ความแตกต่างระหว่าง ดีเอ็นเอ (DNA) และ อาร์เอ็นเอ (RNA) คืออะไร

ดีเอ็นเอ (DNA) คืออะไร? (What is DNA ?)

         ดีเอ็นเอ(DNA)คือ ชื่อย่อของสารพันธุกรรม มีชื่อแบบเต็มว่า กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic Acid) ซึ่งเป็นจำพวกกรดนิวคลีอิก(Nucleic acid) (กรดที่สามารถพบได้ในส่วนของใจกลางของเซลล์) ซึ่ง ดีเอ็นเอ(DNA) มักพบอยู่ในส่วนของนิวเคลียสของเซลล์ โดยพันตัวอยู่บนโครโมโซม(Chromosome)ดีเอ็นเอ(DNA)มักพบในเซลล์ของ สิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ คน (Human), สัตว์ (Animal), พืช (Plant), เห็ดและรา (Fungi), แบคทีเรีย (Bacteria), ไวรัส (Virus) (มีคนบางกลุ่มมีความเห็นว่า ไวรัสไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเพราะมีองค์ประกอบบางอย่างไม่ครบ) เป็นต้นดีเอ็นเอ(DNA) ทำการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของ สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆเอาไว้ ซึ่งมีลักษณะที่มีการผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ รุ่นพ่อและแม่ (Parent) ทั้งยังสามารถถ่ายทอดลักษณะไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือรุ่นลูก หรือ รุ่นหลาน (Offspring)

        ดีเอ็นเอ(DNA) มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่(Double Helix) โดยมีพอลินิวคลีโอไทด์ (Polynucleotide) 2 สาย เรียงตัวในแนวที่ตรงกันข้ามกัน พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)สายหนึ่งเรียงตัวในทิศทางจาก 3’ ไป 5’ ส่วนพอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)อีกสายหนึ่งเรียงตัวในทิศทาง 5’ ไป 3’ โดยที่พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)ทั้ง 2 สายนี้ เอาส่วนที่เป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar)ไว้ด้านนอก หันส่วนที่เป็นเบสเข้าหากัน โดยเบสที่อยู่ตรงข้ามกันต้องเป็นเบสที่เข้าคู่กันได้(Complementary) ดีเอ็นเอ(DNA) จึงมีลักษณะคล้ายบันไดลิงที่บิดตัวทางขวา หรือบันไดเวียนขวา ขาหรือราวของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์(Nucleotide) นิวคลีโอไทด์(Nucleotide)เป็น โมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar), หมู่ฟอสเฟต (Phosphate Group) (ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน) และไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) เบสในนิวคลีโอไทด์มี อยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (Adenine, A) , ไทมีน (Thymine, T) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G) ขาหรือราวของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูก เชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ Double Bonds และ C จะเชื่อมกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ Triple Bonds (ในกรณีของดีเอ็นเอ(DNA)) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของเบสในดีเอ็นเอ(DNA)นั่นเอง

        ดีเอ็นเอ(DNA)มีสภาวะความเป็นกรดและมีสภาพประจุเป็นประจุลบ หากดีเอ็นเอ(DNA)ได้รับ รังสีเอ็กซ์(X-rays) หรือ ความร้อน หรือสารเคมีบางตัว จะทำให้พันธะไฮโดรเจนของเบสที่ยึดกันระหว่างในสายดีเอ็นเอ(DNA)ถูกทำลาย สายคู่ของดีเอ็นเอ(DNA)ที่ยึดเกาะกันจะแยกออกจากกัน เรียกว่า “การทำให้เสียสภาพ (Denaturation)” แต่ดีเอ็นเอ(DNA)สามารถกลับมาเป็นเกลียวคู่ได้ใหม่ เรียกว่า “การคืนสภาพ (Renaturation)” ดีเอ็นเอ(DNA)ในบริเวณที่มีเบส A และ T มากจะใช้อุณหภูมิในการแยกดีเอ็นเอ(DNA)น้อย กว่าบริเวณที่มีเบส G และ C มาก (เพราะ A กับ T เชื่อมกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ Double Bonds จึงใช้พลังงานในการแยกน้อยกว่า C กับ G ซึ่งเชื่อมกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสาม)

        ผู้ค้นพบดีเอ็นเอ(DNA) คือ ฟรีดริช มีเชอร์ (Johann Friedrich Miecher) ในปี พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) แต่ยังไม่ทราบว่ามีโครงสร้างอย่างไร จนในปี พ.ศ. 2496 (ค.ศ. 1953) เจมส์ ดี. วัตสัน และฟรานซิส คริก (James D. Watson and Francis Crick)เป็นผู้รวบรวมข้อมูล และสร้างแบบจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอ(DNA) (DNA Structure Model)จนทำให้ได้รับรางวัลโนเบล(Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1962) และนับเป็นจุดเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ (DNA Technology)

อาร์เอ็นเอ (RNA) คือ อะไร (What is RNA ?)

    อาร์เอ็นเอ (RNA) หรือเรียกว่า กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid – RNA) คือ สายพอลิเมอร์ของ นิวคลีโอไทด์(Nucleotide) ที่ไม่มีการแตกกิ่งก้านสาขา มีความยาวสั้นกว่าโมเลกุลของ DNA มาก มีโครงสร้างคล้าย DNA โดยอาร์เอ็นเอ (RNA) ประกอบด้วย น้ำตาลไรโบส (Ribose), เบส 4 ชนิด อันประกอบด้วย อะดีนีน (Adenine, A) , ยูราซิล (Uracil, U) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G) และหมู่ฟอสเฟต

    โดยอาร์เอ็นเอ (RNA) ส่วนใหญ่จะเป็นโพลีนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว(single strand) ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ (phosphodiester bond เป็นพันธะโคเวเลนต์ประเภทหนึ่ง) โดยเบสยูราซิลจะสามารถเชื่อมกับอะดีนีนแทนไทมีนได้ อาร์เอ็นเอ (RNA) เกิดจากการคัดสำเนาข้อมูล หรือเรียกว่าการถอดรหัส (transcription) จากดีเอ็นเอ (DNA) โดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNA Polymerase) แล้วเข้ากระบวนการต่อเนื่องโดยเอนไซม์อื่นๆ อีก อาร์เอ็นเอ(RNA) จะทำหน้าที่เหมือนแม่แบบ(Template)สำหรับแปลข้อมูลจากยีนไปเป็นข้อมูลในโปรตีน แล้วขนย้ายกรดอะมิโนเข้าไปในออร์แกเนลล์ไรโบโซม (ribosome)ของเซลล์ เพื่อผลิตโปรตีน และแปลรหัส (translation) เป็นข้อมูลในโปรตีน

ชนิดของ อาร์เอ็นเอ (RNA)มีทั้งหมด 3 ชนิด คือ

    1.เอ็มอาร์เอ็นเอ หรือ เมสเซนเจอร์ อาร์เอ็นเอ (messenger RNA, mRNA)

    2.ทีอาร์เอ็นเอ หรือ ทรานสเฟอร์ อาร์เอ็นเอ (transfer RNA, tRNA)

    3.อาร์อาร์เอ็นเอ หรือ ไรโบโซมอล อาร์เอ็นเอ (ribosomal RNA, rRNA)