การแบ่งเซลล์ คืออะไร การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis)

การแบ่งเซลล์ คืออะไร

การแบ่งเซลล์ หรือ Cell Division คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ (cell) ในสิ่งมีชีวิต เพื่อการเจริญเติบโตและรักษา ซ่อมแซมร่างกายส่วนที่สึกหรอ รวมถึงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่คงไว้ซึ่งสารพันธุกรรม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมลักษณะ และการแสดงออกที่เป็นเอกลักษณ์ของชนิดพันธุ์ ซึ่งกระบวนการแบ่งเซลล์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน ได้แก่

1. การแบ่งนิวเคลียส (Karyokinesis)
2. การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis)

การแบ่งนิวเคลียส (Karyokinesis) ประกอบด้วย 2 ลักษณะ คือ

1. การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (Mitosis) เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย สำหรับการ เจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์หรือเพื่อสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว โดยการแบ่งเซลล์แบบนี้มีลักษณะสำคัญ คือ เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีจำนวนชุดโครโมโซมเท่ากันและเท่ากับเซลล์ตั้งต้น ซึ่งจะพบบริเวณเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด ปลายรากของพืช หรือเนื้อเยื่อบุผิว ไขกระดูกของสัตว์ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสสามารถจำแนกออกเป็น 5 ระยะหรือที่เรียกกันว่า “วัฏจักรเซลล์” (Cell Cycle) ดังนี้

• ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะเตรียมตัวที่จะแบ่งเซลล์ในวัฏจักรของเซลล์แบออกเป็น 3ระยะย่อย คือ
  • ระยะ G1 คือ ระยะก่อนการสร้าง DNA
  • ระยะ S คือ ระยะสร้าง DNA
  • ระยะ G2 เป็นระยะหลังสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโต และเตรียมพร้อมที่จะแบ่งโครโมโซมและไซโทพลาสซึมต่อไป
• ระยะโพรเฟส (prophase) โครงสร้างของโครโมโซมจะปรากฏให้เห็นเป็นรูปตัวเอกซ์ (X) ชัดเจนขึ้น เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสหายไป เซนตริโอลเคลื่อนไป 2 ข้างของเซลล์ และสร้างไมโทติก มีสปินเดิลไปเกาะที่เซนโทรเมียร์ ระยะนี้จึงมีเซนตริโอล2 อัน
• ระยะเมตาเฟส (metaphase) เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดตัวและดึงให้โครโมโซมมาเรียงตัวอยู่ร่วมกันในแนวกึ่งกลางของเซลล์ และเป็นช่วงเวลาที่โครโมโซมมีการหดตัวลงสั้นที่สุด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวและการเคลื่อนที่ ส่งผลให้ระยะเมทาเฟสเป็นช่วงเวลาที่เหมาะสมแก่การนับจำนวน ศึกษารูปร่าง และความผิดปกติของโครโมโซม (Karyotype) โดยโครโมโซมเริ่มมีการเคลื่อนที่แยกออกจากกันในช่วงปลายของระยะนี้
• ระยะแอนาเฟส (anaphase) เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดสั้นลงจนทำให้โครมาทิด (Chromatid) หรือ แท่งแต่ละแท่งในคู่โครโมโซมถูกดึงแยกออกจากกันไปอยู่บริเวณขั้วในทิศทางตรงกันข้าม โครโมโซมภายในเซลล์จะเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เท่า ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบ่งตัว เพื่อสร้างเซลล์ใหม่ขึ้น 2 เซลล์ และใช้เวลาสั้นที่สุด
• ระยะเทโลเฟส (telophase) โครโมโซมลูก (daughter chromosome) จะไปรวมอยู่ขั้วตรงข้ามของเซลล์ โครโมโซมลูกแต่ละแท่งจะคลายตัวออกเป็นเส้นใยโครมาทิน (Chromatin) ขณะเดียวกันเส้นใยสปินเดิลจะละลายตัวไป เกิดนิวคลีโอลัสและเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นอีกครั้งล้อมรอบเส้นใยดังกล่าว ดังนั้นตอนปลายของระยะนี้ จะเห็นเซลล์มีนิวเคลียสเพิ่มขึ้นเป็น 2 ส่วน

2. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (Meiosis) คือ การเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้นเพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกำเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว และจะกลับมารวมกันมีโครโมโซมเท่าเดิมเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการปฏิสนธิระหว่างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธุ์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือการแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส มี2 ขั้นตอน คือ

2.1 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 1 (Meiosis I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกัน ซึ่งมี 5 ระยะย่อย คือ

• Interphase – I
• Prophase – I
• Metaphase – I
• Anaphase – I
• Telophase – I

ทั้งนี้ ปรากฏการณ์ที่แตกต่างไปจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ในระยะโพรเฟส หลังการจำลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis)

2.2 การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 2 (Meiosis II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิดออกจากกัน ซึ่งจะมี 5 ระยะย่อย คือ

• Interphase – II
• Prophase – II
• Metaphase – II
• Anaphase – II
• Telophase – II

โดยเมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมดจะได้เซลล์ใหม่จำนวน 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม

การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis)

ประกอบด้วย 2 ลักษณะ คือ การเกิดร่องแบ่ง (Furrow Type) และการสร้างผนังกั้น (Cell Plate Type) อธิบายได้ ดังนี้

• การเกิดร่องแบ่ง (Furrow Type) ในเซลล์สัตว์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจากทั้ง 2 ด้านเข้าสู่ใจกลางเซลล์ จากการเคลื่อนตัวของเส้นใยโปรตีน (Microfilament) ที่อยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ทำการแบ่งไซโทพลาซึมของเซลล์สัตว์ออกเป็น 2 ส่วน สุดท้ายเกิดเป็นเซลล์ใหม่ขึ้นจำนวน 2 เซลล์
• การสร้างผนังกั้น (Cell Plate Type) ในเซลล์พืช เกิดเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นตรงบริเวณกึ่งกลางเซลล์ ก่อนขยายตัวออกไปทั้ง 2 ด้านของเซลล์ กลายเป็นผนังเซลล์ (Cell Wall) ซึ่งแยกนิวเคลียสออกจากกัน หลังจากการแบ่งตัวของนิวเคลียส การก่อตัวขึ้นของผนังเซลล์ทำให้การแบ่งไซโทพลาซึมในขั้นตอนสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์

ข้อสอบเรื่อง การแบ่งเซลล์

1. ขณะที่เซลล์แบ่งตัว ระยะใดจะเห็นโครโมโซมชัดเจนที่สุด

ก. อินเตอร์เฟส
ข. โพรเฟส
ค. เมทาเฟส
ง. แอนาเฟส

2. การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เซลล์ใหม่ที่ได้มีลักษณะเป็นอย่างไร

ก. 1 เซลล์ เหมือนเดิมทุกประการ
ข. 2 เซลล์ เหมือนเดิมทุกประการ
ค. 3 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม
ง. 4 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม

3. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตอย่างไร

ก. ทำให้สิ่งมีชีวิตมีการเจริญเติบโต
ข. ทำให้มีเซลล์ใหม่ทดแทนเซลล์ที่ชำรุด
ค. ทำให้สิ่งมีชีวิตมีจำนวนโครโมโซมคงที่ในทุกรุ่น
ง. ทำให้เกิดการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์ 2 เพศ

4. ข้อใดกล่าวถึงการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสถูกต้อง

ก. เกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายทั่วไป
ข. แบ่งครั้งเดียว ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ เหมือนเดิมทุกประการ
ค. แบ่ง 2 ครั้ง ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม (n)
ง. แบ่ง 2 ครั้ง ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ เซลล์ใหม่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากับเซลล์เดิม (2n)

5. เซลล์ในข้อใดมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสตลอดเวลา

ก. เซลล์ไขกระดูก เซลล์ประสาท
ข. เซลล์ปลายยอด เซลล์ตับ
ค. เซลล์ผิวหนัง เซลล์ปลายราก
ง. เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์ท่อลำเลียงน้ำและอาหาร