การจำลองดีเอ็นเอเกิดขึ้นในลักษณะใด Conservative replication Semiconservative replication Dispersive replication

การทดลองของ Matthew Meselson & Franklin Stahl (1958) สรุป การจำลองดีเอ็นเอเกิดขึ้นแบบ…………………...

ขั้นตอนการจำลองดีเอ็นเอ : มีขั้นตอนทั่วไปเหมือนกันทั้งในโพรคารีโอตและ ยูคารีโอต : การจำลองตัวเริ่มที่ Origin of replication

: การสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายใหม่ เกิดจากการทำงานของ DNA polymerase โดยอาศัยดีเอ็นเอสายเดิมเป็นต้นแบบ

การเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมเกิดขึ้นได้อย่างไร ? : เกิดการเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรมเรียกว่า เกิด Mutation Mutation เกิดขึ้น 2 ระดับ คือ 1. ระดับโครโมโซม (Chromosomal mutation) 2. ระดับยีน (Gene mutation)

ตัวอย่าง ลักษณะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับโครโมโซม ตัวอย่าง ลักษณะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับโครโมโซม Turner Syndrome (45, X)

ตัวอย่าง ลักษณะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับยีน ตัวอย่าง ลักษณะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับยีน Xeroderma pigmentosum (เกิดการเปลี่ยนแปลงของยีนที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ)

พันธุศาสตร์ประชากรและวิวัฒนาการ  Darwin’s Origin of Species เริ่มที่ variation “สปีชีส์ ใหม่เกิดจากการแก่งแย่ง แข่งขัน ระหว่างสมาชิกสปีชีส์เดิมที่มี variation”

 Variation มาจากไหน ? Mutation ลำดับเบสบน DNA เปลี่ยน Recombination ยีนมีการรวมกลุ่มใหม่ Transposable element DNA อื่นแทรกตัวเข้าสู่ Genome

 การคงอยู่ในประชากรของ variant R.C Punnett ศึกษาลักษณะ brachydaetyly (ควบคุมด้วย Dominant gene) เกือบทุกคนในประชากร ต้องมีลักษณะนี้

G.H Hardy อธิบายว่า : อัลลีลต่าง ๆ จะกระจายในประชากรดังนี้คือ p2 + 2pq + q2 กรณี นี้ BB = p2 ลักษณะ brachydactyly Bb = 2pq ลักษณะ brachydactyly bb = q2 ลักษณะ นิ้วปกติ ความถี่ของยีนจะคงที่ทุก generation ถ้าไม่มีอิทธิพลภายนอกมากระทำ Hardy - Weinberg principle

 ความถี่ของอัลลีล = จำนวนอัลลีลนั้นต่ออัลลีลทั้งหมดที่ locus นั้น เช่น ประชากร 100 คน มีหมู่เลือด MM = 20 คน MN = 40 คน และ NN = 40 คน ความถี่ของอัลลีล M = (20 X 2) + 40 = 0.4 100 X 2 ความถี่อัลลีล N = 1-0.4 = 0.6

ประโยชน์ของการหาความถี่ของยีนคือ ? ประโยชน์ของการหาความถี่ของยีนคือ ? - บ่งบอกประชากร - ใช้ในกระบวนการ Genetic counseling

ปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีล หลักของ Hardy - Weinberg คาดคะเนความถี่ของอัลลีลได้เมื่อ “ประชากรขนาดใหญ่ มีการผสมพันธุ์แบบสุ่ม ไม่มี mutation ไม่มี migration และไม่มี selection ความถี่ของอัลลีลจะไม่เปลี่ยน นั่นคือ ไม่มีวิวัฒนาการ

Mutation ได้แก่การเปลี่ยนแปลงที่ DNA เกิดอัลลีลใหม่ ตัวอย่าง retinoblastoma เกิดจาก mutation พบประมาณ 30 % ปัจจัยนี้มีผลต่อวิวัฒนาการเล็กน้อยถ้าธรรมชาติคัดเลือกไว้

Migration การอพยพจากประชากรหนึ่งไปอีกประชากรหนึ่งเกิด gene flow ตัวอย่าง Prairie dog ที่ยอมผสมพันธุ์กับสมาชิกอื่นในตอนปลายฤดูร้อน gene flow ที่มา : snustad, D.P. and M.J. Simmons. 2000. Genetics

ความถี่ของยีนเปลี่ยน ? สมมุติ ความถี่อัลลีล A 0.5 0.8 0.5+0.8 = 0.65 a 0.5 0.2 0.5+0.2 = 0.35 ประชากร 1 ประชากร 2 ประชากรใหม่ 2 2 ความถี่ของยีนเปลี่ยน ?

? (Aa) (Aa) Cistic fibrosis ชาวยุโรปพบ ~ 4 % 1/2 1/25 CF Cistic fibrosis ชาวยุโรปพบ ~ 4 % ? Risk = 2/3 x 1/25 x 1/4 = 1/300

Nonrandom mating - การแต่งงานระหว่างญาติ ? - การแต่งงานระหว่างญาติ ? - เลือกเพราะรูปร่างหน้าตา (เหมาะสมกัน) เช่นสูงต่ำ, สีผิว assortative mating ผลคือ ความถี่ของอัลลีลบางชนิดจะหายไปหรือน้อยลง

Small population ประชากรขนาดเล็ก มีโอกาสที่ความถี่ของยีนเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเรียก “Genetic drift” สาเหตุ - การผสมพันธุ์ไม่เป็นแบบสุ่ม AA X AA หรือ aa X aa เกิดภัยธรรมชาติ เช่น น้ำท่วม ไฟไหม้ พายุ โรคระบาด เกิดเป็นลักษณะ bottle neck

เช่น ประชากรเชอร์รี่ 1,000,000 ต้น พายุหิมะพัดตายไปเหลือ 500,000 ต้น 1/10 ของที่เหลือมี r : ดังนั้นมี r อยู่ 50,000 ต้น ถ้าประชากร 10 ต้น พายุหิมะพัดตายเหลือ 5 ต้น มี r อยู่ 1 ต้น ถ้าบังเอิญต้นที่มี r ตายไป ความถี่ของอัลลีลนี้ในประชากร = 0

Founder effect ตัวอย่างชาว Amish ที่อยู่ในรัฐเพนซิลวาเนีย ตะวันออก มีบรรพบุรุษ 30 คนมาจากสวิสเซอร์แลนด์ เมื่อปี 1720 ผู้บุกเบิกมียีนนำลักษณะขาสั้นมาด้วย ความถี่ยีน ยีนนี้ Amish = 1/14 ประชากรใหญ่ (ก่อนอพยพ) = 1/100

Selection การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ตัวอย่างเช่นยีน Hs นำลักษณะ sickle cell anemia ในพื้นที่ที่มีการระบาดของมาลาเรีย Hs Hs ตายด้วย anemia Hs HA รอด HA HA ตายด้วยมาลาเรีย

Directional selection : ธรรมชาติจะเลือกลักษณะใดลักษณะหนึ่งไว้ ตัวอย่าง ในอดีตซีต้าตัวใหญ่ปัจจุบันตัวเล็กลง

Stabilize selection : ธรรมชาติจะคัดเลือก genotype กลาง ๆ ไว้

Disruptive selection : ธรรมชาติจะคัดเลือก 2 genotype ที่ตรงข้ามกันไว้ ตัวอย่าง ผีเสื้อ P. eurytus น้ำเงิน คล้าย B. epaca นกไม่กิน ตัวเมีย สีส้ม คล้าย B. Macaria นกไม่ชอบ

Fitness “ความสามารถในการถ่ายทอดของแต่ละยีน” ขึ้นอยู่กับ : “ความสามารถในการถ่ายทอดของแต่ละยีน” ขึ้นอยู่กับ : - ความดึงดูดเพศตรงข้าม - ขนาดครอบครัว - ความสามารถในการอยู่รอด

รูปแบบของการสืบสายวิวัฒนาการ

Gradual Change เป็นการเปลี่ยนแปลงไปทางเดียวเช่น ซีต้าเพรียวขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป Divergent evolution การเปลี่ยนแปลงที่แยกเป็น 2 ประชากร ตัวอย่าง เช่น Canyon squirrel Adaptive radiation ตัวอย่างเช่น honey creeper มีบรรพบุรุษเดียวกัน ต่อมาเปลี่ยนแปลงรูปร่างเป็นนกหลายชนิด

Convergent evolution การที่สิ่งมีชีวิตพัฒนาไปจนห่างกันมาก แต่กระบวนการวิวัฒนาการทำให้เปลี่ยนแปลงมาคล้ายกัน เช่น sugar glider และกระรอกบิน Parallel evolution เป็นรูปแบบหนึ่งของ convergence แต่ต่างกันคือเมื่อเปลี่ยนแปลงมาจนคล้ายกันแล้วจะมีฟีโนไทป์ที่ขนานกัน