Mutation

1. Mutation การกลาย (Mutation) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงลำดับเบสและจำนวนเบส ใน DNA และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับโครโมโซมซึ่งอาจมีผลทำให้ลักษณะฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนไป และสามารถถ่ายทอดลักษณะไปยังรุ่นต่อๆไปได้ มิวเทชันเฉพาะจุด (Point mutation) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในสาย DNA มีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไปจากเดิม โดยอาจทำให้ลำดับและชนิดของกรดอะมิโนเปลี่ยนไป ทำให้สมบัติของโปรตีนหรือพอลิเพปไทด์ที่สังเคราะห์ขั้นแตกต่างไปจากเดิม เช่น เบสเปลี่ยนจากชนิดเดิมเป็นเบสชนิดอื่น นิวคลีโอไทด์ขาดหาย นิวคลีโอไทด์มีจำนวนเพิ่มขึ้น หรือลำดับเบสของนิวคลีโอไทด์เปลี่ยนแปลงไป

2. Mutation

3. ประเภทของ Point mutation 1. การแทนที่คู่เบส (base-pair substitution) = เป็นการแทนที่คู่เบสในบางตำแหน่งของยีน รูปแบบของฟีโนไทป์ที่ได้จากการกลาย ด้วยการแทนที่คู่เบส จะแบ่งเป็น 3 กรณี คือ ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางพันธุกรรม ถ้าลำดับเบสหรือรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป ยังเป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิดเดิม (กรดอะมิโนบางชนิดมีกำหนดด้วยรหัสหลายรหัส) ตัวอย่างเช่น รหัสของกรดอะมิโนลิวซีน จะประกอบไปด้วย CUU CUC CUA และ CUG หากเกิดการกลายเฉพาะจุดที่มีการเปลี่ยนรหัส CUC ไปเป็น CUG การกลายที่เกิดขึ้นจะไม่มีผลต่อลักษณะของสิ่งมีชีวิต เพราะยังมีการสร้างสาย polypeptide ที่มีลำดับกรด อะมิโนเหมือนเดิม

4. มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางพันธุกรรม ถ้าลำดับเบสหรือรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป เป็นรหัสของกรดอะมิโนต่างชนิดกันกับลำดับของรหัสกรดอะมิโนตัวเดิม ตัวอย่างเช่น ลำดับเบส GAG (รหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโนกลูตามิก) เปลี่ยนเป็น UGU (รหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโนวาลีน) จะมีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของลำดับกรดอะมิโนในสาย polypeptide แตกต่างไปจากเดิม (ภาพอธิบายสไลด์ถัดไป) มีผลทำให้สาย polypeptide สั้นลง ถ้าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นการแทนที่คู่เบสแล้วได้เป็นรหัสหยุดของการแปลรหัส ซึ่งการเกิดมิวเทชันในกรณีนี้ส่วนใหญ่จะได้โปรตีนที่ไม่สามารถทำงานได้

5. ประเภทของ Point mutation 2. การเพิ่มขึ้นของ ( insertion) หรือการขาดหายไปของนิวคลีโอไทด์ ( deletion) การเกิดมิวเทชันนี้เป็นการที่มีการเพิ่มขึ้นของคู่นิวคลีโอไทด์ หรือการขาดหายไปของคู่ นิวคลีโอไทด์ในบางตำแหน่งของยีน การเกิดมิวเทชันในลักษณะนี้ 1-2 นิวคลีโอไทด์มักมีการเปลี่ยนแปลงในการทำงานพอลิเพปไทด์อย่างชัดเจน เนื่องจากการเพิ่มขึ้น หรือลดลงของนิวคลีโอไทด์ในบริเวณที่เป็นโคดอน 1-2 นิวคลีโอไทด์จะมีผลทำให้ลำดับกรดอะมิโนตั้งแต่ตำแหน่งที่มีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของโคดอนเปลี่ยนไปทั้งหมด เรียกการเกิดมิวเทชัน นี้ว่า เฟรมชิฟท์มิวเทชัน (frameshiftmutation)

6. เฟรมชิฟท์มิวเทชัน (frameshiftmutation )

7. Point mutation Frameshift mutation

8. เปรียบเทียบการเกิดมิวเทชันแบบการแทนที่คู่เบสและเฟรมชิฟท์มิวเทชันเปรียบเทียบการเกิดมิวเทชันแบบการแทนที่คู่เบสและเฟรมชิฟท์มิวเทชัน

9. มิวเทชันที่ทำให้เกิดลักษณะ สามารถถ่ายทอดต่อไปได้หรือไม่ ?????? มิวเทชันเกิดขั้นได้ทั้งกับเซลล์ร่างกาย และเซลล์สืบพันธุ์ ถ้ามิวเทชันเกิดขึ้นที่เซลล์สืบพันธุ์จะสามารถส่งต่อไปยังลูกหลานโดยตรง แต่ถ้าเกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกาย ก็ขึ้นอยู่กับว่าเซลล์ร่างกายนั้นจะมีพัฒนาให้เกิดการสืบพันธุ์หรือไม่ ตัวอย่างเช่น การเกิดมิวเทชันที่บริเวณเซลล์เนื้อเยื่อตาข้าง ซึ่งเป็นเซลล์ร่างกาย จะทำให้กิ่งที่เจริญขึ้นมีลักษณะต่างไปจากเดิม เมื่อนำกิ่งนั้นไปปักชำขยายพันธุ์ก็จะได้พืชที่มีลักษณะพันธุกรรมต่างไปจากเดิม สาเหตุการเกิดมิวเทชัน • เกิดขั้นตามธรรมชาติ แต่อัตราการเกิดต่ำมาก • การชักนำโดยมนุษย์ โดยใช้สิ่งก่อการกลาย หรือ มิวทาเจน (mutagen) ได้แก่ • รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา รังสี UV สารเคมี สารเคมี เช่น ควันบุหรี่ อะฟลาทอกซินจากเชื้อราในอาหาร

10. มิวเทชันในระดับโครโมโซมมิวเทชันในระดับโครโมโซม ความผิดปกติทางพันธุกรรม เกิดจากความผิดปกติของโครโมโซม ซึ่งความผิดปกติดังกล่าวแบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ 1. ความผิดปกติของออโตโซม (โครโมโซมร่างกาย) 2. ความผิดปกติของโครโมโซมเพศ

11. ความผิดปกติของออโตโซมความผิดปกติของออโตโซม 1. ความผิดปกติที่จำนวนออโตโซม เป็นความผิดปกติที่จำนวนออโทโซมในบางคู่ที่เกินมา 1 โครโมโซม จึงทำให้โครโมโซมในเซลล์ร่างกายทั้งหมดเป็น 47 โครโมโซม ตัวอย่างเช่น กลุ่มอาการดาวน์ กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ด และ กลุ่มอาการพาเทา

12. 1. กลุ่มอาการดาวน์ (Down's syndrome) เกิดจากความผิดปกติของ ออโตโซมโดยคู่ที่ 21 เกินมา 1 โครโมโซม เป็น 47 โครโมโซม มีลักษณะที่ผิดปกติ คือ รูปร่างเตี้ย ตาห่าง หางตาชี้ขึ้น ลิ้นโตคับปาก คอสั้นกว้าง นิ้วมือนิ้วเท้าสั้น ลายนิ้วมือผิดปกติ ดั้งจมูกแบน อาจมีหัวใจพิการแต่กำเนิด และปัญญาอ่อน อายุสั้น พ่อแม่ที่มีอายุมากมีโอกาสเสี่ยงที่ลูกจะเป็นกลุ่มอาการดาวน์

13. 1. กลุ่มอาการดาวน์ (Down's syndrome)

14. 2. กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ด (Edward's syndrome) เกิดจากความผิดปกติของออโตโซมโดยคู่ที่ 18 เกินมา 1 โครโมโซม ลักษณะที่ปรากฏจะมีลักษณะหัวเล็ก หน้าผากแบน คางเว้า หูผิดปกติ ตาเล็ก นิ้วมือบิดงอ และกำเข้าหากันแน่น หัวใจพิการ ปอดและระบบย่อยอาหารผิดปกติ มีลักษณะปัญญาอ่อนร่วมอยู่ด้วย ผู้ที่ป่วยเป็นโรคนี้มักจะเสียชีวิตก่อนอายุ 1 ขวบ

15. 2. กลุ่มอาการเอ็ดเวิร์ด (Edward's syndrome)

16. 2. กลุ่มอาการพาเทา (Patau syndrome) เกิดจากความผิดปกติของ ออโตโซมคู่ที่ 13 เกินมา 1 โครโมโซม ลักษณะที่ปรากฏจะพบว่ามีอาการปัญญาอ่อน ปากแหว่ง เพดานโหว่ หูหนวก นิ้วเกิน ตาอาจพิการ หรือตาบอด ส่วนใหญ่อายุสั้นมาก

17. ความผิดปกติของออโทโซมความผิดปกติของออโทโซม 2. ความผิดปกติที่รูปร่างของออโตโซม เป็นความผิดที่ออโตโซมบางโครโมโซมขาดหายไป แต่จำนวนโครโมโซมเท่ากับคนปกติ คือ 46 แท่ง ตัวอย่างความผิดปกติที่รูปร่างของออโทโซมขาดหายไปบางส่วน ตัวอย่างเช่น กลุ่มอาการคริดูชาต์

18. กลุ่มอาการคริดูชาต์ กลุ่มอาการคริดูชาต์ (Cri-du-chat syndrome) เกิดจากแขนโครโมโซมคู่ที่ 5 หายไป 1 โครโมโซม ลักษณะที่พบ คือ มีศีรษะเล็กกว่าปกติ หน้ากลม ใบหูต่ำกว่าปกติ ตาห่าง มีอาการปัญญาอ่อน ลักษณะที่เด่นชัดในกลุ่มอาการนี้คือ มีเสียงร้องแหลมเล็กคล้ายเสียงแมวร้อง จึงเรียกกลุ่มอาการนี้อีกอย่างหนึ่งว่า Cat-cry-syndrome

20. ความผิดปกติของโครโมโซมเพศความผิดปกติของโครโมโซมเพศ ความผิดปกติของโครโมโซมเพศ ส่วนใหญ่เกิดจากจำนวนโครโมโซมเพศ คือ โครโมโซม X หรือ โครโมโซม Y ขาดหายหรือเกินมาจากปกติ และยังถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปสู่ลูกหลานอีกด้วย ความผิดปกติเช่นนี้ แบ่งได้ 2 แบบ คือ 1. ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม X 2. ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม Y

21. ความผิดปกติของโครโมโซมเพศความผิดปกติของโครโมโซมเพศ ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม X ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม X มี 2 กรณี คือ 1.1โครโมโซม X ขาดหายไป 1 โครโมโซม 1.2 โครโมโซม X เกินมาจากปกติ

22. 1.1 โครโมโซม X ขาดหายไป 1 โครโมโซม การที่โครโมโซม X ขาดหายไป 1 โครโมโซม มีผลทำให้เหลือโครโมโซม X เพียงแท่งเดียว และเหลือโครโมโซมในเซลล์ร่างกาย 45 แท่ง พบได้ในเพศหญิงเป็นแบบ 44+XOเรียกผู้ป่วยลักษณะนี้ว่า กลุ่มอาการเทอร์เนอร์(Turner's syndrome) ลักษณะของผู้ป่วย คือ ตัวเตี้ย คอมีพังผืดกางเป็นปีก แนวผมท้ายทอยอยู่ต่ำ หน้าอกกว้าง หัวนมเล็กและอยู่ห่างกัน ใบหูใหญ่อยู่ต่ำมีรูปร่างผิดปกติ แขนคอก รังไข่ ไม่เจริญ ไม่มีประจำเดือน เป็นหมันมีอายุ ยืนยาวเท่าๆ กับคนปกติทั่วๆ ไป

23. ภาพแสดงลักษณะกลุ่มอาการเทอร์เนอร์ภาพแสดงลักษณะกลุ่มอาการเทอร์เนอร์

24. 1.1 โครโมโซม X เกินมาจากปกติ 1.1.1 ในเพศหญิง โครโมโซมเพศ เป็น XXX หรือ XXXX จึงทำให้โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 47 โครโมโซม หรือ 48 โครโมโซม ดังนั้นโครโมโซมจึงเป็นแบบ 44+XXX หรือ 44+XXXX เรียกผู้ป่วยที่เป็นแบบนี้ว่า ซูเปอร์ฟีเมล (Super female) ลักษณะของผู้ป่วยในเพศหญิงทั่วไปดูปกติ สติปัญญาต่ำกว่าระดับปกติลูกที่เกิดมาจากแม่ที่มีโครโมโซมแบบนี้อาจมีความผิดปกติเช่นเดียวกับแม่ 1.1.2 ในเพศชาย โครโมโซมเพศเป็น XXY หรือ XXXY จึงทำให้มีโครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 47 โครโมโซม หรือ 48 โครโมโซม ดังนั้นโครโมโซมจึงเป็นแบบ 44+XXY หรือ 44+XXXY เรียกผู้ป่วยแบบนี้ว่า กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter's syndrome) ลักษณะของผู้ป่วยในเพศชายมีลักษณะคล้ายเพศหญิง สะโพกพาย หน้าอกโต จะสูงมากกว่าชายปกติ ลูกอัณฑะเล็ก ไม่มีอสุจิ จึงทำให้เป็นหมัน

25. ภาพแสดงลักษณะ กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์

26. ความผิดปกติของโครโมโซมเพศความผิดปกติของโครโมโซมเพศ ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม Y ความผิดปกติที่เกิดกับโครโมโซม Y โดยมี โครโมโซม Y เกินมาจากปกติ โครโมโซมเพศ จึงเป็นแบบ XYY จึงทำให้โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเป็น 47 โครโมโซมเป็นแบบ 44+XYY เรียกผู้ป่วยที่เป็นแบบนี้ว่า ซูเปอร์เมน (Super men) ลักษณะของผู้ป่วยในเพศชายจะมีรูปร่างสูงใหญ่กว่าปกติ มีอารมณ์ร้าย โมโหง่าย บางรายมีจิตใจปกติ และไม่เป็นหมัน

27. 2. ความผิดปกติของยีน

28. มิวเตชั่น (การกลายพันธุ์) อาจเกิดจาก : สารเคมี เช่น โซเดียมไนไตรท์ ยากำจัดศัตรูพืชหรือยาฆ่าแมลงบางชนิด สารเสพติดบางชนิด โลหะหนัก เช่น ตะกั่ว ปรอท รังสี X รังสี UV หรือเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ อาจเกิดจาก การกลายพันธุ์ ถ้าเกิดกับ : เซลล์สืบพันธุ์ จะถ่ายทอดไปยังลูกหลาน : เซลล์ร่างกาย จะไม่ถ่ายทอดไปยังลูกหลาน

29. โรคท้าวแสนปม โรคแคระ

30. ลักษณะผิวเผือก

31. ธาลัสซีเมีย -พบมากที่สุด เกิดจากยีนในออโตโซมผิดปกติ โรคนี้มีปริมาณฮีโมโกลบินน้อย ผู้ป่วยจะมีตับม้ามโต เพราะต้องสร้างเม็ดเลือดทดแทน มากกว่าปกติ และมีความต้านทานเชื้อมาเลเรียได้ดี

32. โรคธาลัสซีเมีย

34. ซิกเกิลเซลล์อะมีเนีย - เกิดจากจีนในออโตโซมผิดปกติ ทำให้เม็ดเลือดแดงเปลี่ยนรูปจากกลมเป็นรูปเคียว แตกง่าย และมีปริมาณฮีโมโกลบินไม่สมดุล พบว่า ผู้ป่วยโรคนี้ต้านทานโรคมาเลเรียได้ดี

36. โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์

38. ฮันทิงตัน โคเรีย - เกิดจากยีนในออโตโซม ผิดปกติ อาการจะเริ่มในวัย 35-45 ปี โดยมีอาการความจำเสื่อม เดินเซ ไม่สามารถพูดหรืออ่านหนังสือได้ สุขภาพอ่อนแอติดเชื้อโรคต่าง ๆ ได้ง่าย

40. โรคฮีโมฟีเลีย - เกิดจากยีนบนโครโมโซม X ผิดปกติ ทำให้แผลมีเลือดไหลออกง่าย และแข็งตัวช้า

41. ฮีโมฟีเลีย

42. โรคตาบอดสี - เกิดจากยีนบนโครโมโซม X ผิดปกติ ส่วนใหญ่คนจะตาบอด สีแดง และ สีเขียว

43. กำหนดให้ C - การเห็นสีตามปกติ ( ยีนเด่น ) c- อาการตาบอดสี ( ยีนด้อย ) สมมติว่า แม่มีลักษณะตาบอดสีแฝงอยู่ ( XCXc ) ส่วนพ่อมีตาปกติ ( XCY ) ดังนั้นลูกอาจมีจีโนไทป์เป็น 4 แบบ คือ

44. พ่อ แม่ P XCY XCXc x XC XC XC Xc XCY XcY F1

45. XCXCลูกสาวตาปกติ XCXcลูกสาวตาปกติแต่เป็นพาหะของตาบอดสี XCYลูกชายตาปกติ XcYลูกชายตาบอดสี

46. การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมจะเกิดขึ้นได้ในขณะที่มีการแบ่งเซลล์แบบ Meiosis โดยจะเกิดขึ้นในระยะ • Anaphase I โฮโมโลกัสโครโมโซมไม่แยกออกจากกัน หรือ • Anaphase II โครมาทิดไม่แยกออกจากกัน ทำให้โครโมโซมเคลื่อนย้ายไปยังขั้วเดียวกันของเซลล์ เรียกกระบวนการนี้ว่า นอนดิสจังชัน (nondisjunction) เซลล์สืบพันธุ์ที่ได้จึงมีจำนวนโครโมโซมขาดหรือเกินมาจากจำนวนปกติ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ที่ผิดปกติ ปฏิสนธิกับเซลล์สืบพันธุ์ที่ปกติจากพ่อหรือแม่ ก็จะได้ไซโกตมีจำนวนโครโมโซมที่ผิดปกติไปด้วย

48. การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมเป็นชุดจากจำนวนดิพลอยด์ สิ่งมีชีวิตที่มีจำนวนโครโมโซมมากกว่า 2 ชุด เรียกว่า พอลิพลอยด์ (polyploid) พบได้ทั้งในพืชและสัตว์ ส่วนใหญ่พบในพืช ทำให้พืชมีขนาดของดอกหรือผลใหญ่กว่าพวกดิพลอยด์ มีผลผลิต หรือ มีสารบางอย่างเพิ่มขึ้น เช่น ข้าวโพดพันธุ์ 4n มีวิตามินสูงว่าพันธุ์ 2n เป็นต้น พืชที่เป็นพอลิพลอยด์เลขคู่ ได้แก่ 4n 6n 8n สามารถสืบพันธุ์และถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมต่อไปได้ พืชที่เป็นพอลิพลอยด์เลขคี่ ได้แก่ 3n 5n 7nมักเป็นหมัน จึงนำมาพัฒนาสายพันธุ์เป็นพืชไร้เมล็ด (เพราะการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในระยะโพรเฟส I จะต้องมีการเข้าคู่กันของฮอโมโลกัสโครโมโซม แต่พืชพอลิพลอยด์เลขคี่ มีบางโครโมโซมที่ไม่เป็นฮอโมโลกัสโครโมโซม จึงเข้าคู่กันไม่ได้ทำให้สร้างเซลล์สืบพันธุ์ไม่ได้ ) พอลีพลอยด์ในสัตว์มักจะส่งผลให้สัตว์ไม่มีชีวิตรอด พิการ หรือ อายุสั้น

49. ใบกิจกรรม คำชี้แจง ให้นักเรียนตอบคำถาม และเขียนแผนผัง แสดงการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

50. 1. ถ้าคุณหรือคู่ของคุณเป็นโรคเลือดจางธาลัสซีเมีย คนใดคนหนึ่งและอีกคนมียีนแฝง ในการตั้งครรภ์แต่ละครั้ง ลูกคุณมีโอกาสเป็นโรคอย่างไร 2. ถ้าผู้หญิงเป็นพาหะของโรคตาบอดสี แต่งงานกับผู้ชายตาบอดสี จะมีโอกาสได้ลูกสาวตาบอดสีร้อยละเท่าไร 3. ถ้าฝ่ายชายเป็นโรคฮีโมฟีเลียและพ่อของฝ่ายชายก็เป็นโรคฮีโมฟีเลีย ฝ่ายหญิงปกติ แต่พ่อของฝ่ายหญิงเป็นโรคฮีโมฟีเลีย เมื่อชายหญิงคู่นี้แต่งงานกัน ปรากฏว่ามีลูกชายเป็นโรคฮีโมฟีเลีย ที่เป็นเช่นนี้เพราะลูกชายได้รับยีนนี้โดยตรงมาจากใคร