถสบพนธตอไปได จงมเหลอมาถงปจจบน จะสงเกตวาพวก polyploid ทเปนเลขคเทานน ทสบพนธตอไปได เพราะตอนแบงเซลลแบบ meiosis มนเขาคกนได สวนพวก polyploid ทเปนเลขค จะเปนหมนและสญพนธไป ในพชปลกมมากมาย เชน ขาวสาล ฝาย ฯลฯ พวกนจะมขนาดใหญกวา diploid ปกต ใหผลผลตสงกวา จงมกไดรบเลอกไวท าพนธตอไป


การทกลวยทเปนพอลพลอยดสามารถมชวตอยไดน สวนใหญพราะพชดงกลาวสามารถขยายพนธแบบไมใชเพศ ดงเชนในกลวยมการแยกหนอไปปลกได จงท าใหมการกระจายพนธไปยงทตาง ๆ ในเวลาตอมา

ท าไมกลวยทเปน polyploid ทเปนเลขค ยงสามารถมชวตอย และสามารถกระจายพนธไปได

คดหนอย


Polyploid ในพชปลกทเดน ๆ คอ ขาวสาล และฝาย ในขาวสาลแบงไดเปนหลายพวก สปชสตาง ๆ แลวแตระดบ Ploidy มตงแต 2X 4X และ 6X ขาวสาลทน ามาท าขนมเคก เปนพวก 6X ท าขนมปงเปนพวก 4X พวก pasta เปนพวก 2X ฝายทชาวบานปลกและน ามาทอผานนเปนพวก 6X ปจจบนวงการพนธศาสตร ใช X แทนเบสคเซทของโครโมโซม เชน 2n=4x ไมใช n ดงในอดต เพราะ n และ 2n ใชแสดงสภาวะวาเปน sex cell หรอ somatic cell เทานน

สตวน าทเปนหมน จะดทตวเมยไมเเบงพลงงาน ไปใชในกระบวนการสบพนธ ท าใหเจรญเตบโตไดเทาตวผเชน กงกามกราม ตวผตวโตกวาตวเมย


การเกดพอลพลอยดพอลพลอยด อาจเกดขนไดทงจากธรรมชาตและมนษยสรางขน

การเกดพอลพลอยดเกดไดจากกลไก ดงตอไปน

3. เกดจากการทไขถกผสมโดยสเปรมมากกวา 1 ตว หรอเมอเกดการแบงเซลลแบบไมโอซส ผดปกตในเกสรตวผ

1. เกดจากการแบงเซลลในไมโทซสผดปกต โดยอาจเกดจากเซลลรางกายหรอเกดในชวงของการแบงเซลลสบพนธ ท าใหจ านวนโครโมโซมเพมขนเปน 2 เทา

2. เกดจากการแบงเซลลแบบไมโอซสผดปกต ท าใหไดเซลลสบพนธไมมการลดจ านวนโครโมโซมลงครงหนงในไมโอซส 1 (unreduced gamete) ท าใหไดเซลสบพนธทเปน 2n


วธการท าใหเกดพอลพลอยด

1. การเกดตามธรรมชาต ปรากฏการณธรรมชาต เชน ฟารอง ฟาผา พาย สามารถท าใหเกดการเปลยนแปลงจ านวนและรปรางของโครโมโซมได

ซงพบวามพชพอลพลอยดใน Angiosperm มาตงแตโบราณกาล พอลพลอยดทพบมทงออโตพอลพลอยด และอลโลพอลพลอยด ดงเชน กลวยหอม AAA เกดมาจากกลวยปาในพนทแถบมาเลเซย


2. การสรางขนของมนษย2.1 การใชความรอนสงอยางรวดเรว สวนใหญจะเกดขนไดกบพชทมการเปลยนแปลงไดงาย2.2 การใชรงส สามารถท าใหเกดการกลายพนธในสงทมชวตได ซงบางครงอาจเกดพอลพลอยดไดเชนกน2.3 การใชสารเคม เปนวธทใชกนมาก สารเคมท าใหเกดพอลพลอยดไดเนองจาก เกดการยบยงการเกดผนงเซลลกนในชวงของการแบงเซลล จะไปท าใหจ านวนโครโมโซมเพมขนเทาตว สารเคมทนยมใชกนมากไดแก โคลชซน(colchicine) นอกจากนยงม ไนตรสออกไซด (nitrous oxide) OryzalinAmiprophos methyl และ Podophylin


ความรเรองมวเทชนในระดบ DNA จะชวยใหเราเขาใจและหาทางแกไขโรคทางพนธกรรมได อยางไรกตามการเกดมวเทชนบางอยางท าใหเกดพนธใหม ๆ เปนผลดแกมนษย กอใหเกดววฒนาการตามธรรมชาต ปจจบนการชกน าใหเกดมวเทชนเฉพาะท ถกน ามาใชประโยชนในการศกษาการพฒนาของสงมชวตหลายชนด เชน ยสต แมลงหว หนอนตวกลม และอะราบดอพซส (Arabidopsis sp.) ซงเปนพชชนดหนงในวงศผกกาด ทนกวทยาศาสตรจากสหรฐอเมรกา สหภาพยโรป และญปน ตกลงกนใหเปนพชตนแบบในการจดท าแผนทพนธกรรมและหาล าดบเบสส าเรจเปนครงแรกเนองจากเปนพชขนาดเลกเจรญเตบโตเรว วฎจกรชวตสน มขนาดจโนมประมาณ 120 ลานคเบส ซงการศกษาตรวจสอบหนาทของโปรตนแตละชนดเพอน าขอมลไปเปนพนฐานในการศกษาและปรบปรงพนธพชชนดอน ๆ ทมลกษณะตามทตองการ การท าใหเกดมวเทชนเฉพาะทเปนการยบยงการท างานของโปรตนชนดนน ๆ จะท าใหสามารถวเคราะหถงบทบาทหนาทของโปรตนตางๆ


มิวเทชัน (mutation)

Education