การแบ่งเซลล์ (CELL DIVISION)

สิ่งมีชีวิต จะมีการแบ่งเซลล์เพื่อ เจริญเติบโต ซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ สร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในเซลล์ทั่วไปของร่างกาย จะมีโครโมโซมในเซลล์ 2 ชุด การแบ่งเซลล์ประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือ การแบ่งนิวเคลียส และ การแบ่งไซโทพลาซึม การแบ่งนิวเคลียส แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ ไมโทซิส (Mitosis) และ ไมโอซิส (Meiosis)

วัฏจักรเซลล์ ประกอบด้วย - ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) - ระยะแบ่งนิวเคลียส (Karyokinesis) - ไซโทไคเนซิส (Cytokinesis) ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว 1 วัฏจักรของเซลล์ กินเวลาประมาณ 20 ชั่วโมง

การแบ่งเซลล์ (เซลล์รากหอม)

ลักษณะของโครโมโซมแบบต่างๆ การนับจำนวนโครโมโซม ให้นับที่ตำแหน่งเซนโทรเมีย

โครโมโซมในเซลล์ร่างกายคนเรา มี 2 ชุด 23 คู่ , 46 แท่ง ส่วนเซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซม 1 ชุด ไม่มีคู่ (เพราะไม่ได้จับกันเป็นคู่) , 23 แท่ง

วัฏจักรของเซลล์ (Cell Cycle) การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส อินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะเตรียมตัว ยังไม่มีการแบ่งเซลล์ จะเห็นนิวเคลียสขนาดใหญ่และนิวคลิโอลัสชัดเจน แบ่งออกเป็น 3 ระยะ คือ G1, S และ G2

รูปนี้ มี………….โครโมโซม มี………….โครมาทิด

ระยะแบ่งเซลล์ แบ่งออกเป็น 4 ระยะย่อย คือ โพรเฟส (prophase) โครมาทิดเริ่มหดตัวและเห็นเป็นแท่งชัดเจนขึ้น เรียกว่า โครโมโซม มีลักษณะ เป็นเส้นคู่ของโครมาทิด นิวคลีโอลัส และเยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไป เซนทริโอล มีการสร้างใย สปินเดิลมาเกาะที่เซนโทรเมียร์ เมทาเฟส (metaphase) โครโมโซมหดตัวสั้นลงมากและเห็นเป็นแท่งอย่างชัดเจน

แอนาเฟส (anaphase) ระยะนี้จะเกิดการแยกกันของ คู่โครมาทิดโดยที่สายใยสปินเดิลหด เทโลเฟส (telophase) เมื่อโครโมโซมถูกดึงมาถึงขั้วของเซลล์สายใยสปินเดิลสลายไป โครโมโซมก็จะคลายตัวออก ทาให้เกิดเป็นสายใยโครมาตินอีก นิวคลีโอลัสและเยื่อหุ้มนิวเคลียสเกิดขึ้น

เมื่อมีการแบ่งนิวเคลียสเรียบร้อยแล้ว ก็จะมีการแบ่ง ไซโทพลาซึม เรียกว่า “ไซโทคิเนซิส (cytokinesis)”

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส จำนวนโครโมโซมของเซลล์สืบพันธุ์จึงต้องลดลงครึ่งหนึ่ง ก่อนที่จะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิส เซลล์จะอยู่ในระยะอินเตอร์เฟส โดยที่มีการจำลองตัวเองของโครโมโซม ทำให้แต่ละโครโมโซมมี 2 โครมาทิด แล้วจึงเข้าสู่ ไมโอซิสต่อไป ไมโอซิสแบ่งออกเป็น 2 ระยะ คือ ไมโอซิส I และ ไมโอซิส II

Chiasma คือ ตรงบริเวณรอยไขว้

ไมโอซิส I ผลที่ได้คือจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง แบ่งออก เป็น 4 ระยะ คือ

โพรเฟส I (Prophase I) มีการจับคู่กับของโครโมโซม (synapsis) เกิดเป็น Homologous Chromosome 2 โครโมโซมใกล้ๆกัน เรียกว่า bivalent เป็น 4 โครมาทิด เรียกว่า tetrad Non-sister chromatid จะมาแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมกันเรียกว่า Crossing over ทำให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรม

เมทาเฟส I (Metaphase I) Spindle fiber จะไปจับคู่กับ Homologous Chromosome มาเรียงในระนาบ metaphase plate

Sister chromatid ยังติดอยู่ด้วยกัน แอนาเฟส I (Anaphase I) Spindle fiber ดึงแยกคู่ Homologous Chromosome ออกจากกัน ทำให้เซลล์ใหม่ มีชุดโครโมโซมลดลง Sister chromatid ยังติดอยู่ด้วยกัน

เทโลเฟส I (Telophase I) Homologous Chromosome เคลื่อนตัวไปยัง ขั้วเซลล์ แต่ละเซลล์โครโมโซมลดลงเป็นครึ่งหนึ่งแล้ว

ไมโอซิส II เป็นระยะที่ติดต่อจากเทโลเฟส I แบ่งออกเป็น 4 ระยะ ไมโอซิส II เป็นระยะที่ติดต่อจากเทโลเฟส I แบ่งออกเป็น 4 ระยะ คือ โพรเฟส II เมทาเฟส II แอนาเฟส II และเทโลเฟส II เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์ทั้ง 2 ระยะนี้แล้ว จะทำให้ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม และจะมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์สืบพันธุ์ต่อไป

มีลักษณะขั้นตอนการแบ่งเซลล์เหมือนกับ Mitosis ไม่มีการลดชุดโครโมโซม มีการดึงแยก Sister chromatid ออกจากกัน ในระยะ Anaphase II

การเปลี่ยนแปลงสภาพและการชราภาพของเซลล์

หลังการปฏิสนธิแล้ว สิ่งมีชีวิตยังมีเพียงเซลล์เดียว เรียกว่า Zygote จากนั้นจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ (Clavage) จากนั้นเซลล์จะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพไปทำหน้าที่เฉพาะต่างๆ (Cell Differentation)

เซลล์แต่ละชนิด จะมีการร่วมกันทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งในร่างกาย เกิดเป็นเนื้อเยื่อ ในคนเราตอนเป็นตัวอ่อนอยู่ในท้องแม่ มีการพัฒนาเนื้อเยื่อเป็น 3 ชั้น แล้วเจริญไปเป็นอวัยวะ (Organogenesis)

การชราภาพ และการเสื่อมสภาพของเซลล์ เซลล์ต่างๆ มีอายุขัยจากัด เซลล์ที่แก่แล้วจะมีการทำงานน้อยลง mitochondria สร้างพลังงานน้อยลง ลดการสร้าง RNA ผลิต โปรตีนบางอย่างไม่ได้ เซลล์ชราภาพจะมีขนาดเล็กลง นิวเคลียสแตกเป็นชิ้นเล็กๆ (Apoptosis) โครโมโซมจะรวมตัวกันเป็นก้อนๆ แน่น ไซโทพลาซึมคอดลงเป็นชิ้นๆ แล้วถูกจับกิน และทำลายโดย Macrophage

การชราภาพ และการเสื่อมสภาพของเซลล์ (ต่อ) เซลล์ชราภาพเนื่องจากมีการสะสมของเสีย ส่วนปลายของโครโมโซม สั้นลงตามอายุขัย เนื่องจากแบ่งเซลล์มาแล้วหลายครั้ง อายุขัยของเซลล์อาจถูกกำหนดโดยปัจจัยภายนอก เช่น อนุมูลอิสระ (free radical) ที่ทำให้เซลล์เกิดการกลายพันธุ์ การชราภาพของเซลล์อาจถูกกำหนดโดยยีน เช่น คนที่เป็นโรค Progeria หรือ Wemer syndrome เกิดจากความผิดปกติของยีน ที่ควบคุมการเจริญเติบโตบนโครโมโซมคู่ที่ 1 และ 4 ทำให้เป็นเด็กที่แก่เร็ว