ชิ้นงานที่ 2 ส่วนที่ 3

ยีนและโครโมโซม

รูปที่ 1 รูปแสดงลักษณะของยีน

ที่มา http://student.nu.ac.th/management/home/

       ยีน( Gene ) หมายถึง ส่วนของ DNA ที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่มี DNA และโปรตีนเป็นองค์ประกอบโครโมโซมจึงเป็นที่อยู่ของยีน และในแต่ละโครโมโซมมียีนอีกมากมายมาเรียงต่อๆกันดังนั้นลักษณะทางพันธุกรรม ที่ถูกถ่ายทอดไปจึงถูกควบคุม โดยยีนในโครโมโซมนั่นเอง                                                                                                                                         

 ยีนที่ควบคุมลักษณะพันธุกรรมบางอย่างมี 2 ชนิด คือ

       1. ยีนเด่น (dominant gene) คือ ยีนที่แสดงลักษณะนั้นๆ ออกมาได้ แม้มียีนนั้นเพียงยีนเดียว

       2. ยีนด้อย (recessive gene) คือ ยีนที่สามารถแสดงลักษณะให้ปรากฏออกมาได้ ก็ต่อเมื่อมียีนด้อยทั้งสองยีนอยู่บนคู่โครโมโซม

         โครโมโซม ( Chromosome ) คือ โครโมโซม (chromosome) เป็นที่อยู่ของหน่วยพันธุกรรม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมและถ่ายทอดข้อมูล เกี่ยวกับ ลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตเช่น ลักษณะของเส้นผม ลักษณะดวงตา เพศ และผิว

 

รูปที่ 2 ลักษณะรูปร่างของโครโมโซม

ที่มา http://thaigoodview.com/

ลักษณะของโครโมโซม

               ในภาวะปกติเมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นโครโมโซมมีลักษณะคล้ายเส้นด้ายบางๆ เรียกว่า “โครมาติน (chromatin) ” ขดตัวอยู่ในนิวเคลียสเมื่อเซลล์เริ่มแบ่งตัว เส้นโครมาตินจะหดตัวสั้นเข้ามีลักษณะเป็นแท่ง จึงเรียกว่า “โครโมโซม” แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขนสองข้างที่เรียกว่า “โครมาทิด (chromatid) ”ซึ่งแขนทั้งสองข้างจะมีจุดเชื่อมกัน เรียกว่า “เซนโทรเมียร์ ( centromere)

รูปที่ 3 รูปแสดงสายโซ่ DNA

ที่มา http://oknation.net/blog/index.php

          โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในขณะที่เซลล์ไม่แบ่งตัว โครโมโซมจะยืดยาวออกคล้ายเส้นใยเล็กๆ สานกันอยู่ในนิวเคลียส เมื่อมีการแบ่งเซลล์จะมีการแบ่งโครโมโซม โดยโครโมโซมจะจำลองตัวเองขึ้นมา เป็นเส้นคู่ที่เหมือนกันทุกประการ แล้วค่อยๆ ขดตัวสั้นเข้า โครโมโซมจะโตมาก

รูปที่ 4 รูปแสดงโครโมโซม

ที่มา http://maceducation.com/

การศึกษาโครโมโซมจึงต้องศึกษาในระยะแบ่งเซลล์ ถ้ามีเทคนิคในการเตรียมที่ดี ก็จะสามารถมองเห็นรูปร่างลักษณะ ของโครโมโซมจากกล้องจุลทรรศน์ และอาจนับจำนวนโครโมโซมได้

 รูปร่าง ลักษณะ และจำนวนโครโมโซม

              แต่ละโครโมโซมประกอบด้วย 2 โครมาทิด ที่เหมือนกัน ซึ่งเกิดจากการที่โครโมโซมจำลองตัวเองในระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) เพื่อจะแยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส anaphase ของการแบ่งเซลล์โครมาทิดทั้งสองจะติดกันอยู่ตรงส่วนที่เรียกว่า เซนโทรเมียร์ (Centromere) รวมเรียกเซนโทรเมียร์แบ่งเป็น 2 ส่วน แต่ละโครมาทินก็เรียกว่าโครโมโซม นั่นคือ 1 โครโมโซม มี 1 เซนโทรเมียร์ โครโมโซม ของเซลล์ร่างกายจะอยู่กันเป็นคู่ๆ แต่ละคู่เรียกว่า โฮโมโลกัสโครโมโซม (Homologous Chromosome)การนำโครโมโซมขนาดต่างๆ มาเรียงกันกันเรียกว่า แครีโอไทป์ (Karyotype) โดยจำแนกตามลักษณะ ขนาด และตำแหน่งของเซนโทรเมียร์อาจจะอยู่ตรงกลาง ค่อนไปทางปลาย หรือ ปลายโครโมโซม จึงแบ่งลักษณะโครโมโซมเป็นแบบต่างๆ ได้ดังนี้

1. Metacentric เมตาเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่น 2 ข้างออกจากเซนโทรเมียร์เท่ากันหรือเกือบเท่ากัน

2. Submetacentric ซับเมตาเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่นออกมา 2 ข้างจากเซนโทรเมียร์ไม่เท่ากัน

3. Acrocentric อะโครเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่ง โดยมีเซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กับปลายข้างใดข้างหนึ่ง จึงเห็นส่วนเล็กๆ ยื่นออกจากเซนโทรเมียร์

4. Telocentric เทโลเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่ง โดยมีเซนโทรเมียร์อยู่ตอนปลายสุดของโครโมโซม

โครมาทิต 2 โครมาทิต มีตัวเชื่อมคือ เซนโทรเมียร์

รูปที่ 5  รูปแสดงโครโมโซม

ที่มาhttp://maceducation.com/

คำถาม

1) เซลล์โครมาทินที่ขดกันแน่นมากขึ้นและหดสั้นลง มีลักษณะเป็นแท่งเรียกว่าอะไร

2) ยีนเด่น คืออะไร

3) “โครโมโซม” แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขนสองข้างที่เรียกว่า



ชิ้นงานที่ 2 ส่วนที่2

การลักษณะทางพันธุกรรม

ที่ไม่เป็นไปตามกฏของเมนเดล

ลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์ (Incomplete Dominant)

   

รูปที่ 1 ลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์

ที่มา  http://fhs-bio-wiki.pbworks.com/w/page/12145773/FrontPage

 ลักษณะทางพันธุกรรมบางลักษณะไม่เป็นไปตามกฎของเมนเดล เช่น สีของดอกบานเย็น   จากการศึกษาพบว่า สีของดอกบานเย็นควบคุมด้วย 2 แอลลีล

         ถ้าให้

         RR    แสดงลักษณะดอกสีแดง               R’R’  แสดงลักษณะดอกสีขาว

         R R’  แสดงลักษณะดอกสีชมพู

     จากกฎของเมนเดลลูกที่เกิดในรุ่น F1 ควรจะเป็นสีแดงหรือสีขาว แต่จากการศึกษาพบว่าลูกที่เกิดใน F1 เป็นสีชมพูทั้งหมด เมื่อนำ F1 มาผสมกัน F2 เป็นดอกสีแดง ชมพู และขาว ในอัตราส่วน 1 : 2 : 1แสดงว่า ลักษณะสีของดอกบานเย็น เป็นลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์ (Incomplete Dominant)และไม่เป็นไปตามกฎของเมนเดล

การข่มร่วมกัน(Codominance)

 รูปที่ 2การข่มร่วมกัน

ที่มา http://thaigoodview.com/

                ลักษณะทางพันธุกรรมบางชนิดถูกควบคุมโดยแอลลีล ที่มีความสามารถในการแสดงออกได้เท่าๆ กันเช่น หมู่เลือดระบบ ABO ในคน ซึ่งจำแนกตามชนิดของแอนติเจน ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง

หมู่เลือด                A มี แอนติเจน A   หมู่เลือB มี แอนติเจน Bจากการศึกษาพบว่า พ่อและแม่ที่มียีนควบคุม

หมู่เลือด A และ B ที่เป็นฮอมอไซกัสจะได้ลูกที่มีหมู่เลือด ABแสดงว่า แอลลีล IA และ IB แสดงลักษณะเด่นได้เท่า ๆ กัน จึงแสดงออกร่วมกันเรียกว่า การข่มร่วมกัน (Codominance)

มัลติเปิลแอลลีล (Multiple Alleles)

รูปที่ 3มัลติเปิลแอลลีล

ที่มา http://biogang.com/-board.php

             ลักษณะทางพันธุกรรมบางลักษณะ เช่น หมู่เลือดระบบ ABOในคนถูกควบคุมด้วย ยีนตำแหนเดียว(Single locus) แต่มีแอลลีล มากกว่า 2 แบบคือ แอลลีลIA IB และ i เรียกยีนที่มีมากกว่า 2 แอลลีลใน 1 โลคัสว่า มัลติเปิลแอลลีล(Multiple Alleles) โดยแอลลีล IA ควบคุมการสร้างแอนติเจน A  บนเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงแอลลีล IB ควบคุมการสร้างแอนติเจน Bบนเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง  แอลลีล i ไม่ควบคุมการสร้างแอนติเจน A และแอนติเจน B ทำให้หมู่เลือดในระบบ ABO มีจีโนไทป์ และพีโนไทป์ ดังตารางแสดงว่า แอลลีล IA IB สามารถข่ม แอลลีล i ได้แต่ไม่สามารถข่มกันเองได้ IA IB จึงเป็นการข่มร่วมกันและเป็นมัลติเปิลแอลลีลเมื่อพ่อหมู่เลือด A แม่หมู่เลือด B ลูกจะมีโอกาสมีหมู่เลือด A , B , AB และ O

ยีนที่อยู่ในโครโมโซมเพศ

รูปที่ 4โครโมโซมของคนมี 46 แท่ง หรือ 23 คู่

ที่มา http://sarinp.com/

                   นอกจากยีนบนออโตโซมจะยึดเรียงกันแล้วยังมีพันธะบนโครโมโซมเพศด้วย (sex linkage) ซึ่ง ที่ เอช มอร์แกน (T.H.Morgan) เป็นผู้ค้นพบเป็นคนแรกในปี ค.ศ. 1910 จากการทดลองเลี้ยงแมลงหวี่เป็นพันๆตัว ซึ่งเป็นลักษณะตาสีแดง ปรากฏว่ามีบางตัวตาสีขาว เมื่อนำตัวผู้ตาสีขาวมาผสมกับตัวเมียที่มีตาสีแดงปกติแล้ว ได้ลักษณะรุ่นลูกซึ่งพบตัวผู้ตัวเมียมีตาสีแดง แต่เมื่อเอา F1 ผสมกันเองได้ F2 ตัวผู้มีทั้งตาสีขาวและตาสีแดงโดยได้อัตราส่วนตาสีแดง : ตาสีขาวเท่ากับ 3 : 1 และพบว่าแมลงหวี่ที่ตาสีขาวเป็นตัวผู้ทั้งหมด ลักษณะตาสีขาวนี้จึงดูคล้ายกับว่าจะเกี่ยวข้องกับเพศ การทดลองต่อไปก็ได้ผลเช่นเดียวกัน

          ตามปกติจีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆมักอยู่ที่ออโตโซม แต่มีลักษณะบางอย่างที่ถูกควบคุมโดยยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศ เช่น ลักษณะตาสีขาวของแมลงหวี่พบเฉพาะในเพศผู้ โรคเลือดไหลไม่หยุด (hemophilia) โรคตาบอดสี เป็นโรคกรรมพันธุ์ที่เกิดจากการถ่ายทอดลักษณะด้อยที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ

ยีนในโครโมโซมเดียวกัน

                 ยีนในโครโมโซมเดียวกันจะถ่ายทอดไปด้วยกัน เรียกยีนเหล่านี้ว่า ลิงค์เกจ (linkage) ทำให้ลักษณะบางลักษณะปรากฏคู่กัน เช่น ลักษณะปีก และสีตัวของแมลงหวี่  แต่ลิงค์ยีนอาจแยกจากกันและเกิด การรวมกลุ่มของยีนใหม่ (gene recombination) จากการ ครอสซิงโอเวอร์ (Crossing over) ของฮอมอโลกัสโครโมโซมในระยะโพรเฟส 1 ของไมโอซิส ทำให้เกิดการแปรผันทางพันธุกรรม ซึ่งมีความสำคัญต่อวิวัฒนาการ เช่นตัวสีดำปีกตรง และตัวสีน้ำตาลปีกโค้งในรุ่น F1   การแลกเปลี่ยนระหว่างกลุ่มยีน จะเกิดขึ้นได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ระยะห่างระหว่างยีน 2 กลุ่ม

พันธุกรรมที่ขึ้นอยู่กับอิทธิพลของเพศ

(Sex influenced traits)

รูปที่ 5 พันธุกรรมที่ขึ้นอยู่กับอิทธิพลของเพศ

ที่มา http://thaigoodview.com/

               ลักษณะบางลักษณะที่ถูกควบคุมโดย ยีนเด่นบน ออโทโซมอาจแสดงออกไม่เท่ากันเนื่องจากอิทธิพลของฮอร์โมนเพศได้  เช่น ลักษณะศีรษะล้าน พบว่าการแสดงออกของยีน ขึ้นอยู่ กับอิทธิพลของฮอร์โมนเพศชาย แม้ว่าจะมีจีโนไทป์เหมือนกัน จึงทำให้ลักษณะหัวล้านปรากฏในเพศชายมากกว่าเพศหญิง

พันธุกรรมจำกัดเพศ  (Sex limited traits)

                                ลักษณะพันธุกรรมบางลักษณะที่ควบคุมโดยยีนบนออโทโซมที่ขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมภายในร่างกายของแต่ละเพศ เช่น ลักษณะขนหางของไก่  ไก่เพศผู้มีขนหางได้ 2 แบบ คือ ขนหางสั้น และขนหางยาว ส่วนไก่เพศเมียมีเฉพาะขนหางสั้นเท่านั้น การมีขนหางยาวจึงถูกจำกัดให้แสดงออกเฉพาะในไก่เพศผู้เท่านั้นไม่ว่าจะมีจีโนไทป์แบบใดก็ตาม  ลักษณะทางพันธุกรรมที่แสดงออกเฉพาะเพศ เรียกว่า พันธุกรรมจำกัดเพศ

คำถาม

1. ยีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน จะถ่ายทอดลักษณะไปด้วยกันเรียกว่าอะไร

2. ใครเป็นผู้ค้นพบคนยีนที่อยู่บนออโตโซมที่ยึดเรียงกันแล้วยังมีพันธะบนโครโมโซมด้วย

3. พ่อและแม่ที่มียีนควบคุมหมู่เลือด A และ B ที่เป็นฮอมอไซกัสจะได้ลูกที่มีหมู่เลือด ABแสดงว่า แอลลีล IA และ IB แสดงลักษณะเด่นได้เท่า ๆ กัน การแสดงออกร่วมกันนี้เรียกว่าอะไร