การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสและไมโทซิส

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 ไมโอซิส II (miosis II) ระยะอินเตอร์เฟส II ไม่มีการจำลองตัวเองของโครโมโซม เนื่องจากในการแบ่งรอบที่ 1 โครโมโซมแต่ละโครโมโซมมี 2 โครมาทิดอยู่แล้ว การแบ่งนิวเคลียสในรอบที่ 2 มีการเปลี่ยนแปลง ในระยะต่าง ๆ ดังนี้ ระยะโพรเฟส II เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไป มีเส้นใยสปินเดิลเกิดขึ้นและมาจับเซนโทรเมียร์ของโครมาทิด ระยะเมเทาเฟส II โครโมโซมจะมาเรียงกันอยู่บริเวณกลางเซลล์เซนโทรเมียร์และเริ่มมีการแบ่งตัว เพื่อให้โครมาทิดแยกออกจากกัน ระยะแอนาเฟส II เส้นใยสปินเดิลหดสั้นเข้าและโครมาทิดก็จะแยกออกจากกันไปตามแนวของ สายใยสปินเดิลเข้าสู่ขั้วของเซลล์ ระยะเทโลเฟส II เมื่อโครโมโซมมาถึงขั้วของเซลล์ก็จะคลายเกลียวขดเป็นเส้นยาว มีนิวคลีโอลัสและ เยื่อหุ้มนิวเคลียสเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส II นั้นจะเหมือนกับ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส หลังสิ้นสุดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ และแต่ละเซลล์ มีจำนวนโครโมโซมเท่ากับครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม ระยะการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
การแบ่งแบบไมโทซิส        การ แบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เป็นการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย ในการเจริญเติบโต ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ หรือในการแบ่งเซลล์ เพื่อการสืบพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และหลายเซลล์บางชนิด เช่น พืช      •  ไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซม ( 2n ไป 2n หรือ n ไป n )      •  เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้ 2 เซลล์ใหม่ที่มีโครโมโซมเท่าๆ กัน และเท่ากับเซลล์ตั้งต้น      •  พบที่เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด , ปลายราก , แคมเบียม ของพืชหรือเนื้อเยื่อบุผิว , ไขกระดูกในสัตว์ ,         การสร้างสเปิร์ม และไข่ของพืช      •  มี 5 ระยะ คือ อินเตอร์เฟส ( interphase), โพรเฟส ( prophase), เมทาเฟส (metaphase),          แอนาเฟส ( anaphase) และเทโลเฟส ( telophase) วัฏจักรของเซลล์ ( cell cycle) ฏจักรของเซลล์ หมายถึง ช่วงระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ ในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัว ซึ่งประกอบด้วย 2 ระยะได้แก่ การเตรียมตัวให้พร้อม ที่จะแบ่งตัว และกระบวนการแบ่งเซลล์        1. ระยะอินเตอร์เฟส ( Interphase) ระยะนี้เป็นระยะเตรียมตัว ที่จะแบ่งเซลล์ในวัฏจักรของเซลล์ แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย คือ      •  ระยะ G1 เป็นระยะก่อนการสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโตเต็มที่ ระยะนี้ จะมีการสร้างสารบางอย่าง เพื่อใช้สร้าง DNA ในระยะต่อไป      •  ระยะ S เป็นระยะสร้าง DNA (DNA replication) โดยเซลล์มีการเจริญเติบโต และมีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 ตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 เท่าตัว แต่โครโมโซมที่จำลองขึ้น ยังติดกับท่อนเก่า ที่ปมเซนโทรเมียร์ ( centromere) หรือไคเนโตคอร์ ( kinetochore) ระยะนี้ใช้เวลานานที่สุด      •  ระยะ G2 เป็นระยะหลังสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโต และเตรียมพร้อม ที่จะแบ่งโครโมโซม และไซโทพลาสซึมต่อไป ระยะอินเตอร์เฟส    2. ระยะ M (M-phase) ระยะ M (M-phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม ซึ่งโครโมโซม จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอน ก่อนที่จะถูกแบ่งแยกออกจากกัน ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย คือ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส      ในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เนื้อเยื่อเจริญของพืช เซลล์ไขกระดูก เพื่อสร้างเม็ดเลือดแดง เซลล์บุผิว พบว่า เซลล์จะมีการแบ่งตัว อยู่เกือบตลอดเวลา จึงกล่าวได้ว่า เซลล์เหล่านี้ อยู่ในวัฏจักรของเซลล์ตลอด แต่เซลล์บางชนิด เมื่อแบ่งเซลล์แล้ว จะไม่แบ่งตัวอีกต่อไป นั่นคือ เซลล์จะไม่เข้าสู่วัฏจักรของเซลล์อีก เข้าสู่ G0 จนกระทั่งเซลล์ชราภาพ ( cell aging) และตายไป ( cell death) ในที่สุด แต่เซลล์บางชนิด จะพักตัวหรืออยู่ใน G0 ชั่วระยะเวลาหนึ่ง ถ้าจะกลับมาแบ่งตัวอีก ก็จะเข้าวัฏจักรของเซลล์ต่อไป      ขั้นตอนต่างๆของโมโทซิส         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           •  ตอนปลายของระยะนี้ มีการแบ่งตัว ของเซนโทรเมียร์ 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
ไมโทซิสของพืช                               ไมโทซิสของสัตว์