บทที่ 15 การเปลี่ยนแปลรูปร่างของโครโมโซม

บทที่ 15 การเปลยี่ นแปลรปู รา่ งของโครโมโซม บทนา ความผิดปกติของโครโมโซม (chromosome aberration) เกิดขึ้นเนื่องการเปล่ียนแปลง รูปร่างของโครโมโซม (Chromosome structure) หรือการเปล่ียนแปลงจานวนโครโมโซม (chromosome number) โดยอาจมีสาเหตุมาจากการเกดิ ขน้ึ เองโดยธรรมชาตหิ รือการชักนาให้เกดิ ความผิดปกติโดยใช้สารเคมีหรือรังสี ซึ่งความผิดปกติของโครโมโซมสามารถตรวจสอบได้จากการ วิเคราะห์การเกาะติดกันของยีนท่ีเปล่ียนไป หรือตรวจสอบได้จากการเปล่ียนแปลงของโครโมโซมใน การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและ ไมโอซิสภายใต้กลองจุลทรรศน์ ความผิดปกติของโครโมโซมอันเนอื่ งจากการเปลี่ยนแปลงรปู ร่างของโครโมโซมเกี่ยวข้องกบั การเปลย่ี นแปลงชิน้ สว่ นของแทง่ โครโมโซม ซงึ่ อาจเกดิ จากการขาดหาย (deletion หรอื deficiency) การเพิ่มชิ้นส่วน (duplication) การหักแล้วต่อกลับทิศ (inversion) และการเปล่ียนตาแหน่ง (translocation) ของชิน้ ส่วนของแทง่ โครโมโซม การเกดิ การเปล่ียนแปลงโครงสรา้ งของโครโมโซมท้ัง 4 แบบ จะเร่ิมต้นจากการหักของโครโมโซม 1 จุด หรือมากกว่า 1 จุด จุดหักน้ีอาจมีสาเหตุมาจาก ความร้อน รังสี สารเคมี หรือความผิดพลาดจากกระบวนการรวมตัวใหม่ (recombination) ของยีน ถ้าจุดหักเกิดขึ้นภายในยีนทาให้ยีนเกิดการกลายพันธุ์ ผลกระทบกับสิ่งมีชีวิตข้ึนอยู่กับหน้าที่ของยีน และเวลาในการแสดงออกของยีน ปลายจุดหกั จะเกิดปลายเหนียว (sticky end) ขึน้ ซงึ่ ไมม่ คี ณุ สมบัติ เช่นเดียวกับปลายโครโมโซม (telomere) ทาให้ถูกย่อยได้ด้วยเอนไซม์ท่ีสามารถย่อยปลายโมเลกุล กรดนิวคลีอิก (exonucleases) และที่ปลายจุดหักที่เกิดปลายเหนียวน้ีสามารถเชื่อมต่อกับปลายจุด หกั เดิมหรือปลายจุดหกั อนื่ ทเ่ี กิดปลายเหนยี วได้ โดยอาศยั เอนไซม์ภายในเซลล์ การเกิดจุดหักของโครโมโซมถ้าเกิดขึ้นก่อนกระบวนการจาลองโมเลกุลของดีเอ็นเอ ใน ระหว่างระยะ S ในวงจรของเซลล์ จุดหักนี้จะถูกจาลองด้วย ซึ่งทาให้เกิดจุดหักบนโครมาทิดท้ัง 2 โครมาทิดของโครโมโซม แต่ถ้าจุดหักเกิดหลังจากระยะ S หรือเกิดการจาลองโครโมโซมเสร็จส้ินแลว้ จดุ หักจะเกดิ ขึน้ ท่ีโครมาทดิ เสน้ ใดเสน้ หนึ่งหรือเปน็ จุดหกั ระดบั โครมาทดิ 15.1 รูปร่างของโครโมโซม สิ่งมีชีวิตแต่ละชนดิ จะมีจานวนโครโมโซมที่แน่นอน และโครโมโซมแต่ละแท่งจะมขี นาดและ รปู รา่ งท่ีคงทด่ี ว้ ย โดยในส่งิ มีชีวิตชนดิ ใดชนิดหน่ึงอาจจะมีโครโมโซมทร่ี ูปร่างแบบเดยี วหรอื หลายแบบ

กไ็ ด้ ถา้ ใชต้ าแหนง่ ของเซนโทรเมียร์บนโครโมโซมเป็นหลักในการแบ่งชนิดของโครโมโซม สามารถจะ แบง่ โครโมโซมออกไดเ้ ปน็ 4 แบบ (รปู ที่ 15.1) คอื 1. เมทาเซนทริก โครโมโซม (metacentric chromosome) คือ โครโมโซมที่มีตาแหน่ง ของเซนโทรเมียร์อยู่ตรงกลาง ทาให้โครโมโซมมีแขน 2 ข้างยาวเท่ากัน เม่ือโครโมโซมถูกดึงเข้าสู่ข้ัว เซลล์ระหวา่ งทมี่ กี ารแบ่งเซลล์จะเหน็ โครโมโซมเปน็ รปู ตัววี (v shape) 2. ซับเมทาเซนทริก โครโมโซม (submetacentric chromosome) คือโครโมโซมที่มี ตาแหน่งเซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กับตาแหน่งตรงกลางโครโมโซม ทาให้โครโมโซมมีแขนข้างหนึ่งส้ันและ แขนอีกข้างหนึง่ ยาว เมื่อโครโมโซมถกู ดึงเข้าสู่ข้ัวเซลล์ระหว่างที่มกี ารแบ่งเซลล์จะเหน็ โครโมโซมเปน็ รปู ตัวเจ (j shape) 3. เอโครเซนทริก โครโมโซม (acrocentric chromosome) คือโครโมโซมที่มีตาแหน่ง เซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กบั ตาแหน่งค่อนไปทางปลายใดปลายหนึ่งของโครโมโซม ทาให้โครโมโซมมีแขน ข้างหนง่ึ ส้ันและแขนอกี ข้างหนึ่งยาว เมือ่ โครโมโซมถูกดงึ เข้าสู่ขว้ั เซลลร์ ะหว่างทีม่ กี ารแบง่ เซลล์จะเห็น โครโมโซมเปน็ รปู ตัวเจ (j shape) 4. เทโลเซนทริก โครโมโซม (telocentric chromosome) คือโครโมโซมท่ีมีตาแหน่ง เซนโทรเมียร์อยู่ที่ปลายด้านใดด้านหน่ึงของโครโมโซม ทาให้โครโมโซมมีแขนเพียงข้างเดียว เมื่อ โครโมโซมถกู ดึงเข้าสขู่ วั้ เซลลร์ ะหว่างท่มี ีการแบ่งเซลลจ์ ะเห็นโครโมโซมเปน็ รปู ตัวไอ (i shape) p p p q qqq เมทาเซนทริก ซบั เมทาเซนทรกิ เอโครเซนทรกิ เทโลเซนทริก รปู ที่ 15.1 โครโมโซมชนดิ ตา่ ง ๆ (ทีม่ า Brooker, 2012) 15.2 การขาดหายของช้นิ สว่ นโครโมโซม (deletion หรือ deficiency) คือความผดิ ปกติของโครโมโซมทีเ่ กดิ จากการท่มี ีชนิ้ ส่วนของโครโมโซมขาดหายไป ซ่งึ การขาด หายไปของชิ้นสว่ นบางชิ้นส่วนของโครโมโซมแบง่ ออกได้ 2 ชนดิ คอื

1. เทอร์มินอล เดฟิเซียนซี (terminal deficiency) คอื ความผดิ ปกตขิ องโครโมโซมท่ีส่วน ปลายของโครโมโซมขาดหายไป ดงั รูปที่ 15.2 โครโมโซมปกติ มกี ารแตกหกั ของโครโมโซม 1 ตาแหน่ง โครโมโซมทม่ี ี F G หายไป รูปท่ี 15.2 การขาดหายของช้ินสว่ นโครโมโซมแบบ เทอรม์ ินอล เดฟเิ ซยี นซี การขาดหายไปของช้นิ ส่วนของโครโมโซมจะทาใหไ้ ด้โครโมโซม 2 ส่วน คือโครโมโซมที่มี เซนโทรเมียร์ และโครโมโซมท่ีไม่มเี ซนโทรเมียร์ (F G) ในระหว่างขบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส โครโมโซมที่มีเซนโทรเมยี ร์สามารถเคล่ือนท่ไี ปทข่ี ั้วเซลลไ์ ด้ตามปกติ ส่วนโครโมโซมที่ไม่มเี ซนโทรเมียร์ จะถูกขับออกจากนิวเคลียสและสลายไปในที่สุด ในสิ่งมีชีวิตดิพลอยด์ (มีโครโมโซม 2 ชุด) การขาด หายไปของโครโมโซมอาจส่งกระทบไม่มากนัก เน่ืองจากยังมีชุดของยีนที่ขาดหายไปปรากฎอยู่ใน โครโมโซมคู่เหมือนอีกแท่งหน่ึง อย่างไรก็ตามถ้าอัลลีลด้อยเพียงหน่ึงอัลลีลบนโครโมโซมคู่เหมือนที่ ปกตสิ ามารถแสดงฟีโนไทป์ของยีนด้อยน้ันได้ เรียกลกั ษณะนวี้ ่า ลกั ษณะเด่นเทียม (pseudodominance) 2. อินเตอร์สทิเซียส เดฟิเซียนซี (interstitial deficiency) หรือ อินเตอร์คาลารี เดฟีเซยี นซี (intercalary deficiency) คอื ความผิดปกติของโครโมโซมทม่ี ีชิ้นส่วนท่ีไม่ใช่สว่ นปลาย โครโมโซมขาดหายไป ดังรูปท่ี 15.3 โครโมโซมปกติ มกี ารแตกหักของโครโมโซม 2 ตาแหน่ง โครโมโซมท่ีมี D E หายไป รูปท่ี 15.3 การขาดหายของชน้ิ สว่ นโครโมโซมแบบ อนิ เตอร์สทิเซยี ส เดฟเิ ซียนซี ในกรณีของโครโมโซมที่เป็นคู่กันเม่ือมีการขาดหายไปของชิ้นส่วนโครโมโซมที่ตาแหน่ง เดียวกันท้ัง 2 โครโมโซม เรียกความผิดปกติของโครโมโซมแบบนี้ว่า โฮโมไซกัส เดฟิเชียนซี (homozygous deficiency) ดังรูปท่ี 15.4

โครโมโซมปกติ 2 ทเี่ ป็นคู่กัน โครโมโซมท่ีเป็นคู่กันมชี ้ินส่วน F G หายไปทงั้ สองแท่ง โครโมโซมปกติ 2 ทเ่ี ปน็ คกู่ ัน โครโมโซมทีเ่ ปน็ คกู่ นั มีชนิ้ ส่วน D E หายไปทัง้ สองแทง่ รปู ท่ี 15.4 ความผิดปกติของโครโมโซมท่เี ปน็ โฮโมไซกสั เดฟิเชยี นซี ถ้าโครโมโซมที่เป็นคู่กันมีชิน้ สว่ นของโครโมโซมแท่งหนึ่งเกิดการขาดหายไปอีกแท่งหน่ึงปกติ เรยี กความผดิ ปกตขิ องโครโมโซมชนดิ นวี้ ่า เฮเทโรไซกัส เดฟเิ ชยี นซี (heterozygous deficiency) ดงั รปู ท่ี 15.5 โครโมโซมปกติ 2 ทีเ่ ปน็ ค่กู นั โครโมโซมแทง่ หนึ่งปกติ อีกแท่งหนึง่ มีชนิ้ ส่วน F G หายไป โครโมโซมปกติ 2 ท่ีเป็นคกู่ ัน โครโมโซมแท่งหนงึ่ ปกติ อีกแทง่ หนึ่งมีชิ้นส่วน D E หายไป รูปท่ี 15.5 ความผิดปกติของโครโมโซมที่เปน็ เฮเทโรไซกัส เดฟเิ ชียนซี ถ้าความผิดปกติของโครโมโซมเป็นแบบโฮโมไซกัส เดฟิเชียนซี ระหว่างมีการแบ่งเซลล์แบบ ไมโอซสิ โครโมโซมจะมีการแนบชิดของโครโมโซมทีเ่ ป็นคูก่ นั ได้ ดงั น้ันการตรวจสอบสามารถทาได้โดย การวิเคราะห์คารีโอไทป์ (karyotype) แต่ถ้าความผิดปกติของโครโมโซมเป็นแบบเฮเทโรไซกัส เดฟิเชียนซี เมื่อมีการแนบชิดกันของโครโมโซมที่เป็นคู่กันจะสามารถเห็นความผิดปกติได้เช่นในกรณี อินเตอร์สทิเซียส เดฟิเซียนซี จะมีการสร้างลูป (loop) เกิดข้ึน เพ่ือให้ตาแหน่งของยีนตรงกันทุก ตาแหนง่ ซ่ึงจะเห็นได้ระยะพาคที นี (pachytene) ดังรปู ที่ 15.6

รูปที่ 15.6 การเข้าคู่กนั ของโครโมโซมคู่เหมือนระหวา่ งโครโมโซมปกตกิ บั โครโมโซมทม่ี กี ารขาดหาย ของชิ้นส่วนโครโมโซม ทาใหเ้ กดิ เป็นลูป (loop) เน่ืองจากส่วนของโครโมโซมปกตไิ ม่ สามารถเข้าคไู่ ดก้ บั โครโมโซมที่มีช้ินส่วนขาดหายไป (E F) (ที่มา Benjamin, 2003) การขาดหายไปของช้ินส่วนโครโมโซมในมนุษย์ สามารถทาให้เกิดความผิดปกติข้ึนได้หลาย อย่าง ถ้าการขาดหายไปของชิ้นส่วนโครโมโซมเกิดในโครโมโซมแท่งเดียว แต่ถ้าการขาดหายเกิดกับ โครโมโซมคู่เหมือนท้ัง 2 โครโมโซม ส่วนใหญ่ผู้ป่วยจะเสียชีวติ ตัวอย่างโรคท่ีเกิดจากการขาดหายไป ของชิ้นส่วนโครโมโซมคู่ที่ 5 บริเวณแขนข้างส้ันของโครโมโซมแท่งหน่ึงทาให้เกิดโรคไคร–ดู–แคท (cri–du–chat– syndrome) เด็กทเี่ ปน็ โรคนมี้ ีเสยี งร้องคล้ายเสียงรอ้ งของแมว มีพัฒนาการทางสมอง ช้า มีศรีษะเล็ก หน้ากลม ตาทั้ง 2 ข้างเฉียงลงล่างและห่างกันมากกวา่ ปกติ ดั้งจมูกแบน คางเล็ก น้ิว มือส้ัน 15.3 การเพิ่มชิ้นส่วนโครโมโซม (duplication) การเพิ่มขึ้นมาของชิ้นส่วนโครโมโซมคือความผิดปกติของโครโมโซมท่ีเกิดจากการมีส่วนใด ส่วนหนึ่งของโครโมโซมที่เป็นคู่กันหรือต่างคู่เพ่ิมข้ึน โดยช้ินส่วนที่เพ่ิมขึ้นอาจจะมีตาแหน่งติดกับ ชิ้นส่วนเดิมและอยู่ในทิศเดียวกัน หรือมีตาแหน่งติดกันแต่อยู่ในทิศทางตรงกันข้าม การเพิ่มชิ้นส่วน โครโมโซม แบ่งออกเปน็ 4 ชนดิ ดังน้ี (รูปท่ี 15.7) 1. แทนเดม ดูพลิเคชัน (tandem duplication) เป็นความผิดปกติของโครโมโซมท่ีเกิด จากช้ินส่วนของโครโมโซมท่ีเกินมาจะเข้าไปแทรกตรงตาแหน่งที่ติดกับช้ินส่วนเดิมและลาดับของยีน เรยี งตามแบบเดิม 2. รีเวอร์สแทนเดมดูพลิเคชัน (reverse tandem duplication) เป็นความผิดปกติของ โครโมโซมที่เกิดจากชน้ิ สว่ นของโครโมโซมท่ีเกินมาจะแทรกตรงตาแหน่งที่ติดกบั ชิ้นส่วนเดิมแต่ลาดับ ของยนี จะกลบั กบั ยีนเดิม 3. ดีสเพลสดูพลิเคชัน (displace duplication) เป็นความผิดปกติของโครโมโซมท่ีเกิด จากมีชิ้นส่วนของโครโมโซมท่ีเกิดมาเข้าไปแทรกตรงตาแหน่งที่ไม่ติดกับช้ินส่วนเดิม ซึ่งอาจจะไป แทรกอยูบ่ นแขนของโครโมโซมขา้ งเดยี วกันหรอื บนแขนคนละขา้ ง

4. ทรานส์โพซิชันดูพลิเคชัน (transposition duplication) เป็นความผิดปกติของ โครโมโซมทีเ่ กดิ จากชน้ิ ส่วนของโครโมโซมท่เี กินมา มาจากโครโมโซมอื่นที่ไมใ่ ช้โครโมโซมท่ีเป็นคูก่ ัน โครโมโซมปกติ แทนเดม ดพู ลิเคชัน (tandem duplication) ดสี เพลสดพู ลเิ คชัน (displace duplication) ทรานสโ์ พซิชันดูพลิเคชัน (transposition duplication) รปู ที่ 15.7 ความผิดปกติของโครโมโซมที่เกิดการเพิ่มชิ้นสว่ นโครโมโซมแบบตา่ ง ๆ ส่ิงมีชีวิตที่มีการเพ่ิมขึ้นของช้ินส่วนโครโมโซม การเข้าคู่ของโครโมโซมคู่เหมอื นระหวา่ ง โครโมโซมปกติและโครโมโซมท่ีมชี น้ิ ส่วนโครโมโซมเพิ่มระหวา่ งท่ีมกี ารแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ถา้ เป็น กรณีโฮโมไซกัสดูพลิเคชันจะมีการแนบชิดของโครโมโซมท่ีเป็นคู่กันได้อย่างปกติ แต่กรณีท่ีเกิด เฮเทโรไซกัส ดูพลิเคชันจะมีการสร้างลูป (loop) ขึ้นมาเพ่ือให้ตาแหน่งของยีนแต่ละตาแหน่งตรงกนั ซง่ึ สามารถเห็นไดใ้ นระยะพาคที นี ดังรปู ท่ี 15.8 โครโมโซมปกติ ชนิ้ ส่วน E F เพ่ิมข้นึ โครโมโซมทมี่ ีช้ินส่วนโครโมโซมเพม่ิ มีการแนบชดิ ของโครโมโซมที่เปน็ คู่ รปู ที่ 15.8 การเขา้ คูก่ ันของโครโมโซมคู่เหมอื นระหวา่ งโครโมโซมปกตกิ บั โครโมโซมท่ีมกี ารเพ่มิ ของช้นิ ส่วนโครโมโซม ทาให้เกิดเป็นลูป (loop) เน่ืองจากส่วนของโครโมโซมปกตไิ ม่ สามารถเข้าคไู่ ด้กับโครโมโซมทมี่ ชี นิ้ สว่ นเพิม่ ข้นึ มา (E F) (ที่มา Benjamin, 2003) ลกั ษณะตาเล็กในแมลงหวี่ (bar eye; B) เปน็ ลักษณะทีเ่ กดิ จากการเพม่ิ เติมช้นิ ส่วนของ

โครโมโซม X ในแมลงหว่ีท่ีมีตาปกติ คือตาประกอบ (compound eye) ประกอบด้วยหน่วยของ ฟาเซต (facet) 800 ฟาเซต ทาให้ตามีลักษณะรีค่อนข้างกลม ส่วนแมลงหว่ีตาเล็กจะประกอบด้วย ฟาเซต 70 ฟาเซต จึงทาให้ตามีขนาดเล็กลง ซึ่งลักษณะตาเล็กของแมลงหว่ีเกิดจากเพิ่มช้ินส่วนของ โครโมโซม 16A (แถบที่ 16A ของโครโมโซมพอลิทีนในโครโมโซม X) (รูปที่ 15.9) การเพิ่มข้ึนของ ช้ินส่วนโครโมดซม 16A มีสาเหตุจากการแลกเปลี่ยนช้ินส่วนโครมาติดตรงตาแหน่งท่ีไม่ตรงกัน (unequal crossing over) ซ่ึงอาจเกิดเน่ืองจากการมีลาดับเบสซ้ากันปรากฏอยู่ในบริเวณใกล้เคียง บนโครโมโซมจึงทาให้เกิดการเข้าคู่แบบผิดตาแหนง่ ซ่ึงเป็นเหตุให้เกิดการเพมิ่ ของชิ้นส่วนโครโมโซม หรอื การขาดหายไปของชน้ิ สว่ นโครโมโซม ดังรูปที่ 15.10 รูปที่ 15.9 ความสัมพนั ธ์ระหว่างการเพม่ิ ชนิ้ สว่ นโครโมโซม 16A ของโครโมโซม X กับขนาดตา (ที่มา Bridges and Muller, 1993) unequal crossing over เซลลส์ ืบพนั ธุท์ ่ไี ด้ รูปท่ี 15.10 การแลกเปลย่ี นชน้ิ สว่ นโครมาติดตรงตาแหนง่ ทไี่ ม่ตรงกนั (unequal crossing over)

15.4 การหักแล้วตอ่ กับทศิ ทางของชน้ิ สว่ นโครโมโซม (inversion) การหักแล้วต่อกับทิศทางของช้ินส่วนโครโมโซมคือความผิดปกติของโครโมโซมที่เกิดจาก โครโมโซมเกิดจุดหักบนแท่งโครโมโซม 2 จุด ช้ินส่วนโครโมโซมระหว่างจุดหักทั้ง 2 อาจต่อเข้ากับ โครโมโซมเดิมแบบกลับทิศทาง 180O โดยไม่ได้ทาให้สารพันธกุ รรมมีการสูญหายหรือเพ่มิ เติม แต่ทา ใหล้ าดบั ของยนี เปลีย่ นแปลงไป ซง่ึ สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ คอื 1. พาราเซนทรกิ อนิ เวอรช์ นั (paracentric inversion) คือความผิดปกติทโ่ี ครโมโซมที่จุด หกั ทัง้ สองตาแหน่งบนแขนโครโมโซมไม่มเี ซนโทรเมียรร์ วมอยูด่ ้วย ทาใหก้ ารเปลีย่ นตาแหนง่ ของยีนไม่ มีตาแหน่งของเซนโทรเมียรร์ ว่ มอยู่ด้วย ดังรปู ท่ี 15.11 โครโมโซมปกติ เกดิ การแตกหัก 2 จดุ ไมร่ วมเซนโทรเมียร์ ชนิ้ สว่ นโครโมโซม 3 ชน้ิ โดยชิ้น D E F หนนุ 180O โครโมโซมเกิดพาราเซนทริกอนิ เวอรช์ นั รปู ที่ 15.11 การเกดิ พาราเซนทริกอนิ เวอรช์ ัน (paracentric inversion) 2. เพอริเซนทริกอนิ เวอร์ชัน (pericentric inversion) คือความผิดปกติที่โครโมโซมท่ีจุด หักท้ังสองตาแหน่งบนโครโมโซมมีเซนโทรเมียร์รวมอยู่ด้วย ทาให้การเปล่ียนตาแหน่งของยีนมี ตาแหน่งของเซนโทรเมยี รร์ ่วมอยู่ดว้ ย ดังรูปท่ี 15.12 โครโมโซมปกติ เกดิ การแตกหกั 2 จดุ รวมเซนโทรเมียร์ ชิ้นสว่ นโครโมโซม 3 ชิ้น โดยช้นิ B C D หนนุ 180O โครโมโซมเกิดเพอริเซนทรกิ อนิ เวอรช์ ัน รูปท่ี 15.12 การเกิดเพอริเซนทรกิ อินเวอรช์ ัน (pericentric inversion) ถ้าโครโมโซมท่ีเป็นคู่กันเกิดอินเวอร์ชันบริเวณเดียวกันท้ัง 2 โครโมโซม เรียกว่า โฮโมไซกัส อินเวอร์ชัน (homozygous inversion) แต่ถ้าโครดมโซมแท่งหน่ึงเกิดอินเวอร์ชัน อีกแท่งหน่ึงปกติ เรยี กว่าเฮเทโรไซกสั อนิ เวอร์ชนั (heterozygous inversion) กรณีการเกิดโฮโมไซกสั อินเวอร์ชัน การ แนบชิดของโครโมโซมที่เป็นคู่กัน (synapsis) จะเป็นไปอย่างปกติ เน่ืองจากตาแหน่งของยีนแต่ละ

ตาแหน่งตรงกันอยู่แล้ว แต่ถา้ เกดิ กรณีเฮเทโรไซกัสอินเวอร์ชัน เม่ือมกี ารแนบชิดของโครโมโซมท่ีเป็น คู่กันจะมีการสร้างลูป (loop) เกิดข้ึน เพื่อให้ยีนแต่ละตาแหน่งตรงกัน ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนในระยะ พาคที ีน จากรูปที่ 15.13 แสดงการเกิดครอสซิงโอเวอร์ภายในลูปของการเข้าคู่กันของโครโมโซมคู่ เหมอื นของเฮเทโรไซกัสอนิ เวอรช์ ันระหว่างที่มีการแบ่งเซลลแ์ บบไมโอซสิ เม่อื ช้นิ ส่วนของโครโมโซมท่ี หักแล้วตอ่ กลบั ทิศไมม่ ีเซนโทรเมียร์อยู่ภายใน (paracentric inversion) ซงึ่ ในระยะแอนาเฟส I ของ การแบ่งเซลล์แบบไมโอซสิ เซนโทรเมียร์ของโครโมโซมคู่เหมอื นทงั้ สองสามารถเคล่อื นทีไ่ ปยังคนละข้ัว เซลล์ เนือ่ งจากเกิดครอสซงิ โอเวอร์ระหว่างตาแหน่ง B กบั C ภายในลปู ของโครโมโซม โดยโครมาทิด หนึ่งแท่งท่ีเก่ียวข้องกับการเกิดครอสซิงโอเวอร์จะมีเซนโทรเมียร์ 2 เซนโทรเมียร์ (dicentric chromosome) เมื่อเซนโทรเมียร์ทั้งสองพยายามเคลื่อนท่ีไปคนละขั้วของเซลล์ทาให้โครโมโซมขาด เน่อื งจากเกิดแรงดึงจากการเคลอื่ นทไ่ี ปคนละข้ัวของเซลลข์ องเซนโทรเมียร์ สว่ นโครมาทดิ อกี แท่งหนึ่ง ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดครอสซิงโอเวอร์จะไม่มีเซนโทรเมียร์ (acentric fragment) จะสูญหายไปไม่ ปรากฏในเซลลส์ บื พนั ธุ์ เมื่อเข้าสูร่ ะยะไมโอซสิ II การแบ่งเซนโทรเมียรแ์ ละโครมาทิดแยกตัวเพื่อสร้าง เซลล์สืบพันธ์ุทั้ง 4 เซลล์สืบพันธ์ุ 2 เซลล์จะได้โครมาทิดท่ีมีชุดของยีนครบ ซ่ึงเป็นโครมาทิดที่ไม่ เกี่ยวขอ้ งกับการเกดิ ครอสซงิ โอเวอร์ เซลล์สืบพันธ์ทุ ัง้ สองสามารถทาหนา้ ทไ่ี ด้ โดยเซลลส์ บื พนั ธหุ์ น่ึงมี ลาดับการเรียงตัวของยีนปกติ แต่อีกเซลล์สืบพันธุ์หนึ่งจะมีลาดับการเรียงตัวของยีนแบบการต่อกลับ ทิศ ส่วนเซลล์สืบพันธุ์อีก 2 เซลล์ ไม่สามารถทาหน้าที่ได้เน่ืองจากมชี ุดยีนไม่ครบเพราะการขาดหาย ของช้ินสว่ นโครโมโซม (รปู ท่ี 15.13) จากรูปที่ 15.14 แสดงการเกิดครอสซิงโอเวอร์ภายในลูปของการเข้าคู่กันของโครโมโซมคู่ เหมือนของเฮเทโรไซกัสอินเวอร์ชนั ระหวา่ งท่ีมีการแบ่งเซลลแ์ บบไมโอซิส เมื่อชิ้นส่วนของโครโมโซมท่ี หักแล้วต่อกลับทิศมีเซนโทรเมียร์อยู่ภายใน (pericentric inversion) ซึ่งเกิดครอสซิงโอเวอร์ระหว่าง ตาแหน่ง C กับ D ภายในลูป จะไม่ทาให้เกิดโครโมโซมท่ีมี 2 เซนโทรเมียร์ และโครโมโซมท่ีไม่มี เซนโทรเมียร์ในระยะแอนนาเฟส I เหมือนกับพาราเซนทริกอินเวอร์ชัน แต่เมื่อส้ินสุดการแบ่งเซลล์ แบบไมโอซสิ จะได้เซลลส์ ืบพนั ธ์ุ 2 เซลล์ ทสี่ ามารถผสมไดซ้ ึ่งไดจ้ ากโครมาทิดทีไ่ มเ่ กี่ยวข้องกบั ครอสซิง โอเวอร์ ส่วนเซลล์สืบพันธ์ุอีก 2 เซลล์ที่ผสมไม่ได้เน่ืองจากได้รับโครมาทิดท่ีมีช้ินส่วนบางส่วนเกดิ มา จากปกติและชนิ้ ส่วนบางสว่ นขาดหายไป

โครโมโซมปกติ ระยะ prophase I ของ meiosis พาราเซนทรกิ อนิ เวอรช์ ันโครโมโซม เกดิ ครอสซิงโอเวอรร์ ะหว่างยนี B กบั C เกิดการหกั อยา่ งสุ่ม Homologous chromosome แยกออกจากกนั ระยะแอนนาเฟส I ชิ้นสว่ นทไี่ ม่มเี ซนโทรเมยี ร์ (จะหายไป) Sister chromatid แยกออกจากกนั ระยะ anaphase II Sister chromatid แยกออกจากกนั ระยะ anaphase II โครโมโซมปกติ ทาหน้าทีไ่ ด้ โครโมโซมทช่ี ้นิ ส่วนหายไป ทาหน้าท่ีไมไ่ ด้ โครโมโซมทช่ี ิน้ ส่วนหายไป ทาหนา้ ท่ไี ม่ได้ โครโมโซมทเี่ กดิ อนิ เวอร์ชัน ทาหนา้ ทีไ่ ด้ รูปที่ 15.13 การเกิดครอสชงิ โอเวอรภ์ ายในลูปของพาราเซนทรกิ อินเวอรช์ นั่ (ท่มี า https://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_16-08.html)

โครโมโซมปกติ ระยะ prophase I ของ meiosis เพอริเซนทริกอนิ เวอร์ชันโครโมโซม เกดิ ครอสซงิ โอเวอรร์ ะหวา่ งยีน B กบั C ผลของการเกิดครอสซิงโอเวอรภ์ ายในลปู ของเพอริเซนทริกอนิ เวอร์ชัน โครโมโซมปกติ ทาหนา้ ท่ีได้ ทาหนา้ ที่ไมไ่ ด้ ทาหน้าทไ่ี ด้ โครโมโซมท่เี กดิ deletion และ duplication โครโมโซมที่เกดิ เพอริเซนทริกอนิ เวอร์ชนั ทาหน้าทไ่ี ม่ได้ โครโมโซมทีเ่ กิด deletion และ duplication รปู ท่ี 15.14 การเกดิ ครอสชงิ โอเวอร์ภายในลูปของเพอรเิ ซนทริกอนิ เวอร์ชั่น (ที่มา https://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_16-09.html) 15.5 การยา้ ยตาแหนง่ ของชน้ิ สว่ นโครโมโซม (translocation) การย้ายตาแหน่งของชิ้นส่วนโครโมโซม คือความผิดปกติท่ีเกิดจากการย้ายตาแหน่งของ ช้ินส่วนโครโมโซมไปยังโครโมโซมต่างคู่ (nonhomologous chromosome) หรือเป็นการ แลกเปลยี่ นชน้ิ ส่วนของโครโมโซมตา่ งคู่ ซงึ่ สามารถแบง่ ออกไดเ้ ป็น 3 แบบ คอื 1. ซิมเปิลทราสโลเคชัน (simple translocation) เกิดจากมีการแตกหักของโครโมโซม หนงึ่ 1 ตาแหน่ง ชิ้นส่วนของโครโมโซมท่ขี าดออกมาน้นั จะไปต่อกับโครโมโซมอืน่ ซงึ่ เปน็ โครโมโซมต่าง คู่ รปู ที่ 15.15

รปู ที่ 15.15 ซมิ เปิลทราสโลเคชัน (simple translocation) 2. ชิฟท์ทรานสโลเคชัน (shifts translocation) เกิดจากมีการแตกหักของโครโมโซม 3 ตาแหนง่ โดยบนโครโมโซมแทง่ หนงึ่ จะมกี ารแตกหกั 2 ตาแหน่ง ละโครโมโซมอีกแท่งหน่งึ ท่ีไมใ่ ช่คู่กัน มีการแตกหัก 1 ตาแหน่ง ช้ินส่วนของโครโมโซมท่ีขาดออกมาจากโครโมโซมท่ีมีการแตกหัก 2 ตาแหนง่ จะเขา้ ไปต่อแทรกอยรู่ ะหว่างบริเวณท่มี กี ารขาดออกจากกนั ของโครโมโซมอกี แท่งหนึ่งซึ่งต่าง คู่กัน ดังรปู ที่ 15.16 รูปท่ี 15.16 ชิฟทท์ รานสโลเคชนั (shifts translocation) 3. รีซิโปรคอล ทรานสโลเคชัน (reciprocal translocation) เกิดจากมีการแตกหักของ โครโมโซมท้ัง 2 คู่ซึ่งเป็นโครโมโซมที่ไม่ใช่คู่กนั แล้วช้ินส่วนของโครโมโซมท่ีขาดออกจากกันจะไปต่อ กับอีกโครโมโซมหนึง่ แบบสลบั กนั ดังรูปท่ี 15.17 รูปท่ี 15.17 รซี ิโปรคอล ทรานสโลเคชนั (reciprocal translocation) ในส่ิงมีชีวิตที่มีโครโมโซมคู่เหมือนท้ัง 2 แท่งเกิดการย้ายตาแหน่งของชิ้นส่วนโครโมโซม เหมือนกัน (homozygous translocation) ผลท่ีเกิดข้ึนคือทาให้ตาแหน่งของยีนเปลี่ยนแปลงไป ซึ่ง ผลของการเกิด homozygous translocation โดยท่วั ไปไม่มีผลต่อความสามารถในการทาหนา้ ที่ของ เซลล์สืบพันธุ์ เน่ืองจากกระบวนการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์สามารถดาเนินไปได้อย่างปกติ แต่การย้าย ตาแหน่งของช้ินส่วนโครโมโซมที่เกิดขึ้นกับโครโมโซมคู่เหมือนแท่งใดแท่งหน่ึง (heterozygous translocation) จะมผี ลกระทบตอ่ ผลผลิตทไี่ ด้จากกระบวนการแบ่งเซลล์สืบพันธ์ุ ในหลายกรณีเซลล์ สืบพันธุ์ไม่สามารถทาหน้าที่ได้ เนื่องจากเซลล์สืบพันธ์ุได้รับโครโมโซมที่ขาดหายหรือเพ่ิมขึ้นของ

ช้ินส่วนโครโมโซม กรณีท่ีน่าสนใจมากที่สุดและพบบ่อยคร้ังท่ีสุด คือ กรณีการเกิดรีซิโปรคอล ทรานสโลเคชัน (reciprocal translocation) ท่ีเกิดขึ้นกับโครโมโซมคู่เหมือนแท่งเดียวระหว่าง โครโมโซมคู่เหมือน 2 คู่ ที่เรียกว่า heterozygous reciprocal translocation (รูปที่ 15.18) โครโมโซมคู่เหมอื นจะเข้าคู่กันแต่เนอ่ื งจากโครโมโซมคู่เหมือนแต่ละค่ปู ระกอบดว้ ยโครโมโซมปกติ (N) และโครโมโซมที่เกิดการทราสโลเคชัน (T) เมอ่ื โครโมโซมเขา้ คู่กันในระยะโปรเฟส I ของการแบง่ เซลล์ ไมโอซิสจงึ ทาใหเ้ กดิ ลกั ษณะคล้ายเครอ่ื งหมายกากบาท ซ่ึงประกอบดว้ ยโคโมโซมทีเ่ กย่ี วขอ้ งท้งั หมด 4 แท่ง แต่ละโครโมโซมสามารถเข้าคู่กันได้บางสว่ นกับโครโมโซมอื่นอีก 2 แท่ง (แทง่ หน่ึงเปน็ โครโมโซม คู่เหมือน อีกแท่งหนึ่งเป็นโครโมโซมต่างคู่) เม่ือเกิดการแบ่งเซลล์เข้าสู่ระยะแอนนาเฟส I การแยกตัว ของโครโมโซมสามารถเกิดขึน้ ได้ 3 แบบ คอื 1. โครโมโซมคู่ต่างปกติ 2 แท่ง (N1 และ N2) เคลื่อนที่ไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน ทา ให้โครโมโซมต่างคู่ท่ีเกิดการทรานสโลเคชันอีก 2 แท่ง (T1 และ T2) เคลื่อนท่ีไปอยู่ในเซลล์สืบพันธ์ุ เดยี วกนั เรยี กการแยกตัวของโครโมโซมลกั ษระนวี้ ่า alternative segregation ทาใหเ้ ซลลส์ บื พันธุ์แต่ ละเซลล์มีชุดของยีนครบสมบรู ณ์สามารถทาหน้าทไี่ ด้ โดยครึง่ หน่ึงของเซลล์สืบพนั ธไ์ุ ด้โครโมโซมปกติ 2 แท่ง ส่วนอกี ครง่ึ หน่งึ จะได้โครโมโซมท่ีเกิดการทรานสโลเคชนั 2 แทง่ 2. โครโมโซมปกติ 1 แท่ง กบั โครโมโซมคู่ต่างที่เกิดการทรานสโลเคชนั 1 แทง่ เคล่อื นท่ีไป อยู่ในเซลล์สืบพันธ์ุเดียวกัน (N1 กับ T2 เคล่ือนท่ีไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน และ N2 กับ T1 เคลื่อนท่ีไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน) เรียกการแยกตัวของโครโมโซมลักษณะนี้ว่า adjacent–1 segregation เซลลส์ ืบพนั ธุ์ทั้งหมดจะไดโ้ ครโมโซมท่ีมกี ารขาดหายและเพ่มิ เตมิ ของช้ินสว่ นโครโมโซม ซ่ึงเปน็ เซลล์สบื พันธทุ์ ไ่ี ม่มชี ีวิต 3. โครโมโซมปกติ 1 แท่ง กับโครโมโซมที่เกิดทรานสโลเคชนั 1 แทง่ เคลอ่ื นทไี่ ปอยู่ในเซลล์ สืบพันธ์ุเดียวกัน (T1 และ N1 เคล่ือนที่ไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน และ T2 และ N2 เคลื่อนที่ไปอยู่ ในเซลลส์ ืบพันธเ์ุ ดยี วกัน) เรียกการแยกตัวของโครโมโซมลักษณะนว้ี ่า adjacent–2 segregation โดย เซลล์สืบพันธุ์ท้ังหมดจะได้โครโมโซมที่มีการขาดหายและเพ่ิมเติมของชิ้นส่วนโครโมโซมซ่ึงเป็นเซลล์ สืบพันธ์ุท่ีไม่มีชีวิต การแยกตัวของโครโมโซมแบบ adjacent–2 segregation เกิดขึ้นได้ต่าเมื่อเทียบ กบั การแยกตัวแบบ alternative และ adjacent–1 ที่มโี อกาสเกิดข้ึนได้เท่า ๆ กัน ดงั น้นั เม่อื พิจารณา โดยรวมเซลล์สืบพันธ์ุท่ีเกิดจากการแยกตัวของโครโมโซมทั้ง 3 แบบ ครึ่งหนึ่งของเซลล์สืบพันธ์ุจะมี ชีวิตสามารถทาหน้าท่ีได้ ซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์ได้จากการแยกตัวของโครโมโซมแบบ alterative และ คร่ึงหน่ึงของเซลล์สืบพันธุ์ท่ีไม่มีชีวิตจะเป็นเซลล์สืบพันธ์ุท่ีได้จากการแยกตัวแบบ adjacent – 1

ดังน้นั ผลของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซสิ ของกระบวนการ เฮเทโรไซกัส รซี โิ ปรคอล ทรานสโลเคชัน จงึ ไดเ้ ซลลส์ บื พนั ธ์ทุ ี่เปน็ หมันคร่ึงหนง่ึ หรือเรยี กว่า semisterility

โครโมโซมปกติ โครโมโซมท่เี กดิ ริซโิ ปรคอล ทรานสโลเคชัน 2n ของ เฮเทโรไซกัส รซี ิโปรคอลทรานสโลเคชัน โปรเฟส I ของไมโอซิส I มคี วามเป็นไปได้ 3 แบบของการแยกตัว ของโครโมโซมในระยะแอนนาเฟส I Alternative segregation Adjacent-1 segregation Adjacent-2 segregation (มโี อกาสเกดิ ประมาณ 50%) (มโี อกาสเกดิ ประมาณ 50%) (มโี อกาสเกดิ ขน้ึ ตา่ ) เซลล์สบื พันธุ์ เซลลส์ บื พนั ธแ์ุ ต่ละเซลล์ เซลลส์ ืบพันธแ์ุ ต่ละเซลล์มี เซลลส์ ืบพันธแ์ุ ต่ละเซลล์มี มยี ีนครบ (มีชวี ติ ) โครโมโซม Duplication และ โครโมโซม Duplication และ deletion (ไม่มชี ีวติ ) deletion (ไม่มีชีวติ ) รปู ท่ี 15.18 ผลของการเฮเทโรไซกสั รีซิโปรคอลทรานสโลเคชนั ตอ่ ผลของการแบง่ เซลลแ์ บบไมโอซิส แบบไมม่ กี ารแลกเปลย่ี นชนิ้ สว่ นโครโมโซม (ทม่ี า https://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_16-11.html)