การแบ่งเซลล์ จำแนกได้กี่รูปแบบ และความสำคัญของการแบ่งเซลล์คืออะไร

การแบ่งเซลล์ (Cell Division)

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

กระบวนการแบ่งเซลล์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน ได้แก่

การแบ่งตัวของนิวเคลียส (Karyokinesis) มีด้วยกัน 2 ลักษณะ คือ

การแบ่งเซลล์ แบบไมโทซิส (Mitosis) คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism) เช่น พืช สัตว์และมนุษย์ และเป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช ซึ่งการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยที่เซลล์เกิดใหม่ยังคงมีคุณสมบัติเหมือนเซลล์ต้นแบบทุกประการ ทั้งชนิดและจำนวนของโครโมโซม (Chromosome) ซึ่งการแบ่งตัวแบบไมโทซิสนี้ สามารถจำแนกออกเป็น 5 ระยะหรือที่เรียกกันว่า “วัฏจักรเซลล์” (Cell Cycle) ได้ดังนี้

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) คือ การเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้น เพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกำเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว ซึ่งเซลล์เหล่านี้ เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธุ์ จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือ การแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต โดยขั้นตอนของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมีด้วยกัน 5 ระยะเช่นเดียวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) โพรเฟส (Prophase) เมทาเฟส (Metaphase) แอนนาเฟส (Anaphase) และเทโลเฟส (Telophase) ดังนี้

  1. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 1 (Meiosis I) : จะมีปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นต่างไปจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ในระยะโพรเฟส หลังการจำลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis) ซึ่งโครโมโซมคู่เหมือนที่แนบชิดติดกัน จะมีช่วงบริเวณปลายไขว้สลับกัน เป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครมาทิด (Crossing Over) ระหว่างโครโมโซมคู่เหมือนในบริเวณดังกล่าว ซึ่งทำให้เกิดการผันแปรของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป การแบ่งเซลล์จะดำเนินต่อไป โดยไม่สิ้นสุดลงเมื่อเสร็จการให้กำเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์เหมือนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่จะเริ่มการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในขั้นที่ 2 ต่อไปเลยทันที
  2. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 2 (Meiosis II) : โดยก่อนจะเริ่มการแบ่งเซลล์ในขั้นที่ 2 นี้ เซลล์บางชนิดจะเกิดระยะอินเตอร์เฟสขึ้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ แต่จะไม่มีการจำลองตัวของดีเอ็นเอขึ้นอีก ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ มีความคล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นอย่างมาก ดังนั้น จากการแบ่งเซลล์ทั้งหมด 2 ครั้ง ทำให้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมด จะได้เซลล์ใหม่จำนวน 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม

ไมโอซิส, การแบ่งเซลล์, เซลล์สืบพันธุ์

การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (Cytokinesis) มีด้วยกัน 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


ข้อมูลอ้างอิง

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

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

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

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


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: โครงสร้างโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต

เรื่องแนะนำ

เผยโฉมฟอสซิลไดโนเสาร์สภาพสมบูรณ์ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ

เผยโฉม ฟอสซิลไดโนเสาร์ สภาพสมบูรณ์ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ คนงานเหมืองในรัฐแอลเบอร์ตา ประเทศแคนาดาพบ ฟอสซิลไดโนเสาร์ ซึ่งมีสภาพดีที่สุดตัวหนึ่งเท่าที่เคยพบมา มันคือโนโดซอร์ (Nodosaur) ไดโนเสาร์หุ้มเกราะชนิดหนึ่งที่กินพืชเป็นอาหาร มีชีวิตอยู่เมื่อราว 110 ล้านปีก่อน เจ้าสัตว์ตัวนี้มีเดือยแหลมยาว 50 เซนติเมตรคู่หนึ่งโผล่ขึ้นมาจากบ่า ตอนมีชีวิต มันมีความยาว 5.5 เมตร และหนักเกือบ 1.3 ตัน ติดตามอ่านเรื่องราวการค้นพบสัตว์ยักษ์ตัวนี้ได้ในนิตยสาร เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย เดือนมิถุนายน 2560

สุดงง! ถนนหายใจได้ในเม็กซิโก

ผลพวงจากเหตุแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในกรุงเม็กซิโกซิตี้ ของเม็กซิโกส่งผลให้อาคารบ้านเรือนเสียหายและมีผู้ประสบภัยจำนวนมาก นอกจากนี้บนโลกออนไลน์เองผู้คนได้แชร์วิดีโอของเหตุการณ์แปลกประหลาดเหตุการณ์หนึ่ง เมื่อพื้นถนนยกตัวขึ้นและลงราวกับกำลังหายใจอยู่… สิ่งที่เกิดขึ้นนี้หาใช่มีสัตว์ประหลาดอยู่ใต้พื้นถนนแต่อย่างใด Rigoberto Lechuga Silva ชาวเมืองเป็นผู้ถ่ายวิดีโอดังกล่าวและโพสต์ลงยนโลกออนไลน์ ด้านผู้เชี่ยวชาญเมื่อได้ชมวิดีโอดังกล่าว อธิบายว่าปรากฏการณ์นี้เป็นผลพวงจากเหตุแผ่นดินไหว เมื่อดินทรายข้างใต้เปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวจากความดันสูง และเกิดการไหลไปมาเหมือนน้ำ   อ่านเพิ่มเติม : ภาพความเสียหายหลังเหตุแผ่นดินไหวในเม็กซิโก, กำแพงชายแดนสหรัฐ-เม็กซิโก จะทำลายระบบนิเวศของสัตว์จำนวนมาก

ภาพถ่ายดาวเสาร์ภาพท้ายๆ จากยานกัสซีนี

ภาพถ่ายดาวเสาร์ภาพท้ายๆ จากยานกัสซีนี แพซาดินา, แคลิฟอร์เนีย ไม่กี่ชั่วโมงก่อนรุ่งเช้า (ตามเวลาท้องถิ่นสหรัฐฯ) ของวันศุกร์ที่ 15 กันยายน 2017 ยานกัสซีนี (Cassini) ขององค์การนาซามุ่งหน้าสู่จุดหมายปลายทางสุดท้ายที่มันใช้เวลาสำรวจอยู่นานถึง 13 ปี นั่นคือดาวเสาร์ ขณะที่ยานมุ่งหน้าสู่ดาวเสาร์จุดหมายปลายทาง นักวิทยาศาสตร์ในศูนย์ควบคุมภารกิจที่ห้องปฏิบัติการเครื่องยนต์ขับดัน (Jet Propulsion Laboratory) ในเมืองแพซาดินา ต่างจับตาดูเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น แน่นอนว่า พวกเขารู้ตอนจบของเรื่องทั้งหมด หลังจากใช้เวลาสำรวจดาวเสาร์และดวงจันทร์บริวารอยู่นานกว่าสิบปี ยานกัสซีนีก็มุ่งหน้าเข้าสู่บรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงนั้น เก็บรวบรวมข้อมูลและส่งกลับมายังโลกให้นานที่สุดเท่าที่จะทำได้ จากนั้น จรวดขับดันของยานก็เริ่มล้มเหลวจากแรงกระทำมหาศาลของแรงโน้มถ่วงและการเสียดสีกับบรรยากาศ ยานเริ่มหมุนคว้าง สูญเสียการติดต่อกับโลก ก่อนจะสิ้นเสียงไปตลอดกาล ณ เวลาราว 04.55น. ตามเวลาในสหรัฐฯ แม้นักวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถสังเกตการณ์จุดจบนี้ได้ พวกเขาก็รู้ว่าภายในหนึ่งหรือสองนาทีหลังสัญญาณจากยานกัสซีนีขาดหายไป ดาวเสาร์จะฉีกยานออกเป็นชิ้นๆ และลุกไหม้ผ่านบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงนั้น ไม่ต่างอะไรจากดาวตกที่พาดผ่านฟากฟ้า จุดจบนั้นสั้นและรวดเร็ว ยานกัสซีนีที่ช่วยสร้างความกระจ่างมากมายเกี่ยวกับดาวเสาร์ ได้กลายเป็นอดีตอย่างสวยงาม ย้อนหลังไปเมื่อปี 2004 ยานกัสซีนีเริ่มสำรวจระบบดาวเสาร์และดวงจันทร์บริวาร ตลอดระยะเวลา 13 ปี กัสซีนีส่งภาพกลับมายังโลกมากกว่า 450,000 ภาพ ยานกัสซีนียังปล่อยยานลงจอด (lander) […]

เพื่อรับมือ โควิด-19 เราต้องเชื่อมั่นในวิทยาศาสตร์

นักวิจัยพยายามทำความเข้าใจเชื้อไวรัสโคโรนาอย่างกระท่อนกระแท่น วิทยาศาสตร์เป็นเช่นนี้เสมอมา การได้เห็นอาจทำให้รู้สึกไม่สบายใจ แต่นี่เป็นหนทางเดียวในการเอาชนะการระบาดใหญ่ทั่วโลกครั้งนี้ ถ้าจะมีแก่นเรื่องสักอย่างร้อยเรียงอยู่ในหนังสือและสารคดีที่ฉันเขียนตลอด 40 ปีที่ผ่านมา ก็คงจะเป็นความหลงใหลในสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้เกี่ยวกับร่างกายมนุษย์ อาชีพที่อธิบายงานวิจัยด้านชีวเวชศาสตร์มายาวนานส่งผลให้ฉันเคารพในกระบวนการทางวิทยาศาสตร์อย่างลึกซึ้ง แม้บางครั้งวิทยาศาสตร์จะผิดพลาดและต้องแก้ไขตนเอง ฉันก็ยังเชื่อว่าในที่สุดแล้ววิทยาศาสตร์จะช่วยให้เราเข้าใจโลกได้ชัดเจนขึ้น และเรียนรู้ที่จะก้าวหน้าต่อไป ดังนั้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์เร่งศึกษาเชื้อไวรัสโคโรนาซึ่งไม่เคยพบมาก่อนนี้เป็นครั้งแรก ฉันเตรียมตัวปฏิบัติตามคำแนะนำของพวกเขาในเรื่องการป้องกันตนเอง โดยตั้งอยู่บนสมมุติฐานที่ว่า ไวรัสส่วนใหญ่แพร่ทางละอองฝอย (droplet) จากการไอและจามที่ตกค้างอยู่บนพื้นผิวต่างๆ ฉันเช็ดพื้นเคาน์เตอร์อย่างว่านอนสอนง่าย หลีกเลี่ยงการสัมผัสใบหน้า และล้างมือจนเพชรเม็ดเล็กจ้อยบนแหวนแต่งงานเปล่งประกายสุกใสอย่างไม่เคยเป็นมาก่อน จากนั้น ประมาณสองสัปดาห์ครึ่งหลังจากนิวยอร์ก เมืองของฉัน เข้าสู่การล็อกดาวน์ นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนคำแนะนำที่ต่างไปจากเดิมเป็นทุกคนควรสวมหน้ากากอนามัย แย้งกับคำแนะนำในตอนแรกที่ว่า หากไม่ใช่เจ้าหน้าที่สาธารณสุขก็ไม่มีความจำเป็นต้องสวมหน้ากาก การทบทวนคำแนะนำนี้ตั้งอยู่บนสมมุติฐานใหม่ว่า เชื้อไวรัสโคโรนาแพร่ทางอากาศเป็นส่วนใหญ่ ฉันยอมรับว่า การเปลี่ยนคำแนะนำเรื่องการสวมหน้ากากทำให้ฉันรู้สึกกลัว ไม่ใช่เป็นเพราะคำแนะนำใหม่นั้นเอง แต่เพราะระหว่างที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาโรคนี้ พวกเขาก็คิดหาคำแนะนำไปด้วย จู่ๆคำแถลงอย่างจริงจังที่สุดจากผู้เชี่ยวชาญระดับหัวกะทิของโลกกลับฟังดูดีกว่าการคาดเดาอย่างมีหลักการและมาจากความตั้งใจดีเพียงเล็กน้อย ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ความท้าทายนี้ใหญ่หลวงและไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน [อย่างน้อยก็ในชั่วรุ่นเรา] เชื้อไวรัสโคโรนาที่ชื่อ ซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) รวมความสามารถในการแพร่กระจายและความรุนแรงถึงขั้นเสียชีวิต จนกลายเป็นส่วนผสมที่ทารุณโหดร้ายซึ่งแอนโทนี เฟาชี ผู้อำนวยการสถาบันภูมิแพ้และโรคติดต่อแห่งชาติของสหรัฐฯ เรียกว่า “ฝันร้ายที่สุด” ของเขา เพราะประการแรก เมื่อมันปรากฏขึ้น ไม่มีใครในโลกมีภูมิคุ้มกัน ประการที่สอง มันล่องลอยในอากาศและทำให้ทางเดินหายใจส่วนบนเกิดภาวะติดเชื้อ นั่นหมายความว่าเชื้อจะถูกพ่นกลับสู่อากาศอย่างง่ายดาย […]