บทความวิชาการ

การแบ่งเซลล์ (CELL DIVISION)

                การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจะมีความเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ ในการแบ่งเซลล์นั้นจะมีขบวนการ 2 ขบวนการ เกิดสลับกันไป คือ การแบ่งตัวของนิวเคลียส (KARYOKINESIS) และการแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (CYTOPLASM) โดยปกติเมื่อสิ้นสุดการแบ่งตัวของนิวเคลียสแล้ว ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมทันที การแบ่งตัวของนิวเคลียสมีอยู่ 2 แบบ คือ การแบ่งตัวแบบไมโทซิส และการแบ่งตัวแบบไมโอซิส 

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส [Mitosis]

                การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน ก่อนที่จะมีการแบ่งเซลล์ เซลล์จะมีการเตรียมตัวให้พร้อมก่อน ระยะเวลาที่เซลล์เตรียมความพร้อมก่อนการแบ่ง จนถึงการแบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึมจนเสร็จสิ้น เรียกว่า วัฏจักรของเซลล์ (cell cycle) ซึ่งพบเฉพาะการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสวัฏจักรของเซลล์ประกอบด้วยขั้นตอน 2 ขั้นตอน คือ

ระยะอินเตอร์เฟส (interphase)

                เป็นระยะ ที่เซลล์เตรียมตัวให้พรอ้มก่อนที่จะแบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึม เซลล์ในระยะนี้ มีนิวเคลียสขนาดใหญ่ และเห็นนิวคลีโอลัสชัดเจนเมื่อย้อมสี แบ่งเป็นระยะย่อยได้ 3 ระยะ คือ

 ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase)
                เป็นระยะแรกของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส เป็นระยะที่เซลล์มีการเตรียมพร้อม สำหรับการแบ่งเซลล์ ตอนต้นของระยะอินเตอร์เฟส โครโมโซม (Chromosome) จะอยู่ในรูปของโครมาทิน (Chromosome) คือ มี ลักษณะเป็นสายยาวพันกันยุ่งหยิง จนดูคล้ายมีลักษณะเป็นก้อนกลม ๆ อยู่ในเซลล์ เช่นเดียวกับกำมือคนเรา ซึ่งมีลักษณะเป็นก้อนกลม ๆ นิ้วแต่ละนิ้วชิดกันจนแยกไม่ออกว่านิ้วไหนเป็นนิ้วไหน ตอน ปลายของระยะอินเตอร์เฟส การจำลองดีเอ็นเอ (DNA Duplication) ก็เสร็จสิ้นสมบูรณ์ ทำให้ได้โครโมโซมเพิ่มขึ้นอีก 1 ชุด แต่ก็ยังคงมีลักษณะพันกันยุ่งหยิ่งเช่นเดิมเปรียบได้กับการกำมือทั้งสองเข้า ด้วยกันเป็นก้อนกลมจำนวนนิ้วมือของมืออีกข้างหนึ่งที่เพิ่มขึ้นมาก็เปรียบ ได้กับจำนวนโครโมโวมที่ได้ถูกจำลองเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งชุดนั่นเอง

ระยะที่มีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitotic phase หรือ M phase)

เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส เกิดขึ้นในช่วงสั้นๆ แล้วตามด้วยการแบ่งของไซโทพลาซึม การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส อาจแบ่งได้เป็น 4 ระยะคือ

ระยะโพรเฟส (Prophase)
                ในระยะโพรเฟส โครโมโซมจะหดตัวสั้นเข้า ทำให้เห็นเป็นแท่งโครโมโซมชัดเจน ในระยะนี้จะมีการจับคุ่กันของโครโมโซมที่มีลักษณะเหมือนกันเป็นคู่เรียกว่าโครมาทิด (Chromatid) โดยมีเซนโตรเมียร์ (Centromere) เป็นจุดเชื่อม

เปรียบได้กับนิ้วมือแต่ละข้างของคนเราซึ่งตอนนี้ได้ถูกแบออกให้ เห็นนิ้วมือชัดเจน และมีลักษณะอยู่แนบชิดกันเป็นคู่ ๆ สังเกตได้ว่านิ้วก้อยของมือซ้ายซึ่งมีลักษณะเช่นเดียวกับนิ้วก้อยของมือขวา ก็จะมาเข้าคู่กัน และนิ้วอื่น ๆ ของมือทั้งสองก็เช่นกัน เปรียบได้กับการจับคู่ของโครโมโซมที่มีลักษณะเหมือนกัน

               

ระยะเมทาเฟส (Metaphase)

เป็นระยะที่สังเกตโครโมโซม ได้ชัดเจนที่สุดและเห็นได้ชัดที่สุดในของจริง ในระยะนี้โครมาทิดจะเลื่อนมาเรียงกันกลางเซลล์ โดยที่เส้นใยสปินเดิล (Spindle Fiber) จากขั้วเซลล์ทั้งสองข้างจะเริ่มเข้ามาจับที่เซนโตรเมียร์ของโครมาทิดแต่ละ คู่เพื่อแยกโครโมโซมที่เข้าคู่กันอยู่ออกจากกัน

เปรียบได้กับนิ้วมือของมือแต่ละข้างของคนเราที่เคยแนบชิดกันในระยะโพรเฟส บัดนี้จะแยกออกจากกัน โดยแต่ละคู่จะมาเรียงกันกลางเซลล์

               

ระยะแอนาเฟส (Anaphase)

เป็นระยะที่โครโมโซม จากโครมาทิดแต่ละคู่ เริ่มถูกดึงให้แยกออกจากกันอย่างช้า ๆ หากเป็นภาพจากของจริงในเซลล์สัตว์จะสังเกตเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ค่อย ๆ คอดเข้ามา เพื่อแยกออกจากกันเป็น 2 เซลล์ แต่หากเป็นเซลล์พืช จะมีผนังเซลล์บาง ๆ มากั้นระหว่างเซลล์ทั้งสองเช่นเดียวกัน ในภาษามือจะสังเกตว่านิ้วมือของมือแต่ละข้าง จะค่อย ๆ แยกห่างออกจากกัน

               

ระยะเทโลเฟส (Telophase)

เป็นระยะสุดท้ายของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส ในระยะนี้โครโมโซมจะแบ่งเป็น 2 ชุดชัดเจน พร้อม ๆ กับมีการแบ่งไซโทพลาสซึม (Cytoplasm) ออกเป็น 2 ส่วน ทำให้ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่พร้อมจะมีการเจริญเติบโตและพร้อมที่จะมีการแบ่งเซลล์ใหม่ต่อไป

เปรียบได้กับกำมือทั้ง 2 ข้างที่เหมือนกันของเราเหมือนกับเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ที่เกิดขึ้น และมีลักษณะเหมือนกันทุกประการทั้ง 2 เซลล์

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)

                การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ ซึ่งเกิดในวัยเจริญพันธุ์ ของสิ่งมีชีวิต โดยพบในอัณฑะ (testes), รังไข่ (ovary), และเป็นการแบ่ง เพื่อสร้างสปอร์ (spore) ในพืช ซึ่งพบในอับละอองเรณู (pollen sac) และอับสปอร์ (sporangium) หรือโคน (cone) หรือในออวุล (ovule)

                มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2n เป็น n ซึ่งเป็นกลไกหนึ่ง ที่ช่วยให้จำนวนชุดโครโมโซมคงที่ ในแต่ละสปีชีส์ ไม่ว่าจะเป็นโครโมโซม ในรุ่นพ่อ - แม่ หรือรุ่นลูก – หลานก็ตาม มี 2 ขั้นตอน คือ

ไมโอซิส I (Meiosis - I)

                ไมโอซิส I (Meiosis - I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกันมี 5 ระยะย่อย คือ

                Interphase- I

                มีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 ชุด และยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ ดังนั้น โครโมโซม 1 ท่อน จึงมี 2 โครมาทิด

Prophase - I

                เป็นระยะที่ใช้เวลานานที่สุด มีความสำคัญ ต่อการเกิดวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด เนื่องจากมีการแปลผัน ของยีนส์เกิดขึ้นโครโมโซมที่เป็นคู่กัน (Homologous Chromosome) จะมาเข้าคู่ และแนบชิดติดกัน เรียกว่า เกิดไซแนปซิส (Synapsis) ซึ่งคู่ของโฮโมโลกัส โครโมโซม ที่เกิดไซแนปซิสกันอยู่นั้น เรียกว่า ไบแวเลนท์ (bivalent) ซึ่งแต่ละไบแวเลนท์มี 4 โครมาทิดเรียกว่า เทแทรด (tetrad) ในคน มีโครโมโซม 23 คู่ จึงมี 23 ไบแวเลนท์

•  โฮโมโลกัส โครโมโซม ที่ไซแนปซิสกัน จะผละออกจากกัน บริเวณกลางๆ แต่ตอนปลาย ยังไขว้กันอยู่ เรียกว่า เกิดไคแอสมา (chiasma)

•  มีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนโครมาทิด ระหว่างโครโมโซมที่เป็นโฮโมโลกัสกัน กับบริเวณที่เกิดไคแอสมา เรียกว่า ครอสซิ่งโอเวอร์ (crossing over) หรืออาจมีการเปลี่ยนแปลง ชิ้นส่วนของโครมาทิด ระหว่างโครโมโซม ที่ไม่เป็นโฮโมโลกัสกัน (nonhomhlogous chromosome) เรียกว่าทรานส-โลเคชัน (translocation) กรณีทั้งสอง ทำให้เกิดการผันแปรของยีน (geng variation) ซึ่งทำให้เกิดการแปรผัน ของลักษณะสิ่งมีชีวิต (variation)

Metaphase - I

                ไบแวเลนท์จะมาเรียงตัวกัน อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ (โฮโมโลกัส โครโมโซม ยังอยู่กันเป็นคู่ๆ)

Anaphase - I

 ไมโทติก สปินเดิล จะหดตัวดึงให้ โฮโมโลกัส โครโมโซม ผละแยกออกจากกัน

 จำนวนชุดโครโมโซมในเซลล์ ระยะนี้ยังคงเป็น 2n เหมือนเดิม (2n เป็น 2n)

Telophase - I

                โครโมโซมจะไปรวมอยู่ แต่ละขั้วของเซลล์ และในเซลล์บางชนิด ในระยะนี้ จะมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส มาล้อมรอบโครโมโซม และแบ่งไซโทพลาสซึม ออกเป็น 2 เซลล์ เซลล์ละ n แต่ในเซลล์บางชนิด จะไม่แบ่งไซโทพลาสซึม โดยจะมีการเปลี่ยนแปลง ของโครโมโซม เข้าสู่ระยะโพรเฟส II เลย

ไมโอซิส II (Meiosis - II)

                ไมโอซิส II (Meiosis - II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิด ออกจากกันมี 4 - 5 ระยะย่อย คือ

               

Interphase - II

                •  เป็นระยะพักตัว ซึ่งมีหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

                •  ไม่มีการสังเคราะห์ DNA หรือจำลองโครโมโซมแต่อย่างใด

Prophase - II

                 •  โครมาทิดจะหดสั้นมากขึ้น

                •  ไม่มีการเกิดไซแนปซิส , ไคแอสมา , ครอสซิ่งโอเวอร์ แต่อย่างใด

               

Metaphase - II

                •  โครมาทิดมาเรียงตัว อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์

               

Anaphase - II

                •  มีการแยกโครมาทิดออกจากกัน ทำให้จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มจาก n

                •  เป็น 2n ชั่วขณะ

               

Telophase - II

                •  มีการแบ่งไซโทพลาสซึม จนได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์ มีโครโมโซม เป็น n

                •  ใน 4 เซลล์ที่เกิดขึ้นนั้น จะมียีนเหมือนกันอย่างละ 2 เซลล์ ถ้าไม่เกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจจะมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์

                เมื่อสิ้นสุดการแบ่งจะได้ 4 เซลล์ที่มีโครโมโซมเซลล์ละ n (Haploid) ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ตั้งต้น และเซลล์ที่ได้เป็นผลลัพธ์ ไม่จำเป็นต้องมีขนาดเท่ากัน

 อ้างอิงจาก

  http://www.stork.co.th/th/services/treatment-technology/embryonic-chromosomal-diagnosis (6/9/16)

  http://www.baanjomyut.com/library_2/extension-2/cells_and_cell_division/03.html (6/9/16)

  http://pridsana555.blogspot.com/2011/08/blog-post.html (6/9/16)

  http://bio100.class.uic.edu/lecturesf04am/lect16.htm (6/9/16)