บทท่ี 1 พันธุศาสตร ์

เนื้อหา

3. ค าศัพท์ทางพันธุศาสตร์

2. การศึกษาของเมนเดล

1. ประวัติของเมนเดล

จัดท าโดย นางสาวณิชัชฌา อาโยวงษ์ ครูกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

4. โจทย์พันธุศาสตร ์

ภาพจาก http://midnight-midnight02.blogspot.com/2010/01/1_19.html

จุดประสงค์การเรียนรู้

http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-0735.html

ผลการเรียนรู้

1. สืบค้นข้อมูล วิเคราะห์ อภิปราย อธิบาย และสรุปการค้นพบกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนเดล

เพิ่มเติมรายละเอียด

ประวัติของเมนเดล

เกรเกอร์ เมนเดล (พ.ศ. 2365-พ.ศ. 2427) บิดาทางพันธุศาสตร์ เกิดที่ เมืองไฮน์เซนดรอฟ ประเทศออสเตรีย เป็นบุตรชายคนเดียวในจ านวนพี่น้อง 3 คน ของครอบครัวชาวนาที่ยากจน โดยต่อมา เมนเดลได้ไปบวชแล้วได้รับต าแหน่งรับผิดชอบดูแลสวน ในปี พ.ศ. 2390

เพิ่มเติมรายละเอียด

MENDEL AND THE GENE IDEA

เมนเดลไดศ้ึกษาการถ่ายทอดพันธุกรรม ซึ่งเป็นพื้นฐานส าคัญของสิ่งมีชีวิตโดยวิธกีารทางวิทยาศาสตร์ (Scientific methods) ทุกขั้นตอน ท าให้เกิดสาขาวิชาชวีวิทยาแขนงใหม่ เรียกว่า วิชาพันธุศาสตร ์(Genetics)

เพิ่มเติมรายละเอียด

เมนเดลศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมของต้นถั่ว 3 รุ่น คอืรุ่นพ่อแม่ ดอกสีม่วง และดอกสีขาว รุ่นลูกผสม F1 ดอกม่วงทั้งหมด และเมื่อ F1 ผสมกันเอง จะได้รุ่น F2 ซึ่งมีอัตราส่วนของดอกสีม่วง : สีขาว = 3:1

MENDEL’S EXPERIMENT

เพิ่มเติมรายละเอียด

ตารางแสดงผลการทดลองของเมนเดล MENDEL’S EXPERIMENT

เพิ่มเติมรายละเอียด

MENDEL’S CONCLUTION

1. การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (factor) เป็นคู่ๆ ต่อมาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene) 2. ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆ จะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถา่ยทอดไปยัง รุ่นต่อไปได้ 3. ลักษณะแต่ละลักษณะจะมียนีควบคุม 1 คู ่โดยมียีนหนึ่งมาจากพ่อและ อีกยีนมาจากแม่ 4. เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (gamete) ยีนที่อยู่เป็นคู่ๆจะแยกออกจาก กันไปอยู่ในเซลล์สืบพันธ์ุของแต่ละเซลล์และ ยีนเหล่านั้นจะเข้าคู่กันได้

ใหม่อีกในไซโกต

เพิ่มเติมรายละเอียด

MENDEL’S CONCLUTION

5. ลักษณะทีไ่ม่ปรากฏในรุน่ F1 ไม่ได้สญูหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถ แสดงออกมาได ้6. ลักษณะทีป่รากฏออกมาในรุ่น F1 มีเพียงลักษณะเดียวเรียกวา่ ลักษณะเด่น (dominant) ส่วนลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 และ มีโอกาสปรากฏในรุ่นตอ่ไปได้นอ้ยกว่า เรียกว่า ลักษณะด้อย

(recessive) 7. ในรุ่น F2 จะได้ลักษณะเดน่และลักษณะด้อยปรากฏออกมาเป็น อัตราส่วน เด่น : ดอ้ย = 3 : 1

• กฎข้อที่ 1 ของเมนเดล (Mendel’s Law of Segregation)

มีใจความว่า “ ยีนแต่ละคู่ที่ควบคุมแต่ละลักษณะทางพันธุกรรม ของสิ่งมีชีวิต จะแยกตัวจากกันเป็นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ ”

กฎของเมนเดล

• กฎข้อที่ 2 ของเมนเดล (Mendel’s Law of Independent Assortment)

มีใจความว่า “ ในการสร้างเซลล์สบืพันธุ์ จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม (ยีนเดียวของทุกยีน) ซึ่งการรวมกลุ่มนีเ้กดิขึ้นอย่างอิสระ ”

กฎการถา่ยทอดทางพนัธุกรรม มี 2 ข้อ ได้แก ่• Law of segregation • Law of independent assortment

สรุป

จีโนไทป์ และ ฟีโนไทป์

ลักษณะทั้ง 7 ของถั่วลันเตา

สีเมล็ด = สีเหลือง (เด่น) - สีเขียว (ด้อย)

ฟีโนไทป์

สีเมล็ด = YY , Yy - yy จีโนไทป์

homozygous dominant homozygous dominant heterozygous dominant homozygous dominant homozygous recessive heterozygous dominant

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์

ถั่วลันเตาต้นสูงพันธุ์แท ้ TT

ถั่วลันเตาต้นสูงพันธุท์าง Tt

ถั่วลันเตาต้นเตี้ย tt

สร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 1 ชนิด คือ T

สร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 2 ชนิด คือ

½ T และ ½ t

สร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 1 ชนิด คือ t

ทดสอบความเข้าใจ

จงหาเซลล์สืบพันธุ์ของสิง่มีชีวิตที่มีจีโนไทป์ต่อไปนี ้

1. AA

2. Ff

3. gg

4. AABB

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์ วิธีการแตกกิ่ง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม สีเหลือง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม สีเหลือง พันธุ์แท ้

RRYY R Y RY

สรุป ...................................................

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์ วิธีการแตกกิ่ง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม สีเหลือง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม (พันธุแ์ท)้ สีเหลือง (พันธุท์าง)

RRYy R

½Y

½y

½ RY

½ Ry

สรุป ...................................................

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์ วิธีการแตกกิ่ง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม สีเหลือง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม (พันธุท์าง) สีเหลือง (พันธุ์แท)้

RrYY ½R

½r

½ RY

½ rY

สรุป ...................................................

Y

Y

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์ วิธีการแตกกิ่ง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม สีเหลือง

ถั่วลันเตาเมล็ดกลม (พันธุท์าง) สีเหลือง (พันธุ์ทาง)

RrYy ½ R

½ r

½Y

½y

½Y

1/4 RY

½y

1/4 Ry

1/4 rY

1/4 ry

สรุป ...................................................

วิธีการหาเซลล์สืบพันธุ์ แบบใช้ตารางพันเนตต ์(Punnett’s Square)

ทดสอบความเข้าใจ

จงหาเซลล์สืบพันธุ์ของสิง่มีชีวิตที่มีจีโนไทปต์่อไปนี้

1. AABB

2. WwXX

3. ggMm

4. AABBCC

5. AABbCCDd

ความรู้เพิ่มเติม ตัวอย่างข้อสอบ O net

1. ข้อใดจัดเป็น Complete homozygous Dominant

ก. WwXX

ข. ggmm

ค. AABBCC

ง. AABbCCDd

ความรู้เพิ่มเติม ตัวอย่างข้อสอบ O net

2. ข้อใดจัดเป็น Complete heterozygous

ก. eeffgg

ข. AABbCC

ค. XxYyZz

ง. AaBBCc

ความรู้เพิ่มเติม ตัวอย่างข้อสอบ O net

3. สิง่มีชีวิตชนิดหนึ่งมีจโีนไทป์เป็น MMnnOoPp จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์

ได้กี่ชนิด ก. 4

ข. 6

ค. 8

ง. 16

ความรู้เพิ่มเติม (สูตรลัด)

สูตรการหาจ านวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์

จ านวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ = 2n

เมื่อ n คือ จ านวนคู่ของยีนที่มสีภาพเฮเทอโลไซกัส

โจทย์พันธุศาสตร์ การผสมโดยพิจารณา 1 ลักษณะ

เมนเดลท าการผสมถั่วลันเตา ฝักอวบ กับ ฝักแฟบ ซ่ึงมีสภาพเป็นโฮโมไซกัสทั้งคู่ จงหาอัตราส่วนจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุ่น F2

(monohybrid cross)

วิธีท า ก าหนดให้ F แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะฝักอวบ f แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะฝักแฟบ

P : FF (ฝักอวบ) x ff (ฝักแฟบ) G : F f

F1 : Ff (ฝักอวบ)

โจทย์พันธุศาสตร์ การผสมโดยพิจารณา 1 ลักษณะ

ตัวอย่างที่ 1 เมนเดลท าการผสมถั่วลันเตา ฝักอวบ กับ ฝักแฟบ ซ่ึงมีสภาพเป็น โฮโมไซกัสทั้งคู่ จงหาอัตราสว่นจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุน่ F2

(monohybrid cross)

วิธีท า F1 : x Ff (ฝักอวบ) Ff (ฝักอวบ)

G : ½ F, ½ f ½ F, ½ f

F2 : ¼ FF, ¼ Ff, ¼ Ff, ¼ ff ¼ FF, 2/4 Ff, ¼ ff

โจทย์พันธุศาสตร์ การผสมโดยพิจารณา 1 ลักษณะ (monohybrid cross)

วิธีท า F2 : ¼ FF, 2/4 Ff, ¼ ff

ดังนั้น อตัราส่วนจีโนไทป์ของ F2 คือ FF : Ff : ff = 1 : 2 : 1

ดังนั้น อตัราส่วนฟีโนไทป์ของ F2 คือ ฝักอวบ : ฝักแฟบ = 3 : 1

ตัวอย่างที่ 1 เมนเดลท าการผสมถั่วลันเตา ฝักอวบ กับ ฝักแฟบ ซ่ึงมีสภาพเป็น โฮโมไซกัสทั้งคู่ จงหาอัตราสว่นจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุน่ F2

โจทย์พันธุศาสตร์ การผสมโดยพิจารณา 2 ลักษณะ

เมนเดลท าการผสมถั่วลันเตา เมล็ดกลม สีเหลือง กับ เมล็ดขรุขระ สีเขียว ซึ่งมีสภาพเป็นโฮโมไซกัสทัง้คู ่จงหาอัตราส่วนจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุ่น F2

(dihybrid cross)

วิธีท า ก าหนดให้ R แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดกลม (เด่น) r แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระ (ด้วย)

P : RRYY (กลม,เหลือง) x rryy (ขรุขระ,เขียว) G : RY ry

F1 : RrYy (กลม,เหลือง)

Y แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดสีเหลือง (เด่น) y แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดสีเขียว (ด้อย)

โจทย์พันธุศาสตร์ การผสมโดยพิจารณา 2 ลักษณะ (dihybrid cross)

วิธีท า F1 : x RrYy (กลม,เหลือง) RrYy (กลม,เหลือง)

G : ¼ RY, ¼ Ry, ¼ rY, ¼ ry ¼ RY, ¼ Ry, ¼ rY, ¼ ry

F2 :

เมนเดลท าการผสมถั่วลันเตา เมล็ดกลม สีเหลือง กับ เมล็ดขรุขระ สีเขียว ซึ่งมีสภาพเป็นโฮโมไซกัสทัง้คู ่จงหาอัตราส่วนจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุ่น F2

ใช้ตารางพันเนตต์ (Punnett’s Square)

¼ RY

¼ Ry ¼ rY ¼ ry ¼ RY

¼ Ry

¼ rY

¼ ry

1/16 RRYY 1/16 RRYy 1/16 RrYY 1/16 RrYy

1/16 RRYy 1/16 RRyy 1/16 RrYy 1/16 Rryy

1/16 RrYY 1/16 RrYy 1/16 rrYY 1/16 rrYy

1/16 RrYy 1/16 Rryy 1/16 rrYy 1/16 rryy

R_Y_

สรุป

กลม,เหลือง = 9 R_yy กลม,เขียว = 3 rrY_ ขรุขระ,เหลือง = 3 rryy ขรุขระ,เขียว = 1

อัตราส่วนจีโนไทป์ของ F2 มี 16 แบบ คือ อัตราส่วนฟีโนไทป์ของ F2 มี 4 แบบ คือ

ลักษณะทางพันธุกรรมที่นอกเหนือ

กฏของเมนเดล

1. ลักษณะเด่นไม่สมบูรณ์ (Incomplete Dominant)

หมายถึง ยีนเด่น ข่ม ยีนด้อยไม่สมบูรณ์

โจทย์พันธุศาสตร์

ในการผสมดอกลิ้นมังกร ดอกสีแดง กับดอกสีขาว พันธุ์แท้ทั้งคู ่จงหาอัตราส่วน จีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกรุ่น F2 เมื่อก าหนดให้อัลลีนที่ควบคุมลักษณะสีดอก มีลักษณะ incomplete dominant

วิธีท า ก าหนดให้ R แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะดอกสีแดง r แทน อัลลีนที่ควบคุมลักษณะดอกสีขาว

P : RR (แดง) x rr (ขาว) G : R r

F1 : Rr (ชมพู)

โจทย์พันธุศาสตร์

วิธีท า F1 : x Rr (ชมพ)ู Rr (ชมพู)

G : ½ R, ½ r ½ R, ½ r

F2 : ¼ RR, ¼ Rr, ¼ Rr, ¼ rr ¼ RR, 2/4 Rr, ¼ rr

โจทย์พันธุศาสตร์

F2 : ¼ RR, 2/4 Rr, ¼ rr

ดังนั้น อตัราส่วนจีโนไทป์ของ F2 คือ RR : Rr : rr = 1 : 2 : 1

ดังนั้น อตัราส่วนฟีโนไทป์ของ F2 คือ

สีแดง : สีชมพ ู: สีขาว = 1 : 2 : 1

ลักษณะทางพันธุกรรมที่นอกเหนือ

กฏของเมนเดล

2. การข่มร่วมกัน (Co-dominant)

หมายถึง อัลลีนที่ควบคุมลักษณะเดียวกันเป็นลักษณะ

เด่นทั้งคู่

เช่น หมู่เลือดระบบ ABO

หมู่เลือดระบบ ABO

มีอัลลีน 3 ชนิด คือ IA IB และ i

IA คือ อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด A บน RBC

IB คือ อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด B บน RBC

i คือ อัลลีนที่ไม่มีการสร้างแอนติเจนชนิด A และ B

บน RBC

IA

IB

IAIB

IA

i

IAi

i

IB

IBi

i

i

ii

IA = IB > i

หมู่เลือด (ฟีโนไทป)์ จีโนไทป์

A

B

AB

O

IAIA IAi IBIB IBi IAIB ii

ตัวอย่างโจทย์ พ่อ หมู่เลือด เอบี แม่หมู่เลือด โอ จงหาอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูก

วิธีท า

P : IA IB G : ½ IA , ½ IB

F1 : ½ IAi , ½ IBi

x

ก าหนดให้ IA แทน อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด A บน RBC ก าหนดให้ IB แทน อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด B บน RBC ก าหนดให ้i แทน อัลลีนที่ไม่มีการสร้างแอนติเจนชนิด A และ B

ii i

ดังนั้น จีโนไทป์ของลูก คือ IAi : IBi = 1 : 1

ดังนั้น ฟีโนไทป์ของลูก คือ A : B = 1 : 1

ตัวอย่างโจทย์ จงหาจีโนไทป์ของพ่อและแม่ เมื่อพบว่าลูก 4 คน มีหมู่เลือดไม่เหมือนกันเลย

วิธีท า หมู่เลือดของพ่อ หมู่เลือดของแม ่ หมู่เลือดของลูก

IAIA IAIA

IAi

IAIA IBIB IBIB IBIB

ii ½IAi , ½ii IBi ii ½IBi , ½ii IAIA IBi ½IAIB , ½IAi IAi IBi ¼IAIB , ¼IAi, ¼IBi , ¼ii

ดังนั้น จีโนไทป์ของพ่อและแม่ คือ IAi และ IBi

มัลติเปิลอัลลีน (Multiple alleles)

หมายถึง

อัลลีน มากกว่า 2 ตัว ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมเดียวกัน

เช่น ยีนที่ควบคุมระบบหมู่เลือด ABO มีอัลลีน 3 ตัว คือ IA IB และ i

พอลิยีน (Polygene)

หมายถึง

ยีนตั้งแต่ 2 คู่ขึ้นไป ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมเดียวกัน

เป็นการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม

ทีมีความแปรผันต่อเนื่อง

เช่น สีผิว สีตา น้ าหนัก ความสูง สีเมล็ด

ปริมาณการให้น้ านม

หมายถึง

ยีนตั้งแต่ 2 คู่ขึ้นไป ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมเดียวกัน

ตัวอย่างโจทย์ จงหาอัตราส่วนฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของ Bพ่อ หมู่เลือด เอบี แม่หมู่เลือด โอ จงหาอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูก

วิธีท า

P : IA IB G : ½ IA , ½ IB

F1 : ½ IAi , ½ IBi

x

ก าหนดให้ IA แทน อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด A บน RBC ก าหนดให้ IB แทน อัลลีนที่ควบคุมการสร้างแอนติเจนชนิด B บน RBC ก าหนดให ้i แทน อัลลีนที่ไม่มีการสร้างแอนติเจนชนิด A และ B

ii i

ดังนั้น จีโนไทป์ของลูก คือ IAi , ½ IBi = 1 : 1

ดังนั้น ฟีโนไทป์ของลูก คือ A : B = 1 : 1

ยีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน

ผสมพืชตระกูลถ่ัว

ดอกสีม่วง ละอองเรณูรี (ลักษณะเด่น)

ดอกสีแดง ละอองเรณูกลม (ลักษณะด้อย)

อัตราส่วนฟีโนไทป์ของ F2 ?

ม่วง,ร ี = 9 ม่วง,กลม = 3 แดง,ร ี = 3 แดง,กลม = 1

อัตราส่วนฟีโนไทป์ของ F2 มี 4 แบบ

ยีนที่อยู่ติดกันบนโครโมโซมเดียวกัน เรียกว่า ลิงค์ยีน(linked gene)

ผลไม่เป็นไปตามกฎของเมนเดล

โดยผลที่ได้ คือ 13.5 : 1 : 1 : 2.6

สภาพการณ์ของยีนที่อยู่ติดกันบนโครโมโซมเดียวกัน มีแนวโน้มเคลื่อนย้ายไปด้วยกัน เรียกว่า ลิงเกจ

(linkage)

ยีนที่เป็นลิงเกจกัน จะเคลื่อนย้ายไปด้วยกัน ตลอดเวลา แต่ไม่ถาวรเสมอไป

ปรากฏการณ์ครอสซิงโอเวอร์

(Crossing over)