หน่วยที่ 2: พันธุกรรมและการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

2.1 ดีเอ็นเอและกฎของพันธุกรรม

STEM: การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) ในการศึกษาและประมวลผลข้อมูลพันธุกรรม
เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) เป็นสาขาที่ผสมผสานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการศึกษาข้อมูลพันธุกรรมและประยุกต์ใช้ความรู้ทางพันธุกรรมในหลากหลายด้าน เช่น การแพทย์ เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม

หนึ่งในวิธีการสำคัญที่ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพคือ การวิเคราะห์ดีเอ็นเอ (DNA Analysis) ซึ่งเป็นการศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ในดีเอ็นเอเพื่อค้นหายีนที่ควบคุมลักษณะเฉพาะ เช่น ลักษณะทางกายภาพ โรคทางพันธุกรรม หรือความสามารถในการต้านทานต่อโรค

เครื่องมือสำคัญที่ใช้ในการศึกษาข้อมูลพันธุกรรม ได้แก่:

• การถอดรหัสจีโนม (Genome Sequencing): เทคโนโลยีที่ช่วยในการถอดรหัสลำดับดีเอ็นเอทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาโครงสร้างและฟังก์ชันของยีนในระดับลึก
• PCR (Polymerase Chain Reaction): เป็นเทคนิคที่ใช้ในการเพิ่มจำนวนดีเอ็นเออย่างรวดเร็ว ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์ดีเอ็นเอในปริมาณน้อยได้
• CRISPR-Cas9: เทคโนโลยีการแก้ไขยีนที่สามารถเปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพสูง ใช้ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมและการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ:
การศึกษาและประมวลผลข้อมูลพันธุกรรมมีการประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา เช่น:

• การแพทย์: การตรวจหายีนที่ก่อให้เกิดโรคทางพันธุกรรม การพัฒนาวิธีการรักษาโรคที่ตรงเป้าหมายด้วยการใช้ข้อมูลพันธุกรรมของผู้ป่วย
• เกษตรกรรม: การปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์เพื่อเพิ่มผลผลิตและความทนทานต่อโรค
• อุตสาหกรรม: การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพสำหรับการผลิตวัคซีน ยา และผลิตภัณฑ์ชีวภาพต่าง ๆ

การเรียนรู้เชิง STEM:
นักเรียนสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีชีวภาพผ่านการทดลองจำลองการถอดรหัสดีเอ็นเอหรือการเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอด้วยเทคนิค PCR เพื่อเข้าใจถึงความสำคัญของการศึกษาพันธุกรรมในทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ การเรียนรู้เชิงปฏิบัติจะช่วยให้นักเรียนเห็นภาพจริงของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในโลกปัจจุบัน