พันธุศาสตร์

พันธุศาสตร์

 

พันธุศาสตร์ (genetic ) เป็นวิทยาศาสตร์สาขาหนึ่ง ซึ่งกล่าวถึงลักษณะต่างๆของสิ่งมีชีวิต ซึ่งถูกควบคุมโดยหน่วยควบคุมลักษณะซึ่งเรียกว่ายีน (gene) ซึ่งจะถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ไปยังรุ่นต่อไปได้ เช่น จากพ่อแม่ไปสู่ลูก หรือจากชั่วหนึ่งไปสู่อีกชั่วหนึ่ง สืบต่อเนื่องกันไปเรื่อย ๆ โดยอาศัยเซลล์สืบพันธุ์เป็นสื่อกลางในการถ่ายทอด ทำให้รุ่นลูกหรือรุ่นหลานต่อ ๆ มา ต่างมีลักษณะคล้ายคลึงกับพ่อแม่ หรือปู่ย่าตายาย
ลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะทางพันธุกรรม (Genetic character) คือ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด เชน ลักษณะจมูกโด่ง จมูกแบน ผมหยิก ผมเหยียด ผิวดำ ผิวขาว ตาสองชั้น ตาชั้นเดียว ถนัดซ้าย ถนัดขวา เป็นต้น ลักษณะดังกล่าว มักมีลักษณะเหมือนกับพ่อและแม่ หรือเหมือนญาติทางพ่อและแม่

การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล เกิดในปี ค.ศ. 1822 ที่ไฮน์เซนดรอฟ ประเทศออสเตรีย เป็นบุตรชายคนเดียวในจำนวนพี่น้อง 3 คน ของชาวนายากจนชาวโบฮีเมียน เขาได้รับการศึกษาเพราะการช่วยเหลือจากเงินของพี่สาว พอเงินหมด เขาจึงต้องบวชเพื่อให้ได้ศึกษาต่อ ในปี 1847 โดยรับหน้าที่รับผิดชอบดูแลสวน และพืชพันธุ์ไม้ของวัด อันเป็นแรงดลใจในการค้นคว้าของเขาอย่างยิ่ง
บาทหลวงเกรเกอร์เผชิญกับความพลาดหวังอย่างอดทนเป็นเวลาถึง 20 ปี ที่เขายังคงสอนหนังสือในฐานะครูผู้ช่วยและเพื่อชดเชยกับความผิดหวัง เขาจึงได้ทุ่มเทเวลาว่างทั้งหมดโดยทำงานในสวนของวัด ที่นั่นมีพืชพันธุ์ไม้มากมาย แต่ละชนิดแตกต่างกันไปหลายอย่าง ความแตกต่างกันนี้ ทำให้บาทหลวงเกรเกอร์นึกสงสัย เขาจึงผสมพันธุ์ถั่วพันธุ์เดียวกันและต่างพันธุ์ เป็นจำนวนแตกต่างกันถึงยี่สิบสองชนิดของต้นถั่ว เพื่อศึกษาลักษณะทั้งหมด เขาศึกษาเมล็ด ดอก และความสูงที่เติบโตและจากเวลาแปดปีเต็มในการทำงานและการ ทดลองหลายพันครั้ง บาทหลวงเกรเกอร์พบสามสิ่ง
สิ่งแรก เมื่อผสมพันธุ์ถั่วชนิดต่างกันสองชนิดผลผลิตต่อมาที่ได้เป็นพันธุ์ชนิดเดียว ยกตัวอย่าง ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วเมล็ดสีเหลืองกับชนิดเมล็ดสีแดง มันจะผลิตพันธุ์เมล็ดสีเหลืองออกมา
ต่อไป เมื่อผสมพันธุ์ต่างชนิดกันของผลผลิตรุ่นแรกรุ่นต่อไปจะมีเมล็ดทั้งสองชนิด ต้นที่มีเมล็ดสีเขียวทุกๆต้น จะมีสามต้นที่มีเมล็ดสีเหลือง นี่เป็นเพราะว่าหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ด สีเหลืองเป็นหน่วยถ่ายพันธุ์ที่สำคัญคือ ยีนเด่น หน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเขียวเรียกว่า ยีนด้อย หรือหน่วยถ่ายพันธุ์ตัวรอง
สิ่งที่สาม ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วต่างชนิดกันด้วยถั่วสองชนิด หรือมากกว่านั้นที่มีลักษณะแตกต่างกัน เขาจะค้นพบกฎข้อที่สาม สมมติว่าเขาผสมพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ดเรียบสีเหลืองกับพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ดหยาบสีเขียว รุ่นแรกเมล็ดเรียบสีเหลืองจะเป็นตัวเด่นในรุ่นต่อไป จะมีอัตราส่วนเมล็ดเรียบสีเหลือง 9 ส่วนต่อ 3ส่วน เมล็ดหยาบสีเขียว เมล็ดหยาบสีเหลืองหนึ่งต่อหนึ่งเมล็ดหยาบสีเขียว
เมนเดลทราบว่า การค้นพบของเขาสำคัญมากสำหรับผู้ที่ผสมพันธุ์พืช และสัตว์ เขาได้เขียนเรื่องราวเหล่านี้ ส่งไปยังสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งหนึ่ง แต่ไม่มีใครสนใจแม้แต่น้อย เมนเดลจึงเลิกล้มความพยายามที่จะตีพิมพ์งานของเขา เขาเก็บรายงานไว้ในห้องสมุดของวัดและทำการทดลองต่อด้วยตนเองอย่างเงียบๆ ในส่วนสำนักสงฆ์ จนกระทั่งถึงแก่กรรมในปี ค.ศ. 1884 
หลังจากนั้นอีก 16 ปี คือในปี ค.ศ. 1900 ผลงานของเมนเดล จึงได้ตีพิมพ์เผยแพร่ การค้นพบของเกรเกอร์ เมนเดล นับว่าเป็นรากฐานของการศึกษาเกี่ยวกับพันธุกรรมของสิงมีชีวิต เมนเดลจึงได้รับยกย่องให้เป็น " บิดาแห่งพันธุ์ศาสตร์ " 
พันธุกรรม คือ ความโน้มเอียงทีลูกจะมีลักษณะคล้ายพ่อแม่หรือบรรพบุรุษ การถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากพ่อแม่ไปยังลูก จะเห็นว่าไม่มีใครมีลักษณะเหมือนพ่อแม่ทุกประการ บางทีอาจจะไปเหมือน ปู่ ย่า ตา หรือ ยาย 
เมนเดลได้ทำการเพาะเมล็ดถั่วจากต้นถั่วที่มีลักษณะต่างๆ แล้วนำมาผสมพันธุ์กัน จากผลการทดลองปรากฏว่า ถ้านำถั่วต้นสูงผสมกับต้นเตี้ย ลูกออกมาจะสูงหมด แต่เมื่อนำต้นลูกมาผสมพันธุ์กัน จะได้ทั้งต้นสูง และต้นเตี้ย คิดเป็นอัตราส่วน 3:1 เสมอ ลักษณะที่ปรากฏออกมาบ่อยๆนั้นเรียกว่า ลักษณะเด่น(Dominance) เช่น ถั่วพันธุ์ต้นสูง คนผิวปกติลักษณะที่ปรากฏน้อยครั้งเรียกว่า ลักษณะด้อย(Recessive) เช่น ถั่วพันธุ์ต้นเตี้ย คนผิวเผือก ซึ่งในรุ่นลูกนั้นลักษณะเด่นจะข่มลักษณะด้อยไว้ แต่จะปรากฏออกมาในรุ่นหลาน
หน่วยพันธุกรรมหรือยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆ นั้น มีอยู่ 2 แบบคือ ยีนเด่นและยีนด้อย 
ยีนเด่น คือ ยีนที่สามารถแสดงลักษณะต่างๆนั้นออกมาได้ แม้มียีนนั้นเพียงยีนเดียว เช่น ยีนผิวปกติอยู่คู่กับยีนผิวเผือก ก็จะแสดงลักษณะผิวปกติ เพราะยีนผิวปกติเป็นยีนเด่น 
ยีนด้อย คือ ยีนที่สามารถแสดงออกมาได้ต่อเมื่อมียีนด้อยนั้นทั้งสองยีน เช่น ยีนผิวเผือกเป็น ยีนด้อย การแสดงออกของลักษณะผิวเผือกจะต้องมียีนผิวเผือกทั้งคู่ จึงจะแสดงลักษณะนั้นออกมา นอกจากนี้ยังมีลักษณะอื่นๆที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยมียีนเด่นและยีนด้อยเป็นตัวควบคุม

ลักษณะพันธุ์แท้และพันธุ์ทาง
พันธุ์แท้ ( Homologous) คือพันธุ์ที่มียีนเหมือนกันทั้งคู่ อาจจะเป็นยีนเด่นทั้งคู่ ซึ่งจะเขียนแทนด้วยTT,AA,BB หรือ เป็นยีนด้อยทั้งคู่ เขียนแทนด้วย tt,aa,bb เป็นต้น พันธุ์ทาง ( Heterozygous) คือพันธุ์ที่มียีนต่างกัน มาจับคู่กัน เช่น Tt,Aa,Bb เป็นต้น ซึ่งลักษณะที่ปรากฏจะเป็นไปตามยีนเด่น แต่ยีนด้อยที่มาเข้าคู่อยู่ สามารถทำให้เกิดลักษณะด้อยได้ในรุ่นถัดไป 
กฎของเมนเดล
1. กฎข้อที่ 1 ของเมนเดล : กฎแห่งการแยกตัว (Law of segregation) 
กฎแห่งการแยกตัว มีใจความว่า สิ่งที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ มีอยู่เป็นคู่ ๆ แต่ละคู่จะแยกจากกันในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (แยกกันระยะแอนาเฟส - 1 ของไมโอซิส)ทำให้เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์มีหน่วยควบคุมลักษณะนี้เพียง 1 หน่วย และจะกลับมาเข้าคู่อีก เมื่อเซลล์สืบพันธุ์มาปฏิสนธิกัน กฎข้อนี้ของเมนเดลได้จากการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะ โดยพิจารณายีนคู่เดียว(monohybrid cross) 
เมนเดลได้นำเอากฎแห่งการแยกตัวไปใช้ในการทดสอบลูกผสม โดยการนำเอาลูกผสมที่มีลักษณะเด่นที่ต้องการทราบจีโนไทป์ไปผสมพันธุ์กับต้นที่มีลักษณะด้อย ถ้าลูกที่เกิดขึ้นมีลักษณะเด่นทั้งหมดแสดงว่าลูกผสมที่มีลักษณะเด่นที่นำมาทดสอบ เป็นฮอมอไซกัส แต่ถ้าลูกที่เกิดขึ้นมีอัตราส่วนระหว่างลูกที่มีลักษณะเด่น กับลูกที่มีลักษณะด้อยเท่ากับ 1:1 แสดงว่าลูกผสมที่นำมาทดสอบเป็นเฮเทอโรไซกัส วิธีตรวจสอบจีโนไทป์ดังกล่าวเรียกว่า การผสมเพื่อทดสอบ หรือ เทสต์ครอส ( test cross 1. กฎข้อที่ 2 ของเมนเดล : กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of independent assortment) 
กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ มีใจความว่า ในเซลล์สืบพันธุ์จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยพันธุกรรมของลักษณะต่าง ๆ การรวมกลุ่มนี้เป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้สามารถทำนายผลที่เกิดขึ้น ในรุ่นลูกหลานได้ กฎข้อนี้ของเมนเดลได้จากการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะโดยพิจารณาจากยีน 2 คู่ (dihybrid cross) 
การศึกษาการถ่ายทอดพันธุกรรมลักษณะเดียว (monohybrid cross) 
เมนเดล ผู้ซึ่งเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์ ทำการศึกษาพันธุกรรมของถั่วลันเตา จนประสบความสำเร็จได้นั้นประการหนึ่งก็คือเขาได้มีการวางแผนการศึกษาอย่างมีระบบระเบียบ เขาศึกษาพันธุกรรมของถั่วลันเตาถึง 7ลักษณะ แต่เพื่อไม่ให้เป็นการสับสน เขาจึงเลือกทดลองทีละลักษณะ เช่น เขาได้ทดลองโดยนำต้นถั่วสูง 3 ฟุต มาผสมกับต้นถั่วสูง 1 ฟุต (ต้นเตี้ย) ปรากฏว่าลูกรุ่นที่ 1 ที่ได้มีลักษณะเป็นต้นสูงทั้งหมด ต่อมาเขานำลูกรุ่นที่1 (F1) มาผสมกันเองปรากฏว่าได้ต้นสูง 787 ต้น เตี้ย 277 ต้น (อัตราส่วนประมาณ 3 : 1) เขาได้อธิบายว่าลักษณะของต้นถั่วที 2 แบบ คือต้นสูงและต้นเตี้ย เมื่อนำมาผสมกัน ลูกที่ได้ ย่อมได้รับลักษณะจากทั้งพ่อและแม่ เหตุที่ลักษณะต้นเตี้ยไม่ปรากฏในรุ่น F1 เพราะต้นสูงเป็นลักษณะเด่น จะข่มต้นเตี้ยซึ่งเป็นลักษณะด้อยไว้
ลักษณะของต้นถั่วลันเตา 7 ลักษณะที่เมนเดลเลือกนำมาศึกษามีลักษณะดังนี

1. รูปร่างของเมล็ด 
2. สีของเนื้อเมล็ด 
3. สีของเปลือกหุ้มเมล็ด 
4. รูปร่างของฝักถั่วที่แก่เต็มที่ 
5. สีของฝักถั่วอ่อน 
6. ตำแหน่งของดอก 
7. ความสูงของลำต้น
การถ่ายทอดทางพันธุกรรมสองลักษณะ (dihybrid cross) 
เป็นการผสมที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเพียง 2 ลักษณะและควบคุมโดยยีน 2 คู่ ที่อยู่คนละโครโมโซม โดยปกติ ถ้าผสมระหว่างพ่อแม่ที่มีลักษณะตรงข้ามกันอยู่ 2 ลักษณะ และแสดงลักษณะเด่นอย่างสมบูรณ์รุ่น F2 จะได้สัดส่วนของฟีโนไทป์เป็น 9 : 3 : 3 : 1 ทั้งนี้เนื่องจากการแยกกันของยีนแต่ละคู่ ไปสู่เซลล์สืบพันธุ์เป็นอิสระจากคู่อื่น ๆ ตามกฎข้อที่ 2 ของเมนเดลเรียกว่าเป็นกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of independent assortment)

กฎการแยกของเมนเดล

IDevice Icon

ในกรณีของการผสมพันธุ์ถั่วลันเตารุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็น Gg อาจเปรียบได้กับการโยนเหรียญที่หน้าหนึ่งเป็น Gอีกหน้าหนึ่งเป็น g

 

img86_6

ภาพแสดงถั่วลันเตารุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็น Gg

img82_6

ภาพเปรียบได้กับการโยนเหรียญที่หน้าหนึ่งเป็น G อีกหน้าหนึ่งเป็น g จะได้ 1/2G กับ 1/2g

IDevice Icon

การผสมระหว่างรุ่น F1 กันรุ่น F1 จึงเท่ากับเป็นการโยนเหรียญขึ้นไปในอากาศพร้อม ๆ กัน 2 เหรียญ โอกาสที่ยีนในรุ่น F2 จะเข้าคู่กันได้ 3 แบบ คือ GG Gg และ gg โดยมีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2:1 คือฝักสีเขียวกับฝักสีเหลือง ในอัตราส่วน 3:1

 

img88_6

ภาพแสดงการผสมระหว่างรุ่น img85_6F1 กันรุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็นGgภาพแสดงการโยนเหรียญขึ้นไปในอากาศพร้อม ๆ กัน 2 เหรียญ โอกาสที่ยีนในรุ่น F2 จะเข้าคู่กันได้ 3 แบบ คือ GG Gg และ gg โดยมีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2img89_6:1

 

ได้ถั่วลันเตาฝักสีเขียวกับฝักสีเหลือง ในอัตราส่วน 3:1 ดังภาพ

IDevice Icon

ดังนั้นปัญหาที่สงสัยว่าอัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อยในรุ่น F2 เหตุใดจึงเท่ากับ 3:1 สามารถอธิบายได้กฎของความน่าจะเป็นซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลให้เมนเดลประสบความสำเร็จในการทดลอง

ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง
#Trending now
admission 58admissionAd58AdGang58อาเซียนaecเกมเกมส์คิดเลขเกมคณิตศาสตร์วาตภัยภัยธรรมชาติพายุฟิลเลอร์กลูต้ากลูต้าไธโอนกลูต้าผิวขาวผลเสียกลูต้าผลเสียฟิลเลอร์ข่าวข่าวเด่นเรียนต่อทุนทุนเรียนต่อทุนการศึกษาclearing houseเคลียร์ริ่งเฮ้าส์ค้นหาตัวเองปฎิทินสอบสพฐศธเปิดเทอมunseen Thailand travel amazingประกาศผลONETGAT PATติวติวGATเชื่อมโยงภาษาญี่ปุ่นความถนัดภาษาจีนรายงานเกษตรห้องเรียนกลับทางเกมส์การเรียนรู้โรงเรียนพ่อแม่ข่าวการศึกษาเรียนต่อต่างประเทศข้อสอบคลังข้อสอบข่าวadmissionสอบตรงสอบตรง58แอดมิชชั่นข่าวกิจกรรมสาระน่ารู้รับตรงรับตรง58โควตาวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์สังคมภาษาไทยแนะแนวกลอนสามเณร ถ่ายทอดธรรมะว วชิระเมธีดูย้อนหลังไฮไลท์liveธรรมบรรพชาวันพระวันโกนฝนฤดูฝนสุขภาพหน้าฝนเข้าพรรษาตักบาตรฮา ๆ น่ารัก ท่องเที่ยวคลิปเด็ดคลิปรวมคลิปเด็ดeco tripเที่ยวต่างประเทศติวเข้มสอบเข้าสัมภาษณ์สอบเข้า ม.1สอบเข้า เตรียมสอบเข้าสาธิตสอบเข้ามหิดลสอบเข้าสวนกุหลาบทดลองวิทย์โทษข่มขืนประหารชีวิตสืบ นาคะเสถียรปิยะมหาราชเก่งอังกฤษฮอร์โมนcar free dayจักรยานcu tepรับน้องชิงรางวัลrising sunทัวร์ถูกสอบเข้า ม.1อีโบล่าตึกถล่มpage9เพจ 9kaoplookpanyaสามเณรปลูกปัญญาธรรมtruelittlemonk 
กลับด้านบน