Cell‎ > ‎

การแบ่งเซลล์


วัฏจักรของเซลล์ ( Cell Cycle)

  • ช่วงเวลาจากการแบ่งเซลล์ครั้งหนึ่งไปจนจบการแบ่งเซลล์ครั้งต่อไป
  • พบทั้งในโพรคารีโอท และยูคารีโอท แต่จะแตกต่างกัน

1. วัฏจักรของเซลล์โพรคารีโอท ( Prokaryotic cell cycle)

    • โครโมโซมมีลักษณะเป็นสาย ดีเอนเอ เกลียวคู่ เส้นเดี่ยวล้อมเป็นวง
    • กลม ( single , circular chromosome)
    • โครโมโซมจำลองตัวอง ได้ DNA 2 ชุดของ
    • เซลล์แยกเป็นสองส่วน ( binary fission) ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์
    • แต่ละเซลล์มีโครโมโซม 1 ชุด มีข้อมูลทางพันธุกรรมเหมือนกัน


        2. วัฏจักรของเซลล์ยูคารีโอท ( Eukaryotic cell cycle)

            ประกอบไปด้วยระยะต่าง ๆ 2 ระยะคือ อินเตอร์เฟส (interphase) หรือเมตาโบลิกเฟส (metabolic phase) และมิโตติกเฟส (mitotic phase, M) หรือ ดิวิชั่นเฟส ( division phase)

 วัฏจักรของเซลล์ยูคารีโอต


ระยะอินเตอร์เฟส

-ใช้เวลานานที่สุด ประมาณ 90 % ของวัฏจักร
- เป็นระยะที่โครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและพฤติกรรม 
แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย ๆ 
ระยะ G1 เซลล์มีการเติบโต สร้าง RNA จำลองเซนตริโอล
ระยะ S DNA จำลองตัวเอง ขึ้นเป็น 2 เท่า ( DNA replication) 
ระยะ G2 เซลล์มีการเติบโตขึ้นเรื่อยๆ มีการสร้างโปรตีน tubulin และ
สารต่างๆภายในเซลล์

Mitosis หรือ M phase

- เป็นช่วงสั้นๆ กว่า interphase มาก
- มีการแบ่งนิวเคลียส (karyokinesis) และไซโตพลาสม 
(cytokinesis)
- เป็นช่วงที่มีการถ่ายทอดสารพันธุกรรมไปยังเซลล์ลูก
- แบ่งเป็นระยะต่างๆดังนี้


1). ระยะโปรเฟส (prophase)

การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโตซีส

  • เป็นช่วงที่นานที่สุดใน M phase
  • โครโมโซมเริ่มหดตัวสั้นเข้า (condensation ) ช่วยทำไม่ให้โครโมโซมแตกหักง่ายเมื่อถูกดึงให้
    แยกจากกัน และจะเห็นเป็น 2 โครมาติด (sister chromatids)
  • นิวคลีโอลัส และ เยื่อหุ้มนิวเคลียสเริ่มสลายตัว
  • ในเซลล์สัตว์จะพบว่าเซนตริโอลจะแบ่งตัวเป็นสองชุด (centrosome cycle) และแยกกันออกไป
  • มีการสร้างเส้นใยสปินเดิล ซึ่งประกอบไปด้วยไมโครทูบูล ที่มีโมเลกุลของโปรตีน ทูบูลิน (tubulin)
    มี 3 แบบ
  • polar microtubules เส้นใยที่โยงระหว่างขั้วของเซนโตรโซมทั้งสอง
  • kinetochore microtubules เส้นใยที่ยึดติดกับ kinetochore ช่วยในการ
    เคลื่อนที่ของโครโมโซม
  • astral microtubules คือ aster ที่กระจายอยู่รอบๆ เซนโตรโซม ช่วยเสริมแรงดึงขั้วแยกจากกัน

2) ระยะโปรเมตาเฟส (Prometaphase)

  • เยื่อหุ้มนิวเคลียสแตกตัวเป็น membrane vesicle เล็กๆ
  • kinetochore microtubules จะยึดติดกับ kinetochore ของซิสเตอร์โครมาติด
  • โครโมโซมจะเริ่มเคลื่อนที่ มาเรียงตัวกันในแนวศูนย์สูตรของเซลล์ แต่

3) ระยะเมตาเฟส (Metaphase)

  • kinetochore microtubules ดึงคู่ซิสเตอร์โครมาติด ให้มาอยู่ตรงกลางเซลล์
  • เซนโตรเมียร์จะมาเรียงตัวในแนว equatorial plane ซึ่งจะตั้งฉากกับแนวของ
    polar microtubules
  • โครโมโซมมีการหดตัวพับซ้อนทำให้หนา และสั้นที่สุด เหมาะสำหรับศึกษา
    โครโมโซม เช่น การนับ หรือตรวจดูรูปร่างของโครโมโซม

4) ระยะแอนาเฟส (Anaphase)

  • เป็นระยะที่สั้นที่สุดใน Mitosis
  • โมเลกุลของ ทูบูลินของไมโครทูบูลแตกตัว ซิสเตอร์โครมาติดแยกออกจากกันกลายเป็นโครโมโซมลูก (daughter chromosome) สองโครโมโซม
  • โครโมโซมลูก เคลื่อนที่ตามแรงดึงของเส้นใยสปินเดิลไปยังคนละด้านของเซลล์

5) ระยะเทโลเฟส (telophase)

  • ระยะสุดท้ายของไมโตซิส
  • มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาหุ้มกลุ่มของโครโมโซมทั้ง 2 กลุ่ม
  • นิวคลีโอลัสปรากฎขึ้นใหม่ตรงบริเวณ nucleolar organizer

6) การแบ่งไซโตพลาสซึม (Cytokinesis)





การแบ่งไซโตพลาสซึมของเซลล์พืช (บน) และเซลล์สัตว์ (ล่าง)

  • ในเซลล์สัตว์ microfilament ที่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิด contractile ring เพราะ การหดตัวของแอคติน และไมโอซิน
  • เมมเบรนตรงกลางเซลล์จะเกิดเป็นรอยคอด (clevage furrow)แล้วแยกออกเป็นสองเซลล์
  • ในเซลล์พืชจะมีการสร้างเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นมากั้นตรงกลางเซลล์
  • เซลล์เพลท เกิดจากการวมตัวของ golgi vesicle ซึ่งภายในจะบรรจุสารเซลลูโลส เพคติน
  • เซลล์เพลทจะยาวขึ้นจนไปชนกับผนังเซลล์เดิม
  • ทำให้แบ่งเซลล์ออกเป็นสองเซลล์ ที่เซลล์เพลทมีช่องว่างให้ไซโตพลาสมทั้งสองต่อเนื่องกันได้
  • ช่องนี้เรียกว่า Plasmodesmata

ไมโอซิส (Miosis)


การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส

  • เป็นการแบ่งนิวเคลียสอีกแบบหนึ่ง
  • เกิดขึ้นในพวกยูคารีโอทที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
  • เกิดกับเยอร์มไลน์เซลล์ (germline cells) หรือกลุ่มเซลล์ที่จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ 
    เช่นกลุ่มเซลล์ในอัณฑะหรือกลุ่มเซลล์ในรังไข่
  • ผลลัพธ์ได้ คือเซลล์สืบพันธุ์ (sex cellsหรือ gametes) 4 เซลล์ ที่มีสารพันธุกรรม
    หรือโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม
  • มีกระบวนการแบ่งนิวเคลียส และไซโตพลาสม 2 ครั้ง แต่ ดีเอนเอ มีการจำลองตัวเองครั้งเดียว
  • แบ่งกระบวนการไมโอซิสออกเป็น 2 ขั้นตอนใหญ่ ๆ

อินเทอร์เฟส ( Premeiotic Interphase)

  • เตรียมพร้อมเช่นเดียวกับ ไมโตซิส มี G1, S และ G2
  • ระยะ S ของไมโอซิสจะกินเวลานานกว่าไมโตซิสมาก เช่นเป็นวัน
  • การจำลองตัวเองของดีเอนเออาจจะยังไม่สิ้นสุดในระยะ S อาจจะเลยไปถึง 
    Meiosis I
  • ปริมาตรของนิวเคลียสมีขนาดใหญ่กว่าของเซลล์ไมโตซิส

I ไมโอซิสตอนที่ I (Meiosis I หรือ Reductional division)

  • เป็นการแยกโครโมโซมคู่เหมือนออกจากกัน (separate 
    homologous chromosome)
  • เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์เดิม
  • แบ่งออกเป็นขั้นตอนย่อยๆ ได้ 4 ขั้นตอน คือ

1. ระยะโปรเฟส I (Prophase I)

  • โครมาตินจะเริ่มหดตัวสั้นเข้า
  • ระยะโปรเฟส I แบ่งออกเป็น 5 ระยะย่อย ๆ คือ
    • 1.1 เลปโททีน หรือ เลปโทนีมา (leptotene /leptonema ) 
      โครโมโซมยังคงมีขนาดบางและยาว เริ่มจะมีการขดตัวหนาขึ้น
    • 1.2 ไซโกทีน หรือไซโกนีมา (zygotene / zygonema)
    • โครโมโซมคู่เหมือนจะมาเข้าคู่กัน (synapse)
    • คู่ของโครโมโซมที่เข้าคู่กันเรียก ไบวาเลนท์ (bivalent)หรือเตแตรด ( tetrad )
    • 1.3 พาคีทีน หรือ พาคีนีมา (pachytene / pachynema)
      • โครโมโซมแต่ละไบวาเลนท์จะหดตัวสั้นลง
      • บางตำแหน่งของโครโมโซมคู่เหมือนจะเกิดการแลกเปลี่ยนส่วนของ
        โครโมโซม
      • เกิดการจัดเรียงยีนบนโครโมโซมแตกต่างไปจากเดิม( gene recombination )
    • 1.4 ไดโพลทีนหรือไดโพลนีมา(diplotene/diplonema)
      • โครโมโซมคู่เหมือนเริ่มแยกตัวออกจากกัน อาจมีบางจุดยังคงเชื่อมติดกัน - จุดที่มีการแลกเปลี่ยนโครโมโซมเรียกว่า ไคแอสมา “Chiasma”
      • การแลกเปลี่ยนฯ จะแลกกันกี่จุดก็ได้ ขึ้นอยู่กับความยาวของโครโมโซม
      • ในเพศหญิง การสร้างไข่จะเริ่มขึ้นตั้งแต่เมื่อยังเป็นทารกอายุประมาณ 4 เดือน และยังอยู่ในครรภ์มารดา เซลล์ในรังไข่ของทารกเพศหญิงจะเริ่มแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ I จนถึงระยะไดโพลทีนแล้วจึงหยุด เมื่อทารกเจริญจนถึงวัยเจริญพันธุ์ (เริ่มมีประจำเดือนครั้งแรก) เซลล์ที่อยู่ในระยะ 
        ไดโพลทีน จะแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสต่อจนสิ้นสุด ไมโอซิสขั้นที่ II
    • 1.5 ไดอาคิเนซิส ( diakinesis )
      • โครโมซมจะหดตัวสั้นลงมาก ไคแอสมาเลื่อนไปอยู่ปลายของโครโมโซม
      • แต่ละไบวาเลนท์ เริ่มเคลื่อนไปอยู่ตรงกลางเซลล์
      • เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไป

2. ระยะเมทาเฟส I

  • แต่ละ ไบวาเลนท์ จะเรียงตัวตามแนวศูนย์สูตรของเซลล์
  • แต่ละ ไบวาเลนท์ จะมี 4 โครมาติด

3. ระยะแอนาเฟส I

  • โครโมโซมคู่เหมือนที่ปรากฎเป็น bivalent จะแยกตัวไปอยู่คนละขั้วของเซลล์
  • ระยะนี้จะไม่มีการแบ่งตัวของเซนโตรเมียร์
  • โครโมโซมแต่ละอันจะมี 2 โครมาติด เรียกสภาพนี้ว่า dyad

4. ระยะเทโลเฟส I

  • โครโมโซมในสภาพ dyad จะเคลื่อนที่ไปยังคนละขั้วของเซลล์
  • มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาหุ้มโครโมโซม
  • เกิดการแบ่งไซโตพลาสม ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม
  • ในเซลล์สัตว์เมื่อสิ้นสุดเทโลเฟส I จะตามด้วยไมโอซิสต II ทันที โดยไม่มีการ
    สังเคราะห์ ดีเอนเอ ขึ้นมาอีก

II ไมโอซิส ตอนที่ II (Meiosis II หรือ Equational division)

การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ จะคล้ายๆ กับไมโตซิส (เพียงแต่ไม่มีการจำลองตัวเองของดีเอนเอเท่านั้น) เป็นการแยกจากกันของ sister chromatids (separates sister chromatids)
         1. ระยะโปรเฟส II แต่ละโครโมโซมที่ปรากฎเห็น 2 โครมาติด จะหดตัวสั้น
เข้า และเริ่มมาเรียงตัวกันตรงกลางเซลล์
        2. ระยะเมตาเฟส II แต่ละโครโมโซมมาเรียงตัวกันตรงกลางเซลล์ และมีการ
สร้างเส้นใยสปินเดิลมาจับกับเซนโตรเมียร์ของแต่ละโครโมโซม
        3. ระยะแอนาเฟส II เซนโตรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมจะแบ่งตัวกันออกเป็น
สองส่วน ทำให้ sister chromatids ของแต่ละโครโมโซมแยกออกจากกัน ไปรวมกันคนละขั้วของเซลล์
        4. เทโลเฟส II มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาล้อมรอบโครโมโซม 2 ชุด 
มีการแบ่งของไซโตพลาสม ในที่สุดจะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ (แต่เนื่องจากมีเซลล์ลูก 2 เซลล์จากเทโลเฟส I ดังนั้นเมื่อสิ้นสุดระยะเทโลเฟส II จะได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์) และแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เริ่มต้น


เปรียบเทียบการแบ่งเซลล์แบบไมโตซิสและไมโอซิส