แผนการจัดการเรียนรูตามแนวคิดประเด็นวิทยาศาสตรกับสังคม หนวยการเรียนรูท่ี 4 ไขปริศนา DNA

ã¤Ã¦�Ò?.....

แผนการจัดการเรียนรู ที่ 4 กลุมสาระการเรียนรูวิทยาศาสตร รหัสวิชา ว 40243 รายวิชาชีววิทยา เร่ืองพันธุศาสตรและเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ เวลา 16 ชั่วโมง หนวยที่ 2 ไขปริศนา DNA เวลา 2 ชั่วโมง ผูสอน นางสาวกมลรัตน ฉิมพาล ี 1. สาระสําคัญ DNA เปนเอกลักษณของแตละบุคคล เรียกวา ลายพิมพ DNA ซ่ึงไดรับมาจากพอและแมอยางละครึ่ง เปล่ียนแปลงไมได ทําใหสามารถบอกความแตกตางของบุคคลได เชน การพิสูจนตัวบุคคล การพิสูจนความสัมพันธทางสายเลือด การตรวจทางนิติเวชศาสตรเพ่ือหาผูกระทําความผิด การวิเคราะห DNA คือการวิเคราะหลําดับนิวคลีโอไทด อาศัยความรูพ้ืนฐานในการแยกโมเลกุลของ DNA เชน วิธีเจลอิเล็กโทรโฟริซิส อาศัยความรูพ้ืนฐานในการแยกโมเลกุลของ DNA ท่ีมีขนาดประจุและรูปรางแตกตางกันออกจากกันในสนามไฟฟาผานตัวกลาง จากนั้นตรวจสอบโดยวิธีจําเพาะจะไดรูปแบบของแถบดีเอ็นเอท่ีตางกัน นํารูปแบบ DNA ไปตัดดวยเอ็นไซมตัดจําเพาะ เรียกความแตกตางของรูปแบบ ของแถบดีเอ็นเอวา เรสทริกชัน แฟรกเมนท เลจท พอลิมอรฟซึม (restriction fragment length polymorphism : RFLP) ซ่ึงสามารถใชเปนเครื่องหมายทางพันธุกรรม (Genetic marker) ปจจุบันนําเทคนิค PCR (Polymerase Chain Reaction) มาใชในการเพ่ิมปริมาณ DNA

2. จุดประสงคการเรียนรู 1.สืบคนขอมูล อภิปราย และวิเคราะหการแยกขนาดช้ิน DNA โดยวิธีเจลอีเล็กโทรโฟริซิส (K) 2. สืบคนขอมูล อภิปราย และอธิบายขั้นตอนการสรางลายพิมพ DNA (K) 3. วิเคราะห จําแนก ลายพิมพ DNA ในการตรวจพิสูจนบุคคลและประโยชนท่ีนําไปใชในเชิงนิติวิทยาศาสตรในคดีตาง ๆ(K) 4. ทักษะการสังเกต ทักษะการลงความคิดเห็น (P) 5.มีความกระตือรือรนท่ีจะคนควาหาความรู มีใจกวางยอมรับฟงความคิดเห็นของผูอ่ืน ไมยึดม่ันในความคิดตนเองฝายเดียว (A)

3. สาระการเรียนรู 3.1 วิธีการศึกษา ลายพิมพ DNA

3.2 การนําลายพิมพ DNA ไปใช

4. กระบวนการจัดการเรียนรู 7E ครู นักเรียน SSI ครู นักเรียน

1. ตรวจสอบความรูเดิม(elicit)

นําเสนอขาวการตรวจ DNA ตั้งคําถาม “เหตุใดจึงใชการตรวจ

DNA ในการหาผูราย” DNA ท่ีนํามาพิสูจน นํามาจาก

สวนใดของรางกายไดบาง

- แสดงความคิดเห็น ซักถาม โตตอบระหวางเพ่ือน และครู

1. คนหาประเด็นสําคัญ

ครูคนหาประเด็นวิทยาศาสตรและสังคมท่ีเกิดขึ้นในสังคม

- ศึกษาขาวท่ีครูนําเสนอ

2. เราความสนใจ(engage)

นําเสนอภาพเคล่ือนไหว เรื่อง CSI ตอน BLOOD DNA

นักสืบจากซ่ีรีย เรื่อง CSI ใชวิธีการใดในการสืบหาคนราย

รวมกันอภิปรายภาพเคล่ือนไหว หาคําตอบคําแลกเปล่ียนความรูเดิมเพ่ือเช่ือมโยงไปสูการจัดการเรียนรูเรื่อง เจลอิโทรโฟไร-ซิส

2. จัดกลุมและเรียงลําดับความสําคัญ

นําเสนอขาวขอมูลการตรวจดีเอ็นเอ

- ขาวนักรองช่ือดังกับการตรวจดีเอ็นเอ - การตรวจดีเอ็นเอ หาผูเสียชีวิตในเหตุภัยพิบัต ิ

-แบงกลุมศึกษาประเด็นตางท้ัง 2 เรื่อง -อ า น วิ เ ค ร า ะ ห แ ล ะ ส รุ ปใจความสําคัญของเรื่องท่ีอานแตละเรื่องลงในใบกิจกรรมร ะ ด ม ส ม อ ง วิ เ ค ร า ะ หประเด็นรอน

3. สํารวจคนหา(explore)

1. เตรียมใบงานและใบความรู ใหนักเรียน 2. ใหคําแนะนําชวยเหลือ

1) นักเรียนแบงกลุม กลุมละ 5 คน ศึกษาเอกสารปฏิบัติการท่ี 1 เรื่อง Gel Electrophoresis 2) ใหแตละกลุมปฏิบัติกรรม

3. วิเคราะหประเด็นเนื้อหา

วิเคราะหประเด็นท่ีศึกษา สังเกตวานักเรียนมีความรูมีพ้ืนฐานความเขาใจเดิมอยางไร มีขอสงสัยหรืออยากทําความเขาใจในเนื้อหาสวนใดเพ่ิมเติมเพ่ือใหนักเรียนฝกคิดหาเหตุผลและ

-จําแนกส่ิงท่ีรูและส่ิงท่ียังไมรู - เขียนขอมูลท่ีตองคนควาเพ่ิมเติม -ตั้งคําถาม ซักถามขอสงสัยภายในกลุม

7E ครู นักเรียน SSI ครู นักเรียน 3) เม่ือปฏิบัติกิจกรรมเสร็จ

แลวชวยกันเขียนรายงานการสืบคนขอมูล

สะทอนผลตนเองวารูอะไรและอยากรูส่ิงใดเพ่ิมเติม

- แบงหนาท่ีในการทํางาน - นําขอมูลท่ีไดมาสนทนา และแสดงความคิดเห็น

4. อธิบาย (explain)

2) ครูตั้งประเด็นคําถามเพ่ือนําไปสูการสรุปผลจากการปฏิบัติกิจกรรม ดังนี ้– หลักการ Gel Electrophoresis – การพิสูจนความสัมพันธจาก DNA

1) นักเรียนแตละกลุมสงตัวแทนมานําเสนอขอมูลท่ีสืบคนไดใหเพ่ือน ๆ ทราบหนาช้ันเรียน

4. วางแผนแกไขประเด็นปญหา

1. ใหคําแนะนําและชวยเหลือนักเรียน 2. กระตุนใหนักเรียนไดเรียนรูกระบวนการกลุม คิดวิเคราะห คิดสรางสรรค คิดอยางมีวิจารณญาณ และคิดตัดสินใจ

- ระบุหัวขอท่ีตองการศึกษาเกี่ยวกับการวิเคราะหดีเอ็นเอ - วางแผนการคนหาขอมูล- อภิปรายแนวทางการคนหาขอมูล แนวทางการสรุปขอมูล

5. ขยายความรู(elaborate)

1) ใหนักเรียนเช่ือมโยงความรูในประเด็นดังตอไปนี ้- คุณสมบัติของ DNA การโคลน DNA หลักการ Gel Electrophoresis

1. เช่ือมโยงความรูเรื่องโดยการทําใบกิจกรรมท่ี 2 เรื่องตอบคําถาม ใบกิจกรรมท่ี 3 เรื่อง สายลับ นักสืบ

5. จัดประสบการเรียนรู

1. เตรียมปฏิบัติการท่ี 1 เรื่อง Gel Electrophoresis - เอกสารประกอบการเรียนรูเรื่อง ไขปริศนา DNA - ใบกิจกรรมท่ี 1 นักวิทยาศาสตร - ใบกิจกรรมท่ี 2 ตัดสินคด ี2. ใหคําแนะนําชวยเหลือ

- ศึกษาวิธีปฏิบัต ิ-ดําเนินกิจกรรม -ตอบคําถามรวมกัน ใบกิจกรรมท่ี 1 นักวิทยาศาสตร -ใบกิจกรรมท่ี 2 ตัดสินคด ี- แลกเปล่ียนความคิดเห็น

7E ครู นักเรียน SSI ครู นักเรียน 6. ประเมินผล(evaluate)

ประเมินตามขอ 6 1. ประเมินกลุมท่ีนําเสนอ 2. ตั้งคําถามและตอบคําถาม

6. ประเมินผล

1. บันทึกการแสดงความคิดเห็น 1. ประเมินกลุมท่ีนําเสนอ 2. บันทึกความคิดเห็นท่ีโตแยงและสนับสนุนของกลุมตางๆ

7. นําความรูไปใช(extend)

1. อธิบายการเช่ือมโยงความรูท่ีไดไปใชในชีวิตประจําวัน

1. ปฏิบัติกิจกรรมท่ี 3 สายลับ นักสืบ 2. รายงานขาวท่ีเกี่ยวของกับ DNA

5. ส่ือและแหลงการเรียนรู ส่ือการเรียนรู

1. หนังสือเรียนสาระการเรียนรูพ้ืนฐานและเพ่ิมเติม ชีววิทยา เลม 5 2. เอกสารประกอบการเรียนรูเรื่อง ไขปริศนา DNA 3. กิจกรรมระดมสมอง 4. ใบกิจกรรมท่ี 1 นักวิทยาศาสตร 5. ใบกิจกรรมท่ี 2 ตัดสินคดีความ

แหลงเรียนรู 1. หองสืบคนขอมูลออนไลน เว็บไซต http://knowledge.biotec.or.th/ 6. การวัดและการประเมินผล

ส่ิงที่ตองประเมิน

ประเด็นการประเมิน หลักฐาน/วิธีการ/เคร่ืองมือ เกณฑการผาน ผูประเมิน

ดานความรู 1. สืบคนขอมูล อภิปราย และวิเคราะหการแยกขนาดช้ิน DNA โดยวิธี เจลอีเล็กโทรโฟริซิส (K)

1. ใบกิจกรรมท่ี 1 นักวิทยาศาสตร

1. นักเรียนทําใบงานไดถูกตองอยางนอยรอยละ 80

คร ู

2. สืบคนขอมูล อภิปราย และอธิบายขั้นตอนการสรางลายพิมพ DNA (K)

2. ใบกิจกรรมท่ี 2 ตอบคําถาม

1. นักเรียนทําใบงานไดถูกตองอยางนอยรอยละ 80

คร ู

ส่ิงที่ตองประเมิน

ประเด็นการประเมิน หลักฐาน/วิธีการ/เคร่ืองมือ เกณฑการผาน ผูประเมิน

3. วิเคราะห จําแนก ลายพิมพ DNA ในการตรวจพิสูจนบุคคลและประโยชนท่ีนําไปใชในเชิงนิติวิทยาศาสตรในคดีตางๆ(K)

1. ใบกิจกรรมท่ี 3 จะทําอยางไรดีนะ

1. นักเรียนทําใบงานไดถูกตองอยางนอยรอยละ 80

ดานทักษะ 4. ทักษะการสังเกต ทักษะการลงความคิดเห็น(P)

แบบประเมินพฤติกรรมการทํางาน

1. นักเรียนสามารถผานเกณฑการประเมินในระดับด ี

ครู/นักเรียน

ดานเจตคต ิ(เง่ือนไขคุณธรรม)

5.มีความกระตือรือรนท่ีจะคนควาหาความรู มีใจกวางยอมรับฟงความคิดเห็นของผูอ่ืน ไมยึดม่ันในความคิดตนเองฝายเดียว(A)

คร/ูนักเรียน

เอกสารประกอบการเรียนรูเรื่อง ไขปริศนา DNA

ปจจุบันวิทยาศาสตรสาขาอณูพันธุศาสตร มีความกาวหนาและสามารถนําไปประยุกตใชในการตรวจพิสูจนและบงบอกบุคคลไดโดยเทคนิคการตรวจลายพิมพดีเอ็นเอ (DNA fingerprinting) ซึ่งเปนการตรวจสอบความแตกตางในระดับดีเอ็นเอ เน่ืองจากมนุษยมีดีเอ็นเอเปนรหัสท่ีเก็บและถายทอดขอมูลพันธุกรรมไปสูลูกหลาน ดีเอ็นเออยูภายในเซลลทําหนาท่ีควบคุมลักษณะตางๆ เปรียบเสมือนรหัสท่ีกําหนดความเปนมนุษยของคนน้ันๆ ซึ่งจะแตกตางจากสิ่งมีชีวิตอื่นและแตกตาง จากคนอื่นๆ ดังน้ันรหัสของดีเอ็นเอจึงเปนเสมือนปริศนาท่ีจะชวยไขปญหาใหเรารูวาคนๆ น้ันเปนใคร มาจากไหน ทําใหลายพิมพดีเอ็นเอมีลักษณะท่ีเปนเอกลักษณเฉพาะบุคคลท่ีไมเหมือนใคร เชนเดียวกับลายพิมพน้ิวมือท่ีมีลายเสนแตกตางกันในแตละบุคคลการตรวจลายพิมพดีเอ็นเอ ไดกลายมาเปนท่ีรูจักและรับรูตอสาธารณะชนมากขึ้นเร่ือยๆเน่ืองจากมีการนํามาใชในการตรวจเอกลักษณบุคคล เชน การตรวจพิสูจนรางผูเสียชีวิตในเหตุภัยพิบัติตาง ๆ เชน แผนดินไหว การหารองรอยจากผูสูญหายในอุบัติเหตุ เชน เคร่ืองบินตก การพิสูจนบุคคลในคดีอาชญากรรมตางๆ เชน หาตัวคนรายในคดีขมขืน คดีฆาตกรรม นอกจากน้ีลายพิมพดีเอ็นเอสามารถใชพิสูจนความสัมพันธทางสายเลือดได เพราะ ดีเอ็นเอไดรับถายทอดมาจากพอ

การวิเคราะห DN A

ดีเอ็นเอในสวนท่ีสามารถจะนํามาใชประโยชนในการศึกษาลายพิมพดีเอ็น

เอไดแกดีเอ็นเอในนิวเคลียส (nuclear DNA) และดีเอ็นเอในไมโทคอนเดรีย (mitochondrial DNA)

1.ลักษณะและคุณสมบัติของดีเอ็นเอในนิวเคลียส (nuclear DNA) เปนดีเอ็นเอเสนตรงสายคูพันเปนเกลียว (linear double-stranded DNA) ซ่ึงอยูท่ีนิวเคลียส โดยดีเอ็นเอชนิดน้ีพบมากถึง 99.9995 % ของจีโนมท้ังหมดเปนดีเอ็นเอท่ีไดรับการถายทอดมาจาก พอและแมอยางละคร่ึงลักษณะของลําดับเบสในนิวเคลียรดีเอ็นเอจําแนกได 2 สวน คือ

1. ลําดับเบสท่ีทําหนาท่ีเปนยีน (gene) ทําหนาท่ีในการสรางโปรตีนท่ีจําเปน ตอการทํางานของเซลล พบ 25 % ของจํานวนดีเอ็นเอในนิวเคลียสท้ังหมด 2. ลําดับเบสท่ีไมใชยีน ไมไดทําหนาท่ีในการสรางโปรตีน แตยังไมทราบบทบาทท่ีชัดเจนพบ 75% ของจํานวนดีเอ็นเอในนิวเคลียสท้ังหมด

2. ลักษณะและคุณสมบัติของดีเอ็นเอในไมโทคอนเดรีย (mitochondrial DNA) เปนดีเอ็นเอรูปวงกลมสายเดี่ยว (circular single-strand DNA) อยูในไมโทคอนเดรีย พบเพียงรอยละ 0.0005 ของจีโนมท้ังหมด และเปนดีเอ็นเอท่ีไดรับการถายทอดจากแมเทาน้ัน ดังน้ันจึงนํามาใชประโยชนในการพิสูจนบุคคลท่ีมีสายสัมพันธทางฝายแม แตมิไดเปน ลักษณะเฉพาะบุคคล เน่ืองจากพี่นองท่ีสืบทอด

1. มีการถายทอดนิวเคลียรดีเอ็นเอท่ีมาจากพอและแมอยางละคร่ึง 2. มีความหลากหลายของจํานวนซ้ําตอเน่ืองท่ีมีความจําเพาะในแตละบุคคลซึ่งเปนลักษณะเฉพาะท่ีมีโอกาสซ้ํากับผูอื่นนอยมาก จึงใชสําหรับการพิสูจนเอกลักษณ (identity) ไดจากคุณสมบัติดังกลาวน้ีจึงสามารถใชนิวเคลียรดีเอ็นเอในการตรวจพิสูจนบุคคลและการตรวจความเปนพอ แม ลูก ได โดยเมื่อนําดีเอ็นของลูกมาตรวจสอบลายพิมพดีเอ็นเอเทียบกับพอแมผลการตรวจของดีเอ็นเอลูกท่ีไดยอมแสดงลักษณะของลายพิมพท่ีมาจากพอหรือแมเทาน้ัน

การตรวจลายพิมพดีเอ็นเอสวนใหญมุงศึกษาตรงสวนของดีเอ็นเอที่มีลักษณะเปนชุดที่มีลําดับเบสแบบซ้ําแบบตอเนื่อง ลําดับเบสซ้ําที่เรียงตัวแบบตอเนื่องแบงตามจํานวนซ้ําและความยาวของการซ้ํา โดยพบวาในบุคคลแตละคนจะมีชุดจํานวนเบสซ้ําไมเทากัน และโอกาสที่จํานวนซ้ํา จากตางบุคคลจะเทากันในทุกโครโมโซมแทบจะเปนไปไมได ยกเวนฝาแฝดที่เกิดจากไขใบเดียวกัน ดังนั้นจึงมีการใชลําดับเบสซ้ําของดีเอ็นเอจากนิวเคลียสในการพิสูจนบุคคลดวยการตรวจ ลายพิมพดีเอ็นเอ

คุณสมบัติของนิวเคลียรดีเอ็นเอท่ีนํามาใชตรวจลายพิมพดีเอ็นเอ

"ฟลม"พรอมพิสูจน ลูกแอนน่ี รอตรวจ"ดีเอ็นเอ"

ถาผลใช-ยืนยันรับเปนพอ เคยคบหาแตเลิกกอนปอง ไปดูตอนคลอด-ชวย2แสน

"ฟลม รัฐภูมิ" พระเอก-นักรอง ซูเปอรสตาร ยืดอกนั่งแถลงขาวเปดใจชี้แจงกระแสขาวแพรสะพัด

จนกลายเปนทอลกออฟเดอะทาวนวา ทําดาราสาวเซ็กซี่ "แอนนี่ บรูค" ตั้งทองและเพิ่งคลอดลูกออกมามีอายุเพียง 3 เดือน ล่ันถาผลตรวจพิสูจนดีเอ็นเอออกมาวาเปนลูกจริงๆ ก็พรอม รับผิดชอบ เผยที่ผานมาเคยคบหาชวงถายละคร มีความสัมพันธลึกซึ้งจริง แตไมใชแฟน ตอมาพอเลิกรากันไปฝายหญิงโทร.บอกวาทองกับตนจึงตกใจมาก ปรึกษาครอบครัวแนะนําวาใหจายเงินชวยเหลือไปกอนเพื่อเห็นแกความเปนเพื่อนมนุษย http://www.rssthai.com/reader.php?r=17224&t=entertain

ตรวจ DNA 15 ชายชาวปากีฯ ตองสงสัยกอความไมสงบ

ชายชาวปากีสถาน 15 คน ยังถูกควบคุมตัวไวที่สถานีตํารวจภูธรเมืองยะลา หลังจากทั้งหมดถูกฝายความม่ันคงควบคุมตัว จากโรงแรมยะลามายเฮาส เพราะสืบทราบวา อาจมีพฤติกรรมตองสงสัยกอความไมสงบในพื้นที่ เจาหนาที่นิติวิทยาศาสตร ไดตรวจดีเอ็นเอของชาวปากีสถานทั้งหมด เพื่อนําไปตรวจสอบ พ.ต.อ.ปยะวัฒน เฉลิมศรี ผูกํากับการสถานีตํารวจภูธรเมืองยะลา เปดเผยวา อยูระหวางประสานขอมูลตางๆ กับหนวยงานที่เกี่ยวของ อาทิ ตํารวจตรวจคนเขาเมือง และศูนยรักษาความปลอดภัยของทหาร เพื่อตรวจสอบกลุมบุคคลทั้งหมด พนักงานสอบสวนไดดําเนินคดีขอหา เปนคนตางดาวประกอบอาชีพโดยไมไดรับอนุญาต จากนั้นประมาณ 2-3 วันจึงจะทราบผลวา ชาวปากีสถานทั้งหมดมีประวัต ิและพฤติกรรมอยางไร รวมทั้งมีสวนเกี่ยวของกับกลุมกอการรายหรือไมในตางประเทศดวยหรือไม โดยเม่ือวานนี้ ชาวปากีสถาน 15 คน ถูกเจาหนาที่ฝายความม่ันคงควบคุมตัว ขณะพยายามโอนเงินกลับไปยังประเทศปากีสถาน แตธนาคารไมสามารถดําเนินการใหได เพราะมีปญหาในเร่ืองของบัญชีปลายทาง เพราะถูกข้ึนบัญชีดําผูกอการรายตางประเทศ โดย ASTVผูจัดการออนไลน 13 ตุลาคม 2553 12:55 น.

กิจกรรมระดมสมอง

วิเคราะหประเด็นรอน

ความคิดเห็น

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

สรุปขาว

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

ส่ิงท่ีอยากรูเพ่ิมเติม

................................................................................

................................................................................

................................................................................

................................................................................

..............................................................................................................................................

................................................................................

................................................................................

................................................................................

ส่ิงท่ีรูแลว

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

...................................................................................

เทคนิคเจลอิเล็กโตรโฟรีซิส (Gel Electrophoresis) เปนการแยกช้ินสวนดีเอ็นเอที่ม ี ขนาดแตกตางกันออกจากกัน โดยนําช้ินดีเอ็นเอทั้งหมดหยอดลงหลุมในแผนวุนแลว ผานกระแสไฟฟาลงไปช้ินสวนดีเอ็นเอจะเกิดการเคลื่อนที่ไปยังดานที่เปนขั้วบวกทําใหช้ิน ดีเอ็นเอเกิดการแยกออกจากกันช้ินสวนที่สั้นจะวิ่งไดเร็วกวา ในที่สุดช้ินสวนแตละช้ินจะเรียงลําดับตามขนาดที่แตกตางกัน และเพื่อใหสะดวกในการตรวจสอบจะยายช้ินสวนของ ดีเอ็นเอที่ถูกแยกขนาดกันอยูในแผนวุนใหมาอยูบนแผนไนลอน (nylon membrane) ซึ่งวิธีการนี้เรียกวาเซาเทิรนบลอท (Southern blot) จากนั้น ตรวจสอบโดยการใชดีเอ็นเอตรวจสอบ (probe) ที่ติดฉลากซึ่งดีเอ็นเอตรวจสอบมีลําดับเบสที่เปนคูสมกับ minisatellites (ซึ่งมีชุดเบสซ้ําขนาด 6-64 คูเบส เรียงซ้ํากันยาวตั้งแต 10 และไมเกิน 1000 ครั้ง จัดวากลุมที่มีการซ้ําของเบสปานกลาง มักพบที่ตําแหนง Telomere ซึ่งลําดับเบสซ้ําชนิดนี้ถูกนํามาใชตรวจลายพิมพดีเอ็นเอแบบดั้งเดิม) ในดีเอ็นเอที่ตองการตรวจ นําแผนไนลอนนั้นมาประกบกับฟลมเอ็กซเรย เพื่ออานผลโดยดูจากขนาดของช้ินดีเอ็นเอที่ปรากฏแตกตางกันเปนแถบดําบนแผนฟลมเรียกวา “ลายพิมพดีเอ็นเอ” ซึ่งแตละคนจะใหลักษณะลายพิมพดีเอ็นเอที่เปนเอกลักษณของตน

เทคนิคเจลอิเล็กโตรโฟรีซิส

ภาพจาก : http://www.citylabatucla.org/dnafingerp.html

1. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการแยกสารของ gel electrophoresis ได

2. นักเรียนสามารอธิบายคุณสมบัติของดีเอ็นเอท่ีใชในการแยกดวย gel electrophoresis 3. นักเรียนสามารถสรุปหลักการแยกดีเอ็นเอดวย gel electrophoresis ได 4. นักเรียนสามารถเช่ือมโยงหลักการแยกดีเอ็นเอดวย gel electrophoresis กับการตรวจ

ลายพิมพดีเอ็นเอได 1. กลองนม / กลองบรรจุเนย หรือกลองบรรจุน้ําผลไมขนาดเล็กหรือกลาง 2. แผนอะลูมิเนียมฟอยดขนาด 50 cm x 80 cm 3. สายไฟ 2 เสน แทนขั้วบวกและขั้วลบ พรอมปากหนีบ 4. ถานไฟฉายขนาด 9 โวลต 5 กอน (ชนิดกอนส่ีเหล่ียม) 5. แผนโฟมแข็ง 6. 0.1 % ไบคารบอเนตบัฟเฟอร (ละลายโซเดียมไบคารบอเนต 0.2 กรัม ในน้ํา 200 ml)

7. 1% ของอะการโรสเจล (ละลายอะการโรสเจล 1 กรัม ในสารละลายโซเดียมไบคารบอเนต 100 ml) 8. กระบอกตวง 50 ml 9. บีกเกอรขนาด 250 ml 10. ตะเกียงอัลกอฮอล พรอมท่ีกั้นลม 11. ท่ีคนสาร 12. เครื่องช่ัง 13. สีผสมอาหารสีเหลือง 14. Safranin O 15. Bromophenal Blue 16. DNA ท่ีสกัดจากหัวหอม

» Ô̄ºÑµÔ¡Ò÷Õè 1 Gel Electrophoresis

จุดประสงคของกิจกรรม

วัสด-ุอุปกรณ

1. ตัดกลองนมดานขางออกใหอยูในรูปส่ีเหล่ียมผืนผา 2. นําแผนอะลูมิเนียมฟอยดมาหุมดานในของกลองนม 3. ตัดแผนโฟมแข็งใหมีขนาดความกวางประมาณ 4 cm (ความกวางเทากับขนาดของกลองนม)

แลวตัดดานปลายใหเปนซ่ี ๆ คลายซ่ีหวีดังภาพ

4. เตรียมอะการโรสเจล โดยละลายผงอะการโรสเจล 1 กรัม ในสารละลายไบคารบอเนต

บัฟเฟอร0.1% 100 ml จากนั้นนําไปตมบนตะเกียงอัลกอฮอลจนเดือด แลวตั้งท้ิงไวใหอุนพอประมาณ (สังเกตโดยใชหลังมือแตะท่ีบีกเกอร)

5. เทสารละลายในขอ 4 ท่ีอุนพอประมาณลงในกลองนมใหสูงประมาณ 1 cm จากนั้นนําแผนโฟมแข็งท่ีตัดเปนรูปซ่ีหวีเรียบรอยแลววางลง ตรงกลางของในกลองนมท่ีมีสารละลายอะการโรสเจลอยู โดยอยาใหซ่ีหวีแตะท่ีกนกลองนม

6. ท้ิงไวใหสารละลายอะการโรสเจลแข็งตัว ใชเวลาประมาณ 15 นาทีระวังอยาใหกระทบกระเทือนเพราะจะทําใหเกิดฟองอากาศบนแผนวุน

7. เม่ือแผนวุนแข็งตัวดีแลว คอย ๆ ดึงซ่ีหวีออกแลวจะเห็นเปนหลุมเกิดขึ้นบนแผนวุน

1. ใชหลอดหยดปลายแหลมหรือ ไมโครไปเปต ดูด DNA ท่ีสกัดไดวางบนจานหลุม

2. นําสีผสมอาหารท่ีละลายในสารละลายไบคารบอเนตบัฟเฟอรเล็กนอยหยดลงไปบนจานหลุม

ท่ีมีDNA คนใหสีผสมอาหารเขากัน

การเตรียมอุปกรณสําหรับ Gel Electrophoresis

วิธีการการยอมสีให DNA

1. นํากลองนมท่ีมีวุนแข็งมา แลวใชหลอดหยดปลายแหลมดูดสารละลาย DNA ท่ียอมสีมา

แลวหยอดลงไปในหลุมท่ี 1 พยายามอยาใหฟุงออกนอกหลุม 2. หยอดสี Safranin O สี Bromophenal Blue และสีผสมอาหารสีเหลือง ลงไปในหลุมท่ี 2, 3

และ 4 ของแผนวุนตามลําดับ

3. เทสารละลายไบคารบอเนตบัฟเฟอร 100 ml ลงในกลองนมท่ีมีเวุนแข็งตัวอยู จากนั้นตอวงจร ไฟฟาเพ่ือใหเกิดสนามไฟฟาดังภาพ (อาจใชจํานวนโวลตท่ีมากขึ้นไดโดยเพ่ิมจํานวนถานไฟฉาย)

4. จากนั้นตั้งท้ิงไวใหประมาณ 45 นาที เพ่ือใหโมเลกุลของ DNA และสารตัวอยางอ่ืนเคล่ือนท่ี ในแผนวุน โดยสังเกตจากสีท่ีเคล่ือนไปในเนื้อวุน

5. นักเรียนสังเกตแถบสีท่ีเกิดขึ้นในแผนวุน บันทึกผลลงในแบบบันทึกผลกิจกรรมท่ี 1 และตอบคําถามใหสมบูรณ

การทํา gel electrophoresis

เทคนิค RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) เทคนิค RFLP เปนเทคนิคการตรวจลายพิมพดีเอ็นเอแบบดั้งเดิม โดยวิธีการตรวจแบบนี ้ถูก

คนพบครั้งแรกในป พ.ศ. 2528 โดยศาสตราจารย ดร.อเล็ก เจฟฟรียส (Alec Jeffreys) และคณะ จาก มหาวิทยาลัยเลสเตอรประเทศอังกฤษ ซ่ึงไดคนพบสวนของสายดีเอ็นเอท่ีมีลําดับเบสขนาดส้ันๆ ท่ี เรียกวา minisatellites เรียงตัวซํ้ากันกระจายอยูเปนชวง ๆหลายตําแหนงบนเสนดีเอ็นเอ จํานวนเบสท่ี ซํ้ากันในสายดีเอ็นเอนี ้ในแตละคนจะไมเหมือนกัน ดังนั้นถาตองการพิสูจนวา ดีเอ็นเอมาจาก เซลลของใครสามารถตรวจจากตําแหนงของ minisatellites ของดีเอ็นเอการตรวจสอบพิสูจนเริ่มตนการตรวจโดยการสกัดดีเอ็นเอจากตัวอยางท่ีตองการตรวจจากนั้นใชเอนไซมตัดจําเพาะตัดดีเอ็นเอท่ีตองการตรวจสอบ เอนไซมตัดจําเพาะจะสามารถตัดสาย ดีเอ็นเอของแตละบุคคลไดแตกตางกันเนื่องจากมนุษยแตละคนมีลําดับเบสของดีเอ็นเอท่ีแตกตางกันทําใหช้ินดีเอ็นเอท่ีถูกตัดมีขนาดของช้ินดีเอ็นเอท่ีแตกตางกัน

การสกัด DNA

ภาพที่ การใชเทคนิค RFLP ตรวจความแตกตางในดีเอ็นเอ โดยอาศัยหลัก ในการตรวจหาความ แตกตางของจํานวนเบสซํ้า เนื่องจากคนแตละคนมีจํานวนเบสซํ้าท่ีตางกัน ทําใหการตัดดีเอ็นเอดวย เอนไซมตัดจําเพาะเพ่ือแยกสวนท่ีเปนเบสซํ้าออกมา จะใหไดช้ินสวนดีเอ็นเอท่ีมีขนาดแตกตางกัน http://isbibbio.wikispaces.com/Gene+Profiling+-+Fingerprinting การตรวจลายพิมพดีเอ็นเอโดยเทคนิค RFLP ใชดีเอ็นเอในปริมาณมากและตองเปน ดีเอ็นเอท่ีอยูในสภาพสมบูรณ ซ่ึงหาไดยากในท่ีเกิดเหต ุรวมไปถึงกรรมวิธีท่ียุงยากซับซอน ใชเวลาตรวจ หลายสัปดาห ทําใหปจจุบันมีการนําเทคนิค PCR (Polymerase Chain Reaction) หรือปฏิกิริยาลูกโซ พอลิเมอเรส มาใชเพ่ือแกปญหาดังกลาว โดยเทคนิคพีซีอารเปนเทคนคิ ในการเพ่ิมปริมาณดีเอ็นเอ แบบวงจรในหลอดทดลองโดยอาศัยเอนไซมดีเอ็นเอพอลิเมอเรส (DNA polymerase) ท่ีสามารถทนความรอนท่ีอุณหภูมิสูงท่ีใชในปฏิกิริยาได ปฏิกิริยาลูกโซ พอลิเมอเรสนี้อาศัยดีเอ็นเอท่ีเปนแมแบบ (DNA template) เพียงเล็กนอยก็สามารถเพ่ิมปริมาณ ดีเอ็นเอท่ีตองการใหเปนลาน ๆเทาภายในระยะเวลาเพียง 2-3 ช่ัวโมง เทคนิค PCR มาใชตรวจลายพิมพดีเอ็นเอ โดยเริ่มตนจากการหาสวนดีเอ็นเอท่ีสามารถนํามาใชเพ่ือบอกความแตกตางระหวางบุคคลได นั้นคือบริเวณ STR จากนั้นทําการเลือกไพรเมอร (primer) ท่ีติดฉลากดวยสารเรืองแสงซ่ึง ไพรเมอรนี้จะมีลําดับเบสคูสมกับลําดับเบสในสวนของดีเอ็นเอท่ีใหความแตกตางในแตละบุคคล จากนั้นจึงทําการตรวจสอบลายพิมพดีเอ็นเอของตัวอยางไดโดยประกอบดวยขั้นตอนเพียง 3 ขั้นตอนไดแก

1.การสกัดดีเอ็นเอออกจากตัวอยาง 2.การนําดีเอ็นเอตัวอยางมาทําปฏิกิริยาลูกโซพอลิเมอเรส เพ่ือเพ่ิมจํานวนสวนของดีเอ็นเอท่ี ให

ความแตกตางของแตละบุคคลนั่นคือทําโดยการเพ่ิมปริมาณดีเอ็นเอบริเวณ STR

3. การแยกผลผลิตดีเอ็นเอคือช้ินดีเอ็นเอท่ีมีขนาดแตกตางกันเนื่องจากมีจํานวนซํ้าของของเบสซํ้า ไมเทากัน วิเคราะหผลผลิตท่ีไดดวยเครื่องอัตโนมัติและสําหรับแยกขนาดสารพันธุกรรม บันทึกผล ตรวจสอบความแตกตางของบุคคลได

ปจจุบันไดมีการพัฒนาเครื่องตรวจแบบอัตโนมัติสําหรับแยกขนาดสารพันธุกรรม(Automate sequencing machine) สงผลใหการตรวจลายพิมพดีเอ็นเอในปจจุบันมีความสะดวกรวดเร็ว ดังนั้น ในหองปฏิบัติการท่ีมีความเช่ียวชาญอาจใชเวลาตรวจเพียง 1-2 วัน ท่ีสําคัญสามารถตรวจได จาก ตัวอยางท่ีหลากหลาย และมีปริมาณไมมากนักได เชน คราบเลือด คราบอสุจ ิเสนผม เสนขน กระดูก นอกจากนี้เปนวิธีท่ีงายในการทําใหเปนมาตรฐานและใชกับเครื่องอัตโนมัต ิดังนั้นเม่ือทําซํ้า จึงใหผล การตรวจสอบเหมือนเดิม (reproducible result) การอานผลลายพิมพดีเอ็นเอดวยเครื่องอัตโนมัติอานไดโดยสังเกตหมายเลขใตกราฟ (peak)ท่ีแตละตําแหนงของ marker ซ่ึงแสดงถึงจํานวนชุดเบสซํ้าของ STR ท่ีทําการตรวจ โดย STR ของลูกจะมาจากพอแมอยางละครึ่ง สวนในตําแหนง STR ของลูกท่ีตรวจพบวามีเพียง 1 peak แสดงวาตําแหนงนั้นพอและแมมีจํานวนชุดเบสซํ้าเทากัน ทําใหอานจํานวนเบสซํ้าไดเพียงคาเดียว ตัวอยางอานผลจากเครื่องอัตโนมัต ิแสดงไดดังภาพ

ใหนักเรียนบันทึกผลจากการทดลอง 1. ทิศทางการเคล่ือนท่ีของสารตัวอยางท้ัง 4 ชนิดในแตละหลุมท่ีไดจากการทดลองลงในภาพ

2. สารตัวอยางท่ีมีทิศทางการเคล่ือนท่ีไปยังขั้วบวกคือ ...................................................... 3. สารตัวอยางท่ีมีทิศทางการเคล่ือนท่ีไปยังขั้วลบคือ ....................................................... 4. เพราะเหตุใดสารตัวอยางจึงมีทิศทางการเคล่ือนท่ีในแผนวุนท่ีผานกระแสไฟฟาท่ีแตกตางกัน .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 5. จงเรียงลําดับระยะทางการเคล่ือนท่ีของสารตัวอยางจากจุดเริ่มตน โดยใหเรียงลําดับจากสาร ตัวอยางท่ีเคล่ือนท่ีไดระยะทางมากไปยังนอยตามลําดับ .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 6. จงสรุปหลักการแยกสารดวยวิธี gel electrophoresis ..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Gel Electrophoresis

กิจกรรมท่ี 1 นักวิทยาศาสตร

ครอบครัวนางลูซ่ีและมิสเตอรมารคมีลูกสาว 1 คน ลูกชายไดถูกคนรายจบัตัวไป ในขณะท่ีเกิดการตอสูกันจึงทําใหเกิดรอยเลือดของผูราย เม่ือตํารวจเดินทางมาถึงท่ีเกิดเหตุจึงขอเก็บรอยเลือดของคนราย พรอมท้ังตรวจ DNA ของนางลูซ่ี มิสเตอรมารคและลูกชาย ผลปรากฏวา พบนอกจากจะพบเลือดของผูรายยังพบวา DNA ของลูกสาวไมตรงกับมิสเตอรมารค(ซ่ึงในสถานการณนี้กําหนดใหมิสเตอรมารคไมทราบมากอนวา นางลูซ่ีทองกอนแตงและมาหลอกกับตน) ซ่ึงการบอกความจริงวาอาจสงผลกระทบตอครอบของครอบครัวนางลูซ่ีและมิสเตอรมารค จากสถานการณดังกลาวจงตอบคําถามตอไปนี ้ 1. ถานักเรยีนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

กิจกรรมท่ี 2 ตัดสินคดีความ

มารค ลูซ่ี ลูกสาว

2. ถานักเรียนเปนผูบันทึกขอมูลดานพันธุกรรมของมนุษย นักเรียนจะสนับสนุนใหมีการเปดเผยขอมูล ดานพันธุกรรมหรือไมอยางไร (จงยกตัวอยางพรอมการอธิบาย) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

เฉลยกิจกรรมท่ี 2 ตัดสินคดีความ

คะแนน ลักษณะ ตัวอยางการโตตอบบทสนทนา 0 ไมแสดงเหตุผล

(No justification) ถานักเรียนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ตอบ ใช ควรบอก หรือ ไม ไมควรบอก

1 แสดงเหตุผลอยางไมมีพ้ืนฐาน(Justification with no grounds)

ถานักเรียนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ตอบ บอก เพราะเรารู ไมบอก เพราะไมใชเรื่องของเรา

2 แสดงเหตุผลจากตัวอยางความรูเดิม (Justification with simple grounds)

ถานักเรียนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ตอบ บอก เพราะมิสเตอรมารค รูความจริงทีหลังจะโกรธเราได ไมบอก เพราะมิสเตอรมารคอาจจะไมอยากรูความจริง

3 แสดงเหตุผลแบบบรรยายความรูเดิม (Justification with elaborated grounds)

ถานักเรียนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ตอบ บอก ควรรูความจริงจากผลการทดลอง ไมบอก เพราะอาจจะทําใหครอบครัวมิสเตอรมารคเกิดปญหา

4 แสดงเหตุผลแบบบรรยายความรูเดิมและแสดงการโตแยง (Justification with elaborated and counter-position grounds)

ถานักเรียนเปนนักนิติวิทยาและเปนญาติกับมิสเตอรมารคนักเรียนจะบอกความจริงแกมิสเตอรมารคหรือไมเพราะเหตุใด ตอบ บอก เพราะในฐานะท่ีเปนนักนิติวิทยาศาสตรฉันควรปกปดขอมูลแตในฐานะท่ีเปนญาติกันมิสเตอรมารคอาจจําเปนตองรูความจริงท่ีเกิดขึ้น ฉันจะพิจารณาความจําเปนและเหตุผลของมิสลูซ่ีวาปกปดเพราะเหตุผลใด แลวจึงตัดสินใจ ไมบอก เพราะจริยธรรมของการทํางานควรมากอนเหตุผลสวนตัว ฉันควรทํางานดวยความซ่ือสัตย และการบอกความจริงอาจไมกอใหเกิดผลดีแกครอบครัวมิสเตอรมารค และมิสลูซ่ีคงมีเหตุผลท่ีทําอยางนี้ลงไป