การเจริญเติบโตและการแบ่งเซลล์
การแบ่งเซลล์ (CELL DIVISION)
การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจะมีความเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ ในการแบ่งเซลล์นั้นจะมีขบวนการ 2 ขบวนการ เกิดสลับกันไป คือ การแบ่งตัวของนิวเคลียส (KARYOKINESIS) และการแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (CYTOPLASM) โดยปกติเมื่อสิ้นสุดการแบ่งตัวของนิวเคลียสแล้ว ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมทันที การแบ่งตัวของนิวเคลียสมีอยู่ 2 แบบ คือ การแบ่งตัวแบบไมโทซิส และการแบ่งตัวแบบไมโอซิส
การแบ่งนิวเคลียส (karyokinesis)
1. การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส (mitosis)
เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บางชนิด ในสิ่งมีชีวิตทั่วไป การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสจะเกิดขึ้นที่เซลล์ของร่างกาย (somatic cell) ทำให้จำนวนเซลล์ของร่างกายมีจำนวนมากขึ้น สิ่งมีชีวิตนั้นๆ จึงเจริญเติบโตขึ้น
การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน ก่อนที่จะมีการแบ่งเซลล์ เซลล์จะมีการเตรียมตัวให้พร้อมก่อน ระยะเวลาที่เซลล์เตรียมความพร้อมก่อนการแบ่ง จนถึงการแบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึมจนเสร็จสิ้น เรียกว่า วัฏจักรของเซลล์ (cell cycle) ซึ่งพบเฉพาะการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส
วัฏจักรของเซลล์ประกอบด้วยขั้นตอน 2 ขั้นตอน คือ
1) ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะที่เซลล์เตรียมตัวให้พรอ้มก่อนที่จะแบ่งนิวเคลียสและไซโทพลาซึม เซลล์ในระยะนี้ มีนิวเคลียสขนาดใหญ่ และเห็นนิวคลีโอลัสชัดเจนเมื่อย้อมสี แบ่งเป็นระยะย่อยได้ 3 ระยะ คือ
– ระยะก่อนสร้าง DNA หรือระยะ จี1 เตรียมความพร้อม มีการสร้าง Enzyme DNA polymeraseเพื่อเตรียมใช้ในการสังเคราะห์ DNA
– ระยะสร้าง DNA หรือระยะเอส ระยะที่มีการเพิ่มจำนวนDNAเป็น2เท่า(จำลองDNA)
– ระยะหลังสร้าง DNA หรือระยะ จี2 เตรียมความพร้อมก่อนแบ่ง DNA เพิ่มจำนวน Centrosome จาก1เป็น2อัน
2) ระยะที่มีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitotic phase หรือ M phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส เกิดขึ้นในช่วงสั้นๆ แล้วตามด้วยการแบ่งของไซโทพลาซึม การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส อาจแบ่งได้เป็น 4 ระยะคือ
– ระยะโพรเฟส (prophase) เป็นระยะที่นิวเคลียสยังมีเยื่อหุ้มอยู่
– ระยะเมทาเฟส (metaphase) เป็นระยะที่เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายตัว
– ระยะแอนาเฟส (anaphase) เป็นระยะที่โครโมโซมแยกกันเป็น 2 กลุ่ม
– ระยะเทโลเฟส (telophase) เกิดการแบ่งของไซโทพลาซึมขึ้น
2. การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซิส(meiosis)
การแบ่งเซลล์แบบนี้นิวเคลียสมีการเปลี่ยนแปลงโดยลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง เป็นการแบ่งเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เซลล์ร่างกายของคนมีโครโมโซมอยู่ 46 โครโมโซม หรือ 23 คู่ แต่ละคู่มีรูปร่างลักษณะเหมือนกัน เรียกโครโมโซมที่เป็นคู่กันว่า ฮอมอโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome) และเซลล์ที่มีโครโมโซมเข้าคู่กันได้เรียกว่า เซลล์ดิพลอยด์ (diploid cell) การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสนี้ นิวเคลียสมีการเปลี่ยนแปลง 2 รอบ
ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) มีการจำลองดีเอ็นเอ มีการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ และโปรตีนเพื่อเตรียมพร้อมที่จะแบ่งตัว โครโมโซมประกอบด้วย 2 โครมาทิด เยื่อหุ้มนิวเคลียสยังไม่สลายไป
ระยะแบ่งเซลล์ (cell division) แบ่งออกเป็น 2 ระยะคือ
1.ระยะไมโอซิส I (Meiosis I) เป็นระยะที่จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง แบ่งเป็น 4 ระยะคือ
1.1.ระยะโพรเฟส I เป็นช่วงที่ใช้เวลาถึง 90% ของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครมาตินหดตัวเข้ามาเป็นโครโมโซม โครโมโซมที่เป็นคู่กัน (homologous chromosome) มาเข้าคู่กัน ทำให้เห็นแต่ละคู่มี 4 โครมาทิด เกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างซิสเตอร์ โครมาติด ซึ่งเรียกว่า ครอสซิ่ง โอเวอร์ (crossing over) ซึ่งทำให้เกิดการกลายพันธุ์หรือการแปรผันพันธุกรรม ซึ่งแบ่งย่อยออกเป็น 5 ระยะคือ
-เลปโททีน (Leptotene) โครโมโซมเป็นเส้นใย ขนาดเล็กและยาวมากสานกันไปมาเรียกว่า โครโมนีมา(Chromonema) บางส่วนพันกันถี่มาก เมื่อย้อมสีจะติดสีเข้มดูคล้ายลูกปัดซึ่งเรียกว่า โครโมเมียร์ (Chromomere) เห็นนิวคลีโอลัสชัดเจน
-ไซโกทีน (Zygotene) ส่วนฮอมอโลกัสโครโมโซมมาจับคู่เรียงกันตามความยาวของโครโมโซม ทำให้โครโมเมียร์ตรงกันทุกจุด เรียกว่า ซิแนปส์ (Synapse) การเกิดซิแนปส์ทำให้มีการเข้าคู่ของแอลลีล
-แพคีทีน (Pachytene) โครโมนีมาพันแน่นขึ้นจนเห็นเป็นเส้นหนาชัดเจน เรียกว่า โครโมโซม โดยฮอมอโลกัสโครโมโซมอยู่กันเป็นคู่ เรียกว่า ไบเวเลนต์ (Bivalent) แต่ละไบเวเลนต์ประกอบด้วย 4 โครมาทิด เรียกสภาพนี้ว่า เทแทรด (Tetrad)
-ดิโพลทีน (Diplotene) เซนโทรเมียร์ของแต่ละฮอมอโลกัสโครโมโซมแยกออกจากกัน แต่มีบางส่วนของฮอมอโลกัสโครโมโซมยังพันกันอยู่ เรียกบริเวณนั้นว่า ไคแอสมา (Chiasma) ซึ่งอาจมีได้หลายตำแหน่ง มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนของนอนซิสเตอร์โครมาทิดเรียกว่า ครอสซิงโอเวอร์ (Crossing Over) ทำให้ยีนมีการเรียงตัวกันใหม่ และเกิดการแปรผันทางพันธุกรรม
-ไดอะไคนีซิส (Diakinesis) โครโมโซมหดสั้นมากขึ้นทำให้ไบเวเลนด์แยกตัวมากขึ้น โครโมโซมติดกันเฉพาะส่วนปลาย นิวคลีโอลัสและเยื่อหุ้มนิวเคลียสเริ่มสลายตัวไป ทำให้ไบเวเลนต์กระจายอยู่ในเซลล์
1.2.ระยะเมทาเฟส I โครโมโซมที่มี 4 โครมาติดมาเรียงตัวที่ระนาบกลางเซลล์ มีเส้นใยสปินเดิลจับที่ไคนีโตคอร์
1.3.ระยะแอนาเฟส I เป็นระยะที่มีการดึงโฮโมโลกัสโครโมโซมออกจากกัน เป็นระยะที่เกิดการลดจำนวนโครโมโซม
1.4.ระยะเทโลเฟส I และการแบ่งไซโตพลาสซึม แต่ละขั้วของเซลล์มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ (n) 2 ชุด (แต่ยังมีซิสเตอร์โครมาติดอยู่) มีการแบ่งไซโตพลาสซึมและสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นใหม่
2.ระยะไมโอซิส II (Meiosis II)
2.1.ระยะโพรเฟส II เป็นระยะที่สร้างเส้นใยสปินเดิลเพื่อดึงซิสเตอร์ โครมาติดออกจากกัน
2.2.ระยะเมตาเฟส II ซิสเตอร์โครมาติดเรียงอยู่กึ่งกลางเซลล์
2.3.ระยะอะนาเฟส II เป็นระยะที่ดึงซิสเตอร์โครมาติดออกจากกัน
2.4.ระยะเทโลเฟส II และการแบ่งไซโตพลาสซึม มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสและแบ่งไซโตพลาสซึมตามมา ในที่สุดจะได้เซลล์ลูก 4 เซลล์ ซึ่งมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ (n)
กระบวนการแบ่งไซโทพลาสซึม (CYTOPLASMIC DIVISION)
1.การแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส
1.1 ระยะอินเตอร์เฟส (INTERPHASE) เป็นการเตรียมความพร้อมสำหรับการแบ่งเซลล์ แบ่งเป็นขั้นตอนย่อยดังนี้
1.2.ระยะก่อนสร้าง DNA(G1 หรือ FIRST GAP)
1.3.ระยะสร้าง DNA (S หรือ SYNTHESIS) เป็นระยะที่เริ่มมีการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ โดยการจำลองตัวเอง
1.4.ระยะสิ้นสุดการสร้าง DNA (G2 หรือ SECOND GAP)
2. ระยะแบ่งเซลล์(MITOSIS)
2.1 ระยะโปรเฟส (PROPHASE) โครมาทินจะม้วนขดตัวจนปรากฏเป็นรูปร่างโคร
โมโซมชัดเจน
2.2 ระยะเมตาเฟส (METAPHASE) เห็นโครโมโซมมีรูปร่างสั้น และหนาชัดเจนที่สุดและเคลื่อนที่ไปเรียงตัวกันตามแนวกึ่งกลางเซลล์
2.3 ระยะแอนนาเฟส (ANAPHASE) โครมาโซมที่ติดกันเริ่มเคลื่อนที่แยกจากกันตรงบริเวณเซนโตรเมียร์
2.4 ระยะเทโลเฟส (TELOPHASE) เกิดเยื่อหุ้มนิวเคลียสล้อมรอบโครโมโซม
ข้อควรจำ
เซลล์ที่ไม่มีการแบ่งเซลล์ เพื่อสร้างขึ้นใหม่ จะพบว่าอยู่ในระยะอินเตอร์เฟสตลอดเวลา เช่น เซลล์ประสาท เซลล์หัวใจ และเซลล์กล้ามเนื้อเป็นต้น
การเจริญเติบโต
การเจริญเติบโตของสัตว์
.เซลล์เมื่อแบ่งตัวแล้วก็จะเปลี่ยนสภาพไป เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง การแบ่งเซลล์แบบ
ไมโทซิส ทำให้ได้จำนวนเซลล์เพิ่มมากขึ้น และเป็นผลให้เกิดการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ซึ่งตามปกติแล้วจะเกิดกระบวนการต่าง ๆ 4 กระบวนการ คือ
ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว เมื่อมีการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำรนวนเซลล์ก็จะทำให้เกิดการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศขึ้น ส่วนในพวกสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เมื่อเกิดปฏิสนธิแล้ว เซลล์ที่ได้ก็ คือ ไซโกต ซึ่งจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ให้มากขึ้น ผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ทำให้ได้เซลล์ใหม่มากขึ้น และมีขนาดเพิ่มขึ้น การจะมีเซลล์มากน้อยแค่ไหนก็แล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิตนั้นว่ามีขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่เท่าใด
..ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว การเพิ่มของโพรโทพลาซึมก็จัดว่า เป็นการเจริญเติบโต เมื่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแบ่งเซลล์ในตอนแรกเซลล์ใหม่ที่ได้จะมีขนาดเล็กกว่าเซลล์เดิม ในเวลาต่อมาเซลล์ใหม่ที่ได้จะสร้างสารต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้นทำให้ขนาดของเซลล์ใหม่นั้นขยายขนาดขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วย ในสิ่งมีชีวิตพวกที่เป็นหลายเซลล์ ผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ก็คือ การขยายขนาดให้ใหญ่โตขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วยเช่นกัน
..เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ (cell differentiation) สิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียวก็มีการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ เหมือนกัน เช่น มีการสร้างเซลล์ที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ดี เช่น การสร้าง เอนโดสปอร์ (endospore) ของแบคทีเรียในพวกสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินก็มี เช่น การสร้างเซลล์พิเศษซึ่งเรียกว่า เฮเทอโรซิสต์ (heterocyst) มีผนังหนาและสามารถจับก๊าซไนโตรเจนในอากาศเปลี่ยนเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่มีประโยชน์ต่อเซลล์ของสาหร่ายชนิดนั้น ๆ ได้ ในสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบมีเพศ เมื่อไข่และสเปิร์มผสมกันก็จะได้เซลล์ใหม่ คือ ไซโกต ซึ่งมีเพียงเซลล์เดียว ต่อมาไซโกตจะแบ่งตัวเพิ่มจำนวนเซลล์ให้มากขึ้น เซลล์ใหม่ ๆ ที่ได้จะเปลี่ยนแปลงไป เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ ทำหน้าที่ในการหดตัว ทำให้เกิดการเคลื่อนที่หรือเคลื่อนไหว เซลล์เม็ดเลือดแดง ทำหน้าที่ลำเลียงก๊าซออกซิเจน เซลล์ประสาททำหน้าที่ในการนำกระแสประสาทเกี่ยวกับความรู้สึก และคำสั่งต่าง ๆ เซลล์ต่อมไร้ท่อ ทำหน้าที่สร้างฮอร์โมน เป็นต้น จะเห็นได้ว่าเซลล์ภายในร่างการของเราจะเริ่มต้นมาจากเซลล์เซลล์เดียวกัน แต่มีการเปลี่ยนแปลงไป เพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ กันไป เพื่อให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ สามารถดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ กันได้
… เป็นผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์การเจริญเติบโต การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ ขบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้นในระยะเอมบริโออยู่ตลอดเวลาที่มีการสร้างอวัยวะต่าง ๆ ขึ้น อัตราเร็วของการสร้างในแต่ละแห่งบนร่างกายจะไม่เท่ากัน ทำให้เกิดรูปร่างของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดขึ้น โดยที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีแบบแผนและลักษณะต่าง ๆ เป็นแบบที่เฉพาะตัว และไม่เหมือนกับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ลักษณะต่าง ๆ เหล่านี้จะเป็นลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งถูกควบคุมโดยจีนบนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ
การเจริญเติบโตแบบที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างสมบูรณ์
สัตว์ประเภทนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างครบทั้ง 4 ขั้นตอนคือ ไข่จะฟักเป็นตัวอ่อน ต่อมาตัวอ่อนจะสร้างสารขึ้นมาห่อหุ้มร่างกายกลายเป็นดักแด้ และเกิดการลอกคราบเพื่อกำจัดเปลือกที่มีลักษณะอ่อนนุ่มซึ่งห่อหุ้มร่างกายออกไป แล้วสร้างเปลือกที่มีความแข็งขึ้นมาแทนกลายเป็นตัวเต็มวัย
การเจริญเติบโตแบบที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างไม่สมบูรณ์
การเจริญเติบโตแบบที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างทีละน้อย
การเจริญเติบโตแบบที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง
รูปแบบการเจริญเติบโตของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ
ข้อสอบ
ข้อใดเป็นตัวอย่างของการแบ่งเซลล์แบบไมโตรซิส
1. การแบ่งเซลล์ของสเปอร์มาโตโกเนียม
2. การแบ่งเซลล์ของไพรมอร์เดียล เจิร์มเซลล์
3. การสร้างสเปริ์มของพืชไม่มีดอก
4. การสร้างละอองเรณูของพืชไม่มีดอก
ก. 1 และ 2
ข. 1,2 และ 3
ค. 2,3 และ 4
ง. 1,2,3 และ 4
คำตอบ ตอบ ก.
1. BONE MARROW
2. NEURON
3. LYMPHOCYTE
4. SPERMATOCYTE
ก. 1,4
ข. 2,3,4
ค. 1,3,4
ง. 1,2,3,4
ตอบ ข.
uniquenessiam 
