บทที่ 2 อาณาจักรไวรา (Kingdom Vira) และ ...t2050107/link/All Course/biodiver...เอกสารประกอบการเร ยนว

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) สาขาวิชาชีววิทยา เอกสารประกอบการเรียนวิชา ว40242 ความหลากหลายทางชวีภาพ อาณาจักรไวราและอนุภาคที่มีชีวิต -------------------------------------------------------------------------------------

1

บทที ่2 อาณาจกัรไวรา (Kingdom Vira) และอนภุาคทีม่ชีวีติ (Particle Living)

หากแบงสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้แบบงาย ๆ จะพบวาสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้จะแบงเปนสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติเปนเซลล และสิ่งมีชีวิตที่ขาดคุณสมบัติบางอยางของการเปนเซลล Refresh Question :

1. คุณสมบัติของเซลลคืออะไร? 2. หากแบงสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติของความเปนเซลล จะแบงออกไดกี่กลุม อะไรบาง?

ไวรสั (Virus)

คําวาไวรัสนั้นมีรากศัพทมาจากภาษาละติน ซึ่งมคีวามหมายวา “เปนพิษ” (poison/toxic) เนื่องจากไวรัสเปนสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมาก (ขนาดที่ไมสามารถมองเห็นไดแมใชกลองจุลทรรศนแบบใชแสงชวยขยาย) ที่กอโรคในมนุษย และทํารายสิ่งมีชีวิตอ่ืน ๆ ทั้งที่เปนสัตวเลี้ยงลูกดวยน้ํานม สัตวปก ปลา แมลง ตนไม หรอืแมแตแบคทีเรีย มีหลักฐานเกาแกที่สุดที่ระบุวามนุษยถูกไวรัสทํารายมานานกวาสองพันปนั่นคือ บันทึกการระบาดโรคฝดาษของจีน และโปลิโอในอียิปต แตมนุษยเริ่มศึกษาเรียนรูเกี่ยวกับไวรัสเบื้องตนในชวงป 1886-1892 ที่มีการคนพบไวรัสใบดางในยาสูบ (TMV : Tobacco Mosaic Virus) ซึ่งนับไดวาเปนไวรัสชนิดแรกที่มนุษยเราสังเกตพบ หลังจากนั้นมีการศึกษาอีกมากมายทําใหคนพบไวรัสที่กอโรคในสัตวชนิดแรกในป 1898 ซึ่งก็คือ ไวรัสปากเปอยเทาเปอย และพบไวรัสที่ทําใหแบคทีเรียตายไดชนิดแรกในป 1917 (Twort (1915) และ d’ Herelle (1917)) และเรียกไวรัสกลุมนี้วาฟาจ (Phage หรือ Bacteriophage) และเมื่อ W. M. Stanley (1935) สามารถแยกไวรัสออกมาจากสิ่งมีชีวิตไดครั้งแรก นักวิทยาศาสตรตางใหความสนใจกับไวรัสมากขึ้นจนเกิดเปนสาขาวิชา ไวรัสวิทยา (Virology) ขึ้น

ภาพที่ 1 แสดงใหเห็นถึงลักษณะขาลีบ หนึ่งในอาการสําคัญของผูปวยโปลิโอ ในแผนจารึกโบราณ ที่มา : http://www.gavialliance.org/resources/Egypt2.jpg

ไวรัสเปนสิ่งมีชีวิตที่แตกตางจากสิ่งมีชีวิตอ่ืนทั่วไปตรงที่ไวรัสไมมีสวนที่เปนเยื่อหุมเซลลของตัวเอง

ไวรัสไมมีเมตาบอลิซึมเมื่ออยูนอกเซลลเจาบาน (host cell) แตไวรัสยังมีคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตที่สามารถแพรพันธุเพิ่มจํานวน และเมื่ออยูในเจาบานไวรัสหลาย ๆ ชนิดสามารถสรางเอนไซมและเกิดเมตาบอลิซึมบางอยาง


2

ได ดังนั้นการมีชีวิตของไวรัสจึงเปนเพียง “อนุภาคที่มีชีวิต” (Living particle หรือ Virion) เทานั้น ความแตกตางจากสิ่งมีชีวิตอ่ืนอีกประการของไวรัสคือ ในการจัดจําแนกไวรัสโดย International Committee on Taxonomy of Virus (ICTV) จะแบงไวรัสเปนเพียง 1 order 71 families 11 subfamilies 164 genera นอกจากนั้นนักไวรัสวิทยาสวนใหญจะเรียกชื่อไวรัสตามเจาบาน หรือลักษณะของโรคมากกวาจะเรียกเปนชื่อวิทยาศาสตรตามหลัก Binomial อยางสิ่งมีชีวิตอ่ืน

ภาพที่ 2 การคนพบไวรัส TMV จากการทดลองของ Adolph Mayer และ Iwanowsky ซึ่งระบุไดวามี

สิ่งมีชีวิตที่เล็กกวาแบคทีเรียเปนตัวการในการกอโรคใบดางในยาสูบ ซึ่งตอมาสามารถตรวจสอบรูปรางลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้นไดใตกลองจุลทรรศนอิเลคตรอน

Inquiry Activities :

1. เหตุใดเมื่อเรารับประทานมะละกอดิบที่เปนโรคจุดวงแหวนซึ่งเกิดจากไวรัส PRSV (papaya ring spot virus) เราจึงไมปรากฏอาการตัวดางเปนวง แตหากเรารับประทานไขดิบที่ไดจากแมไกที่ติดเชื้อ bird flu เราจะมีโอกาสที่จะเปนโรค bird flu สูง

2. นอกจากปญหาดานสาธารณสุขแลว ไวรัสยังสรางปญหาดานอ่ืน ๆ อยางไรบาง Just Question : บอกไดหรือไมวาโรคใดที่ไมไดมีสาเหตุมาจากไวรัส ไขเลือดออก ไขเหลือง เริม อีสุกอีใส ไขหวัดใหญ หัด คางทมู หวัด ฝดาษ โปลิโอ พิษสุนขับา หัดเยอรมัน เอดส ปอดบวม วัณโรค โรคเรือ้น บาดทะยัก อหิวาตกโรค คอตีบ ไอกรน ไทฟอยด บิด ซิฟลิส แอนแทรกซ ชันตุ กลาก เกลือ้น มาลาเรีย บิดมีตัว โรคเหงาหลับ


3

ลกัษณะทั่วไปของไวรสั ไวรัสจัดเปนจุลชีพขนาดเล็ก 20--400 นาโนเมตร (nm)

อนุภาคไวรัสที่สมบูรณเรียกวา virion ไวรัสเปนเพียงหนวยอนุภาคของสารที่ประกอบดวยกรดนวิคลอิิกชนิด DNA หรือ RNA อยางใดอยางหนึ่ง หอหุมดวยสวนที่เรียกวาเปลือกโปรตนี (protein coat) หรือแคปซิด (capsid : แคปซิดประกอบขึ้นจาก capsomere ที่มีลักษณะเหมือน ๆ กันมาเรียงซ้ําจํานวนมาก) บางครั้งจึงเรียกโครงสรางเชนนี้ของไวรัสวาเปน Neucleoprotein ไวรัสบางชนิดอาจมีเปลือกหุมชั้นนอกเรียกวา envelope หุมอีกชั้นหนึ่ง

ภาพที่ 3 ลักษณะทั่วไปของไวรัส

ไวรัสจัดเปนปรสิตภายในเซลลอยางแทจริง (Obligatory intracellular parasite) จึงจําเปนตองอาศัย

เซลลเจาบานในการดํารงเผาพันธุ การสืบพันธุเพิ่มจํานวนไวรัสเกิดขึ้นภายในเซลลที่มีชีวิตเสมอ และยังสามารถถายทอดสารพันธุกรรมไปยังเซลลอ่ืน ๆ ไดอยางมีประสิทธิภาพ นอกจากนั้นไวรัสยังสามารถควบคุมกลไกของเซลลเจาบานใหทําการสรางสวนประกอบของไวรัสใหมได สวนประกอบของไวรสั 1. สวนที่ทําหนาที่เปนสารพันธุกรรมหรือจีโนม (genome) อาจอยูในสภาพที่เปนวงแหวนหรือเสนตรง อาจมีขนาดใหญเพียง 1 ชิ้น หรือมีลักษณะเปนทอน ๆ หลายชิ้น นอกจากความแตกตางในรูปรางของจีโนม ยังมีความแตกตางในระดับองคประกอบของจีโนมดวย จีโนมของไวรัสบางชนิดมีลักษณะเปน DNA สายคู (double stranded DNA) บางชนิดเปน DNA สายเดี่ยว (single stranded DNA) บางชนิดเปน RNA สายคู (double stranded RNA) และบางชนิดเปน RNA สายเดี่ยว (single stranded RNA ) 2. สวนที่ทําหนาที่เปนโปรตีนหอหุม (Protein coat หรือ Capsid) ซึ่งมีลักษณะเปนกอนโปรตีนที่มีลักษณะแบบเดียวกันหลาย ๆ กอนมาประกอบกัน แตละกอนโปรตีนประกอบขึ้นจากสายโพลีเปปไทดที่ขดพับจนดูคลายเปนกอน แตละกอนเรียกวา แคปโซเมียร (Capsomere) แคปโซเมียรไมไดทําหนาที่เพียงเปนโปรตีนหอหุมเทานั้น แตยังทําหนาที่เปนสวนยึดเกาะของสารพันธุกรรมอีกดวย

ภาพที่ 4 หนาที่ของโปรตีนแคปซิดในดานการเปนโปรตีนหอหุม และที่ยึดเกาะของสารพันธุกรรม


4

3. สวนประกอบอื่น ๆ ไดแก ไขมัน (lipid) และคารโบไฮเดรต (carbohydrate) รวมถึงโปรตีนอ่ืน ๆ ที่ทําหนาที่เปนเอนไซมตาง ๆ ซึ่งมีมาตั้งแตตอนที่ไวรัสประกอบตัวใหมในเซลลเจาบาน ไขมันที่พบในไวรัสเปนสารพวกฟอสโฟลิพิด (phospholipid) ไกลโคลิพิด (glycolipid) และโคเลสเตอรอล (cholesterol) ซึ่งโดยทั่วไปมีลักษณะแบบเดียวกับเยื่อหุมเซลลของเซลลเจาบาน สําหรับคารโบไฮเดรตนอกจากจะพบวาเปนสวนหนึ่งในกรดนิวคลิอิก (น้ําตาลไรโบสหรือน้ําตาลดอีอกซีไรโบส) ยังพบคารโบไฮเดรตในรูปไกลโคโปรตีนที่ทําหนาที่เปนแอนติเจน (antigen) ที่สําคัญของไวรัส รปูรางและขนาดของไวรสั

เมื่อพิจารณาจากสิ่งที่เปนองคประกอบพื้นฐานของไวรัสแลวแทบไมนาเชื่อวาไวรัสจะเปนสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายสูงได แตความหลากหลายของพันธุกรรม และการจัดเรียงของโปรตีนหอหุมทําใหไวรัสมีความแตกตางทั้งรูปราง และขนาด

ภาพที่ 5 ภาพจําลองของไวรัสกอโรคในมนุษย

ที่มา : http://www.pinkmonkey.com/studyguides/subjects/biology-edited/chap14/ b1400003.asp

ดังที่กลาวมาแลววาไวรัสมีขนาดแตกตางกันตั้งแต 20-400 nm แตยังไมมีผูใดตัดสินเด็ดขาดลงไปวาไวรัสชนิดใดมีขนาดเล็กที่สุดอยางไรก็ตามมีรายงานที่ระบุถึงไวรัสที่เล็กที่สุดตาง ๆ ดังนี้ * RNA virus ที่มีจีโนมเล็กที่สุดนาจะเปน retrovirus อยางเชน Rous Sarcoma Virus ที่มีขนาดจีโนมประมาณ 3.5 bp และมีเสนผาศูนยกลางอนุภาคราว 80 nm * DNA virus ที่มีขนาดเล็กที่สุดเมื่อตัดสินที่จีโนมนาจะเปนไวรัสในกลุมไวรัสตับ (Hepadna Virus) เชน Hepatitis B Virus หรือ Hepatitis D Virus ซึ่งมีขนาดจีโนมประมาณ 3.2 kb และเสนผาศูนยกลางอนุภาคราว 42 nm แตหากพิจารณาจากเสนผาศูนยกลางอนุภาค DNA Virus ที่เล็กที่สุดนาจะเปน parvoviruses ซึ่งมีขนาดแคปซิดเพียง 18-26 nm แตมีขนาดจีโนมที่ใหญกวา HBV และ HDV นั่นคือมีขนาดจีโนม 5 kb นอกจากนั้น Picornavirus ก็เปนไวรัสอีกตัวที่มีขนาดเสนผาศูนยกลางต่ําราว 30 nm เทานั้น สําหรับไวรัสกอโรคในสัตวที่มีขนาดเสนผาศูนยกลางใหญที่สุดนาจะเปนไวรัสใน family Poxviridae ซึ่งมีขนาดประมาณ 250-400 nm


5

ภาพที่ 6 รูปรางและขนาดของไวรัส

Just Question : หากตองการศึกษารูปรางของไวรัสซึ่งเปนสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมากควรทําอยางไร? รูปรางของไวรัสขึ้นกับการจัดเรียงตัวของ capsomeres ซึ่งสามารถแบงไดเปน 3 แบบ คือ

1. Cubic symmetry ชนิด icosahedral symmetry รูปรางเปนสามเหลี่ยม 20 หนา 12 มุม เชนไวรัสโรคโปลิโอ หูด rotavirus adenovirus bluetongue virus

2. Helical symmetry มีลักษณะทอนตรงยาว หรือทอนโคง เชน ไวรัสที่ทําใหเกิดโรคไขหวัดใหญ หัด คางทูม โรคพิษสุนัขบา TMV

3. Complex รูปรางสมมาตรไมแนนอน เชน ไวรัสโรคฝดาษ bacteriophage พวก T-even นอกจากนั้นรูปรางของไวรัสยังขึ้นอยูกับการไมมีหรือมี Envelope หุมดวย (Naked virus หรือ non-enveloped virus และ enveloped virus)

ภาพที่ 7 ภาพจําลองรูปรางของไวรัส

ที่มา : http://www.bact.wisc.edu/themicrobialworld/ViralDisease.html


6

ภาพที่ 8 ไวรัสชนิดตาง ๆ ที่มีความแตกตางทางรูปราง

ที่มา : http://blogs.ipswitch.com/archives/viruses%202.jpg Just Question : บอกไดหรือไมวาไวรัสตาง ๆ เหลานี้มีรูปรางแบบใด

ไวรสั รปูราง การม ีenvelope

Adenovirus

Herpes virus


7

ไวรสั รปูราง การม ีenvelope

Bacteriophage T4

Paramyxovirus

TMV

ที่มาภาพ : http://www.virology.net/Big_Virology/BVFamilyGroup.html http://www.virology.net/Big_Virology/BVunassignplant.html

http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/herpes.html http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/paramyx.html

การจดัหมวดหมูของไวรสั

เกณฑจะนํามาใชจัดหมวดหมูของไวรัสพิจารณาจากคุณสมบัติดังตอไปนี้ 1. ชนิดของกรดนิวคลิอิก รูปแบบการจัดเรียงตัวเปนชนิดสายคู (double strands) หรือชนิดสายเดี่ยว (single strand) เชน DNA สายคู (double stranded DNA) DNA สายเดี่ยว (single stranded DNA) RNA สายคู (double stranded RNA) และ RNA สายเดี่ยว (single stranded RNA) 2. รูปรางลักษณะของแคปซิด เชน ขนาด สมมาตร และจํานวน capsomeres 3. การมีหรือไมมี envelope ทําใหเกิดความทนทานตอสภาพทางกายภาพและเคมี 4. คุณสมบัติทางซีรัมวิทยา (serology) 5. คุณสมบัติของโปรตีนที่ทําหนาที่เปนเอนไซมที่ปรากฏเนื่องจากไวรัสชนิดนั้น 6. เนื้อเยื่อและอาการของโรคที่เกิดกับสวนตาง ๆ ของรางกาย


8

โดยทั่วไปนักไวรัสวิทยาจะยึดการจัดจําแนกสิ่งมีชีวิตนี้ดวยหลักการของ Baltimore Method ซึ่งยึดสารพันธุกรรมเปนหลัก ตารางที่ 1 การจัดจําแนกไวรัสสัตวโดยยึดประเภทของสารพันธุกรรมเปนหลักตาม Baltimore Method of classification จะไดไวรัส 6 Classes (ซึ่งตอมามีการแยกออกมาอีก 1 class แตตําราสวนใหญยังคงยึดแบบ 6 classes)

ที่มาตาราง : http://www.bact.wisc.edu/themicrobialworld/ViralDisease.html

DNA virus สวนใหญ

DNA สายเดี่ยวทําหนาที่เปนแมแบบสังเคราะห DNA สายคูสม

Genome เปน RNA ชิ้นยอย ๆ 10 ชิ้น

RNA สายบวก ทําหนาที่เปน mRNA ไดเลย

RNA สายลบเปนตนแบบสรางสาย mRNA

มีเอนไซม Reverse transcriptase ใช RNA เปนแมแบบในการสรางสาย DNA


9

ตารางที ่2 ตวัอยางการจัดหมวดหมูของไวรสักอโรคในสตัว

ที่มาตาราง : http://www.bact.wisc.edu/themicrobialworld/ViralDisease.html

การแบงกลุมเชนนี้พบไดในนักไวรัสวิทยาที่ศึกษาทางดานชีววิทยาระดับโมเลกุล แตนักชีววิทยาทั่วไป

จะแบงกลุมไวรัสตามตระกลู (family) จีนัส (genera) และสปชีส (species) ในป 1966 มีการตั้ง ICNV (International Committee on Nomenclature of Viruses) เพื่อดูแลเกี่ยวกับการตั้งชื่อไวรัส (ปจจุบันเปลี่ยนเปน ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) โดยไวรัสสัตว และแบคทีเรีย


10

จะมีชื่อตั้งแตระดับตระกูลลงไป สวนไวรัสพืชจะไมตั้งเปนตระกูล จีนัส แตจะใชเปน group โดยชื่อของ group จะไดมาจาก prototype ของ group และในปจจุบันยังมีการจําแนกไวรัสในระบบ คริพโตแกรม (Cryptogram) อีกแบบหนึ่งดวย อยางไรก็ตามนักวิทยาศาสตรและคนสวนใหญจะเขาใจไดงายกวาเมื่อเรียกชื่อไวรัสดวยชื่อที่คุนเคยเชน เรียกไวรัสกอโรคฝดาษ (pox) วา poxvirus เรียกไวรัสกอโรคจุดวงแหวนในมะละกอวา papaya ring spot virus และเรยีกไวรัสกอโรคในตับวา Hepatitis virus การเพิม่จาํนวนของไวรสั เมื่ออยูนอกเซลลเจาบานไวรัสจะไมมีเมตาบอลิซึมใด ๆ ไวรัสจะเพิ่มจํานวน หรือสารตาง ๆ ไดเมื่ออยูในเซลลเจาบานที่มีความจําเพาะกับมันเทานั้นเชน ไวรัส CaMV (Cauliflower Mosaic Virus) ที่ติดมากับกะหล่ําจะไมสามารถเติบโตไดในรางกายของมนุษย หรือสัตวอ่ืนที่กินมันเขาไป กลไกในการเพิ่มจํานวนของไวรัสแตละชนิดมีความแตกตางกันไป แตโดยภาพรวมแลวมีกระบวนการดงัตอไปนี้ 1. การเกาะจับกับเซลลเจาบาน (Attachment หรือ Adsorption) หนวยไวรัสเคลื่อนที่มายึดเกาะกับผิวของเซลลเจาบานตรงตําแหนงที่เหมาะสม (receptor site) หรือไวรัสบางชนิดอาจมีสวนประกอบพิเศษในการเกาะเชน Tail fiber ของ T-even

ภาพที่ 9 การเกาะจับระหวางไวรัส HIVกับเซลลเจาบาน

ที่มา : http://www.thebody.com/content/art14193.html#attachment

2. การเขาสูเซลลเจาบาน (Penetration หรือ Entry) มีหลายลักษณะไวรัสบางชนิดจะสงเฉพาะสารพนัธกุรรมเขาไปในเซลล แตไวรัสบางชนิดหลังจากไวรัสเกาะติดกับเซลลเจาบานไวแลว เยื่อหุมเซลลจะโอบลอมหนวยไวรัสไว ไวรัสจึงเขาสูภายในเซลลไดทั้งอนภุาคคลาย ๆ กับกระบวนการ phagocytosis ในกรณีของไวรัสสัตวที่สงทั้งตัวอนุภาคไวรัสเขาเซลลเจาบานจะมีขั้นตอนการสลายแคปซิด (Uncoating) โดยเซลลเจาบานจะปลอยเอนไซมไลโซไซมมายอยสลายสวนของแคปซิด

(a) (b)


11

ภาพที่ 10 (a) การเขาสูเซลลเจาบานและ (b) การยอยโปรตีนหอหุมของไวรัส

(c) การสราง DNA ของไวรัสจาก RNA แมแบบ ที่มา : http://www.thebody.com/content/art14193.html#attachment

3. การสังเคราะหสวนประกอบของไวรัส (Biosynthesisis) จีโนมของไวรัสจะเขาควบคุมกลไกของ

เซลลใหสรางสวนประกอบของไวรัสwไมวาจะเปน capsomere สารพันธุกรรม และเอนไซมที่สําคัญตอการประกอบเปนตัวไวรัส

ภาพที่ 11 (a) การเขาสูเซลลเจาบานและ (b) การยอยโปรตีนหอหุมของไวรัส

(c) การสราง DNA ของไวรัสจาก RNA แมแบบ ที่มา : http://www.thebody.com/content/art14193.html#attachment

(c)

(a) (b)

(c)


12

4. ระยะเปนไวรัสโดยสมบูรณ (Assembly หรือ Maturation) เปนระยะที่สวนประกอบตาง ๆ ของไวรัสที่สรางขึ้นจะประกอบตัวเอง (self assembly) เปน nucleocapsid จํานวนมากและยังอยูภายในเซลล ไวรัสในระยะนี้อาจเรียกวาเปน Progeny virus การประกอบรางของ DNA virus สวนใหญ (ยกเวน Poxvirus) จะประกอบรางในนิวเคลียสของเซลลเจาบานแต RNA virus สวนใหญจะประกอบตัวในไซโทพลาซึมของเซลลเจาบาน 5. ระยะปลดปลอยออกจากเซลล (Release) ไวรัสบางชนิดจะปลอยเอนไซมมายอยผนังเซลลของเซลลเจาบานทําใหเซลลแตกและปลอยไวรัสรุนใหมออกมาจากเซลลแลวเขาสูเซลลขางเคียงตอไป แตไวรัสบางชนิดโดยเฉพาะพวก envelope จะออกจากเซลลโดยวิธีการ budding (budding ผานเยื่อหุมนิวเคลียสหรือเยื่อหุมเซลล) และดึงเอาสวนเย่ือหุมของเซลลเจาบานไปเปน envelope ของตนเอง

ภาพที่ 12 การประกอบตัวเปนไวรัสและปลดปลอยออกจากเซลลเจาบาน

ที่มา : http://www.thebody.com/content/art14193.html#attachment

ภาพที่ 13 การออกจากเซลลเม็ดเลือดขาวของไวรัส HIV

ที่มา : http://pathmicro.med.sc.edu/lecture/images/hiv_bud.jpg


13

วงชวีติของไวรสัสตัว

ภาพที่ 14 วงชีวิตของไวรัสไขหวัดใหญ (Influenzavirus)

ที่มา : http://www.northwestern.edu/neurobiology/faculty/pinto2/pinto_1big.jpg วงชวีติของไวรสั Bacteriophage วงชีวิตของ bacteriophage มีสองลักษณะคือ

1. วงจรชีวิตแบบ Lytic pathway ซึ่งเปนวงจรชีวิตของไวรัสที่เมื่อสารพันธุกรรมจากไวรัสที่เขาไปในเซลลเจาบานแลวจะจัดตัวเองใหอยูในรูปคลายพลาสมิด แลวดําเนินการเพิ่มจํานวนสารพันธุกรรมและสรางโปรตนีตาง ๆ ที่จําเปนตอการประกอบเปนเซลลใหม เมื่อสรางสารตาง ๆ และประกอบตัวเปนอนุภาคไวรัสที่สมบูรณแลวจะปลอยเอนไซมไลโซไซมยอยเซลลเจาบานเพื่อปลดปลอยลูกหลานไวรัสออกมา

2. วงจรชีวิตแบบ Lysogenic หรือ Prophage pathway เปนวงชีวิตที่เพิ่มจํานวนสารพันธุกรรมของไวรัสผานการแบงเซลลของเซลลเจาบาน เพราะเมื่อไวรัสสงสารพันธุกรรมเขาไปในเซลลเจาบานแลว สารพันธุกรรมจะปรับใหสามารถเขาไปแทรกอยูในโครโมโซมของเซลลเจาบาน (อาศัยเอนไซม integrase) ซึ่งในระหวางนั้นสารพันธุกรรมของไวรัสจะไมกําหนดการสรางอะไร คลายกับฝงตัวนิ่ง ๆ อยูในโครโมโซมของแบคทีเรีย เพิ่มจํานวนไปพรอม ๆ กับการเพิ่มจํานวนของแบคทีเรีย จนเมื่อถึงสภาวะที่เหมาะสมจึงหลุดออกจากโครโมโซมของแบคทีเรีย และจัดรูปแบบตัวเองเปนพลาสมิดซึ่งทําใหเกิดการดํารงชีวิตในวงจร Lytic pathway ตอไป


14

ภาพที่ 15 วงชีวิตของ Bactriophage ที่มา : http://bioserv.fiu.edu/~biolab/labs/Genetics/phage_lab_files/image002.jpg

การเกดิโรคในสิง่มีชวีติทีม่สีาเหตมุาจากไวรสั - ไวรัสในพืชเชน โรคใบดางของยาสูบ โรคใบหงิกของพริก โรคแคระแกรนในตนขาว - ไวรัสในสัตวเชน โรคปากและเทาเปอย โรค MBV ในกุงกุลาดํา - ไวรัสในคนเชน ไขหวัด ไขหวัดใหญ โปลิโอ ตับอักเสบ โรคพิษสุนัขบา โรคภูมิคุมกันบกพรอง - ไวรัส Nuclear polyhediosis virus กอโรคในหนอนกระทู สามารถนําไปใชในการควบคุมพืชโดยวิธีชีวภาพ ประโยชนของไวรสั 1. สามารถผลิตวัคซีนหรือกระตุนภมูิคุมกันของสิ่งมีชีวิต 2. สามารถใชเปนพาหนะในการนํา DNA แปลกปลอมเขาเพิ่มจํานวนยังแบคทีเรียตัวที่ใชกันมากในงานพันธุวิศวกรรม

3. สามารถควบคุมหรือตานทานการกอโรคโดยใชไวรัสพืชหลายชนิด เชน มะละกอ ยาสูบ พริก โดยเทคนิคพันธุวิศวกรรม


15

ไวรอยด (viroid) โครงสรางประกอบดวยกรดนิวคลิอิก ชนิด RNA ที่ขดเปนวงแหวนสายเดี่ยวหรือเปนเสนตรงสาย

เดี่ยว อาจไมมีหรือมีโปรตีนประกอบเพียงเล็กนอย ไวรอยดมีน้ําหนักโมดลกุลต่ํา อาจกลาวไดวาเปนสิ่งกอโรค (infectious agent) ในพืชที่มีขนาดเล็กที่สุด

ไวรอยดกอโรคในพืชหลายชนิด เชน โรค potato spindle tuber (ตนมันฝรั่ง) โรค citrus exocortis (ตนสม) Chrysanthemum stunt (เบญจมาศ) และ Cucumber pale fruit (แตงกวา) อยางไรก็ตามกลไกในการทําใหเกิดโรคของไวรอยดยังไมชัดเจนแตคาดวาไวรอยดนาจะเปนตัวขัดขวางกระบวนการควบคุมยีน (gene regulation) ของเซลลเจาบาน

ภาพที่ 16 โรคที่เกิดจากไวรอยด

(A) มะเขือเทศที่ติดเชื้อ potato spindle tuber (B) avocado sun blotch (C) chrysanthemum stunt (D) chrysanthemum chlorotic mottle ที่มา : http://www.biologie.uni-hamburg.de/bzf/mppg/agviroid.htm

ภาพที่ 17 ภาพไวรอยดจากกลองจุลทรรศนอิเล็กทรอน

ที่มา : http://www.biologie.uni-hamburg.de/bzf/mppg/agviroid.htm http://universe-review.ca/I11-45-viroid.jpg


16

พรอิอนส (Prions) สิ่งกอโรคที่เล็กกวาไวรัสถูกคนพบในชวงทศวรรษ 1960s สิ่งที่มีลักษณะคาบเกี่ยวระหวางการมีและ

การไมมีชีวิต สิง่ที่สามารถอยูรอด (Survive) และบางครั้งเพิ่มจํานวนไดอยางไมนาเชื่อเชน สามารถอยูในฟอรมาลิน (ซึ่งทําลายไวรัสได) ไดนานกวา 2 ป ทนตอการอยูภายใตแสงอุลตราไวโอเลต (UV) ซึ่งสามารถในการทําลายสารพันธุกรรมไดนานถึง 45 นาที สิ่งที่ถูกคนพบนี้ถูกวิเคราะหชัดเจนขึ้นในป 1982 วามันคือโปรตีนที่ประกอบขึ้นจากกรดอะมิโนราว 250 หนวย และนักวิทยาศาสตรเรียกมันวา พริออน (Prion) โครงสรางปกติของมันจะไมเปนอันตรายตอใคร แตถาโครงสรางมัน “เปลี่ยน” ไปจากปกติมันจะเปนแมแบบและชักนําใหโปรตีนที่ “ปกติ” เกิดการเปลี่ยนแปลงเปนโครงสรางที่ผิดปกติได พริออนจึงสามารถเพิ่มจํานวนโดยที่ไมตองพึ่งยีน และมีความสามารถในการกอโรคไดทันที

ภาพที่ 18 การเปลี่ยนแปลงโครงสรางของพริออน ที่มา : (a) http://www.bioquest.org/bedrock/problem_spaces/prion/assets/prion_structure.jpg

(b) http://universe-review.ca/I11-08-prion.jpg

โรคที่เกิดจากพริออนไดแก Kuru disease และโรค Creutzfeldt Jacob disease (CJD) ในคน และ scrapio ในแกะ และโรควัวบา ( mad cow disease หรือ Bovine spongiform encephalopathy (BSE)) โรคที่เกดิจากพริออนสวนใหญอยูในกลุม Transmissible spongiform encephalopathies (TSEs)

(a)

(b)


17

ซึ่งเปนโรคที่มีผลตอสมองและระบบประสาท เนื่องจากโครงสรางปกติของพริออนสามารถพบไดทั่วไปที่ผิวเซลล (cell surface) รวมทั้งที่เซลลประสาทในสมองดวย ดังนั้นหากมีโครงสรางผิดปกติของพริออนเขาไปเหนี่ยวนําจะทําใหกลายเปนโครงสรางผิดปกติจํานวนมากซึ่งสามารถตรวจสอบการหายไปของโครงสรางปกติดวยการใช NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

ภาพที่ 19 ทฤษฎีการกอโรคของพริออน ที่มา : http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255prot/prion.jpg

ภาพที่ 20 ความผิดปกติที่เนื้อสมองเนื่องจากการติดเชื้อพริออน ที่มา : http://www.uni-bayreuth.de/departments/ddchemie/umat/bse/bse.htm


18

แหลงทีม่าของขอมลู http://bioserv.fiu.edu/~biolab/labs/Genetics/phage_lab_files/image002.jpg http://blogs.ipswitch.com/archives/viruses%202.jpg http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255prot/prion.jpg http://pathmicro.med.sc.edu/lecture/images/hiv_bud.jpg http://universe-review.ca/I11-08-prion.jpg http://universe-review.ca/I11-45-viroid.jpg http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/herpes.html http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/paramyx.html http://www.gavialliance.org/resources/Egypt2.jpg http://www.bact.wisc.edu/themicrobialworld/ViralDisease.html http://www.biologie.uni-hamburg.de/bzf/mppg/agviroid.htm http://www.bioquest.org/bedrock/problem_spaces/prion/assets/prion_structure.jpg http://www.northwestern.edu/neurobiology/faculty/pinto2/pinto_1big.jpg http://www.pinkmonkey.com/studyguides/subjects/biology-edited/chap14/ http://www.thebody.com/content/art14193.html#attachment http://www.uni-bayreuth.de/departments/ddchemie/umat/bse/bse.htm http://www.virology.net/Big_Virology/BVFamilyGroup.html http://www.virology.net/Big_Virology/BVunassignplant.html http://www.who.int/zoonoses/diseases/prion_diseases/en/ นงลักษณ สุวรรณพินิจ และปรชีา สุวรรณพินิจ. (2548). จลุชวีวิทยาทัว่ไป. พิมพครั้งที่ 5. สํานักพิมพแหง จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย. กรุงเทพฯ. 735 หนา. ธัญญรัตน ดําเกาะ. (2544). เอกสารปรกอบการอบรมโอลมิปควิชาการ สาขาชีววทิยา คาย 1 ระหวางวนัที ่ 5-20 ตลุาคม 2544 ภาคชวีวิทยา คณะวิทยาศาสตร มหาวทิยาลยัศลิปากร เรือ่ง ไวรสัและ อาณาจักรเห็ดรา. 15 หนา. Mader S. Sylvia. (2007). Biology. The ninth edition. The McGraw-Hill Companies, Inc. McGraw-Hill International edition. USA. 1016 p. Wolfgang K.J. and Phil D. (1988). Virology. The third edition. Prentice-Hall International, Inc. Connecticut. 227p.

Documents

บทที่ 2 อาณาจักรไวรา (Kingdom Vira) และ ...t2050107/link/All Course/biodiver...เอกสารประกอบการเร ยนว