Page 157 - การจัดประสบการณ์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์
P. 157
กระบวนการด ำ�รงชีวิต 2-147
เรือ่ งท ี่ 2.4.5 เทคโนโลยีชีวภาพแ ละพันธุวิศวกรรม*
เทคโนโลยีชีวภาพ (biotechnology) เป็นเทคโนโลยีที่นำ�เอาวัตถุดิบที่อาจจะเป็นสิ่งมีชีวิต เช่น
จุลินทรีย์ เชื้อร า เป็นต้น หรือวัตถุดิบที่เป็นส ารที่ได้มาจ ากสิ่งม ีชีวิต เช่น แป้ง วัสดุเหลือท ิ้งจากการเกษตร
เป็นต้น มาใช้ในก ระบวนการที่นำ�ไปสู่ผ ลผลิต (product) โดยใช้ก ระบวนการ (process) ทางอ ุตสาหกรรม
ที่อาจมีการใช้วิศวกรรมด้านกระบวนการ (process engineering) เข้าช่วย ดังเช่น กระบวนการผลิต
อัลกอฮอล์ หรืออาจใช้กระบวนการในภาคสนาม (field process) เช่น การเพิ่มผลผลิตของพืชโดยอาศัย
จุลินทรีย์ท ี่ช่วยตรึงไนโตรเจน หรืออ าจใช้ก ระบวนการในห ้องปฏิบัติก ารที่ให้ผลผลิตท ี่ม ีค ่าสูง เช่น เอนไซม์
แอนติบอดี เป็นต้น โดยก ระบวนการท ีใ่ชจ้ ะช ่วยใหก้ ระบวนการผ ลิตม ปี ระสิทธิภาพในก ารผ ลิตส ูง ซึ่งเป็นการ
สร้างมูลค่าเพิ่มให้ก ับผลิตภัณฑ์
1. หลักก ารทใี่ ช้ในเทคโนโลยชี ีวภาพ
เทคโนโลยชี วี ภาพใชป้ ระโยชนจ์ ากค วามร ูท้ างช ีวเคมแี ละช วี วิทยาร ะดบั โมเลกุลอ ยา่ งม าก โดยอ าจจ ะ
ใช้ป ระโยชน์จ ากส ิ่งต ่อไปน ี้ คือ 1) การเร่งท างช ีวภาพ (biocatalysis) ที่ใช้เอนไซม์บ ริสุทธิ์ห รือเอนไซม์ภ ายใน
จุลินทรียเ์ป็นต ัวเร่งป ฏิกิริยาท ีอ่ ยูใ่นก ระบวนการผ ลิต 2) ใชค้ วามร ูด้ ้านก ารค วบคุมก ระบวนการเมแ ทบอ ลิซึม
ของสิ่งมีชีวิตเพื่อควบคุมให้สิ่งมีชีวิตนั้นสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเป็นจำ�นวนมาก 3) ใช้ความรู้ทาง
พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) เพื่อตัดต่อหรือดัดแปลงยีนที่ต้องการให้กับสิ่งมีชีวิตเพื่อให้มี
ลักษณะเฉพาะท ีต่ ้องการ หรือ 4) ใชค้ วามร ูท้ างช ีวเคมจี ุลินทรีย์ (microbial biochemistry) เพื่อก ารค ัดเลือก
สายพันธุ์จ ุลินทรีย์ท ี่มีประสิทธิภาพในการผลิตส ูงต ามท ี่ต ้องการ
1.1 การเรง่ ท างช วี ภาพ มีก ารใช้เอนไซม์เป็นต ัวเร่งท างช ีวภาพ โดยเอนไซม์อ าจจ ะเตรียมข ึ้นม าจ าก
ส ิ่งม ชี ีวิตห รืออ าจใชใ้ นร ูปข องเอนไซมท์ ีอ่ ยูภ่ ายในเซลล์ เช่น ยสี ต์ แบคทีเรีย และเชือ้ ร า เป็นต้น การใชเ้ อนไซม์
ในกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพอาจใช้ในแบบที่เป็นการเร่งปฏิกิริยาเพียงปฏิกิริยาเดียว เช่น การใช้
เอนไซม์โปรตีเอส (protease) ในการย่อยสลายโปรตีนในกระบวนการฟอกหนัง แต่ในบางครั้งอาจต้องใช้
เอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาต่อเนื่องกันหลายปฏิกิริยา ในกรณีนี้มักนิยมใช้เซลล์ที่มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องอยู่
แล้วครบถ ้วน ตัวอย่างเช่น การใช้ยีสต์ในกระบวนการผลิตอัลกอฮอล์จากนํ้าตาล เป็นต้น
1.2 การควบคุมกระบวนการเมแทบอลิซึม ในกระบวนการผลิตสารโดยการหมักด้วยจุลินทรีย์
(microbial fermentation) หากให้ได้ผลดีจะต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับเมแทบอลิซึมของเซลล์ ซึ่งรวมไปถึง
ปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกิดขึ้นต ่อเนื่องกันเป็นชุดภายในเซลล์ การล ำ�เลียงสารอ าหารเข้าสู่เซลล์ และการสังเคราะห์
* รวบรวมและเรียบเรียงจาก จำ�รัส พร้อมมาศ (2548) “เทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม” ใน เอกสารการสอนชุดวิชา
วิทยาศาสตร์พื้นฐาน หน่วยที่ 15 หน้า 197-231 นนทบุรี สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สุขภาพ มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช
