พันธุกรรม
พันธุกรรม (Heredity) หมายถึงการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นหนึ่ง (Generation) เช่น พ่อแม่ ถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ลงไปสู่รุ่นลูก รุ่นหลาน โดยมีการเริ่มต้นการศึกษาเรื่องพันธุกรรม โดย เกรเกอร์ เมนเดล เป็นผู้ที่ค้นพบ และ อธิบายหลักการถ่ายทอด ลักษณะ ทางพันธุกรรม ในช่วงกลางของทศวรรษที่ 18
สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีการเกิด การเจริญเติบโต และการตายในที่สุด แต่การสืบต่อเผ่าพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ยังคงอยู่ติดต่อกันหลายชั่วอายุและตลอดไปเป็นระยะเวลานาน สิ่งมีชีวิตต่างๆ ที่อยู่บนโลกจะมีรูปร่างที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง แต่มีความต่างกันในแต่ละชนิดหรือ สปีชีส์ มนุษย์แต่ละเชื้อชาติจะมีรูปร่างหน้าตาต่างกัน เช่น บางเชื้อชาติ ผิวขาว ตาสีฟ้า บางเชื้อชาติ ผิวดำ ตาสีดำ แต่มนุษย์ทั้งหมดจะมีอวัยวะคล้ายกัน จำนวนเท่ากันเช่น มีแขน 2 ข้าง ขา 2 ข้าง ตา 2 ตา มนุษย์ต่างเชื้อชาติ สามารถแต่งงานและมีลูกหลานเพื่อดำรงเผ่าพันธุ์ จึงถือว่ามนุษย์ทั้งหมดบนโลก เป็นชนิดหรือ สปีชีส์เดียว กัน ลักษณะที่ถ่ายทอดจากปู่ ย่า ตา ยาย และพ่อแม่มายังลูกหลานเรียก ลักษณะทางพันธุกรรม
ประเภทของหน่วยพันธุกรรม
1. แอลลีนเด่น สามารถแสดงลักษณะนั้นๆ ออกมาได้แม้มีเพียงยีนเดียวจากพ่อแม่ เช่น
จีโนไทป์ (Genotype) หมายถึง ชุดของ gene ที่มาเข้าคู่กัน ซึ่งสิ่งมีชีวิตได้รับมาจาก พ่อและแม่ เป็นลักษณะที่มองไม่เห็น
โครโมโซมแต่ละโครโมโซมประกอบด้วย โครมาทิด(chromatid) 2 โครมาทิดที่เหมือนกันซึ่งเกิดจากการที่โครโมโซมจำลองตัว โครมาทิดทั้งสองมีส่วนที่ติดกันอยู่ เรียกว่า
โครโมโซมในร่างกายมนุษย์มีทั้งหมด 46 แท่ง แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ออโตโซม
1. ออโตโซม (auto some) เป็นโครโมโซมที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของร่างกายยกเว้น ลักษณะที่เกี่ยวกับเพศ ู่ในเซลล์ของเพศชายและเพศหญิงจะมีออโตโซมเหมือนกัน มี 22 คู่
2. โครโมโซมเพศ (sex chromosome) เป็นโครโมโซมที่ทำหน้าที่ควบคุมหรือกำหนดเพศ ได้แก่ โครโมโซม X และ โครโมโซม Y ซึ่งจะแตกต่างกันในแต่ละเพศ โดยในเพศหญิงมีโครโมโซมเพศแบบ XX และเพศชายมีโครโมโซมเพศแบบ XY และโครโมโซม Y มีขนาดเล็กกว่าโครโมโซม X มากซึ่งมีอยู่ 1 คู่ คือคู่ที่ 23
สืบพันธุ์ เพศชาย (สเปิร์ม) จะมีเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งมีโครโมโซม 2 ชนิด คือ 22+X หรือ 22+Y ส่วนเซลล์สืบพันธุ์ของเพศหญิง จะมีโครโมโซมได้เพียงชนิดเดียว คือ 22+X ดังนั้นโอกาสในการเกิดทารกเพศหญิง (โครโมโซม 44+XX) หรือทารกเพศชาย(โครโมโซม 44+XY) จึงเท่ากัน ขึ้นอยู่กับสเปิร์มที่เข้าผสมกับไข่จะเป็นสเปิร์มชนิดใด
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส (Mitosis) เป็นการแบ่งเซลล์ที่เกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายทั่วไป (Autosome) ของสิ่งมีชีวิต โดยในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีสจะแบ่งออกเป็น 5 ระยะ
1.ระยะอินเตอร์เฟส(interphase)เป็นระยะที่เซลล์มีนิวเคลียสขนาดใหญ่มีเมแทบอลิซึมสูงมีการจำลองโครโมโซมใหม่เหมือนเดิมทุกประการแนบชิดติดกับโครโมโซมเดิมเป็นเส้นบางๆมองเห็นไม่ชัดเจน
2. ระยะโพรเฟส (prophase) โครโมโซมหดตัวสั้นและหนาขึ้นทำให้เห็นชัดเจน โครโมโซมแตกออกจากกัน มีเซนโทรเมียร์ (centromere) หรือ คิเนโตคอร์ (kinetochore) เป็นปมเล็กๆ ยึดติดกันเอาไว้ และโครโมโซมที่แนบชิดกันเรียก โครมาทิด (chromatid) เซนทริโอลแยกจากกันไปอยู่ตรงกันข้ามหรือขั้วเซลล์ มีเส้นใยสปินเดิล (spindle fiber) ยึดที่ เซนโทเมียร์ ของโครโมโซมและขั้วเซลล์ ปลายระยะนี้เห็นโครโมโซมแยกเป็น 2 โครมาทิดอย่างชัดเจน แต่ที่เซนโทรเมียร์ยึดไว้ยังไม่หลุด จากกัน เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสค่อยๆ สลายไป
3. ระยะเมทาเฟส (metaphase) ระยะนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสสลายไปหมดแล้ว โครโมโซมทั้งหมดจะมารวมเรียงตัวกันอยู่กลางเซลล์แต่ละโครโมโซมมี 2 โครมาทิด ระยะนี้เซนโทรเมียร์เริ่มแยกออกแต่ยังไม่หลุดออกจากกัน
4. ระยะแอนาเฟส (anaphase) เส้นใยสปินเดิลหดตัว และดึงเซนโทรเมียร์ให้โครมาทิดที่อยู่เป็นคู่แยกออกจากกันไปยังขั้วเซลล์ตรงกันข้าม
5. ระยะเทโลเฟส (telophase) มีกลุ่มโครมาทิดที่แยกออกจากกันแล้ว อยู่ขั้วเซลล์ทั้งสองข้างเกิดเยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบโครมาทิดทั้ง 2 กลุ่ม และเกิดนิวคลีโอลัสใน 2 กลุ่มนั้นด้วย โครมาทิดในระยะนี้คือ โครโมโซมนั้นเอง ดังนั้นในระยะนี้แต่ละเซลล์มี 2 นิวเคลียส แต่ละนิวเคลียสมีโครโมโซม เป็น 2 n เท่าเซลล์เดิม ถือว่าเป็นการเสร็จสิ้นการแบ่งนิวเคลียส
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส(meiosis)เป็นการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ที่เจริญเป็นเซลล์ สืบพันธุ์ทั้งในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีการเปลี่ยนแปลง 2 ครั้ง ติดต่อกันหลังจากแบ่งเซลล์เสร็จแล้วได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์แม่ โครโมโซมของเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์จึงเป็นแฮพลอยด์ (haploid) หรือ n โครโมโซม คือมีโครโมโซมเพียงชุดเดียวเท่านั้น เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งแรกและครั้งที่สอง
ระยะแรก
ระยะอินเตอร์เฟส I (interphase I) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระยะนี้มีการเตรียมสารต่างๆ เช่นโปรตีน เอนไซม์ เพื่อใช้ในระยะต่อไป จึงมีเมแทบอลิซึมสูง มีนิวเคลียสใหญ่ มีการจำลองโครโมโซมใหม่แนบชิดกับโครโมโซมเดิมและเหมือนเดิมทุกประการ โครโมโซมเป็นเส้นบางยาวๆ พันกันเป็นกลุ่มร่างแห
ระยะแอนาเฟส I (anaphase I) โครโมโซมคู่เหมือนที่จับคู่กัน ถูกแรงดึงจากเส้นใยสปินเดิลให้แยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลล์ที่อยู่ตรงข้าม การแยกนั้นแยกไปทั้งโครโมโซมที่มี 2 โครมาทิด และการแยกโครโมโซมนี้มีผลทำให้การสลับชิ้นส่วนของโครมาทิดตรงบริเวณที่มีการไขว้เปลี่ยนช่วยทำให้เกิดการแปรผัน (variation) ของลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีประโยชน์ในแง่ วิวัฒนาการ จากการแยกกันของโครโมโซมไปยังขั้วเซลล์แต่ละข้างมีโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม
ระยะเทโลเฟส I (telophase I) ในระยะนี้จะมีโครโมโซม 2 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์
ระยะสอง
ไมโอซีสครั้งที่ 2เกิดต่อเนื่องไปเลยไม่มีพักและผ่านระยะอินเทอร์เฟสไป ไม่มีการจำลอง
ระยะเมทาเฟส II (metaphase II) โครโมโซมทั้งหมดมารวมอยู่กลางเซลล์
ระยะแอนาเฟส II (anaphase II) เส้นใยสปินเดิลหดตัวสั้นเข้าและดึงให้โครมาทิดของแต่ละโครโมโซมแยกออกจากกันไปขั้วเซลล์ตรงกันข้าม
ระยะเทโลเฟส II (terophase II) เกิดนิวคลีโอลัส เยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบโครมาทิดกลุ่มใหญ่ แต่ละโครมาทิดก็คือ โครโมโซม นั้นเอง เมื่อจบการแบ่งเซลล์ในระยะเทโลเฟส 2 แล้วได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเป็น แฮพลอยด์