ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมและเมแทบอลิซึม

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมและเมแทบอลิซึม

ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม vs. เมแทบอลิซึม

การเปลี่ยนแปรทางพันธุกรรม หรือ ความผันแปรทางพันธุกรรม หรือ ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม (Genetic variability, จากคำว่า vary + liable - เปลี่ยนได้) เป็นสมรรถภาพของระบบชีวภาพไม่ว่าจะที่ระดับสิ่งมีชีวิตหรือที่กลุ่มประชากร ในการเปลี่ยนไปตามกาลเวลา มูลฐานของความผันแปรได้ทางพันธุกรรมก็คือความแตกต่างทางพันธุกรรมของระบบชีวภาพในระดับต่าง ๆ ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมอาจนิยามได้ด้วยว่า เป็นค่าความโน้มเอียงที่จีโนไทป์แต่ละชนิด ๆ ในกลุ่มประชากรจะแตกต่างกัน โดยต่างจากความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ซึ่งเป็นจำนวนความแตกต่างที่พบในกลุ่มประชากร ความผันแปรได้ของลักษณะสืบสายพันธุ์ (trait) จึงหมายถึงค่าความโน้มเอียงที่ลักษณะจะต่าง ๆ กันเป็นการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมและต่อปัจจัยทางพันธุกรรมอื่น ๆ ความผันแปรได้ของยีนในกลุ่มประชากรสำคัญต่อความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity) เพราะถ้าไม่สามารถผันแปรได้ กลุ่มสิ่งมีชีวิตก็จะมีปัญหาปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม และดังนั้น จะเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ ความผันแปรได้เป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการวิวัฒนาการ เพราะมีผลต่อการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อความกดดันทางสิ่งแวดล้อม และดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงสามารถรอดชีวิตได้ต่าง ๆ กันในกลุ่มประชากรหนึ่ง ๆ เนื่องจากธรรมชาติจะคัดเลือกความต่างซึ่งเหมาะสมที่สุด ความผันแปรได้ยังเป็นมูลฐานของความเสี่ยงต่อโรคและความไวพิษ/ยาที่ต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต ซึ่งเพิ่มความสนใจในเรื่องการแพทย์แบบปรับเฉพาะบุคคล (personalized medicine) โดยเนื่องกับโครงการจีโนมมนุษย์ และความพยายามเพื่อสร้างแผนที่กำหนดขอบเขตความแตกต่างทางพันธุกรรมของมนุษย์ เช่น ในโครงการ International Hapmap homologous recombination เป็นเหตุเกิดความผันแปรได้ทางพันธุกรรมที่สำคัญ polyploidy จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรม การกลายพันธุ์เปลี่ยนแพรเซี่ยงไฮ้ให้มีดอกสีต่างกัน. กระบวนการสร้างและสลาย หรือ เมแทบอลิซึม (metabolism) มาจากภาษากรีก μεταβολή ("metabolē") มีความหมายว่า "เปลี่ยนแปลง" เป็นกลุ่มปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อค้ำจุนชีวิต วัตถุประสงค์หลักสามประการของเมแทบอลิซึม ได้แก่ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานในการดำเนินกระบวนการของเซลล์ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงเป็นหน่วยย่อยของโปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิกและคาร์โบไฮเดรตบางชนิด และการขจัดของเสียไนโตรเจน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเติบโตและเจริญพันธุ์ คงไว้ซึ่งโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม "เมแทบอลิซึม" ยังสามารถหมายถึง ผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดในสิ่งมีชีวิต รวมทั้งการย่อยและการขนส่งสสารเข้าสู่เซลล์และระหว่างเซลล์ กลุ่มปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่า เมแทบอลิซึมสารอินเทอร์มีเดียต (intermediary หรือ intermediate metabolism) โดยปกติ เมแทบอลิซึมแบ่งได้เป็นสองประเภท คือ แคแทบอลิซึม (catabolism) ที่เป็นการสลายสสารอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น การสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวต เพื่อให้ได้พลังงานในการหายใจระดับเซลล์ และแอแนบอลิซึม (anabolism) ที่หมายถึงการสร้างส่วนประกอบของเซลล์ เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ทั้งนี้ การเกิดแคแทบอลิซึมส่วนใหญ่มักมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนการเกิดแอแนบอลิซึมนั้นจะมีการใช้พลังงานเพื่อเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีของเมแทบอลิซึมถูกจัดอยู่ในวิถีเมแทบอลิซึม (metabolic pathway) ซึ่งสารเคมีชนิดหนึ่งๆ จะถูกเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนจนกลายเป็นสารชนิดอื่น โดยอาศัยการเข้าทำปฏิกิริยาของใช้เอนไซม์หลายชนิด ทั้งนี้ เอนไซม์ชนิดต่างๆ นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดเมแทบอลิซึม เพราะเอนไซม์จะเป็นตัวกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีเหล่านั้น โดยการเข้าจับกับปฏิกิริยาที่เกิดเองได้ (spontaneous process) อยู่แล้วในร่างกาย และหลังการเกิดปฏิกิริยาจะมีปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นนี้จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาเคมีอื่นของสิ่งมีชีวิตที่ไม่อาจเกิดขึ้นได้เองหากปราศจากพลังงาน จึงอาจกล่าวได้ว่า เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ของร่างกายดำเนินไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เอนไซม์ยังทำหน้าที่ควบคุมวิถีเมแทบอลิซึมในกระบวนการการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมของเซลล์หรือสัญญาณจากเซลล์อื่น ระบบเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตจะเป็นตัวกำหนดว่า สารใดที่มีคุณค่าทางโภชนาการและเป็นพิษสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น โปรคาริโอตบางชนิดใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นสารอาหาร ทว่าแก๊สดังกล่าวกลับเป็นสารที่ก่อให้เกิดพิษแก่สัตว์ ทั้งนี้ ความเร็วของเมแทบอลิซึม หรืออัตราเมแทบอลิกนั้น ส่งผลต่อปริมาณอาหารที่สิ่งมีชีวิตต้องการ รวมไปถึงวิธีที่สิ่งมีชีวิตนั้นจะได้อาหารมาด้วย คุณลักษณะที่โดดเด่นของเมแทบอลิซึม คือ ความคล้ายคลึงกันของวิถีเมแทบอลิซึมและส่วนประกอบพื้นฐาน แม้จะในสปีชีส์ที่ต่างกันมากก็ตาม ตัวอย่างเช่น กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกที่ทราบกันดีว่าเป็นสารตัวกลางในวัฏจักรเครปส์นั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการศึกษาในปัจจุบัน ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอย่างแบคทีเรีย Escherichia coli ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่อย่างช้าง ความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจของวิถีเมแทบอลิซึมเหล่านี้เป็นไปได้ว่าอาจเป็นผลเนื่องมาจากวิถีเมแทบอลิซึมที่ปรากฏขึ้นในช่วงแรกของประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ และสืบมาจนถึงปัจจุบันเพราะประสิทธิผลของกระบวนการนี้.

สิ่งมีชีวิต

งมีชีวิต จะมีคุณลักษณะ (properties) ที่ไม่พบในสิ่งไม่มีชีวิต อันได้แก่ความสามารถในการใช้สสารและพลังงานเป็นสำคัญ ซึ่งได้รับถ่ายทอดจากบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตแรกเริ่ม อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกหรือบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตซึ่งถือกำเนิดมาบนโลกกว่า 4 พันล้านปี เมื่อผ่านการวิวัฒนาการและการปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมในแต่ละช่วงเวลา ก่อให้เกิดความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตเป็นจำนวนมากดังที่ปรากฏในปัจจุบัน.

ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมและสิ่งมีชีวิต · สิ่งมีชีวิตและเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »

ดีเอ็นเอ

กลียวคู่ดีเอ็นเอ กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรือย่อเป็น ดีเอ็นเอ เป็นกรดนิวคลีอิกที่มีคำสั่งพันธุกรรมซึ่งถูกใช้ในพัฒนาการและการทำหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเท่าที่ทราบ (ยกเว้นอาร์เอ็นเอไวรัส) ส่วนของดีเอ็นเอซึ่งบรรจุข้อมูลพันธุกรรมนี้เรียกว่า ยีน ทำนองเดียวกัน ลำดับดีเอ็นเออื่น ๆ มีความมุ่งหมายด้านโครงสร้าง หรือเกี่ยวข้องกับการควบคุมการใช้ข้อมูลพันธุกรรมนี้ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอและโปรตีนเป็นหนึ่งในสามมหโมเลกุลหลักที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ทราบ ดีเอ็นเอประกอบด้วยพอลิเมอร์สองสายยาวประกอบจากหน่วยย่อย เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ โดยมีแกนกลางเป็นน้ำตาลและหมู่ฟอสเฟตเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเอสเทอร์ ทั้งสองสายนี้จัดเรียงในทิศทางตรงกันข้าม จึงเป็น antiparallel น้ำตาลแต่ละตัวมีโมเลกุลหนึ่งในสี่ชนิดเกาะอยู่ คือ นิวคลีโอเบส หรือเรียกสั้น ๆ ว่า เบส ลำดับของนิวคลีโอเบสทั้งสี่ชนิดนี้ตามแกนกลางที่เข้ารหัสข้อมูลพันธุกรรม ข้อมูลนี้อ่านโดยใช้รหัสพันธุกรรม ซึ่งกำหนดลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน รหัสนี้ถูกอ่านโดยการคัดลอกดีเอ็นเอเป็นกรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอที่เกี่ยวข้องในขบวนการที่เรียกว่า การถอดรหัส ดีเอ็นเอภายในเซลล์มีการจัดระเบียบเป็นโครงสร้างยาว เรียกว่า โครโมโซม ระหว่างการแบ่งเซลล์ โครโมโซมเหล่านี้ถูกคัดลอกในขบวนการการถ่ายแบบดีเอ็นเอ ทำให้แต่ละเซลล์มีชุดโครโมโซมที่สมบูรณ์ของตัวเอง สิ่งมีชีวิตยูคาริโอต (สัตว์ พืช ฟังไจและโพรทิสต์) เก็บดีเอ็นเอส่วนมากไว้ในนิวเคลียส และดีเอ็นเอบางส่วนอยู่ในออร์แกเนลล์ เช่น ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ ในทางตรงข้าม โปรคาริโอต (แบคทีเรียและอาร์เคีย) เก็บดีเอ็นเอไว้เฉพาะในไซโทพลาสซึม ในโครโมโซม โปรตีนโครมาติน เช่น ฮิสโตนบีบอัดและจัดรูปแบบของดีเอ็นเอ โครงสร้างบีบอัดเหล่านี้นำอันตรกิริยาระหว่างดีเอ็นเอกับโปรตีนอื่น ช่วยควบคุมส่วนของดีเอ็นเอที่จะถูกถอดรหั.

ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมและดีเอ็นเอ · ดีเอ็นเอและเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »