พันธุกรรมและการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

กลุ่มอาการดาวน์ (down’ syndrome) 1.2 การเปลี่ยนแปลงจ านวนโครโมโซม เกิดได้ 2 ลักษณะ เป็ นการเพิ่มหรือลดจ านวนโครโมโซมเพียงไม่กี่เส้นจากจ านวนปกติ เช่น กลุ่มอาการดาวน์ (down’ syndrome) ,กลุ่มอาการคลายน์เฟลเตอร์ (klinefelter’s sydrome) เป็ นการเพิ่มหรือลดจ านวนโครโมโซมทั้งชุด ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพวกพืช การเปลี่ยนแปลงนี้เป็ น ประโยชน์ในการเกษตรในแง่ของการเพิ่มผลผลิต และเป็ นกลไกที่ท าให้เกิดวิวัฒนาการใหม่ ๆ กลุ่มอาการดาวน์ (down’ syndrome) กลุ่มอาการคลายน์เฟลเตอร์ (klinefelter’s sydrome)

เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเบส (ATCG) ส่งผลไปถึงการเรียงตัวของกรดอะมิโนในสายของโปรตีน 2.1 การขาดหายไป หรือการเพิ่มขึ้นของเบสในสายดีเอ็นเอ 2.2 การเปลี่ยนคู่ของเบสในโมเลก ุลของดีเอ็นเอ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสร้างดีเอ็นเอ 2.3 การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในโมเลก ุลของเบสเอง การเปลี่ยนแปลงของยีนอาจท าให้ไม่มีการสร้างโปรตีน หรือโปรตีนที่สร้างขึ้นมาเปลี่ยนสมบัติทาง เคมีไปจากเดิม หรือหมดสภาพการท างานไป มีผลท าให้รหัสพันธ ุกรรมผิดปกติ หรือคลาดเคลื่อนไป 2. ระดับยีน

การกลายโดยส่วนใหญ่จะท าให้เกิดความผิดปกติกับสิ่งมีชีวิต แต่อย่างไรก็ตามการกลาย อาจท าให้ได้ลักษณะที่เป็ นประโยชน์ ประโยชน์ของการกลาย

การกลายเป็ นสาเหตุของความแตกต่างกันในสิ่งมีชีวิต การกลายเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติทั้งใน มนุษย์ สัตว์ และพืช และเป็ นปัจจัยส าคัญที่ท าให้เกิดการผันแปรของลักษณะต่าง ๆ การเกิดวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิต การกลายที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติมักเกิดในอัตราที่ต ่ามาก การกลายอาจท าให้เกิดได้ทั้ง ลักษณะที่เหมาะสม หรือไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในขณะนั้น ๆ ถ้าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่ไม่เหมาะสม มักจะไม่สามารถด ารงชีวิตอยู่ได้ ดังนั้น การกลายเป็ นวิธีการคัดเลือกพันธุ์ของธรรมชาติ การกลายอาจเกิดขึ้นได้กับทั้งเซลล์ร่างกาย และเซลล์สืบพันธุ์ ถ้าเกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายการผัน แปรของลักษณะต่าง ๆ จะมีความเฉพาะตัวไม่ถ่ายทอดไปยังลูกหลาน แต่ถ้าเกิดขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ การผัน แปรของลักษณะต่าง ๆ จะสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้

การกลาย ยังสามารถชักน าให้เกิดขึ้นได้โดยวิธีต่าง ๆ ในปัจจุบันนอกจากจะใช้รังสีเอกซ์เป็ นตัวท า ให้เกิดกลายกับพืชหรือสัตว์ทดลองแล้ว ยังอาจใช้รังสีอื่น ๆ เช่น รังสีแกมมา รังสีอัลตราไวโอเลต หรือใช้ สารเคมีบางชนิด ตลอดจนอุณหภูมิที่สูง หรือต ่ามากเป็ นสาเหตุท าให้เกิดการกลายได้ทั้งสิ้น บางครั้งการเกิดการกลายในพืช และสัตว์อาจท าให้ได้ลูกที่มีลักษณะทางพันธุกรรมที่ผิดปกติ ดังนั้น จึงใช้ผลจากการเกิดการกลายเพื่อคัดเลือกลักษณะดี ๆ ไว้ใช้ประโยชน์ เช่น การน ารังสีแกมมาใช้ท า ให้เกิดข้าวพันธุ์ใหม่ ๆ ขึ้น เช่น ข้าวพันธุ์ กข 6 เป็ นพันธุ์ข้าวเหนียว ซึ่งเกิดจากการน าข้าวเจ้าพันธุ์ขาวดอก มะลิ 105 มาอาบรังสีแกมมา

5. ความกา ้ วหนา ้ ของการใชเ ้ ทคโนโลยช ีี วภาพในปั จจบ ุ น ั

5. ความกา ้ วหนา ้ ของการใชเ ้ ทคโนโลยช ีี วภาพในปั จจบ ุ น ั ปัจจบุนัประชากรโลกเพิ่มมากข้ึ นอยา่งรวดเร ็ ว เทคโนโลยีชีวภาพ เป็ นเทคโนโลยี ที่น าความรู้ด้านต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์เพื่อเพิ่มผลผลิตให้เป็ นประโยชน์ ต่อมนุษยชาติ เทคโนโลยีชีวภาพ เป็ นเทคโนโลยีที่น าความรู้ด้านต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์กับสิ่งมีชีวิต หรือผลผลิตของสิ่งมีชีวิต เพื่อให้ประโยชน์ต่อมนุษยชาติ การศึกษาด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องอาศัยความรู้พื้นฐาน ที่เกี่ยวข้องกับสารพันธ ุกรรม กระบวนการทางสารพันธ ุกรรม และกระบวนการด้านเทคโนโลยีชีวภาพ

เทคโนโลยีชีวภาพกับอาหาร มีหลักการเพื่อเพิ่มคุณค่าผลผลิตของอาหาร ในปัจจุบันมีบริษัทที่ผลิตอาหารส าหรับมนุษย์ที่มี คุณค่าทางโปรตีนสูง เช่น บริษัทที่ผลิตโปรตีนจากรา ซึ่งมีปริมาณโปรตีนร้อยละ 45 โดยที่ราจะให้ โปรตีนสูงเทียบเท่ากับเนื้อสัตว์บางชนิด - ประเทศสวีเดน ท าให้เกิดแบคทีเรียที่สามารถผลิตฮอร์โมนที่ควบคุมการเจริญเติบโต และ เพิ่มการผลิตน ้านมของวัว เรียกฮอร์โมนนี้ว่า โบวีน โซมาโตโทรพิน (bovine somatotropins) หรือ BST พบว่า วัวที่ได้รับ BST จะผลิตน ้านมได้มากขึ้น ส่วนสุกรที่ได้รับ BST เพิ่มขึ้นก็จะสมบูรณ์ และให้เนื้อ มากขึ้น - มนุษย์สร้างสารพิษจากแบคทีเรีย (Bacillus thuringiensis; Bt) แล้วน ายีนที่สร้างสารพิษนี้ ไปใส่ในเซลล์ของพืช สารพิษนี้สามารถท าลายตัวอ่อนของแมลงบางประเภทอย่างเฉพาะเจาะจง โดย ไม่เป็ นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ท าให้ได้ผลผลิตเพิ่มขึ้น โดยไม่ต้องใช้สารเคมีในการปราบศัตรูพืช เลย นอกจากนี้ยังดัดแปรพันธุกรรมของมะละกอให้ต้านทานโรคที่เกิดจากไวรัสได้ และยังท าให้ ข้าวสร้างวิตามินเอในเมล็ดได้เป็ นข้าวสีทอง (golden rice)

การใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงในด้านสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีชีวภาพกับสิ่งแวดล้อม มีหลักการลดการใช้สารเคมีที่เป็น ผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม และน าจุลินทรีย์มา เพาะเลี้ยงเพื่อน ามาผลิตเป็ นผลิตภัณฑ์ ที่มี ส่วนช่วยก าจัดของเสีย สาหร่ายเป็ นตัวเพิ่มแก๊สออกซิเจน ให้แก่น ้า และกลุ่มสาหร่ายยังสามารถเป็ นตัว บ่งชี้การปนเปื้ อน และคุณภาพของแหล่งน ้าได้

➢ แบคทีเรียก าจัดลูกน ้าและยุง สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ได้ประสบความส าเร็จใน การผลิตแบคทีเรียก าจัดลูกน ้ายุง โดยใช้แบคทีเรียสายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพพิเศษในการฆ่าลูกน ้า ยุงที่เป็ นพาหะน าโรค เมื่อลูกน ้ายุงกินแบคทีเรียเข้าไป สารพิษจะถูกปล่อยออกมาและท าลายทางเดิน อาหารของลูกน ้ายุง แบคทีเรียจะแพร่กระจายเข้าสู่ระบบหมุนเวียนเลือด และก่อให้เกิดการติดเชื้อ และยุงจะตายก่อนโตเต็มวัย สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) ได้ประสบความส าเร็จใน การผลิตแอลกอฮอล์ชนิดเอทานอลไร้น ้า โดยมคีวามบริสทุธิ์รอ้ยละ 99.5 ซึ่งมีสมบัติเหมาะสมที่จะ น ามาผสมกับน ้ามันเบนซิน โดยเอทานอลไน้น ้าที่ผลิตถูกน ามาใช้เป็ นเชื้อเพลิงรถยนต์ได้ส าเร็จ เทคโนโลยีชีวภาพกับพลังงาน

➢ วัสด ุชีวภาพ (biomaterial) เป็ นวัสดุที่น ามาใช้กับระบบชีวภาพของสิ่งมีชีวิต เป็ นวัสดุที่ใช้ทดแทนหรือซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เป็ นโรคหรือถูก ท าลาย หรือวัสดุที่เป็ นส่วนหนึ่งของอวัยวะเทียม เช่น ขาเทียม ฟันปลอม - วัสดุชีวภาพที่ถูกน ามาผลิตไหมเย็บแผล เช่น กัต (gut) เป็ นล าไส้เล็กของวัวและแกะที่ฆ่าเชื้อ ซึ่งมีความแข็ง มากเมื่อทิ้งไว้ให้แห้ง จึงได้มีการพัฒนาเป็ นไหมละลาย - วัสดุชีวภาพที่ดูดซึมไม่ได้ เช่น วัสดุที่ใช้ท าหัวใจเทียม คือ ไพโรไลติกคาร์บอน เป็ นวัสดุที่มีความทนทานสูง และท าปฏิกิริยากับสารอื่นได้ยาก ➢ พันธ ุวิศวกรรม (genetic engineering) เทคโนโลยีชีวภาพและเทคนิคต่าง ๆ ที่ใช้กันมาแต่เดิมน าไปสู่การพัฒนาด้านต่าง ๆ เช่น การแพทย์ สาธารณสุข การเกษตร อุตสาหกรรม การอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม พลังงาน การส ารวจอวกาศ ➢ พืชจีเอ็มโอ (GMO) หรือพืชดัดแปรพันธ ุกรรม ผ่านกระบวนการทางพันธุกรรมเพื่อที่จะให้พืชชนิดนั้นมีลักษณะหรือสมบัติตรง ตามความต้องการ เช่น พืชที่ทนต้อสภาพดิน ฟ้ า อากาศ ที่ไม่เอื้อต่อการเจริญเติบโต พืชจีเอ็มโอในปัจจุบัน เช่น ฝ้ าย ข้าวโพด ถั่วเหลือง มะละกอ การแสดงฉลากพืชดัดแปรพันธ ุกรรม

1. ด้านการแพทย์: ผลิตวัสดุส าหรับท าหัวใจเทียม ใช้ในการวินิจฉัยโรค ตรวจความผิดปกติทาง พันธุกรรม หรือโรคทางพันธุกรรม การผลิตวัคซีนป้ องกันโรค 2. ด้านการเกษตร: ใช้ผลิตพืชจีเอ็มโอ (GMO) ใช้ท าฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์ โดยการหาว่า ยีนที่ท าให้สัตว์มีลักษณะตามที่ต้องการคือยีนอะไร แล้วย้ายยีนดังกล่าวไปสู่สัตว์ที่ต้องการ และท า ฟาร์มสัตว์ที่เสมือนโรงงานผลิตยาเพื่อสกัดไปใช้ในการแพทย์ 3. ด้านเภสัชกรรม: ใช้ผลิตยาปฏิชีวนะ การผลิตฮอร์โมนอินซูลินเพื่อรักษาโรคเบาหวาน 4. ด้านวิทยาศาสตร์: ใช้สารพิษจากแบคทีเรียก าจัดลูกน ้ายุง ผลิตแกโซฮอล ใช้สาหร่ายบ่งชี้ คุณภาพของน ้า 5. ด้านอาหาร: ผลิตโปรตีนจากรา สร้างพืชดัดแปรพันธุกรรมเพื่อให้มียีนที่มีลักษณะตามต้องการ 6. ด้านนิติวิทยาศาสตร์: ดีเอ็นเอ (DNA) เป็ นสารพันธุกรรมที่จะบอกให้ทราบว่าคน ๆ นั้นเป็ นใคร และแตกต่างจากคนอื่นหรือไม่ เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ เทคโนโลยี ทางดีเอ็นเอ

ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ (DNA fingerprint) ดีเอ็นเอของบุคคลคนหนึ่ง ที่ถ่ายทอดมาจากพ่อและแม่อย่างละครึ่ง และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ จึงน า สมบัตินี้มาใช้ประโยชน์ในการพิสูจน์ตัวบุคคล พิสูจน์ความสัมพันธ์ทางสายเลือด การตรวจทางนิติเวชศาสตร์ เพื่อหาผู้สืบสายเลือด หรือหาผู้กระท าผิด การตรวจลายพิมพ์ดีเอ็นเอ เป็ น การตรวจเอกลักษณ์ของแต่ละบุคคล ซึ่งใช้เพื่อพิสูจน์ความเกี่ยวพันในคดีอาญารุนแรง และอนาคตอาจมีการน า ลายพิมพ์ดีเอ็นเอมาใช้ท าบัตรประจ าตัวประชาชน ท าให้สืบหาตัวบุคคลได้ถูกต้องรวดเร็ว เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ: ด้านนิติวิทยาศาสตร์

ค าถามชวนคิด 3. ลายพิมพ์ดีเอ็นเอของพ่อแม่สองครอบครัว และลูกสามคน ได้แก่ A B และ C เป็ นดังภาพ จากข้อมูล ข้อใดระบุความสัมพันธ์ของครอบครัวได้ ถูกต้อง 1. A กับ C เป็ นลูกของครอบครัวที่ 1 และ B เป็ นลูกของ ครอบครัวที่ 2 2. A กับ C เป็ นลูกของครอบครัวที่ 2 และ B เป็ นลูกของ ครอบครัวที่ 1 3. A เป็ นลูกของครอบครัวที่ 1 และ B กับ C เป็ นลูกของ ครอบครัวที่ 2 4. A B และ C เป็ นลูกของครอบครัวที่ 1 5. A B และ C เป็ นลูกของครอบครัวที่ 2