เรื่อง พันธุ์กรรม
วิชาวิทยาการการค านวณ เร ื ่ อง พน ั ธ ์ ุ กรรม
จัดท ำโดย เด็กหญิง แสงจันทร์ บุญโก เลขที่12 ช ้ น ั มธ ั ยมศ ึ กษำท ี ่ 3 ห้อง 2 เสนอ ค ุ ณคร ู สกล ุ ชย ั บ ุญศ ิ ร ิโชต ์ ิ โรงเรียนบ้ำนตัดผม
พน ั ธ ุ กรรม ( Heredity) หมายถึง การถ ่ ายทอดลกัษณะของส ิ่งมช ีี วต ิ จากร ุ่น หน ึ่งไปยงัร ุ่นหน ึ่ง หร ื อจากบรรพบุรุษไปส ู่ลูกหลาน เช่น ลักษณะสีผิว ลักษณะ เส้นผม ลักษณะสีตา เป็ นต้น ถ้านักเรียนสังเกตจะเห็นว่าในบางครั้งอาจมีคนทักว่ามีลักษณะ เส้นผมเหมือนพ่อ ลักษณะสีตาคล้ายกับแม่ ซึ่งลักษณะต่างๆ เหล ่ าน ี จ้ะถูกส ่ งผ ่ านจาก พ่อแม่ไป ยงัลูกได ้ หร ื อส ่ งผ ่ านจากคนร ุ่นหน ึ่งไปยงัคน ร ุ่นต ่ อไป เราเรียกลักษณะ ดังกล่าว ว่า ลก ั ษณะทางพน ั ธ ุ กรรม (genetic character) ในการพิจารณาลักษณะ ต่างๆ ว่าลักษณะใดเป็ นลักษณะทาง พนัธุกรรม นั้น จะต้องพิจารณาหลายๆ ร ุ่น หร ื อหลายชั่วอายุเพราะลักษณะทาง พนัธุกรรมบางอย ่ างอาจไม ่ปรากฏในร ุ่นลูก แต่อาจปรากฏในร ุ่น หลานได้ พน ั ธ ์ ุ กรรม
ลก ั ษณะทถ ี ่ ่ ายทอดทางพน ั ธ ุ กรรม ➢ กรรมพน ั ธ ์ ุ หร ื อลก ั ษณะต ่ างๆในส ิ่งมช ีี วต ิ สามารถถ ่ ายทอดไปส ่ ู ร ่ ุ นต ่ อไปได ้โดย ผ ่ านทางเซลล ์ ส ื บพน ั ธ ์ ุ กล่าวคือ เมื่อเกิด การปฏส ิ นธ ิ ระหว ่ างเซลล ์ไข ่ ของแม ่ และอส ุ จข ิ องพ ่ อ ลก ั ษณะต ่ างๆ ของพ ่ อและแม ่ จะถ ่ ายทอดไปยง ั ล ู ก ตัวอย่างลักษณะ ทางพน ั ธ ุ กรรม
ความแปรผน ั ทางพน ั ธ ุ กรรม นักวิทยาศาสตร์จ าแนกสิ่งมีชีวิตหลายชนิดออกจากกัน โดยดูจากความ คล ้ ายคลง ึ และแตกต่างของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น ความแตกต่าง ของสิ่งมีชีวิตที่ ต่างชนิดกัน มักจะมองเห็นได้อย่างชัดเจน เช่น โลมาจะต่างไปจากลิง เป็ นอย่างมาก ถึงแม้สัตว์ทั้งสองชนิดนี้จะเป็ นสัตว์ เลย ี้งลูกด ้ วยนมเหม ื อนกนั นอกจากนี้ยังพบว่า ความแตกต่างเกิดขึ้นจากความแปรผันภายใน สิ่งมีชีวิต ชนิดเดียวกันได้แต่จะมีความ แตกต่างน้อยกว่าที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน เราท้งัหลายถูกจดัอย ู่ในกล ุ่มของมนุษย ์ เนื่องจากเรามีลักษณะหลายอย่าง เหมือนกัน และมนุษย ์ แต ่ ละคนมค ี วามแตกต่างกัน แม้แต่ฝา แฝดที่เป็ นแฝดร่วมไข่ ถง ึ แม ้ ว ่ าจะมห ี น ้ าตาใกล ้ เคย ี งกนัมากท ี่สุด ก็ยังมีลักษณะแตกต่างกัน ความแตกต่างดังกล่าวเรียกว่า “ความแปรผัน ทางพนัธุกรรม” (genetic variable) จึงกล่าวได้ว่า ความแปรผนัทางพนัธุกรรมลกัษณะทแ ี่ตกต ่ างกนัเน ื่องจากพนัธุกรรมทไี่ม ่ เหม ื อนกนัและสามารถถ ่ ายทอดไปส ู่ร ุ่นลูกได ้โดยลูกจะ ได ้ รับการถ ่ ายทอดลกัษณะทางพนัธุกรรมมาจากพ ่ อคร ึ่งหน ึ่งและได ้ รับจากแม ่ อก ี คร ึ่งหน ึ่ง เช ่ น ลกัษณะเส ้ นผม ส ี ของตา หม ู่เล ื อด ซ ึ่งแบ ่ ง ออกเป็ น 2 แบบ
1 . ลักษณะที่มีความแปรผันแบบต่อเนื่อง (continuous variation) เป็ นลกัษณะทางพนัธุกรรมทไี่ม ่ สามารถแยกความแตกต ่ างได ้ ชัดเจน ลกัษณะพนัธุกรรมเช ่ นน ี้มกัเกย ี่วข ้ องกนัทางด ้านปริมาณ เช่น ความ สูง น า้หนักโครงร ่ าง ส ี ผว ิ ลกัษณะทม ี่ค ี วามแปรผนัต ่ อเน ื่องเป็ นลกัษณะทไี่ด ้ รับอท ิ ธ ิ พลจากพนัธุกรรม และส ิ่งแวดล้อมร่วมกัน 2. ลักษณะที่มีความแปรผันแบบไม่ต่อเนื่อง (discontinuous variation) เป็ นลกัษณะทางพนัธุกรรมทส ี่ามารถแยกความแตกต ่ างได ้ อย ่ างชัดเจน ไม ่ แปรผนัตามอิทธิพล ของส ิ่งแวดล ้ อม ลกัษณะทางพนัธุกรรมเช ่ นน ี เ้ป็ นลกัษณะทเ ี่ร ี ยกว ่ าลกัษณะทางคุณภาพ ซ ึ่งเกด ิ จากอท ิ ธ ิ พลทางพนัธุกรรมเพย ี งอย ่ างเดย ี วเช ่ น ลกัษณะหม ู่เล ื อด ลกัษณะเส ้ นผม ความถนัดของ มือ จ านวนชั้นตา เป็ นต้น
หน ่ วยพน ั ธ ุ กรรมโครโมโซมของส ิ ่ งมช ีี วต ิ หน่วยพื้นฐานที่ส าคัญของสิ่งมีชีวิต คือ เซลล์มีส่วนประกอบที่ส าคัญ 3 ส่วน ได้แก่ นิวเคลียส ไซโทพลาสซ ึ มและเย ื่อห ุ้มเซลล ์ ภายใน นิวเคลียสมีโครงสร้างที่สามารถติดสีได้ เรียกว่า โครโมโซม และพบว่าโครโมโซมมีความเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะทางพนัธุกรรม โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดหรือสปีชีส์(species) จะมีจ านวนโครโมโซมคงที่ โครโมโซมในเซลล์ร่างกายของคน 46 แท ่ ง น ามาจด ั ค ่ ู ได ้23 ค ่ ู ซึ่ง แบ่งได้เป็ น 2 ชนิด คือ ออโตโซม (Autosome) คือ โครโมโซม 22 ค ู่(ค ู่ท ี่1 –22) ที่เหมือนกันทั้ง เพศหญิงและเพศชาย โครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) คือ โครโมโซมอีก 1 ค ู่(ค ู่ท ี่23) ใน เพศหญิงและเพศชายจะต่างกัน เพศหญิงมีโครโมโซมเพศแบบ XX ส่วนเพศ ชายมีโครโมโซมเพศแบบ XY โดยโครโมโซม Y จะมีขนาดเล็กกว่าโครโมโซม X
โครโมโซม (อังกฤษ: chromosome) เป็ นที่เก็บของหน ่ วยพนัธุกรรม ซ ึ่งทา หน ้ าทค ี่วบคุมและถ ่ ายทอดข ้ อมูลเกี่ยวกับ ลกัษณะทางพนัธุกรรมต ่ าง ๆ ของส ิ่งมช ีี วต ิ เช ่ น ลกัษณะของเส ้ นผม ลกัษณะดวงตา เพศ และส ี ผว ิ ❑ หน ่ วยพน ั ธ ุ กรรม หรือยีน (gene) ปรากฏอย ู่บนโครโมโซม ประกอบด้วยดีเอ็นเอ ท าหน้าที่ก าหนดลักษณะ ทางพันธุกรรมต ่ าง ๆ ของส ิ่งมช ีี วต ิ หน ่ วยพนัธุกรรมจะถูกถ ่ ายทอดจากส ิ่งมช ีี วต ิ ร ุ่นก ่ อนหน ้ าส ู่ลูกหลาน เช ่ น ควบคุมกระบวนการเกี่ยวกับกิจกรรม ทั่วไปทางชีวเคมีภายในเซลล์ส ิ่งมช ีี วต ิ ไปจนถง ึ ลกัษณะปรากฏทพ ี่บเห ็ นหร ื อสังเกตได ้ ด ้ วยตา เช ่ น รูปร ่ างหน ้าตาของเด็กที่คล้ายพ่อ แม่, สีสันของดอกไม้, รสชาตข ิ องอาหารนานาชน ิ ด ล ้ วนแล ้ วแต ่ เป็ นลกัษณะทบ ี่ันทก ึ อย ู่ในหน ่ วยพนัธุกรรมท้งสิ้น ั
ยีน และ DNA ยน ี เป็ นส ่ วนหน ึ่งของโครโมโซม โครโมโซมหน ึ่งๆ มย ี น ี ควบคุมลกัษณะต ่ าง ๆเป็ นพนัๆลกัษณะยน ี (gene) คือ หน่วยพนัธุกรรมท ี่ ควบคุมลกัษณะต ่ าง ๆจากพ ่ อแม ่โดยผ ่ านทางเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุไปยงัลูกหลาน ยน ี จะอย ู่เป็ นค ู่บนโครโมโซม โดยยน ี แต ่ ละค ู่จะควบคุมลกัษณะ ทถ ี่่ ายทอดทางพนัธุกรรมเพย ี งลกัษณะหน ึ่งเท ่ าน้ัน เช ่ น ยน ี ควบคุมลกัษณะส ี ผว ิ ยน ี ควบคุมลกัษณะลกัยม ิ้ยน ี ควบคุมลกัษณะจา นวนช้ัน ตา เป็ นต้น ภายในยีนพบว่ามีสารเคมีที่ส าคัญชนิดหนึ่ง คือ DNA ซึ่งย่อมาจาก Deoxyribonucleic acid ซ ึ่งเป็ นสารพนัธุกรรม พบใน ส ิ่งมช ีี วต ิ ทุกชน ิ ด ไม ่ ว ่ าจะเป็ นพ ื ช สัตว ์ หร ื อแบคทเ ี ร ี ยซ ึ่งเป็ นส ิ่งมช ีี วต ิ เซลล ์ เดย ี วเป็ นต ้ น DNA เกด ิ จากการต ่ อกน ั เป็ นเส ้ นโมเลกล ุ ย ่ อยเป็ นสายคล ้ ายบ ั นไดเวย ี น ปกตจ ิ ะอย ่ ู เป็ นเกลย ี วค ่ ู
กฎของเมนเดล เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล (Gregor Johann Mendel) นักบวชชาวออสเตร ี ยได ้ รับการยกย ่ องว ่ าเป็ นบ ิ ดาแห ่ งวช ิ าพนัธุศาสตร ์ เพราะเป็ นผ ู้ ค ้ นพบว ่ าลกัษณะทปี่รากฎในร ุ่นลูกเป็ นผลมาจากการถ ่ ายทอดลกัษณะทางพนัธุกรรมซ ึ่งได ้ จากพ ่ อและแม ่โดยผ ่ านเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุ เมนเดลเป็ นผ ู้ทท ี่า การศ ึ กษาเกย ี่วกบัการถ ่ ายทอดลกัษณะทางพนัธุกรรมจากการทดลองปลูกถวั่ลนัเตาและสรุปได ้ ว ่ าลักษณะต่างๆของ ส ิ่งมช ีี วต ิ จะถูกควบคุมด ้ วยยน ี และจะถูกถ ่ ายทอดไปยงัร ุ่นถดัไปผ ่ านกระบวนการส ื บพนัธ ์ุซ ึ่งถ ่ ายทอดเป็ นกฏ 3 ข้อดังนี้ ❖ กฎการแยกตัวของยีน (Law of segregation) เม ื่อมก ี ารสร ้ างเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุยน ี ของแต ่ ละลกัษณะทอ ี่ย ู่เป็ นค ู่จะแยกไปอย ู่ในแต ่ ละเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุเพย ี งตวัเดย ี ว ดงัน้ันภายในเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุจะไม ่ มย ี น ี ทเ ี่ป็ นค ู่เลยเม ื่อเกด ิ การปฏ ิ สนธ ิ เป็ นไซโกตจึงมารวมกันอีกครั้ง ❖ กฎแห ่ งการรวมกล ่ มุอย ่ างอส ิ ระ (Law of independent assortment) ยน ี ของแต ่ ละลกัษณะทแ ี่ยกไปอย ู่ในแต ่ ละเซลล ์ ส ื บพนัธ ์ุสามารถจะ ไปจบัค ู่รวมกล ่ มุกบัยน ี อ ื่นใดกไ็ ด ้ อย ่ างอส ิ ระในระหว ่ างการปฏ ิ สนธ ิ ❖ กฎของลักษณะเด่น (Law of dominance) เม ื่อยน ี ลกัษณะเด ่ นจบัค ู่กบัยน ี ลกัษณะด ้ อยลกัษณะทปี่รากฏจะเป็ นลกัษณะเด ่ น (พันทาง) ส่วน ลกัษณะด ้ อยจะถูกข ่ มการแสดงออกเอาไว ้ แต ่ ยน ี ลกัษณะด ้ อยน้ันไม ่ได ้ หายไปไหน เม ื่อใดทย ี่น ี ลกัษณะด ้ อยจบัค ู่กบยีนลักษณะด้อยด้วย ั กันเอง ก็จะปรากฏลักษณะด้อย (พนัธ ์ุแท ้) นั้นออกมา
กฏของเมนเดล เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล (Gregor Johann Mendel) นักบวชชาวออสเตรียได้รับการยกย่องว่าเป็ นบิดาแห่งวิชาพน ั ธ ุ ศาสตร ์ เพราะเป็ นผ ้ ู ค ้ นพบว ่ าลก ั ษณะทปี่รากฎในร ่ ุ นล ู กเป็ นผลมาจากการถ ่ ายทอดลก ั ษณะทางพน ั ธ ุ กรรมซึ่งได้จากพ่อ และแม ่โดยผ ่ านเซลล ์ ส ื บพน ั ธ ์ ุ
ท าไมเมนเดลจึงเลือกใช้ถั่วลันเตาในการทดลอง ? เพ ื่อน ๆ สงสัยกนัไหมว ่ า ทา ไมเมนเดลถง ึ เล ื อกปลูกถวั่ลนัเตา เหตุผลกเ ็ พราะว ่ าถวั่ลนัเตาเป็ นพ ื ชทปี่ลูกง ่ ายอายุส้ัน ใช ้ เวลาไม ่ นานก ็ ออกดอกและเกด ิ ผลให ้ได ้ ศ ึ กษาแล ้ ว นอกจากน ี้ยงัเป็ นพ ื ชทผ ี่สมพนัธ ์ุภายในต ้ นของตวัเอง (Self-fertilization) ตามธรรมชาติจะมีโอกาส ผสมพนัธ ์ุข ้ ามต ้ นได ้ ยากแต ่ เป็ นข ้ อดเ ี พราะเหมาะสมต ่ อการควบคุม เม ื่อทา การทดลองผสมพนัธ ์ุโดยมนุษย ์ เม ื่อต ้ องการผสม เพียงแค่หยิบ ดอกจากต ้ นหน ึ่งแล ้ วใช ้ พ ู่กนัช ่ วยผสมเกสรกบัดอกในอก ี ต ้ นหน ึ่ง ซ ึ่งเราเร ี ยกว ่ าการถ ่ ายละอองเรณูโดยใช ้ ม ื อช ่ วย(Hand pollination) อก ี เหตุผลทเ ี่มนเดลเล ื อกถวั่ลนัเตา เพราะว ่ า เป็ นพ ื ชทม ี่ล ี กัษณะทางพนัธุกรรมทแ ี่ตกต ่ างกนัชัดเจนหลายลกัษณะ สามารถสังเกตผลการ ทดลองได้ง่ายอีกด้วย
ลก ั ษณะทางพน ั ธ ุ กรรมของถว ั ่ ลน ั เตาทเ ี ่ มนเดลศ ึ กษา ลก ั ษณะทางพน ั ธ ุ กรรมของถว ั ่ ลน ั เตาทเ ี ่ มนเดลเล ื อกศ ึ กษาม ี7ลักษณะ โดยแต่ละลักษณะ จะเห็นร ู ปแบบ ความแตกต่างที่ชัดเจน 2แบบ ได้แก่ ❖ ความส ู งของลา ต ้ น แบ ่ งออกเป็ น ต ้ นส ู งและต ้ นเตย ี ้ ❖ ร ู ปร ่ างของเมลด ็ แบ ่ งออกเป็ น เมลด ็ กลม และเมลด ็ ขร ุ ขระ ❖ สีของเมล็ด แบ่งออกเป็ น สีเหลือง และสีเขียว ❖ ร ู ปร ่ างของฝั ก แบ ่ งออกเป็ น ฝั กอวบ และฝั กแฟบ ❖ สีของฝัก แบ่งออกเป็ น สีเหลือง และสีเขียว ❖ สีของดอก แบ่งออกเป็ น สีม่วง และสีขาว ❖ ตา แหน ่ งของดอก แบ ่ งออกเป็ น ดอกอย ่ ู ทก ี่ง ิ่ตลอดลา ต ้ น และดอกกระจ ุ กอย ่ ู ที่ยอด
ความผิดปกติของโครโมโซมและยีน ส ิ่งมช ีี วต ิ แต ่ ละชน ิ ดมล ี กัษณะแตกต ่ างกนัอนัเป็ นผลจากการถ ่ ายทอดลกัษณะทางพนัธุกรรม แต ่ในบางกรณพ ี บบุคคลที่มีลักษณะ บางประการผิดไปจากปกติเนื่องจากความผิดปกติของโครโมโซมและยีน ความผด ิปกตท ิ างพนัธุกรรมทเ ี่กด ิในระดบัโครโมโซม เช ่ น ผ ู้ป่ วยกล ่ มุอาการดาวน ์ มจ ี า นวนโครโมโซมค ู่ท ี่21 เกินกว่าปกติ คือ มี 3แท ่ ง ส ่ งผลให ้ มค ี วามผด ิปกตท ิ างร ่ างกายเช ่ น ตาช ี้ขน ึ้ลน ิ้จุกปาก ด้งัจมูกแบน น ิ ว้ม ื อส้ันป้ อม และมก ีารพัฒนาทางสมองช้า ความผด ิปกตท ิ างพนัธุกรรมทเ ี่กด ิในระดบัยน ี เช่น โรคธาลัสซีเมย ี เกด ิ จากความผด ิปกตข ิ องยน ี ทค ี่วบคุมการสร ้ างฮ ีโมโกลบ ิ น ผ ู้ป่ วย มีอาการซีด ตาเหลือง ผิวหนังคล ้าแดง ร่างกายเจริญเติบโตช้า และติดเชื้อง่าย ตาบอดส ี เป็ นความผด ิปกตท ิ างพน ั ธ ุ กรรมในระดบ ั ยน ี ผ ้ ู ทต ี่าบอดส ี จะมองเห ็ นส ี บางชน ิ ด เช่น สีเขียว สีแดง หรือสีน ้าเงินผิดไปจากความเป็ นจริง คนทต ี่าบอดส ี ส ่ วนใหญ ่ มักได ้ รับการถ ่ ายทอดทางพนัธุกรรมจากพ ่ อแม ่ หร ื อบรรพบุรุษ แต ่ คนปกตก ิ ารเกด ิ ตาบอดสีได้ ถ้าเซลล์ เกย ี่วกบัการรับส ี ภายในตาได ้ รับความกระทบกระเท ื อนอย ่ างรุนแรง ดงัน้ัน คนทต ี่าบอดส ี จง ึไม ่ เหมาะแก ่ การประกอบอาชีพบาง อาชีพ เช่น ทหาร แพทย์ พนักงานขับรถ เป็ นต้น