บทท 16

การถายทอดทางพนธกรรม

MENDEL AND THE GENE IDEA เมนเดลไดศกษาการ

ถายทอดกรรมพนธซง

เปนพนฐานสาคญ

ของสงมชวตโดยวธ

วทยาศาสตรทก

ขนตอน ทาใหเกด

สาขาวชาชววทยา

แขนงใหม เรยกวา

วชาพนธศาสตร

Genetics)

A genetic cross แผนภาพแสดงการทดลองการ

ผสมขามระหวางละอองเรณจาก

พนธดอกสขาว กบเกสรตวเมย

จากพนธดอกสมวง เมอไดเมลด

และนาไปปลก ไดลกผสม F1 ซง

ใหดอกสมวงทงหมด หรอถาผสม

ในทางกลบกน คอผสมละออง

เรณจากพนธดอกสมวงกบเกสร

ตวเมยจากพนธดอกสขาว จะ

ไดผลการทดลองเหมอนกน

เมนเดลทาการ

ศกษาลกษณะทาง

กรรมพนธของตน

ถว 3 รน คอรนพอ

แม ดอกสมวง

และดอกสขาว รน

ลกผสม F1 ดอก

มวงทงหมด และ

เมอ F1 ผสม

กนเอง จะไดรน

F2 ซงอตราสวน

ของดอกสมวง : ส

ขาว = 3:1

เมนเดลไดอธบายผลการทดลองของเขา เปน 4 ขอ ดงน

(ในการอธบายตอไปนจะใชคาวา ยน แทนคาทเมนเดลใชคอ heritable factor) 1. สงทควบคมลกษณะกรรมพนธ เชน ลกษณะสดอก คอยน ซงตางกน 2 รปแบบ (อลลล) อลลลหนงควบคมดอกสมวง อกอลลลหนงควบคมดอกสขาว

2. สงมชวตประกอบดวยยน 2 อลลล อลลลหนงมาจากพอ และอกอลลลหนงมาจากแม จากความรในปจจบน ทาใหอธบายความคดของเมนเดลไดวา

ในสงมชวตทเปน diploid ซงมโครโมโซมคเหมอนกน โครโมโซมแทงหนงมา

จากพอ และอกแทงหนงมาจากแม โครโมโซมคเหมอนนอาจมอลลล

เหมอนกน เรยกวาพนธแท เชนเดยวกบพนธในรนพอแมของการทอดลอง

ของเมนเดล หรออาจจะมอลลลตางกน เชนในลกผสม F1 3. ถาอลลลตางกน อลลลหนงจะเปนอลลลเดนซงจะแสดงสมบตของลกษณะใหเหน อกอลลลหนงเปนอลลลดอยซงจะถกขมไมแสดงลกษณะ

4. อลลลทง 2 จะถกแยกไปในเซลลสบพนธแตละเซลล

เรยกหลกการถายทอดกรรมพนธขอนวา

Law of segregation (กฏการแยกยน)

Alleles, contrasting versions of a gene

Mendel’s law

of segregation

ในการศกษานเมนเดลศกษาลกษณะสของดอกเพยงลกษณะ

เดยว (monohybrid cross) ซงดอกสมวงควบคมโดยยนเดน (P) และดอก

สขาวโดยยนดอย (p) ในพชประกอบดวย 2 อลลลทควบคมลกษณะส

ดอกซงไดรบถายทอดมาจากพอและแม ในรนพอแมเปนพนธแทของ

ดอกสมวง (PP) และดอกสขาว (pp) ซงสรางเซลลสบพนธ

ประกอบดวยอลลลเดยว การผสมของรนพอแม จะไดลกผสม F1 ซง

ประกอบดวย Pp แสดงดอกสมวงตามลกษณะยนเดน เมอ F1 สราง

เซลลสบพนธอลลลทง 2 จะถกแยกออกไป เซลลสบพนธครงหนงจะ

มอลลล P และอกครงหนงเปนอลลล p และจากการผสมพนธกนเอง

ในรน F1 ไดรน F2 ดงแสดงในตาราง ไดอตราสวนดอกสมวง: ดอกส

ขาว = 3:1

Mendel’s law of segregation

เมนเดลเลอก

ลกษณะ

กรรมพนธ

ทงหมด 7 ค

ลกษณะ ซงใน

ปจจบนทราบวา

เปนลกษณะท

ควบคมโดยยนท

อยบนโครโมโซม

ตางคกน

Flower color

Flower position

Seed color

Seed shape

Pod shape

Pod color

Stem length

Some useful genetic vocabolary ในสงมชวตทเปน diploid ลกษณะกรรมพนธควบคมโดย

ยน 2 รปแบบ (allele=อลลล) หรอมากกวา 2 รปแบบ เชน

ลกษณะสดอกถวลนเตามยนรปแบบหนงควบคมดอกสมวงเขม

(P) และยนอกรปแบบหนงควบคมลกษณะดอกสขาว (p) อลลล : ยนคทมรปแบบตางกนและทตาแหนงโลกส (locus)

เดยวกน

homozygous : พวกพนธแททมค อลลลเหมอนกน

heterozygous : ลกผสมทมอลลลตางกน

phenotype : ลกษณะกรรมพนธทแสดงออกมาใหเหน genotype : องคประกอบคยนหรอค อลลลทอยภายในเซลล

A testcross ในการทดสอบวา ดอกส

มวงทเหนม genotype เปน

PP หรอ Pp โดยการนาพช

ทสงสยนไปผสมกบพนธท

ทราบ genotype

โดยเฉพาะ pp สงเกต F1

วามลกษณะอยางไร ถา

F1 มสมวงทงหมดแสดง

วาพนธทดลองเปน PP

ถา F1 มสมวงครงหนง

และสขาวครงหนงแสดง

วาพนธทดลองเปน Pp

Law of independent assortment

(กฏการแยกยนเพอการเรยงตวกนใหมอยางอสระ)

เมนเดลทดลองผสมพนธถวลนเตาขนตอไปโดย

พจารณาลกษณะทแตกตางกน 2 ค พรอมกน เรยกวา

(dihybrid cross) ตวอยางเชน ลกษณะเมลดเรยบ ส

เหลอง กบ เมลดขรขระ สเขยว

HYPOTHESIS: DEPENDENT ASSORTMENT ถาเปนไปตามสมมตฐาน

dependent assortment คอ

เปนการแยกยนเพอการ

รวมตวกนใหมไมเปนอยาง

อสระ ลกผสม F1 จะ

สามารถสรางเซลลสบพนธ

ไดเพยง 2 แบบ คอ YR และ

yr ทเหมอนกบรนพอแม

เทานน และรน F2 จะแสดง

ลกษณะเมลดเรยบ ส

เหลอง : เมลดขรขระ สเขยว

ในอตราสวน 3:1

parent

F1

F2

HYPOTHESIS: INDEPENDENT ASSORTMENT ถาเปนไปตามสมมตฐาน

independent assortment

คอ ยนแตละคจะแยกจาก

กน และกลบเขามา

รวมกนไดอยางอสระ

ลกผสม F1 จะสามารถ

สรางเซลลสบพนธได 4

แบบ และมอตราสวนของ

Phenotype = 9:3:3:1 ซง

การทดลองของเมนเดล

ไดผลสอดคลองตาม

สมมตฐานขอน

parent

F1

F2

หลกการถายทอดกรรมพนธ 2 ขอ ไดแก

• Law of segregation

• Law of independent assortment

สรป

หลกการถายทอดลกษณะกรรมพนธตามกฏของ

เมนเดล เปนทยอมรบกนอยางกวางขวาง ในตน

ครสตศตวรรษท 20 มนกวทยาศาสตรหลายทาน

ไดนาเอาหลกการของเมนเดลมาเปนพนฐาน

ศกษาวจยเพมเตมมากขน และพบปรากฏการณ

ใหมๆหลายอยาง ซงลวนแตเปนขอมลสนบสนน

ขอเสนอของเมนเดลทงสน ไดแก

Incomplete dominance

พชลนมงกร เมอเอาพนธ

ดอกสแดงผสมกบพนธดอก

สขาว จะไดลกผสมรนF1 ม

ดอกสชมพ และเมอ F1 ผสม

กนเอง จะไดลกผสม F2 ม

ดอกทง 3 ลกษณะ คอ ดอก

สแดง ชมพ และขาว ใน

อตราสวน 1:2:1 ตามลาดบ

จะเหนไดวาอตราสวนของ

phenotype ตรงกบอตราสวน

genotype ในกรณนยนท

ควบคมลกษณะดอกสแดงไม

แสดงสมบตเดนอยางแทจรง

Multiple alleles for the ABO blood groups

Multiple allele กบระบบหมเลอดระบบ ABO ในคน

หมเลอดระบบ ABO เปนลกษณะทถายทอดทาง

กรรมพนธ ยนททาหนาทควบคมการสงเคราะหแอนตเจนบน

ผวเมดเลอดแดง ประกอบดวย 3 อลลล ในแตละคนม 2 อล

ลล ดงนน genotype ทเปนไปไดม 6 แบบ IA และ IB มสมบต

เดนดวยกนทงค (codiminance) ดงนนคนทม genotype IAIB

(หมเลอดAB) จะมทงแอนตเจน A และ B สวน i มสมบตดอย

กวา IA และ IB คนทม genotype ii (หมเลอด O) จงไมม

แอนตเจน แตสรางแอนตบอดทง A และ B เมอผสมเมลด

เลอดของคนหมเลอดอนๆกบเซรมของหมเลอด O จะทาให

เกดการตกตะกอน

A simplified model for polygenic inheritance of skin color ลกษณะกรรมพนธทควบคมโดยยน

หลายยน หรอ polygene ซงอาจม

ตงแต 3 ยน ถง 40 ยน เรยก

กรรมพนธแบบโพลยน (polygenic

inheritance) รปทแสดงเปนรปแบบ

งายๆในเรองสผว สผวควบคมโดย

ยน 3 ยน ในแตละยนมสมบตการ

แสดงออกไมเตมท (imcomplete

dominance) การถายทอดลกษณะส

ผวนจะเหนไดชดเจนจากผลการ

ผสมพนธระหวางลกษณะตาสดกบ

ลกษณะสงสด โดยสงเกตไดจาก

ลกผสม F1 ม genotype แบบ

AaBbCc ซงมหนวยสดาอย 3 หนวย

และเมอ F1 ผสมกนเองได F2 พบวา

มความแตกตางแปรผนของสผว

ตอเนองในลกษณะคลายเสนโคง

ป

Pedigree analysis reveals Mendelian

patterns in human inheritance นกวจยไดพฒนากรรมวธการศกษาพนธศาสตรของมนษย

เพอทราบวาลกษณะกรรมพนธนนมการถายทอดแบบใด และ

สามารถคาดคะเนไดวาลกษณะกรรมพนธนนมโอกาสเกดขนได

มากนอยเพยงใดในคแตงงานแตละค ซงเปนประโยชนอยางยงใน

การวางแผนสาหรบครอบครวทมยนทผดปกตอย เทคนคทนยมใช

กนอยคอ การวเคราะหสายสมพนธของกลมเครอญาต (pedigree

analysis)

Pedigree analysis Pedigree เขยนขนมาจากประวตการถายทอดลกษณะกรรมพนธทแสดงออก

ทาง phenotype อยางใดอยางหนงโดยใชสญลกษณตางๆแทนลกษณะ phenotype ของ

แตละคนในวงศตระกลนน ตามหลกมาตรฐานสากลดงน สเหลยม หมายถง ผชาย

วงกลม หมายถง ผหญง แตละคแตงงานเชอมดวยเสนเดยวจากผชายไปผหญง ลาดบ

ของลกแตละคนเรยงจากซายไปขวา ผทแสดงลกษณะกรรมพนธแสดงดวยสเขม

(a) pedigree tracing a dominant

trait (widow’s peak) (b) Pedigree tracing a recessive trait

(attached earlobes)

Many human disorders follow Mendelian

patterns of inheritance Recessive inherited disorders

ลกษณะทางกรรมพนธทเกดจากยนดอยทาง autosome

Cystic fibrosis โรคนพบมากในคนผวขาว พบในอตรา 1 คนใน 2,500 คน มคนผวขาว

เปนพาหะของโรคนถง 4% สาเหตเกดจากความผดปกตของยนทควบคมการ

สงเคราะห membrane protein ททาหนาทเกยวกบ chloride ion transport ระหวาง

ภายในเซลลกบของเหลวภายนอกเซลล ผลคอทาใหภายนอกเซลลมปรมาณ

chloride สง มผลตอเนองทาใหเมอกทคลมเซลลเหนยวขนกวาปกต สะสมอยในตบ

ออน ปอด ทางเดนอาหาร และอวยวะตางๆ ทาใหเกดการตดเชอจากแบคทเรยได

งาย เดกทเปนโรคนมกจะตายกอนอาย 5 ขวบ การททราบวาเปนโรคนและใหการ

ดแล รกษา ปองกนการตดเชอเปนอยางด ทาใหสามารถมอายยนยาวขนได

Tay-Sachs disease สาเหตของโรคเกดจากความผดปกตของเอนไซม

ทไมสามารถสลายไขมนบางชนดในสมองได ทาใหเกดความเสอมของ

ระบบประสาท อาจทาใหตาบอด สตปญญาเสอม กลามเนอหมดแรง

จนเปนงอยได ซงจะแสดงอาการในเดกเลกประมาณ 2-3 เดอนหลง

คลอด และมอาการรนแรงจนทาใหเดกเสยชวตไดภายในอาย 2-3

ขวบ โรคนพบมากในกลมชาวยว ประมาณ 1 คนใน 3,600 คนของเดก

เกดใหม ซงสงกวาเดกกลมอนๆ 100 เทา

Sickle cell disease เปนโรคทพบบอยในอฟรกา เกดจากกรดอะมโน

val ไปแทนท glu ทตาแหนงท 6 ในสายบตาของฮโมโกลบน เปนผล

ทาใหเมดเลอดแดงบดเบยวเปนรปเคยว ทาใหมผลกระทบตอการนา

ออกซเจน คนทเปน heterozygous มความตานทานสงตอการตดเชอ

ไขมาลาเรย และสามารถถายทอดยนตอไปได

Dominants inherited disease ลกษณะผดปกตทางกรรมพนธทเกดจากยนเดนของ

autosome

Huntington’s disease โรคนพบในอตรา 1 คนใน 10,000 คน

อาการของโรคจะแสดงออกในชวงอาย 35-45 ป โดยแสดงอาการ

ผดปกตของระบบประสาทสวนกลาง และเปนโรคตดเชอไดงาย

การแสดงอาการออกลาชาของยนนมผลกระทบตอโครงสรางทาง

พนธกรรมของประชากร เพราะกวายนนจะแสดงออกกผานระยะ

สบพนธและถายทอดลกษณะกรรมพนธนนไปสรนลกแลว

Multifactorial disorders บางคนอาจเปนโรคบางโรค ไดแก โรคหวใจ เบาหวาน มะเรง

alcoholism ฯลฯ ไดงายกวาคนอน โรคเหลานเปนโรคทเกดจากหลายสาเหต

คอเกดจากกรรมพนธรวมกบสงแวดลอมเปนสาเหตสาคญของโรค

(Multifactorial disorders) โรคเหลานอาจควบคมโดยยนหลายตว เชนใน

ปจจบนพบแลววายนทควบคมการทางานของหวใจมหลายยน ดงนนการ

ดารงชวตแบบตางๆในแตละคนทาใหมโอกาสเสยงตอการเกดโรคไดไม

เหมอนกน พบวาการออกกาลงกาย การควบคมชนดของอาหาร การไมสบ

บหร หรอหลกเลยงอาการเครยดตางๆ ทาใหลดความเสยงของการเกด

โรคหวใจและมะเรงบางชนดได

ในปจจบนยงมความรไมมากนกเกยวกบโรคทเกดจากหลายสาเหต

รวมกนเหลาน แตสงทดทสดคอการใหความรแกประชาชนในการควบคม

สงแวดลอมและมพฤตกรรมการดาเนนชวตทดจะทาใหไมเปนโรคตางๆได

Technology is providing new tools for genetic testing

and counseling ความกาวหนาทางเทคโนโลยเออประโยชนในการตรวจหา

ความผดปกตทางพนธกรรมและการใหคาปรกษา

Fetal diagnosis

เปรยบเทยบระหวางวธ aminocentesis กบวธ chorionic villus sampling

Fetal diagnosis

เทคนคการนาเอาตวอยางเซลลของทารก มาหาความผดปกตทาง

กรรมพนธกระทาไดโดยวธ aminocentesis ทาไดโดยใชเขมดดเอานาคราทม

เซลลทหลดออกมาจากผวหนงของทารก นามาเพาะเลยงใหแบงเซลลเพม

จานวนมากขน เพยงพอสาหรบนาไปวเคราะหตรวจหาความผดปกตของ

โครโมโซมและทางชวเคม วธนกระทาในชวง 14-16 สปดาหของการตงครรภ

และตองใชเวลา 2-3 สปดาหกวาจะรผล

อกเทคนคหนงคอ การเกบตวอยางเนอเยอโคเรยน (chorionic villi

sampling, CVS) กระทาโดยใชทอขนาดเลกสอดเขาไปทางปากมดลกแลว

ดดเอาตวอยางเนอเยอของเยอหม chorion ทหมถงนาคราออกมา เนอเยอน

สามารถนาไปวเคราะหและตรวจสอบไดทนท วธนสามารถใชตรวจสอบ

ทารกทมอายเพยง 8-10 สปดาห และรผลการตรวจสอบไดภายใน 1-2 วน

เทานน

The chromosomal basis of

inheritance

The

chromosomal

basis of

Mendel’s law

โครโมโซมเปนตวกลางสาคญสาหรบการถายทอดกรรมพนธ ภาพแสดงความสมพนธระหวางการทดลองผสมพนธถว

ลนเตา โดยพจารณาลกษณะทตางกน 2 ลกษณะพรอมกน (dihybrid

cross) ของเมนเดล กบพฤตกรรมของโครโมโซม โดย 2 ลกษณะน

ควบคมโดยยนทอยบนโครโมโซมตางแทงกน (จรงๆแลวถวลนเตาม

โครโมโซม 7 แทง แตในรปแสดงเพยง 4 แทง)ในรปแสดง

metaphase I (ชองสเหลอง) และการแยกออกจากกนของโครโมโซมค

เหมอน (homologous chromosome) ในระยะ anaphase I ซงเปนแบบ

segregation และ independent assortment ผลสดทาย F1 สรางเซลล

สบพนธได 8 แบบ และแตละแบบมจานวนเทาๆกน ถาศกษาตอ

จนถงรน F2 จะไดอตราสวน phenotype = 9:3:3:1

หลกความนาจะเปนไปได สงมชวตพวก diploid ถายทอดสารพนธกรรม

หรอยนไปตามโครโมโซมโดยผานเซลลสบพนธ การ

แยกโครโมโซมคเหมอนในกระบวนการไมโอซส เปน

แบบสมนน การคาดคะเน genotype หรอ phenotype ใน

รนลกอาจคานวณไดตามหลกความนาจะเปนไปได

(probability) ซงมหลกสาคญ 2 ประการ คอ

1. กฏการคณ

2. กฏการบวก

Morgan traced a gene to a specific chromosome

Thomas Hunt Morgan เปนนก embryologist ทมหาวทยาลย

โคลมเบย ประเทศสหรฐอเมรกา คนพบยนทอยในโครโมโซม X

(sex linkage) ของแมลงหว (Drosophila melanogaster) โดย

ขณะศกษาพนธกรรมของแมลงหว เขาพบแมลงหวตวผตวหนง

มตาสขาว (mutant phenotype) ซงแตกตางไปจากแมลงหวตาส

แดงปกตทวไป (wild type)

Morgan’s first mutant แมลงหวตาสแดงเปนลกษณะปกต เรยกวา

wild type และลกษณะตาสขาวเปน mutant phenotype จากลกษณะน

ททาใหเขาคนพบยนทอยในโครโมโซม X

Sex-linked inheritance

Morgan ทาการทดลองผสมพนธแมลง

หวตวผตาสขาวกบตวเมยตาสแดงปกต

ไดลกผสมรน F1 ทกตวมตาสแดง และ

รน F2 มตาสแดงและตาสขาว ใน

อตราสวนประมาณ 3:1 แตทนาสนใจ

มากคอ ตวเมยทกตวมตาสแดง สวนตว

ผมทงตาสแดงและตาสขาวอยางละ

เทาๆกน Morgan ตงสมมตฐานวา ยนท

ควบคมสตานอยในโครโมโซม X (ในรป

w+ = dominant allele (ตาสแดง), w =

recessive allele (ตาสขาว))

Morgan เลอกศกษาแมลงหวเพราะแมลงหวม

คณสมบตทเปนขอดหลายประการ ดงน •แมลงหวพบไดทวไปและกนราทขนบนผลไมเปนอาหาร

•ชวงชวตสน และใหลกหลานจานวนมาก แมลงหวคหนง

สามารถใหลกไดเปนรอยตว และรนใหมสามารถผสม

พนธไดอกภายใน 2 สปดาห

•แมลงหวมโครโมโซมเพยง 4 ค ซงศกษาไดงายจาก

กลองจลทรรศน 3คเปน autosome และ 1 คเปน sex

chormosome ตวเมยเปน XX และตวผเปน XY

ตอมาไดมการศกษาทดลองในสตวอนๆอก และเปนท

ยอมรบวา ยนทอยในโครโมโซม X มแบบแผนการ

ถายทอดจากพอและแมไปส ลกรนถดไปตางจากยนท

อยใน autosome

Linked gene trend to be inherited together because they are located on the same

chormosome

ยนทเปนลงเกจกนมแนวโนมทจะถกถายทอดไปดวยกนเนองจากยนนนอยบน

โครโมโซมเดยวกน การศกษาตอมาของ Morgan และผรวมงาน แสดงใหเหนการถายทอดลกษณะของยนท

เปนลงเกจกน โดยเลอกศกษา 2 ลกษณะทแตกตางกน คอ สตว และขนาด wild type มตวสเทาและ

ปกยาวปกต สวน mutant phenotype มตวสดา ปกสนและมขนาดเลกกวา ยนทควบคม b+ = gray, b =

black, vg+ = normal wing, vg = vestigial wing ยนเหลานอยบน autosome

Morgan ทาการผสมพนธตว

เมยทม genotype = b+ b

vg+ vg กบตวผ ทม genotype

= b b vg vg ถาเปนไปตามกฏ

ของเมนเดล (Mendel’s law of

independent assortment) รน

F1 ม 4 ลกษณะในอตราสวน

1:1:1:1 แตจากการทดลองไม

ไดผลตามนน แสดงวายนท

ควบคมลกษณะทง 2 ลกษณะ

นไมไดแยกออกจากกนเพอการ

รวมตวใหมอยางอสระ เปน

เพราะยนทง 2 ยนอยใน

โครโมโซมเดยวกน ทเรยกวา

linked gene หรอ linkage ยน

ทเปนลงเกจกนมแนวโนมจะถก

ถายทอดไปดวยกน แตมโอกาส

แยกจากกนไดบางโดย

crossing over

Evidence of linked genes in Drosophilia

Independent assortment of chormosomes

and crossing over produce genetic

recombination The recombination of linked gene: crossing over ยนตางๆในโครโมโซมเดยวกนแสดงความถของการ

เกด recombination แตกตางกนในยนแตละคทใชทดลอง และ

โอกาสของการเกด gene recombination มความสมพนธ

โดยตรงกบระยะทางระหวางยนในโครโมโซมเดยวกน โดย

recombination ระหวางยนทอยใกลกนมโอกาสนอยกวายนท

อย หางกน

Recombination due to crossing over

(a) Production of recombinant gametes

(b) Production of recombinant offspring ผลคอไดรนลกทมลกษณะทถกถายทอดมาจากพอ

และแม และลกษณะทเปน recombination ทเกดจาก crossing over โดย ความถของ

recombination หมายถง จานวนลกทมลกษณะ recombination ในจานวนลกทงหมด คดเปน %

Geneticists can use recombination data to map a

chromosome genetic loci นกพนธศาสตรใชหลกการเรอง recombination ในการ

หาตาแหนงและระยะทางระหวางยน Alfred H. Sturtevant ลกศษยของ Morgan ไดทาการทดลองผสมพนธแมลงหวเพอหาตาแหนงและระยะทางระหวางยน (genetic

map) ในกลมลงเกจดวยกน โดยใชหลกการทวาความถของการเกด

recombination หรอความถของ crossing over ระหวางยน 2 ยนม

ความหมายแสดงถงระยะทางระหวางยนทงสอง กลาวคอ คาความถ

ของการเกด recombination 1 % = 1 map unit ตวอยางเชน

Using recombination frequencies to construct a genetic map: ศกษา

gene recombination ของแมลงหวของยน b vg และ cn ทอยบน

โครโมโซมเดยวกน พบวา ความถของ recombination ระหวาง cn กบ b

= 9%, cn กบ vg = 9.5 % และ b กบ vg = 17 % สามรถทา genetic map

ทเรยกวา linkage map ไดดงรป

นกพนธศาสตรในยค

ปจจบนไดนา

หลกการดงกลาวมา

ใชอยางกวางขวาง

เพอศกษา genetic

map ของสงมชวต

ตางๆรวมทงในคน

ดวย

Sex chromosomes The chromosomal basis of sex varies with organism

Some chromosomal systems of sex determination ระบบการกาหนดเพศแบบตางๆในสตวตางชนดกน

การกาหนดเพศ (sex determination) ในสงมชวตขนอย กบ

ชนดของโครโมโซมเพศ

(a) ระบบ x-y ในคนและสตวเลยงลกลกดวยนานมชนดอนๆรวมทงพวกแมลงบาง

ชนด เพศของลกขนอยกบวาสเปรมของพอมโครโมโซม X หรอ Y

(b) ระบบ X-O ในพวกตกแตน จงหรด แมลงสาป และแมลงอนๆบางชนด ม

โครโมโซมเพศแบบเดยว ตวเมยเปน XX ตวผเปน XO (O= ศนย ตวผม

โครโมโซม X เพยงอยางเดยว) เพศของลกกาหนดโดยสเปรมมหรอไมม

โครโมโซม X

(c) ระบบ Z-W ในพวกนก ปลาบางชนด และแมลงบางชนดรวมถง

พวกผเสอ ในสตวเหลานเพศถกกาหนดโดยโครโมโซมเพศทมอยใน

เซลลไข เพอใหเหนความแตกตางของระบบการกาหนดเพศจงนยม

ใชอกษร Z และ W แทน X และ Y ตวผเปน ZZ และตวเมยเปน ZW

(d) ระบบ haploid – diploid ในพวกผงและมดไมมโครโมโซมเพศ ตว

เมยเกดมาจากไขทไดรบการปฏสนธ ดงนนจงเปน diploid สวนตวผ

เกดมาจากไขทไมไดรบการปฏสนธจงเปน haploid

ในคน การเจรญและพฒนาเปลยนแปลงของอวยวะสบพนธจะเรม

ตงแตเอมบรโอระยะ 1-2 เดอนในครรภมารดา ซงจะเจรญเปนอณฑะหรอรง

ไขขนอยกบฮอรโมนของเอมบรโอ ความแตกตางของฮอรโมนเปนได 2 ทาง

ขนอยกบวามโครโมโซม Y หรอไม

ในป ค.ศ. 1990 นกวจยชาวองกฤษพบยนทควบคมการเจรญของ

อณฑะ มชอวา SRY ยนนอยบนโครโมโซม Y ถาไมมยน SRY เนอเยอของ

อวยวะสบพนธ (gonads) จะเจรญไปเปนรงไข ดงนนสรปวาการมหรอไมม

SRY เปนตวกาหนดการเจรญของเนอเยอของอวยวะสบพนธ

การเจรญพฒนาเปลยนแปลงของอวยวะสบพนธคอนขางซบซอน

เกยวของกบการทางานของยนหลายยนดวยกน ดงนนจงเปนไปไดวา SRY ม

บทบาทควบคมการสงเคราะหโปรตนซงควบคมการทางานของยนอนๆอก

มาก

Sex linked genes have unique patterns of inheritance

ยนทอยในโครโมโซมเพศมแบบแผนการถายทอดกรรมพนธ

แตกตางไปจากยนทอยใน autosome

The transmission of sex linked recessive traits

การถายทอดลกษณะทางกรรมพนธโดยยนดอยทเกยวเนองกบเพศ อธบายเครองหมายตางๆทใช

X และ Y = โครโมโซมเพศ, A = ยนเดน, a =ยนดอย

กรอบสขาว = ลกษณะปกต, กรอบสออน = เปนพาหะ, กรอบสเขม = เปนโรค

(a) แมทมลกษณะปกตและเปน

dominant homozygote แตงงานกบพอ

ทเปนโรค จะถายทอดยนดอยใหลก

สาวทกคน แตไมถายทอดไปยงลก

ชาย ลกสาวทกคนจะมลกษณะปกต

แตเปนพาหะ

(b) แมทเปนพาหะแตงงานกบ

พอทเปนปกต ในจานวนลก

ชายและลกสาวทงหมด

ครงหนงจะมยนดอย อก

ครงหนงเปนปกต ลกชายทก

คนทมยนดอยจะเปนโรค

สวนลกสาวมยนดอยตวเดยว

มลกษณะปกตแตเปนพาหะ

เหมอนแม

(c) แมทเปนพาหะแตงงานกบ

พอทเปนโรค ครงหนงของลก

จะเปนโรค ลกสาวทไมเปนโรค

จะเปนพาหะ สวนลกชายทไม

เปนโรคจะเปนปกตโดยไมมยน

ดอยของโรคนเลย

Sex linked disorder in humans โรคทางกรรมพนธทเกดจากยนดอยในโครโมโซมเพศ

ในคน ปจจบนพบแลวมหลายโรคดวยกน เชน ตาบอดส โรค

กลามเนอแขนขาลบ (Duchenne muscular dystrophy) ฯลฯ

โรคกลามเนอแขนขาลบนพบในสหรฐอเมรกาในอตรา

คอนขางสง คอคนผชายเปนโรคน 1 คนในทกๆ 3,500 คน

คนทเปนโรคนมกมอายไมเกน 20 ป อาการของโรคนคอ

กลามเนอแขนขาลบ นกวจยพบวาโรคนเกดจากการขาด

โปรตนในกลามเนอทสาคญ คอ dystrophin ยนทควบคมการ

สงเคราะหโปรตนนอยบนโครโมโซม X

โรคเลอดไหลไมหยด (Hemophilia) โรคนเกดจากการขาด

โปรตนจาเปนสาหรบการแขงตวของเลอด ดงนนคนทเปน

โรคนจงมอาการเลอดไหลออกงายหรอหยดไดยาก ถงแมม

บาดแผลเพยงเลกนอยกตาม โรคนรจกกนมานานและม

ประวตนาสนใจ คอประวตการถายทอดยนดอยนในราชวงศ

ของพระนางเจาวกตอเรย (1819-1901) ทยนนถายทอด

แพรกระจายตอไปในราชวงศของสเปนและรสเซย

แผนภาพการถายทอดลกษณะกรรมพนธ hemophilia ในราชวงศ

พระนางเจาวกตอเรยแหงองกฤษ

X-inactivation in female mammals แมวาสตวเลยงลกดวยนมรวมทงคนดวยจะมโครโมโซม X

2 แทง แตแทงหนงจะไมทาหนาทหรออยในสภาพ inactive

ระหวางการเจรญของเอมบรโอ ดงนนทงในตวผและตวเมยจะม

ยนเพยง 1 ชดทอยในโครโมโซม X ททาหนาท Inactive-X ในตว

เมยจะถกกาจดออกมองเหนเปนจดดาอยตรงขอบดานในของ

นวเคลยส เรยกวา Barr body ยนทอยบนโครโมโซม X แทงทเปน

Barr body นจะไมทาหนาท แตจะ active ขนมาใหมไดอกในเซลล

ทจะเจรญเปนไข

นกพนธศาสตรชาวองกฤษชอ Mary Lyon แสดงใหเหนวา การท

โครโมโซม X แทงใดจะกลายเปน Barr body หรอ inactive-X จะเปน

แบบสมในแตละเซลลของเอมบรโอ ดงนนจงเปนผลใหในตวเมย

ประกอบดวยเซลล 2 แบบ คอแบบท inactive-X มาจากพอ และแบบท

inactive-X มาจากแม หลงจากท inactive-X กลายเปน Barr body แลว

และแบงตวแบบไมโอซสตอไป กลมเซลลตอมาจะม inactive –X

เหมอนกนหมด ดงนนในตวเมยทเปน heterozygous ของลกษณะ

กรรมพนธทเกยวกบโครโมโซมเพศ ครงหนงของเซลลจะแสดง allele

ตวหนง อกครงหนงแสดง allele อกตวหนง

ตวอยางเชน การเกดสของแมว 3 ส (Calico cat) และ อาการท

ตอมเหงอไมเจรญในคน อาการตอมเหงอไมเจรญนเปน recessive X-

linked mutation ผหญงทเปน heterozygous จะมผวหนงทบางสวนม

ตอมเหงอและบางสวนไมมตอมเหงอ

บนโครโมโซม X มยนทควบคมสขน

อลลลหนงควบคมสดาอกอลลลหนง

ควบคมสสม แมวตวผ (XY) จะม

เพยงอลลลเดยว ดงนนแมวทมทง 2 ส

(heterozygous) จงมกเปนตวเมยเสมอ

ตวเมยทเปน heterozygous น ใน

ระหวางการเจรญของเอมบรโอ

โครโมโซม X ตวหนงในเซลลตางๆ

กลายเปน Barr body ซงเปนแบบสม

และเมอเซลลแบงตวเซลลบรเวณ

ใกลๆกนนนจะมโครโมโซม X แบบ

เดยวกน ทาใหตวแมวเกดเปนบรเวณ

ดางมสตางกน แลวแตวามโครโมโซม

X สใด

X-inactivation and the calico cat

Inactive-X เกยวของกบการเกาะของ methyl group (-

CH3) กบ cytosine ซงเปน nitrogenous base ตวหนงของ DNA

การกาหนดวาโครโมโซมแทงใดจะเปนเปาหมายของ

กระบวนการ methylation นกวจยไดคนพบยนตวหนงท active

เฉพาะในโครโมโซมทเปน Barr body ยนนเรยกวา XIST (X

inactive specific transcript) ผลผลตของยนน (specific

transcript) คอ RNA ซงจะเกาะอยทโครโมโซม X ตรงตาแหนงท

RNA นถกสรางขนมา ทาใหโครโมโซม X แทงนน inactive แต

สมมตฐานนยงมขอสงสยอกมากมายทยงไมทราบแนชด

Alteration of chromosome number ปกตสงมชวตมจานวนโครโมโซมจาเพาะและคงท

สาหรบสปซสหนงๆ แตบางครงพบวามจานวนโครโมโซม

แตกตางไปจากจานวนปกต สาเหตเกดจากความผดปกตใน

กระบวนการแบงเซลลแบบไมโอซส ในพอหรอแม เรยก

ปรากฏการณนวา Nondisjunction ซงอาจเกดขนในชวง

Meiosis I หรอ II ยงผลใหเกดเซลลสบพนธทมจานวน

โครโมโซมมากหรอนอยกวาปกต เมอเซลลสบพนธทผดปกตน

ผสมกบเซลลสบพนธเพศตรงขาม จะไดไซโกตทมจานวน

โครโมโซมผดปกต ซงมผลกระทบตอการเจรญของเอมบรโอ

ในลกษณะตางๆกน

การเปลยนแปลงจานวนโครโมโซมแบงออกเปน 2 ประเภท คอ

1. Aneuploidy คอปรากฏการณทมจานวนโครโมโซม 1 หรอ 2 แทงแตกตางไปจากจานวนปกต (2n) เชน 2n+1

หรอ 2n+2 พบไดทงในพชและสตว ตวอยางเชน Down

syndrome

2. Polyploidy คอปรากฏการณเปลยนแปลงจานวนโครโมโซม โดยเพมขนหรอลดลงครงละชดจากจานวน

ปกต ปรากฏการณนมกเกดขนในพช ซงมผลตอการเกด

ววฒนาการของพช ดงจะเรยนตอไป

Alterations of chromosome structure

Alteration of chromosome structure

การเปลยนแปลงโครงสรางภายใน

โครโมโซม สามารถจาแนกเปน 4 แบบ

Deletion การทสวนใดสวนหนงของโครโมโซมขาด

หายไป ตวอยางเชน cri-chat syndrome สวนหนง

ของโครโมโซมคท 5 หายไป

Duplication การมยนหรอสวนโครโมโซมเพมขน

มากกวาปกต

Duplication มบทบาทสาคญใน

กระบวนการววฒนาการ ยนทเพมขนมาซากบ

ยนเดมมกเปนยนทไมทาหนาทเพราะเปน

สวนเกน แตเมอการกาลเวลาผานไป

องคประกอบของยนนนอาจเปลยนแปลงไปทละ

เลกทละนอย จนถงขนทมสมบตแตกตางจากยน

เดม และสามารถทาหนาทเปนยนใหมได การ

เพมจานวนยนทละเลกทละนอยเชนน ยงผลให

สงมชวตเปลยนแปลงแตกตางไปจากบรรพบรษ

Inversion เกดจากการเปลยนทศชองสวนโครโมโซม ซง

เกดขนไดเมอมรอยคอด 2 แหงบนโครโมโซม และสวน

ของโครโมโซมนนตอกลบเขาไปแตกลบทศใน

โครโมโซมเดม การเปลยนแปลงแบบนไมมผลตอการ

แสดงออกของ phenotype แตอาจแสดงผลไดถาไดรบ

อทธพลจากยนขางเคยง

Translocation เกดจากการสลบทระหวางสวนของ

โครโมโซมตางค กน ตวอยางเชน chronic myelogenous

leukemia (CML) แบบนไมพบบอยนกในธรรมชาต

เพราะมผลตอการสรางเซลลสบพนธ

Down syndrome

Down syndrome เกดจากการทมโครโมโซมคท 21 เพมขนอก 1

แทง (Trisomy, 47,+21) เดกทเปนโรคมอาการ ปญญา

ออน ลกษณะทวไปเตย สมองและกลามเนอเจรญชา

กวาปกต ประมาณ 40 % มอาการหวใจผดปกต และ

เปนโรคเกยวกบระบบหายใจไดงาย ทาใหอายไมยน

ยาว นกวทยาศาสตรมขอมลแสดงใหเหนวา แมทมอาย

มากระหวาง 35-45 ปมโอกาสใหกาเนดลกเปน Down

syndrome สงกวาแมอายนอย