E-BOOK กลุ่มวิทยาศาสตร์น่ารู้

พั นธุกรรมรู้จักฉัน รู้จักเธอ กลุ่ม วิทยาศาสตร์น่ารู้ ห น่ ว ย ก า ร เ รี ย น รู้ ร า ย วิ ช า พื้ น ฐ า น วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ แ ล ะ เ ท ค โ น โ ล ยี ( ว 2 3 1 0 1 ) ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2564 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3

คำนำ หน่วยการเรียนรู้ เรื่องพันธุกรรมรู้จักฉันรู้จักเธอ รายวิชาพื้นฐาน วิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี ว23101 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 3 โรงเรียนโพธิ์ตากพิทยาลม เล่มนี้ได้จัดทำขึ้น เพื่อใช้เป็นแนวทางในการจัดการเรียนรู้โดยเน้นผู้เรียน เป็นสำคัญ ให้นักเรียนมีส่วน ร่วมในการจัดกิจกรรมและกระบวนการเรียนรู้ สามารถสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตนเอง สร้างสถานการณ์การเวียนรู้ทั้งในห้องเรียนและนอกห้องเรียน นักเรียนสามารถเชื่อม โยงความรู้ในกลุ่มสาระการเรียนรู้ อื่น ๆ ได้ ในเชิงบูรณาการด้วยวิธีการที่หลากหลาย เน้นกระบวนการคิดวิเคราะห์ สังเคราะห์ และสรุปความรู้ด้วย ตนเอง ทำให้นักเรียนได้ รับการพัฒนาทั้งต้านความรู้ ด้านทักษะ/กระบวนการ และด้านคุณธรรม จริยธรรม และ ค่านิยมที่ดี นำไปสู่การอยู่ร่วมกันในสังคมอย่างสันติสุข หน่วยการเรียนรู้ เรื่องพันธุกรรมรู้จักฉันรู้จักเธอ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 เล่มนี้ได้ ออกแบบการเรียนรู้ด้วย เทคนิคและวิธีการสอนอย่างหลากหลาย เพื่อการจัดการเรียน รู้สำหรับนักเวียนให้บรรลุเป้าหมายของหลักสูตรต่อไป กลุ่ม วิทยาศาสตร์น่ารู้ ผู้จัดทำ

สารบัญ บทที่ 1 เรื่อง ความสัมพันธ์ระหว่าง ยีน โคโมโซม ดีเอ็นเอ บทที่ 2 เรื่อง กฎของเมนเดล บทที่ 3 เรื่อง จีโนโทป์ ฟีโนโทป์ บทที่ 4 เรื่อง การแบ่งเซลล์ บทที่ 5 เรื่อง โรคทางพันธุกรรม บทที่ 6 เรื่อง เทคโนโลยีทางชีวภาพ

บท ที่ 1 ค ว า ม สั ม พั น ธ์ ร ะ ห ว่ า ง ยีน โคโมโซม ดีเอ็ นเอ โ คร โ มโ ซ มเ ป็นที่ อ ยู่ข อ ง ดีเ อ็ นเ อ แต่ ละ ช่ว ง ของ ดีเ อ็ นเ อคื อยีน ดีเ อ็ นเ อเ ป็นส า ร พันธุ กร ร ม ยีนเ ป็นตั ว กำ หนดลั กษณะ ท า ง พันธุ กร ร ม

บทที่ 1 เรื่อง ความสัมพันธระหว่าง ยีน โคโมโซม ดีเอ็นเอ ลักษณะทางพันธุกรรมถูกควบคุมโดยยีน ซึ่ง เป็นส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอ ดีเอ็นเอเป็นส่วนหนึ่งของ โครโมโซมซึ่งอยู่ในนิวเคลียส ยีนเป็นหน่วยย่อยที่เล็ก ที่สุดทางพันธุกรรม ยีนที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมี ชีวิต เรียกว่า จีโนไทป์ ลักษณะที่ปรากฏออกมา เรียก ว่า ฟีโนไทป์ การศึกษาการถ่ายทอดทางพันธุกรรม เรียกว่า พันธุศาสตร์ (Genetics) ส่วน ยีน (Gene) เป็นข้อมูล ทางพันธุกรรมที่เรียงอยู่บนโครโมโซมในนิวเคลียส โดยมีจำนวนมากมายเรียงต่อกันเป็นสายคล้ายลูกปัด ยีนของพ่ออยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์อสุจิ และยีนของแม่อยู่ภายใน นิวเคลียสของเซลล์ไข่ เมื่อมีการสืบพันธุ์เซลล์อสุจิ และเซลล์ไข่จะเกิดการ ปฏิสนธิ นิวเคลียสของเซลล์อสุจิจะรวมกับนิวเคลียสของเซลล์ไข่ ได้ นิวเคลียสของเซลล์ใหม่ เรียกว่า ไซโกต ซึ่งเป็นเซลล์เริ่มต้นของสิ่งมีชีวิตใหม่ หรือก็คือ “ลูก”ดังนั้น ลูกจึงมียีนมาจากพ่อครึ่งหนึ่ง และจากแม่อีกครึ่งหนึ่ง ลักษณะต่างๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเรานั้นได้มาจากพ่อและแม่ สิ่งที่พ่อแม่ ส่งผ่านมาให้เรานี้เรียกว่า ลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งทำให้เราเหมือนพ่อ และแม่และเมื่อพิจารณาให้ละเอียดขึ้นไปอีกจะพบว่า ลักษณะที่เราเหมือน แม่นั้น จะเหมือนตากับยายของเรา เช่นเดียวกัน ลักษณะที่เราเหมือนพ่อ ก็ จะเหมือนปู่กับย่าด้วย แสดงว่าลักษณะทางพันธุกรรมจะมีการถ่ายทอดจาก รุ่นหนึ่ง ไปสู่อีกรุ่นหนึ่งโดยผ่านการสืบพันธุ์ ความสัมพันธ์ ระหว่าง ยีน โคโม โซม ดีเอ็นเอ

โครโมโซม (Chromosome) เป็นเส้นใยเล็กๆ ประกอบด้วยโปรตีน โครโมโซมของสิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดจะมีจํานวนคงที่ และไม่เท่ากับโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตอื่น โครโมโซมในเซลล์ ร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีรูปร่างลักษณะเหมือนกันเป็นคู่ๆ แต่ละคู่เรียกว่า ฮอมอโลกัส โครโมโซม (Homologous Chromosome) เมื่อแบ่งเซลล์โครโมโซมแต่ละแท่งจะประกอบด้วยโครมาทิด 2 โครมาทิด (Chromatid) ที่ เหมือนกัน บริเวณที่โครมาทิดทั้งสองติดกันเรียกว่า เซนโทรเมียร์ (Centromere) โครโมโซมในเซลล์ร่างกายเรียกว่า ออโตโซม (Autosome) และในเซลล์สืบพันธุ์คือไข่และ อสุจิเรียกว่า โครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) ในสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันจะมีจำนวนไม่ เท่ากัน เช่น คนมีโครโมโซมจำนวน 46 แท่ง จัดเป็นคู่ๆ ได้ 23 คู่ โดยที่โครโมโซม 23 คู่ของคนเรา แบ่งเป็น 1. ออโตโซม 22 คู่ มีลักษณะเหมือนกันทั้งในเพศชายและเพศหญิง 2. โครโมโซมเพศ เป็นโครโมโซมคู่ที่ 23 มีลักษณะแตกต่างกันระหว่างเพศชายและเพศหญิง โครโมโซมเพศในเพศชายแท่งหนึ่งมีขนาดใหญ่เรียกว่า โครโมโซม X อีกแท่งหนึ่งมีขนาดเล็กเรียก ว่า โครโมโซม Y เราใช้สัญลักษณ์ XY แทนโครโมโซมเพศของเพศชาย เราใช้สัญลักษณ์ XX แทนโครโมโซมเพศของเพศหญิง โครโมโซมเป็นที่อยู่ของ ดีเอ็นเอ (DNA) แต่ละช่วงของ DNA คือยีน DNA เป็นสารพันธุกรรม แต่ยีนเป็นตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมแต่ละลักษณะ ยีนที่ควบคุมลักษณะใดลักษณะหนึ่งมี 2 แบบ เรียกว่า แอลลีน (Allele) แต่ละลักษณะในมนุษย์ เช่นลักษณะของผมถูกควบคุมด้วย 2 แอลลีน ได้แก่ แอลลีนลักษณะเด่น กับแอลลีนลักษณะด้อย จีโนไทป์ (Genotype) คือ ยีนที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิต เช่น AA, aa, Aa ฟีโนไทป์ (Phenotype) คือ ลักษณะที่ปรากฏออกมาให้เห็นเป็นผลมาจากจีโนไทป์นั่นเอง เช่น ผม หยิก เนื่องจากมีจีโนไทป์เป็น AA และ Aa ผมเหยียดตรงเนื่องจากมีจีโนไทป์เป็น aa

บทที่ 2 กฎของเมนเดล เกรเกอร์ โยฮั นน์ เมนเดล GREGOR JOHANN MENDEL นักวิทยาศาสตร์และภราดาคณะออกั สติ เนียนชาวมอเรเวีย

บทที่ 2 เรื่อง กฎของเมนเดล ประวัติของเมนเดล (Biography of Gregor Mendel) เกรเกอร์ เมนเดล (พ.ศ. 2365-พ.ศ. 2427) บิดาทางพันธุศาสตร์ เกิดที่เมืองไฮน์เซนดรอฟ ประเทศออสเตรีย เป็นบุตรชายคนเดียวในจำนวนพี่น้อง 3 คน ของครอบครัวชาวนาที่ ยากจน โดยต่อมา เมนเดลได้ไปบวชแล้วได้รับตำแหน่งรับผิดชอบดูแลสวน ในปี พ.ศ. 2390 เกรเกอร์ เมนเดล เผชิญความผิดหวังนับ 20 ปี ที่เขายังคงสอนหนังสือเพื่อชดเชยความ ผิดหวัง เขาทำงานในสวนของวัดทุกเวลาที่ว่าง ที่นั่นมีพันธุ์พืชมากมาย แต่ละชนิดแตกต่าง หลากหลายอย่าง ความแตกต่างนี้ ทำให้เกรเกอร์นึกสงสัย เขาได้ผสมพันธุ์ถั่วเดียว กันและ ต่างพันธุ์ เป็นจำนวนแตกต่างถึง 22 ชนิดของต้นถั่ว เพื่อศึกษาลักษณะทั้งหมด เป็นเวลา รวม 8 ปีเต็มในการทดลองร่วมพันครั้ง พบได้ 3 สิ่ง ดังนี้ 1. สิ่งแรก เมื่อผสมพันธุ์ถั่วชนิดต่างกันสองชนิดผลผลิตต่อมาที่ได้เป็นพันธุ์ชนิดเดียว ยกตัวอย่าง ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วเมล็ดสีเหลืองกับชนิดเมล็ดสีแดง มันจะผลิตพันธุ์เมล็ดสีเหลืองออกมา 2. ต่อไป เมื่อผสมพันธุ์ต่างชนิดกันของผลผลิตรุ่นแรก รุ่นต่อไปจะมีเมล็ดทั้งสองชนิด ในทุกๆสี่ต้น จะมีสามต้นที่มีเมล็ดสีเหลือง และ 1 ต้น ที่มีเมล็ดสีเขียว นี่เป็นเพราะว่าหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ด สีเหลืองเป็นหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ เด่น คือ โดมิแนนท์ยีน หน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเขียวเรียกว่า รีเซสซีพยีน หรือหน่วยถ่ายพันธุ์ด้อย 3. สิ่งที่สาม ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วต่างชนิดกันด้วยถั่วสองชนิด หรือมากกว่านั้นที่มีลักษณะแตก ต่างกัน เขาจะค้นพบกฎข้อที่สาม สมมติว่าเขาผสมพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ดเรียบสีเหลืองกับพันธุ์ถั่วที่มี เมล็ด หยาบสีเขียว รุ่นแรกเมล็ดเรียบสีเหลืองจะเป็นตัวเด่น ในรุ่นต่อไปจะมีอัตราส่วนเมล็ดเรียบสี เหลือง 9 ส่วน ต่อเมล็ดเรียบสีเขียว 3ส่วน เมล็ดหยาบสีเหลือง 3 ส่วน ต่อเมล็ดหยาบสีเขียว 1 ส่วน

การทดลองของเมนเดล เมนเดลประสบผลสำเร็จในการทดลอง จนตั้งเป็นกฎเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม จากพ่อแม่มายังลูกหลานใน ช่วงต่อๆมาได้เนื่องจากสาเหตุสำคัญสองประการ คือ 1. เมนเดลรู้จักเลือกชนิดของพืชมาทำการทดลอง พืชที่เมนเดลใช้ในการทดลองคือถั่วลันเตา (Pisum sativum) ซึ่งมีข้อดีในการศึกษาด้านพันธุศาสตร์หลายประการ เช่น 1.1 เป็นพืชที่ผสมตัวเอง (self- fertilized) ซึ่งสามารถสร้างพันธุ์แท้ได้ง่าย หรือจะทำการผสมข้าม พันธุ์ (cross-fertilized) เพื่อสร้างลูกผสมก็ทำได้ง่า ยโดยวิธีผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination) 1.2 เป็นพืชที่ปลูกง่าย ไม่ต้องทำนุบำรุงรักษามากนัก ใช้เวลาปลูกตั้งแต่ปลูก จนถึงเก็บเกี่ยวภายใน หนึ่งฤดูปลูก (growing season) หรือประมาณ 3 เดือน เท่านั้น และยังให้เมล็ดในปริมาณที่มากด้วย 1.3 เป็นพืชที่ มีลักษณะทางพันธุกรรม ที่แตกต่างกันชัดเจนหลายลักษณะ ซึ่งในการทดลองดัง กล่าว เมนเดลได้นำมาใช้ 7 ลักษณะด้วยกัน 2.เมนเดลรู้จักวางแผนการทดลอง 2.1 เลือกศึกษาการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตาแต่ละลักษณะก่อน เมื่อเข้าใจหลักการถ่ายทอด ลักษณะนั้น ๆ แล้ว เขาจึงได้ศึกษาการถ่ายทอดสองลักษณะไปพร้อม ๆ กัน 2.2 ในการผสมพันธุ์จะใช้พ่อแม่ พันธุ์แท้ (pure line) ในลักษณะที่ตรงกันข้ามกัน มาทำการผสมข้าม พันธุ์เพื่อสร้างลูกผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination ) 2.3 ลูกผสมจากข้อ 2.2 เรียกว่าลูกผสมช่วงที่ 1 หรือ F1( first filial generation) นำลูกผสมที่ได้มา ปลูกดูลักษณะที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบ2.4 ปล่อยให้ลูกผสมช่วงที่ 1 ผสมกันเอง ลูกที่ได้เรียกว่า ลูกผสมช่วงที่ 2 หรือ F2( second filial generation) นำลูกช่วงที่ 2 มา ปลูกดูลักษณะต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบ ลักษณะต่าง ๆ ของถั่วลันเตาที่เมนเดล ใช้ในการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม 1. ลักษณะของเมล็ด – เมล็ดกลม และ เมล็ดย่น (round & wrinkled) 2. สีของเปลือกหุ้มเมล็ด – สีเหลือง และ สีเขียว (yellow & green) 3. สีของดอก – สีม่วงและ สีขาว (purple & white) 4. ลักษณะของฝัก – ฝักอวบ และ ฝักแฟบ (full & constricted) 5. ลักษณะสีของฝัก – สีเขียว และ สีเหลือง (green & yellow ) 6. ลักษณะตำแหน่งของดอก-ดอกติดอยู่ที่กิ่ง และเป็นกระจุกที่ปลายยอด (axial & terminal) 7. ลักษณะความสูงของต้น – ต้นสูง และ ต้นเตี้ย (long & short)

ข้อสรุ ปจากการวิเคราะห์ของเมนเดล 1. การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (fector) เป็นคู่ๆ ต่อ มาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene) 2. ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆจะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ 3. ลักษณะแต่ละลักษณะจะมียีนควบคุม 1 คู่ โดยมียีนหนึ่งมาจากพ่อและอีกยีนมาจากแม่ 4. เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์(gamete) ยีนที่อยู่เป็นคู่ๆจะแยกออกจากกันไปอยู่ในเซลล์ สืบพันธุ์ของแต่ละเซลล์และ ยีนเหล่านั้นจะเข้าคู่กันได้ใหม่อีกในไซโกต 5. ลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1 ไม่ได้สูญหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถแสดงออกมาได้ 6. ลักษณะที่ปรากฏออกมาในรุ่น F1 มีเพียงลักษณะเดียวเรียกว่า ลักษณะเด่น ( dominant) ส่วนลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2 และมีโอกาสปรากฏในรุ่นต่อไปได้น้อยกว่า เรียกว่า ลักษณะ ด้อย (recessive) 7. ในรุ่น F2 จะได้ลักษณะเด่นและลักษณะด้อยปรากฏออกมาเป็นอัตราส่วน เด่น : ด้อย = 3 : 1 ความน่าจะเป็น (Probability) ความหมาย “อัตราส่วนจำนวนครั้งของเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้น ต่อเหตุการณ์นั้น”อัตราส่วน ในทางพันธุศาสตร์ คือ อัตราส่วนทางจีโนไทป์ และอัตราส่วนทางฟีโนไทป์ กฎความน่าจะเป็น 1. กฎการบวก (Addition Law) - เหตุการณ์ไม่สามารถเกิดขึ้นพร้อมๆกันได้ - เรียกเหตุการณ์นี้ว่า mutually exclusive events - โอกาสที่เกิดเหตุการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งจะเท่ากับผลบวกของโอกาสที่จะเกิดแต่ละเหตุการณ์ P(เหตุการณ์ A หรือ B อย่างใดอย่างหนึ่ง) = P(A) + P(B) 2. กฎการคูณ (Multiplication Law) - เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ 2 เหตุการณ์หรือมากกว่า - เหตุการณ์เกิดขึ้นพร้อมกัน - เรียกเหตุการณ์นี้ว่า Independent events โอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์ A และ B พร้อมกัน = P(A) x P(B) การคำนวณหาอัตราส่วนทางพันธุศาสตร์ 1. การหาชนิดและอัตราส่วนของเซลล์สืบพันธุ์ จำนวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ = 2n n คือ จำนวนคู่ของยีนในสภาพ heterozygous 2. การคำนวณหาชนิดและอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์ - การสร้างเป็นตาราง (punnet square) - การใช้สูตร

ชนิดของจีโนไทป์ = 3n ชนิดของฟีโนไทป์ = 2n n คือ จำนวนคู่ของยีนที่อยู่ในสภาพ heterozygous ตัวอย่าง ถ้าผสมถั่วเมล็ดเรียลสีเหลืองที่เป็น homozygous dominance กับถั่วเม็ด ขรุขระสีเขียวที่เป็น homozygous recessive จะได้ลูก F1 ถ้านำ F1 ผสมกันเอง จงหา F2 genotype และ F2 phenotyp วิธีทำ 1. สร้างตาราง Punet square 2. สร้างเส้นแบบแตกแขนง ( Branching หรือ Fork-line method ) 3. ใช้หลักความน่าจะเป็น ( Probability ) โดยผสมทีละลักษณะ 1. ตารางพันเนต ( Punnet Square ) ของ F2 สูตร หาชนิดจีโนไทป์ = 3n ( n = จำนวนคู่ของ heterozygous gene ) เช่น จากกรณี ตัวอย่างผสม YySs เข้าด้วยกัน จะเห็นว่า n = 2 คือจำนวนคู่ของ heterozygous gene มี 2 คู่ ดังนั้นชนิดจีโนไทป์จึงมี 9 ชนิด (32 = 9 ) จากตางรางพันเนตมีฟีโนไทป์ 4 ชนิด คือ สูตร หาชนิดของฟีโนไทป์ คือ 2n ( n = จำนวนคู่ของ heterozygous gene ) จากกรณีตัวอย่างมี heterozygous gene 2 คู่ คือ Ss และ Yy ดังนั้นจำนวนชนิดฟีโนไทป์ เท่ากัน 22 = 4 ชนิด

2. สร้างแบบแตกแขนง ( Branching หรือ Fork-line method ) 2.1 หาชนิดจีโนไทป์ : ให้แยกคู่ยีนแล้วผสมทีละลักษณะเป็น monohybrid พร้อมกับนำ ความน่าจะเป็นของแต่ละลักษณะมาคูณกัน ดังนี้ 2.2 หาชนิดและสัดส่วนฟีโนไทป์ : ให้รวมจีโนไทป์ ที่มีฟีโนไทป์เป็นแบบเดียวกัน แล้วนำไป ผสมกันแต่ละลักษณะ โดยนำค่าความน่าจะเป็นมาคูณกัน ดังนี้

3. ใช้หลักความน่าจะเป็น ( Probability ) ให้ผสมทีละลักษณะ (Monohybrid cross ) และนำค่าความน่าจะเป็นของแต่ละลักษณะมา คูณเช่นกัน กฎของเมนเดล กฎข้อที่ 1 กฎแห่งการแยก ( Law of Segregation ) สาระสำคัญของกฎ ยีนที่อยู่คู่กัน จะแยกตัวออกจากกันไปอยู่ในแต่ละเซลล์สืบพันธุ์ ดังนั้นภายในเซลล์สืบพันธุ์ จะไม่มียีนที่เป็นคู่กันเลย

กฎข้อนี้ เมลเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะโดยพิจารณายีนคู่เดียว ( Monohybrid cross ) ตัวอย่าง ถ้านำถั่วลันเตารุ่นพ่อแม่ ( P ) ลักษณะเมล็ดกลมกับเมล็ดขรุขระที่ต่างเป็นพันธุ์แท้มา ผสมกันจะได้รุ่นลูก ( F1 ) มีจีโนไทป์และฟีโนไทป์ชนิดเดียวกันทั้งหมด และปล่อยให้รุ่น F1 ผสม กันเองได้รุ่นหลาน ( F2 )จะได้จีโนไทป์แตกต่างกันเป็น 3 ชนิด ในสัดส่วน 1 : 2 : 1 และได้ฟีโน ไทป์แตกต่างกันเป็น 2 ชนิด ในสัดส่วน 3 : 1 ซึ่งพิจารณาได้ดังนี้ สัดส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์จากการผสมโดยพิจารณายีนคู่เดียว ( Monohybrid cross )

กฎข้อที่ 2 กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ ( Law of independent assortment ) สาระสำคัญของกฎ ยีนที่อยู่เป็นคู่กันเมื่อแยกออกจากกันแล้ว แต่ละยีนจะไปกับยีนอื่นใดก็ได้ อย่างอิสระ นั่นคือ เซลล์สืบพันธุ์จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยพันธุกรรมของลักษณะต่างๆ โดย การรวมกลุ่มที่เป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้สามารถทำนายผลที่เกิดขึ้นในรุ่นลูกรุ่นหลานได้ กฎ ข้อนี้ เมนเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะโดยพิจารณาจากยีน 2 คู่ ( Dihybrid cross ) ดังนั้นเราสามารถใช้สูตรหาชนิดเซลล์สืบพันธุ์ คือ 2n ( n = จำนวนคู่ของ he terozygous gene )

ตัวอย่าง สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมีจีโนไทป์ AaBbCc จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีนต่างกันได้กี่แบบ วิธีที่ 1 ใช้สูตร ชนิดเซลล์สืบพันธุ์ = 2n = 2*2*2 = 8 ชนิด วิธีที่ 2 ใช้กฎแห่งการรวมกลุ่มโดยอิสระ ข้อควรทราบ 1. ยีนที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน จะต้องไม่มียีนที่เป็นคู่อัลลีลกัน 2.โครโมโซมที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน จะต้องไม่มีโครโมโซมที่เป็นคู่กันหรือเป็น โฮโมโลกัส เนื่องจากเซลล์สืบพันธุ์มักเกิดการจากแบ่งเซลล์ที่มีการแบ่งนิวเคลียสแบบ ไมโอซิส การทดสอบพันธุกรรม (Test Cross) Test Cross คือ การนำสิ่งมีชีวิตที่สงสัยว่าเป็นลักษณะเด่นหรือไม่ไปผสมกับลักษณะด้อย ของสิ่งมีชีวิตนั้น(tester) แล้วสังเกตุอัตราส่วนของลูกที่ได้ มีขั้นตอนดังนี้ 1. นำตัวที่มีลักษณะเด่นไปผสมกับตัวที่มีลักษณะด้อย 2. รอดูอัตราส่วนในรุ่นลูก โดยพิจารณาดังนี้

การผสมกลับ (Back Cross) Backcross (การผสมกลับ) เหมือนกับTest Cross แต่เป็นการนำรุ่น F1 กลับไปผสมกับพ่อหรือแม่ ตัวอย่าง ผสมตัวเอง โดยการนำถั่วลันเตาเมล็ดเรียบนั้น ไปปลูกแล้วปล่อยให้ผสมตัวเอง ถ้าลูกที่ได้ เป็นเมล็ดเรียบทั้งหมดแสดงว่ามีจีโนไทป์เป็น SS แต่ถ้าอัตราส่วนของลูกเป็นเมล็ดเรียบ : เมล็ดย่น = 3 : 1 แสดงว่ามีจีโนไทป์เป็น Ss การถ่ายทอดนี้ไม่เป็นไปตามกฎของเมนเดล ยีนทั้งสองที่ควบคุมลักษณะจะไม่ข่มซึ่งกัน และกันแต่สามารถแสดงความเด่นได้ เท่าๆกันจึงปรากฏลักษณะออกมาร่วมกัน เช่น 1. การถ่ายทอดลักษณะหมู่เลือดระบบ ABO ถูกควบคุมด้วยยีนซึ่งมีอัลลีลเกี่ยวข้อง 3 อัล ลีล คือ IA , IB, iพบว่าอัลลีล IA และอัลลีล IB ต่างก็แสดงลักษณะเด่นเท่าๆกัน (อัลลีล IA และ อัลลีล IB ต่างก็เป็น Co – dominant allele ส่วนอัลลีล i เป็น recessive allele) - IAIA และ IA i แสดง หมู่เลือด A - IBIB และ IB i แสดง หมู่เลือด B - IAIB แสดง หมู่เลือด AB - ii แสดง หมู่เลือด O

2. การถ่ายทอดลักษณะหมู่เลือดระบบ MN มียีนควบคุมอยู่ 1 คู่ โดยมี Co – dominant allele M และ N (LM , LN) ควบคุมการสร้าง antigen M และ antigen N ที่ผิวของเม็ด เลือดแดงทั้ง LM และ LN แสดงลักษณะเด่นได้เท่าๆ กัน - LM LM แสดงหมู่เลือด M - LN LN แสดงหมู่เลือด N - LMLN แสดงหมู่เลือด MN การถ่ายทอดลักษณะเด่นเกิน (Over – dominant) เกิดจากอัลลีลในสภาพ Heterozygous จะแสดงลักษณะที่ปรากฏออกมา (phenotype) เหนือกว่าใน สภาพHozygous เช่น TT (สูง 3 ฟุต ) x tt (สูง 1 ฟุต) ได้ลูกผสม Tt (สูง 5 ฟุต)

การข่มแบบไม่สมบูรณ์ (Incomplete Dominant) Incomplete dominant คือ การแสดงออกของ gene ที่เป็น gene เด่นไม่สามารถข่ม gene ด้อยได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้มีการแสดงออกของ gene ทั้งสองแบบเป็นผสมกันหรือ เป็นแบบกลาง ๆ ระหว่างสองลักษณะ เช่น สีดอกลิ้นมังกร Multiple alleles คือ ลักษณะทางพันธุกรรม ที่ถูกควบคุมด้วยยีนมากกว่า2 อัลลีลส์ ได้แก่ หมู่เลือด ABO ซึ่งมียีนควบคุมถึง 3 อัลลีลส์ ( IA , IB และ i ) ตัวอย่าง หมู่เลือด ABO ถูกควบคุมด้วยอัลลีลส์ IA , IB และ i จงหาชนิดและอัตราส่วนฟีโนไทป์ของลูกที่เกิดจากพ่อและแม่ที่มีจีโนไทป์ดังต่อไปนี้ 1. IAi x IB IB เฉลย IA IB : IB i =1:1 ดังนั้นลูกที่ได้จะเป็น AB : B = 1:1

2. IA i x ii A:O เฉลย IA i : ii =1 : 1 ดังนั้นลูกที่ได้จะเป็น =1:1 Multiple gene (Polygenes) คือ การที่ยีนหลายคู่ร่วมกันควบคุมลักษณะที่แสดง ออกมา เช่น ผิวดำ (อัลลีลที่ควบคุมการสร้างเมลานิน ) โดยสีผิวดำถูกควบคุมด้วย ยีนเด่น 3 อัลลีลส์ คือ A, B,C ส่วน อัลลีล a, b, c แสดงการไม่สร้างเม็ดสีและปฏิกิกริ ยาของยีนเป็นแบบincomplete dominance

สีของเมล็ดข้าวสาลี ซึ่งมียีนควบคุม 3 คู่ คือ R1 R2 R3 เป็นยีนที่ทำให้เมล็ข้าวสาลีมีสี แดง ส่วนอัลลีลของยีนเหล่านี้คือ r1 r2 r3 เป็นยีนที่ทำให้เมล็ดข้าวสาลีไม่มีสี ถ้า จีโนไทป์มียีนควบคุมสีแดงจำนวนมาก สีของเมล็ดจะเข้ม complementary gene เป็นยีนที่ทำงานร่วมกันแบบเสริมสร้างซึ่งกันและกัน เช่น ลักษณะสีของดอกในถั่วชนิดหนึ่งถูกควบคุมด้วยยีน 2 คู่ ถ้ามีคู่ยีนสำหรับลักษณะ เด่นของยีนทั้งสองคู่ปรากฎอยู่ในจีโนไทป์ ลักษณะที่ปรากฎทางฟีโนไทป์ คือ ดอกสี ม่วง แต่ถ้าขาดคู่จีนเด่นตัวใดตัวหนึ่งไป ลักษณะที่ปรากฎทางฟีโนไทป์จะเป็นดอก สีขาว ตามแผนภาพดังนี้ จากแผนภาพนี้จะเห็นได้ว่า คู่จีน C และคู่จีน P ต่างทำงานร่วมกัน ในการปรากฎ ของดอกสีม่วงและแต่ละคู่จีน ไม่สามารถทำงานโดยอิสระได้ อัตราส่วนของฟีโนไทป์ จะได้ ดอกสีม่วง : ดอกสีขาว = 9 : 7

complementary gene เป็นยีนที่ทำงานร่วมกันแบบเสริมสร้างซึ่งกันและกัน เช่น ลักษณะสีของดอกในถั่วชนิดหนึ่งถูกควบคุมด้วยยีน 2 คู่ ถ้ามีคู่ยีนสำหรับลักษณะ เด่นของยีนทั้งสองคู่ปรากฎอยู่ในจีโนไทป์ ลักษณะที่ปรากฎทางฟีโนไทป์ คือ ดอกสี ม่วง แต่ถ้าขาดคู่จีนเด่นตัวใดตัวหนึ่งไป ลักษณะที่ปรากฎทางฟีโนไทป์จะเป็นดอก สีขาว ตามแผนภาพดังนี้ จากแผนภาพนี้จะเห็นได้ว่า คู่จีน C และคู่จีน P ต่างทำงานร่วมกัน ในการปรากฎ ของดอกสีม่วงและแต่ละคู่จีน ไม่สามารถทำงานโดยอิสระได้ อัตราส่วนของฟีโนไทป์ จะได้ ดอกสีม่วง : ดอกสีขาว = 9 : 7 Epistasis คือ การเกิดปฏิกิริยาร่วมระหว่างยีนที่อยู่คนละตำแหน่ง (locus) ซึ่งมีผล ให้ยีนจากตำแหน่งหนึ่งไปเปลี่ยนแปลงอิทธิพลของยีน ณ อีกตำแหน่งหนึ่งได้ ซึ่ง อาจเกิดขึ้นระหว่างยีนจาก 2 ตำแหน่งหรือมากกว่าก็ได้ ที่ควบคุมลักษณะปรากฎ (phenotype) เดียวกัน ยีนที่ข่มตัวอื่นเรียกว่า epistatic gene ส่วนยีนที่ถูกข่ม เรียกว่า“hypostatic gene”ประเภทของ Epistasis 1. Complementary epistasis : ต้องการผลิตผลที่สร้างจากยีนทั้งสองตำแหน่งเพื่อ การแสดง phenotype เช่น หงอนไก่

2. Recessive epistasis : ควบคุมด้วยยีน 2 คู่ โดย homozygous recessive ของ ยีนตำแหน่งหนึ่ง สามารถข่มการแสดงออกของยีนอีกตำแหน่งหนึ่งได้ เช่น สีขนแมว 3. Dominant epistasis : ควบคุมด้วยยีน 2 คู่ โดย dominance allele ของตำแหน่ง หนึ่ง สามารถข่มการแสดงออกของยีนอีกตำแหน่งหนึ่งได้ เช่น สีขนแกะ 4. Duplicate recessive epistasis : ยีนทั้ง 2 ตำแหน่ง ทำให้เกิด phenotype ที่ เหมือนกัน แต่ homozygous recessive genotype ของยีนตำแหน่งหนึ่ง สามารถ ข่มการแสดงออกของยีนอีกตำแหน่งหนึ่งได้เช่นเดียวกันกับ recessive epistasis ทั่วไป เช่น ยีนที่ควบคุมลักษณะขนกำมะหยี่ของกระต่าย 5. Duplicate dominant epistasis : ยีนทั้ง 2 ตำแหน่ง ทำให้เกิด phenotype ที่ เหมือนกัน แต่ dominant allele ของตำแหน่งหนึ่ง สามารถข่มการแสดงออกของ ยีนอีกตำแหน่งหนึ่งได้เช่นเดียวกันกับ dominant epistasis ทั่วไป เช่น ยีนที่ควบคุม ลักษณะหน้าสีขาวแบบ Simmental และ แบบ Hereford

บทที่ 3 ฟีโนไทป์ จีโนไทป์ ลั กษณะต่ างๆที่ แสดงออกในสิ่งมีชีวิตแต่ ละชนิด เรียกว่า ฟีโนไทป์ ยีนที่ ควบคุมลั กษณะทางพันธุ กรรมในสิ่งมีชีวิต เรียกว่า จีโนไทป์

บทที่ 3 เรื่อง ฟีโนไทป์ จีโนไทป์ ลักษณะต่าง ๆ ที่แสดงออกในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด เช่น สูง–เตี้ย ผมหยิก–ผมตรง เรียกว่า ฟีโนไทป์ (phenotype) ส่วนลักษณะของยีนที่ควบคุมลักษณะทาง พันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตเรียกว่า จีโนไทป์ (genotype) เขียนแทนด้วยอักษรภาษา อังกฤษเป็นคู่ เช่น TT, Tt และ tt, T เป็นแอลลีลเด่น (dominant allele) และ t เป็น แอลลีลด้อย (recessive allele) กฎทางพันธุศาสตร์ของเมนเดลอธิบายไว้ว่า “สิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะ มีสิ่งที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม (แอลลีลของยีน) อยู่กันเป็นคู่ ๆ แต่ละคู่จะ แยกออกจากกันเมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ทำให้เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์มีสิ่ง ควบคุมอยู่เพียง 1 หน่วย และเมื่อเซลล์สืบพันธุ์ผสมกัน สิ่งที่ควบคุมลักษณะทาง พันธุกรรมนี้ก็จะกลับเข้ามาคู่กันอีก” เมนเดลอธิบายว่า เมื่อผสมพันธุ์ถั่วลันเตาต้น สูงพันธุ์แท้ TT กับต้นเตี้ยแคระพันธุ์แท้ tt จะได้ลูกรุ่น F1 ที่มีจีโนไทป์เป็น Tt และมี ฟีโนไทป์เป็นต้นสูงทั้งหมด และถ้านำลูกรุ่น F1 มาผสมกันเองก็จะได้รุ่นลูก F2 ที่มี จีโนไทป์ 3 แบบ คือ TT, Tt และ tt และมีฟีโนไทป์ 2 ลักษณะ คือ ต้นสูงกับต้นเตี้ย ในอัตราส่วน 3:1

บทที่ 4 ก า ร แ บ่ ง เ ซ ล ล์ กา ร แบ่ง เ ซ ลล์ คื อ กา ร เ พิ่มจำ นว นของ เ ซ ลล์ ใ นสิ่ง มีชีวิต เ พื่ อ กา ร เ จ ริญเ ติ บโ ตและ รักษา ซ่อมแซ มร่า ง กา ยส่ว นที่ สึก หร อ ร ว ม ถึ ง สร้า ง เ ซ ลล์ สืบพันธุ์ที่ คง ไ ว้ซึ่ ง สา ร พันธุ กร ร ม ทำ หน้า ที่ คว บ คุม ลั กษณะ และ กา ร แส ดง อ อกที่ เ ป็นเ อกลั กษณ์ของ สิ่ง มีชีวิต

บทที่ 4 เรื่อง การแบ่งเซลล์ การแบ่งเซลล์ (Cell Division) คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ (cell) ในสิ่งมีชีวิต เพื่อ การเจริญเติบโตและรักษา ซ่อมแซมร่างกายส่วนที่สึกหรอ รวมถึงสร้างเซลล์ สืบพันธุ์ที่คงไว้ซึ่งสารพันธุกรรม ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะและการแสดงออกที่เป็น เอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิต การแบ่งตัวของนิวเคลียส (Karyokinesis) มีด้วยกัน 2 ลักษณะ คือ การแบ่งเซลล์ แบบไมโทซิส (Mitosis) คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism) เช่น พืช สัตว์ และมนุษย์ และเป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช ซึ่งการแบ่งเซลล์แบบไม โทซิสเป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยที่ เซลล์เกิดใหม่ยังคงมีคุณสมบัติเหมือนเซลล์ต้นแบบทุกประการ ทั้งชนิดและจำนวน ของโครโมโซม (Chromosome) ซึ่งการแบ่งตัวแบบไมโทซิสนี้ สามารถจำแนกออก เป็น 5 ระยะหรือที่เรียกกันว่า “วัฏจักรเซลล์” (Cell Cycle) ได้ดังนี้ ภาพเปรียบเทียบระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ -ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) เป็นระยะพักและเตรียมการแบ่งเซลล์ กิจกรรม ของเซลล์ในระยะนี้มีการเจริญเติบโตเต็มที่ มีกระบวนการเมทาบอลิซึม (Metabolism) สูง เซลล์สะสมวัตถุดิบ

· สำหรับการสังเคราะห์สารต่าง ๆ และที่สำคัญคือ การสังเคราะห์สารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ (DNA) เพิ่มขึ้น ทำให้มีการจำลองตัวของโครโมโซมเพิ่มขึ้น 1 ชุด เพื่อ เตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวของนิวเคลียสและไซโทพลาซึมในขั้นตอนต่อไป - ระยะโพรเฟส (Prophase) : โครงสร้างของโครโมโซมจะปรากฏให้เห็นเป็นรูปตัว เอกซ์ (X) ชัดเจนขึ้น โดยในเซลล์ของสัตว์มีการเคลื่อนที่ของเซนทริโอล (Centriole) ซึ่งเคลื่อนตัวไปอยู่บริเวณขั้วตรงข้ามทั้ง 2 ด้านของเซลล์ ก่อนสร้างเส้นใยโปรตีนที่ เรียกว่า “ไมโทติกสปินเดิล” (Mitotic Spindle) หรือ “สปินเดิลไฟเบอร์” (Spindle Fiber) ไปยึดเกาะเซนโทรเมียร์ (Centromere) หรือบริเวณจุดกึ่งกลางของ โครโมโซม ซึ่งในเซลล์พืชจะมีขั้วตรงกันข้าม (Polar Cap) ทำหน้าที่แทนเซนทริโอล โดยในปลายระยะนี้ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (Nuclear Membrane) และนิวคลีโอลัส (Nucleolus) ภายในเซลล์จะค่อย ๆ สลายตัวไป - ระยะเมทาเฟส (Metaphase) : เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดตัวและดึงให้ โครโมโซมมาเรียงตัวอยู่ร่วมกันในแนวกึ่งกลางของเซลล์ และเป็นช่วงเวลาที่ โครโมโซมมีการหดตัวลงสั้นที่สุด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวและการ เคลื่อนที่ ส่งผลให้ระยะเมทาเฟสเป็นช่วงเวลาที่เหมาะสมแก่การนับจำนวน ศึกษา รูปร่าง และความผิดปกติของโครโมโซม (Karyotype) โดยโครโมโซมเริ่มมีการ เคลื่อนที่แยกออกจากกันในช่วงปลายของระยะนี้ - ระยะแอนาเฟส (Anaphase) : เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดสั้นลงจนทำให้โครมา ทิด (Chromatid) หรือ แท่งแต่ละแท่งในคู่โครโมโซมถูกดึงแยกออกจากกันไปอยู่ บริเวณขั้วในทิศทางตรงกันข้าม โครโมโซมภายในเซลล์จะเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เท่า ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบ่งตัว เพื่อสร้างเซลล์ใหม่ขึ้น 2 เซลล์ ซึ่งระยะแอนาเฟส เป็นระยะที่ใช้เวลาสั้นที่สุดในขั้นตอนทั้งหมด - ระยะเทโลเฟส (Telophase) : เป็นระยะที่โครมาทิดซึ่งแยกออกจากกันหรือที่เรียก ว่า “โครโมโซมลูก” (Daughter Chromosome) เกิดการรวมกลุ่มกันบริเวณขั้วตรง ข้ามของเซลล์ จากนั้นโครโมโซมลูกแต่ละแท่งจะคลายตัวออกเป็นเส้นใยโครมาทิน (Chromatin) ขณะเดียวกันเส้นใยสปินเดิลจะละลายตัวไป เกิดนิวคลีโอลัสและเยื่อ หุ้มนิวเคลียสขึ้นอีกครั้งล้อมรอบเส้นใยดังกล่าว ดังนั้นตอนปลายของระยะนี้ จะเห็น เซลล์มีนิวเคลียสเพิ่มขึ้นเป็น 2 ส่วน

การแบ่งเซลล์ แบบไมโอซิส (Meiosis) คือ การเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มี ความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้น เพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวน เซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกำเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือ จำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว ซึ่งเซลล์เหล่านี้ เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้า กระบวนการผสมพันธุ์ จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือ การแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนา ความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต โดยขั้นตอนของการ แบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมี ด้วยกัน 5 ระยะเช่นเดียวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) โพรเฟส (Prophase) เมทาเฟส (Metaphase) แอนนาเฟส (Anaphase) และเทโลเฟส (Telophase) ดังนี้ - การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 1 (Meiosis I) : จะมีปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นต่างไป จากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ในระยะโพรเฟส หลังการจำลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือ ที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis) ซึ่งโครโมโซมคู่เหมือนที่แนบชิดติดกัน จะมีช่วงบริเวณปลายไขว้สลับกัน เป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโค รมาทิด (Crossing Over) ระหว่างโครโมโซมคู่เหมือนในบริเวณดังกล่าว ซึ่งทำให้ เกิดการผันแปรของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป การแบ่งเซลล์จะดำเนินต่อไป โดยไม่สิ้น สุดลงเมื่อเสร็จการให้กำเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์เหมือนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่ จะเริ่มการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในขั้นที่ 2 ต่อไปเลยทันที - การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 2 (Meiosis II) : โดยก่อนจะเริ่มการแบ่งเซลล์ใน ขั้นที่ 2 นี้ เซลล์บางชนิดจะเกิดระยะอินเตอร์เฟสขึ้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ แต่จะไม่มี การจำลองตัวของดีเอ็นเอขึ้นอีก ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ มีความ คล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นอย่างมาก ดังนั้น จากการแบ่งเซลล์ ทั้งหมด 2 ครั้ง ทำให้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมด จะได้เซลล์ใหม่จำนวน 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม

การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis) มีด้วยกัน 2 ลักษณะ คือ การเกิดร่องแบ่ง (Furrow Type) ในเซลล์สัตว์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจาก ทั้ง 2 ด้านเข้าสู่ใจกลางเซลล์ จากการเคลื่อนตัวของไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) หรือเส้นใยโปรตีนที่อยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ทำการแบ่งไซโทพลา ซึมของเซลล์สัตว์ออกเป็น 2 ส่วน สุดท้ายเกิดเป็นเซลล์ใหม่ขึ้นจำนวน 2 เซลล์ การสร้างผนังกั้น (Cell Plate Type) ในเซลล์พืช เกิดเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นตรงบริเวณกึ่งกลางเซลล์ ก่อนขยายตัวออกไปทั้ง 2 ด้านของเซลล์ กลายเป็น ผนังเซลล์ (Cell Wall) ซึ่งแยกนิวเคลียสออกจากกัน หลังจากการแบ่งตัวของ นิวเคลียส การก่อตัวขึ้นของผนังเซลล์ทำให้การแบ่งไซโทพลาซึมในขั้นตอน สุดท้ายเสร็จสมบูรณ์

บทที่ 5 โรคทางพันธุ กรรม โ ร คที่ เ กิ ดจ า กคว า มผิดปกติ ใ นพันธุ กร ร ม หรือเ กิ ดขึ้ น ใ นโ คร โ มโ ซ ม ซึ่ ง ส า มา ร ถถ่ า ยทอดภา ยใ นคร อบครัว จ า ก รุ่นสู่รุ่นไ ด้ แ ละ ก่ อ ใ ห้เ กิ ดคว า มผิดปกติ ตั้ง แต่ กำ เ นิด ใ น ปั จ จุ บันยัง ไ ม่มีวิธีรักษา ใ ห้หา ยไ ด้ ทำ ไ ด้เ พียง รักษา ตา ม อา กา ร และ ติ ดตา มผลเ ป็นร ะ ยะ เ ท่ า นั้น

บทที่ 5 เรื่อง โรคทางพันธุกรรม คือ โรคที่เกิดจากความผิดปกติในพันธุกรรม หรือเกิดขึ้นในโครโมโซม ซึ่งสามารถ ถ่ายทอดภายในครอบครัวจากรุ่นสู่รุ่นได้ และก่อให้เกิดความผิดปกติตั้งแต่กำเนิด ในปัจจุบันยังไม่มีวิธีรักษาให้หายได้ ทำได้เพียงรักษาตามอาการและติดตามผลเป็น ระยะเท่านั้น ยีน (Gene) คือ หน่วยพื้นฐานทางพันธุกรรมซึ่งเป็นส่วนประกอบของดีเอ็นเอ (Deoxyribonucleic Acid: DNA) รวมกันตั้งแต่ไม่กี่ร้อยยีนไปจนถึงหลายล้านรวม กัน ทั้งนี้ได้มีการประมาณว่าในร่างกายมนุษย์มียีนอยู่ที่ประมาณ 20,000-25,000 ยีน และเมื่อยีนหลาย ๆ ยีนรวมกันก็จะกลายเป็นสายดีเอ็นเอ ที่มีลักษณะเป็นแท่ง เกลียว และเมื่อสายดีเอ็นเออยู่รวมกันมาก ๆ ก็จะกลายเป็นโครโมโซม โครโมโซม เป็นสารพันธุกรรมที่อยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ในแต่ละเซลล์ ไม่ สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า โดยในแต่ละนิวเคลียสจะมีโครโมโซมทั้งหมด 23 คู่ หรือทั้งหมด 46 แท่ง โครโมโซม 22 คู่แรกจะทำหน้าที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ใน ร่างกายยกเว้นเรื่องเพศ ส่วนโครโมโซมคู่ที่ 23 จะควบคุมลักษณะความแตกต่างกัน ในเรื่องเพศ ทำให้เกิดเป็นเพศชายและหญิง หากเป็นเพศหญิง จะมีโครโมโซม X 2 ตัว ส่วนเพศชายจะมีโครโมโซม X และ Y อย่างละ 1 ตัว ทั้งนี้การถ่ายทอดทาง พันธุกรรมจะถูกส่งต่อกันจากรุ่นสู่รุ่นผ่านการปฏิสนธิ ซึ่งโครโมโซมจะถูกถ่ายทอด มาจากทางอสุจิของเพศชาย 23 แท่ง และทางไข่ของเพศหญิง 23 แท่ง รวมกันเป็น 46 แท่ง

หากพ่อหรือแม่มีลักษณะโครโมโซมที่ผิดปกติ หรือเกิดการผ่าเหล่าในกระบวนการ ปฏิสนธิ ก็จะทำให้เด็กที่เกิดออกมามีลักษณะผิดปกติที่เรียกโรคทางพันธุกรรม (Genetic Disorders) ได้ โรคทางพันธุกรรม สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท ตามการเกิดโรคและลักษณะทางพันธุกรรม ดังนี้ โรคที่เกิดจากความผิดปกติของยีนเดี่ยว (Single Gene Disorder) คือโรคทาง พันธุกรรมที่เกิดจากการผ่าเหล่าของยีน โดยการผ่าเหล่านี้อาจเกิดขึ้นที่โครโมโซม เพียงแท่งเดียว หรือที่โครโมโซมหลายแท่งก็ได้ ความผิดปกติอาจเกิดจากการ ถ่ายทอดกันทางพันธุกรรมของยีน 2 ชนิด คือ ยีนเด่น (Dominant) และยีนด้อย (Recessive) ดังนี้ - โรคที่เกิดจากยีนเด่น (Autosomal Dominant) เกิดจากการที่ทารกได้รับยีนเด่น มาจากพ่อหรือแม่คนใดคนหนึ่ง ซึ่งการได้รับยีนเด่นที่มีพันธุกรรมผิดปกติเพียง 1 ยีนทำให้มีโอกาสที่จะเกิดโรคทางพันธุกรรมได้ถึง 50% ต่างโรคจากยีนด้อยที่ต้องมี ยีนด้อย 2 ยีนขึ้นไปจึงจะทำให้มีโอกาสเกิดโรคทางพันธุกรรมได้ โดยโรคที่เกิดจาก ยีนเด่น ได้แก่ โรคประสาทชักกระตุก (Huntington's Disease) โรคท้าวแสนปม (Neurofibromatosis) และโรคถุงน้ำในไต (Polycystic Kidney Disease) เป็นต้น - โรคที่เกิดจากยีนด้อย (Autosomal Recessive) เป็นโรคที่เกิดจากการได้รับยีน ด้อยจากพ่อและแม่ โดยจะแสดงอาการก็ต่อเมื่อพ่อและแม่อยู่ในสถานะเป็นพาหะ ทั้งคู่ เด็กที่เกิดจึงจะมีโอกาสเป็นโรคที่เกิดจากยีนด้อย หากมีเพียงพ่อหรือแม่คนใด คนหนึ่งเป็นพาหะ หรือมีอาการป่วยเพียงคนเดียว โอกาสที่เด็กจะได้รับยีนที่แสดง โรคก็จะน้อยลง โรคที่เกิดจากยีนด้อย ได้แก่ โรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียว (Sickle Cell Disease) โรคซีสติกไฟโบรซีส (Cystic Fibrosis) โรคฟีนิลคีโตนูเรีย (Phenylketonuria) และโรคถุงน้ำในไตในยีนด้อย (Autosomal Recessive Polycystic Kidney Disease) - โรคที่เกิดจากโครโมโซมเพศ (X-linked) เป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดได้น้อย โดย มีสาเหตุเกิดจากความผิดปกติของยีนเด่น (Sex-linked Dominant) และยีนด้อย (Sex-linked Recessive) ที่อยู่ภายในโครโมโซมเพศ ส่งผลให้เกิดโรคต่าง ๆ เช่น โรคฮีโมฟีเลีย (Hemophilia) เป็นต้น โรคที่เกิดจากความผิดปกติของโครโมโซม (Chromosomal Abnormalities Disorder) มีสาเหตุเกิดจากลักษณะโครโมโซม หรือจำนวนของโครโมโซมผิดปกติ ซึ่งสามารถแบ่งความผิดปกติของโครโมโซมได้เป็น 2 แบบได้แก่ - ความผิดปกติที่จำนวน (Numerical Abnormalities) เกิดจากการที่โครโมโซมมี จำนวนเกินหรือขาดไป โรคทางพันธุกรรมที่เกิดในกลุ่มนี้ได้แก่ ดาวน์ซินโดรม (Down Syndrome) และโรคเทอร์เนอร์ (Turner's Syndrome) เป็นต้น - ความผิดปกติของลักษณะโครโมโซม (Structural Abnormalities) เกิดจาก ลักษณะของโครโมโซมผิดเพี้ยนไปจากที่ควรจะเป็น เช่น ขาดหายไป หรือมี โครโมโซมซ้ำกัน อยู่ผิดตำแหน่ง ขาดออกจากกัน กลับหัวกลับหาง หรือมีลักษณะ คล้ายแหวนหรือเป็นวงกลม โรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากความผิดปกติเหล่านี้ได้แก่ โรคมนุษย์หมาป่า (Wolf-Hirschhorn Syndrome) หรือโรคจาคอบเซน (Jacobsen Syndrome)

โรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของพันธุกรรม (Complex Disorders หรือ Multifactorial Inheritance) เป็นโรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน โดยมีปัจจัย มาจากวิถีการใช้ชีวิต หรือสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งโรคในกลุ่มที่พบได้ บ่อยคือ โรคหัวใจ โรคอัลไซเมอร์ โรคเบาหวาน โรคอ้วน หรือโรคมะเร็งเป็นต้น โรคทางพันธุกรรมที่พบได้บ่อย โรคที่เกิดจากความผิดปกติทางพันธุกรรมมี มากมายหลายชนิด ขึ้นอยู่กับความผิดปกติของสารพันธุกรรม แต่ที่พบได้บ่อยนั้น ได้แก่ - โรคถุงน้ำในไต (Polycystic Kidney Disease) - โรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียว (Sickle Cell disease) - โรคซีสติกไฟโบรซีส (Cystic fibrosis) - โรคประสาทชักกระตุก (Huntington's disease) - โรคธาลัสซีเมีย (Thalassemia) - โรคฮีโมฟีเลีย (Hemophilia) - ดาวน์ซินโดรม (Down Syndrome) - โรคตาบอดสี การวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรม การวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมนั้น แพทย์จะคำนึง ถึงลักษณะทางกายภาพของพ่อแม่ ประวัติครอบครัว และนำมาวิเคราะห์ร่วมกับผล การตรวจพันธุกรรมด้วยวิธีต่าง ๆ โดยสิ่งที่ช่วยให้แพทย์สามารถวินิจฉัยหาโรคทาง พันธุกรรมได้มีดังนี้ การตรวจร่างกาย ลักษณะทางกายภาพสามารถบ่งบอกความผิดปกติทาง พันธุกรรมได้ โดยวิธีดังกล่าวจะทำเมื่อเด็กคลอดออกมาแล้ว โดยผู้เชี่ยวชาญทาง ด้านพันธุกรรมจะทำการตรวจวัดขนาดศีรษะ ระยะห่างระหว่างดวงตา ความยาว ของแขนและขา อาจมีการตรวจระบบประสาท ตรวจสายตา และเอกซเรย์ดูภายใน ร่างกาย เพื่อนำมาวินิจฉัยว่าทารกป่วยด้วยโรคทางพันธุกรรมหรือไม่ ประวัติสุขภาพของพ่อและแม่ ประวัติการรักษาต่าง ๆ ของพ่อและแม่ที่เกิดขึ้น ตั้งแต่กำเนิดถือเป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยให้แพทย์วิเคราะห์ได้ว่าทารกที่กำลังจะ เกิดมาหรือเกิดมาแล้วนั้นมีความผิดปกติทางพันธุกรรมหรือไม่ ประวัติสุขภาพของครอบครัว ความผิดปกติทางพันธุกรรมมักเกิดขึ้นภายใน ครอบครัว ดังนั้นหากแพทย์ทราบว่ามีคนในครอบครัวป่วยด้วยโรคทางพันธุกรรม ใด ๆ ก็ตาม ก็จะทำให้แพทย์สามารถวิเคราะห์แบบแผนความเสี่ยงของโรคทาง พันธุกรรมที่อาจเกิดกับทารกที่กำลังจะเกิดมาได้ การตรวจพันธุกรรม เป็นการตรวจที่สามารถระบุความผิดปกติของพันธุกรรมได้ ชัดเจน และสามารถตรวจได้หลายวิธี โดยมักใช้การตรวจพันธุกรรมกับกรณีดังต่อ ไปนี้

- ตรวจหาโรคทางพันธุกรรมของทารกในครรภ์ของแม่ - ตรวจหาความผิดปกติของยีนในร่างกายของพ่อและแม่ ที่อาจถ่ายทอดไปสู่ลูกได้ - การตรวจคัดกรองตัวอ่อนในครรภ์ของแม่เพื่อหาโรคทางพันธุกรรม - ตรวจหาโรคทางพันธุกรรมในผู้ใหญ่ก่อนที่จะเกิดอาการขึ้น - ตรวจวินิจฉัยเพื่อยืนยันโรคในผู้ที่เริ่มมีอาการของโรคทางพันธุกรรม - ตรวจวินิจฉัยเพื่อใช้ประกอบในการเลือกใช้ยาและปริมาณของยาที่เหมาะสมกับผู้ ป่วย ในการตรวจ แพทย์จะนำเอาตัวอย่างเลือดหรือเนื้อเยื่อของผู้เข้ารับการตรวจ หรือ ใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อนำตัวอย่างดีเอ็นเอของทารกในครรภ์ส่งตรวจยังห้องปฏิบัติ การ โดยในการตรวจทางห้องปฏิบัติการสามารถตรวจหาความผิดปกติทาง พันธุกรรมได้ 3 วิธี คือ - การตรวจสารพันธุกรรม (Molecular Genetic Tests) เป็นการตรวจโดยนำยีน หรือดีเอ็นเอ (DNA) ช่วงสั้น ๆ มาตรวจเพื่อระบุลักษณะของยีนว่ามีการ เปลี่ยนแปลงหรือมีการกลายพันธุ์ซึ่งนำไปสู่โรคทางพันธุกรรมหรือไม่ - การตรวจโครโมโซม (Chromosomal Genetic Tests) เป็นการตรวจวิเคราะห์ โครโมโซม หาความเปลี่ยนแปลงในโครโมโซม ความยาว และจำนวน - การตรวจสารชีวเคมีในพันธุกรรม (Biochemical Genetic Tests) เป็นการตรวจ นับและดูการทำงานของระดับโปรตีนภายในสารพันธุกรรม ซึ่งความผิดปกติเพียง เล็กน้อยก็ก่อให้เกิดโรคทางพันธุกรรมได้ การตรวจพันธุกรรมสามารถทำได้ตั้งแต่ทารกยังอยู่ในครรภ์ หรือแม้จะเข้าสู่วัยสูง อายุแล้วก็สามารถตรวจได้ ซึ่งการตรวจนี้จะช่วยให้แพทย์พบความผิดปกติ ที่แม้จะ ไม่สามารถรักษาให้หายได้ แต่ก็ช่วยให้แพทย์สามารถวางแผนในการดูแลและประ คับประคองอาการของผู้ป่วยได้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ การตรวจพันธุกรรมยังช่วยให้ บุคคลในครอบครัวทราบถึงความเสี่ยงที่จะมีการถ่ายทอดความผิดปกติทาง พันธุกรรมไปสู่คนรุ่นต่อ ๆ ไป หรือผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในครอบครัว - การรักษาโรคทางพันธุกรรม โรคทางพันธุกรรมเกิดขึ้นจากสารพันธุกรรมที่ เป็นต้นกำเนิดของเซลล์ในร่างกาย จึงทำให้โรคทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ไม่สามารถ รักษาให้หายได้ ทำได้เพียงรักษาตามอาการ หรือประคับประคองสุขภาพของผู้ป่วย ให้สมบูรณ์มากที่สุด นอกจากนี้ ผู้ป่วยโรคทางพันธุกรรมจำเป็นต้องพบแพทย์ อย่างสม่ำเสมอเพื่อติดตามอาการ และป้องกันภาวะแทรกซ้อนต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้น ในภายหลัง ในปัจจุบันมีการรักษาแบบใหม่ที่เรียกว่า การรักษาด้วยวิธียีนบำบัด (Gene Therapy) ซึ่งเป็นเทคนิคการรักษาที่จะเข้าไปเปลี่ยนแปลงยีนของผู้ป่วย ทำให้ ความผิดปกติลดลงหรือหมดไปได้ แต่การรักษาดังกล่าวก็ยังไม่มีผลยืนยันว่ามี ประสิทธิภาพเพียงใด และยังคงอยู่ในระหว่างการศึกษาวิจัย - การป้องกันโรคทางพันธุกรรม ในปัจจุบันยังไม่มีวิธีใดทางการแพทย์ที่ช่วย ป้องกันโรคทางพันธุกรรมได้ แต่ก็สามารถรับมือได้ โดยครอบครัวที่มีประวัติโรค ทางพันธุกรรม หรือมีความเสี่ยงว่าความผิดปกตินี้จะถ่ายทอด

ไปยังสมาชิกครอบครัวรุ่นต่อไป ควรเข้ารับการปรึกษาทางพันธุศาสตร์ก่อนตั้ง ครรภ์ (Prenatal Genetic Counseling) ซึ่งผู้เชี่ยวชาญจะคอยแนะนำและให้ข้อมูล เกี่ยวกับโอกาสและความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการตั้งครรภ์ เพื่อให้ครอบครัว ที่วางแผนจะมีบุตรสามารถตัดสินใจได้ว่าจะเริ่มการตั้งครรภ์หรือไม่ การเข้ารับคำ ปรึกษาไม่จำเป็นต้องเป็นครอบครัวที่มีความเสี่ยงโรคทางพันธุกรรมเท่านั้น แต่ยังมี คนบางกลุ่มที่ควรเข้ารับคำปรึกษาด้วย เช่น - ผู้ที่มีอายุมากกว่า 35 ปี และต้องการมีบุตร - ผู้ที่เคยมีประวัติการแท้ง หรือทารกเสียชีวิตในครรภ์โดยไม่ทราบสาเหตุมากกว่า 3 ครั้ง - ผู้ที่เคยได้รับการรักษาด้วยเคมีบำบัด และผู้ที่มีปัญหาสุขภาพ เช่น โรคลมชัก โรค เบาหวาน เพราะอาจส่งผลกระทบต่อทารกได้ - ผู้ที่เคยได้รับสารเคมีที่อาจส่งผลให้เกิดความพิการแต่กำเนิดของทารก - ผู้ที่มีการติดเชื้อไวรัสระหว่างตั้งครรภ์ - ผู้ที่ใช้ยาหรือแอลกอฮอล์ในระหว่างตั้งครรภ์ - มารดาที่มีผลการตรวจสงสัยกลุ่มอาการดาวน์ของทารกในครรภ์ (Nuchal Translucency Screening) - มารดาที่มีการตรวจอัลตราซาวด์และพบความผิดปกติของทารก - ผู้ที่มีความกังวลว่าจะเกิดความพิการแต่กำเนิดของทารก หรือโรคทางพันธุกรรม และต้องการการตรวจวินิจฉัยเพิ่มเติม ในการเข้ารับคำปรึกษา จะกินเวลา 20-60 นาทีต่อครั้ง โดยผู้เชี่ยวชาญอาจให้ทั้ง พ่อและแม่ทำการตรวจทางพันธุกรรมเพิ่มเติม วิธีการตรวจขึ้นอยู่กับอายุครรภ์ โดย วิธีที่นิยมใช้ในการตรวจทางพันธุกรรม ได้แก่ - การเจาะน้ำคร่ำ (Amniocentesis) เป็นการตรวจโดยเจาะเอาน้ำคร่ำที่อยู่รอบตัวเด็ก ภายในมดลูกมาตรวจ วิธีนี้จะใช้กับครรภ์ที่มีอายุ 16-20 สัปดาห์ ซึ่งจะช่วยให้แพทย์ และพ่อแม่ทราบถึงความผิดปกติของทารกที่จะเกิดมาได้ - การตรวจโครโมโซม (Chorionic Villus Sampling) เป็นการตรวจโดยนำตัวอย่างของ รกมาตรวจดูความผิดปกติที่โครโมโซม โดยมักตรวจในช่วงอายุครรภ์ 10-13 สัปดาห์ ซึ่งการตรวจเหล่านี้จะช่วยประกอบคำแนะนำและการตัดสินใจของครอบครัว และหาก หลังเริ่มตั้งครรภ์แล้วทารกมีความผิดปกติ ผู้เชี่ยวชาญก็จะชี้แจงทั้งข้อดีข้อเสีย หรือ เสนอทางเลือกให้ครอบครัวตัดสินใจอีกครั้งหนึ่ง หากครอบครัวตัดสินใจจะยุติการตั้ง ครรภ์ ก็สามารถทำได้ทันทีโดยไม่ผิดกฎหมาย โรคทางพันธุกรรมเป็นโรคที่ไม่สามารถคาดเดาการเกิดได้ แต่ก็สามารถรับมือและ แก้ไขปัญหาได้ หากเรียนรู้และเข้าใจเกี่ยวกับโรคนี้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ยังช่วยให้คู่ สามีภรรยาที่ต้องการมีบุตรสามารถวางแผนครอบครัวได้อย่างรอบคอบมากขึ้นอีก ด้วย

บทที่ 6 เ ท ค โ น โ ล ยี ชี ว ภ า พ เ ทคโ นโ ลยีชีว ภา พ คื อ คว า มรู้ที่ เ กี่ ยว ข้อง กั บกา ร ปร ะ ยุ กต์ ใ ช้สิ่ง มีชีวิต หรือ ผลิ ตภั ณฑ์ ต่ า ง ๆ ของ สิ่ง มีชีวิต เ ช่น เ อ นไ ซ ม์ หรือ โ ปร ตี นช นิดต่ า ง ๆเ ป็นต้ น เ พื่ อใ ห้เ กิ ดปร ะ โ ยช น์กั บมนุษยช า ติ

บทที่ 6 เรื่อง เทคโนโลยีชีวภาพ เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) คือ ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต หรือผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น เอนไซม์ หรือโปรตีนชนิดต่างๆ เป็นต้น เพื่อให้เกิดประโยชน์กับมนุษยชาติ ความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพอาจก่อให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและ ทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ส่งผลให้เกิดกระบวนการสร้าง กระบวนการทำลาย หรือการก่อให้เกิดสิ่งใหม่ที่ดำเนินอยู่ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งกระบวนการ ทางชีวเคมีที่เกิดขึ้น ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เป็นผลมาจากการทำงานของสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอ และ หน่วยพันธุกรรมหรือยีน การศึกษางานด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องอาศัยความรู้พื้น ฐาน เกี่ยวกับสารพันธุกรรม และพฤติกรรมของสารพันธุกรรม รวมทั้งวิธีการสำคัญต่างๆ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการด้านเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการ นำไปใช้อย่างมี ประสิทธิภาพ เทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติก็คือ เทคโนโลยีการหมัก (Fermentation Technology) และ เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ คือ เทคโนโลยีรีคอมบิแน นท์ดีเอ็นเอ (DNA Recombinant Technology) หรือ พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) เป็นความรู้ หรือ วิชาการที่สามารถนำสิ่งมีชีวิต หรือ ผลผลิตจากสิ่งมีชีวิตมาใช้ หรือ มาปรับเปลี่ยน และประยุกต์ เพื่อใช้ประโยชน์ เรารู้จัก การใช้เทคโนโลยีชีวภาพมานานแล้ว การทำน้ำปลา ซีอิ๊ว การหมักอาหาร หมักเหล้า ล้วน เป็นเทคโนโลยีชีวภาพแบบดั้งเดิม เช่นเดียวกับ การปรับปรุงพันธุ์พืช สัตว์ ให้มีผลผลิตมาก ขึ้น มีคุณภาพดีขึ้น หรือ การนำสมุนไพรมาใช้รักษาโรค บำรุงสุขภาพ ก็จัดว่าเป็น เทคโนโลยีชีวภาพแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเมื่อกล่าวถึงเทคโนโลยีชีวภาพ เรามักหมายถึง เทคโนโลยีสมัยใหม่ ที่มีวิทยาศาสตร์หลายสาขาวิชาผสมผสานกันอยู่ ทั้งชีววิทยา เคมี ชีวเคมี ไปจนถึง ฟิสิกส์ และวิศวกรรม ซึ่งอาจเรียกได้ว่า เป็น “สหวิทยาการ” ที่นำความรู้พื้นฐานด้านต่างๆ เกี่ยว กับสิ่งมีชีวิต ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ จากบทความทางวิชาการประกอบการอภิปราย เรื่อง เทคโนโลยีชีวภาพสำหรับฟาร์มเพาะ และเลี้ยงกุ้งกุลาดำ โดย รศ. น.สพ. เกรียงศักดิ์ พูนสุข คณะสัตวแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย ในงานวันกุ้งกุลาดำ ครั้งที่ 11 ที่จังหวัดสุราษฎร์ธานี ได้กล่าวไว้ว่า เทคโนโลยี ชีวภาพ หมายถึง การนำหลักการ หรือวิทยาการทางวิทยาศาสตร์ มาประยุกต์ใช้ในการผลิต ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้มีคุณประโยชน์มากที่สุด จากการแปลความ หมายของคำว่า BIO หมายถึง สิ่งมีชีวิต TECHNOLOGY หมายความถึง วิทยาการ หรือวิธี การ อาจสรุปง่ายๆว่า เทคโนโลยีชีวภาพ หมายถึง วิทยาการทางวิทยาศาสตร์ ในการนำเอา สิ่งมีชีวิตมาใช้

ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ถูกจัดอยู่ในกลุ่มของเทคโนโลยีชีวภาพมีมากมาย ได้แก่ 1. พันธุวิศวกรรม : เป็นกระบวนการ ที่เจาะจงเลือกหน่วยพันธุกรรม (Gene) บางตัว ของสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่ง (ไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือ จุลินทรีย์) และนำไปใส่ใน สิ่งมีชีวิตอีกประเภทหนึ่ง เพื่อทำให้เกิดลักษณะพิเศษที่ต้องการ รวมถึงการตัด และต่อพันธุกรรม เช่น การตัดพันธุกรรมในการสร้างน้ำย่อยของเชื้อ R. oryzae ไป ต่อเพิ่มให้กับ R. oryzae อีกตัวหนึ่ง ทำให้ R. oryzae ตัวที่ถูกเพิ่มพันธุกรรม สามารถสร้างน้ำย่อยได้มากขึ้น 2. การผลิตวัคซีน : วัคซีนทุกชนิดนับว่าเป็นผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีชีวภาพเช่น เดียวกัน วัคซีน อาจเตรียมได้จากเซลล์ของตัวก่อโรคทั้งหมด (Whole cells) หรือ เตรียมจากเปลือกหุ้มตัวเชื้อ (Capsule) หรือ เตรียมจากส่วนขนละเอียดรอบตัวเชื้อ (Pilli) ก็ได้ 3. สารกระตุ้นการสร้างภูมิคุ้มกันโรค : ผนังเซลล์ของจุลินทรีย์บางชนิด มีส่วน ประกอบของสารในกลุ่ม polysaccharides (เช่น Oligosaccharide และ Peptidoglycan เป็นต้น) สารพวกนี้ มีคุณสมบัติในการเกาะจับจุลินทรีย์ตัวก่อโรค และสามารถกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันโรคได้ดีขึ้น ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มนี้ มี ตั้งแต่การใช้ตัวเซลล์ (Whole cell), สกัดเพียงบางส่วน เช่น สาร Oligosaccharide จากผนังเซลล์ของยีสต์ แบคทีเรีย Pediococcus spp. และ Lactobacillus บาง สายพันธุ์

4. น้ำย่อย หรือ เอ็นไซม์ : น้ำย่อยที่สร้างจากสัตว์แต่ละชนิด มีความสามารถในการ ย่อยวัตถุดิบอาหารสัตว์ได้แตกต่างกัน เมื่อให้สัตว์กินวัตถุดิบบางชนิดแล้ว สัตว์ไม่ สามารถย่อยได้ ทำให้สิ้นเปลืองวัตถุดิบ ดังนั้นเป้าหมายของการใช้วัตถุดิบใน ปริมาณน้อย แต่ให้เกิดประโยชน์ (ย่อย) ได้ดีที่สุด ปัจจุบันจึงได้มีการผลิตน้ำย่อย ทั้งชนิดจำเพาะ เช่น น้ำย่อยที่ย่อยสารกลูแคน (Glucanase) หรือในรูปของน้ำย่อย รวม (Enzyme cocktail) มาใช้ผสมในอาหารสัตว์ ทำให้สามารถลดปริมาณการใช้ วัตถุดิบได้ และสัตว์เจริญเติบโตได้ดี น้ำย่อยที่กล่าวถึงนี้ คือผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก กระบวนการสันดาป (Metabolic products) ซึ่งส่วนใหญ่มาจากกระบวนการหมัก ของจุลินทรีย์ 5. วิตามิน : วิตามิน เป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการสันดาปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ จากการผลิตของจุลินทรีย์ เช่น กากเบียร์ จะมีส่วนประกอบของวิตามิน บี หลาย ชนิด เป็นต้น 6. โปรตีน และกรดอะมิโน : ตัวเซลล์ของจุลินทรีย์หลายชนิด มีส่วนประกอบของ โปรตีน และกรดอะมิโน 7. สารสกัดจากพืช : สารสกัดจากพืชบางชนิด มีคุณสมบัติ เป็นสารทำลายศัตรูพืช หรือ ออกฤทธิ์ทำลายแบคทีเรียบางชนิดได้ 8. สารเสริมชีวนะ : หรือ ที่เรียกว่า โปรไบโอติก เป็นผลิตภัณฑ์ทางเทคโนโลยี ชีวภาพ ที่อาจกล่าวได้ว่า ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้ เป็นที่รู้จักมากที่สุดในวงการการเลี้ยง สัตว์ สารเสริมชีวนะ ประกอบด้วยกลุ่มของจุลินทรีย์ที่มีคุณประโยชน์ ได้แก่ แบคทีเรีย (Bacteria) ยีสต์ (Yeasts) และรา (Fungi) โดยเฉพาะพวกแบคทีเรีย ที่ สามารถสร้างกรดแลคติค และกรดไขมันระเหย (Lactic acid and Volatile Fatty acid) ความสำคัญของสารเสริมชีวนะ นอกจากจะสร้างกรด เพื่อยับยั้งการเจริญ ของจุลินทรีย์ตัวก่อโรคแล้ว ยังมีความสามารถในการเจริญทวีจำนวนได้รวดเร็ว เบียดบัง หรือข่ม และแข่งจุลินทรีย์ที่ก่อโรคได้อีกด้วย และสารเสริมชีวนะนี้ ตัวเซลล์ ยังประกอบด้วยสารสำคัญ ในการกระตุ้นการสร้างภูมิคุ้มกันโรค พวก polysaccharide และ peptidoglycan อีกด้วย มีผู้อธิบายถึงการที่จุลินทรีย์พวกนี้

ผลิตภัณฑ์ชีวภาพ : ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพ ที่ใช้ในการเลี้ยงกุ้ง มีหลายประเภท เช่น 1. ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในการควบคุมคุณภาพน้ำ และการบำบัดน้ำ ส่วนใหญ่เป็นกลุ่มจุลินทรีย์ 2. ผลิตภัณฑ์ สารเสริมชีวนะ หรือ โปรไบโอติก : เป็นกลุ่มของจุลินทรีย์ 3. ผลิตภัณฑ์ สารช่วยย่อย หรือน้ำย่อย : เป็นผลผลิตจากจุลินทรีย์ 4. ผลิตภัณฑ์ สารกระตุ้นการสร้างภูมิคุ้มกันโรค : เป็นผลผลิตจากจุลินทรีย์ 5. ผลิตภัณฑ์ สารบำบัด และรักษา : ผลผลิตจากจุลินทรีย์ และสารสกัดจากพืชธรรมชาติ จะเห็นได้ว่า ผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่ใช้ในการเลี้ยงกุ้งกุลาดำส่วนใหญ่เป็นจุลินทรีย์ที่ มีความหลากหลายทั้งชนิด และสายพันธุ์ นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ หรือสารชีวภาพ ยัง มีสารสกัดจากพืชธรรมชาติ หรือที่เรียกว่า “สมุนไพร” รวมอยู่ด้วย สมุนไพร สามารถนำมาใช้เป็นสารทดแทนยาปฏิชีวนะ (Antibiotics) ได้ เนื่องจากสารสกัด จากสมุนไพรบางชนิด มีคุณสมบัติในการบำบัด และรักษาโรคในกุ้งกุลาดำได้เป็น อย่างดี

ขอบ คุณ ค่ะ ก ลุ่ ม วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ น่ า รู้ โ ร ง เ รี ย น โ พ ธิ์ ต า ก พิ ท ย า ค ม ก ลุ่ ม ส า ร ะ ก า ร เ รี ย น รู้ วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ แ ล ะ เ ท ค โ น โ ล ยี สำ นั ก ง า น เ ข ต พื้ น ที่ ก า ร ศึ ก ษ า มั ธ ย ม ศึ ก ษ า ห น อ ง ค า ย