ว33241 ชีววิทยา 4 บทที่ 15 การถ่ายทอดทางพันธุกรรม บทที่ 16 ยีนและโครโมโซม บทที่ 17 พันธุศาสตร์และเทคโนโลยีทาง DNA บทที่ 18 วิวัฒนาการ

บทที่ 15 การถ่ายทอดทางพันธุกรรม บทที่ 15 การถ่ายทอดทางพันธุกรรม 15.1 การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล 15.2 กฎของความน่าจะเป็น 15.3 กฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ 15.4 การผสมเพื่อทดสอบ 15.5 ลักษณะทางพันธุกรรมที่นอกเหนือกฎของเมนเดล

๑๕.๑ การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล

ทำไมลูกหน้าตาเหมือนพ่อแม่

ทำไมลูกหน้าตาเหมือนพ่อแม่

โดยผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์ การถ่ายทอดทางพันธุกรรม เป็นวิธีที่พ่อแม่ส่งลักษณะของตนไปยังลูก โดยผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์

กฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรม บิดาวิชาพันธุศาสตร์ ค้นพบ กฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรม โดย ทดลองผสมพันธุ์พืช ถั่วลันเตา เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล

ทำไมใช้ถั่วลันเตาเป็นพืชทดลอง

ถั่วลันเตา (Pisum sativum) มีข้อดีในการศึกษาด้านพันธุศาสตร์ หลายประการ เช่น - เป็นพืชที่ผสมตัวเอง (self- fertilized) ซึ่งสามารถสร้างพันธุ์แท้ได้ง่าย หรือจะทำการผสมข้ามพันธุ์ (cross-fertilized) เพื่อสร้างลูกผสมก็ทำได้ง่าย โดยวิธีผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination)

- เป็นพืชที่ปลูกง่าย ไม่ต้องทำนุบำรุงรักษามากนัก ใช้เวลาปลูกตั้งแต่ปลูก จนถึงเก็บเกี่ยวภายในหนึ่งฤดูปลูก (growing season) หรือประมาณ 3 เดือน เท่านั้น และยังให้เมล็ดในปริมาณที่มากด้วย - เป็นพืชที่ มีลักษณะทางพันธุกรรม ที่แตกต่างกันชัดเจนหลายลักษณะ ซึ่งในการทดลองดังกล่าว เมนเดลได้นำมาใช้ 7 ลักษณะด้วยกัน

ลักษณะถั่วลันเตา 7 ลักษณะ ที่เมนเดลใช้ศึกษา ลักษณะถั่วลันเตา 7 ลักษณะ ที่เมนเดลใช้ศึกษา

ลักษณะถั่วลันเตา 7 ลักษณะ ที่เมนเดลใช้ศึกษา ลักษณะถั่วลันเตา 7 ลักษณะ ที่เมนเดลใช้ศึกษา

แผนการการทดลองของเมนเดล

(Parental generation) (first filial generation) ต้นพ่อฝักสีเขียว ต้นแม่ฝักสีเหลือง (Parental generation) (first filial generation) ฝักสีเขียว

(Parental generation) (first filial generation) ต้นพ่อฝักสีเหลือง ต้นแม่ฝักสีเขียว (Parental generation) ฝักสีเขียว (first filial generation) เหตุใดลักษณะฝักสีเหลือง จึงไม่ปรากฎในรุ่น F1

(first filial generation) (second filial generation) ฝักสีเขียว ฝักสีเหลือง

ลักษณะฝักสีเหลืองในรุ่น F1 หายไปจริงหรือไม่ เพราะเหตุใด ลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 แตกต่างจากลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F1 อย่างไร จากข้อมูลในตาราง นักเรียนจะสรุปการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของแต่ละลักษณะได้อย่างไร

ลักษณะฝักสีเหลืองในรุ่น F1 หายไปจริงหรือไม่ เพราะเหตุใด สีเขียว สีเหลือง สีเหลือง สีเขียว - ลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1 ไม่ได้สูญหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถแสดงออกมาได้ ลักษณะฝักสีเหลืองสามารถแสดงออกในรุ่น F2

ลูกผสม F1 ทุกต้นจะมีลักษณะเพียงลักษณะเดียวเท่านั้น (ไม่เหมือนพ่อก็เหมือนแม่) เมนเดล เรียกลักษณะที่ปรากฏในลูกรุ่นที่ 1 นี้ว่า “ลักษณะเด่น(dominant trait)” ลักษณะเด่น

เมนเดล เรียกลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1 แต่ปรากฏ ในรุ่น F2 นี้ว่า “ลักษณะด้อย(recessive trait)” สีเหลือง สีเขียว ลักษณะด้อย

จากตาราง ลักษณะใดของถั่วลันเตาเป็นลักษณะเด่นและลักษณะด้อย

ตารางแสดงลักษณะเด่นและลักษณะด้อยของลักษณะถั่วลันเตา รูปร่างเมล็ด กลม ขรุขระ สีเมล็ด เหลือง เขียว สีดอก สีม่วง สีขาว รูปร่างฝัก อวบ แฟบ สีฝัก ตำแหน่งดอก ที่กิ่ง ที่ยอด ความสูงลำต้น สูง เตี้ย

ข้อสรุปจากการวิเคราะห์ของเมนเดล 1. การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (fector) เป็นคู่ๆ ต่อมาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene) 2. ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆจะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ 3. ลักษณะแต่ละลักษณะจะมียีนควบคุม 1 คู่ โดยมียีนหนึ่งมาจากพ่อและอีกยีนมาจากแม่ 4. เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์(gamete) ยีนที่อยู่เป็นคู่ๆจะแยกออกจากกันไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์ของแต่ละเซลล์และยีนเหล่านั้นจะเข้าคู่กันได้ใหม่อีกในไซโกต

ข้อสรุปจากการวิเคราะห์ของเมนเดล 5. ลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1 ไม่ได้สูญหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถแสดงออกมาได้ 6. ลักษณะที่ปรากฏออกมาในรุ่น F1 มีเพียงลักษณะเดียวเรียกว่า ลักษณะเด่น ( dominant) ส่วนลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 และมีโอกาสปรากฏในรุ่นต่อไปได้น้อยกว่า เรียกว่า ลักษณะด้อย (recessive) 7. ในรุ่น F2 จะได้ลักษณะเด่นและลักษณะด้อยปรากฏออกมาเป็นอัตราส่วน เด่น : ด้อย = 3 : 1

แต่ละลักษณะ มี 2 แบบ เช่น การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (fector) เป็นคู่ๆ ต่อมาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene) แต่ละลักษณะ มี 2 แบบ เช่น ลักษณะสีฝัก มี ฝักสีเขียว กับ ฝักสีเหลือง - ฝักสีเขียว เป็น ลักษณะเด่น ยีนที่ควบคุม เป็นยีนเด่น(dominant gene) - ฝักสีเหลือง เป็นลักษณะด้อย ยีนที่ควบคุม เป็นยีนด้อย(recessive gene) นิยมใช้ภาษาอังกฤษเขียนแทนยีน - ตัวพิมพ์ใหญ่ แทนยีนเด่น - ตัวพิมพ์เล็ก แทนยีนด้อย เช่น G แทนยีนที่ควบคุมลักษณะสีเขียว(เด่น) g แทนยีนที่คงบคุมลักษณะสีเหลือง(ด้อย)

ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆจะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ GG gg สีเขียว สีเหลือง (พันธุ์แท้) (พันธุ์แท้) สีเขียว Gg G แทนยีนที่ควบคุมลักษณะสีเขียว(เด่น) g แทนยีนที่คงบคุมลักษณะสีเหลือง(ด้อย)

แต่ละลักษณะ มี 2 แบบ เช่น ฝักสีเขียว กับ ฝักสีเหลือง มียีน ควบคุม 2 ยีน คือ G กับ g

gg Gg จีโนไทป์ (genotype) GG ฮอมอไซกัสโดมิแนนท์(homozygous dominant) รูปแบบของยีนที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆทางพันธุกรรม homozygous genotype หรือ พันธุ์แท้ มียีน 2 ยีน เหมือนกัน GG ฮอมอไซกัสโดมิแนนท์(homozygous dominant) gg ฮอมอไซกัสรีเซสสีพ (homozygous recessive) heterozygous genotype หรือ ลูกผสม/พันธุ์ทาง มียีน 2 ยีน ต่างกัน Gg

gg ฟีโนไทป์ (genotype) จีโนไทป์ GG และ Gg phenotype หมายถึงลักษณะที่ปรากฏออกมาให้เห็น จีโนไทป์ GG และ Gg มีฟีโนไทป์ เป็นถั่วฝักสีเขียว gg มีฟีโนไทป์ เป็นถั่วฝักสีเหลือง

ศัพท์ทางพันธุศาสตร์ที่ควรทราบในเบื้องต้น pure line หมายถึงพันธุ์แท้ ที่มีจีโนไทพ์ในสภาพโฮโมไซกัส genotype หมายถึงรูปแบบของยีนที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆทางพันธุกรรม phenotype หมายถึงลักษณะที่ปรากฏออกมาให้เห็น alleles หมายถึง ยีนที่เป็นคู่กัน มีตำแหน่งเดีนวกันของฮอมอโลกัสโครโมโซม Homologus chromosome หมายถึง โครโมโซมที่เป็คู่กัน มีลักษณะและรูปร่างเหมือนกัน ยีนที่ตำแหน่งเดียวกันควบคุมลักษณะเดียวกัน(แบบดียวกันหรือต่างกันก็ได้)

ศัพท์ทางพันธุศาสตร์ที่ควรทราบในเบื้องต้น โลคัส(locus) หมายถึง ตำแหน่งของยีนที่อยู่บนโครโมโซม homozygous หมายถึง รูปแบบของยีนที่เหมือนกัน เช่น AA , aa ,bb heterozygous หมายถึง รูปแบบของยีนที่ต่างกัน เช่น Aa , Bb