man & tec 09 - biotechnologyscience.sut.ac.th/physics/doc/man & tec 09... · 2013-08-02 ·...

12/03/56

1

5 เทคโนโลยชวภาพ5. เทคโนโลยชวภาพ

ประยร สงสรฤทธกล ฟ สาขาวชาฟสกส

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

เทคโนโลยชวภาพเทคโนโลยชวภาพคอการประยกตใชสงมชวต หรอผลตภณฑตางๆ ของสงมชวต เชน เอนไซม หรอโปรตนชนดตางๆ เปนตน เพอใหเกดประโยชนกบมนษยชาต

การใชเทคโนโลยชวภาพอาจกอใหเกดกระบวนการเปลยนแปลงทางเคมและทางชวภาพของสงมชวตชนดตางๆ สงผลใหเกดกระบวนการสราง กระบวนการทาลาย หรอการกอใหเกดสงใหมทดาเนนอยในสงมชวต

ใ ปกระบวนการทางชวเคมทเกดขนภายในเซลลของสงมชวต เปนผลมาจากการทางานของสารพนธกรรม หรอดเอนเอ และหนวยพนธกรรมหรอยน

(wikipedia)

12/03/56

2

เทคโนโลยชวภาพ - ความรพนฐาน

เทคโนโลยชวภาพ – กระบวนการ/เครองมอ

12/03/56

3

เทคโนโลยชวภาพ - การประยกต

+ + อนๆอนๆ-- ผลผลตผลผลต-- อาหารอาหาร

-- การวนจฉยโรคการวนจฉยโรค-- การรกษาการรกษา อนๆอนๆ

-- สขภาพสตวสขภาพสตว -- วคซนปองกนวคซนปองกน

-- การตรวจตราการตรวจตรา-- การปองกนมลพษการปองกนมลพษ

อาจจะรจกในชอของAgricultural Biotechnology/TechnologyFood Biotechnology/Technology การปองกนมลพษการปองกนมลพษ

-- การบาบดการบาบดEnvironmental BiotechnologyMedical Biotechnology

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด8000-4000 B.C.E.

Humans domesticate crops

and livestock.

Potatoes first cultivated

for food.

From: http://www.ncabr.org/

12/03/56

4

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด2000 B.C.E.

Biotechnology used to leaven bread

and ferment beer, using yeast (Egypt).

Production of cheese, fermentation

of wine begins (Sumeria, China, Egypt).


ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด

500 B.C.E. 100 C.E.

Fi t i ti id d dFirst antibiotic: Moldy soybean curds

(tofu) used to treat boils (China).

First insecticide: powdered

chrysanthemums

(China)


12/03/56

5

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1797 First vaccinationEdward Jenner takes pus from a cowpox lesion inserts it into an

1830 Proteins are discovered.

cowpox lesion, inserts it into an incision on a boy's arm.

1833 First enzyme is discovered and isolated.

Model of a 5-peptide protein.


ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1857 Louis Pasteur proposes that microbes cause fermentation. He later conducts experiments that

1865 Gregor Mendel discovers

the laws of inheritance by later conducts experiments that support the germ theory of disease.

studying flowers in his garden.

The science of genetics

begins.


12/03/56

6

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1927 Herman Muller discovers

that radiation causes

defects in chromosomes.


1915 Phages — virusesthat only infect bacteria —were discovered.

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1928 Sir Alexander Fleming discovers the antibiotic penicillin by chance when he realizes that

1944 DNA is proven to carry genetic information by Oswald Avery, Colin MacLeod and Maclyn

Penicillium mold kills bacteria.

1953 James Watson and Francis

McCarty.


He shared the 1945 Nobel Prize in Medicine with Ernst Boris Chain and Sir Howard Walter Florey.

Crick describe the double helical structure of DNA. They shared the 1962 Nobel Prize in Medicine or Physiology with Maurice Wilkins.

12/03/56

7

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1955 The amino acid sequence of insulin is iscovered by Frederick Sanger.

1982 Human insulin produced in genetically modified bacteria


3D model of insulin

is the first biotech drug approved by the FDA.

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1958● DNA is made in a test

t b f th fi t titube for the first time.

● Sickle cell disease is shown to occur due to a change in one amino acid.

Marshall Nirenberg Robert Holley Har Gobind Khorana

1966The genetic code for DNA is cracked.


g

Three scientists shared the 1968 Nobel Prize in Physiology or Medicine

for the discovery.

12/03/56

8


1971

1973Stanley Cohen and Herbert Boyer perfect genetic engineering techniques to cut and 1971

● The first complete synthesis of a gene occurs.

● Discovery of restriction enzymes that cut and

paste DNA using restriction enzymes. (1977sees the first expression of a human gene in bacteria.)

splice genetic material very specifically occurs. This opens the way for gene cloning.


Cohen won a Nobel Prize in 1986 for an unrelated discovery!Stanley Cohen Herbert Boyer and a recombinant bacterium

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1975Georges Kohler and Cesar Milstein develop the technology to produce monoclonal antibodies — 1981highly specific, purified antibodies derived from only one clone of cells that recognize only one antigen. They shared the 1984 Nobel Prize in Physiology or Medicine with Neils Jerne.

The first transgenic animalsare produced by transferring genes from other animals into mice.


The first patent for a genetically modified organism is granted — for bacteria that can break down crude oil.

12/03/56

9

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1983The polymerase chain reaction (PCR) technique, which makes unlimited copies of genes and gene fragments, is

1986First recombinant vaccine is approved

for human use: hepatitis B.g g g ,conceived.

Kary Mullis who was born in Lenoir N C Kary Mullis, who was born in Lenoir, N.C., wins the 1993 Nobel Prize in Chemistry for the discovery. He became interested in science as a child when he received a chemistry set for Christmas.


First anti-cancer drug is produced through biotech: interferon.


1987

1990

The Human Genome Project — an international effort to maps all of the

First approval for field tests of a genetically modified food plant: virus-resistant tomatoes.

genes in the human genome — is launched.

2002

The draft version of the human genome is published.

1994Genetically modifiedtomatoes are sold in the U.S. for the first time.


12/03/56

10

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด1997Scientists report the birth of Dolly, the first animal cloned

1998Human embryonic stem cell lines are established.

from an adult cell.

They offer hope to many

Dolly (1996-2003) as an adult


Dolly and her surrogate mother

They offer hope to many

because they may be

able to replace diseased

or dysfunctional cells.

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด2003The SARS (severe acute respiratorysyndrome) virus is sequenced syndrome) virus is sequenced three weeks after its discovery.

SARS, which began in China, spreads quickly — and spreads fear throughout the Far East and the world The last the Far East and the world. The last reported cases occurred in 2004 and resulted from laboratory-acquired infections.


12/03/56

11

ตวอยางของเทคโนโลยชวภาพในอตด2004The first cloned pet — a kitten — is delivered to its owner

2006A recombinant vaccine against human papillomavirus (HPV) delivered to its owner. human papillomavirus (HPV) receives FDA approval.

She is called CopyCat (or CC for short).


The virus causes genital warts

and can cause cervical cancer.+ อกมากมายในป ค.ศ. 2007-2012

เซลล (Cell)

12/03/56

12

ในป พ.ศ. 2208 (ค.ศ. 1665) โรเบรต ฮค (Robert Hooke) ชาวองกฤษ ไดประดษฐกลองจลทรรศนชนดเลนสประกอบมาใชในการศกษาเนอเยอของไมคอรก พบวาเนอเยอของไมคอรก ประกอบดวยชองวางเลก

“ ป ๆ จานวนมาก แลวเรยกชองทวานวา “เซลล (cell)” ซงเปนเซลลทตายแลวแตยงสามารถคงรปใหอยไดเพราะมผนงเซลลซงมความแขง หลงจากนนกมการคนควาศกษาในเรองของ เซลลของพช เซลลของสตวและเซลลของจลนทรยตางๆ เรอยมา

ทมา : http://www.thaibiotech.info/

เซลล (Cell) คอ อะไร• เซลล คอ หนวยเลกทสดของสงมชวต โดยเซลล มาจากคาวา Cella ในภาษา

ละตน ซงมความหมายวาหองเลก ๆ• เซลล สามารถเพมจานวน เจรญเตบโตและตอบสนองตอสงเราได เซลลบาง

ชนดเคลอนทไดดวยตวเอง เชน เซลลอสจ เปนตน• สงมชวตทกชนดตางกประกอบดวยเซลลซงเปนหนวยทเลกทสดทสามารถบง

บอกถงคณสมบตและแสดงความเปนสงมชวตอยางชดเจนสมบรณ เซลลชวยในการสรางและซอมแซม ผวหนง กลามเนอ กระดก อวยวะตางๆ ของรางกาย

• มเซลลอยในรางกายของคนเรามากมายหลายชนด ซงเซลลแตละชนดจะมหนาทแตกตางกนไป เชน เซลลของกลามเนอหวใจ จะทาหนาทกระตนหวใจใหหนาทแตกตางกนไป เชน เซลลของกลามเนอหวใจ จะทาหนาทกระตนหวใจใหเกดการทางาน, เซลลของตบออน จะทาหนาทในการผลตอนซลน (insulin) ทสามารถชวยเปลยนสารอาหารเปนพลงงานใหกบรางกาย


12/03/56

13

เซลล (Cell) คอ อะไร• เซลล มอยหลายชนดซงมรปรางและลกษณะทแตกตางกนไปตามตาแหนงทอยของเซลลและหนาทการทางานของเซลล แตเซลลมโครงสรางทสาคญอย 3 สวน คอ – เยอหมเซลล (cell membrane) เปนสวนทหอหมเซลลและกนเซลลจากสงแวดลอมภายนอก

– ไซโตพลาซม(cytoplasm) เปนของเหลวทอยในเซลล– ออรแกเนลล (Organelle) เปนโครงสรางยอยทมขนาดเลกอยภายในเซลลและมหนาทเฉพาะ ออรแกเนลลเปรยบไดกบ อวยวะ (organ) ของรางกาย โ ป ( ป ) ไป โดยทาการเตมคาปจจย -elle (เปนสวนทมขนาดเลก)ตอทายลงไป ออรแกเนลลทสาคญคอ นวเคลยส (nucleus) ซงเปนศนยกลางควบคมกระบวนการเมทาบอลซม(metabolism) ตาง ๆและการถายทอดลกษณะทางพนธกรรม


12/03/56

14

สเตมเซลล (Stem Cell) คอ อะไรสเตมเซลล หรอ เซลลตนกาเนด เปนเซลลออนทไมมหนาทของเซลลทเฉพาะเจาะจง สามารถแบงตวเองขนมาใหมได และ พรอมจะเจรญเตบโต เปลยนแปลงเพอไปทาหนาทใดหนาทหนงทเฉพาะเจาะจงได หรอกลายเปนเซลลของเนอเยอชนดตางๆใน ไ รางกายได


สเตมเซลล (Stem Cell) คอ อะไร• สเตมเซลล หรอ เซลลตนกาเนด พบไดจากตวออนระยะ blastocystและในเนอเยอทโตเตมวย เชน เลอด ฟนนานม ผวหนง สายสะดอ ไขกระดก โดยสเตมเซลล จากไขกระดกในผใหญนนมหนาทสรางเมดกระดก โดยสเตมเซลล จากไขกระดกในผใหญนนมหนาทสรางเมดเลอดชนดตาง ๆ ในระบบเลอด รวมถงเซลลทเกยวกบระบบภมคมกนในรางกายอกดวย ดงนนไขกระดกจงมความสาคญมากในทางการแพทย

• โดยปกตเซลลแตละเซลลในรางกายของมนษยจะทาหนาทจาเพาะอยางใดอยางหนงจะไมยอนกลบมาเปน สเตมเซลล หรอ เซลลตน ไป ป กาเนด อก ตวอยางของเซลลทพฒนาไปจนสดทางจนเปนเซลลททาหนาทเฉพาะเจาะจง เชน เซลลสมอง เซลลกลามเนอหวใจ เซลลเหลาน เมอตายไปแลว จะไมมเซลลใหมมาทดแทนไดอก


12/03/56

15

สเตมเซลล (Stem Cell) คอ อะไร• ปจจบนไดมนกวทยาศาสตรและนกวจยมากมายทสนใจในการนาสเตมเซลล หรอ เซลลตนกาเนดมาใชในการรกษาโรค เชน – โรคลวคเมย (Leukemia)

– ธาลสซเมย (Thalassemia)

– อลไซเมอร (Alzheimer)

– กลามเนอหวใจขาดเลอด

– เบาหวาน พารกนสน (Parkinson)

– อมพาตไขสนหลง


โครโมโซม (chromosome)


12/03/56

16

โครโมโซมโครโมโซม เปนทอยของสารพนธกรรม หรอดเอนเอ (DNA) รวมถงหนวยพนธกรรมหรอยน( ) [ยนกอยใน ดเอนเออกท] ซงทาหนาท(gene) [ยนกอยใน ดเอนเออกท] ซงทาหนาทควบคมและถายทอดขอมล เกยวกบ ลกษณะทางพนธกรรมตางๆ ของสงมชวต เชน ลกษณะของเสนผม ลกษณะดวงตา เพศ และผว


โครโมโซม


12/03/56

17

โครโมโซม• โครโมโซม (Chromosome) แปลวาสงยอมสตด เพราะโครโมโซมสามารถยอมสให

ตดได• เมอใชกลองจลทรรศนมองโครโมโซมจะเหนมลกษณะคลายๆเสนดายบางๆ เรยกวา

“โ ( h ti ) ส ใ โ ( h ti fib )” ใ“โครมาตน (chromatin) หรอ เสนใยโครมาตน(chromatin fiber)” ขดตวอยในนวเคลยสของเซลล เมอมการแบงเซลลจะมการแบงโครโมโซมเกดขน ซงเมอเซลลเรมมการแบงตว เสนใยโครมาตน(chromatin fiber) จะหดและขดตวจนมลกษณะเปนแทง เรยกวา “โครโมโซม” แตละโครโมโซม ประกอบดวยแขนสองขางทเรยกวา “โครมาทด (chromatid)” ซงแขนทงสองขางจะมจดเชอมกน เรยกวา “เซนโทรเมยร (centromere)”

• สงมชวตชนดเดยวกนจะมจานวนโครโมโซม เทากนเสมอ ยกเวนกรณเกดการผดปกตสงมชวตชนดเดยวกนจะมจานวนโครโมโซม เทากนเสมอ ยกเวนกรณเกดการผดปกตบางอยาง เชน ผดปกตในขณะการแบงเซลล

• สงมชวตชนดตางๆ มจานวนโครโมโซมในเซลลรางกายอย 2 ชด หรอเรยกวา 2n (diploid) สวนในเซลลสบพนธมจานวนโครโมโซม มจานวนโครโมโซม เพยงชดเดยวเรยกวา n หรอ แฮพลอยด(haploid


โครโมโซม• โครโมโซม แบงเปน 2 กลมคอ

–ออโตโซม (autosome) คอ ชอเรยกโครโมโซมหรอกลมของโครโมโซมทควบคมลกษณะทางพนธกรรมและลกษณะตางๆของรางกาย ยกเวน ลกษณะทเกยวกบเพศ

–โครโมโซมเพศ (sex chromosome) คอ ชอเรยกของโครโมโซมทควบคมลกษณะทางเพศหรอเปนตวกาหนดเพศ


12/03/56

18

โครโมโซม - มนษย• โครโมโซม แบงเปน 2 กลมคอ

–ออโตโซม ในเซลลรางกายของคนมจานวน 22 ค สวนในเซลลสบพนธของคนจมออโตโซม 22 แทงสบพนธของคนจมออโตโซม 22 แทง

– โครโมโซมเพศ • ในเซลลรางกายของคนมจานวน 1 ค คอ โครโมโซม X และ โครโมโซม Y ทมลกษณะไมเหมอนกน

– เพศหญงถกกาหนดดวยโครโมโซม X จานวน 2 แทง คอ XX – เพศชายถกกาหนดดวยโครโมโซม X จานวน 1 แทง และ โครโมโซม Y จานวน 1

แทง คอ XY • ในเซลลสบพนธของคนจะมโครโมโซมเพศ เพยง 1 แทง คอ

– เปน X หรอ Y ในเพศชาย – เปน X ในเพศหญง


ดเอนเอ (DNA)

12/03/56

19

• ป พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) ฟรดรช มเชอร (Johann Friedrich Miecher) คนพบดเอนเอ คอ ในแตยงไมทราบวามโครงสรางอยางไร

• ป พ.ศ. 2496 (ค.ศ. 1953) เจมส ด. วตสน และฟรานซส ครก (James D. Watson and Francis Crick) เปนผรวบรวมขอมล และสรางแบบจาลองโครงสรางของดเอนเอ (DNA Structure Model)จนทาใหไดรบเอ (DNA Structure Model)จนทาใหไดรบรางวลโนเบล(Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1962) และนบเปนจดเรมตนของยคเทคโนโลยทางดเอนเอ (DNA Technology)


ดเอนเอ (DNA) คออะไร• ดเอนเอ คอ ชอยอของสารพนธกรรม มชอแบบเตมวา กรดดออกซไรโบนวคลอก (Deoxyribonucleic acid)

• ดเอนเอ มกพบอยในสวนของนวเคลยสของเซลล • ดเอนเอ มกพบอยในสวนของนวเคลยสของเซลล • ดเอนเอ มกพบในเซลลของสงมชวตทกชนด ไดแก คน, สตว, พช, เหดและรา, แบคทเรย, ไวรส (ไวรสอาจจะไมถกเรยกวาสงมชวตเพราะองคประกอบบางอยางไมครบ) เปนตน

• ดเอนเอ ทาการเกบขอมลทางพนธกรรมของสงมชวตชนดหนงๆ เอาไว ซงมลกษณะทมการผสมผสานมาจากสงมชวตรนกอน ซงก

คอ รนพอและแม (Parent) ทงยงสามารถถายทอดลกษณะไปยงสงมชวตรนถดไป ซงกคอรนลก หรอ รนหลาน (Offspring)


12/03/56

20

โรคทางพนธกรรม(genetic disorder)


โรคทางพนธกรรม คอ อะไร• โรคทางพนธกรรม คอ โรคทเกดจากความผดปกตของยนหรอของโครโมโซม ตงแต

แรกเกดหรอตงแตปฏสนธ หรออาจเกดการผดปกตไดในภายหลง ทาใหมผลเกดภาวะผดปกตทางรางกาย หรอ เกดภาวะเจบปวยได

• โ ส ไ ส ส ไ • โรคทางพนธกรรม อาจสามารถหรอไมสามารถถายทอดสรนลกรนหลานไดแลวแตกรณ

• โรคทางพนธกรรม อาจมสาเหตมาจากการถายทอดทางพนธกรรมของพอและแม หากยนหรอของโครโมโซม ของพอและแมมความผดปกตแฝงอย โดยความผดปกตเหลานเกดขนมาจากการผาเหลาหรอการกลายพนธของยน หรอของโครโมโซม มาตงแตสมยบรรพบรษได โดยความผดปกตของยนหรอของโครโมโซมนอาจมาจากสาเหตอนทไมใชการถายทอดทางพนธกรรมจากรนกอนหนาได อยางเชน การไดรบสารส เ น ไมใ รถ น รรม รน น น ไ เ น รไ ร ส รกอมะเรง(carcinogen), ในขณะทมารดาตงครรภอาจไดรบสารเคมหรอสารพษบางชนดหรอจากการขาดสารอาหารบางชนดได, การไดรบหรอสมผสกบกมมนตภาพรงสจากสารหรอธาตกมมนตรงส เปนตน

• โรคทางพนธกรรมเปนโรคทพบไดนอยและโอกาสเกดไดนอย


12/03/56

21

ตวอยางของโรคทางพนธกรรม• โรคทางพนธกรรมทเกดจากความผดปกตจากจานวนของออโตโซม เชน

โ–ดาวนซนโดรม( Down’s syndrome),– เอดเวรดซนโดรม( Edward’s Syndrome), –พาทวซนโดรมหรอพาเทาซนโดรม (Patau’s syndrome)

• โรคทางพนธกรรมทเกดจากความความผดปกตของรปรางออโตโซม เชนออโตโซม เชน– ครดชาต หรอ แคทครายซนโดรม(cri-du-chat or cat cry syndrome), – เพรเดอร-วลลซนโดรม(Prader-Willi syndrome)


ตวอยางของโรคทางพนธกรรม• โรคทางพนธกรรมทเกดจากความผดปกตของจานวนหรอในโครโมโซมเพศ เชน

– ตาบอดส(Color blindness), – ฮโมฟเลย(Hemophilia),

ไ – ภาวะพรองเอนไซม จ- 6- พด(G-6-PD : Glucose-6-phosphate dehydrogenase), – เทอรเนอรซนโดรม( Turner’s syndrome), – ไคลนเฟลเตอรซนโดรม(Klinefelter’s syndrome),– ทรปเปลเอกซซนโดรม (Triple X syndrome), – ดบเบลวายซนโดรม (Double Y syndrome), – โรคกลามเนอลบดเชน(Duchenne muscular dystrophy, DMD),

โ– กลมอาการตอตานแอนโดรเจน (androgen insensitivity syndrome; AIS, androgen resistance syndrome)


12/03/56

22

ตวอยางของโรคทางพนธกรรม• โรคทางพนธกรรมเกดจากความผดปกตทางพนธกรรมอน ๆ เชน

– โรคทาลสซเมย (Thalassemia), – โรคเบาหวาน, – โรคลปส อรทมาโตซส ทวราง หรอ เอสแอลอ (Systemic Lupus Erythematosus, SLE), – โรคมะเรงเมดเลอดขาวหรอลวคเมย (Leukemia), – ฟนลคโตนเรย (Phenylketonuria) หรอ (Phenylpyruvic oligophrenia), – สไปโนซรเบลลารอะแทกเซย (spinocerebellar ataxia), – โรคซสตกไฟโบรซส (Cystic fibrosis), – โรคคนเผอก (Albinos), – โรคดกแด, – โรคทาวแสนปม (neurofibromatosis), – โรคซกเกลเซลล (Sickle cell) – โรคซกเกลเซลล (Sickle-cell), – แองเกลแมนซนโดรม(Angelman syndrome, AS), – ลองควทซนโดรม (Long QT syndrome), – โรคฮนตงตน (Huntington’s disease/disorder), – โรคกระดกเจรญผดเพยนแบบไมสามารถรอดชวตได (thanatophoric dysplasia) หรอ โรคตวเตยแบบไมสามารถ

รอดชวตได (thanatophoric short stature, thanatophoric dwarfism)


เอดเวรดซนโดรม

เกยวของกบความผดปกตของจานวนของโครโมโซมชนดออโตโซม โดยมโครโมโซมคท 18 เกนมา 1 แทง

อาการทผดปกตจากคนทวไปดงตอไปน ปญญาออน ปากแหวง เพดานโหว ปากและกรามเลก คางเวา ขากรรไกรสน ใบหอยตากวาคนปกต ศรษะมขนาดเลก กะโหลกศรษะดานหลงผดปกต มรอยพบยนทเปลอกตาดานนอก มความผดปกตเกยวกบมานตา นวททบซอนกนขณะกามอ นวมอบดงอและกาแนนเขาหากน นวมอไมเจรญพฒนา สะดอจน อณฑะไมลงไปในถง ปอดและระบบยอยอาหารผดปกต ปญหาเกยวกบไต หวใจพการแตกาเนด นาหนกนอย ทารกมกเปนเพศหญง และคนทเปนเอดเวรดซนโดรม นมกจะเสยชวตตงแตกอนมอายครบ 1 ขวบทมา : http://www.thaibiotech.info/

12/03/56

23

โรคทรปเปล X หรอ ทรปเปลเอกซซนโดรม• โรคทางพนธกรรมชนดหนง ทเกยวของกบความผดปกต

ของจานวนของโครโมโซมเพศ

• โ ใ โ ป โ โ โ• โรคนจะเกดในผหญง ซงผหญงโดยปกตจะมโครโมโซมX จานวน 2 แทง คอ XX แตถาผหญงทเปนโรคนจะมโครโมโซม X เกนมาอก 1 แทง ทาใหมโครโมโซม X จานวน 3 แทง เปน XXX รวมโครโมโซมทงหมดจะมโครโมโซมจานวน 47 แทงซงคนปกตจะมจานวนโครโมโซมเพยง 46 แทงเทานน โครโมโซมเพยง 46 แทงเทานน

• เปนหมน มการเจรญเตบโตทไมเตมท และทาใหไมมประจาเดอน


พนธวศวกรรม (Genetic Engineering)

12/03/56

24

พนธวศวกรรม คอ อะไร• พนธวศวกรรม (genetic engineering) คอกระบวนการทไดนาความรตางๆทไดจาก

การศกษาชววทยาระดบโมเลกล หรอ อณชววทยา (molecular biology) นามาประยกตใชใน การปรบเปลยน, ดดแปลง, เคลอนยาย, ตรวจสอบ สารพนธกรรม [ดเอนเอ] ยน และผลตภณฑของสารพนธกรรมอยางพวกอารเอนเอ(RNA)และโปรตนของเอ], ยน และผลตภณฑของสารพนธกรรมอยางพวกอารเอนเอ(RNA)และโปรตนของสงมชวต เพอนามาใชใหเปนประโยชน

• โดยปกตแลว พนธวศวกรรม จะเปนการตดตอยนหรอเปนการเคลอนยายยน(transgenesis)จากสงมชวตชนดหนงใสเขาไปกบยนของสงมชวตอกชนดหนง นนคอทาใหเกดการถายทอดของยนและลกษณะทยนนนไดทาการควบคมอย เพอใหสงมชวตทถกนายนใสเขาไป มยนทมคณสมบตตามทตองการ โดยอาจทาการเพมปรมาณยนขนอกเพอใหมปรมาณทมากเพยงพอทจะนาไปทาใหไดผลผลตมคณภาพทดขน และ

ทาใหไดปรมาณของผลผลตทสงขนอกดวย โดยทพนธวศวกรรม อาจจะทาใหเกดสงมชวตรปแบบใหม(novel)ทอาจไมเคยปรากฏในธรรมชาตมากอน


พนธวศวกรรม คอ อะไร• ตวอยางททาพนธวศวกรรม เชน การใสยนทสรางฮอรโมนอนซลนเขาไปในแบคทเรยหรอยสต เพอใหสงมชวตเหลานสามารถผลตฮอรโมนอนซลนได แลวทาการเพาะเลยงสงมชวตเหลานใหไดในปรมาณทมาก

เพอจะไดผลตฮอรโมนอนซลนไดมากตาม โดยสามารถนามาทาการสกดใหบรสทธเพอใชทาการรกษาผ ปวยทเปนโรคเบาหวานได เปนตน

• สงมชวตทไดจากพนธวศวกรรม ทเกดจากการเคลอนยายยนเรยกวา สงมชวตเคลอนยายยน (transgenic organisms) อยางในกรณของพชกจะถกเรยกวา transgenic plants (พชเคลอนยายยน หรอ พช ป ไ ดดแปลงพนธกรรม) แตมกจะเรยกสงมชวตทไดจากพนธวศวกรรม

รวมๆโดยทวๆไปวาเปน สงมชวตดดแปลงพนธกรรม หรอ สงมชวตดดแปรพนธกรรม (genetically modified organisms, GMOs)


12/03/56

25

การใชประโยชนจาก พนธวศวกรรมทางดานการเกษตรและอาหาร เชน• การปรบปรงพนธพชใหตานทานโรคหรอแมลง การปรบปรงพนธแบบดงเดมนน ซงยงคงทากนอย โดยใช

วธหาพนธตานทานซงสวนใหญเปนพนธปาและมลกษณะไมดอยมาก จากนนเอาพนธตานทานผสมพนธพอแม เขาดวยกนรวมทงลกษณะตานทานดวยเหตน จงตองเสยเวลาคดเลอก และพฒนาพนธตออกอยางนอย 8-10 ป

ไ ไ ใ ไ ไ โกวาจะไดพนธตานทานและมลกษณะอน ๆ ดดวย เพราะไมสามารถเลอกยนทสามารถตานทานใสไปไดโดยตรง ดงนนวธการปรบปรงพนธโดยการถายฝากยนทไดรบจากชนดพนธอน จงสามารถลดระยะเวลาการพฒนาพนธไดมาก

• พนธพชตานทานแมลง มสารสกดชวภาพจากแบคทเรย Bacillus thuringiensis หรอ บท ทใชกาจดแมลงกลมหนงอยางไดผลโดยการฉดพนคลายสารเคมอน ๆ เพอลดการใชสารเคมดวยความกาวหนาทางวชาการทาใหสามารถแยกยนบท จากจลนทรยนและถายฝากใหพชพนธตาง ๆ เชน ฝาย ขาวโพด และมนฝรง เปนตน ใหตานทานแมลงกลมนน และใชอยางไดผลเปนการคาแลวในบางประเทศ

• พนธพชตานทานโรคไวรส โรคไวรสของพชหลายชนด เชน โรคจดวงแหวนในมะละกอ (papaya ring-spot ป ไ โ ป โป ไ ฝ ไปใ virus) สามารถปองกนกาจดไดโดยวธนายนเปลอกโปรตน (coat protein) ของไวรสนนถายฝากไปในพช

เหมอนเปนการปลกวคซนใหพชนนเอง กระบวนการดงกลาวไดถกนาใชกนอยางแพรหลายในพชชนดตางๆแลว เปนตน


การใชประโยชนจากพนธวศวกรรมทางการพฒนาพนธสงมชวตใหมคณภาพผลผลตด ตวอยางเชน• การถายฝากยนสกงอมชา (delayed ripening gene) ในมะเขอเทศ การสกในผลไมเกดจากการผลตสาร ethylene เพมมากในระยะสกแก นกวชาการสามารถวเคราะหโครงสรางยนน และมวธการควบคมการแสดงออกโดยวธการถายฝากยนได ทาใหผลไมสกงอมชา สามารถเกบไวไดนาน วธการควบคมการแสดงออกโดยวธการถายฝากยนได ทาใหผลไมสกงอมชา สามารถเกบไวไดนาน สงไปจาหนายไกล ๆ ได สหรฐเปนประเทศแรกทผลตมะเขอเทศสกงอมชาไดเปนการคา และวางตลาดใหประชาชนรบประทานแลว

• การพฒนาพนธพชใหผลตสารพเศษ เชน สารทเปนประโยชนตาง ๆ ทมคณคาทางอาหารสง อาจเปนแหลงผลตวตามน ผลตวคซน และผลตสารทนาไปสการผลตทางอตสาหกรรมตาง ๆ เชน พลาสตกทสามารถยอยสลายไดงายและโพลเมอรชนดตาง ๆ เปนตน

• การพฒนาพนธสตว มการพฒนาพนธโดยการถายฝากยนทงในปศสตว และสตวนา รวมทงนาปลา ไดมตวอยางหลายรายการ เชน การถายฝากยนเรงการเจรญเตบโต และยนรวมทงนาปลา ไดมตวอยางหลายรายการ เชน การถายฝากยนเรงการเจรญเตบโต และยนตานทานโรคตาง ๆ เปนตน อยางไรกตามประโยชนของพนธวศวกรรมในเรองการผลตสตวนนเปนเรองของการพฒนาชดตรวจระวงโรคเปนสวนใหญ

• การพฒนาสายพนธจลนทรย ใหมคณลกษณะพเศษบางอยาง เชน ใหสามารถกาจดคราบนามนไดด เปนตน


12/03/56

26

การใชประโยชนจากพนธวศวกรรมทางดานการแพทยและสาธารณสข เทคโนโลยชวภาพ โดยเฉพาะอยางยง องคความรจากการวจยจโนม(Genome) ทาใหเรารสกถงระดบยนสงมชวต รวายนใดอยทไหนบนโครโมโซม หรอนอกโครโมโซม สามารถ ไ ไ ไปใ ป โ ใ สงเคราะหชนสวนนนได หรอตดออกมาได แลวนาไปใชประโยชนในเรองตางๆ ตวอยางเชน

• การตรวจโรค เมอสามารถสงเคราะหชนสวนของดเอนเอ หรอยนไดแลว กสามารถพฒนาเปน molecular probes สาหรบใชในการตรวจโรคตางๆไดอยางมประสทธภาพ

• การพฒนายารกษาโรคและวคซน โดยวธพนธวศวกรรม (genetic engineering)ในจลนทรย หรอ recombinant DNA ทงสน

• การสบเปลยนยนดอยดวยยนด (gene therapy) ในอนาคต เมองานวจยจโนม โ โ มนษยสาเรจ ความหวงของคนทปวยเปนโรคทางพนธกรรม อาจมหนทางรกษาโดยวธ

ปรบเปลยนยนได


การใชประโยชนจากพนธวศวกรรมทางดานการอนรกษสงแวดลอม ความเจรญกาวหนาของเทคโนโลยชวภาพ นาไปสการพฒนาทยงยน และชวยอนรกษสงแวดลอมโดยเฉพาะอยางยง พชทไดรบการถายฝากยนตานทานโรคและแมลง ใ ไ ใ ใ ใ ป ทาใหไมตองใชสารเคมฉดพนหรอใชในปรมาณทลดลงมาก พนธวศวกรรมอาจ

นาไปสการผลตพชทใชปยนอย และ นานอย ทาใหเปนการลดการใชปยเคม เปนการอนรกษสงแวดลอม และนาไปสการสรางสมดลทรพยากรชวภาพได

ทางดานการพฒนาอตสาหกรรม เมอวตถดบไดรบการปรบเปลยนคณภาพใหตรงกบความตองการของอตสาหกรรม โดยใชพนธวศวกรรมแลว อตสาหกรรมใหมๆจะเกดตามมากมาย ป โ ป โป ใ ป โ ใเชน การเปลยนโครงสรางแปง นามน และโปรตน ในพช หรอการลดปรมาณเซลลโลสใน

ไม เปนตน ความกาวหนาทางเทคโนโลยชวภาพในอนาคต จะเปนการปฏรปแบบอตสาหกรรมใหม โดยเนนการใชวตถดบจากสงมชวตมากขน รถยนตทงคน อาจทาจากแปงขาวโพด สารเคมทงหมดอาจพฒนาจากแปง เชอเพลงอาจพฒนาจากวตถดบพช เปนตน


12/03/56

27

การโคลนนง (Cloning)

การโคลนนง (Cloning)• การโคลนนงสตว คอการสรางสตวตวใหมขนมาโดยไมใชเซลลสบพนธของสตวเพศผหรออสจของสตวเพศผ แตใชนวเคลยสจากเซลลเตมวยของเซลลรางกายของสตวเพศอะไรกไดใสลงไปทเซลลสบพนธของสตว

เพศเมย(เซลลไข)โดยนาสารพนธกรรม หรอ DNA ทมอยในเซลลสบพนธของเพศเมย(เซลลไข)ออกกอน แลวนาเซลลสบพนธของเพศเมยหรอเซลลไขใสไปในตวเพศเมยเพอใหเจรญเตบโตและคลอดออกมา

• ลกษณะสตวตวใหมทไดจากการโคลนนงคอ– ม รปราง หนาตา ลกษณะภายนอก เหมอนกบสตวตวทเปนเจาของเซลล

เดมเกอบทกประการ – มพนธกรรมเหมอนกบสตวตวทเปนเจาของเซลลเดมทกประการ ถาเจาของเซลลเปนเพศเมยกจะไดสตวใหเปนเพศเมย ถาเจาของสตวเปนเพศผจะไดสตวใหมเปนเพศผ เหมอนกบเจาของเซลลเดมทกประการ


12/03/56

28

• การโคลนนงสตวในชวงแรกเปนการใชเซลลจากตวออนของสตว ทาใหมเกดลกสตวทเกดจากการโคลนนงหลายชนด มทง หม โค กระตาย แพะ แกะ หม โค กระตาย แพะ แกะ

• การโคลนนงสตวดวยนวเคลยส (nucleus) จากเซลลรางกาย(somatic cell) เพงประสบความสาเรจ ในปพ.ศ.2540 (ค.ศ.1997) โดย Wilmut และคณะ ไดทาการโคลนนงใหเกดแกะชอ ดอลล (dolly) ดวยเซลลเตานม ดวยการโคลนนงทใชวธการเดยวกนน แกะดอลล เปนเพยงตวเดยวทไดจากตวออนจานวน เดยวกนน แกะดอลล เปนเพยงตวเดยวทไดจากตวออนจานวน 273 ตว


โปรตนโปรตน (protein) เปนสารประกอบชวเคม ซงประกอบดวยพอลเปปไทดหนงสายหรอมากกวา ทพบกนเปนรปทรงกลมหรอเสนใย โดยทาหนาทอานวยกระบวนการทางชววทยา ตวอยาง

• โปรตนหลายชนดทาหนาทเปนเอนไซมหรอหนวยยอยของเอนไซม• โปรตนทาหนาททางดานโครงสราง เชน ระบบเสนใยของเซลลผม เสน

ไหม• โปรตนทควบคมการเคลอนไหว เชน แอกตน ไมโอซน• เปนภมคมกนคอยปกปองรางกายจากสงแวดลอม เชน แอนตบอด• ขนสงสารภายในระบบรางกาย เชน ฮโมโกลบน• โปรตนปองกนการแขงตวของเลอดในปลาทอยในแถบขวโลก• โปรตนชวยสรางเซลลเนอเยอใหม

12/03/56

29

เทคโนโลยชวภาพ - ตวอยาง


12/03/56

30



12/03/56

31

เทคโนโลยชวภาพ – more examples, find out at

man & tec 09 - biotechnologyscience.sut.ac.th/physics/doc/man & tec 09... · 2013-08-02 ·...

Documents