การแบงเซลล

Cell Division

• เปนทอยของหนวยพนธกรรม(gene) ซงท ำหนำทควบคมและถำยทอดขอมลเกยวกบลกษณะทำงพนธกรรมตำงๆ ของสงมชวต เชน ลกษณะของเสนผม สของตำ หมเลอด สผว ควำมสง ฯลฯ

• เปนโครงสรำงทอยในนวเคลยส พบทงในเซลลพชและเซลลสตว

โครโมโซม (chromosome)

• ขณะทเซลลไมแบงตว จะไมเหนโครโมโซม เนองจำกโครโมโซมอยในลกษณะเปนเสนใยเลกๆ สำนกนเปนรำงแหอยในนวเคลยส ซงเสนใยนเรยกวำ โครมาตน (Chromatin)

• โครมาตน คอ สำยของ DNA ทพนรอบโปรตนฮสโทน (histone) ท ำใหรปรำงโครมำตนคลำยลกปดทเรยงตอๆ กน ม DNA พนรอบลกปดนน

• เมอเซลลมกำรแบงตว โครมำตนจะขดตวสนเขำ และหนำขน จนมลกษณะเปนแทง เรยกวำ โครโมโซม

ลกษณะของโครโมโซม (chromosome)

แตละโครโมโซม ประกอบดวย 2 โครมำทด (chromatid) ยดตดกนตรงเซนโทรเมยร (centromere) สวนของโครโมโซมทยนออกไปจำกเซนโทรเมยร เรยกวำ แขน (arm)

ลกษณะของโครโมโซม (chromosome)

โครโมโซม แบงเปนแบบตำงๆ ไดดงน • เมตาเซนตรก (Metacentric) เปนโครโมโซมทมแขนยน 2 ขำงออกจำกเซนโทรเมยรเทากนหรอเกอบเทากน

• ซบเมตาเซนตรก (Submetacentric) เปนโครโมโซมทมแขนยนออกมำ 2 ขำงจำกเซนโทรเมยรไมเทากน

• อะโครเซนตรก (Acrocentric) เปนโครโมโซมทมลกษณะเปนแทง โดยมเซนโทรเมยรอยใกลกบปลายขางใดขางหนง จงเหนสวนเลกๆ ยนออกจำกเซนโทรเมยร

• เทโลเซนตรก (Telocentric) เปนโครโมโซมทมลกษณะเปนแทง โดยมเซนโทรเมยรอยตอนปลายสดของโครโมโซม

• สงมชวตตางชนดกน จะมจ านวนโครโมโซมแตกตางกน • จ านวนโครโมโซมของสงมชวตแตละชนดจะมจ ำนวนคงท

• การน าโครโมโซมขนาดตางๆ มาเรยงกน เรยกวา แครโอไทป (Karyotype) โดยจ าแนกตามลกษณะ ขนาด และต าแหนงของเซนโทรเมยร

• โครโมโซมในเซลลรางกายของคนม 46 แทง (23 ค) แบงเปน 2 ชนด คอ 1. โครโมโซมรำงกำย (autosome) มจ านวน 22 ค (คท 1 – 22) เหมอนกนทงเพศหญงและชาย 2. โครโมโซมเพศ (sex chromosome) จ านวน 1 ค ในเพศหญงจะเปน XX สวนเพศชายเปน XY โดยโครโมโซม Y จะมขนาดเลกกวาโครโมโซม X • ดงนน ผหญงจะมโครโมโซม 44 + XX แทง สวนผชายจะมโครโมโซม 44 +

XY แทง

โครโมโซมของมนษย

โครโมโซมของมนษย

• การแบงเซลลม 2 ขนตอน คอ 1. กำรแบงนวเคลยส (karyokinesis) ม 2 แบบ คอ 1.1 การแบงแบบไมโทซส (mitosis) 1.2 การแบงแบบไมโอซส ( meiosis) 2. กำรแบงไซโทพลำซม (cytokinesis) ม 2 แบบ คอ 2.1 แบบทเยอหมเซลลคอดกวจาก 2 ขาง เขาใจกลางเซลล เรยกวาแบบ furrow type ซงพบในเซลลสตว

2.2 แบบทมการสรางเซลลเพลท (cell plate) มากอตวบรเวณกงกลางเซลลขยายไป 2 ขางของเซลล เรยกวาแบบ cell plate type ซงพบในเซลลพช

กำรแบงเซลล (Cell Division)

ขนตอนโดยรวมของกำรแบงเซลล

การแบงเซลล (Cell Division)

การแบงนวเคลยส (Karyokinesis)

การแบงไซโทพลาซม (Cytokinesis)

ไมโทซส (mitosis)

ไมโอซส (meiosis)

การเกดรองแบง (furrow type)

เซลลสตว

การเกดแผนกนเซลล (cell plate type )

เซลลพช

• เปนการแบงเซลลเพอเพมจ ำนวนเซลลของรำงกำยในการเจรญเตบโตของสงมชวตหลายเซลล หรอการแบงเซลลเพอการสบพนธในสงมชวตเซลลเดยวและหลายเซลลบางชนด เชน พช

• ไมมกำรลดจ ำนวนชดโครโมโซม (2n ไป 2n หรอ n ไป n ) • เมอสนสดการแบงเซลลจะได 2 เซลลใหมทมโครโมโซมเทาๆ กน • พบทเนอเยอเจรญปลายยอด, ปลายราก, แคมเบยมของพช, เนอเยอบผว,

ไขกระดกในสตว, การสรางสเปรมและไขของพช • ม 5 ระยะ คอ อนเตอรเฟส (interphase), โพรเฟส (prophase), เมทาเฟส

(metaphase), แอนาเฟส (anaphase) และเทโลเฟส (telophase)

กำรแบงเซลลแบบไมโทซส (Mitosis)

วฏจกรของเซลล (Cell cycle) วฏจกรของเซลล หมายถง ชวงระยะเวลาการเปลยนแปลงของเซลลในขณะทเซลลมการแบงตว ประกอบดวย 2 ระยะ คอ การเตรยมความพรอมทจะแบงตว และกระบวนการแบงเซลล

1. ระยะอนเตอรเฟส (Interphase) ระยะนเปนระยะเตรยมตวทจะแบงเซลล แบงออกเปน 3 ระยะยอย คอ - G1: ระยะกอนกำรสรำง DNA เปนระยะทเซลลมการเจรญเตบโตเตมท และสรางสารบางอยาง เพอเตรยมพรอมในการสราง DNA ตอไป

- S: ระยะสรำง DNA (DNA replication) เปนระยะทมการสงเคราะห DNA เพมขนอก 1 เทาตว หรอมการจ าลองโครโมโซมอก 1 ชด โดยโครโมโซมทจ าลองขนจะตดกบทอนเกาทเซนโทรเมยร

- G2: ระยะหลงสรำง DNA เซลลมการเจรญเตบโตและเตรยมพรอมแบงโครโมโซมและไซโทพลาสซมตอไป

วฏจกรของเซลล (Cell cycle)

2. ระยะ M (M-phase) • เปนระยะทมกำรแบงนวเคลยส และแบงไซโทพลำสซม • โครโมโซมจะมการเปลยนแปลงหลายขนตอนกอนทจะถกแบงแยกออก

จากกน ประกอบดวย 4 ระยะยอย คอ โพรเฟส, เมทาเฟส, แอนาเฟส และเทโลเฟส

• ในเซลลบางชนด เชน เซลลเนอเยอเจรญของพช เซลลไขกระดก (เพอสรางเมดเลอดแดง) เซลลบผว พบวา เซลลจะมการแบงตวอยเกอบตลอดเวลา จงกลาวไดวาเซลลเหลานอยในวฏจกรของเซลลตลอด

• แตเซลลบางชนด เมอแบงเซลลแลวจะไมแบงตวอกตอไป นนคอเซลลจะไมเขาสวฏจกรของเซลลอก เขำส G0 จนกระทงเซลลชราภาพและตายไปในทสด

สรปขนตอนตำงๆ ของ กำรแบงเซลลแบบโมโทซส

• เซลลมการเปลยนแปลงทางเคมมากทสด หรอมเมทาบอลซมสงมาก จงเรยก Metabolic stage

• ใชเวลำนำนทสด ดงนน ถาศกษาการแบงเซลลแบบไมโทซส จากกลองจลทรรศน จะพบเซลลปรากฏอยในระยะนมากทสด

• มการสงเคราะห DNA ขนมาอก 1 เทาตว หรอมกำรจ ำลองโครโมโซมอก 1 ชด แตยงตดกนอยทเซนโทรเมยร ดงนนโครโมโซม 1 แทง จะม 2 โครมาทด โดยโครมาทดของโครโมโซมทอนเดยวกน เรยกวา sister chromatid

• ระยะนโครโมโซมจะมควำมยำวมำกทสด และเซนทรโอแบงเปน 2 อน

Interphase

Interphase

• โครมาทดหดสน ท าใหเหนชดเจนวา 1 โครโมโซม ม 2 โครมาทด • เยอหมนวเคลยส และนวคลโอลสสลายไป • เซนทรโอล (ในเซลลสตว) จะเคลอนท แยกไปอยตรงขามกน ในแตละ

ขวเซลล และสรางเสนใยโปรตน เรยกวา ไมโทตก สปนเดล (mitotic spindle) หรอ สปนเดล ไฟเบอร (spindle fiber) ไปเกาะทเซนโทรเมยร ของทกโครโมโซม

• ส าหรบในเซลลพช ไมมเซนทรโอล แตมไมโทตกสปนเดล การกระจายออก จากขวทอยตรงขามกน (polar cap)

Prophase

Prophase

• โครโมโซมเรยงตวอยในแนวกงกลางเซลล • โครโมโซมหดสนมากทสด สะดวกตอการเคลอนท • ระยะนเหมาะตอการนบจ านวนโครโมโซม, จดเรยงโครโมโซมเปนคๆ

หรอทเรยกวาแครโอไทป ( karyotype) หรอเหมาะตอการศกษารปราง ความผดปกตของโครโมโซม

• ตอนปลายของระยะน เซนโทรเมยรจะแบงครง ท าใหโครมาทดเรมแยกจากกน

Metaphase

Metaphase

• ระยะนไมโทตก สปนเดล หดสนเขา ดงใหโครมำทดแยกตวออกจำกกน โครมาทด จะคอยๆ เคลอนไปยงแตละขวของเซลล

• โครโมโซมภายในเซลลเพมเปน 2 เทา หรอจาก 2n เปน 4n • เหนโครโมโซม มรปรางคลายอกษร ตวว ( V), ตวเจ ( J) และตวไอ ( I)

ขนอยกบต าแหนงของเซนโทรเมยร วาอยกงกลางของโครโมโซม หรอคอนขางปลาย หรอเกอบปลายสด

• ใชเวลำสนทสด

Anaphase

Anaphase

• โครมาทดทแยกออกจากกน จะเรยกวา โครโมโซมลก (daughter chromosome) ซงจะไปรวมกลมในแตละขวของเซลล

• เยอหมนวเคลยสและนวคลโอลสเรมปรากฏ แตไมโทตกสปนเดลจะสลายไป • มการแบงไซโทพลาสซมออกเปน 2 สวน เซลลสตว เยอหมเซลลคอดกวจาก 2 ขาง เขาใจกลางเซลล เซลลพช เกดเซลลเพลท (cell plate) กนตรงแนวกลางเซลล ขยายไป 2 ขางของเซลล ซงตอมาเซลลเพลทจะกลายเปนสวนของผนงเซลล • ผลสดทำย ไดเซลลใหม 2 เซลล เซลลละ 2n เหมอนเดมทกประการ

Telophase

cell plate

Telophase

ไมโทซส (Mitosis) 1. อนเตอรเฟส (interphase) 2. โพรเฟส (prophase) 3. เมทำเฟส (metaphase) 4. แอนำเฟส (anaphase) 5. เทโลเฟส (telophase)

• เปนการแบงเซลลเพอสรำงเซลลสบพนธของสตว ซงเกดในวยเจรญพนธของสงมชวต โดยพบในอณฑะ (testes) และรงไข (ovary)

• นอกจากนยงเปนการแบงเซลลเพอสรำงสปอร (spore) ในพช ซงพบในอบละอองเรณ (pollen sac) และอบสปอร (sporangium) หรอโคน (cone) ในพวกสนหรอในออวล (ovule)

• มกำรลดจ ำนวนชดโครโมโซมจำก 2n (Diploid) เปน n (Haploid) ซงเปนกลไกหนงทชวยใหจ านวนชดโครโมโซมคงท

• ม 2 ขนตอน คอ ไมโอซส I (Meiosis - I) และไมโอซส II (Meiosis - II)

กำรแบงเซลลแบบไมโอซส (Meiosis)

• ไมโอซส I (Meiosis - I) หรอ Reductional division ขนตอนนจะมกำรแยก homologous chromosome ออกจากกน ม 5 ระยะยอย คอ

1. Interphase- I 2. Prophase - I 3. Metaphase - I 4. Anaphase - I 5. Telophase - I

ไมโอซส I (Meiosis - I)

• ไมโอซส II (Meiosis - II) หรอ Equational division ขนตอนนจะมกำรแยกโครมาทดออกจากกน ม 4 - 5 ระยะยอย คอ

1. Interphase – II (มหรอไมมกได) 2. Prophase - II 3. Metaphase - II 4. Anaphase - II 5. Telophase - II • เมอสนสดกำรแบงจะได 4 เซลล ทมโครโมโซมเซลลละ n (Haploid) ซงเปน

ครงหนงของเซลลตงตน และเซลลผลลพธทไดไมจ ำเปนตองมขนำดเทำกน

ไมโอซส II (Meiosis - II)

สรปขนตอนตำงๆ ของ กำรแบงเซลลแบบโมโอซส

• มกำรสงเครำะห DNA อก 1 เทำตว หรอมกำรจ ำลองโครโมโซม อก 1 ชด (1โครโมโซม ม 2 โครมำทด)

Meiosis - I

Interphase - I

Prophase - I

• เปนระยะทใชเวลานานทสด

• มความส าคญตอการเกดววฒนาการของสงมชวตมากทสด เนองจำกมกำรแปลผนของ gene เกดขน

• โครโมโซมทเปนคกน (Homologous Chromosome) จะมำเขำคและแนบชดตดกน เรยกวำ เกดไซแนปซส (Synapsis) ซงโฮโมโลกสโครโมโซมทไซแนปซสกน จะผละออกจำกกนบรเวณกลำงๆ แตตอนปลำยยงไขวกนอย เรยกวำ เกดไคแอสมา (chiasma)

• เกดการเปลยนแปลงชนสวนโครมาทดระหวำงโครโมโซมทเปนโฮโมโลกสกนกบบรเวณทเกดไคแอสมำ เรยกวำ crossing over ท ำใหเกดกำรผนแปรของยน ซงท ำใหเกดกำรแปรผนของลกษณะสงมชวตตอไป

Prophase - I

Metaphase - I

• คของโฮโมโลกสโครโมโซมจะมาเรยงตวกน (เรยงค) อยในแนวกงกลางเซลล

Anaphase - I

• ไมโทตกสปนเดลจะหดตวดงใหโฮโมโลกสโครโมโซมแยกออกจากกน • จ ำนวนชดโครโมโซมในเซลล ระยะนยงคงเปน 2n เหมอนเดม

• โครโมโซมจะไปรวมอย แตละขวของเซลล • ในเซลลบำงชนด ในระยะนจะมกำรสรำงเยอหมนวเคลยส มำลอมรอบ

โครโมโซม และแบงไซโทพลำสซมออกเปน 2 เซลล เซลลละ n

• แตในเซลลบำงชนด จะไมแบงไซโทพลำสซม โดยจะมกำรเปลยนแปลง ของโครโมโซมเขำสระยะโพรเฟส II เลย

Telophase - I

• เปนระยะพกตว ซงมหรอไมมกได ขนอยกบชนดของเซลล • ไมมกำรสงเครำะห DNA หรอจ ำลองโครโมโซมแตอยำงใด

Meiosis - II

Interphase - II

Prophase - II

• โครมำทดจะหดสนมำกขน • นวคลโอลสและเยอหมนวเคลยสสลำยไป • ไมมกำรเกดไซแนปซส, ไคแอสมำ หรอครอสซงโอเวอร แตอยำงใด

Metaphase - II

• โครโมโซมจะมาเรยงตวกน (เรยงเดยว) อยในแนวกงกลางเซลล

Anaphase - II

• เซนโทรเมยรแยกเปน 2 อน • มกำรแยกโครมำทดของทกโครโมโซมออกจำกกน เกดเปนโครโมโซมใหม • ท ำใหจ ำนวนชดโครโมโซมเพมจำก n เปน 2n ชวขณะ

• โครโมโซมจะไปรวมอย แตละขวของเซลล • มกำรสรำงเยอหมนวเคลยส และมกำรแบงไซโทพลำสซม จนไดเซลล

ใหม 4 เซลล ซงแตละเซลลมโครโมโซมเปน n (จ านวนโครโมโซมลดลงครงหนงจากเซลลเรมตน)

Telophase - II

ไมโทซส (Mitosis) ไมโอซส (Meiosis)

1. โดยทวไปเปนกำรแบงเซลลของรำงกำยเพอเพมจ ำนวนเซลลและเพอกำรเจรญเตบโต หรอกำรสบพนธในสงมชวตเซลลเดยว

1. โดยทวไปเกดกบเซลลทจะท ำหนำทใหก ำเนดเซลลสบพนธ จงเปนกำรแบงเซลลเพอสรำงเซลลสบพนธ

2. เรมจำก 1 เซลลแบงครงเดยวไดเปน 2 เซลลใหม 2. เรมจำก 1 เซลล แบง 2 ครง ไดเปน 4 เซลลใหม

3. เซลลใหมทเกดขน 2 เซลลสำมำรถแบงตวแบบไมโทซสไดอก

3. เซลลใหมทเกดขน 4 เซลลไมสำมำรถแบงตวแบบไมโอซสไดอก แตอำจแบงตวแบบไมโทซสได

4. กำรแบงแบบไมโทซส จะเรมเกดขนตงแต ระยะไซโกต และสบเนองกนไปตลอดชวต

4. สวนใหญจะแบงเมออวยวะสบพนธเจรญเตมทหรอเกดในไซโกตของสำหรำย และรำบำงชนด

5. จ ำนวนโครโมโซมหลงกำรแบงจะเทำเดม (2n) เพรำะไมมกำรแยกคของโฮโมโลกสโครโมโซม

5. จ ำนวนโครโมโซมจะลดลงครงหนง เนองจำกกำรแยกคของโฮโมโลกสโครโมโซม ท ำใหเซลลใหมมจ ำนวนโครโมโซมครงหนงของเซลลเดม (n)

6. ไมมไซแนปซส ไคแอสมำ และครอสซงโอเวอร 6. เกดไซแนปซส ไคแอสมำ และครอสซงโอเวอร

7. ลกษณะของสำรพนธกรรม (DNA) และโครโมโซมในเซลลใหมทง 2 จะเหมอนกนทกประกำร

7. ลกษณะของสำรพนธกรรม และโครโมโซมในเซลลใหม อำจเปลยนแปล และแตกตำงกนถำเกดครอสซงโอเวอร