■ บรรณาธิการบริหาร สุกัญญา จารุการ บรรณาธิการเล่ม แสงเงิน นาคพัฒน์ กองบรรณาธิการ แทนพร เลิศวุฒิภัทร,

รินดา คันธวร, วัลภา ลีรัชดานนท์, พรรณพิมล กิจไพฑูรย์, สุธินี เทียนกุล ออกแบบปก ภาณุพันธ์ โนวยุทธ ออกแบบรูปเล่ม

ณัฐวัตร วิวาสุขุ ศิลปกรรม ประเทือง คชเสนีย์, ธารินี คุตตะสิงคี ธุรการสำานักพิมพ์ อังคณา อรรถพงศ์ธร

■ พิมพ์ที่ : บริษัท พิมพ์ดีการพิมพ์ จำากัด

DNA ฉบับการ์ตูน

By... Satoshi Ikuta

แปลและเรียบเรียงโดย... รศ. ดร.ศักดา ดาดวง

พิมพ์ครั้งที่ 1 ตุลาคม 2558

“ถ้าหนังสือมีข้อผิดพลาดเนื่องจากการพิมพ์ ให้นำามาแลกเปลี่ยนได้ที่สมาคมฯ” โทร. 0-2258-0320 ต่อ 1560, 1570

ราคา 250 บาท

TOKOTON YASASHII HITO IDENSHI NO SHIKUMI by Satoshi IkutaCopyright © 2014 by Satoshi IkutaAll rights reserved.Originally published in Japan by SB Creative Corp., TokyoThai translation rights arranged with SB Creative Corp. through THE SAKAI AGENCY.สงวนลิขสิทธิ์ฉบับภาษาไทย โดยสมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี (ไทย-ญี่ปุ่น)

จัดพิมพ์โดย สำานักพิมพ์ ส.ส.ท.

สมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี (ไทย-ญี่ปุ่น) 5-7 ซอยสุขุมวิท 29 ถนนสุขุมวิท แขวงคลองเตยเหนือ เขตวัฒนา กรุงเทพฯ 10110 โทร. 0-2258-0320 (6 เลขหมายอัตโนมัติ), 0-2259-9160 (10 เลขหมายอัตโนมัติ) เสนองานเขียน • งานแปลได้ที่ www.tpa.or.th/publisher/new ติดต่อสั่งซื้อหนังสือได้ที่ www.tpabook.com

จัดจำาหน่ายโดย บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จำากัด (มหาชน) อาคารทีซีไอเอฟ ทาวเวอร์ ชั้น 19 เลขที่ 1858/87-90 ถนนบางนา-ตราด แขวงบางนา เขตบางนา กรุงเทพฯ 10260 โทร. 0-2739-8000, 0-2739-8222 โทรสาร 0-2739-8356-9 www.se-ed.com

ข้อมลูทางบรรณานกุรมของสำานกัหอสมดุแห่งชาติอคิุตะ, ซาโตช.ิ DNA ฉบบัการ์ตนู.-- กรงุเทพฯ : สมาคมส่งเสรมิเทคโนโลย ี(ไทย-ญี่ปุน่), 2558. 224 หน้า. 1. ดเีอน็เอ. I. ศกัดา ดาดวง, ผู้เแปล. II. ชื่อเรื่อง.572.86 ISBN 978-974-443-641-2

I

บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์ 1

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย ์ 2

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

2 DNA คือเส้นด้ายสายยาว :

ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA 9

3 แล้ว “จีโนม” คืออะไร 12

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 15

5 ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ยูคาริโอต

6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม ่ 19

7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่

8 ท�าไมพ่อแม่จึงให้ก�าเนิดลูกที่แตกต่างกัน

ทั้งรูปร่างหน้าตาและบุคลิก 25

บทที่ 2 รูปร่ำงที่จับต้องได้ของโมเลกุลทำงพันธุกรรม

ก็คือ DNA 29

1 ความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต 30

2 สิ่งมีชีวิตท�าส�าเนาตัวได้เอง 32

3 ลูกเหมือนพ่อแม่เพราะพันธุกรรม 36

4 เมนเดลผู้ไขปริศนาเรื่องพันธุกรรม 39

5 หน้าที่ด้านพันธุกรรมเป็นของโมเลกุลทางเคม ี 43

6 โมเลกุลทางพันธุกรรมคือ DNA หรือโปรตีนกันแน่ ? 46

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย

6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ 6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ 6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ 6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่

7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่ 7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่

6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ 6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม ่ 6 การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ใหม่

7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่

15151515

5 ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ยูคาริโอต 5 ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ยูคาริโอต

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 1515

5 ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ยูคาริโอต

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย ์ บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย ์ บทที่ 1 ภำพรวมโมเลกุลทำงพันธุกรรมของมนุษย์

0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์ 0 โมเลกุลทางพันธุกรรมที่ขาดไม่ได้ของมนุษย์

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย 4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย

2 DNA คือเส้นด้ายสายยาว : 2 DNA คือเส้นด้ายสายยาว :

ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA 99

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

2 DNA คือเส้นด้ายสายยาว :

ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA 9 ความสัมพันธ์ของยีนกับ DNA 9

4 โครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตดังเช่นแบคทีเรีย

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์ 1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่ 7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่ 7 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพื่อสร้างอสุจิและไข่

15

1 โมเลกุลทางพันธุกรรมก�าหนดพันธุกรรมของมนุษย์

สำรบัญ

J

7 การทดลองของแอเวอรี เป็นครั้งแรกที่พิสูจน์ว่า

โมเลกุลทางพันธุกรรมคือ DNA 49

8 การทดลองของเฮอร์เชย์และเชส

พิสูจน์ว่าโมเลกุลทางพันธุกรรมคือ DNA 52

9 ความรู้พื้นฐานเรื่อง DNA 54

บทที่ 3 รูปร่ำงและหน้ำที่ของ DNA 57

1 การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของ DNA

โดยชาร์กาฟฟ์ 58

2 แบบจ�าลอง DNA ของวัตสันและคริก 61

3 การยึดเหนี่ยวเพื่อคงรูปร่างโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต

เป็นหน้าที่ส�าคัญของพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรง

น้อยกว่าพันธะโคเวเลนต์ 64

4 โครงสร้างสามมิติของ DNA กับความหมายทางชีววิทยา 66

5 การจ�าลอง DNA เป็นแบบกึ่งอนุรักษ ์ 69

6 การเสียสภาพธรรมชาติและการคืนสภาพธรรมชาติ

ของ DNA เส้นสั้น 71

7 การศึกษาการเสียสภาพธรรมชาติและ

การคืนสภาพธรรมชาติของเส้น DNA

ด้วยการดูดกลืนแสงยูว ี 73

8 การเสียสภาพธรรมชาติและการคืนสภาพธรรมชาติ

ของ DNA เส้นยาว 75

9 ความคงตัวของ DNA ก�าหนดโดยความยาว

และล�าดับเบส 78

10 การเข้าผิดคู่ของเส้น DNA จะไม่คงตัวต่อความร้อน 80

11 โครงสร้างผลึกของ DNA โดเดคะเมอร ์ 83

K

12 DNA ในเซลล์มนุษย์มีความยาว 2 เมตร 85

13 การส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรม 88

14 รหัสพันธุกรรมที่ใช้ร่วมกันตั้งแต่อีโคไลจนถึงมนุษย ์ 91

15 การควบคุมกระบวนการถอดรหัสและการแปลรหัส 93

16 การท�างานของ RNA พอลิเมอเรสเพื่อเร่งการถอดรหัส 95

17 การควบคุมการถอดรหัสด้วยโปรโมเตอร ์ 98

18 การสิ้นสุดการถอดรหัสด้วยล�าดับเบส 100

19 การสิ้นสุดการถอดรหัสด้วยโปรตีน 103

20 การสังเคราะห์ tRNA กับ rRNA 105

21 การเปรียบเทียบเอนไซม์ที่เร่งกระบวนการ

จ�าลอง DNA และการถอดรหัส 107

บทที่ 4 ควำมรู้พื้นฐำนเรื่องพันธุศำสตร์ของมนุษย์ 111

1 การถอดรหัสและการแปลรหัสในเซลล์โพรคาริโอต

และยูคาริโอต 112

2 โครงสร้างยีนมนุษย ์ 114

3 การดัดแปลง RNA 116

4 การสิ้นสุดการถอดรหัสกับหางพอลิเอ 118

5 กระบวนการสไปลซ์เพื่อเชื่อมต่อเอกซอนกับเอกซอน 120

6 RNA ท�าหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา 122

7 เอนฮานเซอร์กับการท�างานของฮอร์โมน 124

8 “ดื่มได้” หรือ “ดื่มไม่ได้” ยีนเป็นตัวก�าหนด 126

9 ขั้นตอนการเริ่มต้นและการต่อสาย

ในกระบวนการแปลรหัส 128

10 ขั้นสิ้นสุดของกระบวนการแปลรหัส 131

11 โครมาตินที่ท�าหน้าที่เป็นบรรจุภัณฑ์ของ DNA เส้นยาว 133

L

บทที่ 5 อำกำรเจ็บป่วยทำงพันธุกรรมและกำรตรวจวินิจฉัย

โมเลกุลทำงพันธุกรรม 137

1 อาการเจ็บป่วย อดีต และปัจจุบัน 138

2 โรคทางพันธุกรรมเกิดจากความบกพร่อง

ของยีนและโมเลกุลทางพันธุกรรม 140

3 อาการเจ็บป่วยจากการกลายพันธุ์ของยีน 143

4 กลุ่มอาการฟีนิลคีโตนูเรียเป็นอันตรายต่อสมองของทารก 145

5 ความผิดปกติของฮีโมโกลบินกับโรคโลหิตจาง

จากเม็ดเลือดแดงรูปเคียว 147

6 ภูมิคุ้มกันบกพร่องจากความบกพร่อง

ของเอนไซม์อะดีโนซีนดีอะมิเนส 150

7 อาการเจ็บป่วยทางพันธุกรรมมี 3 แบบ 153

8 ความสัมพันธ์ของยีนผิดปกติกับการเจ็บป่วย 155

9 พันธุกรรมด้อยคืออะไร 158

10 พันธุกรรมด้อยบนโครโมโซม X

มีผลต่อเฉพาะต่อเพศชาย 161

11 ความผิดปกติจากโรคทางพันธุกรรม

แบบพอลิยีนกับสิ่งแวดล้อม 163

12 ความหมายของการตรวจวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรม 166

13 การตรวจวินิจฉัยทารกในครรภ์ด้วยเทคนิคทางอิเมจิง 169

14 การตรวจวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมด้วยเทคนิคทางชีวเคม ี 172

15 การตัดเส้น DNA ด้วยกรรไกรที่เรียกว่า

เอนไซม์ตัดจ�าเพาะ 174

16 เทคนิคเจลอิเล็กโทรโฟริซิสเพื่อแยกชิ้น DNA 177

M

17 การตรวจหา DNA 179

18 Gene hunting การตามล่ายีนเป้าหมาย 181

19 เซาเทิร์นบล็อต เทคนิคที่ขาดไม่ได้ส�าหรับการล่ายีน 182

20 การตรวจยีนของโรคโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงรูปเคียว 184

21 การตรวจวินิจฉัยโรคฮันติงตัน 186

22 พฤติกรรมการบริโภคช่วยกู้ชีวิต 188

23 โรคพาร์กินสัน ตรวจวินิจฉัยได้แต่รักษาไม่ได ้ 190

24 ยีนบ�าบัดคืออะไร 192

25 ปัญหาเชิงเทคนิคของยีนบ�าบัด 195

26 ความเป็นไปได้ของสเต็มเซลล์บ�าบัด 197

หนังสืออ้างอิง 200

ดัชน ี 201

DNA ลิงเกอร (linker DNA)

DNA ลิงเกอร (linker DNA)

DNA แกน (core DNA)

ฮิสโตน H1

โครงสร้ำงของนิวคลีโอโซม ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโครมำติน

เกลยีว DNA ม้วนอยูก่บัฮสิโตนออกตะเมอร์ ได้หน่วยนวิคลโีอโซม