Transcript ดูงาน

พันธุศาสตร์ประชากร
Population genetics
จัดทำโดย
นำยอนุ พงศ ์ ธรรมร ัตน์ 4ก
นำยนวัช สุนิภำษำ 6ก
นำยอิธช
ิ ัย ประสพสุข 8ก
นำยต่อพงศ ์ สวัสดี 10ก
นำยศ ักรินทร ์ สุขมำก 10ข
ม.6/9
ประชากร
ั อยู่
• หมายถึง กลุม
่ ของสงิ่ มีชวี ต
ิ ทีอ
่ าศย
ิ ใน
รวมกันในพืน
้ ทีห
่ นึง่ ๆโดยสมาชก
ื พันธุ์
ประชากรของสงิ่ มีชวี ต
ิ นัน
้ สามารถสบ
ระหว่างกันได ้และให ้ลูกทีไ่ ม่เป็ นหมัน ใน
ิ ทีม
ประชากรหนึง่ ๆ จะประกอบด ้วยสมาชก
่ ี
ยีนควบคุมลักษณะต่างๆจานวนมาก ยีน
ทัง้ หมดทีม
่ อ
ี ยูใ่ นประชากรในชว่ งเวลาหนึง่
เรียกว่า ยีนพูล (gene pool) ซงึ่
ประกอบด ้วย แอลลีล (alleele) ทีเ่ ป็ นองศ ์
การหาความถีข
่ องแอลลีลในประชากร
จากบทเรียนทีผ
่ า่ นมานักเรียนได ้ทราบแล ้ว
ว่าในสงิ่ มีชวี ต
ิ ทีเ่ ป็ นดิพลอยด์ในแต่ละ
เซลล์มจ
ี านวนโครโมโซมเพียง 2 ชุดและ
แต่ละยีนจะมี 2 แอลลีล ดังนัน
้ ถ ้านักเรียนรู ้
จานวนจีโนไทป์ แต่ละชนิดของประชากร
นักเรียนจะสามารถหา ความถีข
่ องจีโนไทป์
(genotype frequency) และความถีข
่ อง
แอลลีลในประชากรได ้จากตัวอย่างดังนี้
• ในประชากรไม ้ดอกชนิดหนึง่ ทีล
่ ก
ั ษณะส ี
ดอกถูกควบคุมโดยยีน 2 แอลลีลคือ R
ี ดงเป็ นลักษณะเด่น
ควบคุมลักษณะดอกสแ
ี าวซงึ่ เป็ น
และ r ควบคุมลักษณะดอกสข
ลักษณะด ้วย ในประชากรไม ้ดอก1000ต ้น
ี าว 40ต ้น และดอกสแ
ี ดง 960 ต ้น
มีดอกสข
ี ดงทีม
โดยกาหนดให ้เป็ นดอกสแ
่ จ
ี โี นไทป์
RR 640 ต ้น และดอกทีม
่ จ
ี โี นไทป์ Rr 320
ต ้น
ทฤษฎีของฮาร์ด-ี ไวน์เบริรก
์
จี เอช ฮาร์ด ี (G.H.Hardy) และดับเบิยู
ึ ษายีนพลูของ
ไวน์เบร์ก (W.Weinberg) ได ้ศก
ประชากรและได ้เสนอ ทฤษฎีของฮาร์ด-ี
ไวน์เบริก(Hardy-Weinberg Theorem) ขึน
้ โด
บกกล่าวว่าความถีข
่ องแอลลีลและความถี่
ของจีโนไทป์ มนยีนพลูของประชากรจะมี
ค่าคงที่ ในทุกๆรุน
่ ถ ้าไม่มป
ี ั จจัยบางอย่างมา
่ มิวเทชน
ั การคัดเลือกโดย
เกีย
่ วข ้อง เชน
ธรรมชาติ การอพยพ แรนดอมจีเนติกดริฟท์
(random genetic drift) และการถ่ายเท
• ถ้ำยีนในประชำกรหนึ่ งเป็ นไปตำมทฤษฎี
ของฮำร ์ดีไวน์เบิร ์ก นักเรียนคิดว่าองศ ์
ประกอบทงาพันธุกรรมของประชากรมีการ
เปลีย
่ นแปลงหรือไม่เพราะเหตุใด
ึ ษาทฤษฎีของฮาร์ด ี นักเรียนสามารถศก
ไวน์เบิรก
์ ได ้จากตัวอย่างประชากรไม ้ดอกใน
ภาพที่ 19-15 พบว่ายีนพลูของประชากรรุน
่
พ่อแม่นัน
้ มีความถีข
่ องแอลลีล R=0.8 และ
ิ ทุกต ้นในประชาชนมีโอกาส
r=0.2 ถ ้าสมาชก
ื พันธุเ์ พศผู ้
ผสมพันธุได ้เท่าๆ กันแล ้วเซลล์สบ
ื พันธุเ์ พศเมียทีม
และเซลล์สบ
่ แ
ี อลลีล R มี
• และจากความถีข
่ องจีโนไทป์ ในรุน
่ ลูก
ดังกล่าว แสดงว่าความถีข
่ องแอลลีลในรุน
่ ลูก
มีความถีข
่ องแอลลีล R=0.8 และ r=0.2
นั่นคือ ประชากรไม ้ดอกในรุน
่ ลูกยังคงมี
ความถีข
่ องจีโทบ์แลความถีข
่ องแอลลีล
เหมือนประชากรในรุน
่ พ่อแม่ หรืออาจกล่าว
ได ้ว่ายีนพูลของประชากรอยูใ่ น ภาวะสมดุล
ของฮาร์ด-ี ไวน์เบิรก
์ (Hardy Weinberg
Equilibrium หรือ HWE)
ี ดง และส ี
จากตัวอย่างประชากรไม ้ดอกสแ
ี องดอกไม ้เป็ น
ขาวทีก
่ ล่าวมาแล ้วนัน
้ สข
• กาหนดให ้ p คือความถีข
่ องแอลลีล R=0.8
q คือความถีข
่ องแอลลีล r = 0.2
และp+q=1 นั่นคือ ผลรวมความถีข
่ องแอลลีลของ
ยีนหนึง่ ๆในประชากรมีคา่ เท่ากับ 1
ดังนัน
้ อาจกล่าวได ้ว่า P=1 - q หรือ q = 1 -p เมือ
ื พันธุร์ วมกัน ความถีข
เซลล์สบ
่ องจีโนไทป์ ในรุน
่
ต่อไปจะเป็ นไปตามกฎของการคูณ คือ
ความถีข
่ องจีโนไทป์ RR คือp2= (0.8)2=0.64
ความถีข
่ องจีโนไทป์ rr คือ q2=(0.2)2 =0.04
และความถีข
่ องจีโนไทป์ Rr คือ
2pq=2(0.8)(0.2)=0.32
เมือ
่ รวมความถีท
่ ก
ุ จีโนไทป์ จะมีคา่ เท่ากับ 1 นั่นคือ
p2+2pq+q2=1
• จากสมการของฮาร์ด ี - ไวน์เบิรก
์ สามาร
้
ถนามาใชหาความถี
ข
่ องแอลลีลหรือความ
ถีข
่ องจีโนไทป์ ของยีนพูลในประชากรได ้
ดังนัน
้ เมือ
่ ประชากรอยูใ่ นสมดุลของฮาร์
ดี-ไวน์เบิรก
์ ความถีข
่ องแอลลีล และ
ความถีข
่ องจีโนไทป์ ในยีนพูลของ
ประชากรจะคงทีไ่ ม่ม ี การเปลีย
่ นแปลงไม่
ว่าจะถ่ายทอดพันธุกรรมไปกีร่ น
ุ่ ก็ตามหรือ
อีกนัย หนึง่ คือไม่เกิดวิวฒ
ั นาการนั่ นเอง
• ประชากรจะอยูใ่ นสมดุลของฮาร์ด-ี ไวน์
เบิรก
์ ได ้จะต ้องมีเงือ
่ นไขดังนี้
1.ประชากรมีขนาดใหญ่
2.ไม่มก
ี ารถ่ายเทเคลือ
่ นย ้ายยีนระหว่างกลุม
่
ประชากร
ั ซงึ่ จะทาให ้เกิดการ
3.ไม่เกิดมิวเทชน
เปลีย
่ นแปลงของแอลลีลในประชากร
ิ ทุกตัวมีโอกาสผสมพันธ์ได ้เท่ากัน
4.สมาชก
5.ไม่เกิดการคัดเลือกโดยธรรมชาติ โดย
สงิ่ มีชวี ต
ิ ทุกตัวมีโอกาสอยูร่ อด ลัประสบ
้
• การประยุกต์ใชทฤษฎี
ของฮาร์ด-ี ไวน์เบิรก
์
นักเรียนสามารถนาทางทฤษฎีของฮาร์
้
ดี-ไวน์เบิรก
์ มาใชประโยชน์
การคาดคะเน
ความถีข
่ องแอลลีลทีเ่ กีย
่ วข ้องกับโรคทาง
่
พันธุกรรมในยีนพูลของประชากร เชน
ิ เคิลเซลล์ ถ ้าทราบ
โรคโลหินจางชนิดซก
จานวนคนทีเ่ ป็ นโรคนีซ
้ งึ่ ถูกควบคุมด ้วนยีน
ด ้วยจะสามารถประมาณจานวนประชากรที่
เป็ นพาหะของยีนทีท
่ าให ้เกิดโรคนีไ
้ ด้
่ ในประชากรทางชนิดซก
ิ เคิล
• ตัวอย่างเชน
เซลล์ จานวน 9 คนจากจานวนประชากร
ทัง้ หมด 10,000คน ดังนัน
้ จะสามารถ
คาดคะเนความถีข
่ องแอลีลทีท
่ าให ้เกิดโรค
ในประชากรของจังหวัดนีไ
้ ด ้โดยกาหมดให ้
จีโนไทป์ aa แสดงลักษณะของโรคโลหิต
ิ เคิลเซลล์
จางชนิดซก
• ดังนัน
้ ความถีข
่ องaa คือ p2=9/10000
= 0.000
q = 0.03
• แสดงว่าในประชากรแห่งนีม
้ ค
ี วามถีข
่ อง
ิ
แอลลีลทีท
่ าให ้เกิดโรคโลหิตจางชนิดซก
เคิลเซลล์ เท่ากับ 0.03 หรือประมาณร ้อย
ละ 3 นั่นเอง
- จากตัวอย่างความถีข
่ องแอลลีล A ใน
ประชากรนีค
้ ด
ิ เป็ นร ้อยละเท่าใด
- จากตัวอย่าง ประชากรในรุน
่ พ่อแม่ทเี่ ป็ น
พาหนะของโรคมีจานวนกีค
่ น
- ถ ้าประชากรนีอ
้ ยูใ่ นสมดุลของฮาร์ด-ี ไวน์
เบิรก
์ นักเรียนคิดว่าความถีข
่ องแอลลี
ลด ้อยในประชาชนมีแนวโน ้มการ
เปลีย
่ นแปลงอย่างไรต่อไปในอีก 50 รุน
่