การแบ่งนิวเคลียสแบบ Mitosis และ Meiosis

การแบ่งนิวเคลียสแบบ Mitosis

·       วัฏจักรเซลล์ (cell cycle) คือการที่เซลล์เมื่อแบ่งเสร็จครบ 1 รอบแล้ว สามารถแบ่งต่อไปได้ต่อเนื่องเป็นวัฏจักร พบเฉพาะในการแบ่งแบบ Mitosis

     ใน 1 วัฏจักรเซลล์ จะประกอบไปด้วย 2 ขั้นใหญ่ คือ interphase และ M-phase

·       Interphase เป็นระยะที่เตรียมพร้อมก่อนแบ่งนิวเคลียสและ cytoplasm จะเห็นนิวเคลียสขนาดใหญ่และ nucleolus ชัดเจน แบ่งเป็น

1.            G₁ phase (ระยะก่อนสร้าง DNA) – เป็นระยะที่นานที่สุดในมนุษย์ เมื่อส่องเซลล์ใต้กล้องจุลทรรศน์จึงมักเห็นระยะนี้ มีการสังเคราะห์สารต่างๆ centrosome จะแบ่งตัวออกเป็น 2 ชุด โดยในเซลล์สัตว์ centrosome ประกอบด้วย centriole 1 คู่ตั้งฉากกัน และในเซลล์พืช centrosome จะเรียกว่า polar cap

2.            S phase (ระยะสร้าง DNA) – เกิดการ copy DNA ที่มีอยู่ขึ้นมาอีกชุดให้เหมือนกัน (DNA replication) เรียกว่าเกิดการจำลองตัวของโครโมโซม สังเกตได้ว่าระยะนี้ปริมาณ DNA เพิ่มเป็น 2 เท่าแต่จำนวนแท่งโครโมโซมเท่าเดิม

3.            G₂ phase (ระยะหลังสร้าง DNA) – เตรียมพร้อมเต็มที่ มีการสร้าง organell และสารต่างๆ มากขึ้น

·       M – phase (mitotic phase) เป็นระยะสั้นๆ ประกอบด้วย karyokinesis 4 ระยะ และต่อด้วย cytokinesis

1.            Prophase (ใช้เวลานานที่สุดใน M – phase) – chromatin หดตัวกลายเป็นโครโมโซมที่มี 2 sister chromatid และ centrosome ทั้ง 2 ชุดเคลื่อนไปที่ขั้วเซลล์พร้อมกับงอกสาย spindle fiber ออกมายึดกันและกันเอาไว้ (ในเซลล์สัตว์ centrosome มี centriole แต่ในเซลล์พืชไม่มี) nucleolus สลายตัว

2.            Metaphase – โครโมโซมหดตัวมากสุด จึงมีขนาดใหญ่สุดและเห็นชัดสุด เหมาะสำหรับนับจำนวนโครโมโซมและทำ karyotype ในระยะนี้ spindle fiber ไปจับที่โปรตีน kinetochore และลากโครโมโซมมาที่กึ่งกลางเซลล์ nuclear membrane สลายตัวจนหมดสิ้น

3.            Anaphase (ใช้เวลาสั้นที่สุดใน cell cycle จึงสังเกตได้ยาก)- spindle fiber ฉีกแต่ละ sister chromatid ออกจากกัน แล้วดึงแต่ละโครมาทิดไปที่ขั้วเซลล์ ซึ่งแต่ละ sister chromatid จะทำหน้าที่เป็นโครโมโซมหนึ่งชุดในเซลล์ลูกต่อไป (daughter chromosome) จึงถือว่าในระยะนี้จำนวนแท่งโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของตอนต้น

4.            Telophase - spindle fiber สลายตัว มีการรีไซเคิล nucleolus และ nuclear membrane ขึ้นมาใหม่และโครโมโซมคลายตัวเป็นร่างแห chromatin ตามเดิม

5.            Cytokinesis – แตกต่างกันในพืชและสัตว์ ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ (daughter cell) เหมือนเซลล์แม่

การแบ่งนิวเคลียสแบบ Meiosis

·       มี 4 ระยะ คือ interphase I, meiosis I, interphase II และ meiosis II

·       interphase I – เหมือนระยะ interphase ของ mitosis ทุกอย่าง

·       meiosis I – ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย และ cytokinesis

1.            prophase I – เหมือน mitosis ทุกอย่าง แต่พิเศษกว่าตรงที่ แต่ละคู่ของ homologous chromosome จะจับคู่กัน (synapsis) เห็นเป็น 2 โครโมโซมใกล้ๆกัน เรียก bivalent และเห็นเป็น 4 โครมาทิดของ homologous chromosome ใกล้ๆกัน เรียก tetrad, อาจเกิดการไขว้ทับกันของ non-sister chromatid  นั้นๆ เรียก crossing over และเรียกบริเวณที่ไขว้กันว่า chiasma ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนพันธุกรรมซึ่งกันและกัน ยังส่งผลให้เกิดความหลากหลายของเซลล์ลูก ความแปรผันทางพันธุกรรม ตลอดจนวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

2.            metaphase I - spindle fiber จับคู่ homologous chromosome มาเรียงกันในระนาบ metaphase plate

3.            anaphase I - spindle fiber จับ homologous chromosome ดึงออกจากกัน ในระยะนี้จำนวนแท่งโครโมโซมยังเท่าเดิมเพราะไม่มีการฉีก sister chromatid ออกจากกัน ซึ่งต่างจาก anaphase ของ mitosis

4.            telophase I – แต่ละแท่งของ homologous chromosome เคลื่อนไปยังขั้วเซลล์ มีการรีไซเคิล nucleolus และ nuclear membrane แต่ละนิวเคลียสที่เกิดขึ้นจะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเป็นครึ่งหนึ่งแล้ว

5.            cytokinesis – เกิดเซลล์ลูกขึ้นสองเซลล์ กลไกแตกต่างกันในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

·       interphase II – ไม่มี DNA replication เหมือน interphase I หรือ interphase ของ mitosis เพราะ 1 โครโมโซม มี 2 โครมาทิดอยู่แล้ว

·       meiosis II - ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย คือ prophase II, metaphase II, anaphase II และ telophase II เหมือน mitosis ทั้ง 4 ระยะ คือมีการฉีก sister chromatid ออกจากกัน แล้วมี cytokinesis แบ่ง cytoplasm จนสุดท้ายที่สุดแล้วได้เซลล์ลูก 4 เซลล์ จากเซลล์แม่ 1 เซลล์