การถ่ายทอดทางพันธุกรรม

(c) ระบบ Z-W ในพวกนก ปลาบางชนิด และแมลงบางชนิดรวมถึง พวกผีเสือ้ ในสัตว์เหล่านีเ้ พศถูกกาหนดโดยโครโมโซมเพศท่มี ีอย่ใู น เซลล์ไข่ เพ่อื ให้เหน็ ความแตกต่างของระบบการกาหนดเพศจงึ นิยม ใช้อักษร Z และ W แทน X และ Y ตวั ผู้เป็ น ZZ และตวั เมยี เป็ น ZW

(d) ระบบ haploid – diploid ในพวกผงึ้ และมดไม่มีโครโมโซมเพศ ตัว เมียเกิดมาจากไข่ท่ไี ด้รับการปฏสิ นธิ ดังนัน้ จงึ เป็ น diploid ส่วนตวั ผู้ เกดิ มาจากไข่ท่ไี ม่ได้รับการปฏิสนธิจงึ เป็ น haploid

ในคน การเจริญและพฒั นาเปล่ียนแปลงของอวยั วะสืบพันธ์ุจะเร่ิม ตัง้ แต่เอมบริโอระยะ 1-2 เดือนในครรภ์มารดา ซ่งึ จะเจริญเป็ นอัณฑะหรือรัง ไข่ขึน้ อย่กู ับฮอร์โมนของเอมบริโอ ความแตกต่างของฮอร์โมนเป็ นได้ 2 ทาง ขึน้ อยู่กบั ว่ามีโครโมโซม Y หรือไม่ ในปี ค.ศ. 1990 นักวจิ ยั ชาวอังกฤษพบยีนท่คี วบคุมการเจริญของ อัณฑะ มีช่ือว่า SRY ยนี นีอ้ ย่บู นโครโมโซม Y ถ้าไม่มียีน SRY เนือ้ เย่อื ของ อวัยวะสืบพนั ธ์ุ (gonads) จะเจริญไปเป็ นรังไข่ ดังนัน้ สรุปว่าการมีหรือไม่มี SRY เป็ นตัวกาหนดการเจริญของเนือ้ เย่อื ของอวัยวะสืบพันธ์ุ การเจริญพัฒนาเปล่ียนแปลงของอวยั วะสืบพนั ธ์ุค่อนข้างซับซ้อน เก่ยี วข้องกับการทางานของยีนหลายยีนด้วยกัน ดงั นัน้ จงึ เป็ นไปได้ว่า SRY มี บทบาทควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนซ่งึ ควบคุมการทางานของยีนอ่ืนๆอีก มาก

Sex linked genes have unique patterns of inheritance ยีนท่อี ยู่ในโครโมโซมเพศมีแบบแผนการถ่ายทอดกรรมพนั ธ์ุ แตกต่างไปจากยนี ท่อี ย่ใู น autosome

The transmission of sex linked recessive traits การถ่ายทอดลักษณะทางกรรมพันธ์ุโดยยีนด้อยท่เี ก่ียวเน่ืองกับเพศ อธิบายเคร่ืองหมายต่างๆท่ใี ช้ X และ Y = โครโมโซมเพศ, A = ยนี เด่น, a =ยีนด้อย กรอบสีขาว = ลักษณะปกต,ิ กรอบสีอ่อน = เป็ นพาหะ, กรอบสีเข้ม = เป็ นโรค (a) แม่ท่ีมีลักษณะปกตแิ ละเป็ น dominant homozygote แต่งงานกับพ่อ ท่เี ป็ นโรค จะถ่ายทอดยนี ด้อยให้ลูก สาวทุกคน แต่ไม่ถ่ายทอดไปยังลูก ชาย ลูกสาวทุกคนจะมีลักษณะปกติ แต่เป็ นพาหะ

(b) แม่ท่เี ป็ นพาหะแต่งงานกบั พ่อท่เี ป็ นปกติ ในจานวนลูก ชายและลูกสาวทงั้ หมด คร่ึงหน่ึงจะมียีนด้อย อกี คร่ึงหน่ึงเป็ นปกติ ลูกชายทุก คนท่มี ียีนด้อยจะเป็ นโรค ส่วนลูกสาวมียีนด้อยตวั เดยี ว มีลักษณะปกตแิ ต่เป็ นพาหะ เหมือนแม่

(c) แม่ท่เี ป็ นพาหะแต่งงานกบั พ่อท่เี ป็ นโรค คร่ึงหน่ึงของลูก จะเป็ นโรค ลูกสาวท่ไี ม่เป็ นโรค จะเป็ นพาหะ ส่วนลูกชายท่ไี ม่ เป็ นโรคจะเป็ นปกตโิ ดยไม่มียีน ด้อยของโรคนีเ้ ลย

Sex linked disorder in humans โรคทางกรรมพนั ธ์ุท่เี กิดจากยีนด้อยในโครโมโซมเพศ ในคน ปัจจุบนั พบแล้วมหี ลายโรคด้วยกัน เช่น ตาบอดสี โรค กล้ามเนือ้ แขนขาลีบ (Duchenne muscular dystrophy) ฯลฯ โรคกล้ามเนือ้ แขนขาลีบนีพ้ บในสหรัฐอเมริกาในอัตรา ค่อนข้างสูง คอื คนผู้ชายเป็ นโรคนี้ 1 คนในทกุ ๆ 3,500 คน คนท่เี ป็ นโรคนีม้ กั มอี ายุไม่เกิน 20 ปี อาการของโรคนีค้ ือ กล้ามเนือ้ แขนขาลีบ นักวิจัยพบว่าโรคนีเ้ กิดจากการขาด โปรตนี ในกล้ามเนือ้ ท่สี าคญั คอื dystrophin ยนี ท่คี วบคุมการ สังเคราะห์โปรตนี นีอ้ ยู่บนโครโมโซม X

โรคเลือดไหลไม่หยุด (Hemophilia) โรคนีเ้ กดิ จากการขาด โปรตีนจาเป็ นสาหรับการแขง็ ตัวของเลือด ดังนัน้ คนท่เี ป็ น โรคนีจ้ งึ มีอาการเลือดไหลออกง่ายหรือหยุดได้ยาก ถงึ แม้มี บาดแผลเพยี งเลก็ น้อยกต็ าม โรคนีร้ ู้จักกนั มานานและมี ประวตั นิ ่าสนใจ คอื ประวตั กิ ารถ่ายทอดยีนด้อยนีใ้ นราชวงศ์ ของพระนางเจ้าวิกตอเรีย (1819-1901) ท่ยี ีนนีถ้ ่ายทอด แพร่ กระจายต่ อไปในราชวงศ์ ของสเปนและรัสเซยี

แผนภาพการถ่ายทอดลกั ษณะกรรมพนั ธ์ุ hemophilia ในราชวงศ์ พระนางเจ้าวกิ ตอเรียแห่งองั กฤษ

X-inactivation in female mammals แม้ว่าสัตว์เลีย้ งลูกด้วยนมรวมทงั้ คนด้วยจะมีโครโมโซม X 2 แท่ง แต่แท่งหน่ึงจะไม่ทาหน้าท่หี รืออยู่ในสภาพ inactive ระหว่างการเจริญของเอมบริโอ ดงั นัน้ ทงั้ ในตวั ผู้และตวั เมียจะมี ยีนเพยี ง 1 ชุดท่อี ย่ใู นโครโมโซม X ท่ที าหน้าท่ี Inactive-X ในตัว เมียจะถูกกาจดั ออกมองเหน็ เป็ นจุดดาอย่ตู รงขอบด้านในของ นิวเคลียส เรียกว่า Barr body ยนี ท่อี ย่บู นโครโมโซม X แท่งท่เี ป็ น Barr body นีจ้ ะไม่ทาหน้าท่ี แต่จะ active ขนึ้ มาใหม่ได้อีกในเซลล์ ท่จี ะเจริญเป็ นไข่

นักพนั ธุศาสตร์ชาวองั กฤษช่ือ Mary Lyon แสดงให้เหน็ ว่า การท่ี โครโมโซม X แท่งใดจะกลายเป็ น Barr body หรือ inactive-X จะเป็ น แบบสุ่มในแต่ละเซลล์ของเอมบริโอ ดงั นัน้ จงึ เป็ นผลให้ในตวั เมยี ประกอบด้วยเซลล์ 2 แบบ คือแบบท่ี inactive-X มาจากพ่อ และแบบท่ี inactive-X มาจากแม่ หลังจากท่ี inactive-X กลายเป็ น Barr body แล้ว และแบ่งตวั แบบไมโอซสี ต่อไป กลุ่มเซลล์ต่อมาจะมี inactive –X เหมือนกันหมด ดงั นัน้ ในตวั เมียท่เี ป็ น heterozygous ของลักษณะ กรรมพันธ์ุท่เี ก่ียวกับโครโมโซมเพศ คร่ึงหน่ึงของเซลล์จะแสดง allele ตวั หน่ึง อกี คร่ึงหน่ึงแสดง allele อกี ตัวหน่ึง ตัวอย่างเช่น การเกิดสีของแมว 3 สี (Calico cat) และ อาการท่ี ต่อมเหง่อื ไม่เจริญในคน อาการต่อมเหง่อื ไม่เจริญนีเ้ ป็ น recessive X- linked mutation ผู้หญงิ ท่เี ป็ น heterozygous จะมีผวิ หนังท่บี างส่วนมี ต่อมเหง่อื และบางส่วนไม่มีต่อมเหง่อื

X-inactivation and the calico cat บนโครโมโซม X มียนี ท่คี วบคุมสีขน อัลลีลหน่ึงควบคุมสีดาอีกอัลลีลหน่ึง ควบคุมสีส้ม แมวตัวผู้ (XY) จะมี เพียงอลั ลีลเดียว ดงั นัน้ แมวท่ีมีทัง้ 2 สี (heterozygous) จงึ มกั เป็ นตวั เมยี เสมอ ตวั เมียท่ีเป็ น heterozygous นี้ ใน ระหว่างการเจริญของเอมบริโอ โครโมโซม X ตัวหน่ึงในเซลล์ต่างๆ กลายเป็ น Barr body ซ่งึ เป็ นแบบสุ่ม และเม่ือเซลล์แบ่งตัวเซลล์บริเวณ ใกล้ๆกันนัน้ จะมีโครโมโซม X แบบ เดยี วกัน ทาให้ตัวแมวเกดิ เป็ นบริเวณ ด่างมสี ีต่างกนั แล้วแต่ว่ามีโครโมโซม X สีใด

Inactive-X เก่ยี วข้องกบั การเกาะของ methyl group (- CH3) กบั cytosine ซ่งึ เป็ น nitrogenous base ตวั หน่ึงของ DNA การกาหนดว่าโครโมโซมแท่งใดจะเป็ นเป้าหมายของ กระบวนการ methylation นักวิจยั ได้ค้นพบยนี ตวั หน่ึงท่ี active เฉพาะในโครโมโซมท่เี ป็ น Barr body ยนี นีเ้ รียกว่า XIST (X inactive specific transcript) ผลผลิตของยนี นี้ (specific transcript) คอื RNA ซ่งึ จะเกาะอย่ทู ่โี ครโมโซม X ตรงตาแหน่งท่ี RNA นีถ้ ูกสร้างขนึ้ มา ทาให้โครโมโซม X แท่งนัน้ inactive แต่ สมมุตฐิ านนีย้ งั มขี ้อสงสัยอีกมากมายท่ยี งั ไม่ทราบแน่ชัด

Alteration of chromosome number ปกตสิ ่งิ มชี ีวติ มีจานวนโครโมโซมจาเพาะและคงท่ี สาหรับสปี ซ่สี ์หน่ึงๆ แต่บางครัง้ พบว่ามีจานวนโครโมโซม แตกต่างไปจากจานวนปกติ สาเหตุเกดิ จากความผดิ ปกตใิ น กระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซสิ ในพ่อหรือแม่ เรียก ปรากฏการณ์นีว้ ่า Nondisjunction ซ่งึ อาจเกดิ ขนึ้ ในช่วง Meiosis I หรือ II ยงั ผลให้เกิดเซลล์สืบพนั ธ์ุท่มี จี านวน โครโมโซมมากหรือน้อยกว่าปกติ เม่อื เซลล์สืบพันธ์ุท่ผี ดิ ปกตนิ ี้ ผสมกบั เซลล์สืบพนั ธ์ุเพศตรงข้าม จะได้ไซโกตท่มี จี านวน โครโมโซมผิดปกติ ซ่งึ มีผลกระทบต่อการเจริญของเอมบริโอ ในลักษณะต่างๆกนั





การเปล่ียนแปลงจานวนโครโมโซมแบ่งออกเป็ น 2 ประเภท คือ 1. Aneuploidy คือปรากฏการณ์ท่มี ีจานวนโครโมโซม 1 หรือ 2 แท่งแตกต่างไปจากจานวนปกติ (2n) เช่น 2n+1 หรือ 2n+2 พบได้ทงั้ ในพชื และสัตว์ ตวั อย่างเช่น Down syndrome 2. Polyploidy คอื ปรากฏการณ์เปล่ียนแปลงจานวน โครโมโซม โดยเพ่มิ ขึน้ หรือลดลงครัง้ ละชุดจากจานวน ปกติ ปรากฏการณ์นีม้ กั เกดิ ขนึ้ ในพชื ซ่งึ มผี ลต่อการเกิด ววิ ฒั นาการของพชื ดังจะเรียนต่อไป

Alterations of chromosome structure

Alteration of chromosome structure การเปล่ียนแปลงโครงสร้ างภายใน โครโมโซม สามารถจาแนกเป็ น 4 แบบ Deletion การท่สี ่วนใดส่วนหน่ึงของโครโมโซมขาด หายไป ตวั อย่างเช่น cri-chat syndrome ส่วนหน่ึง ของโครโมโซมค่ทู ่ี 5 หายไป Duplication การมียีนหรือส่วนโครโมโซมเพ่มิ ขนึ้ มากกว่าปกติ

Duplication มีบทบาทสาคญั ใน กระบวนการววิ ฒั นาการ ยีนท่เี พ่มิ ขนึ้ มาซา้ กับ ยนี เดมิ มักเป็ นยนี ท่ไี ม่ทาหน้าท่เี พราะเป็ น ส่วนเกนิ แต่เม่อื การกาลเวลาผ่านไป องค์ประกอบของยนี นัน้ อาจเปล่ียนแปลงไปทลี ะ เล็กทลี ะน้อย จนถงึ ขัน้ ท่มี ีสมบตั แิ ตกต่างจากยนี เดมิ และสามารถทาหน้าท่เี ป็ นยนี ใหม่ได้ การ เพ่มิ จานวนยนี ทลี ะเล็กทลี ะน้อยเช่นนี้ ยงั ผลให้ ส่งิ มชี ีวติ เปล่ียนแปลงแตกต่างไปจากบรรพบุรุษ

Inversion เกิดจากการเปล่ียนทศิ ชองส่วนโครโมโซม ซ่งึ เกิดขนึ้ ได้เม่ือมีรอยคอด 2 แห่งบนโครโมโซม และส่วน ของโครโมโซมนัน้ ต่อกลับเข้าไปแต่กลับทศิ ใน โครโมโซมเดมิ การเปล่ียนแปลงแบบนีไ้ ม่มีผลต่อการ แสดงออกของ phenotype แต่อาจแสดงผลได้ถ้าได้รับ อิทธิพลจากยนี ข้างเคียง Translocation เกิดจากการสลับท่รี ะหว่างส่วนของ โครโมโซมต่างคู่กัน ตัวอย่างเช่น chronic myelogenous leukemia (CML) แบบนีไ้ ม่พบบ่อยนักในธรรมชาติ เพราะมีผลต่ อการสร้ างเซลล์ สืบพันธ์ ุ

Down syndrome

Down syndrome เกดิ จากการท่มี ีโครโมโซมคู่ท่ี 21 เพ่มิ ขนึ้ อีก 1 แท่ง (Trisomy, 47,+21) เดก็ ท่เี ป็ นโรคมีอาการ ปัญญา อ่อน ลักษณะท่วั ไปเตยี้ สมองและกล้ามเนือ้ เจริญช้า กว่าปกติ ประมาณ 40 % มีอาการหวั ใจผิดปกติ และ เป็ นโรคเก่ยี วกับระบบหายใจได้ง่าย ทาให้อายุไม่ยืน ยาว นักวทิ ยาศาสตร์มีข้อมูลแสดงให้เหน็ ว่า แม่ท่มี ีอายุ มากระหว่าง 35-45 ปี มีโอกาสให้กาเนิดลูกเป็ น Down syndrome สูงกว่าแม่อายุน้อย