การแบ่งเซลล์ จำแนกได้กี่รูปแบบ และความสำคัญของการแบ่งเซลล์คืออะไร

กระบวนการแบ่งเซลล์ในสิ่งมีชีวิต

การแบ่งเซลล์ เป็นพื้นฐานของการมีชีวิตรอดของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวจนถึงมนุษย์

การแบ่งเซลล์ (Cell Division) คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ (cell) ในสิ่งมีชีวิต เพื่อการเจริญเติบโตและรักษา ซ่อมแซมร่างกายส่วนที่สึกหรอ รวมถึงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่คงไว้ซึ่งสารพันธุกรรม ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมลักษณะ และการแสดงออกที่เป็นเอกลักษณ์ของชนิดพันธุ์

กระบวนการแบ่งเซลล์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน ได้แก่

การแบ่งนิวเคลียส (Karyokinesis) ประกอบด้วย 2 ลักษณะ คือ

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (Mitosis) คือการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวนของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism) เช่น พืช สัตว์ และมนุษย์ และเป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยที่เซลล์เกิดใหม่ยังคงมีคุณสมบัติเหมือนเซลล์ต้นแบบทุกประการ ทั้งชนิดและจำนวนของโครโมโซม (Chromosome)

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสสามารถจำแนกออกเป็น 5 ระยะหรือที่เรียกกันว่า “วัฏจักรเซลล์” (Cell Cycle) ดังนี้

การแบ่งเซลล์, เซลล์พืช, เซลล์สัตว์
ภาพเปรียบเทียบระหว่างเซลล์พืชและเซล์สัตว์
  1. ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) เป็นระยะพักและเตรียมการแบ่งเซลล์ กิจกรรมของเซลล์ในระยะนี้มีการเจริญเติบโตเต็มที่ มีกระบวนการเมทาบอลิซึม (Metabolism) สูง เซลล์สะสมวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารต่าง ๆ และที่สำคัญคือ การสังเคราะห์สารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอ (DNA) เพิ่มขึ้น ทำให้มีการจำลองตัวของโครโมโซมเพิ่มขึ้น 1 ชุด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวของนิวเคลียสและไซโทพลาซึมในขั้นตอนต่อไป
  2. ระยะโพรเฟส (Prophase) : โครงสร้างของโครโมโซมจะปรากฏให้เห็นเป็นรูปตัวเอกซ์ (X) ชัดเจนขึ้น โดยในเซลล์ของสัตว์มีการเคลื่อนที่ของเซนทริโอล (Centriole) ซึ่งเคลื่อนตัวไปอยู่บริเวณขั้วตรงข้ามทั้ง 2 ด้านของเซลล์ ก่อนสร้างเส้นใยโปรตีนที่เรียกว่า “ไมโทติกสปินเดิล” (Mitotic Spindle) หรือ “สปินเดิลไฟเบอร์” (Spindle Fiber) ไปยึดเกาะเซนโทรเมียร์ (Centromere) หรือบริเวณจุดกึ่งกลางของโครโมโซม ซึ่งในเซลล์พืชจะมีขั้วตรงกันข้าม (Polar Cap) ทำหน้าที่แทนเซนทริโอล โดยในปลายระยะนี้ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (Nuclear Membrane) และนิวคลีโอลัส (Nucleolus) ภายในเซลล์จะค่อย ๆ สลายตัวไป
  3. ระยะเมทาเฟส (Metaphase) : เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดตัวและดึงให้โครโมโซมมาเรียงตัวอยู่ร่วมกันในแนวกึ่งกลางของเซลล์ และเป็นช่วงเวลาที่โครโมโซมมีการหดตัวลงสั้นที่สุด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวและการเคลื่อนที่ ส่งผลให้ระยะเมทาเฟสเป็นช่วงเวลาที่เหมาะสมแก่การนับจำนวน ศึกษารูปร่าง และความผิดปกติของโครโมโซม (Karyotype) โดยโครโมโซมเริ่มมีการเคลื่อนที่แยกออกจากกันในช่วงปลายของระยะนี้
  4. ระยะแอนาเฟส (Anaphase) : เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดสั้นลงจนทำให้โครมาทิด (Chromatid) หรือ แท่งแต่ละแท่งในคู่โครโมโซมถูกดึงแยกออกจากกันไปอยู่บริเวณขั้วในทิศทางตรงกันข้าม โครโมโซมภายในเซลล์จะเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เท่า ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบ่งตัว เพื่อสร้างเซลล์ใหม่ขึ้น 2 เซลล์ ซึ่งระยะแอนาเฟสเป็นระยะที่ใช้เวลาสั้นที่สุดในขั้นตอนทั้งหมด
  5. ระยะเทโลเฟส (Telophase) : เป็นระยะที่โครมาทิดซึ่งแยกออกจากกันหรือที่เรียกว่า “โครโมโซมลูก” (Daughter Chromosome) เกิดการรวมกลุ่มกันบริเวณขั้วตรงข้ามของเซลล์ จากนั้นโครโมโซมลูกแต่ละแท่งจะคลายตัวออกเป็นเส้นใยโครมาทิน (Chromatin) ขณะเดียวกันเส้นใยสปินเดิลจะละลายตัวไป เกิดนิวคลีโอลัสและเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นอีกครั้งล้อมรอบเส้นใยดังกล่าว ดังนั้นตอนปลายของระยะนี้ จะเห็นเซลล์มีนิวเคลียสเพิ่มขึ้นเป็น 2 ส่วน

การแบ่งเซลล์, การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส, ไมโทซิส

อ่านเพิ่มเติมเรื่อง :เซลล์พืช และเซลล์สัตว์

การแบ่งเซลล์ แบบไมโอซิส (Meiosis) คือการเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้น เพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกำเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว และจะกลับมารวมกันมีโครโมโซมเท่าเดิมเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการปฏิสนธิระหว่างเซลล์สืบพันธุ์

เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธุ์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือการแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

ขั้นตอนของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมีด้วยกัน 5 ระยะเช่นเดียวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) โพรเฟส (Prophase) เมทาเฟส (Metaphase) แอนนาเฟส (Anaphase) และเทโลเฟส (Telophase) ดังนี้

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 1 (Meiosis I) : ปรากฏการณ์ที่แตกต่างไปจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ในระยะโพรเฟส หลังการจำลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis)

โครโมโซมคู่เหมือนที่แนบชิดติดกันจะมีช่วงบริเวณปลายไขว้สลับกัน เป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครมาทิด (Crossing Over) ระหว่างโครโมโซมคู่เหมือนในบริเวณดังกล่าว ซึ่งทำให้เกิดการผันแปรของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป

การแบ่งเซลล์จะดำเนินต่อไป โดยไม่สิ้นสุดลงเมื่อเสร็จการให้กำเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์เหมือนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่จะเริ่มการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในขั้นที่ 2 ต่อไปเลยทันที

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 2 (Meiosis II) : ก่อนจะเริ่มการแบ่งเซลล์ในขั้นที่ 2  เซลล์บางชนิดจะเกิดระยะอินเตอร์เฟสขึ้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ แต่จะไม่มีการจำลองตัวของดีเอ็นเอขึ้นอีก ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ มีความคล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นอย่างมาก ดังนั้น จากการแบ่งเซลล์ทั้งหมด 2 ครั้ง ทำให้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมด จะได้เซลล์ใหม่จำนวน 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม

ไมโอซิส, การแบ่งเซลล์, เซลล์สืบพันธุ์

การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis) ประกอบด้วย 2 ลักษณะ คือ

การเกิดร่องแบ่ง (Furrow Type) ในเซลล์สัตว์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจากทั้ง 2 ด้านเข้าสู่ใจกลางเซลล์ จากการเคลื่อนตัวของไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) หรือเส้นใยโปรตีนที่อยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ทำการแบ่งไซโทพลาซึมของเซลล์สัตว์ออกเป็น 2 ส่วน สุดท้ายเกิดเป็นเซลล์ใหม่ขึ้นจำนวน 2 เซลล์

การสร้างผนังกั้น (Cell Plate Type) ในเซลล์พืช เกิดเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นตรงบริเวณกึ่งกลางเซลล์ ก่อนขยายตัวออกไปทั้ง 2 ด้านของเซลล์ กลายเป็นผนังเซลล์ (Cell Wall) ซึ่งแยกนิวเคลียสออกจากกัน หลังจากการแบ่งตัวของนิวเคลียส การก่อตัวขึ้นของผนังเซลล์ทำให้การแบ่งไซโทพลาซึมในขั้นตอนสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์

สืบค้นและเรียบเรียง คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ และณภัทรดนัย


ข้อมูลอ้างอิง

https://biology.mwit.ac.th/Resource/GeneticsPDF/GeneticsCellCycle.pdf

https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/65617/-scibio-sci-

https://il.mahidol.ac.th/e-media/ap-biology2/chapter1/Picture_Chapter1/part3.html

http://www.elfit.ssru.ac.th/kittisak_ja/pluginfile.php/98/block_html/content/วัฏจักรของเซลล์และการแบ่งเซลล์-2559.pdf


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: โครงสร้างโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต

เรื่องแนะนำ

เชื้อไวรัสซิกา : เชื้อก่อโรคที่สามารถป้องกันได้

นักวิจัยไบโอเทค สวทช. พัฒนาออร์แกนอยด์ หรืออวัยวะจำลองมดลูกและรก เพื่อศึกษาวิธียับยั้งการแพร่ เชื้อไวรัสซิกา จากแม่สู่ลูก เชื้อไวรัสซิกา เกิดจากยุงลายเป็นพาหะสำคัญเช่นเดียวกับโรคไข้เลือดออก สามารถถ่ายทอดจากแม่สู่ลูก ซึ่งยังไม่มีวัคซีนหรือยาป้องกันการติดเชื้อได้ มักพบในประเทศเขตร้อน ข้อดีของออร์แกนอยด์ หรือการสร้างอวัยวะจำลองมดลูกและรก คือนักวิจัยสามารถทำการทดลองเพื่อศึกษาการติดเชื้อของโรค และทดสอบการใช้ยาในการรักษา โดยที่ไม่ต้องทดสอบกับอาสาสมัครหรือคนไข้จริง โครงการนี้เป็น 1 ใน 5 โครงการ TDR Global Crowdfunding Challenge Contest ขององค์การอนามัยโลก (WHO) ซึ่งจัดตั้งเพื่อสนับสนุนงานวิจัยเกี่ยวกับโรคติดต่อในเขตร้อน พร้อมเปิดระดมทุนเพื่อดำเนินงานวิจัย (Crowdfunding for Science) ตั้งเป้า 8,000 ดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 260,000 บาท) ในช่วงระยะเวลาการตั้งครรภ์ รกเป็นอวัยวะที่เชื่อมต่อระหว่างทารกและแม่ มีหน้าที่ในการควบคุมการแลกเปลี่ยนสารต่าง ๆ ระหว่างแม่และทารกในครรภ์ ซึ่งรวมไปถึงสารอาหาร แก๊ส ของเสีย และยาต่าง ๆ ที่แม่รับประทาน เข้าไป นอกจากนี้ รกยังเป็นตัวเชื่อมการถ่ายทอดเชื้อโรคต่างๆ จากแม่สู่ทารกอีกด้วย […]

การกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (Geographic Coordinate System)

มนุษย์นำ ระบบพิกัดภูมิศาสตร์ มาใช้ในกำหนดและระบุตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวทรงกลมของโลก โดยการอ้างอิงพิกัดที่เกิดจากค่าระยะเชิงมุมของละติจูด (Latitude) และลองจิจูด (Longitude) ระบบพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Coordinate System) คือ ระบบอ้างอิง 3 มิติที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งมนุษย์นำมาใช้ในกำหนดและระบุตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวทรงกลมของโลก โดยการอ้างอิงพิกัดที่เกิดจากค่าระยะเชิงมุมของละติจูด (Latitude) และลองจิจูด (Longitude) ซึ่งเคลื่อนออกห่างจากศูนย์กำเนิด (Origins) ที่กำหนดขึ้น สำหรับศูนย์กำเนิดของละติจูด (Origin of Latitude) คือ เส้นสมมติในแนวระนาบที่ตัดผ่านศูนย์กลางของโลกพร้อมทั้งตั้งฉากไปกับแกนหมุนหรือที่เราเรียกกันว่า “เส้นศูนย์สูตร” (Equator) ขณะที่ศูนย์กำเนิดของลองจิจูด (Origin of Longitude) คือ เส้นสมมติในแนวตั้งที่ลากผ่านแกนหมุนของโลกตรงบริเวณหอสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ เมืองกรีนิช (Greenwich) ประเทศอังกฤษ ซึ่งตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตรหรือที่เราเรียกกันว่า “เส้นพรามเมริเดียน” (Prime Meridian) ซึ่งเป็นเส้นเมริเดียนเริ่มแรกที่แบ่งโลกออกเป็นซีกโลกตะวันตกและซีกโลกตะวันออก ดังนั้น ตำแหน่งที่เกิดขึ้นบนโลกตามระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์จึงมีหน่วยเป็นองศา ลิปดา และพิลิปดา พร้อมกับกำหนดอักษรที่ระบุทิศเหนือ-ใต้ (N/S) […]

เทคโนโลยีทางการแพทย์ : พรีซิชันเมดิซีน เพราะทุกร่างต่างพิเศษ

เพราะร่างกายของเราแต่ละคนแตกต่างกัน การแพทย์แบบแม่นยำเจาะจง หรือ พรีซิชันเมดิซีน (precision medicine) จะเฝ้าระวังสุขภาพของเราตลอดเวลา คาดการณ์ความเสี่ยงในการเกิดมะเร็ง โรคหัวใจและความเจ็บป่วยอื่นๆ  เพื่อออกแบบการรักษาตามความเหมาะสมของแต่ละคน