หน่วยที่ 2: พันธุกรรมและการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
พันธุกรรมคือกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตถ่ายทอดลักษณะจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นถัดไป ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการศึกษาชีววิทยา โดยเข้าใจถึงกระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม เราสามารถอธิบายได้ว่าทำไมสิ่งมีชีวิตถึงมีลักษณะเฉพาะเช่น สีผม สีตา หรือรูปร่าง ตลอดจนการพัฒนาการทางพันธุกรรมและโรคต่าง ๆ บทเรียนนี้จะช่วยให้นักเรียนเข้าใจโครงสร้างของดีเอ็นเอ (DNA) และกฎที่ควบคุมการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
2.1 ดีเอ็นเอและกฎของพันธุกรรม
โครงสร้างของดีเอ็นเอและกระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ดีเอ็นเอ (DNA หรือ Deoxyribonucleic Acid) เป็นสารพันธุกรรมที่เก็บข้อมูลทั้งหมดที่กำหนดลักษณะของสิ่งมีชีวิต มันประกอบด้วยสองสายที่หมุนวนกันเป็นเกลียวคู่ (Double Helix) โดยมีโมเลกุลนิวคลีโอไทด์ (Nucleotides) ซึ่งประกอบด้วยส่วนย่อยสามส่วน ได้แก่ ฟอสเฟต (Phosphate), น้ำตาลดีออกซีไรโบส (Deoxyribose Sugar) และเบสไนโตรเจน (Nitrogenous Base) ที่มี 4 ชนิด คือ อะดีนีน (Adenine - A), ไทมีน (Thymine - T), กัวนีน (Guanine - G) และไซโตซีน (Cytosine - C)
ลำดับเบสไนโตรเจนในดีเอ็นเอเป็นตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น โดยคู่เบสที่เกิดจากการจับคู่ระหว่างอะดีนีน-ไทมีน (A-T) และกัวนีน-ไซโตซีน (G-C) เป็นตัวสร้างความเสถียรให้กับโครงสร้างดีเอ็นเอ
กระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม:
กระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมเกิดขึ้นผ่านการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (Meiosis) ในเซลล์สืบพันธุ์ โดยในระหว่างกระบวนการนี้ ดีเอ็นเอจะถูกคัดลอกและกระจายไปยังเซลล์ลูกหลานแต่ละเซลล์ ซึ่งจะส่งผลให้ลักษณะต่าง ๆ ถูกถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน ลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกถ่ายทอดอาจเป็นลักษณะเด่น (Dominant Traits) หรือ ลักษณะด้อย (Recessive Traits) โดยลักษณะเด่นจะถูกแสดงออกหากมีหนึ่งอัลลีลที่เป็นลักษณะเด่นอยู่ในคู่โครโมโซม ขณะที่ลักษณะด้อยจะแสดงออกเฉพาะเมื่อมีอัลลีลทั้งสองตัวเป็นลักษณะด้อย
การเรียนรู้เชิง STEM:
นักเรียนสามารถใช้แผนภาพดีเอ็นเอและโมเดลเพื่อเข้าใจถึงโครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเอ การวิเคราะห์ลำดับเบสและกระบวนการถ่ายทอดลักษณะสามารถทำได้โดยการศึกษาแผนภาพพันธุกรรมและการจำลองการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตจริง การเรียนรู้เชิงปฏิบัตินี้จะช่วยให้นักเรียนเข้าใจถึงกฎของเมนเดล (Mendel's Laws) และการทำงานของดีเอ็นเอในระดับโมเลกุล
