พื้นฐานของการแบ่งเซลล์

พื้นฐานของการแบ่งเซลล์

·        การแบ่งเซลล์ (cell division) เป็นกระบวนการหนึ่งของการเจริญเติบโต และการขยายขนาดของสิ่งมีชีวิต ผลที่ได้จะเพิ่มอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาณเซลล์ ทำให้ลำเลียงสารเข้าออกเซลล์ได้สะดวกขึ้น

·        ใน eukaryotic cell ประกอบด้วย 2 ขั้นตอนหลัก คือ การแบ่งนิวเคลียส (karyokinesis) และการแบ่ง cytoplasm (cytokinesis) ส่วนใน prokaryotic cell การแบ่งเซลล์ไม่ใช้ centriole หรือ spindle fiber

            Karyokinesis นั้นมี 2 วิธี คือ

1.            Mitosis แบ่งแล้วจำนวนชุดของโครโมโซมเท่าเดิม เช่น  

      n ---> n,   2n --->2n,  3n ---> 3n, … ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ พบในการเติบโตของสัตว์และพืช การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืช และการแบ่งเซลล์ทั่วไปของสิ่งมีชีวิตขั้นต่ำ

2.            Meiosis แบ่งแล้วจำนวนชุดของโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง เช่น

      2n---> n,  4n--->2n, … ได้เซลล์ลูก 4 เซลล์ พบในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ การสร้างสปอร์ของพืช และการแบ่ง zygote ของสิ่งมีชีวิตขั้นต่ำ

           

            Cytokinesis ในเซลล์สัตว์ จะเกิดการคอดกิ่วของเซลล์ (cleavage furrow) จนหลุดออกจากกัน เป็นผลของ microfilament ส่วนในเซลล์พืช แบ่งด้วยการสร้าง cell plate บริเวณกึ่งกลางเซลล์โดยใช้สารจาก Golgi body แล้ว cell plate จะกลายเป็น middle lamella ซึ่งเป็นชั้นเชื่อมระหว่างเซลล์พืชต่อไป

·       n แสดงถึง จำนวนชุดของโครโมโซมที่เหมือนกัน เช่น 2n แปลว่า มีโครโมโซม 2 ชุดที่เหมือนกัน ถ้าชุดแรกมีโครโมโซม 3 แท่ง คือ เอ บี ซี เหมือนกัน กลายเป็น 6 แท่ง เขียนสัญลักษณ์เป็น 2n = 6 โดยมีโครโมโซม 3 คู่จาก 2 ชุดที่เหมือนกัน คือ คู่เอ คู่บี และคู่ซี โดยเราเรียกคู่ของมันว่า homologous chromosome เช่น เอ จากชุดแรก เป็น homologous กับเอ จากชุดที่สอง และถ้าโครโมโซมใด เป็น homologous ต่อกันแล้ว ก็แสดงว่า จะมีรูป่างเหมือนกัน มีขนาดเท่ากัน มีตำแหน่งของ centromere และตำแหน่งของยีนตรงกันด้วย

·       n (monoploid หรือ haploid number) : โครโมโซมแต่ละแท่งไม่เหมือนกันเลย พบได้ในเซลล์สืบพันธุ์, สปอร์และระยะ gametophyte ของพืช และเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตขั้นต่ำ  

      2n (diploid number) : มี homologous ทีละ 2 แท่ง พบในเซลล์ร่างกาย และระยะ sporophyte ของพืช             

3n (triploid number) : มี homologous ทีละ 3 แท่ง พบใน endosperm ของพืช

4n (tatraploid number) : มี homologous ทีละ 4 แท่ง พบในระยะ anaphase ของ mitosis ในพืชและสัตว์

·       คำว่า โครมาทิด (chromatid) คือ ลักษณะแท่งโครโมโซม เช่น มีโครโมโซม 2 แท่ง แต่ละแท่งมี 2 โครมาทิด ซึ่งโครโมโซมที่มี 2 โครมาทิดนั้น จุดที่โครโมโซมมาติดกัน เรียกว่า ตำแหน่ง centromere มีโปรตีน kinetochore อยู่ และถ้าเกิดเป็นโครมาทิดบนโครโมโซมเดียวกัน เรียกว่า sister chromatid แต่ถ้าเกิดเป็นโครมาทิดบนคนละแท่งโครโมโซมกัน เรียกว่า  non-sister chromatid

·       ในมนุษย์ เซลล์ปกติจะมีโครโมโซมเป็น 2n = 46 แปลว่า มีโครโมโซม 2 ชุดที่เหมือนกัน (โดยชุดหนึ่งมาจากอสุจิของพ่อและอีกชุดหนึ่งมาจากไข่ของแม่ ตั้งแต่ครั้งที่ปฏิสนธิ) แต่ละชุดมีโครโมโซม 23 แท่ง ทั้ง 23 แท่งของแต่ละชุดก็จับเป็นคู่กับ 23 แท่งของอีกชุด กลายเป็นโครโมโซมคู่ที่ 1, คู่ที่ 2, … , คู่ที่ 23 ถ้าเกิดเรานำโครโมโซมแต่ละคู่มาเรียงกันเพื่อศึกษาลักษณะและความผิดปกติ เรียกว่าทำ karyotype

·       ชนิดของโครโมโซมในร่างกายคน

1.            Autosome คือคู่ที่ 1 ถึง 22 ซึ่งแต่ละคู่นั้นย่อมเป็น homologous ต่อกัน

2.            Sex chromosome คือคู่ที่ 23 โดยถ้าเป็นผู้ชาย =XY และถ้าเป็นผู้หญิง =XX

·       ชนิดของเซลล์ในร่างกายคน

1.            Somatic cell คือเซลล์ร่างกาย มี 2n = 46 ผู้หญิงจะมี homologous 23 คู่ เป็น autosome 22 คู่ และ sex chromosome 1 คู่ เป็น XX ส่วนผู้ชายจะมี homologous 22 คู่ ทั้งหมดเป็น autosome และ sex chromosome เป็น XY เซลล์ร่างกายส่วนใหญ่ผ่านการเปลี่ยนแปลงเพื่อทำหน้าที่เฉพาะ (differentiation) และแบ่งเซลล์ต่อไปไม่ได้แล้ว เช่น เซลล์ประสาท, เซลล์กล้ามเนื้อ, เซลล์เม็ดเลือด แต่บางชนิดก็สามารถแบ่งเซลล์ได้เรื่อยๆ เช่น spermatogonia ที่เอาไว้สร้างอสุจิ, เซลล์ไขกระดูกที่สร้างเม็ดเลือด, เซลล์ใต้หนังกำพร้า, เซลล์เยื่อบุผนังทางเดินอาหาร เป็นต้น

2.            เซลล์สืบพันธุ์ (gamete, sex cell) คืออสุจิกับไข่ มี n = 23 ประกอบด้วย autosome 22 แท่ง และ sex chromosome 1 แท่ง

·       ในภาวะปกติ สารพันธุกรรมในนิวเคลียสของ eukaryote ไม่ได้อยู่เป็นแท่งโครโมโซมแต่อยู่ในลักษณะร่างแห chromatin อันเกิดจากสาย DNA มาหันรอบโปรตีน histone แต่ร่างแหนี้จะเกิดการหดตัวเข้าหากันกลายเป็นแท่งเมื่อจะแบ่งเซลล์เท่านั้น