การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรม

การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรม

สร้างโดย : นายสมบูรณ์ กมลาสนางกูร
สร้างเมื่อ อังคาร, 09/12/2008 – 21:47
มีผู้อ่าน 540,055 ครั้ง (24/10/2022)
ที่มา : http://www.thaigoodview.com/node/18800

การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรม

          ลักษณะทางพันธุกรรม คือ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังอักรุ่นหนึ่งได้  โดยทางยีน ซึ่งเป็นหน่วยพันธุกรรมซึ่งควบคุการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต  ยีนจะอยู่บนโครโมโซมและโคโมโซมจะอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์

           ลักษณะทางพันธุกรรม จำแนกได้เป็น  2  ประเภท  ดังนี้

1. ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันต่อเนื่อง  (continuous  variation)  เป็นลักษณะทางพันธุกรรม ที่ไม่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน  เช่น  สีผิว  ความสูง  น้ำหนัก  ไอคิวของคน
              ลักษณะเหล่านี้ถูกควบคุมด้วยยีนหลายคู่  ยีนจึงมีอิทธิพลต่อการควบคุมลักษณะดังกล่าวน้อย แต่สิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลมาก
2. ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันไม่ต่อเนื่อง  (discontinuous  variation)เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแตกต่างกันอย่งชัดเจน   เช่น  ความสามารถในการห่อลิ้น  จำนวนชั้นของตา การถนัดมือขวาหรือมือซ้าย
              ลักษณะเหล่านี้ถูกควบคุมด้วยยีนน้อยคู่  ยีนจึงมีอิทธิพลต่อการควบคุมลักษณะดังกล่าวมาก แต่สิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลน้อย

           การศึกษาแบบแผนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรมของพืชและสัตว์บางชนิดโดยทั่วไปจะศึกษาได้จากการทดลองลักษณะทางพันธุ์กรรมในพืชได้แก่ ความสูง ลักษณะรูปร่างของใบรูปร่างของดอก ขนาดของผล  สี   ขนาดของลำต้น ความหวาน เป็นต้น
                  ฟีโนไทป์  (phenotype)  คือ  ลักษณะที่ปรากฏให้เห็นภายนอกซึ่งเป็นผลมาจากยีน เช่น ต้น สูง ต้นเตี้ย     เมล็ดกลม เมล็ดขรุขระ เป็นต้น
                  จีโนไทป์ (genotype) คือ ลักษณะของยีนที่อยู่ภายในจะอยู่กันเป็นคู่ ๆ นิยมใช้สัญลักษณ์เป็นอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมใหญ่แทนยีนที่ควบคุมลักษณะเด่น และใช้อักษรตัวพิมเล็กแทนยีนที่ควบคุมลักษณะด้อย เช่น   TT,  Tt ,  tt  เป็นต้น แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ ได้แก่

1. พันธุ์แท้   (homozygous)    คือ   ลักษณะของจีโนไทร์ที่มียีนทั้งคู่เหมือนกันซึ่งอาจเป็นยีนที่มีลักษณะเด่นทั้งคู่  เช่น   TT, RR  หรือแสดงลักษณะด้อย  เช่น   tt , rr  เป็นต้น
2. พันธุ์ทาง (heterozygous)    คือ   ลักษณะของจีโนไทร์   ที่มียีนทั้งคู่แตกต่างกัน   โดยมียีนแสดงลักษณะเด่น  1  ยีนแสดงลักษณะด้อย  1   ยีน  เช่น   Tt , Rr   เป็นต้น 

   สูตรในการหาจำนวนจีโนไทปและฟีโนไทป์
          ชนิดของเซลล์สืบพันธุ์       =   2ⁿ
          จีโนไทป์ของลูกที่เกิดมา    =   3ⁿ
          ฟีโนไทป์ของลูกที่เกิดมา    =   2ⁿ
  โดยที่  n  คือ  จำนวนคู่ของเฮเทอโรไซกัสยีน

เมนเดล – บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์
           เกรเกอร์ เมนเดน เป็นบาทหลวงชาวออสเตรียและเป็นนักคณิตศาสตร์  เมนเดนชี้ห้เห็นว่าลักษณะที่ปรากฏในลูกเป็นผลที่มาจากการถ่ายทอดหน่วยที่ควบคุมลักษณะต่างๆ  ที่ได้จากพ่อและแม่โดยผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์
 ลักษณะเด่นและลักษณะด้อย
           เมนเดนทำจากการทดลองผสมต้นถั่วลักษณะต่าง ๆ  เพราะเป็นพืชที่หาง่าย  ปลูกง่าย    ขยายพันธุ์ง่ายอายุสั้น   มีดอกเป็นดอกสมบูรณ์เพศ  เมื่อมีการผสมภายในดอกเดียวกันทำให้เดิดพันธุ์แท้นอกจากนั้นยังผสมข้ามดอกหรือข้ามต้นได้ จากการทดลอง เมนเดมได้พบลักษณะเด่นและลักษณะด้อยของต้นถั่วที่แสดงออกมาให้เห็น
           ลักษณะเด่น  (dominant) หมายถึง  ลักษณะที่ปรากฏในทุกรุ่น  หรือลักษณะที่แสดงออกได้มากในรุ่นลูกหรือรุ่นหลาน   ตัวอย่างลักษณะเด่นของถั่วได้แก่  เมล็ดกลม  เนื้อเม็ดสีเหลือง   เปลือกหุ้มเมล็ดมีสี   ฝักอวบ  ฝักมีสีเขียว   ต้นสูง  และตำแหน่งดอกที่ลำต้น
           ลักษณะด้อย  (recessive) หมายถึง ลักษณะที่ไม่ค่อยจะปรากฎให้เห็นหรือแสดงออกได้น้อย   เพราะลักาษณะเด่นข่มเอาไว้ ตัวอย่างลักษณะด้อยขงถั่วได้แก่ เมล็ดขรุจขะ เนื้อเมล็ดสีเขียว เปลือกหุ้มเมล็ดสีขาว  ฝักแฟบ  ฝักสีเหลือง และตำแหน่งเกิดที่ยอด
     ข้อควรจำ
กฎของเมนเดนมีดังนี้

1. กฎแห่งการแยกลักษณะ  กล่าวว่า ลักษณะต่างๆอยู่เป็นคู่ๆ ขณะการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ยีนทั้งคู่จะแยกตัวออกจากกันในเซลล์สืบพันธุ์
2. กฎแห่งการเลือกกลุ่มอย่างอิสระ กล่าวว่า ลักษณะที่ถ่ายทอดไปต่างก็เป็นอิสระ  ไม่เกี่ยวข้องกับลักษณะอื่น
3. กฎแห่งลักษณะเด่น  กล่าวว่า ลักษณะจะข่มลักษณะด้อยเมื่อยีนเด่นอยู่คู่กับยีนด้อย  ลักษณะที่แสดงออกมาเป็นลักษณะของยีนเด่นเท่านั้น

ข้อควรจำ  
           การที่จะบอกได้ว่าถั่วต้นที่มีลักษณะเด่นนั้นเป็นพันธุ์แท้หรือพันทาง    ทำได้ 2 แนวทาง  คือ

1. นำต้นถั่วนั้นผสมกันเองถ้าเป็นพันธุ์แท้ ลูกที่ได้จะเป็นพันธุ์ทั้งหมด แต่ถ้าเป็นพันทางรุ่นลูกที่ได้จะมี 2 ลักษณะ  คือ  สูง (ซึ่งมีทั้งพันธุ์สูงแท้และพันสูงทาง)  และเตี้ย =  3: 1
2. นำต้นถั่วที่สงสัยว่าเป็นต้นที่มีลักษณะเด่นพันธุ์แท้หรือพันทางนั้นมาผสมกับต้นที่มีลักษณะด้อย   ถ้าเป็นพันทาง   รุ่นลูกจะได้ลักษณะพันทางกับลักษณะด้อยเท่าๆ กัน

           วิธีในการที่ใช้การศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรม     โดยทั่วไปสามารถศึกษาได้จากการทดลอง   ที่นิยมนำมาศึกษา  ได้แก่   การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของต้นถั่ว   และแมลงหวี่แต่การศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมในมนุษย์ไม่สามารถทำการทดลองได้เนื่องจาก

1.  ไม่สามารถควบคุมคู่แต่งงานให้เป็นไปตามลักษณะที่ต้องการจะศึกษาได้
2.  จำนวนบุตรที่เกิดขึ้นมีน้อยและไม่แน่นอน ยากแก่การศึกษา
3.  มีอายุไขที่ยาวนาน ยากที่จะสังเกตการถ่ายทอดลักษณะในหลาย ๆ  ชั่วคน

ดังนั้นในการศึกษาลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของมนุษย์ทำได้หลายวิธีได้แก่

1. ศึกษาจากการสืบประวัติของครอบครัวที่มีลักษณะตามที่เราต้องการศึกษา
2. ศึกษาจากประวัติคนไข้ที่มีลักษณะผิดปกติหรือเป็นโรคที่ถ่ายทอดในครอบครัว
3. ศึกษาลักษณะต่าง ๆ ในคู่แฝด
4. ศึกษาจากสัตว์ที่ทดลองเพื่อนำมาเปรียบเทียบลักษณะที่ศึกษากับมนุษย์
5. ศึกษาจากการใช้แผนภาพแสดงการสืบสายพันธุ์หรือแผนภาพแสดงลำดับเครือญาติที่เรียกว่า  “ เพดดีกรี  (pedigree) หรือ พงศาวดี” ซึ่งนิยมนำมาใช้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรมของมนุษย์

สรุปงานของเมนเดล

1. การถ่ยทอดลักษณะต่างๆของสิ่งมีชีวิตต้องมีหน่วยคุมลักษณะ ที่เรียกว่า  ยีน  โดยยีนจะอยู่กันเป็นคู่
2. ยีนแต่ละคู่อาจเหมือนกัน เช่น TT , tt เรียกว่า โฮโมไซกัสยีน (homozygous  gene)  หรืออาจต่างกัน เช่น Tt เรียกว่า เฮเทอโรไซกัสยีน (heterozygous  gene)
3. คู่ของยีนที่ต่างกันจะแสดงออกเพียงยีนเดียว  ยีนที่แสดงออกเรียกว่า ยีนเด่นหรือยีนข่ม (dominant  gene) ขณะที่ยีนที่ไม่แสดงออกเรียกว่า ยีนด้อย (recessive  gene)
4. เมื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ยีนที่อยู่เป็นคู่แอลลีนกัน  ย่อมแยกจากกันไปยังเซลล์สืบพันธุ์แต่ละยีน  ดังนั้นเซลล์สืบพันธุ์หนึ่งๆ จะได้ยีนเป็นครึ่งหนึ่งของเซลลืที่แบ่ง เรียกว่า กฎกรแยกตัวของยีน (Law of  Segregation)
5. การแยกตัวของยีนแต่ละคู่ไปสู่เซลล์สืบพันธุ์นั้นเป็นอิสระจากคู่อื่นๆ เรียกว่า กฎกรเลือกกลุ่มอย่างอิสระ (Law fo Independent Assortment) เช่น AaBb เมือสร้างเซลล์สืบพันธุ์ A ย่อยแยกจาก a  และ B แยกจาก b ตามข้อ 4. จากนั้น A ก็มีอิสระไปจับกับ B หรือ b เท่าๆกับ  a ก็มีอิสระไปจับกับ B หรือ b ดังนั้นเซลล์สืบพันธุ์จึงได้แบบของยีน 4 แบบ คือ AB Ab aB ab
6. เซลล์สืบพันธ์ตัวผู้จะปฏิสนธิกับเชลล์สืบพันธุ์ตัวเมียโดนการสุ่ม (random)

การผสมแบบต่างๆในทางพันธุ์ศาสตร์

1. การผสมในรุ่นเดียวกัน (selfing) เช่น นำรุ่นลูกมาผสมกันเอง(F1 ผสมกับ F1) ได้รุ่นหลาน F2
2. การผสมย้อนกลับ (back cross) หมายถึง F1 ผสมย้อนไปหารุ่น พ่อ หรือ แม่ก็ได้
3. การผสมเพื่อตรวจสอบจีโนไทป์ (test cross) หมายถึง  การนำลักษณะที่สงสัยว่าเป็นพันธุ์แท้หรือพันธุ์ทางไปผสมกับลักษณะด้อย ซึ่งเป็น โฮโมไซกัสลักษณะด้อย แล้วดูว่า ถ้าลูกออกมาเป็นลักษณะเด่นอย่างเดียว
4. แสดงว่าลักษณะที่สงสัยเป็นพันธุ์เแท้  แต่ถ้าลูกที่ออกมามีทั้งลักษณะเด่นและลักษณะด้อย  แสดงว่าลักษณะที่สงสัยเป็นพันธุ์ทาง

ระดับการข่มกันของยีนแบบต่างๆ

1. การข่มกันแบบสมบูรณ์ (complete dominance) หมายถึง การข่มกันของอัลลีนลักษณะด้อยเป็นไปอย่งสมบูรณ์  จนทำให้โฮโมไซกัส ลักษณะเด่น กับ เฮเทอโรไซกัส แสดงลักษณะออกมาเหมือนกัน  เช่น
       TT แสดงลักษณะสูงเช่นเดียวกับ Tt
2. การข่นแบบไม่สมบูรณ์ (incomplete dominance หรือ partial dominance) หมายถึง การข่มของอัลลีนหนึ่งต่ออัลลีนหนึ่งเป็นไปได้แต่ไม่เต็นที่  ทำให้เฮเทอโรไซกัสแสดงลักษณะค่อนไปทางโฮโมไซกัสลักษณะเด่น
      ดังนั้น   อัตราส่วนของจีโนไทป์ =  อัตราส่วนของฟีโนไทป์   เช่น  กรณีของดอกบานเย็น  ถ้านำดอกบานเย็นสีแดงมาผสมกับดอกสีขาวจะได้ดอกไม้สี แดง  ชมพู  ขาว ในอัตราส่น 1 : 2 : 1
3. การข่มแบบร่วมกัน (co – dominance) หมายถึงการที่อัลลีนแต่ละตัวแสดงฟีโนไทป์ของมันออกมาร่วมกันในสภาพของเฮเทอโรไซกัสยีน  เช่น  ในกรณีกลุ่มเลือด A , B .O โดยอัลลีน I^A กับอัลลีน I^B ต่างเป็นอัลลีนที่มีการข่มร่วมกัน  ส่วนอัลลีน i เป็นอัลลีนลักษณะด้อย
4. การข่มแบบที่เหนือกว่า (over – dominance) หมายถึงการที่อัลลีนในสภาพเฮเทอโรไซกัสแสดงฟีโนไทปออกมาเหนือกว่าฟีโนไทป์ของโฮโมไซกัส

มัลติเปิลอัลลีล
           มัลติเปิลอัลลีน  หมายถึง  ยีนที่ประกอบด้วยอัลลีนมากว่า 2 ชนิด ขึ้นไป  ในการควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่งของสิ่งมีชีวิต  เช่น  อัลลีนที่ควบคุมกลุ่มเลือด A B O ประกอบด้วยอัลลีย 3 ชนิด คือ I^A I^B i
           อย่างไรก็ตามอัลลีนเหล่านี้จะมีอยู่เพียง 2 อัลลีนเท่านั้น บนโฮโมโลกัสโครโมโซม

โพลียีน หรือ มัลติเปิลยีน
            โพลียีน หมายถึง กลุ่มยีนที่มีมากกว่า 1 คู่ขึ้นไป ในการควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่งของสิ่งมีชีวิต  กลุ่มเหล่านี้อาจอยู่บนโครโมโซมแท่งเดียวกัน หรือคนละแท่งก็ได้  เช่น ความสูงของคน  ลักษณะสีผิวของร่างกาย  น้ำหนักของร่างกาย  ไอคิวของคน   ปริมาณน้ำนมของวัวนม

ความแตกต่างระหว่างมัลติเปิลอัลลีนกับโพลียีน

1. มัลติเปิลอัลลีนมียีนเพีนง 1 คู่ ในการควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่ง โพลียีนมียีนมากกว่า 1 คู่ ในการควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่ง
2. มัลติเปิลอัลลีนควบคุมลักษณะแปรผันแบบไม่ต่อเนื่อย  โพลียีนควบคุมลักษณะแปรผันแบบต่อเนื่อง