โลกของไวรัสและวิธีการควบคุมจุลินทรีย์ สื่อการสอนโดยครูสุกฤตา โสมล

เสรมิ ความรู้ เรอ่ื ง โลกของ “ไวรสั (Virus)” และวธิ กี ารควบคมุ จุลนิ ทรยี ์ ชื่อวิทยาศาสตร์: Tursiops aduncus 1

สว่ นท่ี 1 โลกของ “ไวรสั ” (virus) จดั ทาโดย ครูสกุ ฤตา โสมล รายวชิ าชวี วทิ ยา5 (ว 30245) ระดับชัน้ ม.6 2

ไวรัส covid-19 3 จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 4

ไวรสั โคโรนำ SARS-CoV-2เป็นไวรสั มีชน้ั ไขมนั หมุ้ ลอ้ มรอบ หรอื ท่ีเรยี กว่ำมเี ปลอื กหมุ้ แกนกลำงอีกชน้ั หน่ึง เรยี กไวรสั พวกนีว้ ่ำ ไวรสั มีเปลือกหมุ้ (enveloped virus) ท่ีเปลือกหมุ้ ของ ไวรสั โคโรนำ SARS-CoV-2 มีป่ มุ ย่ืนออกมำจำกชน้ั เปลือก เรียกว่ำ สไปค์ (spike) ซ่งึ มีควำมสำคญั ในกำรใชเ้ กำะกบั ตวั จบั (receptor) บนผิวเซลลแ์ ละบำงชนิดเป็นตวั กระตนุ้ ภมู คิ มุ้ กันท่ีดี spikeของ ไวรัสอำจมีคุณสมบัติเป็นสำรบำงอย่ำงหรือเป็นเอนไซม์ เน่ืองจำกไวรัสโคโรนำมีเปลือกหุ้มด้วยไขมัน จึงไม่มีควำมทนทำนต่อ สภำพแวดลอ้ ม จึงถกู ทำลำยดว้ ยควำมรอ้ น แสงแดด และยงั ถูกทำลำยดว้ ยสำรละลำยไขมนั เช่น แอลกอฮอล์ สบู่ จึงเป็นเหตผุ ลว่ำ กำรลำ้ งมือดว้ ยสบู่ ช่วยขจดั ไวรสั นีไ้ ด้ จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 5

ไวรสั โคโรนำ SARS-CoV-2 เม่อื เขำ้ สเู่ ซลล์ จะมกี ำรสรำ้ งสำยอำรเ์ อน็ เอใหม่ เพ่มิ ขนึ้ อยำ่ งรวดเรว็ และขณะเดียวกนั เซลลท์ ่ีอำศยั ก็จะชว่ ยสรำ้ งโปรตีน เพ่ือมำ ห่อหมุ้ อำรเ์ อ็นเอใหม่ ประกอบเป็นตวั ไวรสั กำรสรำ้ งโปรตีนองคป์ ระกอบใหม่เปรียบเสมือนกำรสรำ้ งผำ้ ขึน้ มำใหก้ บั ไวรสั และมีกรรไกร (protease) กรรไกรนนั้ จะตอ้ งมำตดั แต่งผำ้ เพ่ือใหเ้ ป็นเสือ้ ผำ้ เอำมำใส่ใหเ้ ป็นเปลือกใหม่ใหก้ บั ไวรสั ทำใหเ้ ป็นตวั ไวรสั ใหม่เพ่ิมขึน้ แบบสมบูรณ์ หรือมีหนำ้ ตำแบบเหมือนไวรสั โคโรนำท่ี พรอ้ มท่ีออกมำนอกเซลลไ์ ด้ และกระจำยตดิ ออกจำกฝอยละอองของเหลวของรำ่ งกำย จงึ มีไวรสั ท่ีไดร้ บั กำรเพ่มิ จำนวนในเซลลเ์ ป็นจำนวนมำก เม่ือทำกำรดสู ำยจีโนมสำยพนั ธุ์ Wuhan-Hu-1 (GenBank หมำยเลข MN908947) จำก SARS- CoV-2 แสดงใหเ้ ห็นลำดบั อำรเ์ อ็นเอ ของไวรสั ชนิดนีม้ ีควำมยำวลำดบั เบส ทง้ั หมด 29,903 เบส ประกอบดว้ ยส่วน สำคญั ของตวั ไวรสั 29,410 เบส สำยรหสั นี้ มีลกั ษณะท่ีใชบ้ ่งบอกว่ำเป็นไวรสั โคโรนำ SARS-CoV-2 จงึ ใชข้ อ้ มลู นี้ สำหรบั เป็นอตั ลกั ษณ์ เพ่ือใชเ้ ป็นกำรเปรียบเทียบในกำรทดสอบ ตรวจหำเชือ้ ไวรสั โดยกำรเปรียบเทียบกบั ชิน้ สว่ นท่ีรู้ ว่ำเป็นไวรสั นี้ ในกระบวนกำร PCR เม่ือนกั ไวรสั วิทยำดจู ำกลำดบั เบส SARS-CoV-2 จะเห็นเป็นไวรสั ย่อยในกลมุ่ ไวรสั โคโรนำ ไวรสั โคโรนำอ่ืนท่ีมี ควำมสำมำรถในกำรก่อใหเ้ กิดควำมเจ็บป่วยมีหลำยชนิด ตง้ั แต่โรคไขห้ วดั ธรรมดำไปจนถึงโรคท่ีรุนแรงมำกขนึ้ เช่น โรค ทำงเดินหำยใจตะวนั ออกกลำง (MERS) และ กลมุ่ อำกำรทำงเดินหำยใจเฉียบพลนั รุนแรง (SARS) แต่มีเพียงหก ชนิดก่อนหนำ้ นีเ้ ทำ่ นนั้ ท่ีติดเชือ้ ในมนษุ ย์ (229E, NL63, OC43, HKU1, MERS-CoV และ SARS-CoV) ทำให้ SARS-CoV-2 เป็นชนิดท่ีเจ็ดในกลมุ่ โคโรนำไวรสั ในมนษุ ย์  ข้อน่าสังเกต : ไวรัสในกลุ่มไวรัสโคโรนา ล้วนมีจุดเร่ิมมาจากสัตว์ แล้วพัฒนาต่อแพร่มาสู่คน ดังน้ัน ถ้า 6 ไม่ให้เกิดโรคจากไวรัสสายพันธุ์ใหม่ มาสู่คน จึงไม่ควรบริโภคสัตว์ป่า หรือสัตว์ที่ไม่ใช่อาหารปกติ จะทา ใหเ้ กิดการสัมผัสโรค และขา้ มมาสคู่ นได้ จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล





จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 9

เรอ่ื งพืน้ ฐานเกยี่ วกบั ไวรสั  ไวรัส (Virus) เป็นส่ิงมีชีวิตที่ถูกจัดอยู่ในอีกพวกหนึ่งต่างหาก ไมใ่ ชโ่ พรทิสต์เพราะโครงสร้างยงั ไม่ครบถว้ นเป็นเซลล์ สรุปลักษณะท่สี าคญั ของไวรสั มดี งั น้ี 1.ไวรสั ไมถ่ อื ว่าเป็นเซลล์ (ไมม่ เี ยอื่ หุม้ เซลล)์ แต่เปน็ ส่งิ มีชีวติ (มีการสบื พันธ)ุ์ 2.ไวรัสต้องอาศัยอยู่ในเซลลโ์ ฮสต์ (host) เท่านนั้ จงึ จะสามารถเกดิ กิจกรรมตา่ งๆ ได้ (obligate parasite) 3. สารพนั ธุกรรมของไวรสั อาจเปน็ DNA หรือ RNA และอาจเป็นสาย เดย่ี วหรือสายคกู่ ็ได้ 4.ส่วนทห่ี ่อหมุ้ สารพนั ธุกรรมของไวรสั เรยี กว่าแคปซิด (capsid) ซงึ่ ประกอบขึน้ จากโปรตนี capsomere  อนุภาคที่สมบรู ณ์ของไวรสั เรยี กว่า ไวริออน (virion) ทป่ี ระกอบด้วย - โมเลกุลของกรดนิวคลีอิก (DNA หรือ RNA ชนิดใดชนิดหนึ่งเท่าน้ัน) เป็นแกนกลาง (core) ส่วนใหญ่เป็นกรด นวิ คลอี กิ โมเลกลุ เดียวทเ่ี ป็นเส้นเดย่ี วหรอื เส้นคู่ก็ได้ - มีเปลือกหุ้มเป็นโปรตีนหรือไลโปโปรตีนหรือไกลโคโปรตีน เรียกว่า แคปซิด (capsid) ซ่ึงประกอบข้ึนด้วยหน่วย ย่อยเรยี กว่า แคปโซเมอร์ (capsomeres) บางชนดิ มเี ปลอื กนอกอกี ชน้ั หนงึ่ เรียกว่า เอนเวโลป (envelope) 10 จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

ภาพซา้ ย : โครงสรา้ งของไวรสั ในสตั ว์ มีโครงสรา้ งไมซ่ บั ซอ้ นมาก ประกอบด้วยเอนเวโลป มเี ปลอื กหุ้มหรือแค ปซดิ เป็นโปรตนี หมุ้ เกลยี วของสารพนั ธุกรรม และมีแทง่ โปรตีนย่นื ออกมาจากเอนเวโลปโดยรอบ ภาพขวา:โครงสรา้ งของไวรสั Bacteriophage T4 ประกอบด้วยโครงสร้างซบั ซอ้ นของโปรตนี 5 ชนดิ ไดแ้ ก่ ส่วนหัว หาง ปลอกคอ แผ่นฐาน และเสน้ ใยหางคลา้ ยขา จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 11

 รปู ร่างของไวรสั - ไวรัสมีรูปร่างหลายแบบแตกต่างกันออกไป เช่น พวกที่มีรูปร่างหลายเหลี่ยมด้านเท่า (isometric) พวก รปู แท่งหรอื ยาว (rod shape or elongated) เชน่ 1) ไวรสั ท่ที าให้เกดิ โรคใบดา่ งในใบ  ขนาดของไวรสั ยาสบู (TMV) มรี ูปร่างเปน็ แบบเกลยี ว (helical virus) - ไวรัสมีขนาดเล็ก โดยทั่วไปเล็กกว่า 20 nm ไม่สามารถมองเห็น 12 ด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา นอกจากใช้กล้องจุลทรรศน์ 2) ไวรสั adenovirus จะมรี ปู รา่ ง อเิ ล็กตรอนทมี่ ีกาลงั ขยายสูงมาก หลายเหล่ยี ม (isosachedral) - ไว รัส ขนาด เล็กท่ีสุด คือ ไอโ คซาด รอน ( icosahedrons) ลกั ษณะเป็นเหล่ียม 20 ด้าน ขนาดกว้างประมาณ 18-20 nm ส่วน 3) ไวรัสแบคเทอรโิ อฟาจ ไวรัสขนาดใหญ่ทีส่ ดุ เป็นพวกรูปแทง่ อาจยาวหลาย µm แต่กว้าง (bacteriophages) ทีเ่ ป็นเชื้อไวรสั ที่ ไม่เกิน 100 nm ซง่ึ ก็ยังมองไม่เห็นด้วยกลอ้ งจุลทรรศน์ธรรมดา ทาลายเซลลแ์ บคทเี รยี จะมรี ปู รา่ ง เฉพาะมากขึน้ บางชนดิ มหี ัวหางคลา้ ย ลกู อ๊อด (tadpolelike) 4) ไวรสั HIV ทที่ าให้เกดิ โรคเอดส์ จะมีลกั ษณะกลมและมี envelope หุ้ม อีกชั้นหนง่ึ (เป็นสว่ นของ membrane ทไ่ี ด้จากเซลล์ host) จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 13

 การจาลองตัวเองของไวรัส - ไวรัสไม่มี metabolism ของตัวเอง ไม่มีเอนไซม์และสารตั้งต้น สาหรับปฏิกิริยาต่างๆ จาเป็นต้องดารงชีวิตแบบปรสิตภายในเซลล์ (obligate intracellular parasites) ไวรัสจาลองตัวเองได้เมื่ออาศัยอยู่ใน เซลลเ์ จา้ บ้าน - สามารถอาศยั อยูใ่ นเซลล์ของสง่ิ มชี วี ิตแทบทกุ ชนดิ ทั้งคน สตั ว์ พืช แบคทเี รีย และเหด็ รา - เมื่ออยภู่ ายนอกเซลล์ ไวรสั มสี ภาพเพียงสารโมเลกลุ ใหญท่ ่ไี ม่มีชีวิต - เม่ือไวรัสเข้าสู่เซลล์ เปลือกหุ้มไวรัสถูกย่อยโดยเอนไซม์ของเซลล์ กรดนิวคลีอิกของไวรัส (DNA หรือ RNA) เข้าไปเกาะติดกับไรโบโซมของเซลล์เพื่อกาหนดให้สร้างโปรตีนของไวรัสขึ้น พร้อมๆ กับกรดนิวคลีอิก ของไวรสั มีการจาลองตวั เอง ประกอบด้วยไวรัสอนุภาคใหม่เกดิ ข้นึ - ไวรัสท่เี กิดขนึ้ ใหม่อาจถกู ปลอ่ ยออกมาพรอ้ มกบั เซลลเ์ จ้าบ้านถูกทาลายไป หรืออาจเกิดหน่อของไวรัสงอก ออกมาจากเย่ือหุ้มเซลล์โดยไม่ทาให้เซลล์ตาย หรือบางกรณีไวรัสอาจจาลองตัวเองอยู่ภายในเซลล์โดยไม่ทาให้ เกดิ อนั ตรายแกเ่ ซลลเ์ จา้ บา้ น 14 จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

 สรปุ การสบื พันธ์แุ ละกจิ กรรมต่างๆ ของไวรัส จะเกิดข้ึนได้เม่ืออยู่ภายในเซลล์โฮสต์เท่าน้ัน โดยไวรัสจะใชเอนไซม์และ วัตถดุ บิ ตา่ งๆ ทจ่ี าเปน็ จากเซลล์ของโฮสต์โดยตรง ซึ่งเม่ือไวรัสสร้างอนุภาคที่สมบูรณ์แล้วก็อาจจะทาลายเซลล์โฮสต์ให้ แตกออก เพ่ือใหไ้ วรสั สามารถแพรก่ ระจายไปยังเซลล์อ่ืนๆ ต่อไปได้ ในขณะท่ีไวรัสบางชนิดอาจจะใช้วิธีสอดแทรกเอา สารพันธุกรรมของตัวเองไปไว้กับเซลล์โฮสต์เพ่ือให้เกิดการเพิ่มจานวนได้ จนกระทั่งเม่ืออยู่ในสภาวะแวดล้อมท่ี เหมาะสม สารพนั ธกุ รรมเหลา่ น้กี ็จะแสดงออกและสามารถผลิตเปน็ ไวรัสจานวนมากข้นึ ได้ จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 15

 โทษของไวรัส เปน็ สาเหตุของโรคหลายชนิดท้ังในคน สัตว์ และพืช - โรคไวรสั ในพชื เช่น โรคใบด่างของยาสบู และถัว่ ลสิ ง โรคดอกด่างในกล้วยไม้ โรคใบหงกิ ในพริก โรคแคระแกรน็ ในตน้ ขา้ ว - โรคไวรัสในสตั ว์ เชน่ โรคนิวคาสเซลิ ในไก่ โรคไวรสั MBV (Monodon Balculo Virus) ในกุ้งกลุ าดา โรคไข้หวดั นก - โรคไวรัสในคน เช่น ไข้หวัดใหญ่ ไข้หวดั คางทมู หัด อสี ุกอใี ส พิษสนุ ัขบ้า โปลิโอ ตับอักเสบ งูสวัด ฝีดาษ โรคเอดส์หรือ โรคภูมคิ มุ้ กันบกพรอ่ ง (เกิดจากไวรสั HIV) รวมทั้งโรค covid-19 ทีก่ าลังระบาดในปจั จบุ ัน  ประโยชนจ์ ากไวรัส หนอนกระทู้ 16 เช่น ไวรัส nuclear polyhediosis virus ทาให้เกิดโรคในหนอนกระทู้ ถูกนามาใช้ ควบคมุ ศัตรูพืชโดยชีววิธี จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

 การป้องกนั และรักษาโรคท่เี กดิ จากไวรสั - ปจั จบุ ันยงั ไม่มียารกั ษาโรคที่เกดิ จากไวรสั ไดจ้ นนา่ พอใจ เพราะยาที่ใชท้ าลายไวรัสมีผลทาอนั ตรายตอ่ เซลลด์ ้วย - สารต่อตา้ นไวรสั ทีเ่ ปน็ ความหวงั วา่ จะใชไ้ ด้ผลคือ อินเตอร์ฟีรอน (interferon) ซ่ึงโปรตีนต่อต้านไวรัสท่ีเซลล์สร้างข้ึน เมอื่ ติดไวรสั และสามารถนาไปใช้ป้องกันเซลลอ์ ่นื ในการติดเช้อื ไวรัสเดยี วกันได้ - การปอ้ งกนั โรคที่เกิดจากไวรัสวธิ ีเดยี วที่ไดผ้ ลคือ การใช้วัคซนี - ตวั อยา่ งการนาวคั ซีนมาใชใ้ นการปอ้ งกนั โรคในคนและสัตวอ์ ยา่ งไดผ้ ล ได้แก่ : วคั ซนี ปอ้ งกนั โรคฝดี าษ โรคหดั โปลโิ อ ไขห้ วดั ใหญ่ คอตีบ ไอกรน บาดทะยกั - การใหว้ ัคซนี (เช้อื โรคทต่ี ายแลว้ ซึ่งไม่ทาใหเ้ กดิ อนั ตราย) ทาให้รา่ งกายไดร้ บั การกระตนุ้ ใหส้ รา้ งภูมคิ ุ้มกันหรือ antibody ตอ่ โรคน้ัน ขอ้ สงั เกตเพิ่มเติม  ไวรอยด์ (viroid) เป็นอนุภาคที่แตกต่างกับไวรัส มีโครงสร้างคือ เป็น อนุภาคของกรดนิวคลีอิกชนิด RNA สายเดี่ยวและเป็นวงปิด ไม่มี เปลือกโปรตีน (capsid) หุ้มเหมือนไวรัส การจาลองตัวเองในเซลล์ อ่ืนยังไม่ทราบกลไกแน่ชัด พบว่าเป็นสาเหตุของโรคพืชบางชนิด เท่านัน้ นกั วิทยาศาสตรจ์ งึ แยกไวรอยด์ออกมาจากไวรสั จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 17

prion viroid จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 18

ส่วนท่ี 2 วิธีการควบคุมจุลินทรยี ์ 19

What are Microorganisms ? คาท่คี วรทราบ  จุลินทรีย์ (microorganisms) หมายถึง สิ่งมีชีวิตท่ีมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า 20 ได้แก่ แบคทีเรีย โพรโทซัว เห็ดราและไวรัส ซ่ึงมีอยู่มากมายทั่วไป หลาย ชนิดเป็นตวั การทาให้อาหารบดู เน่า หลายชนิดทาใหเ้ กดิ โรค จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล

ตัวอยา่ งวธิ กี ารควบคมุ จลุ นิ ทรยี ์  สามารถทาได้หลายวิธี ได้แก่  การทาไร้เชอื้ หรอื การทาใหป้ ราศจากเชื้อ (Sterilization) : ทาลายทงั้ เชื้อและสปอร์ - วิธีนงึ่ อัดความดัน : อบไอน้าร้อน 121oC ความดัน 15 ปอนด์/ตารางนิ้ว เปน็ เวลา 15-20 นาที - วธิ อี บแห้ง : อบอากาศร้อน 160-180 oC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง - UHT : อบอากาศร้อน 135-160 oC เป็นเวลา 1-4 นาที (ใชก้ บั อาหารนม) จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 21

 ก า ร ฆ่ า เ ช้ื อ แ บ บ พ า ส เ ต อ ร์ ( Pasteurization) : ทาลายเชื้อ ไมท่ าลายสปอร์ - อบอากาศร้อน 62 oC เปน็ เวลานาน 30 นาที แล้วทาให้เย็นลง อย่างรวดเร็ว  การยบั ย้ังการเจรญิ ของจุลินทรีย์ - เก็บไว้ที่อุณหภูมิต่า : เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 10-15 oC หรอื ทอ่ี ณุ หภูมิ -10 ถงึ -18 oC (เกบ็ ได้หลายวัน) - การทาใหแ้ หง้ : ไมม่ คี วามชื้น จึงยับย้ังการเจริญ ของจลุ นิ ทรยี ไ์ ด้ - สารถนอมอาหาร : เช่น เกลือ น้าตาล น้าส้มสายชู โซเดียมเบนโซเอต (สารกนั บดู ) จะยบั ยั้งจุลนิ ทรีย์ โดยสารเหล่าน้จี ะดึงน้าออกจากอาหาร - การอาบรังสี : เช่นใช้รังสีแกมมายับยั้งจุลินทรีย์โดย ทาลายเอนไซม์ของจุลินทรีย์ และทาลายเอนไซม์ของพืชผัก ท่ีอาบรงั สดี ้วย จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล 22

 วธิ คี วบคมุ จลุ นิ ทรยี ์แบบอืน่ ๆ ได้แก่ 23 - สาร antiseptic : ใช้กบั รา่ งกายภายนอก เช่น สบู่ เอทิลแอลกอฮอล์ 70% ทิงเจอร์ไอโอดนี ไฮโดรเจนเปอรอ์ อกไซด์ ด่างทับทมิ ฯลฯ - สาร disinfectant : ใช้กับส่ิงไม่มีชีวิต เช่น ฟอร์มาลิน กรดคาร์บอลิก คลอรนี - การกรอง :ใช้กับเคร่ืองกรองท่ีละเอียดมาก สามารถ กรองจลุ ินทรียส์ ่วนใหญ่ ยกเว้นไวรสั จดั ทำโดย ครูสกุ ฤตำ โสมล