การแบ งเชลล แบบไมโอซ ส ม การแบ งก คร ง เพราะอะไร

ไมโอซิสจะเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์สองครั้งซึ่งทำให้เกิดเซลล์ลูกสี่เซลล์ การแบ่งเซลล์ทั้งสองครั้งเรียกว่า ไมโอซิส I (meiosis I) และไมโอซิส II (meiosis II)

ไมโอซิส I ประกอบด้วยกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ครั้งแรก และไมโอซิส II ประกอบด้วยกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ครั้งที่สอง ก่อนการเกิดไมโอซิส เซลล์จะอยู่ในระยะอินเตอร์เฟสของวัฏจักรเซลล์ ซึ่งจะเกิดกระบวนการเช่นเดียวกับไมโทซิสรวมถึงการจำลองตัวของ DNA ก่อนการจำลองตัวของ DNA โครโมโซมจะมีแค่หนึ่งโครมาทิด หลังจากการจำลองตัวของ DNA แล้ว โครโมโซมจะประกอบด้วยสองโครมาทิด

ไมโอซิส I

ไมโอซิส I เป็นการแบ่งเซลล์ที่ทำให้เกิดการลดจำนวนโครโมโซมลง (reduction division) เป็นระยะที่ทำให้เซลล์ลูกทั้งสองมีการลดจำนวนโครโมโซมจากดิพลอยด์ไปเป็นแฮพลอยด์ ลำดับของเหตุการณ์ในไมโอซิส I สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ระยะ คือ โพรเฟส I (prophase I) เมทาเฟส I (metaphase I) แอนาเฟส I (anaphase I) และเทโลเฟส I (telophase I)

โพรเฟส I

เหตุการณ์หลายเหตุการณ์ในระยะนี้สามารถพบได้ในระยะโพรเฟสของไมโทซิสด้วยคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะสลายตัว เกิดการสร้างเส้นใยสปินเดิล และมีการขดตัวของโครโมโซม อย่างไรก็ตาม ในไมโอซิส เมื่อโครโมโซมขดตัวแล้วจะเกิดการไซแนปซิส (synapsis) ซึ่งทำให้โฮโมโลกัสโครโมโซมมาเข้าคู่แนบชิดกัน โครมาทิดทั้งสี่ของแต่ละคู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซมทำให้เกิดลักษณะที่เรียกว่า เทแทรด (tetrad) หรือไบเวเลนท์ (bivalent) เมื่อโครโมโซมเกิดการเข้าคู่กันแล้วจะเกิดการครอสซิงโอเวอร์ (crossing over) การครอสซิงโอเวอร์เป็นการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนของ DNA บนโฮโมโลกัสโครโมโซม โดยมีไคแอสมา (chiasma) เป็นบริเวณที่ไขว้กันของโครโมโซมเกิดลักษณะคล้ายตัว X

เมทาเฟส I

ในระยะนี้ โฮโมโลกัสโครโมโซมจะมาเรียงตัวที่แนวกึ่งกลางเซลล์ ทิศทางของแต่ละโฮโมโลกัสโครโมโซมจะเรียงตัวกันแบบสุ่ม จำนวนที่เป็นไปได้ในการจัดเรียงตัวของโครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีจำนวนโครโมโซมมากขึ้น

แอนาเฟส I

ในระยะนี้ โฮโมโลกัสโครโมโซมจะเกิดการแยกออกจากกัน ส่งผลให้จำนวนโครโมโซมลดลงจากดิพลอยด์ไปเป็นแฮพลอยด์ โฮโมโลกัสโครโมโซมจะเคลื่อนไปยังขั้วตรงข้ามกันของเซลล์

ลักษณะการแยกกันของโครโมโซมในระยะแอนาเฟส I ทำให้เกิดความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไมโทซิสและไมโอซิส ในระยะแอนาเฟสของไมโทซิส โครมาทิดจะแยกออกจากกัน แต่ในระยะแอนาเฟส I โฮโมโลกัสโครโมโซมจะแยกออกจากกัน ทำให้ในโครโมโซมที่แยกออกจากกันนั้นยังมีสองโครมาทิดอยู่

เทโลเฟส I

เทโลเฟส I ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เซลล์กลับไปอยู่ในสภาวะที่คล้ายกับในอินเตอร์เฟส กล่าวคือ โครโมโซมจะคลายตัวและมีลักษณะเป็นสายยาวขนาดบาง เกิดการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสอีกครั้ง หลังจากนั้นจะเกิดไซโทไคเนซิสแบ่งไซโทพลาซึมทำให้ได้เซลล์ลูกสองเซลล์

เนื่องจากไมโอซิส I จำนวนโครโมโซมทั้งหมดจึงถูกแบ่งออกเท่ากัน ดังนั้น ในแต่ละเซลล์ลูกจะมีหนึ่งในคู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซม ทำให้แต่ละเซลล์ได้รับครึ่งหนึ่งของข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์ต้นกำเนิด แต่ละโครโมโซมยังประกอบไปด้วยสองโครมาทิดเชื่อติดกันโดยเซนโทรเมียร์ จำนวนโครโมโซมสำหรับเซลล์จะถูกลดจากดิพลอยด์ (2n) ไปยังแฮพลอยด์ (n)

ไมโอซิส II

ไมโอซิส II ประกอบด้วย 4 ระยะ คือ โพรเฟส II (prophase II) เมทาเฟส II (metaphase II) แอนาเฟส II (anaphase II) และเทโลเฟส II (telophase II) เซลล์ลูกสองเซลล์ที่ได้จากไมโอซิส I จะดำเนินการต่อผ่านไมโอซิส II ส่งผลให้ได้ 4 เซลล์จากการแบ่งเซลล์ 2 ครั้ง ช่วงเวลาระหว่างเทโลเฟส I และการเริ่มต้นของไมโอซิส II จะไม่มีการจำลองตัวของ DNA ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์ที่เกิดไมโอซิส II จะเหมือนกับที่อยู่ในเซลล์ในช่วงปลายของไมโอซิส I เหตุการณ์ในลำดับการแบ่งเซลล์ของไมโอซิส II จะเหมือนกับที่เกิดขึ้นในไมโทซิส

โพรเฟส II

ระยะโพรเฟส II จะเหมือนกับระยะโพรเฟสในไมโทซิส กล่าวคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียสเกิดการสลายตัวและเริ่มสร้างเส้นใยสปินเดิลขึ้น โครโมโซมเกิดการขดตัว อย่างไรก็ตาม ระยะนี้จะแตกต่างจากโพรเฟส I คือ เซลล์จะเป็นแบบแฮพลอยด์ ไม่ใช่ดิพลอยด์ ในแต่ละโครโมโซมจะประกอบด้วยสองโครมาทิดเชื่อมติดกันด้วยเซนโทรเมียร์

เมทาเฟส II

ระยะเมทาเฟส II ก็จะมีลักษณะคล้ายกับเมทาเฟสคือ เกิดการเรียงตัวของโครโมโซมที่แนวกึ่งกลางเซลล์

แอนาเฟส II

ระยะแอนาเฟส II จะแตกต่างจากระยะแอนาเฟส I ของไมโอซิส เนื่องจากในระยะแอนาเฟส II เซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมจะถูกแบ่งแยกออก และโครมาทิดก็จะถูกเรียกว่า โครโมโซมลูก (daughter chromosome) ซึ่งจะเคลื่อนไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ กระบวนการนี้จะคล้ายกับไมโทซิส ในระยะนี้จะไม่พบคู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซม ดังนั้น การแยกและการรวมกลุ่มอย่างอิสระไม่สามารถเกิดขึ้นได้เหมือนในไมโอซิส I

เทโลเฟส II

ระหว่างเทโลเฟส II เซลล์จะกลับเข้าสู่สภาวะที่ไม่แบ่งเซลล์ เกิดการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นใหม่ โครโมโซมคลายตัว และเกิดไซโทไคเนซิสเพื่อแบ่งไซโทพลาซึม หลังจากระยะเทโลเฟส II จะเกิดการพัฒนาเติบโต (maturation) เซลล์ทั้งสี่ไปเป็นเซลล์สืบพันธุ์ เช่น อสุจิหรือไข่ ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดรวมถึงในคน เซลล์ไข่จะถูกผลิตขึ้นโดยสามในสี่เซลล์ที่ได้จากไมโอซิสจะสลายไป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหนึ่งเซลล์ที่กลายเป็นไข่นั้นถูกเลือกแบบสุ่ม ความเป็นไปได้ที่จะได้รับยีนใด ๆ จึงไม่ถูกกระทบ

การเปรียบเทียบระหว่างไมโทซิสและไมโอซิส

โดยพื้นฐาน ไมโอซิสจะลดจำนวนชุดของโครโมโซมลงจากสอง (ดิพลอยด์) ไปเป็นหนึ่ง (แฮพลอยด์) แต่ในไมโทซิสจำนวนชุดของโครโมโซมจะเท่าเดิม ดังนั้น ไมโอซิสจึงทำให้ได้เซลล์ลูกที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมแตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดและแตกต่างกันระหว่างเซลล์อื่น แต่ในไมโทซิสจะทำให้ได้เซลล์ลูกที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมเหมือนกันกับในเซลล์ต้นกำเนิดและเหมือนกันกับเซลล์อื่นที่ได้ออกมาด้วย

มี 3 เหตุการณ์ที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งเกิดขึ้นในไมโอซิสระยะไมโอซิส I คือ

ในระยะโพรเฟส I จะมีการไซแนปซิสและครอสซิงโอเวอร์ในคู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซม ไซแนปซิสและครอสซิงโอเวอร์ปกติจะไม่เกิดขึ้นในโพรเฟสของไมโทซิส

ในระยะเมทาเฟส I คู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซมจะมาเรียงตัวที่แนวกึ่งกลางเซลล์

ในระยะแอนาเฟส I จะเกิดการแยกของโฮโมโลกัสโครโมโซมไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ ในขณะที่ระยะแอนาเฟสของไมโทซิสจะเกิดการแยกของซิสเตอร์โครมาทิด

เอกสารอ้างอิง

Enger, E.D., Ross, F.C., and Bailey, D.B. (2012). Concepts in biology. 14th ed. United States of America: McGraw-Hill.

Freeman, S., Allison, L., Black, M., Podgorski, G., Quillin, K., Monroe, J., and Taylor, E. (2014). Biological science. 5th ed. United States of America: Pearson Education, Inc.

Hoefnagels, M. (2015). Biology: concepts and investigations. 3rd ed. United States of America: McGraw-Hill Education.

Mason, K.A., Losos, J.B., Singer, S.R., Raven, P.H., and Johnson, G.B. (2017). Biology. 11th ed. United States of America: McGraw-Hill Education.

Rang, H.P., Dale, M.M., Ritter, J.M., Flower, R.J., and Henderson, G. (2012). Rang and Dale’s pharmacology. 7th ed. China: Elsevier Inc.

Reece, J.B., Urry, L.A., Cain, M.L., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., and Jackson, R.B. (2014). Campbell biology. 10th ed. United States of America: Pearson Education, Inc.

Starr, C., Evers, C.A., and Starr, L. (2010). Biology: today and tomorrow with physiology. 3rd ed. United States of America: Brooks/Cole, Cengage Learning.