ใบความรู้เรื่อง    การแบ่งเซลล์ (cell division)

 

จุดประสงค์การเรียนรู้: 1) อธิบายการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียส และความสำคัญของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิสได้

2) เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิสได้

 

      

บทบาทของการแบ่งเซลล์

                                    

การแบ่งเซลล์ คือการเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิต มีบทบาทสำคัญดังนี้

1. ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (unicellular organism) แบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ เช่น การแบ่งตัวออกเป็นสอง (binary fission) ของแบคทีเรีย

2. ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (multicellular organism) แบ่งเซลล์เพิ่มการเติบโตและซ่อมแซมอวัยวะบางส่วนที่ถูกทำลาย

ภาพรวมของการแบ่งเซลล์

 

การแบ่งเซลล์แบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอนหลักคือ

1. การแบ่งนิวเคลียส (karyokinesis) มี 2 วิธี คือ

1.1 mitosis – เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการเจริญเติบโต การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืช

- เมื่อสิ้นสุดกระบวนการจะได้เซลล์ลูก 2 เซลล์

- แบ่งแล้วมีจำนวนชุดโครโมโซมเท่าเดิม เช่น 2n →2n, 3n→3n เป็นต้น

1.2 meiosis – เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ การสร้างสปอร์ (spore) ของพืช

- เมื่อสิ้นสุดกระบวนการจะได้เซลล์ลูก 4 เซลล์

- แบ่งเสร็จแล้วจำนวนชุดโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง เช่น 4n→2n, 2n→n เป็นต้น

2. การแบ่งไซโตพลาสซึม (cytokinesis)

2.1 เซลล์สัตว์ เกิดจากการทำงานของ microfilament ส่งผลให้เกิดการคอดกิ่วของเซลล์จากด้านนอกเข้าสู่ด้านในและหลุดออกจากกัน (รูปที่ 1ก)

2.2 เซลล์พืช เกิดจากการรวมตัวกันของ vesicles ที่สร้างมาจาก golgi body กลายเป็น cell plate ซึ่ง cell plate จะกลายเป็น middle lamella (ชั้นเชื่อมติดระหว่างเซลล์) 

 

 

การแบ่งนิวเคลียสแบบ mitosis

 

การแบ่งเซลล์แบบ mitosis แบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอนใหญ่ ๆ คือ 1) interphase เป็นขั้นเตรียมพร้อมก่อนการแบ่งนิวเคลียส และ 2) M-phase (mitotic phase)

1. interphase เป็นระยะเตรียมพร้อมจะเห็นนิวเคลียสและ nucleous ชัดเจน

1.1 G₁ phase – มีการสังเคราะห์สารต่าง ๆ เพิ่มขึ้น centrosome แบ่งตัวเองออกเป็น 2 ชุด

*centrosome เกิดจาก centriole 2 แท่งเรียงตัวตั้งฉากกัน ในเซลล์พืช centrosome จะเรียกว่า polar cap

- โครโมโซมยังเป็นเส้น ๆ เรียกว่า chromatin ซึ่งถ้าสมมติให้ chromatin หดตัวจะได้ chromosome ที่มี 1 chromatid

- เป็นระยะที่นานที่สุดในการแบ่งเซลล์

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 S phase  – เกิดการจำลองตัวเองของ DNA (DNA replication) ส่งผลให้ปริมาณ DNA
                  เพิ่มเป็น  2 เท่า

- สมมติให้ chromatin หดตัว จะได้ chromosome ที่มี 2 chromatid

1.3 G₂ phase – มีการสร้าง organelle และสารต่าง ๆ มากขึ้น

 

 

2. M-phase (mitotic phase) ประกอบด้วย 4 ระยะ

2.1 prophase – ใช้เวลานานที่สุดใน M-phase

- chromatin หดตัวเป็น chromosome ที่มี 2 chromatid

- nucleous และเยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear membrane) เริ่มสลายตัว

- centrosome เริ่มเคลื่อนที่ไปที่ขั้วเซลล์

2.2 metaphase – โครโมโซมหดตัวสั้นที่สุดเหมาะกับการทำ karyotype (การจัดเรียง chromosome)

- spindle fiber ที่สร้างมาจาก centrosome จับโปรตีน kinetochore ที่อยู่บน chromosome และลาก chromosome มากึ่งกลางเซลล์

2.3 anaphase – ใช้เวลาสั้นที่สุด

- spindle fiber หดตัวแล้วดึง sister chromatid (chromatid ที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน) แยกออกจากกันไปที่ขั้วเซลล์ จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า

2.4 telophase – spindle fiber มีการสลายตัว

- สร้าง nucleous และเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาใหม่

- chromosome คลายตัวเป็นร่างแห chromatin ตามเดิม

 

 

 

 

 

 

 

 

รูปที่ 3 การแบ่งนิวเคลียสแบบ mitosis

การแบ่งนิวเคลียสแบบ meiosis

 

การแบ่งนิวเคลียสแบบ meiosis แบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอนใหญ่ ๆ คือ interphase I, meiosis I, interphase II (หนังสือบางเล่มไม่มีระยะนี้) และ meiosis II

1. interphase I – เหมือนในระยะ interphase ของ mitosis ทุกอย่าง

2. meiosis I ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย และ cytokinesis

2.1 prophase I – เหมือนในระยะ prophase ของ mitosis ทุกอย่าง แต่พิเศษกว่าตรงที่ แต่ละคู่ของ homologous chromosome มาจับคู่กันเรียกว่า synapsis เห็นเป็น 2 โครโมโซมใกล้กันเรียก bivalent และเห็นเป็น 4 chromatid เรียก tetrad ซึ่งอาจเกิดการไขว้ทับกันของ non-sisterchromatid เรียก crossing over และเรียกบริเวณที่ไขว้ทับกันว่า chiasma ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมกัน ส่งผลให้เกิดความหลากหลายของเซลล์ลูก ตลอดจนก่อให้เกิดการวิวัฒนาการ

 

 

 

 

 

 

รูปที่ 4 การเกิด crossing over

2.2 metaphase I – homologous chromosome มาเรียงตัวกันกึ่งกลางเซลล์ แตกต่างจาก metaphase ใน mitosis ที่มีการเรียงตัวแค่ 1 แถว

2.3 anaphase I – ดึง homologous chromosome ไปที่ขั้วเซลล์ ซึ่งจำนวนชุดโครโมโซมยังเท่าเดิมเนื่องจากไม่มีการฉีก sister chromatid

2.4 telophase I – แต่ละแท่งของ homologous เคลื่อนที่ไปยังขั้วของเซลล์ มีจำนวนชุดโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง

3. interphase II – มีการสังเคราะห์สารต่าง ๆ เพิ่มขึ้น แต่ไม่มี DNA replication เพราะ 1 chromosome มี 2 chromatid อยู่แล้ว

4. meiosis II ประกอบด้วย 4 ระยะย่อยคือ prophase II, metaphase II, anaphase II และ telophase II เหมือนใน mitosis ทุกอย่าง เมื่อแบ่งเสร็จจะได้เซลล์ลูก 4 เซลล์

		รูปที่ 5 การแบ่งเซลล์แบบ meiosis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ตารางเปรียบเทียบการแบ่งเซลล์

 

mitosis	meiosis
เซลล์ลูก 2 เซลล์ ขนาดเท่าเซลล์แม่ จำนวนโครโมโซมเท่าเดิม	เซลล์ลูก 4 เซลล์ เล็กกว่าเซลล์แม่ จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง
ไม่มี synapsis, bivalent, tetrad, crossing over ที่ chiasma	มี synapsis, bivalent, tetrad, crossing over ที่ chiasma ในระยะ prophase I
มีการดึง sister chromatid ออกจากกัน	Anaphase I มีการดึง homologous chromosome Anaphase II ดึง sister chromatid
มี cell cycle เซลล์ลูกที่ได้แบ่งแบบ mitosis หรือ meiosis ต่อได้	ไม่มี cell cycle เซลล์ลูกที่ได้แบ่งต่อได้เฉพาะแบบ mitosis เท่านั้น

 

0 คะแนนโหวด

Krunew สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์