Dr. Chalee PaibulkichakulFaculty of Marine TechnologyBurapha University

830231 Genetic

การกำาหนดเพศและลกัษณะพนัธกุรรมท่ีควบคมุดว้ยยีนบนโครโมโซมเพศ

Sex determination and sex linked inheritance

2

Lecture Outline

การกำาหนดเพศลกัษณะพันธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศลกัษณะพันธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในมนุษย์ลกัษณะพันธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในสัตว์ปีกลกัษณะพันธกุรรมที่ขึ้นกับอิทธิพลเพศลกัษณะพันธกุรรมที่แสดงออกเฉพาะในเพศใดเพศหนึ่ง การเปลี่ยนเพศ

3

การกำาหนดเพศการกำาหนดเพศ คน แบ่งเปน็เพศชาย-หญิง1. กำาหนดเพศโดยโครโมโซมเพศ (sex chromosome mechanism)แบ่งออกเปน็ 2 ชนิด

ใช้โครโมโซม Y กำาหนดเพศผู้ พบในคน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อื่น ๆ XY --> เพศผู้XX --> เพศเมีย

4

การกำาหนดเพศเพศผู้จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ 2 ชนิด (heterogametic male) คือ X และ Yเพศเมียสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเดียว (homogametic female) คือ Xในการผสมพันธุ์พ่อแม่ มีโอกาสได้ลกูเพศผู้และเพศเมีย ในอตัราส่วน 1:1 XX x XY

1/2 XX 1/2 XY

X X Y

5

การกำาหนดเพศในแมลงบางชนิด order Hemiptera และ Orthoptera เพศผู้มีโครโมโซมเปน็ XO เพศเมียมีโครโมโซมเปน็ XX (XO method)

XX x XO

1/2 XX 1/2 XO

X X O

6

การกำาหนดเพศใช้โครโมโซม Y หรือ W กำาหนดเพศ

ผีเสื้อ หนอนไหม สตัว์ปกี และปลาบางชนิด เพศเมียมีโครโมโซมเพศเปน็ XY (ZW) เพศผู้มีโครโมโซมเพศเปน็ XX (ZZ) เพศเมียจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ 2 ชนิด (heterogametic female) คือ X หรือ Z และเซลล์สืบพันธุ์แบบ Z หรือ W

7

การกำาหนดเพศเพศผู้สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเดียว (homogametic male) คือ X หรือ Zในการผสมพันธุ์พ่อแม่ มีโอกาสได้ลกูเพศผู้และเพศเมีย ในอตัราส่วน 1:1

ZW x ZZ

1/2 ZZ 1/2 ZW

Z W Z

8

การกำาหนดเพศในไก่บางพันธุ์เพศเมียจะมีโครโมโซมเพศเปน็ ZO เพศผู้มีโครโมโซมเพศเปน็ ZZ เมือ่เกิดการผสมพันธุ์ระหว่างพ่อแม่ จะได้ลูกมีอตัราส่วนของเพศผู้และเพศเมีย เท่ากับ 1:1

ZO x ZZ

1/2 ZZ 1/2 ZO

Z O Z

9

การกำาหนดเพศ2. กำาหนดเพศโดยความสมดุลของยีน (genetic balance)

ในแมลงหวี่โครโมโซม Y ไม่ได้กำาหนดเพศผู้ แต่เกี่ยวข้องกับความเปน็หมันและความสมบรูณ์พันธุ์ในเพศผู้ บนออโตโซมทั้งหมดของแมลงหวี่จะมียีนกำาหนดเพศผู้อยู่ และบนโครโมโซม X จะมียีนกำาหนดเพศเมียอยู่ ถ้าให้ A เท่ากับชุดออโตโซม การกำาหนดเพศของแมลงหวี่จะอาศยัความสมดลุระหว่างยีนกำาหนดเพศผู้บนออโตโซมและยีนกำาหนดเพศเมียบนโครโมโซม X

10

การกำาหนดเพศ

11

การกำาหนดเพศ3. กำาหนดเพศโดยจำานวนชดุของโครโมโซม (haplodiploidy)

แมลงบางชนิดเช่น มด ผึ้ง ต่อ ตัวผู้จะเจริญมาจากไข่ที่ไม่ได้รับการผสม ดังนั้นตัวผู้จะมีโครโมโซมที่เปน็ haploid ส่วนเพศเมียเจริญมาจากไข่ที่ได้รบัการผสมจาก sperm จึงมีโครโมโซมเปน็ diploid

12

การกำาหนดเพศ4. กำาหนดเพศโดยยีน 1 ตำาแหน่ง (single gene effect)4.1 ควบคมุเพศโดยสภาพของยีน (complementary sex factor)

แมลงบางชนิดมีการกำาหนดเพศโดยยีน 1 ตำาแหน่ง คือเพศผู้ที่มีทั้งแบบที่มีจำานวนโครโมโซมเปน็ diploid และ haploid โดยเพศผู้ที่มีจำานวนโครโมโซมเปน็ diploid จะมี genotype เปน็ homologous เพศผู้ที่มีจำานวนโครโมโซมเปน็ haploid จะมียีนในสภาพเดี่ยว และเพศเมียซึ่งมีจำานวนโครโมโซมเปน็ diploid จะมี genotype เปน็ heterozygous

13

การกำาหนดเพศแมลงชนิดหนึ่งลักษณะเพศถูกควบคุมด้วยยีนที่เปน็ multiple allele ที่ประกอบด้วยยีน 9 allele คือ Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf, Sg, Sh และ Si

เพศเมียมี genotype เปน็ heterozygous เช่น SaSb, SaSc, SdSf เพศผู้มี 2 ลกัษณะ คือ SaSa, SbSb, ScSc และ Sa, Sb, Sc

14

การกำาหนดเพศ

15

การกำาหนดเพศ4.2 ยีน transformer ในแมลงหวี่

บนโครโมโซมคู่ที่ 3 ของแมลงหวี่ มียีนด้อย tra อยู่ เมือ่ยีนอยู่ในสภาพ homologous recesive (tra/tra) จะทำาให้ตัวเมียที่มีจำานวนโครโมโซม diploid เปลี่ยนเปน็ตัวผู้ที่เปน็หมัน แต่ยีนนี้ไม่มีอิทธิพลกบัตัวผู้ปกติ

16

การกำาหนดเพศ4.3 เพศในจุลินทรีย์ เช่น Chlamydomonas, Neurospora และ

ยีสต์ ลกัษณะเพศควบคุมด้วยยีน 1 ตำาแหน่ง เนื่องจากจุลินทรีย์เหล่านี้มีจำานวนโครโมโซมเปน็ haploid ยีนแต่ละตัวที่ตำาแหน่งนั้นจะควบคุมเพศต่างชนิดกัน ถ้ายีนที่ควบคุมเพศเหมือนกันจะไม่สามารถรวมกันเปน็ zygote ได้ แต่ถ้ามียีนที่ควบคมุเพศต่างกันสามารถรวมกนัเปน็ zygote ได้

17

การกำาหนดเพศ4.4 ยีนใน cytoplasm และการกำาหนดเพศ

ในแบคทีเรีย E. coli ลกัษณะเพศควบคุมด้วยยีนที่อยู่นอกนิวเคลียสหรืออยู่ใน cytoplasm หรือเรียกว่า F-factor โดย F+ จะเปน็เพศผู้ และ F- จะเปน็เพศเมีย

18

การกำาหนดเพศ4.5 การกำาหนดเพศควบคุมด้วยสภาพแวดล้อม

สิ่งแวดล้อมสามารถควบคุมเพศของสิ่งมีชีวิตได้ การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมมีผลทำาให้ยีนบางยีนทำางานได้ต่างวาระกัน บางยีนทำางาน บางยีนไม่ทำางาน จึงทำาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเพศได้ เช่น ไส้เดือนทะเล เริ่มต้นจะเปน็ตวัผู้สามารถสร้าง sperm ได้แต่เมื่อแก่จะเปลี่ยนเปน็ตวัเมียที่สามารถสร้างไข่ได้

19

การกำาหนดเพศ4.6 ฮอร์โมนและการกำาหนดเพศ

การกำาหนดเพศขึ้นกบัฮอร์โมนเพศในร่างกายที่ควบคุมให้มีการเจริญเติบโตเปน็เพศผู้หรือเพศเมีย

20

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

บนโครโมโซม X มียีนอยู่จำานวนมาก แต่บนโครโมโซม Y มียีนอยู่น้อยมากหรือแทบไม่มียีน ยีนที่อยู่บนโครโมโซม X เรียกว่า sex-linked gene หรือ X-linked gene และยีนที่อยู่บนโครโมโซม Y เรียกว่า holandric gene หรือ Y-linked gene โครโมโซม X มีขนาดใหญ่กว่าโครโมโซม Y

21

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

incompletely sex-linked gene หรือ partially sex-linked genecompletely sex-linked gene

22

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

ลกัษณะตาสีขาวในแมลงหวี่

23

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

24

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

25

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศ

26

ลักษณะพนัธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในมนษุย์

ลกัษณะตาบอดสีแดงและสีเขียว (red-green color blindness)เลือดไหลไม่หยุด (hemofhilia) มี 3 ชนิด 2 ใน 3 ควบคมุโดยยีนด้อยบนโครโมโซมเพศ

27

ลักษณะพนัธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในมนษุย์

28

ลักษณะพนัธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในมนษุย์

29

ลักษณะพนัธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในสัตว์ปีก

ไก่ตัวผู้มีโครโมโซมเพศเปน็ XX (ZZ)ไก่ตัวเมียมีโครโมโซมเพศเปน็ XY (ZW)ลกัษณะพันธกุรรมที่ควบคมุด้วยยีนบนโครโมโซม X คือ ลกัษณะขนลาย (barred) ซึ่งเปน็ลกัษณะเด่นและข่มลกัษณะขนไม่ลาย

30

ลักษณะพนัธกุรรมที่ควบคุมด้วยยีนบนโครโมโซมเพศในสัตว์ปีก

31

ลักษณะพนัธุกรรมที่ขึ้นกับอิทธิพลเพศการแสดงออกบางลักษณะขึ้นอยู่กบัเพศ การแสดงออกของยีนเด่นหรือยีนด้อยต่างกนัในเพศผู้และเพศเมีย (sex-influenced trait) เพราะได้รับอิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมภายใน คือ ฮอร์โมนเพศB = ลกัษณะหัวล้านb = ลกัษณะหวัไม่ล้าน

32

ลักษณะพนัธุกรรมที่ขึ้นกับอิทธิพลเพศB = ลกัษณะหัวล้านb = ลกัษณะหวัไม่ล้าน

33

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีแสดงออกเฉพาะในเพศใดเพศหนึ่ง

(sex-limited trait)ลกัษณะพันธกุรรมที่ควบคมุด้วยยีนบนออโตโซม แต่การแสดงออกของยีนเปน็ยีนเด่นหรือยีนด้อยแสดงออกเฉพาะในเพศในเพศหนึ่งเท่านั้น อีกเพศหนึ่งแสดงลักษณะเพียงชนิดเดียวไม่ว่าจะมียีโนไทป์แบบใด

34

ลักษณะพนัธกุรรมท่ีแสดงออกเฉพาะในเพศใดเพศหนึ่ง

ลกัษณะหางไก่H = ขนหางสั้นh = ขนหางยาว

35

การเปลี่ยนเพศ (sex reversal)

ในไก่ตัวเมียท่ีมีโครโมโซมเพศเปน็ XY (ZW) สามารถเปลี่ยนเปน็เพศผู้ได้ สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ได้ แต่โครโมโซมเพศยังเปน็XY (ZW) เหมือนเดิม