การแบ่งเซลล์

การแบ่งเซลล์เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์ผลของการแบ่งเซลล์ทำให้เซลล์มีขนาดเล็กลง แต่มีจำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นทำให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นเจริญเติบโตขึ้นเซลล์โพรคาริโอต เช่น เซลล์แบคทีเรียมีการแบ่งเซลล์แบบไบนารีฟิชชัน  คือเป็นการแบ่งแยกตัวจาก 1 เป็น 2 เซลล์พวกยูคาริโอต การแบ่งเซลล์ ประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ การแบ่งนิวเคลียส  และการแบ่งไซโทพลาซึม  การแบ่งนิวเคลียสและการแบ่งไซโทพลาสซึม ยังแบ่งออกเป็นลักษณะต่างๆ ได้อีก คือ การแบ่งนิวเคลียส แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ                                                                  

1.การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซีส  ทำให้เรียกการแบ่งเซลล์แบบนี้ว่า  การแบ่งเซลล์แบบ ไมโทซีส

2. การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซีส ทำให้เรียกการแบ่งเซลล์แบบนี้ว่า การแบ่งเซลล์แบบไมโอซีส

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส

                การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บางชนิด ในสิ่งมีชีวิตทั่วไปการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีสจะเกิดขึ้นที่เซลล์ร่างกาย ทำให้จำนวนเซลล์ของร่างกายมีจำนวนมากขึ้น สิ่งมีชีวิตนั้นๆจึงเจริญเติบโตขึ้น การแบ่งเซลล์ เซลล์ต้องมีการเตรียมตัวเพื่อการแบ่งเซลล์และมีกระบวนการแบ่งเซลล์จนเสร็จสิ้น ซึ่งป็นวงจรหรือวัฏจักร เรียกว่า วัฏจักรของเซลล์ โดย1 วัฏจักรเซลล์ประกอบระยะอินเตอร์เฟส (interphase) ไมโทซีสและไซโทคิเนซีส ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว วัฏจักรของเซลล์กินเวลาประมาณ 20 ชั่วโมง

            1.อินเตอร์เฟส  อินเตอร์เฟสเป็นระยะที่เซลล์มีเมแทบอลิซึมสูงมากจนทำให้ เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า metabolic stage แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย คือ

1.1 ระยะจี 1  เป็นระยะที่เซลล์มีการสร้าง RNA และโปรตีนแต่ไม่มีการสร้าง DNA กินเวลานานประมาณ

8-10 ชั่วโมง ( เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า ระยะก่อรการสร้าง DNA )

1.2 ระยะเอล เป็นระยะที่มีการสร้าง DNA RNA และโปรตีนมากที่สุด กินเวลาประมาณ 6-9 ชั่วโมง ( เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า ระยะสร้าง)

1.3ระยะจี 2 เป็นระยะที่ต่อจากระยะเอส ไม่มีการสร้าง DNA แล้ว แต่ยังคงมีการสร้าง RNA และโปรตีนอยู่แต่น้อยกว่าระยะเอส ระยะนี้กินเวลาประมาณ 4-4 ½ ( เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า ระยะหลังการสร้าง DNA)

                เมื่อสิ้นสุดอินเตอร์เฟสแล้วเซลล์จะมีปริมาณสารต่างๆอย่างสมบูรณ์ และพร้อมที่จะเข้าสู่ไมโทซิสได้โครโมโซม ( chromosome ) ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีระนะเอส ระยะจี 2 และไมโทซิสใกล้เคียงกัน แต่ต่างกันที่ระยะจี 1 ดังนั้นเซลล์แต่ละชนิดจึงเข้าสู่ระยะการแบ่งเซลล์แตกต่างกัน เช่น เซลล์ประสาทจะอยู่ในระยะจี 1 ยาวมากตลอดชีวิตของเซลล์อยู่เสมอ

ระยะไมโทซิส  (M phase)

เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส เกิดขึ้นในช่วงสั้น ๆ แล้วตามด้วยการแบ่งไซโทพลาซึม

แบ่งได้เป็น 4 ระยะ

1. ระยะโพรเฟส (prophase) 

         ระยะนี้จะเห็นนิวเคลียสชัดเจน นิวเคลียสยังมีเยื่อหุ้มอยู่ นิวคลีโอลัสสลายตัว โครมาทินขดตัวบิดเป็นเกลียว ทำให้มองเห็นโครโมโซมสั้นลงและมีขนาดใหญ่ขึ้น มีการสร้างเส้นใยสปินเดิล  (spindle fiber) จากเซนทริโอล ( ภายในเซนโทรโซม )เซนโทรโซมทั้ง  2 ชุด เคลื่อนห่างออกจากกันไปอยู่คนละด้าน

เส้นใยสปินเดิลโยงยึดระหว่าง

เซนโทรโซมทั้ง  2  ชุดในเซลล์พืชเส้นใยสปินเดิล สร้างจากขั้วเซลล์ (polar cap)

2.ระยะเมทาเฟส (metaphase)

                ระยะนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียสลายตัว เส้นใยสปินเดิลจับกับโครโมโซมที่ไคนีโทคอร์ (kinetochore)

ซึ่งเป็นโปรตีนที่อยู่บริเวณเซนโทรเมียร์ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของโครโมโซม โครโมโซมหดตัว

มีขนาดใหญ่ขึ้นและสั้นลง ทำให้โครโมโซมเคลื่อนที่ได้สะดวก การเคลื่อนที่ของโครโมโซมเกิดจากการยืดหดของเส้นใยสปินเดิล เซนโทรโซมเคลื่อนมา อยู่ตรงข้ามกันที่ขั้วเซลล์ทั้ง  2 ข้าง โครโมโซมเรียงอยู่กึ่งกลางเซลล์

3. ระยะแอนาเฟส (anaphase) 

         ระยะนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว สังเกตได้ยาก เกิดการแยกตัวของโครมาทิดของแต่ละโครโมโซม

แต่ละโครมาทิดจะถูกดึงให้แยกจากกันไปในทิศทางตรงกันข้าม โดยการหดตัวของเส้นใยสปินเดิล

โครโมโซมแยกกันเป็น 2 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะถูกดึงไปยังขั้วเซลล์ตรงกันข้ามกัน ในระยะนี้โครโมโซม ที่เกิดขึ้นใหม่ (daughter chromosome) จึงมี โครมาทิดเพียง  1 เส้น

4. ระยะเทโลเฟส (telophase)  
          ระยะนี้โครโมโซมหยุดเคลื่อนที่ เส้นใยสปินเดิลสลาย มีการสังเคราะห์เยื่อหุ้มนิวเคลียส
และนิวคลีโอลัส  DNA คลายเกลียวออกทำให้โครโมโซมยืดตัวออกเป็นเส้นใยโครมาทิน เมื่อใกล้สิ้นสุดระยะเทโลเฟส จะเกิดการแบ่งของไซโทพลาซึม ในเซลล์พืชจะ สร้างแผ่นกั้นเซลล์ (cell plate) คั่นตรงกลางระหว่างนิวเคลียสใหม่ทั้งสอง โดยเริ่มสร้างจากตรงกลาง  แล้วขยายไปสู่ผนังเซลล์ใหม่กั้นเซลล์เดิมออกเป็น 2 เซลล์ ผนังเซลล์มีช่องเปิดให้สารจากเซลล์  ที่ติดกันผ่านเข้าออกได้  ในเซลล์สัตว์เยื่อหุ้มเซลล์คอดเข้าหากันจนเซลล์หลุดจากกัน ได้เซลล์ใหม่  2  เซลล์ เซลล์ที่ได้จากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสบางเซลล์จะเข้าสู่ วัฏจักรเซลล์ เซลล์บางเซลล์จะเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะอย่าง

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)

         การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส นิวเคลียสมีการเปลี่ยนแปลงโดยโครโมโซมในนิวเคลียส  ลดจำนวนลงครึ่งหนึ่ง เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์  เซลล์ร่างกายคนมีโครโมโซม  46  แท่ง หรือ  23 คู่ (2n)  แต่ละคู่มีลักษณะเหมือนกัน และมียีนควบคุมลักษณะเดียวกันอยู่ในตำแหน่งตรงกัน เรียกโครโมโซมที่เป็นคู่กันว่า   ฮอมอโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome) เซลล์ที่มีโครโมโซมเข้าคู่กันเรียกว่า เซลล์ดิพลอยด์  (diploid cell)

          เซลล์ในอวัยวะสืบพันธุ์จะเกิดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส   ผลิตเซลล์ไข่่ซึ่งเป็น เซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย  เซลล์อสุจิเป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ เซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซม เพียงครึ่งเดียวหรือ เรียกว่า เซลล์แฮพลอยด์

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส นิวเคลียสมีการ เปลี่ยนแปลง  2  รอบ จึงใช้เลขโรมัน  I และ  II 

กำกับระยะต่าง ๆ

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)

       มี  2  ขั้นตอน ใหญ่ คือ  ไมโอซิส  I เป็นการลด  DNA หรือโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง และ ไมโอซิส II  เป็นขั้นตอนที่คงจำนวนโครโมโซม

         ระยะอินเตอร์เฟส  I  (interphase I) ก่อนแบ่งเซลล์ เซลล์มีการเตรียมตัวเช่นเดียวกับ

การแบ่งแบบไมโทซิส ระยะเวลาการสังเคราะห์  DNA ยาวนานกว่าในแบบไมโทซิส

                ระยะไมโอซิส  I  (meiosis I) เป็นการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียและไซโทพลาซึม ในรอบที่  1 แบ่งออกเป็น 4 ระยะ คือ โพรเฟส I  เมทาเฟส II แอนาเฟส II  และเทโลเฟส II            

1.ระยะโพรเฟส  I  (prophase I)

          ระยะนี้ใช้เวลานานกว่าระยะอื่น มีการเปลี่ยนแปลงคล้ายกับแบบไมโทซิส โครมาทินหดตัว

สั้นลงและมีขนาดใหญ่ขึ้น เซนโทรโซมเคลื่อนออกจากกันตามความยาวของนิวเคลียส  เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสเริ่มสลาย โครโมโซมที่เป็นฮอมอโลกัสกัน จะเรียงเป็นคู่ มี 4 โครมาทิด อาจเกิดการไขว้กันของ โครมาทิด เรียกว่า ครอสซิงโอเวอร์ (crossing over)  ตำแหน่งที่ไขว้กันเรียกว่า  ไคแอสมา (chiasmata) เกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนของโครมาทิดต่างเส้น ที่อยู่ชิดกันทำให้สารพันธุกรรมถูกแลกเปลี่ยนด้วย

2.ระยะเมทาเฟส I  (metaphase I)

           ระยะนี้เส้นใยสปินเดิลที่ยึดเกาะฮอมอโลกัสโครโมโซมจะจัดให้โครโมโซมมาเรียงตัวกันเป็นคู่ ๆ โครโมโซมเรียงตัวตามแนวระนาบของเมทาเฟสเพลท ( กึ่งกลางเซลล์ ) เซนโทรโซมอยู่คนละขั้วเซลล์ เชื่อมต่อกันด้วยเส้นใยสปินเดิล ปลายด้านหนึ่งของเส้นใยสปินเดิลเกาะที่ไคนีโทคอร์ บริเวณเซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซม

3. ระยะแอนาเฟส  I  (anaphase)                                                                                                                                  

   ระยะนี้มีการแยกโครโมโซมออกจากกัน คล้ายกับการแบ่งแบบไมโทซิส แต่เป็นการแยก โครโมโซมที่เข้าคู่ออกจากกันไปคนละขั้วเซลล์ โดยแต่ละโครโมโซมประกอบด้วย  2  โครมาทิด

4.ระยะเทโลเฟส I  (telophase I)

          ในระยะนี้มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบโครโมโซม ได้นิวเคลียสใหม่ 2 นิวเคลียส

และสร้างนิวคลีโอลัสขึ้นใหม่ แต่ละโครโมโซมมี  2 โครมาทิด จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง

หรือเท่ากับ  n  ถ้าเซลล์เริ่มต้นเป็น   2n

ไมโอซิส  II  (miosis II)                                                                                                                                                     

ระยะอินเตอร์เฟส II ไม่มีการจำลองตัวเองของโครโมโซม เนื่องจากในการแบ่งรอบที่ 1โครโมโซมแต่ละโครโมโซมมี 2 โครมาทิดอยู่แล้ว การแบ่งนิวเคลียสในรอบที่ 2 มีการเปลี่ยนแปลงในระยะต่าง ๆ ดังนี้                                                                                                                                                     ระยะโพรเฟส   II  เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไป มีเส้นใยสปินเดิลเกิดขึ้นและมาจับเซนโทรเมียร์ของโครมาทิด

iะยะเมเทาเฟส  II                                                                                                                                          

    โครโมโซมจะมาเรียงกันอยู่บริเวณกลางเซลล์เซนโทรเมียร์และเริ่มมีการแบ่งตัว เพื่อให้โครมาทิดแยกออกจากกัน

ระยะแอนาเฟส II

                 เส้นใยสปินเดิลหดสั้นเข้าและโครมาทิดก็จะแยกออกจากกันไปตามแนวของสายใยสปินเดิลเข้าสู่ขั้วของเซลล์

                                

ระยะเทโลเฟส II

           เมื่อโครโมโซมมาถึงขั้วของเซลล์ก็จะคลายเกลียวขดเป็นเส้นยาว มีนิวคลีโอลัสและเยื่อหุ้มนิวเคลียสเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส II นั้นจะเหมือนกับ

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส

                หลังสิ้นสุดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ และแต่ละเซลล์ มีจำนวโครโมโซมเท่ากับครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม

ลักษะณะสำคัญของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิส
ไมโทซิส	ไมโอซิส
1. จำนวนโครโมโซมหลังการแบ่งยังเท่าเดิม	1. โครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง
2. กระบวนการแบ่งเซลล์มีขั้นตอนเดียว โดยมี       การจำลองตัวเองของโครโมโซมแล้วแยก       ไปยังขั้วทั้งสอง แล้วแบ่งไซโทพลาซึม       ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์	2. กระบวนการแบ่งเซลล์มี 2 ขั้นตอน มี       แบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึมอย่างละ       2 ครั้ง ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์
3. โครโมโซมไม่มีการเข้าคู่กัน ไม่มีการแลก       เปลี่ยนชิ้นส่วนของฮอมอโลกัสโครโมโซม	3. เกิดการเข้าคู่กัน เกิดการ crossing over       และมีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซม
4. องค์ประกอบทางพันธุกรรมและโครโมโซม       ของเซลล์ใหม่ทั้งสองเซลล์จะเหมือนกัน	4. องค์ประกอบทางพันธุกรรมและโครโมโซม       ของเซลล์ใหม่อาจต่างกันบ้างเ

ตาราง เปรียบเทียบการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส