เกรเกอร โยฮน เมนเดล (Gregor Johaun Mendel)

• ค.ศ. 1822 เกด• ค.ศ. 1857 ทดลองผสมพนธถวลนเตา 7 ป• ค.ศ. 1865 สรปผลและเสนอกฎการ

ถายทอดลกษณะทางพนธกรรม• ค.ศ. 1866 ตพมพผลงาน• ค.ศ. 1884 เสยชวต• ค.ศ. 1900 มคน confirm การทดลองเมน

เดล และไดรบยกยองเปนบดาพนธศาสตร

Garden Pea: Pisum sativum ท าไมตองเปนถวลนเตา?

ท าไมตองเปนถวลนเตา? หางาย ปลกงาย เลยงงาย โตเรว วงชวตสน ใหลกมาก เปนดอกสมบรณเพศ มลกษณะหลากหลาย กลบปกปดมดชด ควบคม

การผสมได self-pollination มความตานทานโรค

The Seven Traits that Mendel Studied in Pisum sativum

ความสงของล าตน

สฝก

รปรางฝก

รปรางเมลด

สเมลด

ต าแหนงทออกดอก

สดอก

Crossing Pea Plants

การถายทอดลกษณะทางพนธกรรม (Genetic Inheritance)

I. การถายทอดลกษณะทางพนธกรรมตามกฎเมนเดลII. การถายทอดลกษณะทางพนธกรรมนอกกฎเมนเดล

I. การถายทอดพนธกรรมตามกฎของเมนเดล (Mendelian or Classical Genetics)

1) กฎการแยกตวของยน (Law of segregation)2) กฎการรวมตวกนอยางอสระของยนทอยบนโครโมโซมตางคกน

(Law of independent assortment)

1. กฎการแยกตวของยน (Law of Segregation)

“gene (Factor) ทอยคกนจะแยกออกจากกนไปอยในเซลลสบพนธแตละเซลล”

Gene จะกลบมารวมตวกนใหมเมอมการปฏสนธ

“คนพบจากการผสม โดยพจารณายนคเดยว หรอลกษณะเดยว (Monohybrid cross)”

ถาเอาดอกสมวงกบดอกสขาวมาผสมกน

ไดลกทมดอกสมวงทงหมด

ไดลกทมดอก สมวง : สขาว อยางละครง

ผลการทดลองม 2 แบบ

ถาเอาดอกสมวงกบดอกสมวงมาผสมกน

ไดลกทมดอกสมวงทงหมด

ไดลกทมดอก สมวง : สขาว = 3:1

ผลการทดลองม 2 แบบ

ถาเอาดอกสขาวกบดอกสขาวมาผสมกนไดลกทมดอก สขาวทงหมด

1. “factor” ทควบคมลกษณะการเกดสดอก จะตองมมากกวา 1 เพราะถาม เพยงหนงเดยวยอมไมปรากฏลกษณะในรนลกไดถง 2 แบบเมอน าดอกสมวงมาผสมกน

2. เปนไปไดไหมนะทจะม factor 2 ตว โดยตวหนง แสดงออกไดดกวา

Monohybrid cross

P (Parent)

P gamete

F1 (1st filial generation)

F2 (2nd filial generation)

F1 gamete

Genotype ratio 1: 2: 1Phenotype ratio 3:1

Monohybrid cross

Monohybrid cross

ลองคดด: ผลการทดลองจะมกแบบ?

ถาเอาถวตนสงกบตนเตยมาผสมกน

ถาเอาถวตนสงกบตนสงมาผสมกน

ถาเอาถวตนเตยกบตนเตยมาผสมกน

ถาเอาเมลดกลมกบเมลดขรขระมาผสมกน

ถาเอาเมลดกลมกบเมลดกลมมาผสมกน

ถาเอาเมลดขรขระกบเมลดขรขระมาผสมกน

TT x TT

TT

tt x tt

tt

TT x tt

Tt

Genotype 2 แบบแต Phenotype เหมอนกน

Monohybrid cross

เนองจาก.........................................................................................................

Homozygous ผสมกบ Homozygous

จะไดลกทม Phenotype เดน : ดอย ในสดสวน 3 : 1 เสมอ

TT tt

Tt x Tt

Tt

Phenotype 2 แบบ แต Genotype 3 แบบ

Tt

การผสม heterozygous เขาดวยกน

การผสม homozygous เขากบ heterozygous

TT x Tt

Tt x tt

Genotype 2 แบบแต

Phenotype เหมอนกน

Genotype 2 แบบและ

Phenotype 2 แบบ

2 TT : 2 Tt

2 Tt : 2 tt

Monohybrid cross

จากกฎแหงการแยกตว จงสรปไดวา“ยนทควบคมลกษณะหนงๆ ของสงมชวต จะแยกออกจากกนในกระบวนการสรางเซลลสบพนธ ท าใหเซลลสบพนธม

ยนทควบคมลกษณะนนเซลลละ 1 ยน(เพยงแอลลลใดแอลลลหนง)”

2. กฎแหงการรวมกลมกนอยางอสระ (Law of independent assortment)

“gene (Factor) แยกออกจากกนนนจะไปรวมตวกบยนอนๆ ไดอยางอสระ”

“คนพบจากการผสม โดยพจารณายน 2 ค หรอ 2 ลกษณะ (Dihybrid cross)”

การรวมตวกนของยนในเซลลสบพนธเปนแบบสม

การผสมพนธเพอศกษาลกษณะใดลกษณะหนง เชน ศกษาเฉพาะความสง ศกษาเฉพาะสดอก เหลาน เรยกวา

Monohybrid cross

ถาเปนการผสมพนธเพอศกษา 2 ลกษณะ เชน ศกษาความสง ไปพรอม ๆ กบศกษาสดอก จะเรยกวา

Dihybrid cross

ถาเปนการผสมพนธเพอศกษา 3 ลกษณะ เชน ศกษาความสง ไปพรอม ๆ กบศกษาสดอก และลกษณะเมลด จะเรยกวา

Trihybrid cross

YYRRP Generation

Gametes YR yr

yyrr

YyRr

Hypothesis of

dependent

assortment

Hypothesis of

independent

assortment

F2 Generation

(predicted

offspring)

1⁄2 YR

YR

yr

1 ⁄2

1 ⁄2

1⁄2 yr

YYRR YyRr

yyrrYyRr

3 ⁄4 1 ⁄4

Sperm

Eggs

Phenotypic ratio 3:1

YR1 ⁄4

Yr1 ⁄4

yR1 ⁄4

yr1 ⁄4

9 ⁄163 ⁄16

3 ⁄161 ⁄16

YYRR YYRr YyRR YyRr

YyrrYyRrYYrrYYrr

YyRR YyRr yyRR yyRr

yyrryyRrYyrrYyRr

Phenotypic ratio 9:3:3:1

315 108 101 32 Phenotypic ratio approximately 9:3:3:1

F1 Generation

Eggs

YR Yr yR yr1 ⁄4 1 ⁄4 1 ⁄4 1 ⁄4

Sperm

Dihybrid cross

วธพจารณาสดสวนของ Genotype และ Phenotype

1. วธเขยนแผนภาพ (Diagram)2. วธการใชตารางพนเนตต (Punnett-square method หรอ

Checkerboard)3. วธการแตกกง (Branching หรอ Forked-Line method)4. การใชหลกความนาจะเปน (Probability)

1. วธการใชแผนภาพ

T t

T T T Tt

t Tt tt

2. วธการใชตารางพนเนตต (Punnett-square method) 1. หา genotype ทเปนไปไดของ gamete ทเกดขน2. น ามาเขาตาราง

♂♀

Ex จงหาสดสวน Genotype และ Phenotype ทเปนไปไดขอลกรน F2 จากการผสมถวลนเตาตนสง และเตยทเปน homozygote

วธการใชตารางพนเนตต (Punnett-square method)

หาสดสวน Phenotype และ Genotype ของลกรน F1 และ F2

วธการใชตารางพนเนตต (Punnett-square method)

RY Ry ryrY

RY

Ry

rY

ry

อตราสวน Phenotype = 9 : 3 : 3 : 1

เมลดเรยบสเหลอง : 9 สวน

เมลดเรยบสเขยว : 3 สวน

เมลดขรขระสเหลอง : 3 สวน

เมลดขรขระสเขยว : 1 สวน

1 RR YY + 2 RrYY + 2 RRYy + 4 RrYy

1 RR yy + 2 Rryy

1 rr YY + 2 rrYy

1 rr yy

4. การใชหลกความนาจะเปน (Probability)“เนองจากการแยกตวและจดกลมใหมของยนเปนแบบสม

ดงนนนนการคาดคะเน genotype หรอ phenotype ในรนลก จงสามารถค านวณไดตามหลกความนาจะเปนไปได (Probability)”

หลกความนาจะเปน“ใชส าหรบหาโอกาสทจะเกดเหตการณใดเหตการณหนง”

โอกาสทจะเกดเหตการณใดเหตการณหนง = เหตการณนน จ านวนเหตการณทงหมด

P (E) = n (E)n (S)

โดย 0 P(E) 1

หลกความนาจะเปน (Probability)

เหตการณไมสามารถเกดขนพรอมๆกนได เรยกเหตการณนวา mutually exclusive events โอกาสทเกดเหตการณอยางใดอยางหนงจะเทากบผลบวกของ

โอกาสทจะเกดแตละเหตการณ

P (เหตการณ A หรอ B อยางใดอยางหนง) = P(A) + P(B)

1. กฎการบวก (Addition Law)

เกยวของกบเหตการณ 2 เหตการณหรอมากกวาทเกดขนพรอมกน

เรยกเหตการณนวา Independent events

โอกาสทเกดเหตการณทงหมดจะเทากบผลคณของโอกาสทจะเกดแตละเหตการณ

P (เหตการณ A และ B พรอมกน) = P(A) x P(B)

2. กฎการคณ (Multiplication Law)

EX. ในการโยนเหรยญ 2 อน 1) โอกาสทจะเกดหวทง 2 อน

= อนแรกเกดหว และ อนทสองเกดหว= 1/2 x 1/2 = 1/4

2) โอกาสทจะเกดหว 1 อน และกอย 1 อน= (อนแรกเกดหว x อนทสองเกดกอย) หรอ (อนแรกเกดกอย x อนทสองเกดหว)

= (1/2 x 1/2) + (1/2 x 1/2) = 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/23) โอกาสทจะเกดกอยทง 2 อน

= อนแรกเกดกอย และ อนทสองเกดกอย= 1/2 x 1/2 = 1/4

EX ครอบครวหนงพอแมมลก 2 คน โอกาสทจะลกทง 2 คน

1) โอกาสทจะเกดเปนชายทง 2 คน = คนแรกเปนชาย และ คนทสองเปนชาย= 1/2 x 1/2 = 1/4

2) โอกาสทจะเกดหญงทง 2 คน=คนแรกเปนหญง และ คนทสองเปนหญง= 1/2 x 1/2 = 1/4

3) โอกาสทจะเกดชาย 1 คน และหญง 1 คน= (คนแรกเปนชาย x คนทสองเปนหญง) หรอ (คนแรกเปนหญง x คนทสองเปนชาย) = (1/2 x 1/2) + (1/2 x 1/2) = 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

4) โอกาสทจะมลกผชายหนงคนเทากบเทาไร = P (คนท 1 เปนชาย) + P (คนท 2 เปนชาย)

= 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

Ex. ถาผสมถวเมลดเรยบสเหลองทเปน homozygous dominance กบถวเมลดขรขระสเขยวทเปน homozygous recessive จงหาโอกาสทเปนไปไดของ F2 ทม genotype เปน homozygous ของทงสองลกษณะ และโอกาสทจะได phenotype เมลดเรยบสเขยว และเมลดเรยบสเหลอง

ใชหลกความนาจะเปน1. ผสมแบบ monohybrid cross กอน2. น าความนาจะเปนแตละลกษณะมาคณกน

P SSYY x ssyy

F1 SsYy

F1 x F1 SsYy x SsYyแยกผสมแบบ monohybrid cross กอน

1) F2 ทม genotype เปน homozygous ของทงสองลกษณะตอบHomozygous dominance = 1/4SS x 1/4YY = 1/16 SSYYHomozygous recessive = 1/4ss x 1/4 yy = 1/16ssyy

2)โอกาสทจะได phenotype เมลดเรยบสเขยว และเมลดเรยบสเหลองตอบเมลดเรยบสเขยว (S-yy) = (1/4SS + 2/4Ss) x (1/4yy)

= 3/16S- x 1/4yy = 3/16S-yyเมลดเรยบสเหลอง (S-Y-) = (1/4SS + 2/4Ss) x (1/4YY + 2/4Yy)

= 3/4S- x 3/4Y- = 9/16S-Y-

3. วธการแตกกง (Branching หรอ Forked-Line method)

1) แยกคยนแตละลกษณะแบบ monohybrid cross2)น าลกษณะทตองการมาตอกงเปนแผนภม จากนนน าความนาจะเปนของแตละลกษณะมาคณกน

Ex. ถาผสมถวเมลดเรยบสเหลองทเปน homozygous dominance กบถวเมลดขรขระสเขยวทเปน homozygous recessive จงหาโอกาสทเปนไปไดทงหมดของ genotype และ phenotype ของลกรน F2

ตอบgenotype ทเปนไปไดทงหมด เปนดงน

ตอบ Phenotype ทเปนไปไดทงหมดเปนดงนรวม genotype ทแสดง Phenotype แบบเดยวกน แลวน าความนาจะเปนมาคณกน

ดงนนในลกรน F2 ถวลนเตาจะมอตราสวน ดงนGenotype SSYY : SSYy : SsYY : SsYy : ssYY : ssYy : SSyy : Ssyy : ssyy เทากบ 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1Phenotype เมลดกลมสเหลอง : เมลดขรขระสเหลอง : เมลดกลมสเขยว : เมลดขรขระสเขยว เทากบ 9 : 3 : 3 : 1

Punnett-square method

Ex. จงหา phenotype ทเปนไปไดทงหมดของลกทเกดจากการผสมระหวางพอแมทมgenotype เปน DdGgWw โดยใหลกษณะตนสง (D) เมลดสเหลอง (G) ผวเมลดเรยบ (W) เปนลกษณะเดน

ขอสงเกต

ถาผสมสมช.ทมยนเปน heterozygous genotype 1 ค จะสราง gamete ได 2 แบบ รนลกม genotype 3 แบบ รนลกม phenotype 2 แบบ

ถาผสมสมช.ทมยนเปน heterozygous genotype 2 ค จะสราง gamete ได 4 แบบ รนลกม genotype 9 แบบ รนลกม phenotype 4 แบบ

ถาผสมสมช.ทมยนเปน heterozygous genotype 3 ค จะสราง gamete ได 8 แบบ รนลกม genotype 27 แบบ รนลกม phenotype 8 แบบ

การทดลอง monohybrid cross

การทดลอง dihybrid cross

การทดลอง trihybrid cross

= 21

= 31

= 21

= 22

= 32

= 22

= 23

= 33

= 23

สรปเปนสตรไดวา

ถาผสมพอแม ทมยนเปน heterozygous genotype จ านวน n ค และการถายทอดพนธกรรมเปนไปตามกฎของเมนเดลแลว

รนพอแมจะสราง gamete ได 2n รปแบบ รนลกจะม genotype ได 3n รปแบบ รนลกจะม phenotype ได 2n รปแบบ

ในเมอถวทเปน homozygous dominance และ heterozygous นนแสดง phenotype

ซงเปนลกษณะเดน เชนเดยวกน จะทราบไดอยางไรวา

อนไหน คอ เดนแทๆ

การทดสอบ Genotype โดยการผสมตวเอง (Selfing)

ม phenotype เดน (A-) แตไมร genotype (AA หรอ Aa)

AA x AA

AAphenotype เดนทงหมด

Aa x Aa

AA 2Aa aaphenotype เดน : ดอย = 3 : 1

1. น าสงมชวตทเปน Unknown genotype (ม phenotypeเดน) ไปผสมกบตวทดสอบทมลกษณะดอย

2. รอดอตราสวนในรนลก

t

t

testerunknown

?TTt

Tt

Tt

Tttt

testerunknown

?T

Tt

Tt tttt

Test Cross: การผสมทดสอบ

Unknown = Homozygous dominance Unknown = Heterozygous

ถาลกทเกดขนม Phenotype เดนทงหมด ถาลกทเกดขนม Phenotype เดน : ดอย = 1 : 1

Test Cross

1. น ารนลกกลบไปผสมกบรน P (พอหรอแมกได) เพอดงลกษณะของพอแมขนมา2. มกใชในการปรบปรงพนธพช 3. จดเปน test cross ถาน าไปผสมกบพอแมทเปน homozygous recessive

BACK CROSS

F1xP Ss x SS

Ss : SS = 1 : 1

P SS (เมลดเรยบ) x ss (เมลดขรขระ)

F1 Ss (เมลดเรยบ)

F1xP Ss x ss

Ss : ss = 1 : 1

ใชทดสอบความไมแตกตางของผลทไดจากการทดลอง (จรง) กบผลทคาดวาจะเปน (เชงทฤษฎ)

วธทดสอบ Chi square (χ2)

ผลการทดลองจากการผสมพนธดอกลนมงกรสายพนธแท

ถา

จะยอมรบคาทแตกตางกนไดหรอไม “ผลทไดจรง กบ ผลทไดทางทฤษฎ มความแตกตางกนหรอไม”

ตวอยางแสดงคาตาราง χ2

ระดบความเชอมน 95% 99% และ 99.99%df = จ านวนลกษณะทศกษา -1

คา χ2 ทค านวณได = 0.776

การสรางเซลลสบพนธของพอ

การสรางเซลลสบพนธของแม

ยนทปรากฎอยในสภาพ “ค” เสมอ

ความสมพนธระหวาง gene และ chromosome

ความสมพนธระหวาง gene และ chromosome

ลองท าดนะ1) น าถวลกษณะเมลดกลมสเหลองทเปน heterozygous

มาผสมตวเอง ไดเมลดมาจ านวนหนงทมากพอ อยากทราบวาก. ถาสมหยบมา 1 เมลดไปปลก จะมโอกาสไดตนเมลดกลม

สเหลองเทาไหรก. ถาสมหยบมา 5 เมลดไปปลก จะมโอกาสไดตนเมลดกลม

สเหลองทกตนเทาไหรก. ถาสมหยบมา 5 เมลดไปปลก จะมโอกาสไดตนเมลดกลม

สเหลอง 4 ตน และเมลดขรขระสเขยว 1 ตน เทาไหร

9/16

(9/16)5

(9/16)4 1/16

ลองท าดนะ2) การผสมระหวางพชทมจโนไทป AABBrr x

aabbrr ถาการจดกลมของยนแตละคเปนไปอยางอสระ จงค านวณหา

1. รน F1 มจโนไทปเปนอยางไร2. โอกาสทจะไดรน F2 ทมจโนไทปเปน aabbrr เปนเทาใด3. โอกาสทจะไดรน F2 ทมจโนไทปเหมอนพอและแมในรน F1 เปนเทาใด

AaBbrr

1/16

1/4

ลองท าดนะ3) มะเขอเทศผลสแดงเปนลกษณะเดน (R) ผลสเหลองเปน

ลกษณะดอย (r) และตนสงเปนลกษณะเดน (T) ตนเตยปนลกษณะดอย (t) เมอผสมมะเขอตนหนงมจโนไทป RrTT กบตนทมจโนไทป rrTt จงหาอตราสวนฟโนไทปและจโนไทปของลก

อตราสวนของจโนไทป RrTT: RrTt: rrTT: rrTt = 1 : 1 : 1 : 1อตราสวนของฟโนไทป ผลสแดงตนสง : ผลสเหลองตนสง = 1 : 1

ลองท าดนะ4) แมลงหวปกยาวเปนลกษณะเดน (L) ปกสนเปนลกษณะดอย

(l) และล าตวสเทาเปนลกษณะเดน (G) ล าตวสด าเปนลกษณะดอย (g) ในการผสมระหวางแมลงหวปกยาวล าตวสเทาและแมลงหวปกสนล าตวสด า จงหาจโนไทปของรนพอแมในกรณตอไปน

• ลกมอตราสวนของฟโนไทป 1:1:1:1• ลกมปกยาวล าตวสเทาทงหมด

ลองท าดนะ5) กระตายขนสด าเปนลกษณะเดน (B) ขนสน าตาลเปน

ลกษณะดอย (b) และขนสนเปนลกษณะเดน (S) ขนยาวเปนลกษณะดอย (s) ในการผสมระหวางกระตายฮอมอไซกสขนยาวสด าและฮอมอโซกสขนสนสน าตาล

– จงหาอตราสวนของฟโนไทปตางๆ ในรน F1 และอตราสวนของฟโนไทปตางๆในรน F2

– ลกทเกดจากการผสมระหวางรน F1 กบกระตายขนยาวสน าตาล มฟโนไทปอะไรและเปนสดสวนเทาใด