การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการสำคัญของสิ่งมีชีวิตที่ทำให้สิ่งมีชีวิตมีการเจริญเติบโตพัฒนาการจากเซลล์หนึ่งเซลล์กลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีอวัยวะต่าง ๆ อย่างครบถ้วน โดยในการแบ่งเซลล์ เซลล์จะมีการถ่ายทอดโครงสร้างต่าง ๆ รวมถึงสารพันธุกรรมภายในเซลล์ไปสู่เซลล์ใหม่ จึงได้เซลล์ใหม่ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับเซลล์เดิม
การแบ่งเซลล์ในร่างกายของมนุษย์สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส และการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ซึ่งมีลักษณะการแบ่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนี้
1. การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis)การแบ่งเซลล์ในร่างกายของมนุษย์สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส และการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ซึ่งมีลักษณะการแบ่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนี้
เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มปริมาณเซลล์ภายในร่างกาย (somatic cell) ของสิ่งมีชีวิต โดยในเซลล์ร่างกายจะมีจำนวนโครโมโซมอยู่ 2 ชุด (2n) หรือดิพลอยด์ (diploid) และเมื่อผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสจนสมบูรณ์แล้ว จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีโครโมโซม 2 ชุดเท่าเดิม และมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนเดิมทุกประการ ทำให้มีจำนวนเซลล์ในร่างกายเพิ่มมากขึ้นสิ่งมีชีวิตจึงเจริญเติบโตมากขึ้น
ขั้นตอนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส สามารถจำแนกได้เป็น 2 ขั้นตอนใหญ่ ดังนี้
1) ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะเตรียมความพร้อมของเซลล์ในระยะนี้จะมีนิวเคลียสขนาดใหญ่ และเมื่อนำเซลล์มาย้อมสีแล้วมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นนิวคลีโอลัสภายในเคลียสได้อย่างชัดเจน แบ่งเป็นระยะย่อยได้ 3 ระยะ คือ
1. ระยะจี 1 (G1) หรือระยะก่อนสร้างดีเอ็นเอเป็นระยะที่มีการสะสมสารเอนไซม์ต่าง ๆ เพื่อใช้ในการสร้างสารพันธุกรรม
2. ระยะเอส (S) หรือระยะสร้างดีเอ็นเอ เป็นระยะที่มีการจำลองโครโมโซมเพิ่มขึ้นมาอีก 1 ชุด (chromosome duplication)
3. ระยะจี 2 (G2) หรือระยะหลังสร้างดีเอ็นเอ เป็นระยะที่มีการสร้างสารต่าง ๆ ที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์ เช่น อาร์เอ็นเอ ดีเอ็นเอ โปรตีน เป็นต้น
2) ระยะการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitotic phase หรือ M phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส ใช้ระยะเวลาในการเกิดช่วงสั้น ๆ แล้วจะตามด้วยการแบ่งไซโทพลาซึม การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส แบ่งได้เป็น 4 ระยะ คือ
1. ระยะโพรเฟส (prophase) เป็นระยะที่โครมาทินม้วนขดตัว จนสามารถมองเห็นแท่งโครโมโซมอยู่เป็นคู่ยึดติดกันอยู่ที่เซนโทรเมียร์ (centromere) เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสหายไป
2. ระยะเมทาเฟส (metaphase) เป็นระยะที่โครโมโซมเคลื่อนตัวไปเรียงตามแนวกึ่งกลางของเซลล์มองเห็นแท่งโครโมโซมและศึกษาความแตกต่างของลักษณะโครโมโซมได้ชัดเจน
3. ระยะแอนาเฟส (anaphase) เป็นระยะที่แท่งโครโมโซมถูกดึงให้แยกออกจากกัน กลายเป็นแท่งเดียว 2 กลุ่ม อยู่แต่ละขั้วของเซลล์
4. ระยะเทโลเฟส (telophase) เป็นระยะที่โครโมโซมในแต่ละขั้วของเซลล์มีการคลายตัวเป็นเส้นยาว เยื่อหุ้มนิวเคลียสและเยื่อหุ้มนิวคลีโอลัสเริ่มปรากฏให้เห็น
เมื่อสิ้นสุดกระบวนการแบ่งนิวเคลียส เซลล์จะมีการแบ่งไซโทพลาซึมต่อไป ซึ่งในขั้นนี้จะมีความแตกต่างกันระหว่างเซลล์พืชกับเซลล์สัตว์ คือ ในกรณีเซลล์สัตว์ เซลล์จะมีการคอดเข้าไปในบริเวณกลางเซลล์จนแยกออกเป็น 2 เซลล์ ส่วนในเซลล์พืชจะมีการสร้างผนังกั้นเซลล์ (cell plate) ขึ้นกลางเซลล์แล้วขยายออกไปจนถึงเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์เดิม เกิดเป็นเซลล์ใหม่จำนวน 2 เซลล์
ไมโทซิส (Mitosis) เป็นการแบ่งเซลล์ (ชีววิทยา)แบบแบ่งตัวโดยตรง คือ นิวเคลียสค่อยๆ ยาวออกและเกิดคอดลงแล้วแบ่งไซโตพลาสซึมเป็น 2 ส่วนกลายเป็น 2 เซลล์ โดยทั้ง 2 เซลล์ต่างมีคุณสมบัติเหมือนเซลล์เดิม จำนวนโครโมโซม หลังการแบ่งจะเท่าเดิม (2n) เพราะไม่มีการแยกคู่ ของโฮโมโลกัสโครโมโซม การแบ่งเซลล์แบบนี้จะพบมากในสัตว์เซลล์เดียว
2. การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)
เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้เกิดการลดจำนวนโครโมโซมภายในนิวเคลียสลงเหลือเพียงชุดเดียว (n) เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเซลล์ที่ทำหน้าที่แบ่งเซลล์แบบไมโอซิสนี้ เรียกว่า โกแนด (gonad) ในเพศหญิงจะพบเซลล์ชนิดนี้ในรังไข่ ซึ่งทำหน้าที่สร้างไข่ (ovum) ส่วนในเพศชายจะพบเซลล์ชนิดนี้ในอัณฑะ (testis) ซึ่งทำหน้าที่สร้างตัวอสุจิ (sperm)
กระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส จะมีการแบ่งเซลล์ต่อเนื่องกัน 2 รอบ เรียกการแบ่งเซลล์รอบแรกว่าไมโอซิส 1 และเรียกการแบ่งเซลล์รอบสองว่า ไมโอซิส 2 ซึ่งมีลักษณะการแบ่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนี้
1. ไมโอซิส 1 เป็นระยะแบ่งเซลล์ที่ทำให้ได้เป็นเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ โดยแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม เรียกว่า แฮพลอยด์เซลล์ (n) โดยมีขั้นตอนดังนี้
1) อินเตอร์เฟส 1 เป็นระยะเตรียมความพร้อมของเซลล์ เช่นเดียวกันกับระยะอินเตอร์เฟสในไมโทซิส
2) โพรเฟส 1 เป็นระยะที่มีการเปลี่ยนแปลงหลายประการ โดยเริ่มตั้งแต่สายโครมาทินหดตัวพันกันหนาแน่นกลายเป็นแท่งโครโมโซม จากนั้นคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมาเข้าคู่กัน โดยในระหว่างการเข้าคู่กันคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครโมโซม ทำให้ลักษณะของสิ่งมีชีวิตบนโครโมโซมีการเปลี่ยนแปลง จึงเป็นสาเหตุของการแปรผันต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต
3) เมทาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมมาเรียงตัวกันอยู่กลางเซลล์ จึงทำให้เห็นเป็นแถวโครโมโซมเรียงตัว 2 แถว คู่กัน
4) แอนาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมถูกดึงให้แยกตัวจากกันไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ จึงเกิดเป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแฮพลอยด์
5) เทโลเฟส 1 เป็นระยะที่โครโมโซมถูกแบ่งเป็น 2 กลุ่มที่แต่ละขั้วของเซลล์ มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสและการแบ่งแยกส่วนไซโทพลาซึมจนเกิดเป็นเซลล์ลูก 2 เซลล์ ซึ่งมีโครโมโซมแบบแฮพลอยด์ และโครโมโซมจะมีการคลายตัวออกก่อนที่จะเข้าสู่ระยะไมโอซิส 2
2. ไมโอซิส 2 เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้จำนวนเซลล์ใหม่เพิ่มขึ้นจาก 2 เซลล์ ไปเป็น 4 เซลล์ โดยจะยังคงจำนวนชุดโครโมโซมเดิมที่เป็นแฮพลอยด์ การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้จะมีลักษณะคล้ายกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เว้นแต่ไม่มีการสังเคราะห์โครโมโซมใหม่ ดังนี้
1) โพรเฟส 2 เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไปโครโมโซม หดสั้นมากขึ้น จนทำให้เห็นแท่งโครโมโซมได้อย่างชัดเจน
2) เมทาเฟส 2 โครโมโซมมาเรียงตัวในแนวกลางของเซลล์
3) แอนาเฟส 2 แท่งโครโมโซมถูกดึงแยกจากกันกลายเป็นแท่งเดียว ไปรวมกันอยู่ที่แต่ละขั้วของเซลล์
4) เทโลเฟส 2 โครโมโซมมารวมกันที่ขั้วเซลล์และมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสจนได้ 4 นิวเคลียสแต่ละนิวเคลียสมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ หลังจากนั้นจึงเกิดการแบ่งไซโตพลาซึมได้เป็นเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โครโมโซมในนิวเคลียสจึงเริ่มคลายตัวกลับเป็นสายยาว
เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้เกิดการลดจำนวนโครโมโซมภายในนิวเคลียสลงเหลือเพียงชุดเดียว (n) เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเซลล์ที่ทำหน้าที่แบ่งเซลล์แบบไมโอซิสนี้ เรียกว่า โกแนด (gonad) ในเพศหญิงจะพบเซลล์ชนิดนี้ในรังไข่ ซึ่งทำหน้าที่สร้างไข่ (ovum) ส่วนในเพศชายจะพบเซลล์ชนิดนี้ในอัณฑะ (testis) ซึ่งทำหน้าที่สร้างตัวอสุจิ (sperm)
กระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส จะมีการแบ่งเซลล์ต่อเนื่องกัน 2 รอบ เรียกการแบ่งเซลล์รอบแรกว่าไมโอซิส 1 และเรียกการแบ่งเซลล์รอบสองว่า ไมโอซิส 2 ซึ่งมีลักษณะการแบ่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนี้
1. ไมโอซิส 1 เป็นระยะแบ่งเซลล์ที่ทำให้ได้เป็นเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ โดยแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม เรียกว่า แฮพลอยด์เซลล์ (n) โดยมีขั้นตอนดังนี้
1) อินเตอร์เฟส 1 เป็นระยะเตรียมความพร้อมของเซลล์ เช่นเดียวกันกับระยะอินเตอร์เฟสในไมโทซิส
2) โพรเฟส 1 เป็นระยะที่มีการเปลี่ยนแปลงหลายประการ โดยเริ่มตั้งแต่สายโครมาทินหดตัวพันกันหนาแน่นกลายเป็นแท่งโครโมโซม จากนั้นคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมาเข้าคู่กัน โดยในระหว่างการเข้าคู่กันคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครโมโซม ทำให้ลักษณะของสิ่งมีชีวิตบนโครโมโซมีการเปลี่ยนแปลง จึงเป็นสาเหตุของการแปรผันต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต
3) เมทาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมมาเรียงตัวกันอยู่กลางเซลล์ จึงทำให้เห็นเป็นแถวโครโมโซมเรียงตัว 2 แถว คู่กัน
4) แอนาเฟส 1 เป็นระยะที่คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมถูกดึงให้แยกตัวจากกันไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ จึงเกิดเป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแฮพลอยด์
5) เทโลเฟส 1 เป็นระยะที่โครโมโซมถูกแบ่งเป็น 2 กลุ่มที่แต่ละขั้วของเซลล์ มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสและการแบ่งแยกส่วนไซโทพลาซึมจนเกิดเป็นเซลล์ลูก 2 เซลล์ ซึ่งมีโครโมโซมแบบแฮพลอยด์ และโครโมโซมจะมีการคลายตัวออกก่อนที่จะเข้าสู่ระยะไมโอซิส 2
2. ไมโอซิส 2 เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้จำนวนเซลล์ใหม่เพิ่มขึ้นจาก 2 เซลล์ ไปเป็น 4 เซลล์ โดยจะยังคงจำนวนชุดโครโมโซมเดิมที่เป็นแฮพลอยด์ การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้จะมีลักษณะคล้ายกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เว้นแต่ไม่มีการสังเคราะห์โครโมโซมใหม่ ดังนี้
1) โพรเฟส 2 เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไปโครโมโซม หดสั้นมากขึ้น จนทำให้เห็นแท่งโครโมโซมได้อย่างชัดเจน
2) เมทาเฟส 2 โครโมโซมมาเรียงตัวในแนวกลางของเซลล์
3) แอนาเฟส 2 แท่งโครโมโซมถูกดึงแยกจากกันกลายเป็นแท่งเดียว ไปรวมกันอยู่ที่แต่ละขั้วของเซลล์
4) เทโลเฟส 2 โครโมโซมมารวมกันที่ขั้วเซลล์และมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสจนได้ 4 นิวเคลียสแต่ละนิวเคลียสมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ หลังจากนั้นจึงเกิดการแบ่งไซโตพลาซึมได้เป็นเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โครโมโซมในนิวเคลียสจึงเริ่มคลายตัวกลับเป็นสายยาว
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ไมโอซิส1
ไมโอซิส 1 แบ่งเป็น 5 ระยะย่อยๆ ดังนี้1. อินเตอร์เฟส 1 (ดูจากการแบ่งแบบไมโทซิส)2. โปรเฟส 1 มี 5 ระยะ (ดูจาก ไมโทซิสโปรเฟส )3. เมทาเฟส1 โครโมโซมที่มีการเข้าคู่กันอยู่แล้วจากระยะโปรเฟส 1 อาจเกิดการครอสซิ่งโอเวอร์หรือไม่ก็ได้ มาเรียงตัวตรงกลางเซลล์ เป็น ไบวาเลนต์ มีสปินเดิลไฟเบอร์มายึดที่เซนโตเมียร์ไปที่ขั้วเซลล์4. อนาเฟส1 สายสปินเดิลไฟเบอร์หดตัวสั้นเข้าดึงให้ฮอโมโลกัสโคร โมโซม แยกไปที่ขั้วของเซลล์5. เทลโลเฟส 1. โครโมโซมแยกไปที่ขั้วเซลล์ ลดจำนวนลงครึ่งหนึ่ง (n) จาก 1 เซลล์ เดิม เป็น 2 เซลล์ใหม่
