การแบ่งเซลล์ (cell division)

การแบ่งเซลล์

การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจะมีความเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ ในการแบ่งเซลล์นั้นจะมี 2 ขบวนการ เกิดสลับกันไป คือ การแบ่งตัวของนิวเคลียส (KARYOKINESIS) และการแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (CYTOPLASM) โดยปกติเมื่อสิ้นสุดการแบ่งตัวของนิวเคลียสแล้ว ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมทันทีการแบ่งเซลล์ ประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ การแบ่งนิวเคลียส  และการแบ่งไซโทพลาซึม

1. การแบ่งนิวเคลียส แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ

1.        การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซีส ทำให้เรียกการแบ่งเซลล์นี้ว่า การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส

2.       การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซีส ทำให้เรียกการแบ่งเซลล์นี้ว่า การแบ่งเซลล์แบบไมโอซีส

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis)   เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มปริมาณเซลล์ภายในร่างกาย (somatic cell) ของสิ่งมีชีวิต โดยในเซลล์ร่างกายจะมีจำนวนโครโมโซมอยู่ 2 ชุด (2n) หรือดิพลอยด์ (diploid) และเมื่อผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสจนสมบูรณ์แล้ว จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีโครโมโซม 2 ชุดเท่าเดิม และมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนเดิมทุกประการ ทำให้มีจำนวนเซลล์ในร่างกายเพิ่มมากขึ้น สิ่งมีชีวิตจึงเจริญเติบโตมากขึ้น

ขั้นตอนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส สามารถจำแนกได้เป็น 2 ขั้นตอนใหญ่ ดังนี้

1.       ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะเตรียมความพร้อมของเซลล์ในระยะนี้จะมีนิวเคลียสขนาดใหญ่ และเมื่อนำเซลล์มาย้อมสีแล้วมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นนิวคลีโอลัสภายในนิวเคลียสได้อย่างชัดเจน

2.       ระยะการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitotic phase หรือ M phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส ใช้ระยะเวลาในการเกิดช่วงสั้น ๆ แล้วจะตามด้วยการแบ่งไซโทพลาซึม การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส แบ่งได้เป็น 4 ระยะ คือ

1.       ระยะโพรเฟส (prophase) เป็นระยะที่โครมาทินม้วนขดตัว จนสามารถมองเห็นแท่งโครโมโซมอยู่เป็นคู่ยึดติดกันอยู่ที่เซนโทรเมียร์ (centromere) เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสหายไป

2.       ระยะเมทาเฟส (metaphase) เป็นระยะที่โครโมโซมเคลื่อนตัวไปเรียงตามแนวกึ่งกลางของเซลล์มองเห็นแท่งโครโมโซมและศึกษาความแตกต่างของลักษณะโครโมโซมได้ชัดเจน

3.       ระยะแอนาเฟส (anaphase) เป็นระยะที่แท่งโครโมโซมถูกดึงให้แยกออกจากกัน กลายเป็นแท่งเดียว 2 กลุ่ม อยู่แต่ละขั้วของเซลล์

4.       ระยะเทโลเฟส (telophase) เป็นระยะที่โครโมโซมในแต่ละขั้วของเซลล์มีการคลายตัวเป็นเส้นยาว เยื่อหุ้มนิวเคลียสและเยื่อหุ้มนิวคลีโอลัสเริ่มปรากฏให้เห็น

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) 

เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้เกิดการลดจำนวนโครโมโซมภายในนิวเคลียสลงเหลือเพียงชุดเดียว (n) เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเซลล์ที่ทำหน้าที่แบ่งเซลล์แบบไมโอซิสนี้ เรียกว่า โกแนด (gonad) ในเพศหญิงจะพบเซลล์ชนิดนี้ในรังไข่ ซึ่งทำหน้าที่สร้างไข่ (ovum) ส่วนในเพศชายจะพบเซลล์ชนิดนี้ในอัณฑะ (testis) ซึ่งทำหน้าที่สร้างตัวอสุจิ (sperm)

กระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส จะมีการแบ่งเซลล์ต่อเนื่องกัน 2 รอบ เรียกการแบ่งเซลล์รอบแรกว่า ไมโอซิส 1 และเรียกการแบ่งเซลล์รอบสองว่า ไมโอซิส 2 ซึ่งมีลักษณะการแบ่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนี้

1.       ไมโอซิส 1 เป็นระยะแบ่งเซลล์ที่ทำให้ได้เป็นเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ โดยแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม เรียกว่า แฮพลอยด์เซลล์ (n) โดยมีขั้นตอนดังนี้

1)  อินเตอร์เฟส 1 เป็นระยะเตรียมความพร้อมของเซลล์ เช่นเดียวกันกับระยะอินเตอร์เฟสในไมโทซิส

2)  โพรเฟส 1 เป็นระยะที่มีการเปลี่ยนแปลงหลายประการ โดยเริ่มตั้งแต่สายโครมาทินหดตัวพันกันหนาแน่นกลายเป็นแท่งโครโมโซม จากนั้นคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมาเข้าคู่กัน โดยในระหว่างการเข้าคู่กันคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครโมโซม ทำให้ลักษณะของสิ่งมีชีวิตบนโครโมโซมีการเปลี่ยนแปลง จึงเป็นสาเหตุของการแปรผันต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต

3)  เมทาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมมาเรียงตัวกันอยู่กลางเซลล์ จึงทำให้เห็นเป็นแถวโครโมโซมเรียงตัว 2 แถว คู่กัน

4)  แอนาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมถูกดึงให้แยกตัวจากกันไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ จึงเกิดเป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแฮพลอยด์

5)  เทโลเฟส 1 เป็นระยะที่โครโมโซมถูกแบ่งเป็น 2 กลุ่มที่แต่ละขั้วของเซลล์ มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสและการแบ่งแยกส่วนไซโทพลาซึมจนเกิดเป็นเซลล์ลูก 2 เซลล์ ซึ่งมีโครโมโซมแบบแฮพลอยด์ และโครโมโซมจะมีการคลายตัวออกก่อนที่จะเข้าสู่ระยะไมโอซิส 2

2.       ไมโอซิส 2 เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้จำนวนเซลล์ใหม่เพิ่มขึ้นจาก 2 เซลล์ ไปเป็น 4 เซลล์ โดยจะยังคงจำนวนชุดโครโมโซมเดิมที่เป็นแฮพลอยด์ การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้จะมีลักษณะคล้ายกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เว้นแต่ไม่มีการสังเคราะห์โครโมโซมใหม่ ดังนี้

1)  โพรเฟส 2 เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไปโครโมโซม หดสั้นมากขึ้น จนทำให้เห็นแท่งโครโมโซมได้อย่างชัดเจน

2)  เมทาเฟส 2 โครโมโซมมาเรียงตัวในแนวกลางของเซลล์

3)  แอนาเฟส 2 แท่งโครโมโซมถูกดึงแยกจากกันกลายเป็นแท่งเดียว ไปรวมกันอยู่ที่แต่ละขั้วของเซลล์

4)  เทโลเฟส 2 โครโมโซมมารวมกันที่ขั้วเซลล์และมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสจนได้ 4 นิวเคลียสแต่ละนิวเคลียสมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ หลังจากนั้นจึงเกิดการแบ่งไซโตพลาซึมได้เป็นเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โครโมโซมในนิวเคลียสจึงเริ่มคลายตัวกลับเป็นสายยาว

(ที่มา http://bewwc.blogspot.com/p/blog-page_24.html)

ตารางแสดงข้อแตกต่างระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิส

ไมโทซิส	ไมโอซิส
1. เป็นการแบ่งเซลล์ร่างกาย (somatic cell) 2. ผลที่ได้จากการแบ่งเซลล์จาก 1 เป็น 2 เซลล์ 3. จำนวนโครโมโซมเซลล์ลูกเท่ากับเซลล์แม่ 4. ไม่มีการแนบชิดของโครโมโซมที่เป็นคู่กัน 5. โครมาทิดแยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส 6. เซลล์ลูกมีพันธุกรรมเหมือนกับเซลล์แม่ 7. มีการแบ่งไซโทพลาซึม 1 ครั้ง ฯลฯ	1. เป็นการแบ่งเซลล์เพศ (sex cell) 2. ผลที่ได้จากการแบ่งเซลล์จาก 1 เป็น 4 เซลล์ 3. จำนวนโครโมโซมเซลล์ลูกเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์แม่ 4. มีการแนบชิดของโครโมโซมที่เป็นคู่กัน 5. โครมาทิดแยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส 2 6. เซลล์ลูกมีพันธุกรรมต่างกับเซลล์แม่ 7. มีการแบ่งไซโทพลาซึม 2 ครั้ง ฯลฯ

( ที่มา : C:\Users\Administrator.9V29YNOH7OZ9CKP\Documents\หนังสือเรียนเสริม วิทยาศาสตร์ ม.3 (นำร่องหลักสูตรฯ 2551)-การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม.htm )

2. การแบ่งไซโทพลาสซึม (Cytokinesis)

เมื่อสิ้นสุดกระบวนการแบ่งนิวเคลียส เซลล์จะมีการแบ่งไซโทพลาซึมต่อไป ซึ่งในขั้นนี้จะมีความแตกต่างกันระหว่างเซลล์พืชกับเซลล์สัตว์ คือ ในกรณีเซลล์สัตว์ เซลล์จะมีการคอดเข้าไปในบริเวณกลางเซลล์จนแยกออกเป็น 2 เซลล์ ส่วนในเซลล์พืชจะมีการสร้างผนังกั้นเซลล์ (cell plate) ขึ้นกลางเซลล์แล้วขยายออกไปจนถึงเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์เดิม เกิดเป็นเซลล์ใหม่จำนวน 2 เซลล์

การแบ่งไซโทพลาสซึม มี 2 แบบ คือ

2.1 แบบ furrow type เยื่อหุ้มเซลล์คอดกิ่วจาก 2 ข้าง เข้าใจกลางเซลล์ พบในเซลล์สัตว์

(ที่มา http://www.differencebetween.info/difference-between-mitosis-and-cleavage)

     2.2 แบบ cell plate type มีการสร้างเซลล์เพลท (cell plate) มาก่อตัว บริเวณกึ่งกลางเซลล์ขยายไป 2 ข้างของเซลล์ พบในเซลล์พืช

(ที่มา http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/mitosisisg/cytokin.html)

(ที่มา http://www.scienceset.co.uk/portfolio-6.html)