การแบ่งเซลล์ (Cell Division)

การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจะมีความเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ ในการแบ่งเซลล์นั้นจะมีขบวนการ 2 ขบวนการ เกิดสลับกันไป คือ การแบ่งตัวของนิวเคลียส และการแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (cytoplasm) โดยปกติเมื่อสิ้นสุดการแบ่งตัวของนิวเคลียสแล้ว ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมทันที การแบ่งตัวของนิวเคลียสมีอยู่ 2 แบบ คือ การแบ่งตัวแบบไมโทซิส และการแบ่งตัวแบบไมโอซิส

การแบ่งตัวนิวเคลียสแบบไมโทซิส (MITOSIS) เป็นการแบ่งตัวของเซลล์ร่างกายเพื่อที่จะเพิ่มจำนวนเซลล์หรือเพื่อทดแทนเซลล์ที่ตายไป การแบ่งตัวแบบนี้จะพบว่าจากเซลล์เดิม (Mother Cell) หนึ่งเซลล์ จะให้เซลล์ใหม่เกิดขึ้น 2 เซลล์ ซึ่งเรียกว่าเซลล์ลูก (Daughter Cell) ชนิดและจำนวนของโครโมโซมใหม่จะเหมือนกับเซลล์เดิมทุกประการ การแบ่งตัวของเซลล์วิธีนี้แบ่งออกเป็นระยะๆได้ 5 ระยะ โดยระยะต่างๆจะดำเนินติดต่อกันไปไม่มีการหยุดที่ระยะใดระยะหนึ่ง

1. ระยะอินเตอร์เฟส (INTERPHASE) เซลล์ที่อยู่ระยะนี้โครโมโซมในนิวเคลียสยังไม่ปรากฏให้เห็นเป็นแท่งแต่ที่เห็นได้ชัดในระยะนี้ คือ นิวคลีโอลัส (Nucleolus) และเยื่อหุ้มนิวเคลียส และเชื่อว่าเซลล์ในระยะนี้เป็นเซลล์ที่ตื่นตัวที่สุดในทางในการสังเคราะห์และในทางเมทาบอลิซึม (METABOLISM)

2. ระยะโพรเพส (PROPHASE) ในระยะที่โครโมโซม จะปรากฏให้เห็นเป็นแท่ง แต่ละแท่งจะประกอบด้วย 2 โครมาทิด ซึ่งจะยังยึดติดกันอยู่บริเวณหนึ่งที่เรียกว่า เซนโทรเมียร์ หรือเรียก ไคเนโตคอร์ ในขณะเดียวกัน เซนโทรโซม (Centrosome) ก็จะจำลองตัวเองออกเป็น 2 อัน (ในกรณีของเซลล์สัตว์) แล้วแต่ละอันจะเคลื่อนตัวแยกจากกันไปคนละขั้วของเซลล์ จากนั้นจะเกิดเส้นใยสปินเดิล (Spindle Fiber) ขึ้นโดยปลายหนึ่งของเส้นใยสปินเดิล จะรวมกันตรงขั้วของเซลล์ส่วนอีกปลายหนึ่งของเส้นใยแต่ละเส้น จะยึดโครโมโซมแต่ละแท่งไว้ตรงตำแหน่งเซนโทรเมียร์ ในตอนปลายของระยะนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสจะสลายไป

3. ระยะเมทาเฟส (METAPHASE) เป็นระยะที่โครโมโซมแต่ละแท่งซึ่งประกอบด้วย 2 โครมาทิด เคลื่อนที่มาอยู่ตรงกึ่งกลางของเซลล์ และเส้นใยสปินเดิลเตรียมพร้อมที่จะดึงโครโมโซมแต่ละแท่งให้แยกออกจากกันไปยังคนละขั้วของเซลล์ซึ่งอยู่ตรงข้าม

4. ระยะแอนาเฟส (ANAPHASE) ระยะนี้โครมาทิดของโครโมโซมแต่ละแท่ง จะถูกดึงให้แยกออกจากกันแล้วเคลื่อนที่ห่างออกจากกันเพื่อไปยังขั้วของเซลล์ โครมาทิดที่แยกจากกันนี้ เรียกชื่อใหม่ว่า โครโมโซมลูก (DAUGHTER CHROMOSOME)

5. ระยะเทโลเฟส (TELOPHASE) เป็นระยะที่โครโมโซมลูกเคลื่อนที่มารวมกันตรงขั้วของเซลล์ที่อยู่ตรงข้ามกัน จากนั้นโครโมโซมลูกแต่ละแท่งจะยืดตัวออกแล้วประสานกันเป็นเส้นใยโครมาทิด ขณะเดียวกันเส้นใยสปินเดิลจะละลายไปเกิดนิวคลีโอลัส และเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นล้อมรอบเส้นใยโครมาทิด ดังนั้นตอนปลายของระยะนี้จะเห็นเซลล์มีนิวเคลียส ปรากฏอยู่ 2 นิวเคลียส ซึ่งเป็นระยะที่สิ้นสุดขบวนการแบ่งตัวของนิวเคลียสถัดจากนี้จะมีการแบ่งตัวของไซโทพลาซึมตามมากล่าวคือจะเป็นเซลล์ลูก 2 เซลล์ แต่ถ้าเป็นเซลล์พืชจะมีการสะสมสารเซลล์ลูโลส (Cellulose) ขึ้นบริเวณกลางเซลล์แนวสะสมของเซลล์ลูโลสนี้ เรียกกว่า เซลล์เพลท (Cell Plate) จากนั้นแนวเซลล์เพลทจะขยายตัวออกไปจนจรดผนังเซลล์เดิมทั้ง 2 ข้าง ซึ่งเรียกแนวเซลล์เพลทนี้ใหม่ว่า มิดเดิล ลาเมลล่า (MIDDLE LAMELLA) ทำให้เกิดเซลล์ลูก 2 เซลล์ โดยสมบูรณ์

การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซีส (MEIOSIS) เป็นการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ เพื่อให้เซลล์ที่ได้ไปทำหน้าที่เป็นเซลล์สืบพันธุ์ (GAMETE) ขบวนการนี้มีการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม ซึ่งดำเนินติดต่อกันไป โดยแบ่งได้เป็น 2 ขั้นใหญ่ ๆ คือ

1.การแบ่งแบบไมโอซีสขั้นที่ 1 (MEIOSIS I)

2.การแบ่งแบบไมโอซีสขั้นที่ 2 (MEIOSIS II)

ผลที่ได้จากการแบ่งเซลล์แบบนี้จะได้เซลล์ใหม่เกิดขึ้น 4 เซลล์ จากเซลล์เดิมเพียง 1 เซลล์แต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเพียง 1 ชุด ในแต่ละขั้นของการแบ่งเซลล์จะมีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆด้วยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส คือมีระยะอินเตอร์เฟส โพรเพส เมทาเฟส แอนนาเฟส และเทโลเฟสตามลำดับ แต่มีข้อแตกต่างกันอยู่บ้าง ซึ่งสรุปได้ดังนี้
ในขั้นแรกของการแบ่ง นิวเคลียส แบบไมโอซีส จะมีปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นต่างไปจากการแบ่งแบบไมโทซีส คือในระยะโพรเพส หลังจากที่โครโมโซม แต่ละแท่งจำลองตัวเองแล้วแท่งที่เป็นคู่กัน หรือเป็นฮอมอโลกัส โครโมโซมกันจะมาเข้าคู่ขนานกันดังนั้นฮอมอโลกัส โครโมโซมแต่ละคู่ในระยะนี้จะเห็นเป็น 4 โครมาติด ในระยะต่อมาจะมีการเปลี่ยนแปลงคล้ายกับการแบ่งแบบไมโทซีส จนกระทั่งระยะแอนนาเฟส ฮอมอโลกัสโครโมโซมที่จะเข้าสู่คู่กันนั้นจะแยกออกจากกันไปยังคนละขั้วของเซลล์แล้วมีการแบ่งได้ 2 เซลล์ เซลล์แต่ละเซลล์ที่ได้ในขั้นนี้จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งของจำนวนเดิมแต่ว่าโครโมโซมแต่ละแท่งจะประกอบด้วย 2 โครมาทิด
ในขั้นที่สองของการแบ่งแบบไมโอซีส มีการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสที่ต่างไปจากการแบ่งไมโทซีส คือ ในระยะโพรเพสโครโมโซม แต่ละแท่งที่ประกอบด้วย 2 โครมาทิด จะไม่มีการจำลองโครโมโซมแต่ละแท่ง จะแยกออกจากกันไปขั้วตรงกันข้ามของเซลล์แล้วเข้ารวมกลุ่มที่ขั้วของเซลล์ในระยะเทโลเฟส