บทที่ 15 การถ่ายทอด ทางพันธุกรรม บทที่ 15 การถ่ายทอด ทางพันธุกรรม ชีววิทยา เล่ม 4 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี เนื้อหาสาระ การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล กฏของความน่าจะเป็น กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่ม อย่างอิสระ การผสมเพื่อทดสอบ ลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนขยาของ พันธุศาสตร์เมนเดล คำถามท้ายบทที่ 15 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี ผลการเรียนรู้ สืบค้นข้อมูล วิเคราะห์ อภิปราย อธิบาย และสรุปการค้นพบกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนเดล สืบค้นข้อมูล วิเคราะห์ อภิปราย อธิบาย และสรุปการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนขยายของพันธุศาสตร์เมนเดลและความแปรผันทางพันธุกรรม ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.1 การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

15.1 การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล มนุษย์รู้จักสังเกตลักษณะต่างๆ ที่สามารถ ถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้มานานแล้ว แต่ยังไม่มีความรู้ พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์มาสนับสนุน จนกระทั่ง เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล (Gregor John Mendel) ได้ทดลอง ผสมพันธ์พืช ซึ่งนำไปสู่การค้นพบกฎการถ่ายทอดลักษณะ ทางพันธุกรรม จึงทำให้นักชีววิทยาเข้าใจเกณฑ์ทางพันธุกรรมมากยิ่ง ขึ้นนักเรียนสงสัยหรือไม่ว่า เมนเดลมีวิธีการอย่างไรที่ทำให้ค้นพบกฎการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม เมนเดลเกิดในปี พ.ศ. 2365 เป็นชาวออสเตรีย บิดามารดาเป็นชาวสวน ในวัยเด็กอยากจะเรียนหนังสือมากจึงได้ไปเรียนที่โบสถ์แห่งหนึ่งในกรุงบรุนน์ (Brunn) ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ปัจจุบัน คือ เมืองเบรอโน (Brno) ณ สาธารณรัฐเชค ภายหลังได้บวช และ ในเวลาต่อมาได้ไปศึกต่อที่มหาวิทยาลัยเวียนนาทางด้าน ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ เคมี และพฤกศาสตร์ เมื่อสำเร็จการศึกษาแล้วจึงกลับมาเป็นครูสอนวิชาวิทยาศาสตร์ ด้วยความรักธรรมชาติ และสนใจศึกษาความรู้อยู่เสมอ เมนเดลจึงได้ดัดแปลงที่ดินด้านหลังโบสถ์ให้เป็นแปลงทดลองด้านพฤกศาสตร์ควบคู่ไปกับงานสอนศาสนาของเขาด้วย เมนเดลเริ่มต้นศึกษาพันธุศาสตร์โดยการทดลองผสมพันธ์ถั่วลันเตาและสังเกตลักษณะของถั่ว พบว่าบางลักษณะในรุ่นพ่อแม่จะปรากฏออกมาในรุ่นลูกเสมอ จากการทดลองหลายๆรุ่นทำให้เมนเดลสามารถค้นพบกฎเกณฑ์ที่สำคัญอย่ายิ่งทางพันธุศาสตร์และสามารถอธิบายพื้นฐานของการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จึงได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม นักเรียนคิดว่ามีเหตุผลอะไรบ้างที่ทำให้เมนเดลเลือกถั่วลันเตาเป็นพืชทดลอง ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

เมนเดลได้ตัดสินใจเลือกถั่วลันเตา (Pisum sativum L เมนเดลได้ตัดสินใจเลือกถั่วลันเตา (Pisum sativum L.) เป็นพืชทดลอง เนื่องจากมีลักษณะที่เหมาะสมหลายประการ เช่น อายุสั้น ปลูกง่าย ให้ลูกหลานจำนวนมาก เจริญเติบโตเร็วและมีหลายพันธ์ มีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนจึงสามารถเลือกลักษณะทางพันธุกรรมมาศึกษาได้ง่าย นอกจากนี้ดอกถั่วลันเตาเป็นดอกสมบูรณ์เพศ และมีกลีบดอกปิดกลุ่มเกสรเพศผู้ละเกสรเพศเมีย ป้องกันไม่ให้เรณูจากดอกอื่นเข้าผสมกับเซลล์ไข่ ดังนั้นในธรรมชาติจึงมี การผสมภายในดอกเดียวกัน(self-pollination) ได้ลูกทีเป็นพันธุ์แท้ (pure line) ลักษณะเช่นนี้จึงเหมาะต่อการควบคุมการทดลองที่สามารถควบคุมให้เกิดการผสมข้าม (cross-pollination) ได้ง่ายดังภาพที่ 15-2 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

เมนเดลคัดเลือกลักษณะของถั่วลันเตา 7 ลักษณะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน คือ ความสูงของลำต้น รูปร่างของฝัก รูปร่างของเมล็ด สีของเมล็ด ตำแหน่งของดอก สีของดอกและสีของฝักเมื่อทำการผสมภายในดอกเดียวกันหลายๆ รุ่น จนแน่ใจว่าทุกลักษณะเป็นพันธ์แท้จากนั้นจึงพิจารณาลักษณะต่างๆ ของต้นพ่อและต้นแม่ แล้วคัดเลือกต้นพ่อต้นแม่ที่มีลักษณะแตกต่างกัน เมื่อนำมาผสมกันแล้วพิจารณาการผสมกันที่ละลักษณะ เช่น ลักษณะสีของฝักเมนเดลได้ถ่ายเรณูของถั่วลันเตาที่ออกฝักสีเขียวไปผสมกับต้นที่ออกฝักสีเหลือง ต้นถั่วลันเตาที่นำมาผสมกันนี้เรียกว่า รุ่นพ่อแม่ (parental generation) หรือรุ่น P ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากการผสมพันธ์ จะได้ต้นใหม่จำนวนมากเป็นรุ่นลูก (first filai generation) หรือรุ่น F1 ซึ่งออกฝักสีเขียวทั้งหมด แม้ว่าในการผสมจะสลับต้นพ่อและต้นแม่ก็ตาม ก็จะได้รุ่น F1 ออกมามีลักษณะเช่นเดียวกัน ดังภาพที่ 15-3 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

สิ่งที่น่าสงสัยก็คือเพราะเหตุใดถั่วลันเตาลักษณะฝักสีเหลืองจึงไม่ปรากฏในรุ่น F1 ต่อมาเมนเดลนำเมล็ดที่เกิดจากการผสมพันธ์ภายในดอกเดียวกันของรุ่น F1 ไปปลูกได้รุ่นหลาน(secondfilial generation) หรือรุ่น F2 เมื่อเจริญเติบโตเต็มที่จึงบันทึกลักษณะต่างๆของรุ่น F2 แล้วหาอัตราส่วนของลักษณะในแต่ละคู่ พบว่ารุ่น F2 ที่ได้ทั้งหมด 580 ต้น มีต้นที่ออกฝักสีเขียว 428 ต้น และออกฝักสีเหลืองขอลรุ่น F2 เป็น 2.82:1 จากนั้นจึงศึกษาในทำนองเดียวกันนี้กับเมล็ดถั่วลันเตาอีก 6 ลักษณะ บันทึกผลที่ได้ทั้ง 7 ลักษณะ แล้วนำผลการผสมพันธ์มาเปรียบเทียบกัน ดังตารางที่ 15.1 ซึ่งเมนเดลพบว่าเมื่อหลอดทดลองสลับลักษณะของพ่อและแม่ ลักษณะของรุ่น F1 และอัตราส่วนของลักษณะในแต่ละคู่ในรุ่น F2 ยังคงเป็นเช่นเดิม เช่นเดียวกับที่ทำการทดลองเกี่ยวกับลักษณะของสีฝักที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 แตกต่างจากลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F1 อย่างไร คำถาม ลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 แตกต่างจากลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F1 อย่างไร จากข้อมูลในตารางที่ 15.1 นักเรียนจะสรุปการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรมของแต่ละลักษณะได้อย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จะเห็นได้ว่าการผสมพันธ์ในรุ่นพ่อแม่ที่มีลักษณะแตกต่างกันจะมรเพียงลักษณะเดียวที่ปรากฏในรุ่น F1 เช่น การผสมพันธ์ระหว่างต้นที่อออกจากฝักสีเขียวและต้นที่ออกฝักสีเหลือง จะได้รุ่น F1 ที่ออกฝักสีเขียวเท่านั้น ผลของการผสมพันธ์เช่นนี้ยังปรากฏในการผสมพันธ์ระหว่างลักษณะอื่นๆ อีกด้วย ไม่ว่าจะเป็นลักษณะความสูงของลำต้น รูปร่างของฝัก รูปร่างของเมล็ด สีของเมล็ดตำแหน่งของดอกและสีของดอก ลักษณะที่แตกต่างกันในแต่ละคู่ที่ผสมกันในรุ่นพ่อแม่จะปรากฏให้เห็นในรุ่น F2 ในอัตราส่วนประมาณ 3:1 จากผลการทดลอง เมนเดลสรุปได้ว่าลักษณะต่างๆ ของถั่วลันเตาจะต้องมีหน่วยควบคุมเมนเดลเรียกหน่วยควบคุมลักษณะเหล่านี้ว่า แฟกเตอร์ (facter) ซึ่งอยู่เป็นคู่และจะถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปสู่ลูก เช่น ลักษณะฝักสีเขียวพันธ์แท้ จะมีแฟกเตอร์ควบคุมลักษณะฝักสีเขียว 2 แฟกเตอร์ และลักษณะฝักสีเหลืองมีแฟกเตอร์ควบคุมลักษณะฝักสีเหลือง 2 แฟกเตอร์ รุ่น F1 แม้ว่าจะมีลักษณะฝีกสีเขียวก็มีแฟกเตอร์ควบคุมลักษณะ 2 แฟกเตอร์ คือ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

แฟกเตอร์ควบคุมลักษณะของฝักสีเขียวและลักษณะที่ไม่แสดงแฟกเตอร์ควบคุมลักษณะฝักสีเหลือง แต่จะมีลักษณะของแฟกเตอร์ใดแฟกเตอร์หนึ่งปรากฏออกมา ลักษณะที่แสดงออกในรุ่น F1 จะเป็นลักษณะเด่น ( dominant trait ) เช่น ลักษณะฝีกสีเขียว และลักษณะที่ไม่แสดงออกในรุ่น F1 แต่แสดงออกในรุ่น F2 เป็นลักษณะด้อย (recessive trait) เช่น ลักษณะฝีกสีเหลืองเป็นต้น จากตารางที่ 15.1 นักเรียนบอกได้หรือไม่ว่าลักษณะใดของถั่วลันเตาเป็นลักษณะเด่นและลักษณะใดเป็นลักษณะด้อย ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี คำถาม แฟกเตอร์ที่ควบคุมลักษณะฝักสีเหลืองในรุ่น F1 หายไปจริงหรือไม่ เพราะเหตุใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เปลี่ยนคำว่า แฟกเตอร์มาใช้คำว่า ยีน (gene) แทนยีนควบคุมลักษณะฝักสีเขียวเป็นยีนเด่น ( dominant gene ) ส่วนยีนที่ควบคุมลักษณะฝักสีเหลืองเป็นยีนด้อย ( recessive gene ) และยีนด้อยจะไม่แสดงออกเมื่อเข้าคู่กับยีนเด่น นิยมใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ละเอนแทนยีนเด่นและตัวพิมพ์เล็กและเอนแทนยีนด้อย เช่น G แทนยีนที่ควบคุมลักษณะฝักสีเขียวและ g แทนยีนที่ควบคุมลักษณะฝักสีเหลือง หรือ R แทนยีนควบคุมลักษณะเมล็ดกลมและ r แทนยีนควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระ เป็นต้น จะเห็นได้ว่าในถั่วลันเตา การควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่งมักมียีนควบคุมเป็นคู่ ซึ่งมีรูปแบบต่างๆ เช่น GG Gg gg ยีนที่เข้าคู่กันจะอยู่บนฮอมอโลกัสโครโมโซม ( homologous chromosome ) ตำแหน่งเดียวกันเรียกยีนนั้นเป็นแอลลีล ( allele ) เช่น ยีน G เป็นยีนที่เข้าคู่กับ G หรือ g และยีน g เป็นยีนที่เข้าคู่กับ g หรือ G ดังนั้นยีน G และ g จะเป็นแอลลีนต่อกัน ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี ปัจจุบันพบว่าสิ่งมีชีวิตทียีนควบคุมลักษณะต่างๆ เป็นจำนวนมาก ในสิ่งมีชีวิตที่มีโครโมโซม 2 ชุด โครโมโซมแต่ละแท่งจะมีคู่ของตัวเอง โครโมโซมที่เป็นคุ่กันจะมีลักษณะเหมือนกันและมีตำแหน่งยีนที่เป็นตู่กันอยู่ตรงกัน เรียกโครโมโซมนี้ว่า ฮอมอโลกัสโครโมโซม ตำแหน่งของยีนที่อยู่บนโครโมโซม เรียกว่า โลคัส ( locus ) ยีนเป็นแอลลีลกันจะอยู่เดียวกัน ที่โลคัสหนึ่งๆ นั้นอาจมียีนที่เป็นแอลลีลมากกว่า 2 แบบก็ได้ ดังรายละเอียดที่นักเรียนจะศึกษาต่อไป จากการศึกษาลักษณะสีของฝักถั่วลันเตาในตาราง 15.1 ถ้า G เป็นยีนควบคุมลักษณะฝักสีเขียว และ g เป็นยีนควบคุมลักษณะฝักสีเหลือง ถั่วลันเตาในรุ่น F1ที่แสดงลักษณะฝักสีเขียวทั้งหมดจะมีจีโนไทป์ Gg นั่นคือยีน G จะเป็นแอลลีลกับยีน g ดังภาพที่ 15.4 แต่ไม่เป็นแอลลีลกับยีนในตำแหน่งอื่นๆ บนโครโมโซม ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

การผสมพันธุ์ถั่วลันเตาที่พิจารณาลักษณะสีของฝัก ถ้าให้ G แทนยีนควบคุมลักษณะฝักสีเขียวซึ่งเป็นยีนเด่น ส่วน g แทนยีนควบคุมลักษณะฝักสีเหลืองซึ่งเป็นยีนด้อย ยีนที่อยู่เป็นคู่จะมีโอกาสเป็นไปได้ 3 รูปแบบ คือ GG Gg และ gg ดังนั้นต้นถั่วลันเตาที่มียีนเป็น GG และ Gg จะแสดงลักษณะฝักสีเขียว ส่วนต้นถั่วลันเตาที่มียีนเป็น gg จะแสดงลักษณะฝักสีเหลืองยีนที่อยู่ด้วยกันเป็นคู่จะนิยมเขียนสัญลักษณ์แทนด้วยตัวอักษร เรียกว่า จีโนไทป์ (genotype ) และปรากฏซึ่งเป็นการแสดงออกของยีน เรียกว่า ฟีโนไทป์ ( phenotype ) เช่น ต้นถั่วที่มีจีโนไทป์ GG และ Gg จะมีฟีโนไทป์ที่เป็นต้นถั่วฝักสีเขียว ส่วนตัวถั่วเขียวที่มีจีโนไทป์ gg จะมีฟีโนไทป์ที่เป็นต้นถั่วฝักสีเหลือง จีโนไทป์ที่มียีน 2 ยีนที่เหมือนกัน เช่น GG หรือ gg สภาพนี้เรียกว่า ฮอมอไซกัสจีโนไทป์ ( homologous genotype ) หรือพันธุ์แท้ แบ่งออกเป็น 2 แบบคือ จีโนไทป์ที่มียีนเด่นทั้งหมดเรียกว่า ฮอมอไซกัสโดมิแนนท์ ( homozygous dominant ) เช่น GG และจีโนไทป์ที่มียีนด้อยทั้งหมด เรียกว่า ฮอมอไซกัสรีเซสสีพ ( homozygous recessive ) เช่น gg ส่วนจีโนไทป์ที่มียีน 2 แอลลีลที่ต่างกันมาเข้าคู่กัน เช่น Gg สภาพนี้เรียกว่า เฮเทอโรไซกัสจีโนไทป์ (heterozygous genotype ) ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.2 กฎของความน่าจะเป็น ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.2 กฎของความน่าจะเป็น จากตารางที่ 15.1 จะเห็นได้ว่า อัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นลักษณะด้อยของรุ่น F2 โดยประมาณจะเท่ากับ 3:1 เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น อัตราส่วนดังกล่าวเมนเดลคงจะไม่ไช่คนแรกที่พบ แต่คนที่พบอัตราส่วนนี่ไม่สามารถอธิบายได้ เมนเดลเป็นนักคณิตศาสตร์และสถิติ จึงนำกฎของความน่าจะเป็น(probability)มาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลองเพื่ออธิบายอัตราส่วนของลักษณะเด่นและลักษณะด้อยในรุ่น F2 ที่เกิดขึ้นดังนี้ การโยนเหรียญบาทขึ้นไปในอากาศแล้วปล่อยให้ตกลงสู่พื้นอย่างอิสระ โอกาสที่เหรียญจะตกลงมาแล้วออกหัวและก้อยได้เท่ากัน ถ้าโยนเหรียญ2เหรียญพร้อมๆกัน โอกาสที่จะเป็นไปได้มี 3แบบ คือ แบบที่ 1 ออกทั้งหัว2เหรียญ แบบที่ 2 ออกหัว1 เหรียญและออกก้อย1เหรียญ แบบที่ 3 ออกก้อยทั้ง 2 เหรียญ โดยมีอัตราส่วน แบบที่ 1 : แบบที่ 2 : แบบที่ 3 เท่ากับ 1:2:1 ดังภาพที่ 15-5 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ในกรณีของการผสมพันธุ์ถั่วลันเตารุ่น F1 ซึ่งมีจีโนไทป์เป็นฝักสีเขียวละมีจีโนไทป์เป็น Gg อาจเปรียบได้กับเหรียญที่มีหน้าหนึ่งเป็น G อีกหน้าหนึ่งเป็น g การผสมระหว่างรุ้น F1 กับรุ่น F1 จึงเท่ากับเป็นการโยนเหรียญขึ้นไปในอากาศพร้อมๆ กัน 2 เหรียญ โอกาสที่ยีนในรุ่น F2 จะเข้าคู่กันได้เป็น 3 แบบ คือ GG Gg และ gg โดยมีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2:1 และมีฟีโนไทป์ 2 แบบ คือ ฝักสีเขียวกับฝักสีเหลืองในอัตราส่วน 3:1 ดังนั้นปัญหาที่สงสัยระหว่างอัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อยในรุ่น F2 เพราะเหตุใดจึงเท่ากับ 3:1 สามารถอธิบายด้วยกฎของความน่าจะเป็น ซึงเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลให้เมนเดลประสบความสำเร็จในการทดลอง ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม ให้นักเรียนยกตัวอย่างเหตุการณ์ที่สามารถใช้ความน่าจะเป็นในการอธิบายมาอย่างน้อย 2 เหตุการณ์ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.3 กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.3 กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ จาการที่เมนเดลได้ศึกษาลักษณะทั้ง 7 ประการของรุ่น F1 และทำการศึกษาซ้ำอีกหลายรุ่นจนได้รุ่น F2 เป็นจำนวนหลายพันต้นโดยใช้กฎของความน่าจะเป็นในการวิเคราะห์ข้อมูลทำให้สามารถคิดหลักการพื้นฐานของพันธุศาสตร์ได้ เรียกว่า กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ นักเรียนสงสัยหรือไม่ว่า เมนเดลใช้กฎของความน่าจะเป็นนี้มาอธิบายในขั้นตอนใดของการทดลองเพื่อให้ได้กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.3.1 กฎแห่งการแยก จากความรู้เรื่องกฎของความน่าจะเป็นสามารถนำมาใช้อธิบายในเรื่องของอัตราส่วนของจีโนไทป์ของรุ่น F1 ได้ อัตราส่วนดังกล่าวนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อยีน G กับ g จะต้องแยกจากกันไปสู่เซลล์สืบพันธ์แต่ละเซลล์ จึงเกิดเป็นกฎแห่งการแยก(law of segragation) ซึ่งเป็นกฎข้อที่ 1 มีใจความว่า ยีนที่อยู่เป็นคู่จะแยกออกจากกันในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์โดยเซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์จะได้รับเพียงแอลลีลใดแอลลีลหนึ่ง จากกฎข้อที่ 1 นี้ทำให้สามารถทำนายลักษณะในรุ่น F1 ได้ เมื่อทราบจีโนไทป์ในรุ่นพ่อแม่ ดังนั้นเพื่อให้เข้าใจกฎนี้ ให้นักเรียนศึกษาแผนภาพแสดงการทดลองของเมนเดล ดังภาพที่ 15-6 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

การเข้าคู่กันของยีนเป็นไปตามกฎของความน่าจะเป็นอย่างไร คำถาม จากภาพที่ 15-6 รุ่น F1 มีโอกาสสร้างสเปิร์มหรือเซลล์ไข่กี่ชนิด อะไรบ้างรุ่น F2 มีจีโนไทป์ และมีอัตราส่วนเท่าใด การเข้าคู่กันของยีนเป็นไปตามกฎของความน่าจะเป็นอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากภาพที่ 15-6 รุ่น F1 มีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียวทั้งหมดละมีจีโนไทป์เป็น Gg รุ่น F2 มีฟีโนไทป์ 2 แบบ คือ ฝักสีเขียวและฝักสีเหลืองในอัตราส่วน 3:1 แสดงว่าลักษณะฝักสีเหลืองเป็นลักษณะด้อยซึ่งควบคุมด้วยยีนด้อยที่แฝงอยู่ในรุ่น F1 และปรากฎออกมาในรุ่น F2 ทำให้รุ่น F2 มีลักษณะด้อยในอัตราส่วน 3:1 เมนเดลไม่ทราบว่ามีกลไกลอะไรที่ทำให้ยีนที่เป็นคู่กันแยกออกจากกันในระหว่างที่มีการสร้างเซลล์สืบพันธ์ และยังไม่ทราบเกี่ยวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส แต่ด้วยความสามารถทางคณิตศาสตร์จึงทำให้พบกฎแห่งการแยก ซึ่งเป็นกฎที่สำคัญในวิชาพันธุศาสตร์ ในภายหลังจึงเป็นที่ทราบกันว่ายีนที่เป็นคู่กันจะแยกออกจากกันเมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส และเมื่อมีการปฏิสนธิจะเกิดการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์ ยีนจะกลับมาปรากฏเป็นคู่กันอีกครั้ง เพื่อให้นักเรียนเข้าใจกฎของความน่าจะเป็นและกฎแห่งการแยกมากขึ้น นักเรียนจะศึกษาได้จากการทำกิจกรรมต่อไปนี้ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

กิจกรรมที่ 15.1 การแก้โจทย์ปัญหา เรื่องพันธุศาสตร์ของเมนเดล 1.จงเติมจีโนไทป์ของเซลล์ร่างกาย สภาพของจีโนไทป์ แบบของยีนในเซลล์สืบพันธุ์และโอกาสของการเกิดเซลล์สืบพันธุ์แต่ละแบบลงในตารางต่อไปนี้ให้สมบูรณ์ 2.ถั่วลันเตาลักษณะเมล็ดสีเหลืองเป็นลักษณะเด่นต่อลักษณะเมล็ดสีเขียว ในการผสมพันธุ์ภายในดอกเดียวกันของต้นที่มีลักษณะเมล็ดสีเหลืองที่เป็นเฮเทอโรไซกัสทั้งคู่ จงหาร้อยละของรุ่น f1 ที่มีลักษณะเมล็ดสีเขียว 3.ในแมลงหวี่ กำหนดให้Lเป็นยีนควบคุมลักษณะปีกยาวและปีกสั้น จะได้ลูกที่มีปีกยาวและมีลูกที่มีปีกสั้นในอัตราส่วน 1 : 1 จงหาจีโนไทป์ของพ่อแม่และลูก ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

4.เมื่อนำกระต่ายขนสีดำที่เป็นฮอมอไซกัสผสมพันธ์กับกระต่ายขนสีน้ำตาล ปรากฏว่าลูกที่เกิดใหม่มีขนสีดำทั้งหมด(สมมติให้Bและb แทนแอลลีลคู่หนึ่งที่ควบคุมลักษณะสีขน) 4.1ข้อมูลนี้บอกอะไรแก่เราบ้าง 4.2จีโนไทป์ของรุ่น F1มีสภาพเป็นฮอมอไซกัส 4.3ถ้านำรุ่น F1ผสมพันธุ์กันเอง โอกาสที่รุ่น F2 จะมีจีโนไทป์ได้กี่รูปแบบ อะไรบ้าง และมีอัตราส่วนเท่าใด 4.4ถ้านำรุ่นf1 ผสมพันธุ์กับรุ่นพ่อแม่ที่มีขนสีน้ำตาล โอกาสที่ลูกที่ได้จะมีขนสีอะไรบ้างในอัตราส่วนเท่าใด 5.ถ้าNแทนยีนที่ควบคุมลักษณะปีกปกติของแมลงหวี่ และ n แทนยีนควบคุมลักษณะปีกสั้น ในการผสมพันธุ์แมลงหวี่ที่มีปีกปกติคู่หนึ่ง ปรากฏว่ารุ่นลูกจำนวน 123 ตัว มีปีกปกติ 90 ตัว และมีปีกสั้น 33 ตัว ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

5.ถ้าNแทนยีนที่ควบคุมลักษณะปีกปกติของแมลงหวี่ และ n แทนยีนควบคุมลักษณะปีกสั้น ในการผสมพันธุ์แมลงหวี่ที่มีปีกปกติคู่หนึ่ง ปรากฏว่ารุ่นลูกจำนวน 123 ตัว มีปีกปกติ 90 ตัว และมีปีกสั้น 33 ตัว 5.1 ข้อมูลนี้บอกอะไรแก่เราบ้าง 5.2 จงเขียนจีโนไทป์ของแมลงหวี่ในรุ่นพ่อแม่ 5.3เมื่อนำแสงแมลงหวี่ปีกสั้นในรุ่นลูก ผสมพันธุ์กับแมลงหวี่ปีกปกติในลุ่ย พ่อแม่จะได้ลูกมีลักษณะปีกเป็นอย่างไรบ้าง คิดเป็นอัตราส่วนเท่าใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.3.2 กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วลันเตาตามที่กล่าวมาแล้ว เป็นการพิจารณาเพียงลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ลักษณะของถั่วลันเตามีหลายลักษณะ และมียีนควบคุมเป็นจำนวนมาก ซึ่งเมนเดลได้เลือกมาทดลองเพียง 7 ลักษณะ โดยการผสมพันธุ์แต่ละครั้งจะมีการถ่ายทอดลักษณะอื่นๆ ไปพร้อมๆ กันด้วย แต่เมนเดลก็เลือกพิจารณาเฉพาะลักษณะใดลักษณะหนึ่งเท่านั้น การผสมพันธ์โดยพิจารณาใดเพียงลักษณะเดียวนี้เรียกว่า การผสมพิจารณาลักษณะเดียว ( monohybrid cross ) เช่น การผสมพันธุ์ระหว่างถั่วฝักกสีเขียวกับฝักสีเหลืองเป็นการผสมที่พิจารณาเฉพาะลักษณะของฝักสี ซึ่งต่อมาเมนเดลก็ได้ศึกษาการผสมพันธุ์สองละกษณะพร้อมๆกัน เช่น ลักษณะรูปร่างของเมล็ดและลักษณะสีของเมล็ด เรียกว่า การผสมพิจารณาสองลักษณะ ( dihybrid cross ) นักเรียนได้ทราบมาแล้วจากผลการทดลองของเมลเดลดังตารางที่ 15.1 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ว่าถั่วลันเตาเมล็ดกลมเป็นลักษณะเด่น เมล็ดขรุขระเป็นลักษณะด้อย และเมล็ดสีเหลืองเป็นลักษณะเด่น ส่วนเมล็ดสีเขียวเป็นลักษณะด้อย เมื่อเมนเดลผสมพันธุ์ถั่วลันเตาพันธุ์แท้ลักษณะเมล็ดกลมสีเหลืองกับลักษณะเมล็ดขรุขระสีเขียวจะได้รุ่น F1 และรุ่น F2 ซึ่งมีลักษณะต่างๆ ดังภาพที่ 15-7 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ในรุ่น F2 มีโอกาสเกิดฟีโนไทป์ที่มีลักษณะเหมือนรุ่นพ่อแม่เป็นเท่าใด คำถาม จากภาพที่ 15-7 รุ่น F1 มีโอกาสสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้กี่แบบ อะไรบ้าง และรูปแบบยีนในเซลล์สืบพันธุ์เป็นไปตามกฎแห่งการแยกหรือไม่ จากภาพที่ 15-7 รุ่น F2 มีโอกาสที่จะเกิดจีโนไทป์และฟีโนไทป์กี่แบบ อะไรบ้าง ในรุ่น F2 มีโอกาสเกิดฟีโนไทป์ที่มีลักษณะเหมือนรุ่นพ่อแม่เป็นเท่าใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากภาพที่ 15-7 ปรากฏว่ารุ่น F1 มีลักษณะเมล็ดกลมสีเหลืองทั้งหมด แต่มียีนควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระและเมล็ดสีเขียวแฝงอยู่ด้วย เมื่อนำรุ่น F1 มาปลูกและให้ผสมพันธุ์ภายในดอกเดียวกัน รุ่น F2 จะมีฟีโนไทป์แตกกันเป็น 4 แบบ และมีอัตราส่วนระหว่างเมล็ดกลมสีเหลือง : เมล็ดกลมสีเขียว : เมล็ดขรุขระสีเหลือง : เมล็ดขรุขระสีเขียว เท่ากับ 9 : 3 : 3 : 1 จากฟีโนไทป์ของรุ่น F2 ที่ได้ซึ่งมี 4 แบบ ในอัตราส่วน 9 : 3 : 3 : 1 เมื่อนำมาแยกศึกษาทีละลักษณะจะได้ดังนี้ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

รู้หรือไม่ การเข้าคู่กันของยีนที่เป็นแอลลีลสามารถเกิดได้อย่างอิสระขณะเกิดการปฏิสนธิ รูปแบบของจรโนไทป์ที่เกิดขึ้น วามารถหาได้โดยใช้ตารางพันเนตต์(Punnett square)ดังภาพที่ 15-6 และ15-7 ซึ่งเรียกตารางตามชื่อคนแรกที่ใช้วิธนี้คือ รีจินัลด์ ซี พันเนตต์ (Reginald C. Punnett) ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากอัตราส่วนของแต่ลักษณะ คือ ลักษณะเมล็ดกลม : เมล็ดขรุขระเท่ากับ 3 : 1 และลักษณะเมล็ดสีเหลือง : เมล็ดสีเขียว เท่ากับ 3 : 1 เมื่อพิจารณาสองลักษณะพร้อมกันจะได้ F2 ที่มีอัตราส่วนเมล็ดกลมสีเหลือง : เมล็ดกลมสีเขียว : เมล็ดขรุขระสีเขียวเป็น 9 : 3 : 3 : 1 อัตราส่วนดังกล่าวเป็นไปตามกฎการคูณของกฎความน่าจะเป็นที่เหตุการณ์หนึ่งๆ ที่เป็นอิสระต่อกันจะมีโอกาสเกิดขึ้นพร้อมกัน ยีนควบคุมลักษณะรูปร่างของเมล็ด และยีนควบคุมลักษณะสีของเมล็ดสามารถแยกออกจากกันเพื่อเข้าเซลล์สืบพันธุ์และรวมกันได้อย่างอิสระทำให้เกิดกฎข้อที่ 2 คือ กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (law of independent assortment) สรุปใจความว่า ยีนที่คู่กัน เมื่อแยกออกจากกันแล้ว จะจัดกลุ่มอย่างอิสระกับยันอื่นซึ่งแยกออกจากคู่เช่นกันเพื่อเข้าไปยังเซลล์สืบพันธุ์ จึงทำให้สามารถทำนายอัตราส่วนของเซลล์สืบพันธุ์ที่มีกลุ่มของยีนต่างๆ ได้เช่น จีโนไทป์ RrYy จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 4 ชนิด คือ RY Rr rY และ ry ในอัตราส่วน 1 : 1 : 1 : 1 เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ 4 ชนิด ของทั้งพ่อและแม่มารวมกัน รุ่น F2 จึงมีฟีโนไทป์ในอัตราส่วน 9 : 3 : 3 : 1 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม โอกาสที R จะรวมกับ Y จะเท่ากับโอกาสที่ R จะรวมกับ y และโอกาสที่ r จะรวมกับ Y จะเท่ากับโอกาสที่ r จะรวมกับ y หรือไม่ อย่างไร นักเรียนได้ข้อคิดอะไรบ้างจากการที่ได้ศึกษาวิธีการทดลองและการทำงานของเมนเดล ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

เมนเดลทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาด้วยความละเอียดรอบคอบ เริ่มจากการรู้จักเลือกถั่วลันเตาเป็นพืชทดลอง เนื่องจากเป็นพืชที่ผสมพันธุ์ภายในดอกเดียวกันทำให้สะดวกและง่ายต่อการศึกษาโดยเลือกลักษณะของถั่วลันเตาที่มีลักษณะแตกต่างกันชัดเจนมาผสมพันธ์ภายในดอกเดียวกันจนได้ลักษณะที่เป็นพันธุ์แท้ การผสมพันธ์ที่มีพ่อและแม่เป็นพันธุ์แท้จะสังเกตลักษณะของลูกเกิดขึ้นได้ง่าย มีการสังเกตผลการทดลองและเก็บข้อมูลของลูกผสมถึงรุ่นที่ 2 ทำให้สามารถตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมได้ ซึงอาศัยการวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้คณิตศาสตร์และสถิติมาอธิบายลักษณะพันธุกรรมถั่วลันเตาทั้ง 7 ลักษณะที่เป็นอิสระต่อกัน ข้อดีทั้งหลายเหล่านี้ทำให้ผลการทดลองของเมนเดลไม่มีความซับซ้อน จึงสามารถสรุปเป็นการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมและเป็นพื้นฐานของการศึกษาการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิตต่างๆ มาจนปัจจุบัน ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.4 การผสมเพื่อทดสอบ

15.4 การผสมเพื่อทดสอบ ในการตรวจสอบว่า ถั่วลันเตาฝักสีเขียวมีจีโนไทป์เป็น GG หรือ Gg นั้นนักเรียนสามารถใช้กฎแห่งการแยกในการทดสอบ โดยนำลักษณะฝักสีเขียวที่เป็นลักษณะเด่นที่ต้องการทราบจีโนไทป์ไปปลูก แล้วให้ผสมพันธ์กับต้นที่มีลักษณะฝักสีเหลือง ซึ่งเป็นลักษณะด้อย เรียกต้นนี้ว่า ต้นทดสอบ (tester) ถ้าลูกที่ได้ลักษณะฝักสีเขียวทั้งหมด แสดงว่าถั่วต้นนั้น มีจีโนไทป์เป็น GG แต่ถ้าลูกที่ได้มีอัตราส่วนของฝักสีเขียว : ฝักสีเหลือง เท่ากับ 1 : 1 แสดงว่าถั่วต้นนั้นมีจีโนไทป์เป็น Gg ดังภาพที่ 15-8 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

รู้หรือไม่ การผสมกลับหรือแบคครอส(backcross)เป็นการผสมพันธุ์ โดยนำลูกผสมไปผสมพันธุ์กับพ่อพันธุ์หรือแม่พันธุ์การผสมกลับมีประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชหรือสัตว์เพื่อให้ได้ลูกผสมมีลีกษณะดีตามต้องการ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากภาพที่ 15-8 จะเห็นว่า การนำสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเด่นไปผสมพันธุ์กับสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเด่นทั้งหมดแสดงว่าสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นฮอมอไซกัส แต่ถ้ารุ่นลูกมีลักษณะเด่น : ลักษณะด้อยเท่ากับ 1 : 1 แสดงว่าสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นเฮเทอโรไซกัส วิธีการทดสอบหาจีโนไทป์ดังกล่าวนี้เรียกว่า การผสมเพื่อทดสอบหรือเทศต์คอส (testcross) เพื่อให้นักเรียนเข้าใขกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระและการผสมโดยพิจารณาหลายลักษณะมากขึ้น นักเรียนจะศึกษาได้จากการทำกิจกรรมต่อไปนี้ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

กิจกรรมที่ 15.1 การแก้โจทย์ปัญหา เรื่องการผสมพิจารณาหลายลักษณะ 1. จากการผสมพันธุ์ระหว่างพืชที่มีจีโนไทป์ AABBrr x aabbrr ถ้าการจัดกลุ่มของยีนแต่ละคู่เป็นไปอย่างอิสระ จงคำนวณหา 1.1 รุ่น F1มีจีโนไทป์อย่างไร 1.2 โอกาสที่จะได้รุ่น F2 ที่มีจีโนไทป์ aabbrr เป็นเท่าใด 1.3โอกาสที่รุ่น F2 จะมีจีโนไทป์เหมือนพ่อแม่เป็นเท่าใด 2. มะเขือเทศผลสีแดงเป็นลักษณะเด่น(R) ผลสีเหลืองเป็นลักษณะด้อย(r) และต้นสูงเป็นละกษณะเด่น(T) ต้นเตี้ยเป็นลักษณะด้อย(t)เมื่อนำมะเขือเทศต้นหนึ่งมีจีโนไทป์RrTT ผสมพันธุ์กับต้นที่มีจีโนไทป์ rrTt จงหาอัตราส่วนฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของลูก 3. กระต่ายขนสีดำเป็นลักษณะเด่น(B)ขนสีน้ำตาลเป็นลักษณะด้อย(b)และขนสั้นเป็นลักษณะเด่น (S) ขนยาวเป็นลักษณะด้อย(s)ในการผสมพันธุ์ระหว่างกระต่ายขนยาวสีดำที่เป็นฮอมอไซกัสและขนสันสีน้ำตาลทีาเป็นฮอมอไซกัส ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

3.1 จงหาอัตราส่วนของฟีโนไทป์ต่างๆ ในรุ่น F1และอัตราส่วนของฟีโน ไทป์ต่างๆในรุ่น F2 3.2 ลูกที่เกิดนากการผสมพันธุ์ระหว่างรุ่น F1กับกระต่ายขนยาวสีน้ำตาล มีฟีโนไทป์อะไรบ้างและมีสัดส่วนเท่าใด 4. แมลงหวี่ปรกยาวเป็นลักษณะเด่น (L) ปีกสั้นเป็นลักษณะด้อย (l) และลำตัวสรเทาเป็นลักษณะเด่น(G) ลำตัวสีดำเป็นลักษณะด้อย (g) ในการผสมพันธุ์ระหว่างแมลงหวี่ปีกยาวลำตัวสีเทาและแมลงหวี่ปีกสั้น ลำตัวสีดำ จงหาจีโนไทป์ของนุ่นพ่อแม่ในกรณีต่อไปนี้ 4.1 ลูกมีอัตรส่วนของฟีโนไทป์เท่ากับ 1 : 1 : 1 : 1 4.2 ลูกมีปีกยาวลำตัวสี เทาทั้งหมด 5.ในคนลักษณะนิ้วมือสั้นและมีเชิงผมที่หน้าผากแหลมเป็นลักษณะเด่นและละกษณะนิ้วมือยาวและเชิงผมที่หน้าผากไม่แหลมเป็นลักษณะด้อย ถ้าพ่อและแม่จีโนไทป์เป็นเฮเทอโรไซกัส จงหาอัตราส่วนของลูกที่มีฟีโนไทป์เหมือนพ่อแม่ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5 ลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนขยายพันธุ์ศาสตร์ของเมนเดล ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5 ลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนขยายพันธุ์ศาสตร์ของเมนเดล เมื่อนำต้นบานเย็นที่มีดอกสีแดงผสมกับต้นบานเย็นที่มีดอกสีขาว รุ่น F1 ที่ได้จะมีลักษณะอย่างไร ตามกฎของเมนเดล ถ้าต้นบานเย็นดอกสีแดงเป็นลักษณะเด่น ดอกสีขาวเป็นลักษณะด้อย และจีโนไทป์ของดอกสีแดงรุ่นพ่อแม่เป็นฮอมอไซกัส ดังนั้นรุ่น F1 จะออกดอกสีแดงทั้งหมด แต่ถ้าจีโนไทป์ของดอกสีแดงรุ่นพ่อแม่เป็นเฮเทอโรไซกัส เมื่อผสมพันธุ์กับดอกสีขาว รุ่น F1 จะออกดอกสีแดงและดอกสีขาว ในอัตราส่วน 1 : 1 ในทำนองเดียวกันถ้าต้นบานเย็นดอกสีขาวเป็นลักษณะเด่น ส่วนดอกสีแดงเป็นลักษณะด้อยและจีโนไทป์ดอกสีขาวรุ่นพ่อแม่เป็นฮอมอไซกัส เมื่อผสมพันธุ์กับดอกสีแดง รุ่น F1 จะออกดอกสีขาวและดอกสีแดงในอัตราส่วน 1 : 1 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จะเห็นได้ว่าดอกบานเย็นจะมีสีแดงหรือสีขาวซึ่งเป็นลักษณะเด่นหรือลักษณะด้อยและไม่ว่าลักษณะเด่นนั้นจะเป็นฮอมอไซกัสหรือเฮเทอโรไซกัสก็ตาม เมื่อนำดอกบานเย็นมาผสมพันธ์กัน ถ้าเป็นไปตามหลักพันธุศาสตร์เมนเดลแล้วจะได้รุ่นลูกที่มีอกสีแดงหรือดอกสีขาวเหมือนพ่อและแม่เสมอ ต่อมา คาร์ล คอร์เลนส์ (Karl Corrent) นักพฤกษาศาสตร์ชาวเยอรมัน เป็นคนแรกที่ทดลองผสมต้นบานเย็นดอกสีแดงและดอกสีขาว พบว่ารุ่นลูกที่ได้มีดอกสีชมพูปรากฏด้วย ลิ้นมังกรเป็นพืชที่มีดอกหลายสี บางต้นมีสีแดง บางต้นมีดอกสีขาวหรือบาต้นมีดอกสีเหลือง จากการนำลิ้นมังกรพันธุ์แท้ดอกสีแดงผสมกับพันธุ์แท้ดอกสีขาว จะได้รุ่น F1 มีดอกสีชมพู เมื่อให้รุ่น F1 ผสมกันเองจะได้รุ่น F2 มีดอกสีแดง ดอกสีชมพู และดอกสีขาว ดุงภาพที่ 15-9 ข. ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากการศึกษาต่อมาพบว่าสีของดอกลิ้นมังกรควบคุมด้วยแอลลีล 2 แอลลีล ถ้ากำหนดให้เป็น R กับ R’ และจีโนไทป์ RR แสดงลักษณะดอกสีแดง R’R’ แสดงลักษณะดอกสีขาวส่วนจีโนไทป์ RR’ จะแสดงลักษณะดอกสีชมพู ดังน้นการผสมพันธุ์ดอกลิ้นมังกรในภาพที่ 15-9 จึงแสดง ฟีโนไทป์และจีโนไทป์รุ่นต่างๆ เป็นดังภาพที่ 15-10 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

รู้หรือไม่ การเขียนจีโนไทป์ของยีนที่เป็นลักษณะทางพันธุกรรม ที่เป็นส่วนขยายของพันธุศาสตร์เมนเดลจะนิยมเขียนสัญลักษณ์ของยีนโดยมีอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่เอนที่มีสัญลักษณ์หรือเครื่องหมายปรากฏอยู่ข้างบนเช่น RR ดอกสีแดง R'R' ดอกสีขาว RR' ดอกสีชมพู หรือมีสัญลักษณ์หรือมีเครื่องหมายปรากฏอยู่ข้างล่าง เช่น r1r2r3 เป็นยีนที่ควบคุมให้เมล็ดข้าวสาลีมีสีขาว ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม จากภาพที่ 15.10 รุ่น F2 มีฟีโนไทป์และจีโนไทป์เป็นอย่างไร ในอัตราส่วนเท่าใดและแตกต่างจากผลการทดลองของเมลเดลอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จะเห็นได้ว่าลิ้นมังกรดอกสีชมพูควบคุมด้วยแอลลีล 2 แอลลีล คือ R และR’ โดยที่แอลลีลหนึ่งไม่สามารถข่มแอลลีลหนึ่งได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้ฟีโนไทป์อยู่ระหว่างฟีโนไทป์ของรุ่นพ่อแม่ที่เป็นฮอมอไซกัส ลักษณะดังกล่าวเป็นการข่มไม่สมบูรณ์ ( incomplete dominance ) รุ่น F2 จึงมีอัตราส่วนของฟีโนไทป์ ดอกสีแดง : ดอกสีชมพู : ดอกสีขาว เท่ากับ 1 : 2 : 1 นอกจากนี้ได้มีผู้ศึกษาลักษณะเส้นผมในคน กำหนดให้ยีน H ควบคุมลักษณะผมหยิก และยีน H’ ควบคุมลักษณะผมเหยียดตรง ดังนั้นจีโนไทป์ HH แสดงลักษณะผมหยิก H’ H’ และลักษณะผมเหยียดตรง และ H H’ แสดงลักษณะผมเป็นลอนหรือหนักศก พ่อและแม่ที่มีผมหยักศกจะมีโอกาสมีลูกที่มีลักษณะเส้นผมแตกต่างกัน ดังภาที่ 15-11 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ถ้าพ่อผมเหยียดตรงและแม่ผมหยิก ลูกที่เกิดมาจะมีฟีโนไทป์เป็นอย่างไร คำถาม จากภาพที่ 15-11 ลูกที่เกิดจากพ่อแม่ที่มีผมหยักศกจะมีฟีโนไทป์และจีโนไทป์เป็นอย่างไร ในอัตราส่วนเท่าใด ถ้าพ่อผมเหยียดตรงและแม่ผมหยิก ลูกที่เกิดมาจะมีฟีโนไทป์เป็นอย่างไร เหตุใดการถ่ายทอดลักษณะเส้นผมในคนจึงเป็นการข่มไม่สมบูรณ์ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ลักษณะของลูกที่เกิดจากพ่อและแม่ที่มีผมหยักศกจะมีฟีโนไทป์ได้ 3 ลักษณะ คือ ผมหยิก มีจีโนไทป์เป็น HH ผมหยักศกมีจีโนไทป์เป็น H H’ และผมเหยียดตรงมีจีโนไทป์เป็น H’ H’ อัตราส่วนของลูกที่มีผมหยิก : ผมหยักศก : ผมเหยียดตรงเป็น1:2: 1 อัตราส่วนของฟีโนไทป์จะเท่ากับอัตราส่วนของจีโนไทป์ ซึ่งมียีนที่ควบคุมลักษณะผมหยิกและยีนที่ควบคุมลักษณะผมเหยียดตรงเป็นแอลลีลกัน โดยที่ไม่มียีนใดเป็นยีนเด่นที่สมบูรณ์ จึงสรุปได้ว่าการถ่ายทอดลักษณะเส้นผมในคนเป็นการข่มไม่สมบูรณ์ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.2 การข่มร่วมกัน นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่าหมู่เลือด ระบบ ABOในคนจำแนกตามชนิดของแอนติเจน ซึ่งเป็นสารประกอบจำพวกไกลโคโปรตีน ที่อยู่ที่เยื้อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง มี 2 ชนิด คือ แอนติเจน A และ แอนติเจน B โดยที่หมู่เลือด A มีแอนติเจน Aและ เลือดหมู่ B มีแอนติเจน B จากการศึกษาพบว่า พ่อและแม่ที่มียีน ควบคุมเลือด หมู่ A ( IA) และเลือดหมู่ B (IB ) ที่เป็นฮอมอไซกัสโดมิแนนท์ จะได้ลูกที่มีเลือดหมู่ AB ( IA IB ) ดังภาพที่ 15-12 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากภาพที่ 15-12 หมู่เลือดของพ่อและแม่เป็นเลือดหมู่ A และเลือดหมู่ B ตามลำดับ มียีนควบคุมในสภาพฮอมอไซกัสโดมิแนนท์ทั้งคู่ จะมีลูกที่มีเลือดหมู่ AB ที่เกิดจากแอลลีล IA เข้าคู่กับแอลลีล IB แอลลีลทั้งสอง แอลลีลแสดงลักษณะเด่นได้เท่าๆกัน จุงแสดงออกร่วมกัน เรียกว่า การข่มร่วมกัน ( codominance ) รู้หรือไม่ หมู่เลือดในคนมีไม่ต่ำกว่า 14 ระบบ เช่น ABO MN Rh และ Xg เป็นต้น โดยหมู่เลือดระบบ ABO มียีนควบคุม 3 แอลลีล ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.3 มัลติเปิลแอลลีล ลักษณะพันธุกรรมของหมู่เลือดระบบ ABO เป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนโลคัสเดียว ( single locus ) แต่มีแอลลีลมากกว่า 2 แบบ คือไม่ได้มีแต่แอลลีล IA และ IB ดังกล่าวข้างต้นเท่านั้น แต่ยังมีแอลลีล i ซึ่งเป็นแอลลีลที่ไม่ควบคุมการสร้างทั้งแอนติเจน A และ B จากการศึกษาของเฟเล็กซ์ เบิร์นสไตน์ (Felex Bernstein ซึ่งเป็นคนแรกที่สามารถอธิบายการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของหมู่เลือดระบบ ABO โดยมีจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของหมู่เลือดระบบ ABO แสเงดังในตารางที่ 15.2 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากตารางที่ 15.2 ลักษณะการข่มร่วมกันของแอลลีลจะเป็นอย่างไร คำถาม จากตารางที่ 15.2 ลักษณะการข่มร่วมกันของแอลลีลจะเป็นอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากที่กล่าวมาแล้วว่าลักษณะพันธุกรรมของหมู่เลือดระบบ ABO เป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีน 3 แอลลีล คือ IA IB และ i ดังนั้นยีนที่มีมากกว่า 2 แอลลีลใน 1โลคัส เรียกว่า มัลติเปิลแอลลีล (multiple alleles) จากภาพที่ 15-13 เมื่อพ่อแม่มีเลือดหมู่ O และ AB ตามลำดับ ลูกจะมีโอกาสมีเลือดหมู่ A และ B ในอัตราส่วน 1 : 1 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากความรู้ที่เกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนขยายของพัธุศาสตร์เมนเดลที่นักเรียนได้ศึกษามาแล้วนั้น เพื่อให้มีความเข้าใจมากยิ่งขึ้นนักเรียนจะศึกษาได้จากการทำกิจกรรมที่ 15.3 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

1.2 นักเรียนจะอธิบายการแสดงออกของยีนที่ควบคุมสีขนในวัวได้ว่าอย่างไร กิจกรรทที่ 15.3 การแก้โจทย์ปัญหา เรื่องลักษณะพันธุกรรมที่เป็นส่วยขยายของพันธุ์ศาสตร์เมนเดล 1.ในการผสมพันธุ์ระหว่างวัวพันธุ์แท้ขนสีแดงเพศผู้กับวัวพันธุ์แท้ขนสีขาวเพศเมียจะได้รุ่น F1 มีขนสีโรน (rone) ทั้งหมด ลักษณะของขนสีขาวโรนคือ แต่ละเส้นจะมีสีขาวและสีแดงอยู่ด้วยกัน 1.1 เมื่อให้รุ่น F1 ผสมพันธ์กันเอง จงหาโอกาสของรุ่น F2 ที่มีขนเหมือนพ่อม่ 1.2 นักเรียนจะอธิบายการแสดงออกของยีนที่ควบคุมสีขนในวัวได้ว่าอย่างไร 2. ในการผสมพันธุ์ต้นลิ้นมังกรลักษณะใบกว้างมากพันธุ์กับลักษณะใบแคบพันธุ์แท้ถ้าลักษณะขนาดของใบลิ้นมังกรเป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนเพียงโลคัสเดียว และยีนที่ควบคุมเป็นยีนลักษณะข่มไม่สมบูรณ์ จงหาอัตราส่วนของฟีโนไทป์ ในรุ่น F2 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

3. ครอบครัวหนึ่งมีบุตร 4 คน ซึ่งมีเลือดหมู่ A B AB และ O ตามลำดับ จงหาว่าพ่อและแม่มีเลือดหมู่ใด และมีจีโนไทป์แบบใด 4. หมู่เลือดระบบ ABO ถูกควบคุมโดยแอลลีล IA IB และ I จงหาชนิดและอัตราส่วนของหมู่เลือดของลูกที่เกิดจากพ่อและแม่ที่มีจีโนไทป์ ดังต่อไปนี้ 4.1 IA I x IB IB 4.2 IA IB x ii 5. หญิง 2 คนเป็นแฝดที่เกิดจากไข่ใบเดียวกัน แผดคนพี่ที่แต่งงานกับสามีเลือดหมู่ A มีลูกเลือดหมู่ O ส่วนแฝดคนน้องแต่งงานกับสามีเลือดหมู่ B มีลูกเลือดหมู่ AB จงหาจีโนไทป์และหมู่เลือดของหญิงคู่แฝดนี้ 6. จงใช้เหตุผลทางพันธุ์ศาสตร์มาอธิบายความเป็นไปได้ ในกรณีศึกษาต่อไปนี้ 6.1 แม่และลูกมีเลือดหมู่ O ชายที่ถูกกล่าวหาว่าเป็นพ่อมีเลือดหมู่ AB 6.2 หญิงคนหนึ่งมีเลือดหมู่ AB ยืนยันว่าลูกที่มีเลือดหมู่ A เป็นบุตรที่แท้จริงของชายที่มีเลือดหมู่ O ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.4 พอลิยีน ลักษณะพันธุกรรมของถั่วลันเตาแต่ละลักษณะที่เมนเดลศึกษานัเนควบคุมด้วยยีน 1 คู่ นักเรียนคิดว่าลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตควบคุมด้วยยีนเพียงคู่เดียวเสมอไปหรือไม่ ในปี พ.ศ. 2452 เฮอร์แมน นิลส์สัน-เอิล (Herman Nilsson-Ehle) นักพันธุศาสตร์ชาวสวีเดนได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะสีของเมล็ดข้าวสาลี ซึงมียีนควบคุม 3 คู่ ถ้ากำหนดให้ R1R2R3เป็นยีนที่ควบคุมให้เมล็ดข้าวสาลีมีสีแดง และ r1r2r3 เป็นยีนที่ควบคุมให้เมล็ดข้าวสาลีมีสีขาวการผสมพันธุ์ข้าวสาลีที่มีเมล็ดสีแดงเข้มพันธุ์แท้และเมล็ดสีขาวพันธุ์แท้ พบว่ารุ่น F1 เมล็ดมีสีชมพู เมื่อนำรุ่นที่ F1 มาผสมพันธุ์กัน นักเรียนคอดได้ว่าจะได้รุ่น F2 ที่มีสีของเมล็ดข้าวสาลีแตกต่างกันอย่างไร นักเรียนศึกษาได้จากผลการทดลอง ดังภาพที่ 15-14 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

นักเรียนคิดว่าความเข้มของสีเมล็ดข้าวสาลีขึ้นอยู่กับอะไร คำถาม เมล็ดข้าวสาลีในรุ่น F2 มีฟีโนไทป์กี่แบบ คิดเป็นอัตราส่วนเท่าใดและโอกาสที่จะมีฟีโนไทป์เหมือนพ่อแม่เป็นเท่าใด นักเรียนคิดว่าความเข้มของสีเมล็ดข้าวสาลีขึ้นอยู่กับอะไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากผลการทดลองจะเห็นได้ว่า ฟีโนไทป์ของรุ่น F1 เมล็ดมีสีชมพูทั้งหมด ส่วนรุ่น F2 จะมีฟีโนไทป์แตกต่างกันเป็น 7 กลุ่ม ตั้งแต่กลุ่มที่มีเมล็ดสีแดงเข้ม และกลุ่มที่มีเมล็ด มีความเข้มของสีแดงลดน้อยลงเป็นลำดับ จนถึงกลุ่มที่มีเมล็ดสีขาวดังนั้นเมล็ดข้าวสาลี ที่มีจีโนไทป์ R1R1R2 R2R3R3 จะแสดงลักษณะ เมล็ดสีแดงเข้ม ส่วนเมล็ดข้าวสาลีที่มีจีโนไทป์ r1r1r2r2r3r3 จะแสดงลักษณะเมล็ดสีขาว และหากมียีน R น้อยกว่า 6 ยีน ก็จะทำให้ความเข้มของสีแดงของเมล็ดลดลงเป็นลำดับเกิดเป็นสีชมพูที่มีระดับความเข้มแตกต่างกันไป ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

มีผู้ศึกษาลักษณะสีตาของคน พบว่าสีตามียีนควบคุมหลายคู่ โดยยีนเด่นจะควบคุมให้มีการสร้างสารสีเมลานิน ถ้าจีโนไทป์มียีนเด่นหลายยีน ปริมาณของเมลานินก็จะมีมากทำให้ม่านตาสีต่างๆ ตั้งแต่สีน้ำตาลเข้มจนถึงสีน้ำตาลอ่อน ถ้าจีโนไทป์มีเฉพาะยีนด้อยก็จะไม่มีการสร้างสารสีเมลานินและมีตาสีฟ้าดังถาพที่ 15-15 ถ้านักเรียนสังเกตลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ก็จะพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีลักษณะแตกต่างกัน แม้แต่ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดเดียวกันก็ยังมีความแตกต่างกัน แต่จะมีความแตกต่างกันน้อยกว่าสิ่งมีชีวิตแตกต่างกันนี้เรียกว่า ความแปรผันทางพันธุกรรม ( genetic variation ) ลักษณะแต่งต่างกันเหล่านี้มีทั้งควบคุมด้วยยีนเดี่ยวและหลายคู่ ลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมด้วย ยีนหลายคู่ ( multiple gene หรือ polygenes ) เรียกว่าเป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยหลายยีนหรือ พอลิจีนิกเทรต ( polygenic trait ) เป็นลักษณะที่มีความแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยและลดหลั่นกันไป ฟีโนไทป์จึงมีการกระจายอย่างต่อเนื่องหรือกระจายแบบโค้งปกติ เช่น ลักษณะสีของเมล็ดข้าวสาลี ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ในภาพที่ 15-14 ถ้านำมาเขียนเป็นกราฟระหว่างขนาด ของประชากรขอแต่ละฟีโนไทป์ จะได้กราฟดังภาพที่ 15-16 เรียกลักษณะเช่นนี้ว่า ลักษณะทางพันธุกรรมที่มี การแปรผันต่อเนื่อง ( continuous variation trait ) เช่น ลักษณะความสูง สีผิวของคน การให้น้ำนมของวัว และขนาดของผลไม้ เป็นต้น ลักษณะเหล่านี้สามารถตรวจวัดเชิงปริมาณได้ จึงอาจเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเป็น ลักษณะเชิงปริมาณ ( quantitative trait ) จากผลการศึกษาดังกล่าว นิลส์สัน- เอิลจึงได้เสนอสมมติฐานว่า ลักษณะเชิงปริมาณถูกควบคุมด้วยยีนหลายคู่ ยีนแต่ละคู่แสดงผงต่อลักษณะนั้น และสิ่งแวดล้อมมีอิทธิพลสูงต่อการแสดงออกของยีน ส่วนลักษณะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน เช่น ลักษณะฟีโนไทป์ของหนังตาชั้นเดียวและหนังตาสองชั้น หูมีติ่งและหูไม่มีติ่ง มีลักยิ้ม ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

และไม่มีลักยิ้ม เป็นลักษณะที่ถูกควบคุมด้วยยีน 1 ตำแหน่ง จึงทำให้ทั้งสองลักษณะแตกต่างกันอย่างชัดเจน ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีการแปรผันไม่ต่อเนื่อง ( discontinuous variation trait ) ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม การควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมโดยมัลติเปิลแอลลีล แตกต่างจากการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมด้วยพอลิยีนอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.5 ยีนบนโครโมโซมเพศ นักเรียนได้ทราบแล้วว่าโครโมโซมของคนมีจำนวน 46 โครโมโซม ซึ่งจัดเป็นคู่ๆ ได้ 23 คู่ ในเพศชายและเพศหญิงมีโครโมโซมเหมือนกัน 22 คู่ เรียกว่า ออโตโซม ส่วนอีก 1 คู่ ต่างกัน เรียกว่า โครโมโซมเพศ ในเพศหญิงมีโครโมโซมเพศเป็น XX และเพศชายมีโครโมโซมเพศเป็น XY ลักษณะทางพันธุกรรมของคนถูกควบคุมด้วยยีนที่มีตำแหน่งอยู่บนออโตโซมและโครโมโซมเพศ ยีนจำนวนมากอยู่บนออโดโซมซึ่งส่วนใหญ่การถ่ายทอดยีนบนออโตโซมที่เป็นส่วนขยายของพันธุศาสตร์เมนเดล เช่น หมู่เลือดระบบ ABO หมู่เลือดระบบ Rh และสีตา เป็นต้น นักเรียนคิดว่าการถ่ายทอดยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศแตกต่างจากการถ่ายทอดยีนที่อยู่บนออโตโซมอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

รู้หรือไม่ โรคธาลัสซีเมีย (Thalassemai) ผู้ป่วยจะมีอาการโลหิตจางมาแต่กำเนิด มีอาการดีซ่าน เริ่มด้วยตับและม้ามโต จนอาจทำให้หัวใจวายได้ ซึ่งเกิดจากยีนด้อยในโครโมโซมคู่ที่ 16 และยีนด้อยในโครโมโซมคู่ที่ 11 ถ้าเป็นยีนด้อยในโครโมโซม 16 ทำให้กรสร้างพอลิเพปไทด์สายแอลฟาของฮีโมโกบินผิดปกติ แต่ถ้าเกิดจากยีนด้อยในโครโมโซมคู่ที่ 11 จะทำให้การสร้างพอลิเพปไทป์ สายบีตาผิดปกติ ในประเทศไทยมีประชากรที่มียีนของโรคธาลัสซีเมียประมาณร้อยละ 20-30 แต่ไม่แสดงอาการของโรค เป็นพาหะที่สามารถทอดยีนที่ทำให้เกิดโรคธาลัสซีเมียได้ คนไทยเป็นโรคนี้ประมาณร้อยละ 2 ของประชากร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ในปีพ.ศ. 2453 โทมัส ฮันท์ มอร็แกน (Thomas Hunt Morgan) และผู้ร่วมงานแห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ทดลองเลี้ยงแมลงหวี่และผสมพันธ์ได้จำนวนหลายพันตัว และพบลักษณะพันธุกรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศเป็นครั้งแรก ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

แมลงหวี่มีโครโมโซม 4คู่ โดยมีออโตโซม 3คู่ และ โครโมโซมเพศ 1 คู่ แมลงหวี่เพศเมียมีโครโมโซมเพศ เป็น XX เพศผู้มีโครโมโซมเพศเป็น XY ดังภาพที่ 15-18 ในธรรมชาติแมลงหวี่มีตาสีแดง มอร์แกน ทดลองผสม พันธุ์แมลงหวี่หลายชั่วรุ่นทำให้ได้ลูกหลานจำนวนมาก ปรากฏว่าแมลงหวี่เพศผู้บางตัวมีตาสีขาว จึงนำมาผสมพันธุ์กับแมลงหวี่เพศเมียตาสีแดง ได้รุ่น F1 ตาสีแดงทุกตัว จากนั้นให้รุ่น F1 ผสมพันธ์กันเองได้รุ่น F2 นั้น เพศเมียทุกตัวมีตาสีแดง ส่วนเพศผู้มีตาสีแดงต่อตาสีขาวในอัตราส่วน 1 : 1 และในรุ่น F2 แมลงหวี่ตาสีขาวจะพบเฉพาะเพศผู้เท่านั้น แม้ว่าเพศเมียจะมีจำนวนหลายพันตัวแต่ก็ไม่ปรากฏว่ามีตาสีขาวเกิดขึ้นเลย ดังภาพ 15-19 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม จากผลการทดลองการถ่ายทอดลักษณะสีตาของแมลงหวี่ นักเรียนทราบหรือไม่ว่าลักษณะใดเป็นลักษณะเด่นและลักษณะใดเป็นลักษณะด้อย ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ถ้าการถ่ายทอดลักษณะตาสีขาวของแมลงหวี่เกี่ยวข้องกับเพศ จะเป็นไปได้หรือไม่ว่าอาจเกี่ยวข้องกับโครโมโซมเพศด้วย สมมติฐานของมอร์แกนอธิบายได้จากผลการทดลองการผสมพันธุ์ของแมลงหวี่ ดังภาพที่ 15-20 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ยีนควบคุมลักษณะสีตาของแมลงหวี่มีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซมชนิดใด คำถาม ยีนควบคุมลักษณะสีตาของแมลงหวี่มีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซมชนิดใด แมลงหวี่เพศเมียจะมีโอกาสมีตาสีขาวได้หรือไม่ อย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากผลการทดลองดังกล่าวมอร์แกนได้อธิบายว่า ลักษณะสีตาของแมลงหวี่เกิดจากยีนที่ควบคุมลักษณะสีตามีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซม X โดยแอลลีลที่ควบคุมตาสีแดง จะแสดงลักษณะข่มต่อแอลลีลที่ควบคุมตาสีขาว ส่วนโครโมโซม Y จะไม่มียีนที่ควบคุมสีตา แมลงหวี่รุ่นลูกเพศผู้จะได้รับโครโมโซม Xมาจากแม่และโครโมโซม Y มาจากพ่อ ส่วนแมลงหวี่รุ่นลูกเพศเมียจะได้รับโครโมโซม X มาจากพ่อและแม่ ซึ่งแมลงหวี่รุ่นลูกเพศผู้ที่มียีนควบคุมตาสีขาวเพียงแอลลีลเดียวก็แสดงลักษณะตาสีขาว ส่วนแมลงหวี่รุ่นลูกเพศเมียจะแสดงออกลักษณะทางตาสีขาวได้ก็ต่อเมื่อมียีนควบคุมตาสีขาว 2 ยีน การถ่ายทอดยีนที่อยู่บนโครโมโซม เรียกว่า ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ (sex-linked gene) นักเรียนทราบหรือไม่ว่าการถ่ายทอดลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศในคนได้แก่ลักษณะใดบ้างและปรากฏในเพศใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศ ในคนมีมากกว่า 100 ลักษณะ ลักษณะเหล่านี้มีทั้งยีนเด่นและยีนด้อย ซึ่งส่วนมากที่พบมักจะเป็นยีนด้อยมากกว่า ยีนที่มีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซม X เรียกว่า ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับ X (X-liked gene) บางยันก่อให้เกิดโรคหรือลักษณะผิดปกติ รู้หรือไม่ การศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของคนใช้วิเคราะห์พันธุประวัติ ซึ่งเป็นการนำข้อมูลของลักษณะทางพันธุกรรมของบุคคลต่างๆ ในครอบครัวเดียวกันจากหลายๆ รุ่นนำมาเขียนเป็นแผนผังพันธุประวัติ แล้วพิจารณาลักษณะดังกล่าวว่ามีการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมอย่างไร แผนผังพันธุประวัติประกอบด้วยสัญลักษณ์ต่างๆ แทนตัวบุคคล เพศและลักษณะทางพันธุกรรม ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากบทเรียนเรื่องระบบประสาทและอวัยวะรับความรู้สึก นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่า คนบางคนเป็นตาบอดสีเนื่องจากความบกพร่องของเซลล์รูปกรวย ตาบอดสีส่วนใหญ่ พบในเพศชาย นักเรียนคิดว่ายีนที่ควบคุมลักษณะตาบอดสีเป็นยีนเกี่ยวเนื่องกับ X หรือไม่ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากการศึกษาลักษณะตาบอดสีของครอบครัวหนึ่ง สามารถนำมาเขียน พันธุประวัติ ( pedigree ) ได้ดังภาพที่ 15-21 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ชายคนที่1 และคนที่4 ในรุ่น III ได้รับการถ่ายทอดยีนตาบอดสีมาได้อย่างไร คำถาม ชายคนที่1 และคนที่4 ในรุ่น III ได้รับการถ่ายทอดยีนตาบอดสีมาได้อย่างไร ลักษณะตาบอดสีส่วนใหญ่ปรากฏในเพศใด และลูกสาวจะมีโอกาสเป็นตาบอดสีได้เมื่อพ่อและแม่จีโนไทป์อย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากพันธุประวัติแสดงการถ่ายทอดลักษณะตาบอดสีในคน จะเห็นว่าลักษณะตาบอดสีปรากฏในเพศชาย อาจเป็นไปได้หรือไม่ว่ายีนที่ควบคุมตาบอดสีเป็นยีนด้อยที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ ถ้ากำหนดให้ C เป็นยีนควบคุมลักษณะตาปกติ และ c เป็นยีนควบคุมลักษณะตาบอดสีถ้าเป็นเช่นนั้นจริงชายคนที่ 1และคนที่ 4 ในรุ่นที่ III จะจีโนไทป์ Xc Y ดั้งนั้นหญิงคนที่ 1 และคนที่ 2 ในรุ่น II จะมีจีโนไทป์ XCXc เป็นพาหะ ( carrier ) เพราะรับยีนควบคุมลักษณะด้อยที่เป็นตาบอดสี Xc มาจากพ่อ แสดงว่ายีนตาบอดสีเป็นยีนด้อยที่อยู่บนโครโมโซม X ยีนด้อยที่อยู่บนโครโมโซม X จะมีโอกาสแสดงลักษณะที่ปรากฏอยู่ในเพศชายได้มากกว่ายีนด้อยในออโตโซม และลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนด้อยบนโครโมโซม x จะมีโอกาสปรากฏในเพศชายมากกว่าเพศหญิง ส่วนในเพศหญิงลักษณะดังกล่าวจะแสดงออกได้ต่อเมื่อได้รับยีนด้อยมาจากพ่อและแม่ เช่นในครอบครัวที่พ่อมีจีโนไทป์ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

เป็น Xc Y และมีแม่เป็นจีโนไทป์เป็น XCXc หรือ XCXC คำถาม เป็น Xc Y และมีแม่เป็นจีโนไทป์เป็น XCXc  หรือ XCXC การถ่ายทอดยีนที่อยู่บนโครโมโซม X เป็นไปตามกฎของเมนเดลหรือไม่ อย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

รู้หรือไม่ การกำหนดเพศ เพศผู้ เพศเมีย คน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม XY XX การกำหนดเพศ เพศผู้ เพศเมีย คน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม XY XX นก สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ZZ WZ ตั๊กแตน จิ้งหรีด แมลงสาบ XO XX หลักการเขียนจีโนไทป์ของยีนบนโครโมโซมเพศของสิ่งมีชีวิตที่เพศเมียมีโครโมโซมเพศเหมือนกันแต่เพศผู้มีโครโมโซมเพศต่างกัน เช่น โครโมโมโซมเพศของคนเป็นดังนี้ 1.โครโมโซมเพศหญิงเป็น XX โครโมโซมเพศชายเป็น XY 2. เขียนยีนที่มุมด้านขวาของโครโมโซม X เช่น XCXC XCXc XcXc XCY Xc Y ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

โรคทางพันธุกรรมในคนที่เกิดจากยีนด้อยบนโครโมโซม X ที่พบในลักษณะเดียวกับตาบอดสียังมีอักดังตัวอย่างต่อไปนี้ โรคฮีโมฟิเลีย (hemophilia) หรือโรคเลือดแข็งตัวช้าหรือโรคเลือดไหลไม่หยุด เป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนควบคุมด้วยยีนด้อยบนโครโมโซม X ทำให้ร่างกายขาดโปรตีนบางชนิดที่ช่วยในการแข็งตัวของเลือด มีอาการเลือดออกง่ายและหยุดไหลช้าเมื่อเกิดบาดแผล ในประเทศไทยพบโรคนี้ประมาณ 1 คน ต่อประชากร 10,000 คน ปัจจุบันสามารถผลิตโปรตีนที่ทำให้เลือดแข็งตัวเพื่อช่วยให้ผู้ป่วยมีชีวิตยืนยาวและสุขภาพดีขึ้น ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

โรคภาวะพร่องเอนไซม์ G-6-PD (glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency ) เกิดจากการขาดเอนไซม์ G-6-PD ไม่ปรากฏอาการของโรคอย่างชัดเจน อาการที่พบ เช่น โลหิตจาง ตัวเหลืองซีด อ่อนเพลีย ปวดศรีษะ ปวดท้อง คลื่นไส้และปัสสาวะเป็นสีดำ นอกจากนี้อาจแสดงอาการเมื่อร่างกายได้รับสารบางอย่าง ผู้ที่ขาดเอนไซม์นี้จะมีอาการแพ้ยารักษาโรคมาลาเรีย เช่น ไพรมาควีน ควินิน แพ้ยาปฏิชีวนะ เช่น คลอแรมแฟนิคอล ซัลโฟนาไมด์ แพ้ยา แก้ปวดลดไข้ เช่น แอสไพริน พาราเซตามอล และแพ้อาหารบางชนิด เช่น ถั่วปากอ้า หรือ สูดกลิ่นจากถั่วปากอ้าเข้าไป ในประเทศไทยพบผู้ที่มีภาวะพร่องเอนไซม์ดังกล่าวถึงร้อยละ 12 ของประชากรเพศชาย โรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากยีนเด่นบนโครโมโซม X พบได้น้อย ได้แก่ โรคขนยาวรุงรังตามใบหน้า ลำตัวและแขนขา หรือเรียกว่า มนุษย์หมาป่า ( congenital generalized hypertrichosis ) ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม ถ้าแม่เป็นโรคฮีโมฟิเลีย พ่อปกติ ลูกชายและลูกสาวจะมีโอกาสเป็นโรคฮีโมฟิเลียทุกคนหรือไม่ อย่างไร นักเรียนสรุปได้อย่างไรว่าลักษณะใดถูกควบคุมด้วยยีนเด่นหรือยีนด้อยบนโครโมโซม X ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

สำหรับยีนบนโครโมโซม Y ส่วนใหญ่เป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมลักษณะของเพศชาย เนื่องจากโครโมโซม Y ขนาดเล็กจึงมียีนอยู่จำนวนน้อย กักษรถ่ายทอดยีนบนโครโมโซม Y จะถ่ายทอดจากพ่อไปยังลูกชาย จากลูกชายไปยังหลานชาย และถ่ายทอดต่อๆ ไปยังเพศชายทุกคนที่ได้รับโครโมโซม Y เรียกว่า ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับ Y (Y-linked gene) ได้แก่ ยีนที่ควบคุมลักษณะเพศชาย ดังนั้นคนที่มีโครโมโซม Y จึงแสดงลักษณะเพศชาย นอกจากนี้ในโครโมโซม Y ยังมียีนควบคุมลักษณะอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางเพศอยู่ด้วย ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม ลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนที่อยู่บนโครโมโซม Y จะมีปรากฏในลูกสาวได้หรือไม่เพราะเหตุใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

การถ่ายทอดยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศเป็นการถ่ายทอดยีนที่เป็นส่วนขยายของพันธุศาสตร์เมนเดล จะปรากฏลักษณะในเพศหนึ่งมากกว่าอีกเพศหนึ่ง แต่การถ่ายทอดยีนบนออโตโซมจะปรากฏลักษณะได้เท่าๆ กันทั้งสองเพศ เพื่อให้นักเรียนมีความเข้าใจเกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมโดยยีนบนโครโมโซมเพศมากขึ้น นักเรียนจะศึกษาได้จากการทำกิจกรรมต่อไปนี้ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

กิจกรรทที่ 15.4 การแก้โจทย์ปัญหา เรื่องลักษณะพันธุกรรมที่ควบคุมโดยยีนบนโครโมโซมเพศ 1.หญิงคนหนึ่งตาปกติมีพ่อเป็นโรคตาบอดสี แต่งงานกับชายปกติ ซึ่งมีพ่อเป็นโรคตาบอดสี จงหาโอกาสของลูกที่จะเป็นโรคตาบอดสี 2. โรคกล้ามเนื้อแขนขาลีบเป็นลักษณะด้อยบนโครโมโซม X ถ้าชายเป็นโรคกล้ามเนื้อแขนขาลีบแต่งงานกับหญิงที่เป็นพาหะ ลูกจะมีจีโนไทป์และฟีโนไทป์เป็นอย่างไร อัตราส่วนเท่าใด 3. โรคฮีโมฟีเลียควบคุมด้วยยีนด้อยบนโครโมโซม X หญิงปกติคนหนึ่งแต่งงานกับชายที่เป็นโรคฮีโมฟีเลีย มีลูกสาวคนหนึ่งเป็นโรคฮีโมฟีเลีย จงหา 3.1 จีโนไทป์ของหญิงชายคู่นี้ 3.2 จีโนไทป์ของลูกชายและลูกสาวทุกคน 3.3 ลูกสาวที่เป็นโรคฮีโมฟีเลียคิดเป็นร้อยละเท่าใดของลูกสาวทั้งหมด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

4. จากพันธุประวัติของครอบครัวหนึ่งที่มีประวัติเกี่ยวกับโรคฮีโมฟีเลีย 4 4.จากพันธุประวัติของครอบครัวหนึ่งที่มีประวัติเกี่ยวกับโรคฮีโมฟีเลีย 4.1 เพราะเหตุใดครอบครัวที่ 1 จึงมีลูกชายที่ไม่เป็นโรคฮีโมฟีเลีย 4.2 เพราะเหตุใดครอบครัวที่ 2 จึงมีลูกชายคนหนึ่งเป็นโรคฮีโมฟีเลีย 4.3 ลูกสาวของครอบครัวใดที่เป็นพาหะทุกคน เป็นเพราะเหตุใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

5. หมู่เลือดระบบ ABO ในคนควบคุมด้วยยีนบนออโตโซม โรคตาบอดสีควบคุมด้วยยีนด้อยบนโครโมโซมเพศ พ่อและแม่มีเลือดหมู่ A และตาปกติทั้งคู่ มีลูกชายคนหนึ่งมีเลือดหมู่ O และตาบอดสี จงหาอัตราส่วนของฟีโนไทป์ ดังต่อไปนี้ 5.1 ถ้าลูกสาวของพ่อแม่คู่นี้มีเลือดหมู่ O และตาปกติ 5.2 ถ้าลูกชายของพ่อแม่คู่นี้มีเลือดหมู่ A และตาบอดสี ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.6 ยีนบนโครโมโซมเดียวกัน ลักษณะทางพันธุกรรมที่พบในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดหลายลักษณะ ยีนที่ควบคุมลักษณะเหล่านี้มีจำนวนมาก และมีจำนวนมากกว่าจำนวนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตนั้น เช่น แมลงหวี่ มียีนประมาณ 5,000 ยีน อยู่บนโครโมโซม 4 คู่ ในคนมียีนประมาณ 30,000-40,000 ยีน อยู่บนโครโมโซม 32 คู่ เป็นไปได้หรือไม่ว่าแต่ละโครโมโซมจะมียีนอยู่เป็นจำนวนมาก ในปี พ.ศ. 2446 วอลเตอร์ ซัตตัน ( Walter Shutton ) ได้เสนอความเห็นไว้ว่า โครโมโซมเป็นแหล่งรวมของยีน ในโครโมโซมหนึ่งน่าจะมียีนอยู่เป็นจำนวนมาก การที่ยีน 2 โลคัสหรือมากกว่า 2 โลคัสมีการถ่ายทอดไปด้วยกันพร้อมๆกัน เรียกว่า ลิงค์เกจ ( linkage ) สิ่งที่น่าสงสัยต่อไปก็คือ เมื่อมีการถ่ายทอดยีนที่เป็นลิงค์เกจไปสู่เซลล์สืบพันธุ์ยีนเหล่านี้จะถูกถ่ายทอดไปอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

กลุ่มลิงค์เกจ (linkage group ) รู้หรือไม่ กลุ่มลิงค์เกจ (linkage group ) หมายถึงกลุ่มของยีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกันที่มีแนวโน้มจะถ่ายทอดไปพร้อมๆ กันมากกว่าที่จะถ่ายทอดอย่างเป็นอิสระต่อกัน ถ้ายีน 2 โลคัสอยู่ไกลกันมาก ก็จะไม่เป็นลิงค์เกจ แม้จะอยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาลักษณะต่างๆของแมลงหวี่ เช่น ชนิดของปีก สีตัว ความยาวของขา ชนิดของหนวด เป็นต้น พบว่าในแมลงหวี่มียีนที่ควบคุมตัวสีน้ำตาลเป็นยีนเด่น (B) ยีนควบคุมลักษณะตัวสีดำเป็นยีนด้อย (b) ส่วนยีนที่ควบคุมลักษณะปีกตรงเป็นยีนเด่น (C) และยีนที่ควบคุมลักษณะปีกโค้งเป็นยีนด้อย ( c ) ดังภาพที่ 15-22 ยาว ของขา ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

เมื่อผสมพันธุ์แมลงหวี่ลักษณะตัวสีน้ำตาลปีกตรงที่เป็นเฮเทอโซไซกัสกับแลงหวี่สีดำปีกโค้ง รุ่น F1 จะมีลักษณะ คือ ตัวสีน้ำตาลปีกตรงและตัวสีดำปีกโค้ง อัตราส่วนประมาณ 1 : 1 ดังภาพที่ 15-23 ถ้าเป็นไปตามกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระแมลงหวี่ตัวสีน้ำตาลปีกตรงเป็นเฮเทอโรไซกัสที่มีจีโนไทป์เป็น BbCc จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 4 ชนิด คือ BC Bc bC และ bc และแมลงหวี่ตัวสีดำปีกโค้งที่มีจีโนไทป์เป็น bbcc จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ชนิดเดียวกันคือ bc เมื่อผสมพันธุ์กันจะได้ลูกที่มีฟีโนไทป์เป็น 4 ลักษณะ คือ ตัวสีน้ำตาลปีกตรง ตัวสีน้ำตาลปีกโค้ง ตัวสีดำปีกตรง ตัวสีดำปีกโค้งในอัตราส่วน 1:1:1:1 แต่จากผลการทดลองรุ่น F1 ฟีโนไทป์มี 2 ลักษณะเท่านั้น คือ ตัวสีน้ำตาลปีกตรง และตัวสีดำปีกโค้งในอัตราส่วน 1:1 ซึ่งไม่เป็นไปตามกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระของเมนเดล นักเรียนคิดว่าจะเป็นไปได้หรือไม่ที่ยีนควบคุมลักษณะตัวสีน้ำตาลอยู่บนโครโมโซมเดียวกันกับยีนควบคุมลักษณะปีกตรงและยีนที่ควบคุมลักษณะตัวสีดำ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

กับยีนควบคุมลักษณะปีกโค้งอยู่ตนโครโมโซมเดียวกัน ถ้าสมมติฐานรี้เป็นจริง ผลการทดลองก็น่าจะเป็นดังภาพที่ 15-23 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

จากการผสมพันธุ์แมลงหวี่ดังกล่าว รุ่น F1 จะมีฟีโนไทป์เพียง 2 ลักษณะ แสดงว่ายีน B และ C อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ส่วนยีน b และ c อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ซึ่งเป็นฮอมอโลกัสโครโมโซม ดังนั้นแมลงหวี่ตัวสีน้ำตาลปีกตรงในรุ่นพ่อแม่ซึ่งมีจีโนไทป์เป็นเฮเทอโรไซกัสจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ 2 ชนิด คือ BC และ bc ส่วนแมลงหวี่ตัวสีดำปีกโค้งสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้เพียงชนิดเดียวคือ bc และลูกที่เกิดขึ้นมีลักษณะตัวสีน้ำตาลปีกตรง : ตัวสีดำปีกโค้งในอัตราส่วน 1:1 แสดงว่ายีนควบคุมลักษณะของปีกอยู่บนโครโมโซมเดียวกันซึ่งจัดว่าเป็น ลิงค์ยีน ( linked gene ) จากการศึกษาค้นคว้าต่อมาพบว่ายีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกันจะถ่ายทอดไปด้วยกัน แต่จากการผสมพันธุ์แมลงหวี่ลักษณะตัวสีน้ำตาลปีกตรงที่เป็นเฮเทอโรไซกัสและลักษณะตัวสีดำปีกโค้งต่อมา ปรากฏว่าได้ลูก 4 ลักษณะ ดังภาพที่ 15-24 LOGO www.themegallery.com

ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ลักษณะตัวสีดำปีกตรงและตัวสีน้ำตาลปีกโค้งเกิดมาได้อย่างไร เป็นไปได้หรือไม่ว่ายีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกันเมื่อมีการถ่ายทอดยีนเหล่านี้จะมีโอกาสแยกออกจากกัน อาจเป็นไปได้ว่า แมลงหวี่ตัวสีน้ำตาลปีกโค้งเกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีนควบคุมตัวสีน้ำตาลไปรวมกับยีนควบคุมปีกโค้ง ในทำนองเดียวกันแมลงหวี่ตัวสีดำปีกตรงเกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีนควบคุมปีกตรง สิ่งที่น่าสงสัยต่อไปก็คือรวมกันใหม่ของยีนที่อยู่บนคู่ของฮอมอไซกัสโครโมโซมเกิดขึ้นได้อย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ตามที่นักเรียนได้ศึกษาเรื่องการแบ่งเซลล์มาแล้วว่าใน ระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ฮอมอไซกัสโครโมโซม จะมาเข้าคู่กันในระยะโพรเฟส I โครโมโซม ที่จะเข้าคู่กันจะ แนบชิดกันทำให้มีโอกาสแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครมาทิดของ ฮอมอโลกัสโครโมโซม เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การไขว้ เปลี่ยนหรือ ครอสซิงโอเวอร์ (crossing over) ดังภาพที่ 15-25 การเกิดครอสซิงโอเวอร์ทำให้ยีนที่เคยถ่ายทอดไปด้วยกัน บางส่วนจะต้องแยกจากกันไปยังเซลล์สืบพันธ์ bC ซึ่งมีการรวมกันใหม่ของยีน (genetic recombination) แต่เซลล์สืบพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นชนิด BC และ bc เนื่องจากไม่มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนของโครมาทิดกันและเซลล์สืบพันธุ์เกิดการแปรผันทางพันธุกรรม เมื่อมีการปฏิสนธิลักษณะของลูกก็จะแปรผันแตกต่างกันไป ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

การแลกเปลี่ยนระหว่างกลุ่มยีน B และ b กับกลุ่มยีน C และ c จะมีโอกาสเกิดขึ้นได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างยีน 2 กลุ่ม ถ้ายันทั้ง 2 อยู่ชิดกันมากย่อมมีโอกาสแลกเปลี่ยนกันน้อย ถ้ายีนอยู่ห่างกันก็จะมีโอกาสมากขึ้นตามลำดับ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.7 ลักษณะที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของเพศ ลักษณะบางลักษณะที่แสดงออกในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงถูกควบคุมด้วยยีนเด่นในออโตโซม แต่ยีนจะแสดงออกในแต่ละเพศได้ไม่เท่ากัน โดยมีฮอร์โมนเพศเป็นตัวควบคุมตัวอย่างที่พบในคน ได้แก่ ศีรษะล้าน เมื่อกำหนดให้ B เป็นยีนควบคุมลักษณะศีรษะล้าน และ B+ เป็นยีนควบคุมลักษณะศีรษะไม่ล้าน เพศชายและเพศหญิงจะมีจีโนไทป์และฟีโนไทป์ดังภาพ 15-26 ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม ถ้าหญิงศีรษะล้านแต่งงานกับชายศีรษะไม่ล้าน ลูกสาวและลูกชายที่เกิดขึ้นจากหญิงชายคู่นี้จะมีลักษณะของศีรษะอย่างไร ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.7 ลักษณะที่อยู่ภายใต้อิทธพลของเพศ จากภาพที่ 15-26 จีโนไทป์ BB และ B+B+ จะแสดงฟีโนไทป์เหมือนกันทั้งเพศชายและเพศหญิง คือ BB แสดงลักษณะของศีรษะล้าน และ B+B+ แสดงถึงหนังศีรษะไม่ล้าน ส่วนจีโนไทป์ที่เป็นเฮเทอโรไซกัส คือ BB+ จะแสดงฟีโนไทป์ต่างกันในแต่ละเพศ คือในเพศชายจะแสดงลักษณะศีรษะล้าน ส่วนในเพศหญิงจะแสดลงลักษณะศีรษะไม่ล้าน ยีนควบคุมลักษณะศีรษะล้านจึงเป็นยีนเด่นในเพศชาย แต่จะเป็นยีนด้อยในเพศหญิง แสดงว่าศีรษะล้านเป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่แสดงออกได้ทั้งสองเพศ แต่ในเพศชายมีโอกาสแสดงลักษณะศีรษะล้านมากกว่าเพศหญิงการแสดงออกของยีนที่จะเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อย ขึ้นอยู่กับเพศหรืออิทธิพลของฮอร์โมนเพศชายลักษณะที่ถูกควบคุมด้วยยีนที่แสดงลักษณะเด่นในเพศหนึ่งและแสดงลักษณะด้อยในอีกเพศหนึ่ง เรียกว่า ลักษณะที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของเพศ ( sex-influenced traits ) ลักษณะศีรษะล้านจะเริ่มแสดงออกเมื่ออายุประมาณ 30 ปี

15.5.7 ลักษณะที่อยู่ภายใต้อิทธพลของเพศ โดยผมกลางศีรษะจะเริ่มร่วงและขยายปริมาณเพิ่มขึ้น ในเพศหญิงลักษณะศีรษะล้านจะมีลักษณะผมบางลงกว่าปกติกว่าเท่านั้น ซึ่งจะไม่เหมือนในเพศชาย ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.8 ลักษณะที่ปรากฏจำเพาะเพศ ลักษณะพันธุกรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนออโตโซม บางลักษณะขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมภายในร่างกายของแต่ละเพศ เช่น อาจในฮอร์โมนเพศมาเกี่ยวข้อง ได้มีผู้ศึกษาลักษณะขนหางของไก่บางพันธุ์ซึ่งจะแตกต่างกันมากระหว่างไก่เพศผู้และไก่เพศเมีย ตามปกติแล้วไก่เพศผู้จะมี ขนแบบค็อก ( cock feather ) ซึ่งมีลักษณะหางยาวโค้งสวยงาม ดังภาพที่ 15-27 ก. ส่วนไก่เพศเมียจะมีขนแบบเฮน ( hen feather ) มีลักษณะหางสั้นตรง ดังภาพที่ 15-27 ข. เมื่อกำหนดให้ H เป็นยีนควบคุมลักษณะขนแบบเฮนและ h เป็นยีนควบคุมลักษณะขนแบบค็อก ซึ่งแสดงฟีโนไทป์และจีโนไทป์ดังนี้ ฟีโนไทป์ของไก่เพศเมีย จีโนไทป์ ฟีโนไทป์ของไก่เพศผู้ ขนแบบเฮน HH Hh hh ขนแบบค็อก ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถาม นักเรียนคิดว่าจะสรุปได้อย่างไรเกี่ยวกับการแสดงออกของยีนที่ควบคุมลักษณะของขนหางในไก่ ในการผสมพันธุ์ไก่เพศเมียขนแบบเฮนกับไก่เพศผู้ขนแบบค็อก ลูกไก่ทั้งเพศผู้และเพศเมียที่เกิดขึ้นมีลักษณะขนแบบเฮนทุกตัว จงหาจีโนไทป์ของพ่อแม่คู่นี้ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.8 ลักษณะที่ปรากฏจำเพาะเพศ จากภาพที่ 15-27 จะเห็นได้ว่าจีโนไทป์ HH และ Hh ในไก่เพศผู้และเพศเมียจะ แสดงลักษณะออกมาเหมือนกัน คือขนแบบเฮน ส่วนจีโนไทป์ hh จะแสดงลักษณะ ต่างกันในแต่ละเพศกล่าวคือ ไก่เพศผู้จะแสดงลักษณะขนแบบค็อก ส่วนไก่เพศเมียจะ แสดงลักษณะขนแบบเฮน แสดงว่าไก่เพศผู้มีขนได้สองแบบขณะที่ไก่เพศเมียมีขนได้ แบบเดียว ดังนั้นลักษณะขนแบบค็อกในไก่ถูกกำจัดในแสดงออกเฉพาะในไก่เพศผู้ เท่านั้นลักษณะทางพันธุกรรมที่แสดงออกเฉพาะในเพศใดเพศหนึ่งนี้เรียกว่าลักษณะที่ ปรากฏจำเพาะเพศ ( sex-limited traits ) ตัวอย่างในคน เช่น ยีนควบคุมผลิตน้ำนม จะ แสดงออกเฉพาะเพศหญิง ส่วนในเพศชายจะไม่มีการผลิตน้ำนมแม้ว่าจะมียีนนี้ก็ตาม ในทำนองเดียวกันการมีหนวดเครา เสียงห้าว และความกว้างของหน้าอกจะแสดงออก เฉพาะในเพศชายเท่านั้น ส่วนตัวอย่างที่พบในสัตว์เช่น การมีเขายาวหรือเขาสั้นของวัว ปริมาณการผลิตน้ำนมของแม่วัว เป็นต้น ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

15.5.8 ลักษณะที่ปรากฏจำเพาะเพศ ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถามท้ายกิจกรรมบทที่ 15 1. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสัมพันธ์กับกฏแห่งการแยกและกฏแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระอย่างไร 2. หนูตัวหนึ่งสร้างสเปิร์มแบบ aBCDE ผสมกับเซลล์ไข่แบบ abcDe จงหาจีโนไทป์ของลูกทีเกิดขึ้นจากปฏิสนธิ และลูกมีโอกาสสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้กี่แบบ อะไรบ้าง 3. หญิงคนหนึ่งเป็นโรคตาบอดสี เมื่อแต่งงานกับชายตาปกติ 3.1 ลูกชายจะมีโอกาสเป็นโรคตาบอดสีหรือไม่ 3.2 ลูกสาวจะเป็นโรคตาบอดสีหรือพาหะ 4. ในการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของมนุษย์ทำให้ยากกว่าในพืช จงให้เหตุผลว่าเป็นเพราะเหตุใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถามท้ายกิจกรรมบทที่ 15 5. ชายคนหนึ่งมีฟันสีน้ำตาล แต่งงานกับหญิงฟันสีขาว ทั้งคู่มีลูกทั้งหมด 7 คน สี่คนแรกเป็นลูกสาวมีฟันสีน้ำตาลทุกคน สามคนต่อมาเป็นลูกชาย มีฟันสีขาวทุกคน ต่อมาลูกชายแต่ละคนของชายหญิงคู่นี้ไปแต่งงานกับหญิงฟันขาว แต่ละครอบครัวมีลูกสาว 2 คน ลูกทุกคนมีฟันสีขาว ส่วนลูกสาวคนหนึ่ง (ก) ในจำนวน 4 คนของชายหญิงคู่นี้แต่งงานกับชาย (ข) ที่มีฟันสีขาว และลูกชายคนแรกมีฟันสีน้ำตาบ ลูกชายคนที่ 2 มีฟันสีขาว 5.1 จงเขียนพันธุประวัติของครอบครัวนี้ 5.2 การถ่ายทอดลักษณะฟันสีน้ำตาลของคนในครอบครัว ถูกควบคุมด้วยยีน เด่นหรือยีนด้อย และยีนมีตำแหน่งอยู่ในโครโมโซมชนิดใด ครูฐิติรัตน์ กันนะ : โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

คำถามท้ายกิจกรรมบทที่ 15 5.3 ถ้าลูกชายมีฟันสีน้ำตาลที่เกิดจาก ก และ ข ไปแต่งงานกับหญิงฟันสี น้ำตาลซึ่งพ่อมีฟันสีขาว โอกาสที่ลูกชายเป็นฟันสีขาวคิดเป็นอัตราส่วน เท่าใด จากการสำรวจลักษณะหนังตา และความสูงของนักเรียนทั้งชั้นในโฌรงเรียนแห่งหนึ่งแล้วนำข้อมูลมาเขียนเป็นกราฟ จะได้กราฟดังกราฟ ด. และกราฟ ข. จากข้อมูลนี้บอกอะไรแก่นักเรียนได้บ้าง LOGO www.themegallery.com

คำถามท้ายกิจกรรมบทที่ 15 7.นาย ก. กำลังวางแผนจะแต่งงานกับนางสาว ข. แต่นาย ก. ทราบภายหลังว่าตัวเขาเป็นพาหะของโรคธารัสซีเมียและสามารถถ่ายทอดสู่ลูกได้ แต่ยังไม่ทราบว่านางสาว ข. เป็นพาหะของโรคธารัสซีเมียหรือไม่ นาย ก. ควรวางแผนชีวิตครอบครัวอย่างไร LOGO www.themegallery.com

วีดิโอความน่าจะเป็นและกฎแห่งการแยก https://www.youtube.com/watch?v=jlkoGirrNNQ&feature=youtu.be LOGO www.themegallery.com

วีดิโอมัลติเปิล แอลลีล https://www.youtube.com/watch?v=FHpB7yszoKA&feature=youtu.be LOGO www.themegallery.com

วีดิโอกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ https://www.youtube.com/watch?v=NmTiaWLpuoU&feature=youtu.be LOGO www.themegallery.com