ไมโอซิส และ ไมโทซิส

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ( mitosis)

การแบ่งเซลล์แบบนี้เป็นการแบ่งเซลล์ของเซลล์ร่างกาย (somatic cell) เพื่อเพิ่มจำนวน

แล้วขยายไปสู่ผนังเซลล์ใหม่กั้นเซลล์เดิมออกเป็น 2 เซลล์ ผนังเซลล์มีช่องเปิดให้สารจากเซลล์ 

ที่ติดกันผ่านเข้าออกได้ 

เซลล์ที่ได้จากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสบางเซลล์จะเข้าสู่ วัฏจักรเซลล์

เซลล์บางเซลล์จะเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะอย่าง

รูปภาพประกอบ

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)

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

          เซลล์ในอวัยวะสืบพันธุ์จะเกิดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส   ผลิตเซลล์ไข่่ซึ่งเป็น
เซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย  เซลล์อสุจิเป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้
         เซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซม เพียงครึ่งเดียวหรือ เรียกว่า เซลล์แฮพลอยด์ (haploid cell)
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

ระยะโพรเฟส  I  (prophase I)

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

         

ระยะเมทาเฟส  I  (metaphase I)

ระยะนี้เส้นใยสปินเดิลที่ยึดเกาะฮอมอโลกัสโครโมโซมจะจัดให้โครโมโซมมาเรียง
ตัวกันเป็นคู่ ๆ โครโมโซมเรียงตัวตามแนวระนาบของเมทาเฟสเพลท ( กึ่งกลางเซลล์ )
เซนโทรโซมอยู่คนละขั้วเซลล์ เชื่อมต่อกันด้วยเส้นใยสปินเดิล ปลายด้านหนึ่งของ
เส้นใยสปินเดิลเกาะที่ไคนีโทคอร์ บริเวณเซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซม

         

ระยะแอนาเฟส  I  (anaphase I)

ระยะนี้มีการแยกโครโมโซมออกจากกัน คล้ายกับการแบ่งแบบไมโทซิส แต่เป็นการแยก
โครโมโซมที่เข้าคู่ออกจากกันไปคนละขั้วเซลล์ โดยแต่ละโครโมโซมประกอบด้วย  2  โครมาทิด

          

ระยะเทโลเฟส  I  (telophase I)

ในระยะนี้มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบโครโมโซม ได้นิวเคลียสใหม่ 2 นิวเคลียส
และสร้างนิวคลีโอลัสขึ้นใหม่ แต่ละโครโมโซมมี  2 โครมาทิด จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง
หรือเท่ากับ  n  ถ้าเซลล์เริ่มต้นเป็น   2n

          

การแบ่งไซโทพลาซึม ในรอบที่  1 การแบ่งไซโทพลาซึมในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์
มีกระบวนการต่าง ๆ เกิดขึ้นเหมือนกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่การแบ่งไซโทพลาซึม
ในรอบที่ 1 อาจไม่เกิดขึ้นกับเซลล์ทุกเซลล์

ระยะเมเทาเฟส  II

โครโมโซมจะมาเรียงกันอยู่บริเวณกลางเซลล์เซนโทรเมียร์และเริ่มมีการแบ่งตัว
เพื่อให้โครมาทิดแยกออกจากกัน

           

ระยะแอนาเฟส II

            เส้นใยสปินเดิลหดสั้นเข้าและโครมาทิดก็จะแยกออกจากกันไปตามแนวของ
สายใยสปินเดิลเข้าสู่ขั้วของเซลล์

           

ระยะเทโลเฟส II

เมื่อโครโมโซมมาถึงขั้วของเซลล์ก็จะคลายเกลียวขดเป็นเส้นยาว มีนิวคลีโอลัสและ
เยื่อหุ้มนิวเคลียสเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส II นั้นจะเหมือนกับ
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส

          หลังสิ้นสุดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ และแต่ละเซลล์
มีจำนวนโครโมโซมเท่ากับครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม

             รูปภาพประกอบ

        ในเซลล์สัตว์เยื่อหุ้มเซลล์คอดเข้าหากันจนเซลล์หลุดจากกัน ได้เซลล์ใหม่  2  เซลล์

เซลล์์ ในขณะที่มีการเจริญเติบโตในร่างกายของคนและสัตว์ 

       เซลล์บางชนิดมีการสร้างอยู่ตลอดเวลาเพื่อทดแทนเซลล์ที่ตายแล้ว เช่น เซลล์ไขกระดูก

และเซลล์ผิวหนัง  

        ส่วนในเซลล์ประสาท เซลล์กล้ามเนื้อยึดกระดูก และกล้ามเนื้อหัวใจมีการพัฒนาจนมีรูปร่างและหน้าที่พิเศษแตกต่างจากเซลล์ทั่ว ๆ ไป จะไม่มีการแบ่งตัว เมื่อเซลล์ตายไป

จะไม่มีเซลล์ใหม่ขึ้นมาแทน

สำหรับในพืชส่วนของโครงสร้างที่มีอายุมากและประกอบด้วยเนื้อเยื่อถาวร ไม่มีการแบ่งเซลล์

แต่บริเวณปลายของรากและยอดจะมีการเจริญเติบโตอยู่ตลอดเวลา และเป็นบริเวณที่มี

การแบ่งเซลล์ แบบไมโทซิสเสมอ

การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นต่อเนื่องก่อนที่จะมีการแบ่งเซลล์์ เซลล์จะมีการ

เตรียมตัว ให้พร้อมก่อนการแบ่งเซลล์จนถึงการแบ่งนิวเคลียสและสิ้นสุดหลังการแบ่งไซโทพลาซึม   

เรียกว่า วัฏจักรของเซลล์ (cell cycle) ซึ่งพบเฉพาะการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเท่านั้น

วัฏจักรของเซลล์ มี  2  ขั้นตอน

1. ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) 

   2. ระยะที่มีการแบ่งแบบไมโทซิส (mitotic phase , M phase)

ระยะอินเตอร์เฟส ( Interphase )

เป็นระยะที่เซลล์เตรียมตัวให้พร้อมก่อนที่จะแบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึมเซลล์ ในระยะนี้

มีเมแทบอลิซึมสูงมาก มีนิวเคลียสขนาดใหญ่ และเห็นนิวคลีโอลัสชัดเจนเมื่อย้อมสี

ระยะนี้ใช้เวลาประมาณ 20 ชั่วโมงและระยะอินเตอร์เฟส แบ่งเป็นระยะย่อยได้ 3 ระยะ คือ

1. ระยะก่อนสร้าง DNA  (G1 phase)

         เป็นระยะที่เซลล์มีการเจริญเติบโต ขนาดใหญ่ขึ้น มีการสังเคราะห์สารต่าง ๆ เช่น RNA 

และโปรตีน แต่ไม่มีการสร้าง DNA 

        เซนโทรโซมมีการแบ่งตัว แต่ละเซนโทรโซมประกอบด้วยเซนทริโอล  1  คู่

ระยะนี้ใช้เวลาประมาณ 8 ชั่วโมง 

2. ระยะสร้าง DNA (S  phase)                 เป็นระยะที่เซลล์มีการสังเคราะห์  DNA เพิ่มอีกหนึ่งชุด  เรียกระยะนี้ว่า การจำลองตัวของ

โครโมโซม (chromosome duplication) สาย  DNA ในระยะนี้ยังคงเป็นเส้นใยโครมาทิน 

ใช้เวลาประมาณ 6 ชั่วโมง 

3. ระยะหลังสร้าง DNA ( G2 phase )         เป็นระยะที่เซลล์เตรียมพร้อมที่จะแบ่งเซลล์ ไม่มีการสร้าง DNA แล้ว แต่มีการสร้าง RNA 

โปรตีนและออร์แกเนลล์ต่าง ๆ เพิ่มขึ้น ใช้เวลาประมาณ 4 - 6 ชั่วโมง

เมื่อสิ่นสุดระยะอินเตอร์เฟส เซลล์จะมีสารต่าง ๆ สมบูรณ์พร้อมเข้าสู่ระยะไมโทซิสได้

โครโมโซมในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีระยะ S ระยะ G 2 และไมโทซิสใกล้เคียงกัน ต่างกันที่

ระยะ G1  ดังนั้นเซลล์แต่ละชนิดจึงเข้าสู่ระยะการแบ่งเซลล์แตกต่างกัน เช่น

        เซลล์ประสาทอยู่ในระยะ G1 ยาวมาก ตลอดชีวิตของเซลล์โดยไม่มีการแบ่งเซลล์เลย

เซลล์ไขกระดูกที่สร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงมีระยะ G1 สั้น เพราะมีการแบ่งเซลล์อยู่ตลอดเวลา

        ระยะไมโทซิส  (M phase) 

เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส เกิดขึ้นในช่วงสั้น ๆ แล้วตามด้วยการแบ่งไซโทพลาซึม 

แบ่งได้เป็น 4 ระยะ

1. ระยะโพรเฟส (prophase)  

         ระยะนี้จะเห็นนิวเคลียสชัดเจน นิวเคลียสยังมีเยื่อหุ้มอยู่ นิวคลีโอลัสสลายตัว โครมาทินขดตัว

บิดเป็นเกลียว ทำให้มองเห็นโครโมโซมสั้นลงและมีขนาดใหญ่ขึ้น มีการสร้างเส้นใยสปินเดิล 

(spindle fiber) จากเซนทริโอล ( ภายในเซนโทรโซม )            

         เซนโทรโซมทั้ง  2 ชุด เคลื่อนห่างออกจากกันไปอยู่คนละด้าน เส้นใยสปินเดิลโยงยึดระหว่าง

เซนโทรโซมทั้ง  2  ชุด

         ในเซลล์พืชเส้นใยสปินเดิล 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 สร้าง

แผ่นกั้นเซลล์ (cell plate) คั่นตรงกลางระหว่างนิวเคลียสใหม่ทั้งสอง โดยเริ่มสร้างจากตรงกลาง