(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา2

คูม� อื ครู ร�ยวิช�เพิ่มเติมวิทย�ศ�สตร� วิช� ชีววทิ ย� ช้นั มธั ยมศึกษ�ปท� ี่ ๔ เล�ม ๒ ต�มผลก�รเรียนร�ู กล�ุมส�ระก�รเรยี นร�ูวทิ ย�ศ�สตร� (ฉบับปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ต�มหลกั สูตรแกนกล�งก�รศกึ ษ�ขนั้ พ้นื ฐ�นพทุ ธศักร�ช ๒๕๕๑ จดั ท�ำ โดย สถาบนั ส�งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร�และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธกิ าร พ.ศ. ๒๕๖๑



คำชี้แจง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดทาตัวช้ีวัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษา ข้ัน พ้ืนฐานพุทธศักราช ๒๕๕๑ โดยมีจุดเน้นเพื่อต้องการพัฒนาผู้เรียนให้มีความรู้ความสามารถท่ีทัดเทียมกับ นานาชาติ ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ท่ีเชื่อมโยงความรู้กับกระบวนการ ใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้และ แก้ปัญหาที่หลากหลาย มีการทากิจกรรมด้วยการลงมือปฏิบัติเพื่อให้ผู้เรียนได้ใช้ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ และทักษะแห่งศตวรรษที่ ๒๑ ซึ่งในปีการศึกษา ๒๕๖๑ เป็นต้นไปโรงเรียนจะต้องใช้หลักสูตรกลุ่ม สาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) สสวท. ได้มีการจัดทาหนังสือเรียนที่เป็นไปตาม มาตรฐานหลักสูตรเพ่ือให้โรงเรียนได้ใช้สาหรบั จัดการเรยี นการสอนในชั้นเรียน และเพื่อให้ครูผู้สอนสามารถสอน และจัดกจิ กรรมต่างๆ ตามหนังสอื เรียนได้อยา่ งมปี ระสิทธภิ าพ จึงไดจ้ ดั ทาค่มู ือครูสาหรับใชป้ ระกอบหนงั สือเรียน ดงั กล่าว คู่มือครูรายวิชาเพ่ิมเติมวิทยาศาสตร์ ชีววิทยา ช้ันมัธยมศึกษาปีที่ ๔ เล่ม ๒ น้ี ได้บอกแนวการจัดการ เรยี นการสอนตามเนื้อหาในหนังสือเรียนเก่ียวกับ หลกั การถ่ายทอดลกั ษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชวี ิต โครงสร้าง และองค์ประกอบทางเคมีของดีเอ็นเอ การจาลองดีเอ็นเอ กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน การเกิดมิวเทชัน หลักการและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทางดเี อ็นเอ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวติ ซ่ึงครูผู้สอนสามารถนาไปใช้เป็น แนวทางในการวางแผนการจัดการเรียนรู้ให้บรรลุจุดประสงค์ท่ีต้ังไว้ โดยสามารถนาไปจัดกิจกรรมการเรียนรู้ได้ ตามความเหมาะสมและความพร้อมของโรงเรียน ในการจัดทาคู่มือครูเล่มน้ี ได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดีย่ิงจาก ผ้ทู รงคุณวุฒิ นักวิชาการอสิ ระ คณาจารย์ รวมท้งั ครผู สู้ อน นักวิชาการ จากทั้งภาครฐั และเอกชน จึงขอขอบคุณมา ณ ทนี่ ี้ สสวท. หวังเป็นอย่างยิ่งว่าคู่มือครูรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ ชีววิทยา ช้ันมัธยมศึกษาปีท่ี ๔ เล่ม ๒ น้ี จะเป็นประโยชน์แก่ผู้สอน และผู้ที่เก่ียวข้องทุกฝ่าย ที่จะช่วยให้การจัดการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ ได้อย่างมี ประสิทธิภาพ หากมีข้อเสนอแนะใดที่จะทาให้คู่มือครูเล่มนี้มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น โปรดแจ้ง สสวท. ทราบด้วย จะขอบคณุ ยงิ่ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธิการ

ข้อแนะน�ำ ท่ัวไปในการใชค้ ่มู อื ครู วิทยาศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกับทุกคนท้ังในชีวิตประจำ�วันและการงานอาชีพต่าง ๆ รวมทั้งมี บทบาทสำ�คัญในการพัฒนาผลผลิตต่าง ๆ ที่ใช้ในการอำ�นวยความสะดวกท้ังในชีวิตและการทำ�งาน นอกจากนี้วิทยาศาสตร์ยังช่วยพัฒนาวิธีคิดและทำ�ให้มีทักษะที่จำ�เป็นในการตัดสินใจและแก้ปัญหา อย่างเป็นระบบ การจัดการเรียนรู้เพื่อให้นักเรียนมีความรู้และทักษะที่สำ�คัญตามเป้าหมายของ  การจดั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรจ์ งึ มคี วามส�ำ คญั ยง่ิ ซง่ึ เปา้ หมายของการจดั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ มดี งั น้ี 1. เพ่ือใหเ้ ขา้ ใจหลักการและทฤษฎที ีเ่ ปน็ พ้นื ฐานของวชิ าวิทยาศาสตร์ 2. เพอื่ ใหเ้ กดิ ความเขา้ ใจในลกั ษณะ ขอบเขต และข้อจ�ำ กดั ของวิทยาศาสตร์ 3. เพ่อื ใหเ้ กดิ ทกั ษะท่ีสำ�คญั ในการศกึ ษาคน้ ควา้ และคิดคน้ ทางวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี 4. เพ่อื พฒั นากระบวนการคดิ และจินตนาการ ความสามารถในการแก้ปัญหาและการจดั การ ทกั ษะ ในการสื่อสารและความสามารถในการตดั สินใจ 5. เพ่ือใหต้ ระหนกั ถึงความสัมพันธ์ระหวา่ งวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี มวลมนษุ ย์ และสภาพแวดล้อม ในเชงิ ท่ีมีอทิ ธพิ ลและผลกระทบซึ่งกนั และกัน 6. เพอ่ื น�ำ ความรคู้ วามเขา้ ใจเรอื่ งวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ไปใชใ้ หเ้ กดิ ประโยชนต์ อ่ สงั คมและการ ด�ำ รงชวี ติ อย่างมคี ุณค่า 7. เพอื่ ใหม้ ีจติ วทิ ยาศาสตร์ มคี ณุ ธรรม จริยธรรม และคา่ นิยมในการใชค้ วามรทู้ างวทิ ยาศาสตรอ์ ยา่ ง สร้างสรรค์ คู่มือครูเป็นเอกสารท่ีจัดทำ�ขึ้นควบคู่กับหนังสือเรียน สำ�หรับให้ครูได้ใช้เป็นแนวทางใน  การจัดการเรียนรู้เพื่อให้นักเรียนได้รับความรู้และมีทักษะท่ีสำ�คัญตามจุดประสงค์การเรียนรู้ใน  หนงั สอื เรยี น ซงึ่ สอดคลอ้ งกบั ผลการเรยี นรู้ รวมทง้ั มสี อื่ การเรยี นรใู้ นเวบ็ ไซตท์ ส่ี ามารถเชอื่ มโยงไดจ้ าก QR code หรือ URL ท่ีอยู่ประจำ�แต่ละบท ซึ่งครูสามารถใช้ส่งเสริมให้นักเรียนบรรลุเป้าหมายของ  การจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ได้ อย่างไรก็ตามครูอาจพิจารณาดัดแปลงหรือเพ่ิมเติมการจัด  การเรียนรู้ใหเ้ หมาะสมกบั บรบิ ทของแต่ละห้องเรยี นได้ โดยคู่มือครูมีองค์ประกอบหลกั ดังตอ่ ไปนี้ ผลการเรียนรู้ ผลการเรียนรูเ้ ปน็ ผลลัพธ์ท่คี วรเกดิ กับนกั เรียนทั้งด้านความร้แู ละทกั ษะ ซ่งึ ชว่ ยให้ครูได้ทราบ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ในแต่ละเน้ือหาและออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ให้สอดคล้องกับ 

ผลการเรยี นรไู้ ด้ ทง้ั นค้ี รอู าจเพม่ิ เตมิ เนอื้ หาหรอื ทกั ษะตามศกั ยภาพของนกั เรยี น รวมทง้ั อาจสอดแทรก เนื้อหาทเี่ กยี่ วข้องกบั ทอ้ งถิน่ เพ่อื ให้นักเรียนมีความรู้ความเขา้ ใจมากขนึ้ ได้ การวิเคราะหผ์ ลการเรยี นรู้ การวิเคราะห์ความรู้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 และ  จติ วิทยาศาสตร์ ท่ีเก่ียวขอ้ งในแต่ละผลการเรยี นรู้ เพ่ือใชเ้ ป็นแนวทางในการจดั การเรียนรู้ ผงั มโนทศั น์ แผนภาพที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความคิดหลัก ความคิดรอง และความคิดย่อย เพื่อช่วย ใหค้ รูเห็นความเช่อื มโยงของเน้อื หาภายในบทเรียน สาระสำ�คญั การสรุปเน้ือหาสำ�คัญของบทเรียน เพ่ือช่วยให้ครูเห็นกรอบเนื้อหาท้ังหมด รวมท้ังลำ�ดับของ เน้ือหาในบทเรียนนน้ั เวลาท่ใี ช้ เวลาท่ใี ชใ้ นการจัดการเรยี นรู้ ซ่งึ ครอู าจด�ำ เนนิ การตามขอ้ เสนอแนะที่กำ�หนดไว้ หรืออาจปรบั เวลาไดต้ ามความเหมาะสมกับบริบทของแต่ละหอ้ งเรียน ความรกู้ ่อนเรียน ค�ำ ส�ำ คญั หรอื ขอ้ ความทเ่ี ปน็ ความรพู้ น้ื ฐาน ซง่ึ นกั เรยี นควรมกี อ่ นทจ่ี ะเรยี นรเู้ นอ้ื หาในบทเรยี นนน้ั ตรวจสอบความรู้ก่อนเรียน ชดุ ค�ำ ถามและเฉลยท่ีใชใ้ นการตรวจสอบความรู้กอ่ นเรียนตามท่ีระบไุ ว้ในหนังสือเรยี น เพอ่ื ให้ ครไู ดต้ รวจสอบและทบทวนความรใู้ ห้นักเรยี นกอ่ นเร่มิ กจิ กรรมการจัดการเรยี นรู้ในแต่ละบทเรยี น การจัดการเรียนรู้ในแต่ละหัวข้ออาจมีองค์ประกอบแตกต่างกัน โดยรายละเอียดของแต่ละ  องคป์ ระกอบมดี ังน้ี - จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ท่ีต้องการให้นักเรียนเกิดความรู้ หรือทักษะหลังจากผ่าน กิจกรรมการจัดการเรียนรู้ในแต่ละหัวข้อ ซ่ึงสามารถวัดและประเมินผลได้ ท้ังนี้ครูอาจต้ัง  จุดประสงคเ์ พ่มิ เตมิ จากทใ่ี หไ้ ว้ ตามความเหมาะสมกับบริบทของแตล่ ะหอ้ งเรียน

- ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกดิ ขึ้น เนื้อหาท่ีนักเรียนอาจเกิดความเข้าใจคลาดเคล่ือนที่พบบ่อย ซึ่งเป็นข้อมูลให้ครูได้พึงระวังหรือ อาจเน้นยำ้�ในประเด็นดงั กล่าวเพอื่ ปอ้ งกนั การเกิดความเข้าใจที่คลาดเคลือ่ นได้ - แนวการจัดการเรียนรู้ แนวทางการจดั การเรยี นรทู้ สี่ อดคลอ้ งกบั จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ โดยมกี ารน�ำ เสนอทงั้ ในสว่ นของ เนอื้ หาและกจิ กรรมเปน็ ขน้ั ตอนอยา่ งละเอยี ด ทงั้ นคี้ รอู าจปรบั หรอื เพม่ิ เตมิ กจิ กรรมจากทใี่ หไ้ ว้ ตามความเหมาะสมกับบรบิ ทของแต่ละหอ้ งเรยี น กจิ กรรม การปฏิบัติที่ช่วยในการเรียนรู้เน้ือหาหรือฝึกฝนให้เกิดทักษะตามจุดประสงค์การเรียนรู้ของ  บทเรียน โดยอาจเปน็ การทดลอง การสาธิต การสบื คน้ ข้อมลู หรอื กิจกรรมอ่ืน ๆ ซง่ึ ควรให้นักเรยี นลงมอื ปฏิบตั ิกจิ กรรมดว้ ยตนเอง โดยองค์ประกอบของกจิ กรรมมีรายละเอียดดังนี้ - จุดประสงค์ เปา้ หมายท่ีตอ้ งการใหน้ กั เรียนเกดิ ความรู้หรอื ทักษะหลงั จากผา่ นกิจกรรมน้นั - วสั ดุและอปุ กรณ์ รายการวสั ดุ อปุ กรณ์ หรอื สารเคมี ทตี่ อ้ งใชใ้ นการท�ำ กจิ กรรม ซงึ่ ครคู วรเตรยี มใหเ้ พยี งพอส�ำ หรบั การจัดกจิ กรรม - การเตรียมล่วงหนา้ ขอ้ มูลเกย่ี วกับส่งิ ทค่ี รูตอ้ งเตรียมล่วงหนา้ ส�ำ หรับการจดั กจิ กรรม เชน่ การเตรียมสารละลายท่มี ี ความเขม้ ข้นต่าง ๆ การเตรียมตวั อย่างสง่ิ มชี วี ติ - ข้อเสนอแนะสำ�หรับครู ข้อมูลท่ีให้ครูแจ้งต่อนักเรียนให้ทราบถึงข้อควรระวัง ข้อควรปฏิบัติ หรือข้อมูลเพิ่มเติมใน  การท�ำ กิจกรรมนนั้  ๆ - ตวั อย่างผลการทำ�กจิ กรรม ตัวอย่างผลการทดลอง การสาธิต การสืบค้นข้อมูล หรือกิจกรรมอื่น ๆ เพื่อให้ครูใช้เป็นข้อมูล ส�ำ หรับตรวจสอบผลการท�ำ กิจกรรมของนกั เรียน - อภปิ รายและสรปุ ผล ตัวอย่างข้อมูลท่ีควรได้จากการอภิปรายและสรุปผลการทำ�กิจกรรม ซ่ึงครูอาจใช้คำ�ถาม  ทา้ ยกจิ กรรมหรอื ค�ำ ถามเพม่ิ เตมิ เพอ่ื ชว่ ยใหน้ กั เรยี นอภปิ รายในประเดน็ ทตี่ อ้ งการ รวมทงั้ ชว่ ย กระตุ้นให้นักเรียนช่วยกันคิดและอภิปรายถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ทำ�ให้ผลของกิจกรรมเป็นไปตามท่ี คาดหวงั หรืออาจไมเ่ ปน็ ไปตามท่ีคาดหวัง นอกจากน้ีอาจมีความรู้เพิ่มเติมสำ�หรับครู เพ่ือให้ครูมีความรู้ความเข้าใจในเร่ืองน้ัน ๆ เพ่ิมขึ้น  ซึ่งไม่ควรน�ำ ไปเพม่ิ เตมิ ใหน้ กั เรียน เพราะเป็นสว่ นทเ่ี สริมจากเนอื้ หาทม่ี ีในหนังสือเรียน

แนวทางการวดั และประเมินผล แนวทางการวัดและประเมินผลที่สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ ซ่ึงประเมินทั้งด้านความรู้ ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 และจติ วทิ ยาศาสตรข์ องนกั เรยี นทค่ี วรเกดิ ข้ึนหลังจากได้เรียนรู้ในแต่ละหัวข้อ ผลที่ได้จากการประเมินจะช่วยให้ครูทราบถึงความสำ�เร็จของ  การจัดการเรียนรู้ รวมท้ังใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงและพัฒนาการจัดการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับ นักเรียน เครอื่ งมอื วดั และประเมนิ ผลมอี ยหู่ ลายรปู แบบ เชน่ แบบทดสอบรปู แบบตา่ ง ๆ แบบประเมนิ ทกั ษะ แบบประเมินคุณลักษณะด้านจิตวิทยาศาสตร์ ซ่ึงครูอาจเลือกใช้เครื่องมือสำ�หรับการวัดและประเมินผล จากเครอ่ื งมอื มาตรฐานทม่ี ผี พู้ ฒั นาไวแ้ ลว้ ดดั แปลงจากเครอ่ื งมอื ทผ่ี อู้ นื่ ท�ำ ไวแ้ ลว้ หรอื สรา้ งเครอ่ื งมอื ใหม่ ข้ึนเอง ตัวอย่างของเครื่องมอื วัดและประเมินผล ดงั ภาคผนวก เฉลยคำ�ถาม แนวค�ำ ตอบของค�ำ ถามระหวา่ งเรยี นและค�ำ ถามทา้ ยบทเรยี นในหนงั สอื เรยี น เพอ่ื ใหค้ รใู ชเ้ ปน็ ขอ้ มลู ในการตรวจสอบการตอบคำ�ถามของนกั เรยี น - เฉลยคำ�ถามระหวา่ งเรียน แนวคำ�ตอบของคำ�ถามระหว่างเรียนซ่ึงมีทั้งคำ�ถามชวนคิด ตรวจสอบความเข้าใจ และ  แบบฝึกหัด ทั้งนี้ครูควรใช้คำ�ถามระหว่างเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ความเข้าใจของนักเรียน ก่อนเรม่ิ เนือ้ หาใหม่ เพ่อื ให้สามารถปรับการจัดการเรียนรใู้ ห้เหมาะสมต่อไป - เฉลยค�ำ ถามท้ายบทเรยี น แนวค�ำ ตอบของแบบฝึกหัดทา้ ยบท ซง่ึ ครูควรใช้ค�ำ ถามทา้ ยบทเรียนเพอื่ ตรวจสอบว่า หลงั จาก เรียนจบบทเรียนแล้ว นักเรียนยังขาดความรู้ความเข้าใจในเรื่องใด เพื่อให้สามารถวางแผน  การทบทวนหรือเน้นย้ำ�เนือ้ หาให้กบั นักเรียนกอ่ นการทดสอบได้

สารบญั บทท่ี 4 - 7 บทท่ี เนอ้ื หา หนา้ 4 4 โครโมโซมและสารพันธุกรรม 1 ผลการเรยี นรู้ 1 โครโมโซม การวเิ คราะห์ผลการเรยี นรู้ 2 และสารพนั ธกุ รรม ผงั มโนทศั น์ 4 สาระส�ำ คัญ 5 เวลาทใ่ี ช ้ 5 ความรูก้ อ่ นเรียน 6 4.1 โครโมโซม 8 4.2 สารพันธุกรรม 10 4.3 สมบตั ขิ องสารพันธุกรรม 17 4.4 มิวเทชัน 29 เฉลยแบบฝึกหดั ทา้ ยบทที่ 4 38 5 การถา่ ยทอดลักษณะทางพันธกุ รรม 45 5 ผลการเรียนรู ้ 45 การถา่ ยทอดลักษณะ การวิเคราะห์ผลการเรียนร ู้ 46 ทางพนั ธุกรรม ผังมโนทศั น์ 49 สาระส�ำ คัญ 50 เวลาทใ่ี ช ้ 51 ความรู้ก่อนเรยี น 51 5.1 การศึกษาพันธุกรรมของเมนเดล 53 5.2 ลักษณะทางพนั ธุกรรมทเ่ี ป็นสว่ นขยายของพันธศุ าสตรเ์ มนเดล 83 5.3 ยนี บนโครโมโซมเดียวกัน 116 เฉลยแบบฝึกหดั ท้ายบทท่ี 5 119

สารบญั บทที่ 4 - 7 หนา้ 135 บทท่ี เน้อื หา 135 136 6 6 เทคโนโลยที างดเี อน็ เอ 138 ผลการเรียนร ู้ 139 เทคโนโลยี การวิเคราะหผ์ ลการเรียนร ู้ 140 ทางดเี อ็นเอ ผังมโนทัศน ์ 140 สาระสำ�คญั 144 เวลาท่ใี ช ้ 157 ความรกู้ อ่ นเรยี น 161 6.1 พนั ธวุ ิศวกรรมและการโคลนยนี 6.2 การหาขนาดของ DNA และการหาลำ�ดบั นิวคลโี อไทด ์ 177 6.3 การประยกุ ตใ์ ชเ้ ทคโนโลยที างดีเอ็นเอ 183 6.4 เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอกับความปลอดภัยทางชวี ภาพ และชวี จริยธรรม เฉลยแบบฝกึ หัดท้ายบทท่ี 6 7 7 ววิ ฒั นาการ 191 ผลการเรียนรู ้ 191 ววิ ฒั นาการ การวเิ คราะหผ์ ลการเรยี นร ู้ 192 ผงั มโนทัศน์ 195 สาระสำ�คัญ 196 เวลาที่ใช ้ 196 ความรู้กอ่ นเรียน 196 7.1 หลกั ฐานและข้อมูลทใ่ี ชใ้ นการศึกษาววิ ฒั นาการของสิ่งมชี วี ิต 199 7.2 แนวคิดเกย่ี วกบั ววิ ฒั นาการของส่ิงมชี ีวิต 212 7.3 พนั ธุศาสตรป์ ระชากร 219 7.4 ปจั จยั ทีท่ ำ�ใหเ้ กิดการเปลีย่ นแปลงความถ่ีของแอลลลี 227 7.5 ก�ำ เนดิ สปชี ีส ์ 232 เฉลยแบบฝึกหดั ทา้ ยบทท่ี 7 240

สารบัญ บทที่ 4 - 7 บทท่ี เนื้อหา 254 ตวั อยา่ งเครื่องมอื วัดและประเมินผล ภาคผนวก 266 268 บรรณานกุ รม คณะกรรมการจัดทำ�คูม่ ือคร ู

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม 1 4บทที่ | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ipst.me/7694 โครโมโซมของกบนา โครโมโซมของมนุษย์ ผลการเรียนรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธิบายสมบัติและหน้าท่ีของสารพันธุกรรม โครงสร้างและ องคป์ ระกอบทางเคมีของ DNA และสรุปการจำ�ลองดเี อน็ เอ 2. อธิบายและระบุข้ันตอนในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนและหน้าที่ของ DNA และ RNA แตล่ ะชนดิ ในกระบวนการสังเคราะหโ์ ปรตนี 3. สืบค้นข้อมูลและอธิบายการเกิดมิวเทชันระดับยีนและระดับโครโมโซม สาเหตุการเกิดมิวเทชัน รวมทั้งยกตัวอย่างโรคและกลุ่มอาการท่ีเป็นผลของ การเกดิ มวิ เทชนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม ชวี วิทยา เล่ม 2 การวเิ คราะหผ์ ลการเรยี นรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. สืบค้นขอ้ มลู อธิบายสมบตั ิและหน้าทข่ี องสารพันธุกรรม โครงสรา้ งและองค์ประกอบทาง เคมขี อง DNA และสรปุ การจำ�ลองดีเอน็ เอ จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. สืบค้นข้อมูลและอธิบายโครงสร้างและองค์ประกอบของโครโมโซม และหลักการจำ�แนก โครโมโซม 2. อภิปรายเกี่ยวกบั การคน้ พบสารพนั ธุกรรมโดยใช้วิธกี ารทางวทิ ยาศาสตร์ 3. อธิบายโครงสร้างและองคป์ ระกอบทางเคมขี อง DNA 4. สืบค้นข้อมูล อธิบาย และสรุปเกี่ยวกับ DNA แต่ละโมเลกุลมีจำ�นวนและลำ�ดับ นิวคลโี อไทดแ์ ตกตา่ งกนั 5. อธิบายและสรปุ ความสัมพันธใ์ นเชงิ โครงสรา้ งระหว่างยนี DNA และโครโมโซม 6. อธบิ ายสมบัตแิ ละหน้าทขี่ องสารพนั ธกุ รรม 7. สบื ค้นขอ้ มลู อธิบาย และสรุปกระบวนการจ�ำ ลองดีเอน็ เอ ทักษะกระบวนการ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสงั เกต 1. การสือ่ สารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การลงความเห็นจากขอ้ มลู เท่าทนั สอื่ 2. ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทมี และภาวะผู้นำ� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม 3 ผลการเรยี นรู้ 2. อธบิ ายและระบขุ นั้ ตอนในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี และหนา้ ทข่ี อง DNA และ RNA แตล่ ะชนดิ ในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตีน จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธบิ าย และระบุขัน้ ตอนในกระบวนการสังเคราะหโ์ ปรตีน 2. อธบิ ายหนา้ ทข่ี อง DNA และ RNA แตล่ ะชนดิ ในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี 3. เปรียบเทียบการสังเคราะห์โปรตนี ของโพรแครโิ อตและยูแคริโอต ทักษะกระบวนการ ทกั ษะแห่งศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. การส่ือสารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การลงความเห็นจากข้อมลู เทา่ ทันสอื่ 2. การส่ือสาร ผลการเรียนรู้ 3. สืบค้นข้อมูลและอธิบายการเกิดมิวเทชันระดับยีนและระดับโครโมโซม สาเหตุการเกิด มิวเทชัน รวมทัง้ ยกตัวอยา่ งโรคและกลุ่มอาการท่ีเป็นผลของการเกดิ มิวเทชัน จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สบื คน้ ข้อมลู อภิปราย และอธบิ ายสาเหตุ และผลของการเกดิ มิวเทชนั ระดบั ยนี และระดับ โครโมโซม 2. ยกตวั อยา่ งโรคและกลมุ่ อาการทเ่ี ปน็ ผลของการเกดิ มวิ เทชนั ระดบั ยนี และระดบั โครโมโซม ทักษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. การสื่อสารสารสนเทศและการรู้ 1. ความอยากร้อู ยากเหน็ 2. การลงความเห็นจากข้อมูล เทา่ ทันส่อื 2. การใชว้ ิจารณญาณ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม ชีววิทยา เล่ม 2 ผังมโนทัศนบ์ ทที่ 4 สารพันธกุ รรมของสงิ่ มีชีวติ เปน็ DNA ประกอบด้วย พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย สามารถ เพิ่มจ�ำ นวนได้ ควบคุมลกั ษณะทางพันธุกรรม เปลย่ี นแปลงได้ เรียกว่า ผา่ นทาง เรยี กวา่ การจ�ำ ลองดีเอน็ เอ การสงั เคราะห์โปรตีน มิวเทชัน ได้ โดย แบ่งเป็น DNA เหมอื นโมเลกุลเดมิ ยนี ระดับยนี ระดบั โครโมโซม มีกระบวนการถอดรหัส ได้ rRNA mRNA tRNA มีกระบวนการแปลรหัส ได้ พอลิเพปไทด์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม 5 สาระสำ�คัญ โครโมโซมของส่ิงมีชีวิตแต่ละสปีชีส์มีจำ�นวนคงท่ี โครโมโซมประกอบด้วย DNA และโปรตีน นกั วทิ ยาศาสตรใ์ ชว้ ธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตรค์ น้ พบวา่ DNA เปน็ สารพนั ธกุ รรม สว่ นของ DNA ทค่ี วบคมุ ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเรียกว่า ยีน และสารพันธุกรรมทั้งหมดท่ีอยู่ในสิ่งมีชีวิต เรียกว่า จีโนม DNA เป็นพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายบิดเป็นเกลียวเวียนขวา แต่ละสายเกิดจากนิวคลีโอไทด์ ต่อกันเป็นสายยาว นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยน้ำ�ตาลดีออกซีไรโบส หมู่ฟอสเฟต และไนโตรจีนัสเบส ซง่ึ DNA แตล่ ะโมเลกุลมจี �ำ นวนและลำ�ดับของนวิ คลโี อไทดท์ แ่ี ตกตา่ งกนั DNA สามารถจ�ำ ลองตวั เองขน้ึ ไดใ้ หม่ โดยมโี ครงสรา้ งทางเคมแี ละล�ำ ดบั ของนวิ คลโี อไทดเ์ หมอื น เดิม DNA ควบคุมการสงั เคราะห์โปรตนี โดยถ่ายทอดรหัสพนั ธกุ รรมใหแ้ ก่ mRNA เพ่อื กำ�หนดลำ�ดับ ของกรดแอมโิ นในโมเลกลุ ของโปรตนี โปรตนี เกย่ี วขอ้ งกบั การแสดงลกั ษณะทางพนั ธกุ รรม เชน่ เอนไซม์ ทีท่ �ำ งานในกระบวนการเมแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกบั การดำ�รงชีวติ มิวเทชันเป็นการเปลี่ยนแปลงของลำ�ดับหรือจำ�นวนนิวคลีโอไทด์ใน DNA ซ่ึงอาจนำ�ไปสู่การ เปล่ียนแปลงโครงสร้างและการทำ�งานของโปรตีนซ่ึงเกิดได้ทั้งในระดับยีนและระดับโครโมโซม มิวเทชันสามารถเกิดได้ทั้งเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งมิวเทชันท่ีเกิดในเซลล์สืบพันธ์ุสามารถ ถา่ ยทอดไปยงั รนุ่ ตอ่ ไปได้ จงึ อาจกอ่ ใหเ้ กดิ ลกั ษณะใหมใ่ นสง่ิ มชี วี ติ รนุ่ ตอ่ ไป มนษุ ยป์ ระยกุ ตใ์ ชก้ ารเกดิ มวิ เทชันในการชกั น�ำ ใหส้ ง่ิ มีชีวติ มลี กั ษณะทแ่ี ตกตา่ งไปจากเดมิ โดยการใช้รงั สีและสารเคมตี ่าง ๆ เวลาทใ่ี ช้ 1.0 ช่วั โมง บทนี้ควรใช้เวลาสอนประมาณ 18 ช่ัวโมง 4.0 ชวั่ โมง 4.1 โครโมโซม 4.2 สารพนั ธกุ รรม 3.0 ชวั่ โมง 4.3 สมบตั ิของสารพนั ธุกรรม 6.0 ชัว่ โมง 4.0 ชัว่ โมง 4.3.1 การจำ�ลองดีเอน็ เอ 18.0 ชั่วโมง 4.3.2 การควบคมุ ลักษณะทางพนั ธุกรรมของ DNA 4.4 มวิ เทชัน รวม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ชีววิทยา เลม่ 2 เฉลยตรวจสอบความร้กู ่อนเรยี น 1. โครโมโซมของเซลล์ยแู ครโิ อตประกอบดว้ ย DNA และโปรตนี 2. ซิสเตอรโ์ ครมาทดิ ยึดตดิ กันทตี่ ำ�แหนง่ เซนโทรเมียร์ 3. สง่ิ มีชวี ติ ทมี่ โี ครโมโซมของเซลล์ร่างกายมลี ักษณะเหมอื นกัน 2 ชดุ เรียกว่า ดิพลอยด์ 4. ฮอมอโลกสั โครโมโซมแยกออกจากกนั ในระยะแอนาเฟส II 5. กรดนวิ คลอิ กิ ท�ำ หนา้ ท่ีเกบ็ และถา่ ยทอดขอ้ มลู ทางพันธุกรรม 6. นิวคลีโอไทดป์ ระกอบดว้ ย น�้ำ ตาลเพนโทส ไนโตรจีนสั เบส และหม่ฟู อสเฟต 7. นิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์เป็นสายยาว เรียกว่า พอลนิ ิวคลโี อไทด์ 8. DNA ประกอบดว้ ยพอลนิ วิ คลโี อไทด์ 2 สาย 9. การเปล่ียนแปลงของยีนหรือโครโมโซมไม่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะทาง พนั ธุกรรมของสิง่ มชี วี ิต สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม 7 แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูทบทวนเร่อื งโครโมโซมจากทไ่ี ดเ้ รยี นมาแลว้ เรือ่ งการแบง่ เซลล์ โดยมีแนวค�ำ ถามดังนี้ ในการแบง่ เซลลแ์ บบไมโทซสิ จะเห็นโครโมโซมตลอดทกุ ระยะของวฏั จกั รของเซลลห์ รอื ไม่ อย่างไร โครโมโซมจะเหน็ ชดั เจนในการแบ่งเซลล์ระยะใด นกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายเพอื่ สรปุ วา่ ในเซลลย์ แู ครโิ อตจะเหน็ โครโมโซมไดใ้ นบางระยะของการ แบ่งเซลล์เท่าน้ัน ในระยะอินเตอร์เฟสจะเห็นโครมาทินอยู่ในนิวเคลียส เมื่อมีการแบ่งนิวเคลียสใน ระยะโพรเฟส โครมาทินจึงมีการขดตัวทำ�ให้หนาขึ้นและส้ันลงเห็นเป็นแท่งโครโมโซม ระยะท่ีเห็น โครโมโซมชัดเจนทส่ี ุดคือระยะเมทาเฟส ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู น�ำ บทในหนงั สอื เรยี นซง่ึ แสดงจ�ำ นวนและรปู รา่ งลกั ษณะของโครโมโซม ในส่งิ มชี ีวิต 2 สปีชีส์ คือ กบนาและมนุษย์ แล้วให้นกั เรียนร่วมกันอภิปราย โดยมีแนวคำ�ถามดงั น้ี สิ่งมีชีวิต 2 สปีชีส์น้ีมีจำ�นวนโครโมโซมเท่ากันหรือไม่ และมีรูปร่างลักษณะของโครโมโซม แตกตา่ งกนั หรือไม่ อยา่ งไร และใชอ้ ะไรเป็นเกณฑ์ รปู รา่ งลักษณะของโครโมโซมในส่ิงมีชวี ติ สปีชสี ์เดียวกันแตกตา่ งกันหรอื ไม่ อยา่ งไร นักเรียนควรสรุปได้ว่า ส่ิงมีชีวิต 2 สปีชีส์น้ีมีจำ�นวนโครโมโซมท่ีแตกต่างกัน คือ กบนามี 26 โครโมโซม สว่ นมนษุ ย์มี 46 โครโมโซม นอกจากนี้เมอ่ื พจิ ารณาจากขนาดของโครโมโซมและต�ำ แหน่ง ของเซนโทรเมยี ร์ พบวา่ โครโมโซมของกบนาและมนษุ ยม์ รี ปู รา่ งลกั ษณะทงั้ ทค่ี ลา้ ยกนั และแตกตา่ งกนั และเมื่อพิจารณาโครโมโซมในส่ิงมีชีวิตหนึ่ง ๆ พบว่ามีขนาดและรูปร่างลักษณะท่ีคล้ายกันและ แตกตา่ งกนั ดว้ ย ้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ชวี วิทยา เลม่ 2 4.1 โครโมโซม จดุ ประสงค์การเรยี นรู้ สืบค้นข้อมูลและอธิบายโครงสร้างและองค์ประกอบของโครโมโซม และหลักการจำ�แนก โครโมโซม แนวการจัดการเรียนรู้ 4.1.1 รปู ร่าง ลักษณะ และจ�ำ นวนโครโมโซม หลงั จากอภิปรายเก่ยี วกบั รูปน�ำ บทแล้ว ใชค้ ำ�ถามถามนักเรยี น วา่ ถ้าจัดเรียงโครโมโซมโดยพิจารณาจากขนาดของโครโมโซมและตำ�แหน่งของเซนโทรเมียร์ จะจัดเรยี งได้อยา่ งไร ค�ำ ตอบของนักเรยี นอาจจะหลากหลาย จากนัน้ ใหน้ ักเรยี นศกึ ษารปู 4.1 แคริโอไทป์ของกบนา และมนุษย์ ซง่ึ นักเรียนควรจะสงั เกตเหน็ วา่ เมื่อน�ำ โครโมโซมมาเรียงแล้วจะเรียงได้เป็นค่ ู ๆ แตล่ ะคมู่ ี รูปร่างลักษณะท่ีเหมือนกัน ซ่ึงก็คือ ฮอมอโลกัสโครโมโซม จากน้ันจึงสรุปได้ว่า สามารถจำ�แนก โครโมโซมได้ตามขนาดของโครโมโซมและตำ�แหน่งของเซนโทรเมียร์ โดยโครโมโซมอาจมีรูปร่างได้ หลายแบบ ดังรปู 4.2 ครูอาจใหค้ วามร้เู พม่ิ เติมเร่ืองตำ�แหนง่ ของเซนโทรเมยี รบ์ นโครโมโซม วา่ เซนโทรเมียร์อาจอยู่ ท่ีตำ�แหน่งต่าง ๆ เช่น อยู่ก่ึงกลางโครโมโซมทำ�ให้แขน 2 ข้างยาวใกล้เคียงกัน อยู่ค่อนมาทางด้านใด ด้านหน่งึ ของโครโมโซมท�ำ ให้แขน 2 ข้างยาวไมเ่ ทา่ กนั และอยใู่ กลส้ ่วนปลายโครโมโซม ครใู หน้ ักเรียนศึกษาตาราง 4.1 ในหนังสอื เรยี นและรว่ มกันอภปิ รายเกยี่ วกับจำ�นวนโครโมโซม ของส่ิงมีชีวิตสปีชสี ต์ า่ ง ๆ โดยมแี นวคำ�ถามดังน้ี สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันจะมีจำ�นวนโครโมโซมต่างกันเสมอหรือไม่ และสามารถใช้จำ�นวน โครโมโซมในการระบุสปีชีสข์ องสิง่ มีชีวติ ไดห้ รอื ไม่ อย่างไร จากการศกึ ษาตาราง 4.1 พบวา่ โดยทวั่ ไปแล้ว ส่งิ มชี ีวิตแตล่ ะสปีชีสม์ จี ำ�นวนโครโมโซมไม่เท่า กนั แตส่ งิ่ มชี วี ติ บางสปชี สี ม์ จี �ำ นวนโครโมโซมเทา่ กนั เชน่ สนุ ขั และไกม่ จี �ำ นวนโครโมโซม 78 โครโมโซม เท่ากัน กะหล่�ำ ปลีและมะละกอมจี ำ�นวนโครโมโซม 18 โครโมโซมเท่ากัน และให้นกั เรียนตอบคำ�ถาม ทา้ ยตาราง ซ่งึ มแี นวการตอบดังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม 9 นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้จำ�นวนโครโมโซมในการระบุสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตได้หรือไม่ เพราะเหตใุ ด จำ�นวนโครโมโซมไม่สามารถใช้ระบุสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตได้ เพราะสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันอาจมี จ�ำ นวนโครโมโซมเทา่ กนั ได้ เชน่ สน มะเขอื เทศ และขา้ ว มจี �ำ นวนโครโมโซม 24 โครโมโซมเทา่ กนั ตวั อย่างสงิ่ มชี วี ิตในตาราง 4.1 มีจำ�นวนโครโมโซมที่เปน็ เลขคู่เพราะเหตใุ ด ขอ้ มลู ในตารางเปน็ จ�ำ นวนโครโมโซมในเซลลร์ า่ งกายของสงิ่ มชี วี ติ ทเี่ ปน็ ดพิ ลอยด์ (2n) สงิ่ มชี วี ติ ที่มีการสืบพันธ์ุแบบอาศัยเพศ ได้รับโครโมโซมชุดหน่ึงมาจากพ่อและอีกชุดหนึ่งมาจากแม่ จ�ำ นวนโครโมโซมจงึ เป็นเลขคเู่ สมอ จากนน้ั ครอู าจชแี้ จงเพมิ่ เตมิ เพอื่ ขยายความรใู้ หแ้ กน่ กั เรยี นวา่ สง่ิ มชี วี ติ แตล่ ะสปชี สี จ์ ะมจี �ำ นวน โครโมโซมทแ่ี น่นอน และโครโมโซมแตล่ ะแท่งจะมขี นาดและรูปร่างคงท่ี 4.1.2 สว่ นประกอบของโครโมโซม ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับส่วนประกอบของโครโมโซม แล้วศึกษาส่วนประกอบของ โครโมโซมของยูแครโิ อตจากรปู 4.3 ในหนงั สอื เรียน ครตู ง้ั ค�ำ ถามเพื่อให้นกั เรียนร่วมกนั อภิปราย โดย มีแนวค�ำ ถามดงั นี้ โครโมโซมของยูแคริโอตมีส่วนประกอบอะไรบา้ ง นวิ คลโี อโซมคืออะไร จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และการอภปิ ราย นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ โครโมโซมของยแู ครโิ อตประกอบ ด้วย DNA 1 ใน 3 และอีก 2 ใน 3 เป็นโปรตีน ได้แก่ ฮิสโทนและนอนฮสิ โทนโปรตีน นวิ คลโี อโซมเปน็ โครงสรา้ งของโครโมโซมของยแู ครโิ อต ประกอบดว้ ยฮสิ โทน 8 โมเลกลุ มี DNA ยาวประมาณ 150 คเู่ บสพนั รอบเปน็ เกลยี ว แตล่ ะนวิ คลโี อโซมเชอ่ื มกนั ดว้ ย DNA ความยาวประมาณ 50 คู่เบส โครโมโซมของยูแคริโอตจะมีลักษณะเป็นแท่ง แต่โครโมโซมของโพรแคริโอตจะมีลักษณะ เปน็ วงและมขี นาดเลก็ จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู ในตาราง 4.2 เกย่ี วกบั ขนาดของจโี นม จ�ำ นวนโครโมโซม และ จ�ำ นวนยนี โดยประมาณของส่ิงมีชวี ติ สปีชีสต์ า่ ง ๆ ซ่ึงสรปุ ได้วา่ ส่ิงมชี วี ิตแตล่ ะสปชี ีสม์ ขี นาดของจโี นม แตกต่างกัน สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น ยีสต์และแบคทีเรียจะมีขนาดของจีโนมค่อนข้างเล็ก และให้ นกั เรียนตอบคำ�ถามทา้ ยตาราง ซ่ึงมีแนวการตอบดงั น้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

10 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ชวี วทิ ยา เลม่ 2 ยแู ครโิ อตเซลลเ์ ดยี วและหลายเซลลม์ ขี นาดของจโี นมและจ�ำ นวนยนี ทแ่ี ตกตา่ งกนั หรอื ไม่ อยา่ งไร มคี วามแตกตา่ งกัน คือยแู ครโิ อตเซลล์เดยี วมีขนาดของจโี นมและจำ�นวนยีนนอ้ ยกวา่ ยูแครโิ อต หลายเซลล์ เพราะเหตใุ ดมนษุ ย์จงึ มจี �ำ นวนยีนมากกวา่ ยีสต์และแบคทีเรีย มนษุ ยเ์ ปน็ สง่ิ มชี วี ติ ทม่ี คี วามซบั ซอ้ นจงึ ตอ้ งการโปรตนี เพอ่ื ใชเ้ ปน็ โปรตนี โครงสรา้ งและเอนไซม์ ในการทำ�กิจกรรมตา่ ง ๆ มากกวา่ 4.2 สารพนั ธกุ รรม จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. อภิปรายเก่ียวกบั การค้นพบสารพนั ธุกรรมโดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ 2. อธิบายโครงสร้างและองคป์ ระกอบทางเคมีของ DNA 3. สบื คน้ ขอ้ มลู อธบิ าย และสรปุ เกยี่ วกบั DNA แตล่ ะโมเลกลุ มจี �ำ นวนและล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทด์ แตกต่างกัน 4. อธิบายและสรุปความสัมพนั ธใ์ นเชงิ โครงสรา้ งระหวา่ งยนี DNA และโครโมโซม แนวการจดั การเรยี นรู้ 4.2.1 การค้นพบสารพันธกุ รรม ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยเช่ือมโยงกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ในบทท่ี 1 เรื่องการศึกษาทาง ชวี วทิ ยา โดยถามความรเู้ ดมิ ทน่ี กั เรยี นเคยเรยี นมาตอนชนั้ มธั ยมศกึ ษาตอนตน้ เกย่ี วกบั การศกึ ษาของ เมนเดล และต้ังคำ�ถามเพื่อให้นกั เรียนร่วมกันอภิปราย โดยมีแนวค�ำ ถามดังน้ี นกั เรยี นรจู้ กั นกั วทิ ยาศาสตรอ์ น่ื อกี หรอื ไมท่ ศี่ กึ ษาเกย่ี วกบั พนั ธศุ าสตร์ และนกั วทิ ยาศาสตร์ เหล่านัน้ ใช้วิธกี ารทางวทิ ยาศาสตร์อยา่ งไรบา้ ง นักเรียนอาจจะตอบได้หรือไม่ได้ ขึ้นกับความรู้เดิมของนักเรียน จากน้ันครูให้นักเรียนสืบค้น ข้อมูลการค้นพบสารพันธุกรรมจากหนังสือเรียนหรือแหล่งเรียนรู้อ่ืน ๆ นักเรียนอาจสรุปได้ว่า มีนัก วิทยาศาสตร์หลายคนศึกษาเก่ียวกับสารพันธุกรรมโดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ทำ�การทดลองและ หาขอ้ สรปุ ในข้อสงสยั ตา่ ง ๆ และการค้นควา้ ทดลองของนกั วทิ ยาศาสตรเ์ หลา่ นน้ั มีดงั นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม 11 ฟรดี รชิ มเี ชอร์ พบวา่ ในนวิ เคลยี สมสี ารทม่ี ธี าตไุ นโตรเจนและฟอสฟอรสั เปน็ องคป์ ระกอบ คอื กรดนิวคลิอิก รอเบริ ์ต ฟอยล์เกน พบว่า DNA อยทู่ ่ีโครโมโซมจากการศึกษาการยอ้ มโครโมโซมด้วยสีฟุคซิน เฟรเดอริก กริฟฟิท พบว่าเมื่อนำ�แบคทีเรียสายพันธุ์ S ท่ีทำ�ให้เกิดโรคปอดบวม ไปทำ�ให้ตาย ด้วยความร้อน แล้วนำ�ไปใส่ในอาหารเลี้ยงเช้ือพร้อมท้ังใส่แบคทีเรียสายพันธุ์ R ท่ีไม่ทำ�ให้เกิดโรค ปอดบวมลงไปด้วย พบว่ามีสารบางอย่างจากแบคทีเรียสายพันธ์ุ S ท่ีไปทำ�ให้แบคทีเรียสายพันธุ์ R กลายเปน็ สายพนั ธทุ์ ท่ี �ำ ใหเ้ กิดโรคและสามารถถ่ายทอดลักษณะน้ไี ปสแู่ บคทเี รียรุ่นตอ่ ไปได้ ครูให้นกั เรียนตอบคำ�ถามในหนงั สอื เรียน โดยศกึ ษาจากรปู 4.5 ซึ่งมแี นวการตอบดงั น้ี ถา้ ท�ำ การทดลองเฉพาะชดุ การทดลองที่ 3 และ 4 โดยทไี่ มม่ ชี ดุ การทดลองท่ี 1 และ 2 จะสามารถ สรุปผลไดห้ รือไม่ เพราะเหตุใด ไมส่ ามารถสรปุ ผลการทดลองได้ เพราะชดุ การทดลองท่ี 1 และ 2 เปน็ ชดุ ควบคมุ (ชดุ การทดลอง ที่ 1 เปน็ negative control และชดุ การทดลองท่ี 2 เปน็ positive control) ถา้ น�ำ เลือดของหนจู ากชุดการทดลองท่ี 2 และ 3 มาตรวจ จะพบแบคทเี รยี หรือไม่ อยา่ งไร พบแบคทีเรียในเลือดของหนูที่ตายของชุดการทดลองท่ี 2 และไม่พบแบคทีเรียในหนูของชุด การทดลองที่ 3 ในชุดการทดลองที่ 4 พบท้ังแบคทีเรียสายพันธุ์ S และสายพันธ์ุ R ในเลือดของหนูท่ีตาย แบคทเี รยี สายพนั ธ์ุใดทท่ี ำ�ให้หนูตาย เพราะเหตใุ ด เม่อื พจิ ารณาชดุ การทดลองท่ี 1 และ 2 พบว่า ชุดการทดลองท่ี 1 ฉดี แบคทีเรยี สายพันธ์ุ R ท่ีมี ชีวิตใหห้ นู แลว้ หนูไมต่ าย สว่ นชุดการทดลองท่ี 2 ฉดี แบคทีเรยี สายพนั ธุ์ S ทมี่ ชี ีวิตให้หนู แล้ว หนูตาย ดงั น้ันในชดุ การทดลองท่ี 4 ทพี่ บทั้งแบคทีเรยี สายพนั ธ์ุ S และสายพนั ธุ์ R แบคทีเรยี ท่ีทำ�ใหห้ นตู ายจึงควรเเปน็ แบคทเี รียสายพันธุ์ S เหมอื นกับชุดการทดลองที่ 2 กริฟฟิทยังไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่า สารจากแบคทีเรียสายพันธ์ุ S ท่ีทำ�ให้ตายด้วยความร้อน สามารถท�ำ ใหแ้ บคทเี รยี สายพนั ธุ์ R เปลยี่ นแปลงเปน็ สายพนั ธุ์ S คอื สารอะไร จากนนั้ นกั วทิ ยาศาสตร์ ชาวอเมรกิ ัน 3 คน คือ ออสวอลด์ แอเวอรี คอลิน แมคลอยด์ และแมคลนิ แมคคาร์ที ท�ำ การทดลอง ต่อจากกริฟฟิท เพื่อตรวจสอบว่า DNA RNA หรือโปรตีนเป็นสารท่ีเปล่ียนพันธุกรรมของแบคทีเรีย จากสายพนั ธ์ุ R ใหเ้ ป็นแบคทีเรยี สายพันธุ์ S สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

12 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม ชีววทิ ยา เลม่ 2 ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 4.6 การทดลองของแอเวอรี แมคลอยด์ และแมคคาร์ที ซึ่งนักเรียนควร สรปุ ได้ว่า DNA เป็นสารที่สามารถเปล่ยี นพนั ธกุ รรมของแบคทเี รียสายพันธุ์ R ใหเ้ ป็นแบคทเี รยี สาย พันธุ์ S ครอู าจขยายความรเู้ พม่ิ เตมิ วา่ การทแ่ี อเวอรที ดลองโดยใชเ้ อนไซมต์ า่ ง ๆ ไดแ้ ก่ DNase RNase และ โปรตเี อสลงไปรวมกบั สารสกดั จากแบคทเี รียสายพันธุ์ S เพอื่ ใหแ้ นใ่ จว่า เมอื่ DNA ถูกยอ่ ยสลาย โดย DNase จะไม่มี DNA ที่จะไปเปล่ียนแบคทีเรียสายพันธุ์ R ให้เป็นแบคทีเรียสายพันธุ์ S ได้ ส่วนหลอดอ่ืน ๆ DNA ไม่ถูกย่อยสลายจะพบแบคทีเรียสายพันธุ์ S นอกจากน้ีมีนักวิทยาศาสตร์บาง คนคิดว่าโปรตีนอาจเป็นสารพันธุกรรม ดังนั้นการทดลองของแอเวอรีที่เติมโปรตีเอส เม่ือย่อยสลาย โปรตีนแลว้ พบวา่ มีแบคทีเรยี สายพนั ธ์ุ S เกิดขนึ้ ซึ่งยนื ยันวา่ สารพนั ธกุ รรมคอื DNA ไม่ใช่โปรตีน ครูใหน้ ักเรยี นตอบคำ�ถามในหนังสอื เรียน ซ่ึงมีแนวการตอบดังน้ี ถา้ เพมิ่ ชดุ การทดลอง จ. ทเี่ ตมิ เอนไซมท์ งั้ 3 ชนดิ คอื DNase RNase และโปรตเี อส ลงในหลอด ทดลองที่มีแบคทีเรียสายพันธุ์ R แล้วนำ�ไปเพาะเลี้ยงในอาหารเล้ียงเช้ือ เม่ือตรวจสอบจะพบ แบคทีเรยี สายพันธใ์ุ ด เพราะเหตุใด ชุดการทดลอง จ. ควรจะพบแบคทเี รยี สายพนั ธ์ุ R เน่อื งจาก DNase ยอ่ ย DNA ของแบคทีเรยี สายพันธุ์ S จึงไม่เหลือ DNA ที่จะเปล่ียนพันธุกรรมของแบคทีเรียจากสายพันธ์ุ R ให้เป็น แบคทีเรยี สายพันธ์ุ S ชวนคิด DNA สว่ นทไี่ มใ่ ชย่ นี ท�ำ หนา้ ทอี่ ะไรบา้ ง และมนษุ ยส์ ามารถใชป้ ระโยชนจ์ าก DNA สว่ น นไ้ี ดห้ รอื ไม่ อยา่ งไร DNA สว่ นทไ่ี มใ่ ชย่ นี มลี �ำ ดบั นวิ คลโี อไทดบ์ างสว่ นท�ำ หนา้ ทคี่ วบคมุ การแสดงออกของยนี บางสว่ นท�ำ หนา้ ทเ่ี ปน็ จดุ เรมิ่ ตน้ ของการจ�ำ ลองตวั เองของ DNA บางสว่ นเปน็ เซนโทรเมยี ร์ บางสว่ นอยทู่ ปี่ ลายโครโมโซมเรยี กวา่ เทโลเมยี ร์ อยา่ งไรกต็ าม DNA สว่ นทไ่ี มใ่ ชย่ นี สว่ น ใหญ่ยังไม่ทราบว่าทำ�หน้าท่ีอะไร มนุษย์ใช้ประโยชน์ของ DNA ส่วนท่ีไม่ใช่ยีนในด้าน นติ วิ ิทยาศาสตร์ เชน่ การระบุตัวบคุ คลเพือ่ ตรวจพสิ จู น์ความสมั พนั ธท์ างสายเลือดหรอื คดคี วามต่าง ๆ ซง่ึ จะไดศ้ ึกษาในบทเทคโนโลยที างดเี อ็นเอตอ่ ไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม 13 4.2.2 องคป์ ระกอบทางเคมีของ DNA ครูทบทวนความรู้เดิมเร่ืองกรดนิวคลิอิกจากที่เรียนมาแล้วในบทท่ี 2 และให้นักเรียนสืบค้น ขอ้ มลู เก่ยี วกบั โครงสรา้ งและสว่ นประกอบของ DNA โดยใชร้ ูป 4.7 ในหนงั สือเรียน แสดงโครงสรา้ ง ของนิวคลโี อไทดจ์ ากน้นั ครตู ั้งค�ำ ถามเพอ่ื นำ�ไปสูก่ ารอภปิ รายดังน้ี ไนโตรจีนัสเบสประกอบด้วยอะตอมของธาตุใดบ้าง จำ�แนกได้เป็นก่ีประเภท และแต่ละ ประเภทมคี วามเหมือนกนั หรือแตกตา่ งกนั อย่างไร จากการสืบค้นข้อมูลและการอภิปรายจากรูป 4.7 ในหนังสือเรียน นักเรียนควรบอกได้ว่า ไนโตรจนี ัสเบสประกอบด้วยโครงสรา้ งทีเ่ ป็นวงท่มี ีธาตุ C และ N เป็นองค์ประกอบ จากนนั้ ครคู วรให้ นักเรยี นเปรยี บเทียบความแตกตา่ งของไนโตรจนี สั เบส ซึ่งจ�ำ แนกเปน็ 2 ประเภท คอื เบสพวิ รนี มี 2 ชนิด คือ อะดีนีน (A) และกวานีน (G) ส่วนเบสไพริมิดีน มี 2 ชนิด คือ ไซโทซีน (C) และไทมีน (T) และตอบคำ�ถามในหนังสอื เรยี นซ่ึงมีแนวการตอบค�ำ ถามดงั นี้ นิวคลโี อไทดแ์ ต่ละชนดิ เหมือนหรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดมีน้ำ�ตาลและหมู่ฟอสเฟตเหมือนกัน แต่แตกต่างกันท่ีชนิดของเบส โดยอาจมเี บสเปน็ A G C หรอื T จากนั้นครูทบทวนเร่ืองการเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์เป็นสายพอลินิวคลีโอไทด์ท่ีเรียนมาแล้ว ในเรือ่ งกรดนิวคลอิ กิ และศกึ ษารูป 4.8 ก. นักเรียนควรสรปุ ไดว้ า่ แต่ละนวิ คลีโอไทดเ์ ชอื่ มตอ่ กนั ดว้ ย หมู่ฟอสเฟต หมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์หน่ึงจะเช่ือมต่อกับหมู่ไฮดรอกซิลของนำ้�ตาลเพนโทสของ อกี นวิ คลโี อไทดห์ นงึ่ แตล่ ะสายพอลนิ วิ คลโี อไทดแ์ ตกตา่ งกนั ทจี่ �ำ นวนและล�ำ ดบั ของนวิ คลโี อไทดท์ ม่ี า เชื่อมตอ่ กัน ครูควรเน้นให้นักเรียนสังเกตรูป 4.8 ข. สายพอลินิวคลีโอไทด์ ซึ่งปลายด้านหน่ึงของ นิวคลีโอไทด์จะมีคาร์บอนตำ�แหน่งที่ 5 ของนำ้�ตาลดีออกซีไรโบสจะยึดกับหมู่ฟอสเฟต เรียก ปลายด้านนี้ว่าปลาย 5′ และอีกปลายหนึ่งเป็นคาร์บอนตำ�แหน่งท่ี 3 ของน้ำ�ตาลดีออกซีไรโบสของ นวิ คลโี อไทด์ทอ่ี ยูป่ ลายสุดทม่ี หี มไู่ ฮดรอกซิล เรยี กปลายด้านนว้ี ่า ปลาย 3′ จากนนั้ ใหน้ ักเรียนศึกษาตาราง 4.3 ในหนงั สอื เรยี น ซงึ่ เปน็ การทดลองของเออรว์ นิ ชาร์กาฟฟ์ แลว้ ให้นักเรียนรว่ มกนั อภปิ รายโดยใชค้ ำ�ถามในหนงั สอื เรียนซง่ึ มแี นวการตอบคำ�ถามดังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

14 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม ชีววทิ ยา เลม่ 2 ปริมาณเบส 4 ชนดิ ใน DNA ของส่งิ มีชีวติ สปชี สี ์ต่าง ๆ สัมพันธ์กันอยา่ งไร เบส A มปี ริมาณใกลเ้ คยี งกบั เบส T และเบส G มปี ริมาณใกล้เคียงกบั เบส C นัน่ คอื A : T มีค่า ใกล้เคียง 1:1 และ G : C มคี ่าใกลเ้ คียง 1:1 อัตราส่วนของ A + T และ G + C ในโมเลกุลของ DNA ของสิง่ มชี ีวติ แต่ละสปีชสี ์ มีคา่ ใกลเ้ คียง กันหรือไม่ อตั ราสว่ นของ A + T และ G + C ในส่ิงมชี วี ติ แต่ละสปีชีส์มคี ่าไมใ่ กลเ้ คยี งกนั อตั ราสว่ นของ A + G และ T + C ในโมเลกลุ ของ DNA ของส่งิ มีชีวิตแตล่ ะสปีชีส์ มคี ่าใกลเ้ คียง กนั หรือไม่ อัตราส่วนของ A + G และ T + C ในสง่ิ มีชีวติ แต่ละสปชี สี ม์ ีคา่ ใกล้เคยี งกัน จากข้อมูลในตาราง สามารถสรุปได้ว่า ใน DNA ของส่ิงมีชีวิตทุกสปีชีส์ เบส A มีปริมาณใกล้ เคยี งกับเบส T ส่วน เบส G มปี รมิ าณใกล้เคยี งกบั เบส C และปริมาณของ A + T จะไมเ่ ทา่ กับปริมาณ ของเบส G + C และปริมาณของ A + G จะมีค่าใกลเ้ คียงกับปริมาณของ T + C 4.2.3 โครงสร้างของ DNA ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยเช่ือมโยงการทดลองของชาร์กาฟฟ์ จากผลการทดลองจะเห็นว่า อตั ราส่วนระหวา่ งเบส A : T และ G : C คงที่เสมอ เป็นไปได้หรือไมว่ า่ เบส A จบั คกู่ บั T และเบส G จับคูก่ ับ C ถ้าเป็นดงั ท่กี ล่าวแล้วโครงสรา้ งของ DNA น่าจะเปน็ อย่างไร หรือครอู าจใช้แนวค�ำ ถามดงั น้ี จากอตั ราสว่ นระหวา่ งเบสของโมเลกุลของ DNA ถ้าหากน�ำ มาเขียนเป็นโครงสร้างโมเลกุล ของ DNA นกั เรยี นทราบหรือไม่ว่าโมเลกุลของ DNA จะมีโครงสรา้ งเป็นอยา่ งไร พอลนิ ิวคลโี อไทด์ประกอบกันเปน็ DNA ไดอ้ ย่างไร ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั ซง่ึ ค�ำ ตอบของนกั เรยี นอาจจะยงั ไมไ่ ดข้ อ้ สรปุ ทถ่ี กู ตอ้ ง ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลและวิเคราะห์โครงสร้างของ DNA จากการศึกษาค้นคว้าของแฟรงกลิน กอสลิง และวลิ คนิ ส์ เพื่อหาขอ้ สรุปท่ถี กู ต้องเก่ยี วกบั โครงสรา้ งของ DNA จากการสืบคน้ ข้อมูล นักเรยี นควรจะตอบได้วา่ มีการศึกษาโครงสร้างของ DNA โดยใช้เทคนคิ เอกซเ์ รยด์ ฟิ แฟรกชนั ดว้ ยการฉายรงั สเี อกซผ์ า่ นเสน้ ใย DNA พบวา่ จะเกดิ การหกั เหของรงั สเี อกซท์ �ำ ให้ เกดิ ภาพบนแผน่ ฟลิ ม์ เมือ่ น�ำ มาแปลขอ้ มูลทำ�ให้ทราบว่า สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม 15 1. DNA ประกอบดว้ ยพอลินวิ คลโี อไทดม์ ากกว่า 1 สาย 2. พอลินวิ คลีโอไทด์มลี กั ษณะเปน็ เกลยี ว 3. เกลยี วของพอลนิ วิ คลีโอไทดแ์ ตล่ ะรอบมรี ะยะห่างเท่ากัน วอตสนั และครกิ ไดเ้ สนอแบบจ�ำ ลองโครงสรา้ งโมเลกลุ ของ DNA โดยใชช้ อ้ มลู จากผลการทดลอง ของชารก์ าฟฟ์ พรอ้ มด้วยภาพจากเทคนคิ เอกซเ์ รย์ดฟิ แฟรกชนั ของ DNA ทำ�ให้ทราบวา่ พนั ธะเคมี ทเ่ี ชอื่ มพอลนิ วิ คลโี อไทด์ 2 สายใหต้ ดิ กนั เปน็ พนั ธะไฮโดรเจนทเี่ กดิ ขน้ึ ระหวา่ งคเู่ บส ซง่ึ พนั ธะนสี้ ามารถ ยึดสายพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายให้เข้าคู่กันได้ จากน้ันครูให้นักเรียนศึกษารูป 4.10 ในหนังสือเรียน ประกอบและตอบคำ�ถาม ซึง่ มแี นวการตอบคำ�ถามดังนี้ แรงยดึ ระหว่างคู่เบส A กับ T และคู่เบส G กับ C คู่ใดมีความแข็งแรงมากกว่ากัน เพราะเหตุใด แรงยดึ ระหวา่ งเบส G กบั C แข็งแรงมากกวา่ แรงยึดระหว่างเบส A กับ T เพราะเบส G กับ C ยดึ กันดว้ ยพันธะไฮโดรเจน 3 พนั ธะ แตเ่ บส A กับ T ยึดกันดว้ ยพนั ธะไฮโดรเจน 2 พนั ธะ ครูให้นกั เรียนสบื ค้นขอ้ มูลเกีย่ วกบั โครงสร้าง DNA และศกึ ษารูป 4.11 ซึ่งนกั เรียนควรอธิบาย ไดว้ า่ วอตสนั และครกิ ไดส้ รา้ งแบบจ�ำ ลองโมเลกลุ ของ DNA แลว้ เสนอโครงสรา้ งโมเลกลุ ของ DNA วา่ ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย เบสในแต่ละสายของ DNA ที่เป็นเบสคู่สมยึดกันด้วยพันธะ ไฮโดรเจน จากแนวคดิ ดงั กล่าวน้สี รปุ ไดว้ ่า 1. DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย โดยแต่ละสายมีทิศทางจากปลาย 5′ ไปยัง ปลาย 3′ เรยี งสลับทิศทางกัน 2. มกี ารจบั คอู่ ย่างจ�ำ เพาะเจาะจงคือ เบส A จับกับเบส T และเบส G จบั กบั เบส C 3. เบส A ยดึ กบั เบส T ดว้ ยพนั ธะไฮโดรเจน 2 พนั ธะ เบส G ยดึ กบั เบส C ดว้ ยพนั ธะไฮโดรเจน 3 พนั ธะ เปรยี บคล้ายกบั ข้ันบันได 4. พอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย พันกันบิดเป็นเกลียวคู่เวียนขวา คล้ายบันไดเวียน โดยมีนำ้�ตาล ดีออกซไี รโบสจบั กบั หม่ฟู อสเฟตคล้ายเป็นราวบันได 5. เกลียวแต่ละรอบห่างเท่ากัน 3.4 nm และคู่เบสแต่ละคู่ห่างกัน 0.34 nm ระยะระหว่าง คู่เบสแต่ละคู่เปรียบคล้ายกับระยะระหว่างข้ันบันได และพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายห่างกัน 2 nm จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 4.1 แบบจ�ำ ลอง DNA เพอ่ื ใหน้ กั เรยี นเขา้ ใจโครงสรา้ งของ DNA โดยการสร้างแบบจำ�ลอง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

16 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ชวี วทิ ยา เล่ม 2 กิจกรรม 4.1 แบบจ�ำ ลอง DNA จุดประสงค์ 1. สรา้ งแบบจ�ำ ลอง DNA จากวสั ดุตา่ ง ๆ 2. เปรียบเทียบจ�ำ นวนนิวคลีโอไทด์และชนดิ ของเบสจากแบบจ�ำ ลอง DNA เวลาทีใ่ ช้ (โดยประมาณ) 60 นาที วัสดุและอุปกรณ์ กระดาษ ลูกปดั ผกั ผลไม้ หรอื วสั ดุอน่ื  ๆ ท่ีสามารถหาไดใ้ นทอ้ งถิน่ รายการ ปรมิ าณตอ่ กลุ่ม กระดาษ ลกู ปัด ผัก ผลไม้ เตรยี มวัสดุต่าง ๆ ส�ำ หรับน�ำ มาสร้าง หรือวสั ดุอ่ืน ๆ ท่ีสามารถหาได้ใน แบบจำ�ลอง DNA ทม่ี ี 15-20 คเู่ บส ทอ้ งถ่ิน ท่ีมสี แี ตกตา่ งกนั ชัดเจน 4 สี เพอื่ แทนเบส 4 ชนิด วธิ กี ารท�ำ กจิ กรรม ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มทำ�กิจกรรมและนำ�เสนอแบบจำ�ลอง และเปรียบเทียบจำ�นวน นิวคลีโอไทด์และชนิดของเบสท่เี หมอื นหรอื แตกต่างกนั ของแตล่ ะกลุม่ อภิปรายและสรปุ ผล จากการท�ำ กจิ กรรมพบวา่ จำ�นวนนวิ คลีโอไทดข์ องแต่ละกลมุ่ อาจจะเท่าหรอื ไม่เทา่ กนั ก็ได้ และมกี ารจัดเรียงตวั ของเบสในแตล่ ะพอลินวิ คลโี อไทดม์ คี วามหลากหลาย ถา้ DNA ประกอบ ดว้ ยนวิ คลโี อไทด์ 2 คเู่ บสเรยี งตอ่ กนั จะสามารถจดั เรยี งใหแ้ ตกตา่ งกนั ได้ 16 แบบ (42) ดงั นนั้ ถา้ DNA ประกอบดว้ ยนวิ คลโี อไทดจ์ �ำ นวนมาก จะมรี ปู แบบของการเรยี งล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดท์ แ่ี ตก ต่างกันมากด้วย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 17 เฉลยคำ�ถามทา้ ยกจิ กรรม แบบจ�ำ ลอง DNA ของแตล่ ะกลมุ่ มจี �ำ นวนนวิ คลโี อไทดเ์ ทา่ กนั หรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร และ ถา้ มจี �ำ นวนนวิ คลโี อไทดเ์ ทา่ กนั การจดั เรยี งตวั ของเบสในแตล่ ะพอลนิ วิ คลโี อไทดใ์ น DNA จะเหมือนกนั หรือไม่ อยา่ งไร คำ�ตอบข้ึนอยู่กับจำ�นวนนิวคลีโอไทด์ท่ีแต่ละกลุ่มกำ�หนดข้ึน ซึ่งอาจจะมีเท่ากันหรือ ไม่เท่ากันก็ได้ และถ้ามีบางกลุ่มเท่ากัน เมื่อพิจารณาการจัดเรียงตัวของเบสในแต่ละ พอลนิ วิ คลีโอไทดแ์ ลว้ อาจจะแตกตา่ งกนั ถา้ DNA สายเดี่ยวประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 2 โมเลกลุ เรียงต่อกัน จะสามารถจดั เรียงเบส ให้แตกต่างกันไดอ้ ย่างไรบ้าง DNA สายเด่ยี วที่มเี บส A T C G จะมกี ารจัดเรยี งแตกต่างกนั 16 แบบ ดงั น้ี T AAA C C T T A T G C G G G C A TCG 4.3 สมบัติของสารพันธกุ รรม จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายสมบัตแิ ละหนา้ ทีข่ องสารพันธุกรรม 2. สืบค้นข้อมลู อธิบาย และสรปุ กระบวนการจ�ำ ลองดเี อ็นเอ 3. สบื ค้นขอ้ มลู อธิบาย และระบุขั้นตอนในกระบวนการสงั เคราะห์โปรตีน 4. อธบิ ายหนา้ ท่ีของ DNA และ RNA แต่ละชนิดในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน 5. เปรียบเทียบการสงั เคราะหโ์ ปรตนี ของโพรแครโิ อตและยูแคริโอต แนวการจัดการเรียนรู้ ครนู �ำ เขา้ สบู่ ทเรยี น โดยใชร้ ปู แสดงโครงสรา้ งของ DNA แลว้ ใชค้ �ำ ถามเพอ่ื น�ำ ไปสกู่ ารอภปิ รายวา่ โครงสรา้ งของ DNA มคี วามเหมาะสมอยา่ งไร จงึ จะสามารถถา่ ยทอดลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมจาก พ่อแม่ไปสู่ลูกหลานได้ และร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับสมบัติของสารพันธุกรรม จากการอภิปราย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

18 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม ชวี วทิ ยา เล่ม 2 นักเรียนควรจะสรุปได้ว่า DNA ต้องเพิ่มจำ�นวนได้โดยมีลักษณะเหมือนเดิม สามารถควบคุม การสังเคราะห์โปรตีนที่มีผลต่อลักษณะทางพันธุกรรม และอาจเปล่ียนแปลงได้บ้างซ่ึงจะทำ�ให้เกิด ลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างไปจากเดิม แล้วจึงนำ�เข้าสู่เรื่องการสังเคราะห์ดีเอ็นเอด้วยวิธีการท่ี เรยี กวา่ การจำ�ลองดเี อ็นเอ 4.3.1 การจ�ำ ลองดเี อ็นเอ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยทบทวนความรู้เร่ืองการแบ่งเซลล์โดยใช้คำ�ถามและให้นักเรียนร่วมกัน อภิปรายดงั น้ี เม่ือมกี ารแบง่ เซลล์ ข้อมลู ทางพันธุกรรมจากเซลลแ์ มจ่ ะสง่ ตอ่ ไปยังเซลล์ลูกไดอ้ ย่างไร จากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่า การถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมจากเซลล์แม่ไปยัง เซลลล์ กู เกดิ ขน้ึ ไดเ้ มอื่ มกี ารแบง่ เซลล์ ซงึ่ มกี ารจ�ำ ลองดเี อน็ เอเพม่ิ ปรมิ าณเปน็ สองชดุ (ในระยะ S) แลว้ ถ่ายทอด DNA ให้เซลล์ลูกต่อไป ข้อมูลใน DNA ท่ีถ่ายทอดให้เซลล์ลูกจะต้องเหมือนกับ DNA ใน เซลล์แม ่ ครูถามนกั เรียนเพอ่ื น�ำ เขา้ สหู่ ัวขอ้ การจ�ำ ลองดีเอ็นเอวา่ ล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดข์ อง DNA ในโมเลกลุ เดมิ และโมเลกลุ ใหมเ่ หมอื นหรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร จากนั้นจึงให้นักเรียนสืบค้นการจำ�ลองดีเอ็นเอ และศึกษารูป 4.12 นักเรียนควรสรุปประเด็น ส�ำ คญั ไดด้ ังนี้ 1. พอลินวิ คลโี อไทด์สองสายของ DNA คลายเกลยี ว พนั ธะไฮโดรเจนท่ยี ดึ ระหวา่ งคู่เบสของ ท้ังสองสายจะสลาย ทำ�ให้พอลินวิ คลโี อไทดส์ องสายแยกออกจากกนั 2. พอลินิวคลีโอไทด์แต่ละสายจะทำ�หน้าท่ีเป็นสายแม่แบบเพ่ือสังเคราะห์พอลินิวคลีโอไทด์ สายใหม่ โดยเอนไซม์ดเี อน็ เอพอลเิ มอเรสนำ�นวิ คลโี อไทด์อสิ ระเขา้ จับกบั นวิ คลีโอไทดข์ อง สายแมแ่ บบท่มี ีเบสคู่สมกันคอื เบส A จบั คกู่ ับ T และเบส G จับคกู่ บั C 3. นิวคลีโอไทด์ของพอลินิวคลีโอไทด์สายใหม่จะเข้าคู่กับนิวคลีโอไทด์ของสายแม่แบบ ด้วย พนั ธะไฮโดรเจน 4. การจ�ำ ลองดเี อน็ เอท�ำ ใหม้ กี ารเพมิ่ โมเลกลุ ของ DNA จาก 1 เปน็ 2 โมเลกลุ โดย DNA แตล่ ะ โมเลกลุ มีพอลินิวคลโี อไทดส์ ายเดมิ 1 สาย และสายใหม่ 1 สาย การจำ�ลองดีเอน็ เอจงึ เป็น แบบก่ึงอนุรักษ์และการจัดเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ใน DNA ที่สังเคราะห์ใหม่เหมือนกับ DNA โมเลกุลเดมิ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม 19 ครถู ามนกั เรียนเพอื่ น�ำ ไปสู่การอภปิ รายเพ่มิ เตมิ ว่า สง่ิ ที่จำ�เป็นในการสงั เคราะห์ดีเอน็ เอมอี ะไรบา้ ง ขั้นตอนการสงั เคราะห์ดเี อน็ เอเป็นอย่างไร จากนั้นให้นักเรียนสืบค้นการสังเคราะห์ดีเอ็นเอและศึกษารูป 4.13 ในหนังสือเรียน แล้วให้ นกั เรยี นอภิปรายและสรุปเก่ียวกับการสงั เคราะห์ DNA สายใหม่ 2 สาย ซึ่งอาจสรุปไดด้ งั นี้ 1. เอนไซม์เฮลิเคสทำ�ให้ DNA เกลยี วคคู่ ลายเกลยี วแยกออกจากกนั ดีเอน็ เอแมแ่ บบ 2 สาย ทแ่ี ยกออกจากกนั มที ศิ ทางจากปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′ สวนทางกัน 2. DNA สายทม่ี ปี ลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ สวนทางกบั การเคลื่อนที่ของเอนไซม์เฮลเิ คสจะเป็น แมแ่ บบของการสรา้ ง DNA สายใหม่จากทศิ ทาง 5′ ไปยงั ปลาย 3′ อย่างตอ่ เนื่องเป็นสาย ยาว DNA สายใหมน่ ้ีเรยี กว่า ลีดดิงสแทรนด์ 3. DNA อีกสายหนง่ึ ท่ีมปี ลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ ทศิ ทางเดียวกบั ทเี่ อนไซมเ์ ฮลิเคสเคลื่อนท่ีจะ ไม่สามารถเป็นแม่แบบเพื่อสร้างสาย DNA ได้อย่างต่อเน่ือง การสร้าง DNA สายใหม่จึง สรา้ งเปน็ สายสน้ั  ๆ และจะมเี อนไซมด์ เี อน็ เอไลเกสเชอื่ ม DNA สายใหมท่ เ่ี ปน็ สายสนั้  ๆ เขา้ ดว้ ยกนั เป็นสายยาวเรยี กว่า แลกกิงสแทรนด์ 4. การสงั เคราะหด์ เี อน็ เอสายใหมจ่ ะมเี อนไซมด์ เี อน็ เอพอลเิ มอเรสท�ำ หนา้ ทเ่ี ชอื่ มนวิ คลโี อไทด์ ให้เป็นสายยาว ทัง้ ส�ำ หรบั ลีดดงิ สแทรนด์และแลกกิงสแทรนด์ ครูอาจเน้นให้นักเรียนเข้าใจย่ิงข้ึนว่า ในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายใหม่ จะต้องมีทิศทางจาก ปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′ เสมอ เน่ืองจากเอนไซม์ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสจะทำ�งานโดยทำ�หน้าท่ีเช่ือม นวิ คลโี อไทดต์ ่อกันเป็นสายยาวจากปลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ และอกี ประการหน่ึงคือ DNA สายใหมอ่ กี สายหนง่ึ ไม่สามารถสรา้ งตอ่ กนั เปน็ สายยาวได้ เนือ่ งจากทิศทางการสรา้ งจากปลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ นน้ั สวนทางกับทศิ ทางการคลายเกลียวของ DNA โมเลกลุ เดิม จากน้ันตอบค�ำ ถามในหนังสือเรียน ซึง่ มแี นวคำ�ตอบดงั น้ี หากพิจารณาบริเวณด้านขวาของจุดเร่ิมต้นของการจำ�ลองตัว ซึ่ง DNA มีทิศทางการคลาย เกลยี วและแยกออกจากกนั ไปในทศิ ทางดา้ นขวา DNA สายบนจะยงั คงเปน็ แมแ่ บบส�ำ หรบั การ สรา้ งลีดดงิ สแทรนดห์ รอื ไม่ อย่างไร การสงั เคราะหด์ ีเอน็ เอสายใหม่ จะต้องมที ิศทางจากปลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ เสมอ โดยกรณีนี้ สายบนจะเป็นแม่แบบส�ำ หรบั การสรา้ งแลกกงิ สแทรนด์ ส่วนสายล่างจะสร้างลดี ดิงสแทรนด์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

20 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม ชวี วทิ ยา เลม่ 2 แนวการวดั และประเมนิ ผล ด้านความรู้ - สมบัติและหน้าที่ของสารพันธุกรรม โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของ DNA และ การจำ�ลองดีเอ็นเอจากการทำ�กจิ กรรม การท�ำ แบบฝึกหัดและแบบทดสอบ ด้านทกั ษะ - การสงั เกตและการลงความเห็นจากข้อมูล - การส่ือสารสารสนเทศและการรู้เท่าทนั ส่ือ ความร่วมมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผู้น�ำ จากการอภปิ รายร่วมกนั และการนำ�เสนอ ด้านจติ วทิ ยาศาสตร์ - การใชว้ ิจารณญาณจากการสงั เกตพฤติกรรมในการทำ�กจิ กรรมและการอภปิ รายรว่ มกนั 4.3.2 การควบคุมลกั ษณะทางพันธุกรรมของ DNA ครนู ำ�เขา้ สูบ่ ทเรยี น โดยอาจใชค้ �ำ ถามเพ่อื นำ�ไปสู่การอภิปรายดงั นี้ โปรตนี เปน็ ส่วนประกอบสว่ นใดของร่างกายของสงิ่ มชี ีวติ โปรตนี เกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซมึ ในร่างกายอย่างไร จากการอภิปรายนักเรียนอาจยกตัวอย่างสารในร่างกายของส่ิงมีชีวิตท่ีเป็นโปรตีน เช่น ฮโี มโกลบนิ ในเซลล์เม็ดเลือดแดง และเอนไซมท์ ีท่ ำ�หน้าทเ่ี รง่ ปฏกิ ริ ยิ าต่าง ๆ ในร่างกาย ครใู หน้ ักเรยี นศึกษารูป 4.15 ซง่ึ เป็นรูปเซลล์ 2 ชนดิ ในตอ่ มไทรอยด์ คอื เซลล์ฟอลลคิ วิ ลาร์ที่มี โปรตีนสำ�หรับการสังเคราะห์ฮอร์โมนไทรอกซิน และเซลล์พาราฟอลลิคิวลาร์ท่ีสร้างฮอร์โมน แคลซโิ ทนนิ และถามนกั เรยี นวา่ ถา้ เซลลท์ งั้ 2 ชนดิ มาจากบคุ คลเดยี วกนั ซงึ่ มขี อ้ มลู ทางพนั ธกุ รรม ใน DNA เหมือนกัน เพราะเหตุใดจึงมีรูปร่าง ลักษณะ และหน้าท่ีที่แตกต่างกัน เพื่อให้นักเรียน อภปิ รายรว่ มกนั เพอ่ื ไดข้ อ้ สรปุ วา่ แมว้ า่ เซลลใ์ นบคุ คลเดยี วกนั จะมขี อ้ มลู ทางพนั ธกุ รรมใน DNA เหมอื น กันแต่มีการแสดงออกของยีนและสังเคราะห์โปรตีนท่ีแตกต่างกัน จากน้ันอาจใช้คำ�ถามดังน้ี ลำ�ดับ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 21 นิวคลีโอไทด์ใน DNA เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนอย่างไร และการสังเคราะห์โปรตีน เก่ียวขอ้ งกบั การแสดงลักษณะทางพนั ธุกรรมไดอ้ ย่างไร ในหัวขอ้ นต้ี ้องการใหน้ กั เรยี นร่วมกันสรุป ความสัมพันธร์ ะหวา่ ง DNA กบั ลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมได้ ครูอาจทบทวนความรเู้ รือ่ งเซลล์ใหน้ กั เรียนเหน็ วา่ DNA อยใู่ นนวิ เคลียส แตใ่ นเซลลย์ แู ครโิ อต นน้ั การสังเคราะห์โปรตนี อยใู่ นไซโทพลาซึม โดยมไี รโบโซมทำ�หนา้ ท่ีสังเคราะหโ์ ปรตีน จากนน้ั ครูต้ังคำ�ถามให้นักเรียนร่วมกันอภปิ รายประเดน็ ตอ่ ไปน้ี DNA ควบคุมการสังเคราะห์โปรตนี ในไซโทพลาซมึ ได้อย่างไร เป็นไปได้หรือไม่ว่า DNA ส่งสารบางอย่างเป็นตัวแทนมาควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนใน ไซโทพลาซึม สารที่ DNA สง่ มานัน้ คือสารอะไร และมกี ระบวนการสงั เคราะห์โปรตนี อย่างไร จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และใชร้ ปู 4.16 การสงั เคราะหโ์ ปรตนี ในหนงั สอื เรยี นประกอบการอภปิ ราย เพ่ือนำ�ไปสู่ข้อสรุปได้ว่า mRNA เป็นสารตัวกลางท่ีนำ�ข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA เกี่ยวกับการ สังเคราะห์โปรตีนมายังไรโบโซมในไซโทพลาซึม ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการสังเคราะห์โปรตีน จึงอาจสรุป ไดว้ า่ กระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี ประกอบดว้ ย ขน้ั ตอนการสงั เคราะห์ mRNA จากดเี อน็ เอแมแ่ บบ หรอื การถอดรหัส และการสังเคราะหโ์ ปรตีนในไรโบโซมหรือการแปลรหสั จากน้ันครูอาจทบทวนเก่ียวกับกรดนิวคลิอิกว่าในเซลล์มี DNA และ RNA เป็นกรดนิวคลิอิก และตัง้ ค�ำ ถามเพอื่ นำ�ไปสูก่ ารอภปิ รายว่า RNA มโี ครงสรา้ งทแ่ี ตกต่างจาก DNA อยา่ งไร จากนั้นให้ นักเรียนสืบค้นร่วมกันอภิปรายและวิเคราะห์ความแตกต่างของโครงสร้าง RNA และ DNA โดยให้ นักเรียนร่วมกันเสนอหัวข้อท่ีใช้เปรียบเทียบเพ่ือเป็นประเด็นการอภิปราย จากการอภิปรายและการ วิเคราะห์ นกั เรียนควรสรปุ ความแตกต่างของโครงสรา้ ง DNA และ RNA เปน็ ขอ้  ๆ ได้ดงั น้ี ข้อเปรียบเทียบ DNA RNA 1. จ�ำ นวนพอลนิ ิวคลโี อไทด์ 2. ชนิดของเบส 2 สาย 1 สาย อะดนี นี กวานนี ไทมีน อะดีนีน กวานีน ยูราซลิ 3. ชนดิ ของน้ำ�ตาล และไซโทซนี และไซโทซนี ดีออกซีไรโบส ไรโบส สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

22 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม ชวี วิทยา เลม่ 2 การถอดรหัส ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมลู การสงั เคราะห์ mRNA จากดเี อน็ เอแม่แบบ จากรปู 4.17 ในหนังสอื เรยี น จากนั้นต้ังค�ำ ถามเพอ่ื ให้นกั เรียนนำ�ความรูม้ าอธิบายข้ันตอนการสงั เคราะห์ mRNA ดังน้ี การสังเคราะห์ mRNA มีขน้ั ตอนอยา่ งไร เอนไซม์อาร์เอน็ เอพอลิเมอเรสมบี ทบาทอย่างไรในการสงั เคราะห์ mRNA ในการสังเคราะห์ mRNA มีทิศทางจากปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′ หรือจากปลาย 3′ ไปยัง ปลาย 5′ จากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่า การสังเคราะห์ mRNA นั้น เอนไซม์อาร์เอ็นเอ พอลิเมอเรสไปจับกับ DNA บริเวณท่ีจะสังเคราะห์ mRNA แล้ว DNA สองสายจึงคลายเกลียว แยกออกจากกนั โดยมสี ายหน่งึ ของ DNA ท�ำ หน้าทีเ่ ป็นแม่แบบ จากนนั้ นวิ คลีโอไทดท์ ม่ี ีเบสคู่สมกับ นิวคลีโอไทดบ์ น DNA แมแ่ บบจะเข้าไปจบั กบั สายแมแ่ บบ โดยนิวคลโี อไทดบ์ น RNA จะเชอื่ มตอ่ กัน เป็นสายยาว มีทิศทางจากปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′ ซึ่งสลับทิศทางกับสายดีเอ็นเอแม่แบบจนได้เป็น สาย mRNA จากนนั้ mRNA แยกออกจาก DNA ไปยงั ไรโบโซม เอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรสมบี ทบาทในการสงั เคราะห์ mRNA คอื ท�ำ ให้พอลนิ วิ คลีโอไทด์ 2 สายแยกออกจากกัน และเช่ือมนิวคลีโอไทด์ต่อกันเป็นสาย mRNA และทิศทางการสังเคราะห์ mRNA จะสงั เคราะหจ์ ากปลาย 5′ ไปยงั ปลาย 3′ กระบวนการสงั เคราะห์ mRNA เรยี กวา่ การถอดรหสั จากนั้นครูให้นักเรียนเปรียบเทียบกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอและกระบวนการสังเคราะห์ mRNA ซง่ึ นกั เรยี นควรเปรยี บเทียบได้ดงั น้ี กระบวนการสังเคราะหด์ ีเอ็นเอ กระบวนการสงั เคราะห์ mRNA 1. ใช้พอลินิวคลีโอไทด์ทั้ง 2 สายเป็นแมแ่ บบ 1. ใชพ้ อลนิ วิ คลโี อไทดเ์ พยี งสายเดยี วเปน็ แมแ่ บบ 2. ใชเ้ อนไซม์ดเี อน็ เอพอลิเมอเรส 2. ใชเ้ อนไซมอ์ าร์เอน็ เอพอลเิ มอเรส 3. ใชด้ อี อกซไี รโบนวิ คลโี อไทด์ท่ีประกอบดว้ ย 3. ใชไ้ รโบนิวคลโี อไทด์ที่ประกอบด้วยเบส เบส 4 ชนดิ คอื A T C G 4 ชนดิ คอื A U C G 4. ผลผลิตได้ DNA สายใหม่ 2 สาย 4. ผลผลิตได้ mRNA สายเดียว ครอู าจใหค้ วามรเู้ พมิ่ เตมิ วา่ การสงั เคราะห์ rRNA และ tRNA มขี นั้ ตอนเหมอื นกบั การสงั เคราะห์ mRNA แต่ rRNA และ tRNA ไมม่ ีการแปลรหสั ต่อไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 23 รหัสพันธกุ รรม ครูตง้ั คำ�ถามเพ่ือนำ�ไปสูก่ ารสืบค้นขอ้ มลู ว่า จากกระบวนการถอดรหัสทำ�ใหไ้ ด้ mRNA แล้ว mRNA จะเก่ียวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนอย่างไร จากน้ันให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับ รหสั พนั ธุกรรม ครูอาจใชร้ ปู โครงสรา้ งของ DNA จากหนังสอื เรยี น หรือแบบจ�ำ ลองโครงสร้างของ DNA เพื่อ เน้นให้นักเรียนเห็นว่าความแตกต่างของโมเลกุล DNA อยู่ที่จำ�นวนและลำ�ดับนิวคลีโอไทด์ใน DNA จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นวเิ คราะหว์ า่ สว่ นใดของ DNA ทเ่ี กบ็ ขอ้ มลู ทางพนั ธกุ รรมและถา่ ยทอดให้ mRNA ซงึ่ ไปกำ�หนดชนดิ ของกรดแอมโิ นในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี นักเรียนควรตอบไดว้ า่ ลำ�ดบั นวิ คลีโอไทดข์ อง DNA เป็นขอ้ มลู ทางพนั ธกุ รรมที่ถอดรหสั ให้ mRNA ครอู าจใหค้ วามรเู้ พม่ิ เตมิ วา่ ความแตกตา่ งของนวิ คลโี อไทดเ์ นอื่ งมาจากเบสทเี่ ปน็ องคป์ ระกอบ ดงั นน้ั ล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดใ์ นสาย DNA และ RNA จงึ อาจเรยี กแทนวา่ ล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดห์ รอื ล�ำ ดบั เบส ครคู วรเนน้ ให้นักเรียนสรุปประเดน็ สำ�คัญไดว้ า่ ลำ�ดบั นิวคลโี อไทดข์ อง DNA จะกำ�หนดล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดข์ อง mRNA และล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทดข์ อง mRNA จะก�ำ หนดชนดิ และการเรยี งตวั ของกรด แอมิโน จากนัน้ ครูตัง้ ค�ำ ถามเพิ่มเติมเพื่อนำ�ไปส่กู ารสบื คน้ ขอ้ มลู และการอภปิ รายวา่ การเรียงลำ�ดับ ของนวิ คลโี อไทดใ์ น mRNA จ�ำ นวนเทา่ ใดจงึ เปน็ 1 รหสั พนั ธกุ รรมเพอ่ื ก�ำ หนดกรดแอมโิ น 1 ชนดิ ถา้ มนี วิ คลโี อไทด์ 1 โมเลกลุ เปน็ รหสั ก�ำ หนดกรดแอมโิ น 1 ชนดิ จะไดก้ รดแอมโิ นกชี่ นดิ ซงึ่ นกั เรยี น ควรตอบได้วา่ 4 ชนิด เนื่องจาก DNA มีนวิ คลโี อไทด์ 4 ชนดิ จากนั้นครูอาจให้นักเรียนแบ่งกลุ่มท�ำ กิจกรรมโดยให้ประเด็นวา่ ถ้ามีนิวคลีโอไทด์ 2 โมเลกุล ติดกนั เป็นรหัสก�ำ หนดกรดแอมโิ น 1 ชนดิ จะไดร้ หัสของกรดแอมโิ นกร่ี หสั และก�ำ หนดชนดิ ของ กรดแอมิโนกชี่ นดิ โดยให้นกั เรียนรว่ มกนั อภิปรายและออกแบบรหัสพนั ธุกรรมอย่างอสิ ระ วัสดทุ ี่ทำ� กจิ กรรมอาจใชป้ ากกาเคมีสตี า่ ง ๆ เขยี นชนดิ ของนิวคลีโอไทด์ในกระดาษ หรอื ตดั กระดาษสแี ทนชนิด ของนิวคลีโอไทด์ เป็นต้น แล้วนำ�เสนอหน้าชั้นเปรียบเทียบกับกลุ่มอ่ืน ๆ จากการทำ�กิจกรรมและ อภิปรายและบอกวธิ ีคดิ ทำ�ใหไ้ ดข้ ้อสรุปว่ารหัสพนั ธุกรรมทีป่ ระกอบด้วยนิวคลโี อไทด์ 2 โมเลกุลเรยี ง กนั จะสามารถจดั เรยี งให้แตกตา่ งกนั ได้ 16 แบบ หรือ 42 หรอื 16 รหัส ดงั นี้ AA AT AC AG CC CA CT CG GG GA GT GC TT TA TC TG สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

24 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม ชีววทิ ยา เลม่ 2 จากรูปจะเห็นได้ว่าถ้า 1 รหัสพันธุกรรมประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 2 โมเลกุลเรียงกันในการ กำ�หนดรหัสของกรดแอมิโน 1 ชนิด จะจัดเรยี งรหสั พันธกุ รรมได้ 16 รหัส หรอื 42 ซง่ึ จะเป็นรหสั ของ กรดแอมโิ น 16 ชนิด จึงมีจำ�นวนรหัสไมเ่ พยี งพอสำ�หรบั กำ�หนดชนิดกรดแอมิโนซง่ึ มี 20 ชนิด ครตู ั้งคำ�ถามใหน้ กั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายดังน้ี ถ้ารหัสพันธุกรรม 1 รหัสประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 3 โมเลกุลติดกัน จะจัดเรียงให้ แตกตา่ งกนั ไดก้ รี่ หัส จากการอภปิ รายนกั เรียนควรสรุปได้วา่ 1 รหัสพันธุกรรมประกอบดว้ ยนวิ คลีโอไทด์ 3 โมเลกลุ เรยี งกนั จะได้ 64 รหสั หรอื 43 ซง่ึ มจี �ำ นวนรหสั พนั ธกุ รรมทมี่ ากเกนิ พอส�ำ หรบั ก�ำ หนดชนดิ กรดแอมโิ น ซง่ึ มเี พียง 20 ชนิด ครูให้นักเรียนศึกษาตาราง 4.4 ในหนังสือเรียนที่แสดงรหัสพันธุกรรม 64 รหัส เรียกรหัส พันธุกรรมทปี่ ระกอบด้วยนวิ คลโี อไทด์ 3 โมเลกลุ เรยี งกนั วา่ โคดอน จากนัน้ ตั้งคำ�ถามแล้วให้นกั เรียน วเิ คราะห์ เพื่อน�ำ ความรูเ้ กีย่ วกับรหสั พนั ธุกรรมไปใชใ้ นกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี ต่อไปดงั นี้ จ�ำ นวนรหัสพนั ธุกรรมทีก่ �ำ หนดกรดแอมโิ น 20 ชนดิ มเี ท่าใด กรดแอมิโนชนิดใดที่ก�ำ หนดโดยรหัสพนั ธุกรรม 1 รหสั หรือ 2 หรือ 3 หรือ 4 หรือ 6 รหสั รหสั ใดบา้ งท่ไี มก่ �ำ หนดกรดแอมิโน จากการวิเคราะห์และอภิปราย นักเรียนควรสรุปได้ว่ารหัสพันธุกรรมที่กำ�หนดกรดแอมิโน 20 ชนดิ มเี พยี ง 61 รหสั เทา่ นนั้ ทจี่ ะก�ำ หนดกรดแอมโิ นในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี กรดแอมโิ นบาง ชนิดทก่ี ำ�หนดโดยรหัสพนั ธกุ รรม 1 รหัส ไดแ้ ก่ เมไทโอนนี (Met) และทริปโตเฟน (Trp) กรดแอมิโนที่ ก�ำ หนดโดยรหัสพนั ธกุ รรม 2 รหัส เชน่ ฮสิ ทิดีน (His) ก�ำ หนดโดย 3 รหัส เชน่ ไอโซลวิ ซนี (Ile) กำ�หนด โดย 4 รหสั เชน่ วาลนี (Val) และก�ำ หนดโดย 6 รหัส เช่น ลิวซนี (Leu) สว่ นรหสั พนั ธุกรรมอกี 3 รหัส ไดแ้ ก่ UAA UAG UGA จะไมก่ �ำ หนดกรดแอมโิ น แตเ่ ป็นรหัสหยดุ การสงั เคราะห์โปรตีน การแปลรหัส ครอู าจตง้ั ค�ำ ถามใหน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู และอภปิ ราย เพอ่ื ใหเ้ หน็ บทบาทหนา้ ทแี่ ละความส�ำ คญั ของ DNA และ RNA ในกระบวนการสงั เคราะห์โปรตนี ไดด้ ังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 25 RNA ท่สี �ำ คญั กับการสงั เคราะห์โปรตีนมีก่ีชนิด อะไรบา้ ง RNA แตล่ ะชนดิ มีหนา้ ทแี่ ตกตา่ งกนั อย่างไรในกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตีน จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และการอภปิ ราย นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ การสงั เคราะห์ RNA โดยใช้ DNA เปน็ แมแ่ บบ ได้ RNA 3 ชนดิ คอื mRNA tRNA และ rRNA แตล่ ะชนดิ มหี นา้ ทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั กระบวนการ สังเคราะหโ์ ปรตีน ดังนี้ mRNA นำ�รหสั การสร้างโปรตนี มายงั ไรโบโซมในไซโทพลาซมึ tRNA ทำ�หนา้ ทน่ี ำ�กรดแอมโิ นมาต่อกนั เป็นสายยาวบนไรโบโซม rRNA เป็นสว่ นประกอบของไรโบโซม ครคู วรเนน้ ใหน้ กั เรยี นเขา้ ใจวา่ การสงั เคราะห์ RNA ทงั้ 3 ชนดิ ในเซลลย์ แู ครโิ อตเกดิ ในนวิ เคลยี ส จากนั้นจึงออกสู่ไซโทพลาซึม ซึ่งเป็นแหล่งท่ีมีการสังเคราะห์โปรตีนและช้ีให้เห็นถึงความสำ�คัญของ การจดั เรยี งล�ำ ดบั เบสบน mRNA ซง่ึ จะเปน็ รหสั พนั ธกุ รรมเพอื่ น�ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ รหสั พนั ธกุ รรมตอ่ ไป ครู อาจใช้รูป 4.20 ในหนังสือเรียน ในการประกอบการสรปุ เกยี่ วกบั ชนดิ ของ RNA และหนา้ ทข่ี อง RNA ทเ่ี ก่ยี วขอ้ งกบั กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน เพอ่ื ใหน้ กั เรยี นเข้าใจดียง่ิ ขนึ้ จากน้ันครูให้นักเรียนศึกษากระบวนการสังเคราะห์โปรตีน โดยอาจใช้คำ�ถามเพื่อนำ�ไปสู่การ อภิปรายดังนี้ ส่ิงใดท�ำ หน้าทีก่ �ำ หนดชนิดและล�ำ ดับของกรดแอมิโนในการสังเคราะหโ์ ปรตีน สง่ิ ที่ต้องใช้ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนมีอะไรบ้าง tRNA มบี ทบาทอย่างไรในการสงั เคราะหโ์ ปรตนี กระบวนการสงั เคราะห์โปรตีนมีขัน้ ตอนอะไรบ้าง การสังเคราะหโ์ ปรตีนเกดิ ขึน้ ในทศิ ทางใดเม่ือเทียบกบั ทิศทางของ mRNA จากการสบื คน้ และการอภปิ ราย นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ ชนดิ และการเรยี งล�ำ ดบั ของกรดแอมโิ น ถูกกำ�หนดโดยลำ�ดับของนิวคลีโอไทด์ 3 โมเลกุล ของ mRNA ท่ีเป็นรหัสพันธุกรรม และสรุปได้ว่า สง่ิ ทต่ี อ้ งใชใ้ นกระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี ไดแ้ ก่ DNA mRNA tRNA ไรโบโซม กรดแอมโิ น เอนไซม์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

26 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม ชีววิทยา เล่ม 2 กระบวนการสังเคราะหโ์ ปรตีนประกอบด้วย กระบวนการถอดรหัส เปน็ กระบวนการท่ี DNA ถ่ายทอดขอ้ มูลทางพันธุกรรมให้ mRNA ซงึ่ จะนำ�รหสั การสงั เคราะห์โปรตนี ไปยงั ไซโทพลาซมึ กระบวนการแปลรหัส เปน็ กระบวนการที่เกดิ การสังเคราะหโ์ ปรตนี โดย tRNA น�ำ กรดแอมโิ น ชนดิ ที่ตรงกบั โคดอนของ mRNA มายงั ไรโบโซม ดังตาราง 4.4 ในหนงั สือเรยี น เช่น tRNA ท่ี มีแอนติโคดอน 3′ CCA 5′ จะนำ�กรดแอมิโนชนิดไกลซีน (Gly) มายังไรโบโซมตรงท่ีมีโคดอน 5′ GGU 3′ ของ mRNA โดย tRNA อกี โมเลกุลหนง่ึ จะนำ�กรดแอมิโนโมเลกุลถัดไปมาเรยี งต่อ กันบนไรโบโซมตามลำ�ดับรหัสพันธุกรรมของ mRNA โดยไรโบโซมจะทำ�หน้าที่เช่ือมพันธะ เพปไทด์ระหวา่ งกรดแอมิโน ครูให้นักเรียนสืบค้นเพ่ือนำ�ไปสู่การอภิปรายและเปรียบเทียบการสังเคราะห์โปรตีนของ สงิ่ มชี วี ติ พวกโพรแครโิ อตและยแู ครโิ อต จากการอภปิ รายนกั เรยี นควรเปรยี บเทยี บไดว้ า่ การสงั เคราะห์ โปรตีนของโพรแคริโอตท้ังกระบวนการการถอดรหัสและการแปลรหัสเกิดในไซโทพลาซึมเนื่องจาก โพรแครโิ อตไม่มเี ยื่อหุ้มนวิ เคลยี ส สว่ นยแู คริโอตจะมกี ารถอดรหสั ในนวิ เคลยี ส และมกี ารแปลรหสั ใน ไซโทพลาซมึ การสงั เคราะหส์ าย mRNA มที ศิ ทางจากปลาย 5′ ไปปลาย 3′ เชน่ เดยี วกบั ทศิ ทางการแปลรหสั เพอื่ สงั เคราะห์โปรตีนซึ่งมที ิศทางจากปลาย 5′ ไปปลาย 3′ ครใู หน้ ักเรียนศึกษารปู 4.22 การเกดิ พอลโิ ซมในหนังสือเรียนแลว้ ร่วมกนั อภปิ ราย โดยครูอาจ ใช้ค�ำ ถามประกอบว่า จากสาย mRNA 1 สาย สามารถสังเคราะห์พอลเิ พปไทดพ์ ร้อมกนั ไดห้ ลาย สายหรือไม่ นกั เรียนควรสรุปไดว้ า่ การสังเคราะหพ์ อลิเพปไทดส์ ามารถเกิดได้หลาย ๆ สายพรอ้ มกนั โดยไรโบโซมจะมาเกาะจบั กับ mRNA ได้หลาย ๆ ไรโบโซม mRNA ลักษณะน้เี รยี กวา่ พอลไิ รโบโซม หรือพอลิโซม ครูให้นักเรียนเชื่อมโยงความรู้ใหม่กับความรู้เดิมท่ีนักเรียนเคยเรียนมาแล้วว่า DNA ควบคุม การสังเคราะห์โปรตีน โปรตีนที่สังเคราะห์ข้ึนเหล่านี้ไปทำ�หน้าที่อะไรบ้าง ซึ่งนักเรียนควรจะนำ� ความรู้ท่ไี ด้มาใชใ้ นการตอบได้หลากหลาย เช่น โปรตีนฮีโมโกลบินชว่ ยขนสง่ ออกซิเจน โปรตีนท่ีเป็น เอนไซมท์ �ำ หนา้ ท่เี รง่ ปฏิกิริยา นอกจากน้ยี งั มีโปรตนี โครงสร้างทท่ี �ำ หนา้ ท่เี ปน็ โครงสรา้ งของเซลล์ ซึ่ง อาจกลา่ วไดว้ า่ DNA สามารถควบคมุ ลักษณะทางพันธุกรรมโดยควบคุมการสงั เคราะห์โปรตนี ครูให้นกั เรียนท�ำ กิจกรรม 4.2 เพอื่ ทบทวนความรทู้ ไี่ ด้เรยี นมาแล้วเกี่ยวกับ DNA การถอดรหสั และการแปลรหสั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม 27 กิจกรรม 4.2 การถอดรหสั และการแปลรหัส จดุ ประสงค์ นำ�ความร้เู รอื่ งการถอดรหัสและการแปลรหสั มาแกโ้ จทย์ปญั หาท่กี ำ�หนด วิธกี ารทำ�กจิ กรรม พิจารณาล�ำ ดบั นวิ คลโี อไทด์ตอ่ ไปนแ้ี ละตอบคำ�ถาม 5′ C G C A G A T T C G A T G G C C C T G T G G A T A C G C C T C C T G C C C T G A A G C T C T C T 3′ 3′ G C G T C T A A G C T A C C G G G A C A C C T A T G C G G A G G A C G G G A C T T C G A G A G A 5′ จากลำ�ดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่กำ�หนดให้ ให้ตัวอักษรสีนำ้�เงินแสดงบริเวณที่เป็นยีน และให้ DNA สายล่างเปน็ แม่แบบสำ�หรับการถอดรหสั ตอบค�ำ ถามตอ่ ไปนี้ mRNA ท่ีได้จากการถอดรหัสจะมลี ำ�ดับเบสเป็นอยา่ งไร mRNA 5′GAUUCGAUGGCCCUGUGGAUACGCCUCCUGCCCUGAAGC3′ เมื่อสิน้ สุดการแปลรหัสจะไดส้ ายพอลเิ พปไทด์ท่ีมีกรดแอมโิ นก่ีโมเลกุล กรดแอมิโน 9 โมเลกลุ สายพอลเิ พปไทด์ท่ีได้จากการแปลรหัสมลี �ำ ดบั กรดแอมโิ นเปน็ อย่างไร Met Ala Leu Trp Ile Arg Leu Leu Pro (เร่มิ ทร่ี หัสเร่มิ ต้น AUG GCC CUG UGG AUA CGC CUC CUG CCC UGA) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

28 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม ชีววทิ ยา เลม่ 2 ครใู ห้ความร้เู พิ่มเตมิ ว่า บนสาย mRNA อาจมี AUG ไดห้ ลายต�ำ แหน่ง ซ่ึงไมไ่ ด้เปน็ รหัสเร่มิ ตน้ ในทกุ ตำ�แหน่ง AUG ทตี่ ำ�แหน่งใดจะเปน็ รหัสเริม่ ต้นนั้นจะมบี ริเวณท่ีมีล�ำ ดบั นิวคลโี อไทด์จำ�เพาะอยู่ ระหวา่ งปลาย 5′ และ AUG ซึง่ สามารถจับกับ rRNA ในไรโบโซมหน่วยยอ่ ยขนาดเล็กได้ เม่ือไรโบโซม หนว่ ยย่อยขนาดเลก็ มาเกาะแลว้ AUG น้ันจะทำ�หนา้ ที่เป็น รหัสเริม่ ตน้ ล�ำ ดับนวิ คลีโอไทด์จ�ำ เพาะ รหัสเริม่ ตน้ 5′… C A U C C U A G G A G G U G A …………… A G C A U G C A …3′ rRNA 3′… G A U C C U C C A C U …5′ ไรโบโซมหนว่ ยย่อยขนาดเล็ก DNA เกย่ี วขอ้ งกบั การแสดงลกั ษณะของสงิ่ มชี วี ติ ซง่ึ DNA เปน็ แหลง่ เกบ็ ขอ้ มลู ทางพนั ธกุ รรม ของส่ิงมีชีวิตแล้วถ่ายทอดให้กับ mRNA ผ่านการถอดรหัส จากนั้นมีการแปลรหัสจาก mRNA เป็น กรดแอมิโน ในท่สี ุดจะได้โปรตีนซงึ่ ทำ�หน้าที่เป็นโปรตนี โครงสร้าง โปรตีนทเ่ี ป็นเอนไซม์หรือท�ำ หน้าท่ี อื่น ๆ ภายในเซลล์ มผี ลท�ำ ใหเ้ ซลลแ์ ละสิง่ มีชีวติ มีลกั ษณะต่าง ๆ ปรากฏให้เหน็ ได้ แนวการวดั และประเมินผล ดา้ นความรู้ - ขน้ั ตอนการถอดรหัส การแปลรหสั หนา้ ทขี่ อง DNA และ RNA แตล่ ะชนดิ ในกระบวนการ สังเคราะห์โปรตีนจากการทำ�กิจกรรมการอภิปรายร่วมกัน การทำ�แบบฝึกหัดและการทำ� แบบทดสอบ ด้านทกั ษะ - การสงั เกตและการลงความเหน็ จากขอ้ มูล - การส่ือสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อจากการอภปิ รายรว่ มกัน ด้านจติ วทิ ยาศาสตร์ - การใชว้ จิ ารณญาณจากการสังเกตพฤติกรรมในการทำ�กิจกรรมและการอภปิ รายรว่ มกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 29 4.4 มวิ เทชัน จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อภิปราย และอธิบายสาเหตุและผลของการเกิดมิวเทชันระดับยีนและระดับ โครโมโซม 2. ยกตวั อยา่ งโรคและกลมุ่ อาการทเ่ี ปน็ ผลของการเกดิ มวิ เทชนั ระดบั ยนี และระดบั โครโมโซม แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูนำ�เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยใหน้ กั เรียนศึกษารปู 4.23 เก้งและเกง้ เผอื ก หรอื รูปสง่ิ มีชีวติ อืน่  ๆ เช่น กระตา่ ยสขี าวและกระต่ายสอี น่ื  ๆ แลว้ ให้นกั เรยี นร่วมกันอภปิ รายในประเด็นดงั นี้ ลกั ษณะของสตั ว์เผอื กลกั ษณะใดทีผ่ ดิ ไปจากปกตแิ ละลกั ษณะใดบา้ งที่เหมอื นเดมิ ลกั ษณะทผ่ี ิดปกตินี้สามารถถา่ ยทอดไปยงั รุ่นต่อไปไดห้ รอื ไม่ จากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่า สัตว์เผือกมีลักษณะที่ต่างไปจากปกติ เช่น สีขนเป็น สีขาว สีของดวงตาเป็นสีแดง แม้ว่าสัตว์เผือกจะมีลักษณะบางอย่างท่ีผิดปกติ แต่ลักษณะส่วนใหญ่ ยังคงเหมือนกับพ่อแม่ ลักษณะเผือกน้ีสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ ลักษณะท่ีเปล่ียนแปลงไป เกดิ จากการเปล่ยี นแปลงของ DNA และโครโมโซม เรยี กลักษณะนี้ว่า การกลายหรอื มวิ เทชนั ในกรณี ของกระต่ายสีขาวซ่ึงมีลักษณะเผือก แต่ถูกนำ�มาขยายพันธุ์เพ่ิมจำ�นวนเป็นสัตว์เล้ียงจนพบเห็นได้ ทั่วไป ครถู ามนักเรยี นวา่ นกั เรยี นเคยเหน็ สัตวท์ ่ีมีลักษณะเผือกบ่อยหรือไม่ ค�ำ ตอบของนักเรยี นอาจ มีได้หลากหลาย ครูให้ความรู้ว่า มิวเทชันสามารถเกิดข้ึนเองตามธรรมชาติแต่เกิดในอัตราที่ตำ่�มาก มิวทาเจน เช่น รังสีและสารเคมีต่าง ๆ ชักนำ�ให้เกิดมิวเทชันเพ่ิมขึ้นได้ มิวทาเจนบางชนิดเป็น สิง่ ก่อมะเรง็ ถ้าไดร้ บั ในปริมาณมากหรอื บอ่ ยครงั้ จะท�ำ ให้เปน็ มะเร็งได้ การเกดิ มวิ เทชนั แบง่ ออกเปน็ มวิ เทชนั ระดบั ยนี และมวิ เทชนั ระดบั โครโมโซม ซง่ึ มรี ายละเอยี ดดงั น้ี 4.4.1 มวิ เทชนั ระดบั ยีน ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับมิวเทชันระดับยีน และศึกษารูป 4.24 ในหนังสือเรียน จากนนั้ ตอบค�ำ ถามซึ่งมีแนวคำ�ตอบดังน้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

30 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม ชวี วทิ ยา เล่ม 2 จากรปู 4.24 การเปลยี่ นแปลงของเบสใน DNA เปน็ อยา่ งไร และสง่ ผลอยา่ งไรตอ่ DNA สายใหม่ ในการจ�ำ ลองดเี อน็ เอครัง้ แรก มกี ารจบั ค่ขู องเบสผดิ คู่ เบส G ควรจะจับคกู่ บั เบส C แตไ่ ปจบั คู่ กับเบส T แทน และเมื่อสายพอลินิวคลีโอไทด์ท่ีมีเบส T น้ีไปเป็นแม่แบบในการสร้าง พอลินิวคลีโอไทดส์ ายใหม่ เบส T จะไปจบั กบั เบส A ดงั นน้ั ล�ำ ดับของเบสในสาย DNA สายน้ี จงึ เปลยี่ นแปลงไป ครูให้นักเรียนศึกษาฮีโมโกลบินท่ีผิดปกติของคนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ โดยการ เปรียบเทียบกับฮีโมโกลบินของคนปกติ โดยใช้รูป 4.25 ในหนังสือเรียน จากรูปจะเห็นว่าลำ�ดับกรด แอมิโนลำ�ดบั ท่ี 6 ในสายบตี าของโมเลกุลฮโี มโกลบนิ ของคนปกติเป็นกรดกลูตามิก สว่ นคนทีเ่ ปน็ โรค โลหิตจางชนดิ ซกิ เคลิ เซลลเ์ ปน็ วาลนี สว่ นคำ�ถามในหนงั สอื เรยี นมแี นวค�ำ ตอบดังน้ี ผปู้ ว่ ยโรคโลหติ จางชนดิ ซกิ เคลิ เซลลม์ ลี �ำ ดบั ของกรดแอมโิ นในฮโี มโกลบนิ สายบตี าแตกตา่ งจาก คนปกติอยา่ งไร แตกต่างกันคือ กรดแอมิโนตำ�แหน่งที่ 6 ของพอลิเพปไทด์สายบีตาของฮีโมโกลบินในคนปกติ เป็นกรดกลตู ามิก ส่วนในคนที่เปน็ โรคโลหติ จางชนดิ ซกิ เคลิ เซลลจ์ ะเปน็ วาลนี ลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมของโรคโลหติ จางชนดิ ซกิ เคลิ เซลลเ์ กยี่ วขอ้ งกบั DNA และโปรตนี อยา่ งไร เมอื่ เบสของ DNA เปลยี่ นไป การสงั เคราะหโ์ ปรตีนฮีโมโกลบินจะผดิ ปกติ ท�ำ ใหค้ นทม่ี ีลักษณะ ทางพันธุกรรมเชน่ นีเ้ ป็นโรคโลหิตจางชนิดซกิ เคลิ เซลล์ จากน้ันครูต้ังคำ�ถามเพ่ือนำ�ไปสู่การสืบค้นว่า กรดกลูตามิกในสายบีตาของโมเลกุลฮีโมโกลบิน เปลยี่ นเปน็ วาลนี ไดอ้ ยา่ งไร ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั พรอ้ มทง้ั ศกึ ษารปู 4.26 ในหนงั สอื เรยี นประกอบซงึ่ แสดงการเกดิ มวิ เทชนั ซงึ่ นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ มกี ารแทนทคี่ เู่ บสแลว้ ไดก้ รดแอมโิ น ชนดิ ใหม่ อาจจะเกดิ จากความผดิ พลาดขณะท่ี DNA มกี ารจ�ำ ลองตวั เอง ดงั นน้ั เมอ่ื DNA ทสี่ งั เคราะห์ มาไดถ้ า่ ยทอดรหสั ให้ mRNA การแปลรหสั จาก mRNA จงึ ไดก้ รดแอมโิ นทแี่ ตกตา่ งจากเดมิ แลว้ ตอบ ค�ำ ถามซง่ึ มแี นวการตอบดังน้ี การเกิดมิวเทชนั แบบการแทนทคี่ เู่ บสทำ�ให้เกิดผลเสียเสมอไปหรือไม่ เพราะเหตใุ ด ไมเ่ สมอไป ถา้ มกี ารแทนทค่ี เู่ บสแลว้ ไดก้ รดแอมโิ นชนดิ เดมิ จะไมม่ ผี ลตอ่ ฟโี นไทปข์ องสงิ่ มชี วี ติ นน้ั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 31 ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับการเพ่ิมขึ้นหรือขาดหายของนิวคลีโอไทด์ แล้วตอบคำ�ถาม ในหนงั สอื เรียน ซึ่งมแี นวคำ�ตอบดังน้ี มวิ เทชนั แบบการแทนท่ีค่เู บสและเฟรมชฟิ ทม์ วิ เทชนั ทำ�ใหเ้ กดิ การเปล่ียนแปลง DNA และมี ผลตอ่ การแสดงลกั ษณะของส่ิงมชี ีวติ แตกตา่ งกนั อย่างไร การแทนทีค่ ่เู บส เฟรมชิฟท์มวิ เทชัน 1. มกี ารเปลีย่ นแปลงแทนท่ีคเู่ บสในสาย 1. ม กี ารเพม่ิ หรอื ขาดหายของนวิ คลโี อไทดท์ ห่ี าร พอลินิวคลโี อไทดข์ อง DNA เชน่ A-T ดว้ ยสามไมล่ งตวั ในสายพอลนิ วิ คลโี อไทด์ ถูกแทนทีด่ ว้ ย G-C ของ DNA 2. มีผลทำ�ใหเ้ ปลี่ยนแปลงเฉพาะบริเวณรหสั 2. มีผลท�ำ ใหร้ หัสพันธกุ รรมเปลย่ี นแปลงไปจาก พันธุกรรม แต่ไม่ท�ำ ให้รหัสพันธุกรรมอื่น ๆ เดิม ลำ�ดับและชนดิ ของกรดแอมิโนในล�ำ ดบั เปลีย่ นแปลง ถัดไปจะเปล่ียนไปด้วย 3. อาจมผี ลหรือไม่มีผลตอ่ ลักษณะของส่งิ มีชีวิต 3. ม กั จะมีผลตอ่ ลกั ษณะของสิ่งมีชวี ติ สมบัติ คือถ้าเกิดการแทนท่ีคเู่ บสแลว้ ได้รหสั ของพอลินิวคลโี อไทด์หรอื โปรตนี ทีไ่ ด้จาก พันธกุ รรมท่กี �ำ หนดชนดิ ของกรดแอมโิ น การสังเคราะห์โปรตนี จะแตกตา่ งไปจากปกติ เหมือนเดมิ จะไมม่ ีผลต่อการเปล่ยี นแปลง เนอ่ื งจากเกิดรหสั หยดุ ก่อนรหัสหยุดเดมิ และ ชนิดกรดแอมิโน จึงไม่มีผลตอ่ ลกั ษณะ ทำ�ให้พอลเิ พปไทดม์ ีขนาดสัน้ ลง พนั ธกุ รรม แต่ถา้ ไดร้ หัสที่ท�ำ ให้ชนิดของกรด แอมิโนเปลยี่ นไป โปรตนี อาจจะเปล่ียนไป ดว้ ย ซ่ึงจะทำ�ให้มีผลตอ่ การแสดงลักษณะ ของสง่ิ มชี วี ติ เชน่ โรคโลหติ จางชนดิ ซกิ เคลิ เซลล์ ครอู าจเนน้ ใหน้ กั เรยี นเชอื่ มโยงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง DNA โปรตนี และลกั ษณะทางพนั ธกุ รรม ได้ว่า เมื่อลำ�ดับเบสของ DNA เปล่ียนแปลงจะมีผลต่อการสังเคราะห์โปรตีน ทำ�ให้ลักษณะทาง พันธุกรรมเปลี่ยนไปด้วย ซงึ่ แสดงใหเ้ ห็นว่า DNA ควบคมุ ลกั ษณะทางพันธกุ รรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

32 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม ชวี วทิ ยา เลม่ 2 ตรวจสอบความเขา้ ใจ การเปลย่ี นแปลงทเ่ี กดิ ขนึ้ กบั DNA อาจมผี ลตอ่ การเปลยี่ นแปลงรหสั พนั ธกุ รรมและการ สงั เคราะห์โปรตีนอยา่ งไร ถา้ DNA สายทเี่ กดิ มวิ เทชนั ไปเปน็ แมแ่ บบในการสรา้ ง mRNA จะมรี หสั บนสาย mRNA ในตำ�แหน่งนั้นเปล่ียนแปลงไป ชนิดของกรดแอมิโนที่ได้จากการแปลรหัสอาจจะ เปลยี่ นแปลงไปด้วย 4.4.2 มวิ เทชันระดับโครโมโซม ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับมิวเทชันระดับโครโมโซม จากการสืบค้นข้อมูลและการ อภปิ ราย นกั เรยี นควรสรปุ ประเด็นส�ำ คญั เก่ยี วกับมวิ เทชนั ระดบั โครโมโซม ดงั นี้ 1. การเปลย่ี นแปลงโครงสรา้ งของโครโมโซม อาจมสี าเหตมุ าจากความผดิ ปกตใิ นการแบง่ เซลล์ แบบไมโอซสิ รงั สตี า่ ง ๆ หรอื สารเคมี จงึ ท�ำ ใหเ้ กดิ เซลลส์ บื พนั ธทุ์ ผี่ ดิ ปกติ ซงึ่ เกดิ ขน้ึ ไดห้ ลาย แบบ เช่น บางส่วนของโครโมโซมขาดหายไปอาจเกิดที่ส่วนปลายหรือส่วนกลางแท่ง โครโมโซม ความผิดปกตินี้ทำ�ให้เกิดกลุ่มอาการคริดูชา บางส่วนของโครโมโซมที่ขาดไป อาจจะกลับมาต่อใหม่แต่ต่อแบบกลับทิศทำ�ให้ลำ�ดับของยีนเปล่ียนไป บางส่วนของ โครโมโซมเกินมาจากปกติ สว่ นทเี่ กินอาจมาจากโครโมโซมท่เี ป็นคกู่ ัน และการเคล่ือนยา้ ย ชน้ิ สว่ นของโครโมโซมทตี่ า่ งคกู่ นั จากการเปลย่ี นแปลงโครงสรา้ งของโครโมโซมท�ำ ใหจ้ �ำ นวน ของนิวคลีโอไทด์และลำ�ดับของนิวคลีโอไทด์เปล่ียนไป ซึ่งทำ�ให้รหัสพันธุกรรมและ การสังเคราะห์โปรตีนเปลี่ยนไป มีผลทำ�ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของฟีโนไทป์ซ่ึงอาจ ท�ำ ให้เกิดโรคตา่ ง ๆ ได้ 2. การเปลยี่ นแปลงจ�ำ นวนโครโมโซม อาจมีสาเหตุมาจากความผดิ ปกตใิ นการแบ่งเซลลแ์ บบ ไมโอซิส คือ เกิดนอนดิสจังชัน ซ่ึงฮอมอโลกัสโครโมโซมไม่แยกจากกันขณะแบ่งเซลล์ใน ระยะไมโอซสิ I หรอื ไมโอซสิ II มผี ลท�ำ ใหเ้ ซลลส์ บื พนั ธมุ์ จี �ำ นวนโครโมโซมขาดหรอื เกนิ เปน็ แทง่ ซง่ึ เกดิ ขนึ้ ไดท้ ง้ั ออโตโซมและโครโมโซมเพศ ความผดิ ปกตนิ ท้ี �ำ ใหเ้ กดิ กลมุ่ อาการดาวน์ กลุม่ อาการเทริ ์นเนอร์ หรอื กล่มุ อาการและโรคอนื่  ๆ นอกจากนจ้ี �ำ นวนโครโมโซมขาดหรอื เกินเป็นชุด เรียกว่า พอลิพลอยด์ มักพบในพืชซ่ึงทำ�ให้ขนาดของดอกและผลใหญ่ขึ้น ซึ่ง มนษุ ย์น�ำ มาใช้ประโยชนใ์ นการปรับปรงุ พนั ธ์พุ ชื ได้ แต่ถ้าเกิดกบั สตั ว์ โดยเฉพาะสัตว์เลยี้ ง ลกู ด้วยน�้ำ นมมกั จะเกิดผลเสยี มากกว่าผลดี บทความ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม 33 จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น ซึ่งมแี นวค�ำ ตอบดังนี้ การเปล่ยี นแปลงโครโมโซมแบบใดที่สงั เกตความผดิ ปกติไดย้ ากภายใตก้ ล้องจุลทรรศน์ เพราะ เหตใุ ด การเปลี่ยนแปลงโครโมโซมแบบท่ีบางส่วนขาดหายไปแล้วกลับมาต่อใหมแต่ต่อแบบกลับทิศ่ เน่ืองจากจะเห็นโครโมโซมมีขนาดเท่าเดมิ จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นวเิ คราะหข์ อ้ มลู และสบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกบั กลมุ่ อาการครดิ ชู าและกลมุ่ อาการ ดาวน์ แล้วตอบคำ�ถามในหนังสือเรียน ซ่ึงมแี นวคำ�ตอบดงั นี้ กรณศี ึกษา แผนภาพโครโมโซมของกลุ่มอาการครดิ ูชา 1. กลุ่มอาการคริดูชาเกิดจากความผิดปกติของโครโมโซมคู่ใด และโครโมโซมน้ันมี ความผิดปกตอิ ย่างไร แขนข้างส้นั ของโครโมโซมคู่ท่ี 5 ขาดหายไปบางส่วน 2. จำ�นวนโครโมโซมมีการเปล่ยี นแปลงหรือไม่ อยา่ งไร จ�ำ นวนโครโมโซมไม่เปลีย่ นแปลง 3. แผนภาพนีเ้ ปน็ ของทารกเพศใด ทราบได้อยา่ งไร เพศชาย เพราะโครโมโซมเพศเปน็ XY 4. จากการสืบคน้ ขอ้ มูล กลมุ่ อาการคริดูชามลี ักษณะความผิดปกติอย่างไร มีลักษณะผิดปกติ คือ ศีรษะเล็ก ใบหน้ากลม ตาเล็กอยู่ห่างกันและเฉียง ดั้งจมูกแบน ใบหูอยู่ตำ่�กว่าปกติ เส้นสายเสียงผิดปกติ ทำ�ให้เสียงเล็กแหลมคล้ายเสียงร้องของแมว ปัญญาอ่อน อาจมชี ีวติ อยไู่ ด้จนเปน็ ผใู้ หญ่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

34 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธุกรรม ชีววทิ ยา เล่ม 2 กรณศี กึ ษา แผนภาพโครโมโซมของกลุ่มอาการดาวน์ 1. การเปลยี่ นแปลงของโครโมโซมมีความผิดปกตอิ ย่างไร โครโมโซมคทู่ ่ี 21 เกนิ มา 1 โครโมโซม 2. แผนภาพน้ี เป็นของทารกเพศใด ทราบได้อยา่ งไร เพศหญงิ เพราะโครโมโซมเพศเป็น XX 3. จากการสืบคน้ ข้อมลู กลุ่มอาการดาวนม์ ีลักษณะความผิดปกติอย่างไร กลุ่มอาการดาวน์ มีลักษณะผิดปกติคือ รูปร่างเตี้ย ตาห่าง หางตาช้ีขึ้น ล้ินโตคับปาก คอสนั้ กวา้ ง นว้ิ มือนิ้วเท้าส้นั เส้นลายมือผิดปกติ ปญั ญาออ่ น ครใู ห้นกั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เก่ยี วกับการเกิดนอนดสิ จังชัน แลว้ ตอบค�ำ ถามในหนงั สือเรยี น ซง่ึ มี แนวคำ�ตอบดังน้ี การเกิดนอนดสิ จังชนั ในระยะใดที่ลูกมโี อกาสมคี วามผิดปกติมากกว่า เพราะเหตุใด การเกดิ นอนดสิ จงั ชนั ในระยะไมโอซสิ I เพราะเมอื่ สน้ิ สดุ กระบวนการแบง่ เซลลแ์ ลว้ จะไดเ้ ซลล์ สืบพันธ์ทุ ี่โครโมโซมผดิ ปกตทิ ง้ั 4 เซลล์ ในขณะที่การเกดิ นอนดิสจงั ชันในระยะไมโอซสิ II จะ ได้เซลลส์ บื พนั ธทุ์ ่โี ครโมโซมผดิ ปกตเิ พยี ง 2 เซลล์ ถา้ สเปริ ม์ มโี ครโมโซม XY ปฏสิ นธกิ บั เซลลไ์ ขท่ ม่ี โี ครโมโซม X ลกู จะมโี ครโมโซมเพศเปน็ อยา่ งไร และเกดิ เป็นเพศใด โครโมโซมเพศของลูกเปน็ XXY เปน็ เพศชาย การเกดิ นอนดสิ จงั ชนั สามารถเกดิ ขน้ึ ในการแบง่ เซลลแ์ บบไมโทซสิ ไดห้ รอื ไม่ และจะสง่ ผลอยา่ งไร เกิดข้ึนได้ ส่งผลให้เซลล์ลูกมีความผิดปกติ เช่น อาจเกิดเป็นมะเร็ง แต่เนื่องจากเกิดกับเซลล์ รา่ งกาย เซลลท์ ี่ผดิ ปกตินี้จะไม่ถ่ายทอดไปยังรุน่ ลกู เพราะเหตุใดพืชทีเ่ ปน็ พอลิพลอยด์เลขค่ีจงึ มกั เปน็ หมัน เนื่องจากมีปัญหาในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสเพ่ือสร้าง เซลล์สืบพนั ธน์ุ ้นั ในระยะโฟรเฟส I จะมบี างโครโมโซมท่ีไมเ่ ป็นฮอมอโลกสั และเข้าคกู่ ันไมไ่ ด้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 2 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธกุ รรม 35 จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรมเสนอแนะ เรอ่ื งกลมุ่ อาการหรอื โรคทเ่ี กดิ จากมวิ เทชนั โดยการ สืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับโรคหรือกลุ่มอาการท่ีเกิดจากมิวเทชันระดับยีนและระดับโครโมโซมของมนุษย์ และอภปิ รายเกย่ี วกบั สาเหตขุ องการเกดิ มวิ เทชนั นกั เรยี นอาจยกตวั อยา่ งมวิ ทาเจนทเ่ี ปน็ สารกอ่ มะเรง็ ซึ่งอาจเป็นสาเหตุของการเกิดโรคมะเร็งบางชนิด โดยพิจารณาจากสิ่งรอบตัวจากการอุปโภคและ บรโิ ภคของนกั เรยี นเอง รวมทง้ั สาเหตอุ นื่  ๆ ทที่ �ำ ใหเ้ กดิ มวิ เทชนั แลว้ น�ำ เสนอรายงานหนา้ ชน้ั เรยี นหรอื น�ำ เสนอในรปู แบบอน่ื ซงึ่ ตัวอย่างกลุ่มอาการหรือโรคเปน็ ดงั นี้ ความผิดปกติท่ีเกิดจากมิวเทชันระดับยีน เช่น โรคซิสติกไฟโบรซิส (cystic fibrosis) เกิด จากมิวเทชันของยีน CFTR ท่ีควบคุมการสร้าง cystic fibrosis transmembrane conductance regulator ผู้ป่วยจะมีความผิดปกติของโปรตีนลำ�เลียงคลอไรด์ไอออนและโซเดียมไอออนบนเยื่อหุ้ม เซลล์บุผิวของทางเดินหายใจ ทำ�ให้เกิดออสโมซิสของนำ้�เข้าสู่ทางเดินหายใจน้อย สารคัดหลั่งจึงข้น เหนียวกว่าปกติ ส่งผลให้เกิดการติดเชื้อในทางเดินหายใจได้ง่าย มิวเทชันท่ีพบบ่อยที่สุดคือ การขาด หายของนิวคลีโอไทด์จำ�นวน 3 นิวคลีโอไทด์ ทำ�ให้ไม่มีการแปลรหัสเป็นกรดแอมิโนฟีนิลอะลานีนที่ กรดแอมิโนตำ�แหน่งที่ 508 ของโปรตีนน้ี ทำ�ให้โปรตีนมีความผิดปกติ มิวเทชันแบบน้ีพบได้ 66-70% ของผู้ปว่ ยโรคนี้ อยา่ งไรกต็ ามยงั มีมิวเทชนั แบบอน่ื ท่ีทำ�ให้เกดิ โรคซสิ ติกไฟโบรซิสได้ ความผิดปกติที่เกิดจากมิวเทชันระดับโครโมโซม มีท้ังความผิดปกติท่ีเกิดกับออโตโซมและ โครโมโซมเพศ ซึ่งจำ�นวนโครโมโซมที่เปลี่ยนแปลงไปอาจจะเพิม่ ขึ้นหรือลดลงก็ได้ เชน่ ชอื่ กลุ่มอาการหรอื โรค ความผิดปกติ ลักษณะของความผดิ ปกติ ทเ่ี กิดกบั โครโมโซม พาทัวซนิ โดรม ปากแหว่ง เพดานโหว่ ตาเลก็ (Patau syndrome) หรือกล่มุ ออโตโซม หหู นวก ใบหตู �ำ่ นิ้วมอื นิว้ เทา้ อาการ trisomy 13 47, +13 มักเกนิ หัวใจและไตผดิ ปกติ สมองพิการ ทารกตายหลังจาก เอด็ เวิรด์ ซินโดรม ออโตโซม คลอดไม่กีเ่ ดือน (Edwards syndrome) หรือ 47, +18 มือก�ำ ทา้ ยทอยโหนก ใบหผู ดิ กล่มุ อาการ trisomy 18 รูปและเกาะต�่ำ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

36 บทท่ี 4 | โครโมโซมและสารพนั ธุกรรม ชีววทิ ยา เล่ม 2 ชอ่ื กลุม่ อาการหรอื โรค ความผิดปกติ ลักษณะของความผดิ ปกติ ท่เี กดิ กับโครโมโซม เทิร์นเนอรซ์ ินโดรม เปน็ เพศหญงิ รปู ร่างเตย้ี คอสั้น (Turner syndrome) โครโมโซมเพศ หน้าแก่ มแี ผน่ หนงั คล้ายปีก 45, X จากต้นคอลงมาจรดหัวไหล่ เอกซ์วายวายซินโดรม เปน็ หมนั (XYY syndrome) โครโมโซมเพศ ไคลนเ์ ฟลเทอรซ์ ินโดรม 47, XYY เปน็ เพศชายมรี ปู รา่ งสงู กวา่ (Klinefelter syndrome) ปกติ ไม่เป็นหมัน โครโมโซมเพศ 47, XXY เปน็ เพศชาย แขนขายาว สงู 48, XXXY กว่าเพศชายปกติ มีเต้านม คล้ายเพศหญงิ สะโพกผาย มกั 49, XXXXY เป็นหมนั สติปญั ญาต่�ำ กว่า ปกติ หมายเหตุ : การเขยี นสญั ลักษณ์แทนความผดิ ปกติทเี่ กดิ กบั โครโมโซมจะใชต้ วั เลขแรกแสดงจำ�นวนโครโมโซมทงั้ หมดและ ตัวเลขหรือตวั อักษรดา้ นหลังแสดงความผิดปกติ เช่น 47, +13 หมายถงึ มีจำ�นวนโครโมโซมทง้ั หมด 47 แท่งโดยมีโครโมโซมแท่งท่ี 13 เกนิ มา 1 แทง่ 48, XXXY หมายถงึ มจี �ำ นวนโครโมโซมทัง้ หมด 48 แทง่ โดยมโี ครโมโซมเพศ (X) เกนิ มา 2 แท่ง ครูอาจต้ังประเด็นเพื่อให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายว่า มิวเทชันที่เกิดข้ึนจะมีผลต่อสิ่งมีชีวิต ชนดิ นนั้ อยา่ งไร นกั เรยี นควรน�ำ ความรทู้ ไ่ี ดจ้ ากการศกึ ษาเรอื่ งมวิ เทชนั มาใชใ้ นการวเิ คราะหแ์ ละสรปุ ไดว้ า่ การเกดิ มวิ เทชนั มที งั้ ระดบั ยนี และระดบั โครโมโซม ถา้ เกดิ มวิ เทชนั มากอาจสง่ ผลท�ำ ใหล้ �ำ ดบั ของ นิวคลโี อไทดห์ รือโครงสร้างหรือจำ�นวนของโครโมโซมเปลยี่ นแปลงไปมาก ซ่ึงอาจมผี ลต่อการก�ำ หนด ลกั ษณะของสงิ่ มชี วี ติ นน้ั และอาจสง่ ผลตอ่ การอยรู่ อดของสงิ่ มชี วี ติ แตถ่ า้ มวิ เทชนั ทเี่ กดิ ในสง่ิ มชี วี ติ นนั้ น้อยอาจไม่มีผลทำ�ให้ลักษณะของส่ิงมีชีวิตน้ันเปล่ียนแปลงไปจากเดิม มิวเทชันที่เกิดท่ีเซลล์สืบพันธุ์ จะสามารถถา่ ยทอดไปยงั รนุ่ ตอ่  ๆ ไปได้ มผี ลท�ำ ใหเ้ กดิ การแปรผนั ทางพนั ธกุ รรม จงึ ท�ำ ใหล้ กั ษณะทาง พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเปล่ียนแปลง นอกจากนี้สามารถชักนำ�ให้เกิดมิวเทชันเพ่ือใช้ในการปรับปรุง พนั ธุ์พืช สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 2 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม 37 แนวการวดั และประเมนิ ผล ดา้ นความรู้ - การเกิดมิวเทชันระดับยีน และระดับโครโมโซม สาเหตุการเกิดมิวเทชัน ตัวอย่างโรคและ กลุ่มอาการท่ีเป็นผลของการเกิดมิวเทชันจากการนำ�เสนอ การอภิปรายร่วมกัน การทำ� แบบฝกึ หัดและการทำ�แบบทดสอบ ด้านทกั ษะ - การสงั เกตและการลงความเห็นจากขอ้ มลู ทักษะการเรยี นรูใ้ นศตวรรษที่ 21 - การสื่อสารสารสนเทศและการรเู้ ท่าทันสื่อ ความร่วมมอื การทำ�งานเป็นทีม และภาวะผู้น�ำ จากการอภปิ รายรว่ มกนั และการนำ�เสนอ ดา้ นจิตวทิ ยาศาสตร์ - ความอยากรอู้ ยากเหน็ และการใชว้ จิ ารณญาณจากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการท�ำ กจิ กรรม และการอภิปรายรว่ มกนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

38 บทที่ 4 | โครโมโซมและสารพันธกุ รรม ชีววทิ ยา เล่ม 2 เฉลยแบบฝึกหดั ท้ายบทท่ี 4 1. จงใส่เคร่ืองหมายถูก (√) หน้าข้อความท่ีถูกต้อง ใส่เครื่องหมายผิด (×) หน้าข้อความที่ไม่ ถกู ตอ้ ง และขดี เสน้ ใตเ้ ฉพาะค�ำ หรอื สว่ นของขอ้ ความทไ่ี มถ่ กู ตอ้ ง และแกไ้ ขโดยตดั ออกหรอื เติมค�ำ หรือขอ้ ความทีถ่ ูกต้องลงในช่องวา่ ง ....√.... 1.1 เมือ่ น�ำ สารทส่ี กดั จากแบคทเี รยี Streptococcus pneumoniae สายพนั ธก์ุ ่อโรคท่ี ทำ�ใหต้ ายด้วยความร้อนมาเตมิ เอนไซม์ DNase และ RNase น�ำ สารท่ีไดไ้ ปใส่ใน อาหารทีเ่ ล้ียงแบคทเี รยี สายพันธ์ไุ มก่ ่อโรค แบคทเี รียจะไม่สามารถกอ่ โรคได้ ...×..... 1.2 โปรตนี ฮสิ โทนในโครโมโซมประกอบดว้ ยกรดแอมโิ นซงึ่ สว่ นใหญเ่ ปน็ ประจลุ บ ท�ำ ให้ สามารถเกาะจบั กบั สาย DNA ไดด้ ี แก้ไขเป็น บวก ....√.... 1.3 จ�ำ นวนยนี ขนาดเซลล์ และขนาดของสงิ่ มชี วี ติ ไมจ่ �ำ เปน็ ตอ้ งสมั พนั ธก์ บั ขนาดของ จโี นมของสง่ิ มชี ีวิตนั้น ...×..... 1.4 DNA เปน็ สายพอลนิ ิวคลีโอไทด์ท่มี ีปลาย 2 ด้าน ดา้ นหนงึ่ เรียกว่าปลาย 5′ และ อีกด้านหน่ึงเรียกว่าปลาย 3′ โดยที่ปลายด้าน 3′ น้ีจะมีหมู่ฟอสเฟตเชื่อมอยู่กับ น้ำ�ตาลดอี อกซีไรโบสทค่ี าร์บอนตำ�แหนง่ ท่ี 3 แก้ไขเปน็ หมูไ่ ฮดรอกซิล ....√.... 1.5 ปรมิ าณเบสในโมเลกลุ DNA สายคู่สายหนึง่ จะมีอัตราส่วนของ A + G ต่อ T + C มคี า่ เทา่ กบั 1 เสมอ ....√.... 1.6 ส่ิงมีชีวิตแต่ละสปีชีส์จะมีจำ�นวนนิวคลีโอไทด์และการจัดเรียงลำ�ดับของ นวิ คลโี อไทด์ในโมเลกลุ DNA แตกตา่ งกนั ....√.... 1.7 สงิ่ มชี วี ติ สามารถถา่ ยทอดลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมจากรนุ่ พอ่ แมไ่ ปยงั รนุ่ ลกู ได้ สาเหตุ หน่ึงมาจากการท่ีสารพันธุกรรมมีสมบัติในการเพ่ิมจำ�นวนตัวเองได้โดยมีลักษณะ เหมือนเดิม ...×..... 1.8 ในการจ�ำ ลองดเี อน็ เอ โดยเรมิ่ ตน้ จาก DNA 1 โมเลกลุ เมอ่ื ผา่ นการจ�ำ ลองไป 3 รอบ จะได้ DNA ใหม่ 7 โมเลกุล และเปน็ DNA ตง้ั ตน้ 1 โมเลกลุ แก้ไขเปน็ DNA ใหม่ 8 โมเลกลุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี