กฎของเมนเดล

กฎของเมนเดล

ก่อนอื่นเรามาดูศัพท์ที่ควรรู้

-          จีโนม (genome) = ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหนึ่ง หรือ ดีเอ็นเอทั้งหมด

-          ดีเอ็นเอ (DNA; deoxyribonucleic acid) ของคนเราถูกแพคไว้ใน  Chomosomes

-          เซลล์ร่างกาย (somatic  cells) = เซลล์ร่างกายทุกเซลล์  = เซลล์ร่างกายคนเรา 1 เซลล์มี 46  chomosomes (23 คู่)

-          เซลล์สืบพันธุ์ (reproductive  cells) = แกมเมต (gamete) = สเปิร์ม (sperm  cells) และ ไข่ (egg  cells) 
       เซลล์สืบพันธุ์ในคนเรา = ครึ่งหนึ่งของเซลล์ร่างกาย (somatic cells) = 23  chomosomes ในคน

-          ความแปรผันทางพันธุกรรม มี ความแปรผันแบบต่อเนื่อง และ ความแปรผันแบบไม่ต่อเนื่อง

-          อัลลีลล์ (allele) หมายถึง หน่วยพันธุกรรมที่แตกต่างกันแต่มีลักษณะเดียวกัน เช่น  AA  Aa  aa  และอยู่ในตำแหน่งเดียวกันบนโฮโมโลกัสโครโมโซม (homologous homosome)

-          โลคัส (locus) หมายถึง ตำแหน่งของยีน   ณ. ตำแหน่งบนโครโมโซม

-          โฮโมไซกัส (homozygous) = สิ่งมีชีวิตที่มีคู่ alleles ของลักษณะ ๆ หนึ่งเหมือนกันทุกประการ เช่น ถั่วที่มีดอกสีม่วง (true-breeding) มี alleles เป็น PP

-          เฮตเทอโรไซกัส (heterozygous) = สิ่งมีชีวิตที่มีคู่ alleles ของลักษณะ ๆ หนึ่งต่างกัน เช่น Pp

-          ฟีโนไทป์ (phenotype) = organism’s appearance

-          จีโนไทป์ (genotype) = organism’s genetic make up

 กฏของเมลเดล

1.       กฏการแยกตัวของหน่วยพันธุกรรม (law of segregation)

ลักษณะแต่ละลักษณะที่ถูกนำมาถ่ายทอดจะถูกควบคุมโดยหน่วยเฉพาะเรียกว่า แฟกเตอร์ (factor) ที่อยู่กันเป็นคู่ เรียกว่า แอลลีล (alleles) (หรือถูกเรียกอีกย่างได้ว่า allelomorph) ซึ่งจะแยกตัวออกจากกันก่อนที่จะส่งต่อไปยังลูก

ตัวอย่างที่เห็นคือ การผสมพันธุ์ถั่วของเมนเดล   ซึ่งเมนเดลทำการผสมพันธุ์ถั่วที่มีสีม่วงกับสีขาว   และพบว่าลูกที่ออกมา F₁ เป็นถั่วดอกสีม่วงหมด     เมนเดลให้เหตุผลว่า ลักษณะของดอกถั่วสีขาวไม่ได้หายไปในลูก F₁ เพียงแต่ว่าลักษณะของดอกสีม่วงนั้นมีผลต่อลักษณะสีของดอกถั่ว   ซึ่งเมนเดลให้คำจำกัดความว่าลักษณะดอกสีม่วงเป็น ลักษณะเด่น (dominant trait) ส่วนลักษณะดอกสีขาวเป็น ลักษณะด้วย (recessive trait) 

  ( 1 ฟีโนไทป์ = 2 อัลลีล)

2.       กฏการแยกจับคู่อย่างอิสระของหน่วยพันธุกรรม (law of independent assortment)

ยีนที่ควบคุมแต่ละลักษณะจะมีอิสระในการแยกตัวออกจากกัน   

จากการทดลองของเมนเดลโดยผสมพันธุ์ถั่วที่มีลักษณะเด่นเป็นเม็ดสีเหลือง ( Y = yellow) ผิวเรียบ (R= round)  กับ ถั่วที่มีลักษณะด้อยเป็นเม็ดสีเขียว (y)  ผิวขรุขระ (r) คือมี จีโนไทป์ เป็น YYRR  กับ  yyrr  จะพบว่าลักษณะพันธุกรรมแต่ละแบบสามารถจับคู่กันได้อย่างอิสระ  

บทขยายกฏของเมนเดล

1.       การถ่ายทอดลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ลักษณะนั้นถูกควบคุมด้วยยีนเพยีงคู่เดียวซึ่งยีนเด่นข่มยีนด้อยอย่างไม่สมบูรณ์

เช่น เมื่อผสมพันธุ์ต้นลิ้นมังกรดอกสีแดงกับดอกสีขาวพันธุ์แท้ง ลูกรุ่น F1 ทั้งหมดจะมีดอกสีฟ้า เมื่อผสมพันธุ์รุ่น  F1 ด้วยกันจะได้ลูกรุ่น F2  มีดอกสีแดง สีชมพู และสีขาว  ในอัตรา 1: 2: 1  

2.       การแสดงออกร่วมกันของยีน

2.1    แบบเสริมสร้างกัน (complementary gene)

     คือ ยีนที่ทำงานเสริมสร้างซึ่งกันและกัน

  

2.2    แบบส่งอิทธิพลข่มยีนอื่น (epistasis)

                        ยีนที่ทำงานร่วมกันโดยที่ยีนหนึ่งมีอิทธิพลบดบังการแสดงออกของยีนอีกคู่หนึ่ง                     

3.       โพลียีนและไพลโอโทรปิซึม (polygene and pleiotropism)

              โพลียีน หรือ มัลติเปิลยีน (multiple genes) เป็นกลุ่มยีนที่มากกว่า 2 คู่ขึ้นไป ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะหนึ่งๆ ยีนเหล่านี้อาจอยู่บนดครโมโซมเดียวกันหรืออยู่ต่างโครโมโซมก็ได้

                  เช่น AABBCC  สีผิวดำสนิท     AaBbCc สีผิวกึ่งกลาง  

                          ไพลโอโทรปิซึม (pleiotropism) ยีนคู่หนึ่ง ๆ ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะหลายๆลักษณะ
                                                เช่น ยีนควบคุมสีตา

อื่นๆ
1) เพดดีกรีของครอบครัว

            

       1.1) การถ่ายทอดพันธุกรรมของลักษณะเด่น (dominant inheritance)

       1.2) Sex-linked recessive  (เช่นคนที่เป็นโรค Hemophilia)     

2) พันธุกรรมของกรุปเลือด

3)ตัวอย่างการคำนวณ

สมการของฮาร์ดีและไวน์เบิร์ก (Hardy-Weinberg equilibium)

ความถี่สัมพันธุ์ของยีนใดยีนหนึ่งจะมีค่าคงที่ไม่ว่าจะผ่านไปกี่ชั่วอายุก็ตาม  ซึ่งสามารถแสดงเป็นสมการเชิงคณิตศาสตร์ดังนี้

ให้ความถี่ของยีน  B = p

                            b = q

จะได้               p+ q = 1                 และ  (p+q)² = p²  +  2pq  +  q²  =  1

                                                            (BB)     (Bb)     (bb)

สมมุติว่าประชากรของหนูทดลองมีพวกขนสีน้ำตาล 49% (0.49) และพวกขนสีดำ 51% (0.51) ถ้าประชากรหนูนี้อยู่ในสภาวะสมดุลย์ของฮาร์ดีและไวน์เบิร์ก

                ประชากรจะมีจำนวนจีโนไทป์              BB = p² , Bb = 2 pq และ  bb = q²

                นั่นคือ                                                     bb = q²(หนูขนสีน้ำตาล) = 0.49

                ดังนั้น      ความถี่ของยีน b คือ               q = 0.49 ^½ = 0.7

                ดังนั้น      ความถี่ของยีน B คือ               q = 1- 0.7  = 0.3 (เมื่อ p+q = 1)

                จะได้ความถี่ของจีโนไทป์ BB                                = p²        = 0.3²  = 0.09 

และจะได้ความถี่ของจีโนไทป์ Bb             = 2pq     = 2* 0.3*0.7 = 0.42       

*** จะเห็นว่า พวกหนูสีดำ 51 % นั้น เป็นเฮเทอโรไซกัส 42%  อีก 9 % เป็น โฮโมไซกัส ***

_____________________________________