การแบ่งเซลล์
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส
ขั้้นตอนต่างๆของโมโทซิส
1. ระยะอินเตอร์เฟส (interphase)
• เป็นระยะที่เซลล์เติบโตเติมที่
• เซลล์มีการเปลี่ยนแปลง ทางเคมีมากที่สุด หรือมีเมทาบอลิซึมสูงมาก จึงเรียก Metabolic stage
• ใช้เวลานานที่สุด ดังนั้น ถ้าศึกษาการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส จากกล้องจุลทรรศน์ จะพบเซลล์ปรากฏ อยู่ในระยะนี้มากที่สุด
• โครโมโซม มีลักษณะเป็นเส้นใยยาวขดไปมา เรียกว่า เส้นใยโครมาทิน (chromation)
• มีการสังเคราะห์ DNA ขึ้นมาอีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซมอีก 1 ชุด แต่ยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ (centromere) หรือไคเนโตคอร์ (kinetochore) ดังนั้นโครโมโซม 1 แท่ง จะมี 2 ขา เรียกแต่ละขานั้น เรียกว่า โครมาทิด (chromatid) โดยโครมาทิดทั้งสองขา ของโครโมโซมท่อนเดียวกัน เรียกว่า sister chromatid ดังนั้น ถ้าโครโมโซมในเซลล์ 8 แท่งก็จะมี 16 โครมาทิด หรือในคนเรา มีโครโมโซม 46 แท่ง ก็จะมี 92 โครมาทิด
• ระยะนี้ โครโมโซมจะมีความยาวมากที่สุด
2. ระยะโฟรเฟส (prophase)
• ระยะนี้โครมาทิดจะหดตัว โดยการบิดเป็นเกลียวสั้นลง ทำให้เห็นได้ชัดเจนมากขึ้นว่า โครโมโซม 1 แท่งมี 2 โครมาทิด
• เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสสลายไป
• เซนทริโอล (centrioles) ในเซลล์สัตว์ และโพรติสท์บางชนิด เช่น สาหร่าย รา จะเคลื่อนที่ แยกไปอยู่ตรงข้ามกัน ในแต่ละขั้วเซลล์ และสร้างเส้นใยโปรตีน (microtubule) เรียกว่า ไมโทติก สปินเดิล (mitotic spindle) และสปินเดิล ไฟเบอร์ (spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโทรเมียร์ ของทุกโครมาทิก ดังนั้น รอบๆ เซนโทรโอล จึงมีไมโทติก สปินเดิล ยื่นออกมาโดยรอบมากมาย เรียกว่า แอสเทอร์ (Aster) สำหรับใช้ในเซลล์พืช ไม่มีเซนทริโอล แต่มีไมโทติก สปินเดิล การกระจายออก จากขั้วที่อยู่ตรงข้ามกัน (polar cap)
ข้อควรทราบพิเศษ ระยะโฟรเฟสนี้ พบว่า ในเซลล์สัตว์ จะมีเซนทริโอล 2 อัน หรือมีแอสเทอร์ 2 อัน
3. ระยะเมทาเฟส (metaphase)
• ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิลจะหดตัว ดึงให้โครมาทิดไปเรียงตัวอยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ (equatorial plate)
• โครมาทิดหดสั้นมากที่สุด จึงสะดวกต่อการเคลื่อนที่ ของโครมาทิดมาก
• ระยะนี้เหมาะมากที่สุด ต่อการนับจำนวนโครโมโซม , จัดเรียงโครโมโซมเป็นคู่ๆ หรือที่เรียกว่าแครีโอไทป์ (karyotype) หรือเหมาะต่อการศึกษารูปร่าง ความผิดปกติ ของโครโมโซม
• ตอนปลายของระยะนีมีการแบ่งตัวของเซนโทรเมียร์ ทำให้โครมาทิดพร้อมที่จะแยกจากกัน
4. ระยะแอนาเฟส (anaphase)
• ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิล หดสั้นเข้า ดึงให้โครมาทิดแยกตัวออกจากกัน แล้วโครมาทิด จะค่อยๆ เคลื่อนไปยังแต่ละขั้ว ของเซลล์
• โครโมโซม ในระยะนี้จะเพิ่มจาก 2n เป็น 4n
• เป็นระยะเวลาที่ใช้สั้นที่สุด
• ระยะนี้จะเห็นโครโมโซม มีรูปร่างคล้ายอักษรต ตัววี (V), ตัวเจ (J) และตัวไอ (I) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซนโทรเมียร์ ว่าอยู่กึ่งกลางของโครโมโซม หรือค่อนข้างปลาย หรือเกือบปลายสุด
5. ระยะเทโลเฟส (telophase) • เป็นระยะสุดท้ายของการแบ่งเซลล์ โดยโครมาทิดที่แยกออกจากกัน จะเรียกเป็น โครโมโซมลูก (daughter chromosome) ซึ่งจะไปรวมกลุ่มในแต่ละขั้วของเซลล์
• มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส ล้อมรอบโครโมโซม และนิวคลีโอลัสปรากฏขึ้น
• ไมโทติก สปินเดิล สลายไป
• มีการแบ่งไซโทพลาสซึมออกเป็น 2 ส่วน คือ 1. ในเซลล์สัตว์ จะเกิดโดย เยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจาก 2 ข้าง เข้าใจกลางเซลล์ จนเกิดเป็นเซลล์ 2 เซลล์ใหม 2. ในเซลล์พืช จะเกิดโดย กอลจิคอมเพลกซ์สร้างเซลลูโลส มาก่อตัวเป็นเซลล์เพลท (cell plate) หรือแผ่นกั้นเซลล์ ตรงกลางเซลล์ ขยายไป 2 ข้างของเซลล์ ซึ่งต่อมาเซลล์เพลท จะกลายเป็นส่วนของผนังเซลล์
• ผลสุดท้าย จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีขนาดเท่ากันเสมอ โดยนิวเคลียสของเซลล์ใหม่ มีองค์ประกอบ และสมบัติเหมือนกัน และมีสภาพเหมือนกับนิวเคลียส ในระยะอินเตอร์เฟส ของเซลล์เริ่มต้น
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
ไมโอซิสเป็นการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ที่เจริญเป็นเซลล์สืบพันธุ์ทั้งในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีการ
เปลี่ยนแปลง 2 ครั้ง ติดต่อกันหลังจากแบ่งเซลล์เสร็จแล้วได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์แม่ โครโมโซมของเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์จึงเป็นแฮพลอยด์ (haploid) หรือ n โครโมโซม คือมีโครโมโซมเพียงชุดเดียวเท่านั้น เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งแรกและครั้งที่สอง ประกอบด้วยระยะต่างๆ ดังนี้
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งแรกและครั้งที่สอง ประกอบด้วยระยะต่างๆ ดังนี้
1 การแบ่งไมโอซิสครั้งแรก (meiosis I) มีระยะต่างๆ ดังนี้
ระยะอินเตอร์เฟส I (interphase I) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระยะนี้มีการเตรียมสารต่างๆ เช่นโปรตีน เอนไซม์ เพื่อใช้ในระยะต่อไป จึงมี
เมแทบอลิซึมสูง มีนิวเคลียสใหญ่ มีการจำลองโครโมโซมใหม่แนบชิดกับโครโมโซมเดิมและเหมือนเดิมทุกประการ โครโมโซมเป็นเส้นบางยาวๆ พันกันเป็นกลุ่มร่างแห
ระยะโพรเฟส I (prophase I)ใช้เวลานานและซับซ้อนมากที่สุด มีเหตุการณ์ที่สำคัญคือ
- โครโมโซมหดสั้นเป็นแท่งหนาขึ้น
- โครโมโซมคู่เหมือน (homologous chromosome) มาจับคู่กันเป็นคู่ๆ แนบชิดกันเรียก ไซแนพซิส(synapsis) คู่ของโครโมโซมแต่ละคู่เรียก ไบวาเลนท์ (bivalant) แต่ละโครโมโซมที่เข้าคู่กัน มี 2 โครมาทิด มีเซนโทรเมียร์ยึดไว้ ดังนั้น 1 ไบวาเลนท์มี 4 โครมาทิด - โครมาทิดที่แนบชิดกันเกิดมีการไขว้กัน เรียก การไขว้เปลี่ยน (crossing over) ตำแหน่งที่ไขว้ทับกัน เรียกไคแอสมา (chiasma)
- เซนทริโอแยกไปยังขั้วเซลล์ทั้ง 2 ข้าง
- มีเส้นใยสปินเดิล ยึดเซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมกับขั้วเซลล์
- โครโมโซมหดตัวสั้นและหนามากขึ้น เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสค่อยๆ สลายไป
ระยะเมทาเฟส I (mataphase I) แต่ละไบวาเลนท์ของโครโมโซม มาเรียงอยู่กลางเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไปหมดแล้ว
ระยะแอนาเฟส I (anaphase I) โครโมโซมคู่เหมือนที่จับคู่กัน ถูกแรงดึงจากเส้นใยสปินเดิลให้แยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลล์ที่อยู่ตรงข้าม การแยกนั้นแยกไปทั้งโครโมโซมที่มี 2 โครมาทิด และการแยกโครโมโซมนี้มีผลทำให้การสลับชิ้นส่วนของโครมาทิดตรงบริเวณที่มีการไขว้เปลี่ยนช่วยทำให้เกิดการแปรผัน (variation) ของลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีประโยชน์ในแง่วิวัฒนาการจากการแยกกันของโครโมโซมไปยังขั้วเซลล์แต่ละข้างมีโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม
ระยะเทโลเฟส I (telophase I) ในระยะนี้จะมีโครโมโซม 2 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์
ไมโอซีส ครั้งที่ 2 (meiosis II)
ไมโอซีสครั้งที่ 2เกิดต่อเนื่องไปเลยไม่มีพักและผ่านระยะอินเทอร์เฟสไปไม่มีการจำลอง
โครโมโซมใหม่อีก เริ่มมีการเปลี่ยนแปลงดังนี้
ระยะเมทาเฟส II (metaphase II) โครโมโซมทั้งหมดมารวมอยู่กลางเซลล์
ระยะแอนาเฟส II (anaphase II) เส้นใยสปินเดิลหดตัวสั้นเข้าและดึงให้โครมาทิดของแต่ละโครโมโซมแยกออกจากกันไปขั้วเซลล์ตรงกันข้าม
ระยะเทโลเฟส II (terophase II) เกิดนิวคลีโอลัส เยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบ โครมาทิดกลุ่มใหญ่ แต่ละโครมาทิดก็คือ โครโมโซม นั้นเอง เมื่อจบการแบ่งเซลล์ในระยะเทโลเฟส 2 แล้วได้เซลล์ใหม่ 4เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์
