กฎข้อที่ 1 ของเมนเดล (Mendel’s Law of Segregation)

 

การแยกตัว

มีใจความว่า  “ ยีนแต่ละคู่ที่ควบคุมแต่ละลักษณะทางพันธุกรรม
ของสิ่งมีชีวิต  จะแยกตัวจากกันเป็นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ ”

ข้อเท็จจริง

1. ลักษณะถูกควบคุมโดยยีน
2. ยีนของแต่ละลักษณะมี 2 รูปแบบ
3. การสร้างเซลล์สืบพันธุ์มีการลดจำนวนโครโมโซม แต่ละเซลล์สืบพันธุ์จึงมียีนที่ควบคุมลักษณะหนึ่ง ๆ เพียง 1 รูปแบบ
4. การปฏิสนธิจะนำยีน 1 รูปแบบของพ่อมารวมกับยีน 1 รูปแบบของแม่

การทดลองของเมนเดล

การศึกษาการถ่ายทอดของยีนสามารถเสนอได้ในรูปแบบตาราง  (Punnett’s Square)

Punnett’s Square

เพิ่มเติม

• การผสมพันธุ์เพื่อศึกษาลักษณะใดลักษณะหนึ่งเช่น ศึกษาเฉพาะความสูง ศึกษาเฉพาะสีดอก เหล่านี้ เรียกว่า “Monohybrid cross”
• ถ้าเป็นการผสมพันธุ์เพื่อศึกษา 2 ลักษณะเช่น ศึกษาความสูง ไปพร้อม ๆ กับศึกษาสีดอก จะเรียกว่า “Dihybrid cross”
• การผสมแบบ heterozygous x heterozygous จะได้ลูกที่มี phenotype 2 แบบคือ เด่น กับ ด้อย แต่ genotype มี 3 แบบ คือ
  1. เด่น    homozygous dominant
  2. เด่น    heterozygous dominant
  3. ด้อย    homozygous recessive

การประยุกต์ใช้

ในการผสมพันธุ์ถั่วลันเตา  ในรุ่น f1 มีจีโนไทป์เป็น Gg ฟีโนไทป์      คือฝักสีเขียว   ซึ่งก็เปรียบได้กับเหรียญที่มี 2 หน้า    แล้วนำเหรียญ 2 เหรียญมาโยนเพื่อสุ่มการออกหัวหรือก้อย  ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ปัญหาที่ดูว่าซับซ้อนก็สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ ของ “ความน่าจะเป็น”   (probability)    อัตราส่วนดังกล่าวจะ   เป็นไปได้       ก็ต่อเมื่อยีน G และ g  จะต้องแยกจากกันเป็นอิสระไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์  นั่นก็คือ กฎแห่งการแยกตัว (Law of  segregation)

ความน่าจะเป็น (Probability)

ความหมาย

“อัตราส่วนจำนวนครั้งของเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้น ต่อเหตุการณ์นั้น”
อัตราส่วนในทางพันธุศาสตร์ คือ อัตราส่วนทางจีโนไทป์ และอัตราส่วนทางฟีโนไทป์

กฎความน่าจะเป็น

1. กฎการบวก (Addition Law)

   • เหตุการณ์ไม่สามารถเกิดขึ้นพร้อมๆกันได้
   • เรียกเหตุการณ์นี้ว่า mutually exclusive events
   • โอกาสที่เกิดเหตุการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งจะเท่ากับผลบวกของโอกาสที่จะเกิดแต่ละเหตุการณ์
     

     P(เหตุการณ์ A หรือ B อย่างใดอย่างหนึ่ง) = P(A) + P(B)

2. กฎการคูณ (Multiplication Law)

   • เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ 2 เหตุการณ์หรือมากกว่า
   • เหตุการณ์เกิดขึ้นพร้อมกัน
   • เรียกเหตุการณ์นี้ว่า Independent events
     

     โอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์ A และ B พร้อมกัน = P(A) x P(B)

การคำนวณหาอัตราส่วนทางพันธุศาสตร์

1. การหาชนิดและอัตราส่วนของเซลล์สืบพันธุ์

   จำนวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ = 2n
   n คือ จำนวนคู่ของยีนในสภาพ heterozygous

2. การคำนวณหาชนิดและอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์

   • การสร้างเป็นตาราง (punnet square)
   • การใช้สูตร
     ชนิดของจีโนไทป์ = 3n
     ชนิดของฟีโนไทป์ = 2n
     n คือ จำนวนคู่ของยีนที่อยู่ในสภาพ heterozygous

พันธุกรรม พันธุศาสตร์ โครงสร้างที่พบอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์แต่ละเซลล์เรียกว่า โครโมโซม ในโครโมโซมมีโมเลกุลของข้อมูลที่จำเป็นต่อการสร้างโปรตีนชนิดหนึ่ง ที่ใช้ในการสร้างและควบคุมเซลล์ โดยยีนเป็นตัวกำหนดลักษณะของคนแต่ละคน เช่น สีผม สีตา ในระหว่างที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เซลล์สืบพันธุ์เป็นตัวถ่ายยีนไปสู่รุ่นที่เกิดขึ้นใหม่

ยีน โครโมโซมประกอบด้วย ดีเอ็นเอ ซึ่งขดตัวพันกันเป็นเกลียวแน่น โครงสร้างทางเคมีอันสลับซับซ้อนของดีเอ็นเอนี้จะคลายเกลียวออก เปิดตัวยีนออกมาเมื่อจำเป็นต้องใช้ ยีนสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์ขึ้นใหม่ ก่อนเซลล์จะมีการแบ่งตัว โครโมโซมจะจำลองรูปแบบของตนเองไว้

ไมโตซีส ขณะที่มีการเจริญเติบโตและซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ เซลล์ของร่างกายจะแบ่งตัวออกเป็น 2 เซลล์ โครโมโซมที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ จะมีการจำลองตนเอง เซลล์ใหม่แต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซม 46 แท่ง เหมือนเซลล์เดิมทุกอย่าง

ไมโอซีส เซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนโครโมโซม 23 แท่ง ในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัวแบบไมโอซีส จะเกิดการสลับที่และผสมยีนกันขึ้น เซลล์แบ่งตัวโดยที่เซลล์ที่เกิดใหม่ ได้รับโครโมโซม 23 แท่งเท่านั้น ในการแบ่งตัวเซลล์ขั้นที่ 2 โครโมโซมจะแยกตัวออกจากกัน กลายเป็นเซลล์สืบพันธุ์อีก 2 เซลล์

พันธุกรรม ยีนถูกถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่งต่อๆไป เด็กทารกจะได้รับยีนครึ่งหนึ่งจากพ่อ และอีกครึ่งหนึ่งจากแม่ 1 ใน 4 ของยีนในตัวมาจากรุ่นปู่ ย่า ตา ยาย การสลับที่ของยีนในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัวแบบไมโอซีส หมายความว่าพี่ชายกับน้องสาว จะได้รับการถ่ายทอดยีนที่ไม่เหมือนกันจากพ่อแม่ อย่างไรก็ตาม ความคล้ายคลึงกันของสมาชิกในครอบครัวอาจมีขึ้น

ข้อควรจำการกำหนดเพศของสิ่งมีชีวิตที่ควรรู้จัก มี 4 ระบบ คือ


โครโมโซม
ความผิดปกติของโครโมโซมในคน
1.     กลุ่มอาการดาวน์ (DOWN’S SYNDROME) เกิดจากการที่มีโครโมโซมคู่ที่ 21 เกินมา 1 โครโมโซม
2.     กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์(KLINE FELTER’S SYNDROME) เป็นเพศชาย มีโครโมโซม X เกินมา 1-2 เส้น (XXY,XXXY)
3.     กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ (TURNER’S SYNDROME) เป็นเพศหญิงมีโครโมโซม X เพียงเส้นเดียว
4.     กลุ่มอาการคริดูซาต์(CRI-DU-CHAT SYNDROME) โครโมโซมคู่ที่ 5 ขาดหายไปบางส่วน

 ข้อสังเกต 
     โดยทั่วไป ลักษณะที่มีความแปรผันแบบต่อเนื่อง เช่น สีผิว นั้นสิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลต่อการ
แสดงลักษณะในสัดส่วนที่มากกว่าลักษณะที่มีความแปรผันแบบไม่ต่อเนื่อง เช่น หมู่เลือด

 การค้นพบความรู้ทางพันธุศาสตร์       พันธุศาสตร์ (GENETICS) เป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยา ศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมของยีน ซึ่งเป้นหน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมและแบบแผนการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
       เกรเกอร์ เมนเดล (GREGOR MENDEL,ค.ศ. 1822 – 1884) บาทหลวงชาวออสเตรีย ได้ทำการทดลองในถั่วลันเตา (Pisum sativum) ได้ความรู้ทางพันธุศาสตร์มากมาย ทำให้เข้าได้รับการยกย่องเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์
 

สิ่งมีชีวิตที่ควรเลือกมาใช้ในการศึกษาทางพันธุศาสตร์ ควรมีลักษณะดังนี้
1.    ปลูกง่าย อายุสั้น ผลดก

2.    มีการแปรผันมาก มีความแตกต่างของลักษณะที่ต้องศึกษาชัดเจนและสามารถหาพันธุ์แท้ได้ง่าย

3.    มี RECOMBINATION คือการรวมกันของลักษณะของพ่อและแม่เมื่อมีการผสมพันธุ์

4.    ความคุมการผสมพันธุ์ได้สามารถกำหนดให้มีลักษณะต่างๆเข้าผสมกันได้ตามต้องการ

ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ (SECLINKED GENE)     ยีนที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ (SEX LINKED GENE ) หมายถึงยีนที่อยู่บนโครโมโซมเพศเช่น ยีนตาบอดสี ฮีโมฟิเลีย กล้ามเนื้อแขนขาลีบ ยีนเหล่านี้จะอยู่บนโครโมโซม X จึงพบลักษณะเหล่านี้ในเพศชายมากกว่าเพศหญิงเนื่องจากเพศชายมีโครโมโซม X เพียงเส้นเดียว

ข้อสังเกต
1.  ลูกสาวจะเป็นโรคตาบอดสีได้ก็ต่อเมื่อ มีแม่ตาบอดสีหรือเป็นพาหะแล้วมีพ่อตาบอดสี
2.  ถ้าแม่ตาบอดสี พ่อตาปกติ ลูกชายจะตาบอดสีทุกคน

พันธุศาสตร์

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นและเปลี่ยนแปลงไปได้โดยปัจจัย 2 ประการ คือ
1.   พันธุกรรม
2.   สิ่งแวดล้อม

ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1.1    ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันต่อเนื่อง (CONTINUOUS VARIATION) เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความลดหลั่นกันทีละน้อย สามารถนำมาเรียงลำดับกันได้ เช่น ความสูง น้ำหนัก สีผิว เป็นต้น
1.2    ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันไม่ต่อเนื่อง (DISCONTINUOUS VARIATION) เป็นลักษณะที่แบ่งเป็นกลุ่ม ได้อย่างชัดเจน เช่นหมู่เลือดของคน ลักษณะผิวเผือก ลักยิ้ม ติ่งหู การห่อลิ้นเป็นต้น