กฎ 3 ข้อของเมนเดลและการทดลองถั่ว - ชีววิทยา - 2026

สามของเมนเดลหรือพันธุศาสตร์ของเมนเดลเป็นงบที่สำคัญที่สุดของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม Gregory Mendel พระและนักธรรมชาติวิทยาชาวออสเตรียถือเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์ จากการทดลองกับพืช Mendel พบว่าลักษณะบางอย่างได้รับการถ่ายทอดมาในรูปแบบเฉพาะ

Mendel ศึกษาการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยการทดลองกับถั่วจากพืช Pisum sativum ที่เขามีในสวนของเขา พืชชนิดนี้เป็นรูปแบบการทดสอบที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากสามารถผสมเกสรได้เองหรือผสมข้ามพันธุ์รวมทั้งมีลักษณะหลายอย่างที่มีเพียงสองรูปแบบ

ตัวอย่างเช่น: คุณลักษณะ "สี" สามารถเป็นได้เฉพาะสีเขียวหรือสีเหลืองคุณลักษณะ "พื้นผิว" สามารถทำได้เพียงเรียบหรือหยาบเป็นต้นพร้อมคุณสมบัติอีก 5 ประการที่มีรูปร่างสองแบบ

Gregor Mendel กำหนดกฎสามข้อของเขาในผลงานของเขาที่ตีพิมพ์ในชื่อ Experiments on plant hybridization (1865) ซึ่งเขาได้นำเสนอที่Brünn Natural History Society แม้ว่าพวกเขาจะถูกเพิกเฉยและไม่ได้นำมาพิจารณาจนถึงปี 1900

เรื่องราวของ Gregor Mendel

Gregor Mendel ถือเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์เนื่องจากการมีส่วนร่วมของเขาผ่านกฎหมายสามข้อของเขา เขาเกิดเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2365 กล่าวกันว่าตั้งแต่อายุยังน้อยเขาได้สัมผัสกับธรรมชาติโดยตรงซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ทำให้เขาสนใจในพฤกษศาสตร์

ในปีพ. ศ. 2386 เขาเข้ามาในคอนแวนต์Brünnและอีกสามปีต่อมาเขาได้รับการบวชเป็นพระ ต่อมาในปี พ.ศ. 2394 เขาตัดสินใจเรียนพฤกษศาสตร์ฟิสิกส์เคมีและประวัติศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเวียนนา

หลังจากเรียนเสร็จเมนเดลกลับไปที่อารามและที่นั่นเขาได้ทำการทดลองที่ทำให้เขาสามารถกำหนดสิ่งที่เรียกว่ากฎของเมนเดลได้

น่าเสียดายที่เมื่อเขานำเสนอผลงานของเขาก็ไม่มีใครสังเกตเห็นและกล่าวกันว่า Mendel ได้ละทิ้งการทดลองเกี่ยวกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

อย่างไรก็ตามในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 ผลงานของเขาเริ่มได้รับการยอมรับเมื่อนักวิทยาศาสตร์และนักพฤกษศาสตร์หลายคนทำการทดลองที่คล้ายกันและพบกับการศึกษาของเขา

การทดลองของ Mendel

เมนเดลศึกษาลักษณะของต้นเพกา 7 ประการ ได้แก่ สีของเมล็ดรูปร่างของเมล็ดตำแหน่งดอกสีดอกรูปร่างของฝักสีของฝักและความยาวของลำต้น

มีสามขั้นตอนหลักในการทดลองของ Mendel:

1- ผ่านการปฏิสนธิด้วยตนเองทำให้เกิดพืชบริสุทธิ์รุ่นหนึ่ง (homozygous) นั่นคือพืชที่มีดอกสีม่วงมักจะผลิตเมล็ดพันธุ์ที่ให้ดอกสีม่วง เขาตั้งชื่อพืชเหล่านี้ว่ารุ่น P (ของพ่อแม่)

2- จากนั้นเขาได้ข้ามพืชบริสุทธิ์ที่มีลักษณะแตกต่างกันและลูกหลานของสิ่งเหล่านี้เขาเรียกว่ารุ่นที่สองกตัญญู (F1)

3- ในที่สุดเขาก็ได้พืชรุ่นที่สาม (F2) โดยการผสมเกสรพืช F1 สองรุ่นด้วยตนเองนั่นคือข้ามพืชรุ่น F1 สองรุ่นที่มีลักษณะเดียวกัน

ผลการทดสอบ

Mendel พบผลลัพธ์ที่น่าเหลือเชื่อจากการทดลองของเขา

รุ่น F1

Mendel พบว่ารุ่น F1 มีลักษณะเดียวกันเสมอแม้ว่าพ่อแม่ทั้งสองจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นหากคุณข้ามพืชดอกสีม่วงกับไม้ดอกสีขาวพืชที่มีลูกหลาน (F1) ทั้งหมดจะมีดอกสีม่วง

เนื่องจากดอกไม้สีม่วงเป็นลักษณะเด่น ดังนั้นดอกไม้สีขาวจึงเป็นลักษณะด้อย

ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถแสดงในแผนภาพที่เรียกว่า Punnett square ยีนเด่นสำหรับสีจะแสดงด้วยอักษรตัวใหญ่และยีนถอยด้วยตัวพิมพ์เล็ก ในที่นี้สีม่วงคือยีนเด่นที่แสดงด้วย "M" และสีขาวคือยีนถอยที่แสดงด้วย "b"

รุ่น F2

ในรุ่น F2 Mendel พบว่า 75% ของดอกไม้เป็นสีม่วงและ 25% เป็นสีขาว เขาพบว่ามันน่าสนใจที่แม้ว่าทั้งพ่อและแม่จะมีดอกไม้สีม่วง แต่ลูกหลาน 25% ก็มีดอกสีขาว

การปรากฏตัวของดอกไม้สีขาวเกิดจากยีนด้อยหรือลักษณะที่มีอยู่ในทั้งพ่อและแม่ นี่คือจัตุรัส Punnett ที่แสดงให้เห็นว่า 25% ของลูกหลานมียีน 'b' สองยีนที่ทำให้เกิดดอกไม้สีขาว:

การทดลองของ Mendel ดำเนินการอย่างไร?

การทดลองของ Mendel ดำเนินการกับพืชตระกูลถั่วซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากดอกไม้แต่ละดอกมีส่วนของตัวผู้และตัวเมียนั่นคือมันผสมพันธุ์ได้เอง

แล้วเมนเดลจะควบคุมลูกหลานของพืชได้อย่างไร? ฉันจะข้ามมันไปได้อย่างไร?

คำตอบนั้นง่ายมากเพื่อที่จะควบคุมลูกหลานของต้นถั่ว Mendel ได้สร้างขั้นตอนที่ช่วยให้เขาสามารถป้องกันไม่ให้พืชใส่ปุ๋ยได้เอง

ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการตัดเกสรตัวผู้ (อวัยวะเพศชายของดอกไม้ซึ่งมีถุงเรณูนั่นคือสิ่งที่ผลิตละอองเรณู) ของดอกไม้ของพืชต้นแรก (เรียกว่า BB) และปัดละอองเรณูของพืชที่สองบน เกสรตัวเมีย (อวัยวะเพศหญิงตั้งอยู่ตรงกลาง) ของดอกแรก

ด้วยการกระทำนี้ Mendel ได้ควบคุมกระบวนการปฏิสนธิสถานการณ์ที่ทำให้เขาต้องทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อให้แน่ใจว่าจะได้ลูกหลานคนเดียวกันเสมอ

นี่คือวิธีที่เขาบรรลุการกำหนดสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่ากฎของเมนเดล

ทำไมเมนเดลถึงเลือกต้นถั่ว?

Gregor Mendel เลือกต้นถั่วสำหรับการทดลองทางพันธุกรรมของเขาเนื่องจากมีราคาถูกกว่าพืชชนิดอื่น ๆ และเนื่องจากเวลาในการสร้างเหมือนกันนั้นสั้นมากและมีลูกหลานจำนวนมาก

ลูกหลานมีความสำคัญเนื่องจากจำเป็นต้องทำการทดลองหลายอย่างเพื่อกำหนดกฎหมายของพวกเขา

นอกจากนี้เขายังเลือกพวกเขาสำหรับความหลากหลายที่มีอยู่นั่นคือถั่วเขียวถั่วลันเตาสีเหลืองเมล็ดกลมและอื่น ๆ

ความหลากหลายมีความสำคัญเนื่องจากจำเป็นต้องรู้ว่าลักษณะใดที่สามารถสืบทอดได้ ดังนั้นคำว่ามรดก Mendelian จึงเกิดขึ้น

สรุปกฎหมาย 3 ข้อของ Mendel

กฎข้อแรกของ Mendel

เป็นที่สังเกตว่าในพ่อแม่รุ่นที่ 1 (Father ww, Mother RR) ลูกหลานทุกคนมียีน R ที่โดดเด่น

กฎข้อแรกของเมนเดลหรือกฎแห่งความเท่าเทียมกันระบุว่าเมื่อบุคคลบริสุทธิ์ (homozygous) สองคนมาตัดกันลูกหลานทั้งหมดจะมีคุณสมบัติเท่าเทียมกัน (เหมือนกัน)

เนื่องจากความโดดเด่นของอักขระบางตัวการคัดลอกง่ายๆเหล่านี้เพียงพอที่จะปกปิดเอฟเฟกต์ของอักขระถอย ดังนั้นลูกหลานทั้ง homozygous และ heterozygous จะนำเสนอฟีโนไทป์เดียวกัน (ลักษณะที่มองเห็นได้)

กฎข้อที่สองของ Mendel

กฎข้อที่สองของ Mendel เรียกอีกอย่างว่ากฎแห่งการแยกตัวละครระบุว่าในระหว่างการก่อตัวของ gametes อัลลีล (ปัจจัยทางพันธุกรรม) แยกจากกัน (แยก) ในลักษณะที่ลูกหลานได้รับหนึ่งอัลลีลจากญาติแต่ละคน

หลักการทางพันธุกรรมนี้ได้ปรับเปลี่ยนความเชื่อเริ่มต้นที่ว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นกระบวนการ“ ผสมกัน” ล้วนๆที่ลูกหลานแสดงลักษณะที่เป็นสื่อกลางระหว่างพ่อแม่ทั้งสอง

กฎข้อที่สามของ Mendel

กฎข้อที่สามของเมนเดลเรียกอีกอย่างว่ากฎแห่งการแยกตัวเป็นอิสระ ในระหว่างการก่อตัวของ gametes อักขระสำหรับลักษณะที่แตกต่างกันจะได้รับการสืบทอดอย่างเป็นอิสระจากกัน

ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่ากฎหมายนี้ใช้ไม่ได้กับยีนบนโครโมโซมเดียวกันซึ่งจะสืบทอดร่วมกัน อย่างไรก็ตามโครโมโซมแยกจากกันอย่างอิสระในระหว่างไมโอซิส

ข้อกำหนดที่แนะนำโดย Mendel

เมนเดลเป็นผู้บัญญัติศัพท์หลายคำที่ใช้ในสาขาพันธุศาสตร์ในปัจจุบัน ได้แก่ : เด่น, ถอย, ไฮบริด

เด่น

เมื่อ Mendel ใช้คำที่โดดเด่นในการทดลองของเขาเขาหมายถึงตัวละครที่แสดงออกมาจากภายนอกในแต่ละบุคคลไม่ว่าจะพบเพียงหนึ่งในนั้นหรือพบสองในนั้น

ถอย

โดยการถอยกลับ Mendel หมายความว่ามันเป็นตัวละครที่ไม่แสดงออกภายนอกตัวบุคคลเนื่องจากตัวละครที่โดดเด่นป้องกันมัน ดังนั้นเพื่อให้ได้ชัยชนะจำเป็นที่แต่ละคนจะต้องมีอักขระถอยสองตัว

เป็นลูกผสม

เมนเดลใช้คำว่าไฮบริดเพื่ออ้างถึงผลของการผสมข้ามระหว่างสิ่งมีชีวิตสองชนิดที่มีสายพันธุ์ต่างกันหรือมีลักษณะที่แตกต่างกัน

ในทำนองเดียวกันเขาเป็นคนที่กำหนดให้ใช้อักษรตัวใหญ่สำหรับอัลลีลที่โดดเด่นและตัวพิมพ์เล็กสำหรับอัลลีลถอย

ต่อจากนั้นนักวิจัยคนอื่น ๆ ทำงานเสร็จและใช้คำศัพท์ที่เหลือที่ใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ ยีนอัลลีลฟีโนไทป์โฮโมไซกัสเฮเทอโรไซกัส

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนเดเลียนใช้กับมนุษย์

ลักษณะของมนุษย์สามารถอธิบายได้ผ่านการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ Mendelian ตราบเท่าที่ทราบประวัติครอบครัว

จำเป็นต้องรู้ประวัติครอบครัวเนื่องจากสามารถรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะได้

ในการทำเช่นนี้ต้นไม้ลำดับวงศ์ตระกูลถูกสร้างขึ้นซึ่งมีการอธิบายลักษณะแต่ละอย่างของสมาชิกในครอบครัวดังนั้นจึงสามารถระบุได้ว่าพวกเขาได้รับมรดกมาจากใคร

ตัวอย่างการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในแมว

ในตัวอย่างนี้สีขนจะแสดงด้วย B (สีน้ำตาลเด่น) หรือ b (สีขาว) ในขณะที่ความยาวหางจะแสดงด้วย S (สั้นเด่น) หรือ os (ยาว)

เมื่อพ่อแม่เป็น homozygous สำหรับแต่ละลักษณะ (SSbb และ ssBB) ลูก ๆ ของพวกเขาในรุ่น F1 จะมีความแตกต่างกันสำหรับอัลลีลทั้งสองและแสดงเฉพาะฟีโนไทป์ที่โดดเด่น (SsbB)

หากลูกสุนัขผสมพันธุ์กันการผสมสีขนและความยาวหางทั้งหมดจะเกิดขึ้นในรุ่น F2: 9 เป็นสีน้ำตาล / ตัวสั้น (กล่องสีม่วง) 3 ตัวคือสีขาว / สั้น (กล่องสีชมพู) 3 ตัว สีน้ำตาล / ยาว (กล่องสีน้ำเงิน) และ 1 คือสีขาว / ยาว (กล่องสีเขียว)

4 ตัวอย่างลักษณะ Mendelian

- Albinism : เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงของการผลิตเมลานิน (เม็ดสีที่มนุษย์มีและรับผิดชอบต่อสีของผิวหนังผมและดวงตา) ซึ่งเป็นสาเหตุที่มีอยู่หลายครั้ง การขาดทั้งหมดของมัน ลักษณะนี้ถอย

- ฟรีติ่งหู : เป็นลักษณะเด่น

- United earlobes : มันเป็นลักษณะด้อย

- จุดสูงสุดของเส้นผมหรือหญิงม่าย : คุณลักษณะนี้หมายถึงการสิ้นสุดของเส้นผมบนหน้าผาก ในกรณีนี้มันจะจบลงด้วยจุดสูงสุดที่อยู่ตรงกลาง ผู้ที่มีลักษณะนี้จะมีรูปร่างเป็นตัวอักษร "w" ไปข้างหลัง มันเป็นลักษณะที่โดดเด่น

ปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงการแยกเมนเดเลียน

การถ่ายทอดทางเพศที่เชื่อมโยงกัน

พันธุกรรมที่เชื่อมโยงกับเพศหมายถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับโครโมโซมเพศคู่หนึ่งนั่นคือสิ่งที่กำหนดเพศของแต่ละบุคคล

มนุษย์มีโครโมโซม X และโครโมโซม Y ผู้หญิงมีโครโมโซม XX ในขณะที่ผู้ชายมี XY

ตัวอย่างบางส่วนของการถ่ายทอดทางเพศที่เชื่อมโยงกัน ได้แก่ :

–Daltonism: เป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำให้ไม่สามารถแยกแยะสีได้ โดยปกติคุณไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างสีแดงและสีเขียวได้ แต่จะขึ้นอยู่กับระดับของตาบอดสีที่บุคคลนั้นนำเสนอ

ตาบอดสีจะถ่ายทอดผ่านอัลลีลถอยที่เชื่อมโยงกับโครโมโซม X ดังนั้นหากผู้ชายได้รับโครโมโซม X ที่นำเสนออัลลีลถอยนี้เขาจะตาบอดสี

ในขณะที่ผู้หญิงจะนำเสนอการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมนี้จำเป็นที่พวกเขาจะต้องมีโครโมโซม X ที่เปลี่ยนแปลงไปทั้งคู่ ด้วยเหตุนี้จำนวนผู้หญิงที่ตาบอดสีจึงมีน้อยกว่าผู้ชาย

- โรคฮีโมฟีเลีย : เป็นโรคทางพันธุกรรมที่เหมือนตาบอดสีซึ่งเชื่อมโยงกับโครโมโซม X ฮีโมฟีเลียเป็นโรคที่ทำให้เลือดของคนไม่จับตัวเป็นก้อน

ด้วยเหตุนี้หากคนที่เป็นโรคฮีโมฟีเลียตัดตัวเองเลือดออกจะคงอยู่นานกว่าของคนอื่นที่ไม่มี สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากคุณมีโปรตีนไม่เพียงพอในเลือดที่จะควบคุมเลือดออก

–Duchenne กล้ามเนื้อเสื่อม: เป็นโรคทางกรรมพันธุ์ถอยซึ่งเชื่อมโยงกับโครโมโซม X เป็นโรคทางระบบประสาทและกล้ามเนื้อโดยมีลักษณะของกล้ามเนื้ออ่อนแรงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งพัฒนาในลักษณะทั่วไปและก้าวหน้า

- Hypertrichosis : เป็นโรคทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในโครโมโซม Y ซึ่งถ่ายทอดจากพ่อไปยังลูกเพศชายเท่านั้น การถ่ายทอดทางพันธุกรรมประเภทนี้เรียกว่า hollandic

Hypertrichosis ประกอบด้วยการเจริญเติบโตของเส้นผมมากเกินไปดังนั้นผู้ที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากมันมีส่วนต่างๆของร่างกายที่มีขนมากเกินไป โรคนี้เรียกอีกอย่างว่าโรคมนุษย์หมาป่าเนื่องจากหลายคนที่เป็นโรคนี้จะมีขนปกคลุมเกือบทั้งหมด

อ้างอิง

1. Brooker, R. (2012). แนวคิดเกี่ยวกับพันธุศาสตร์ (ฉบับที่ 1) บริษัท McGraw-Hill, Inc.
2. Griffiths, A. , Wessler, S. , Carroll, S. & Doebley, J. (2015). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม (ฉบับที่ 11) WH ฟรีแมน
3. ฮาซัน, H. (2005). Mendel and the Laws of Genetics (1st ed.). Rosen Publishing Group, Inc.
4. ลูอิส, อาร์. (2015). พันธุศาสตร์มนุษย์: แนวคิดและการประยุกต์ใช้ (ฉบับที่ 11). การศึกษาของ McGraw-Hill
5. Snustad, D. & Simmons, M. (2011). หลักการของพันธุศาสตร์ (6th ed.) จอห์นไวลีย์และบุตรชาย
6. ทรีฟิลเจ. (2546). ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ (ฉบับที่ 1). Houghton Mifflin Harcourt