เซลล์ลูกในไมโทซิสและไมโอซิส

การสืบพันธุ์ในระดับเซลล์เป็นวิธีการที่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตเพิ่มจำนวนหรือลักษณะการสืบพันธุ์ของเซลล์ ประกอบด้วยการสร้างเซลล์ลูกสาว 2 เซลล์จากการแบ่งตัวของเซลล์แม่ มี 2 ​​กระบวนการที่ทำให้เกิดการแบ่งเซลล์: ไมโทซิสและไมโอซิส ในกรณีของไมโอซิส มีสองส่วนต่อเนื่องกันที่สร้างเซลล์ลูกสี่เซลล์เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการ ในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ไมโอซิสเป็นกลไกที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์ นั่นคือ เซลล์สืบพันธุ์ สเปิร์มมาโตซัว และโอโอไซต์ การแบ่งเซลล์เป็นกลไกของการแบ่งเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ และการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ: การแบ่งเซลล์ในรูปแบบของการสืบพันธุ์ของเซลล์ที่เหมือนกันทางพันธุกรรม

ไมโทซีส

การแบ่งเซลล์เป็นขั้นตอนของวัฏจักรเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการแบ่ง นิวเคลียสของเซลล์และการแยกโครโมโซม กระบวนการแบ่งเซลล์เสร็จสมบูรณ์ด้วยไซโตไคเนซิส เมื่อไซโตพลาสซึมของเซลล์แบ่งตัว ทำให้เกิดการสร้างเซลล์ลูกที่แตกต่างกันสองเซลล์

ก่อนเริ่มไมโทซีสเซลล์จะเตรียมการแบ่งตัวโดยการเพิ่มมวลและทำซ้ำโครงสร้างทั้งหมดซึ่งต่อมาจะประกอบกันเป็นเซลล์ลูกทั้งสอง ดีเอ็นเอถูกจำลองแบบ โครโมโซมซ้ำ และจำนวนออร์แกเนลล์ก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วย ระยะของวัฏจักรเซลล์ก่อนไมโทซีสเรียกว่าอินเตอร์เฟส หลังจากการจำลองแบบของ DNA เซลล์จะมี DNA สองชุดที่เหมือนกันซึ่งจะสร้างข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์ลูกทั้งสองซึ่งจะแยกออกจากกันระหว่างการแบ่งเซลล์ สำหรับขั้นตอนนี้ กระบวนการที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็เกิดขึ้นในขั้นตอนนี้เช่นกัน การเปลี่ยนแปลงของโครมาตินเป็นโครโมโซม

Mitosis เกิดขึ้นในห้าขั้นตอน อย่างแรกคือโพรเฟส (prophase)ซึ่งเป็นระยะที่เซนโทรโซมทำซ้ำ ย้ายไปยังปลายตรงข้ามของเซลล์ ซึ่งเป็นจุดที่ไมโครทูบูลเริ่มพัฒนา ดังแสดงในรูปก่อนหน้า ในขั้นตอนนี้นิวเคลียสของเซลล์จะหายไป Prometaphase เป็นระยะที่สองของไมโทซิส แม้ว่าบางครั้ง จะถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของโพรเฟส ในขั้นตอนนี้ไมโครทูบูลจะขยายออกจากเซนโทรโซมทั้งสอง

ในช่วงระยะเมทาเฟสของไมโทซิส โครโมโซมจะเรียงตัวกันบนแผ่นเมทาเฟสหรือระนาบเส้นศูนย์สูตร ดังแสดงในแผนภาพที่สามของรูปที่แล้ว ขั้นตอนต่อไปanaphaseมีความสำคัญในไมโทซิส ประกอบด้วยการแยกโครโมโซมโดยสร้างสำเนาของสารพันธุกรรมของเซลล์แม่ที่เหมือนกันสองชุด ไมโทซิสจะเสร็จสมบูรณ์ในเทโลเฟส : เปลือกหุ้มของนิวเคลียสของเซลล์จะปฏิรูปรอบโครโมโซมใหม่ ซึ่งคลี่ออกเพื่อสร้างโครมาติน

ด้วยวิธีนี้ เซลล์ลูกสาวแบบดิพลอยด์จะถูกสร้างขึ้นซึ่งประกอบด้วยโครโมโซมสองชุดที่เหมือนกัน มีพันธุกรรมเหมือนกันกับแม่ มีจำนวนโครโมโซมและประเภทเดียวกัน เซลล์ร่างกายเป็นตัวอย่างของเซลล์ที่ใช้กลไกของไมโทซิสในการเพิ่มจำนวน เซลล์ร่างกายเป็นเซลล์ทุกประเภทในร่างกายมนุษย์ ยกเว้นเซลล์เพศ จำนวนโครโมโซมของเซลล์ร่างกายของมนุษย์คือ 46 ในขณะที่จำนวนโครโมโซมของเซลล์เพศคือ 23

ไมโอซิส

ไมโอซิสเป็นรูปแบบหนึ่งของการเพิ่มจำนวนของเซลล์สืบพันธุ์ สเปิร์มและโอโอไซต์ในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ไมโอซิสเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์สองส่วนเรียกว่าไมโอซิส I และไมโอซิส II ดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง

กระบวนการแบ่งเซลล์สองขั้นตอนพัฒนาในขั้นตอนที่อธิบายไว้สำหรับไมโทซิส ในไมโอซิส I โครโมโซมคู่ที่คล้ายคลึงกันเกิดจากโครโมโซม 2n ของเซลล์แม่จับคู่กันในเฟส ก่อตัวเป็นโครงสร้างโปรตีนที่ช่วยให้การรวมตัวกันของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันอีกครั้ง การเกาะกลุ่มกันของโครโมโซมที่แผ่นเส้นศูนย์สูตรระหว่างระยะเมตาเฟสทำให้เกิดการย้ายของโครโมโซม n โครโมโซมไปยังแต่ละเซนโทรโซม ในไมโอซิส II โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันของโครโมโซมแต่ละอันแบ่งตัวและสร้างนิวเคลียสของเซลล์ลูกสาว ระหว่างไมโอซิส I และ II ไม่มีการจำลองแบบของ DNA

เมื่อการแบ่งไมโอซิสเสร็จสิ้น เซลล์แฮพลอยด์สี่เซลล์ซึ่งมีโครโมโซม n ชุดเดียว ถูกผลิตขึ้นจากเซลล์แม่ดิพลอยด์ซึ่งมีโครโมโซม 2n ชุดที่เหมือนกันสองชุด เซลล์ลูกเดี่ยวไม่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับเซลล์แม่ ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ gametes เดี่ยวจะรวมกันระหว่างการปฏิสนธิเพื่อผลิตไซโกตซ้ำ จากนั้นไซโกตจะแบ่งตัวแบบไมโทซีส ซึ่งเป็นการแบ่งเซลล์ต่อไปจนกว่าจะมีเซลล์ใหม่เกิดขึ้น

เซลล์ลูกสาวและการแบ่งโครโมโซม

เซลล์ลูกสาวจะรับประกันได้อย่างไรว่ามีจำนวนโครโมโซมที่เหมาะสมหลังการแบ่งเซลล์? ในการตอบคำถามนี้จำเป็นต้องเจาะลึกกระบวนการแบ่งเซลล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่เรียกว่าแกนหมุน , แกนหมุนไม่มีสี, แกนหมุนไมโอติกหรือแกนหมุนแบบไมโทติค. นี่คือชุดของ microtubules ที่จะกล่าวถึงซึ่งเริ่มพัฒนาใน prophase ที่ร่วมกับโปรตีนเฉพาะ จัดการโครโมโซมในระหว่างการแบ่งเซลล์ เส้นใยสปินเดิลยึดติดกับโครโมโซมจำลองโดยแยกออกจากกันในเวลาที่เหมาะสม ไมโครทูบูลจะย้ายโครโมโซมไปยังเซนโทรโซม เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ลูกแต่ละเซลล์มีจำนวนโครโมโซมที่ถูกต้อง โครงสร้างเหล่านี้ยังกำหนดตำแหน่งของแผ่นเมทาเฟสหรือระนาบเส้นศูนย์สูตร นั่นคือ ระนาบที่เซลล์แบ่งตัว

ไซโตไคเนซิส

ดังที่เห็นในแผนภาพก่อนหน้านี้ กระบวนการแบ่งเซลล์เสร็จสมบูรณ์ด้วยไซโตไคเนซิส กระบวนการนี้เริ่มต้นระหว่างระยะแอนาเฟสของไมโทซิสและสิ้นสุดหลังจากเทโลเฟส ในไซโตไคเนซิส การแบ่งเซลล์แม่ออกเป็นสองเซลล์ลูกสาวเสร็จสมบูรณ์ด้วยการมีส่วนร่วมของไมโครทูบูล

เครื่องมือแกนหมุนมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันในไซโตไคเนซิส ขึ้นอยู่กับว่าเป็นเซลล์สัตว์หรือพืช ในเซลล์สัตว์ อุปกรณ์แกนหมุนจะกำหนดตำแหน่งของโครงสร้างที่สำคัญในกระบวนการแบ่งเซลล์ที่เรียกว่าวงแหวนหดตัว วงแหวนหดตัวประกอบด้วยโปรตีนและเส้นใยไมโครทูบูลแอกตินร่วมกับไมโอซินโปรตีนมอเตอร์ Myosin หดตัววงแหวนของเส้นใยแอกติน เกิดเป็นร่องลึกที่เรียกว่าร่องแยก เมื่อวงแหวนหดตัวยังคงหดตัว มันจะแบ่งไซโตพลาสซึมและยุบเซลล์ โดยแบ่งออกเป็นสองส่วนตามร่องรอยแยก

ในเซลล์พืชจะไม่เกิดรอยแยกในไซโตไคเนซิส ในทางกลับกัน เซลล์ลูกจะกระจายไปทั่วแผ่นเซลล์ที่ประกอบด้วยถุงที่ปล่อยออกมาจากออร์แกเนลล์ในเครื่องมือ Golgi แผ่นเซลล์ขยายออกด้านข้างและหลอมรวมกับผนังเซลล์ ก่อตัวเป็นผนังกั้นระหว่างเซลล์ลูกที่ก่อตัวขึ้น เมื่อแผ่นเซลล์เจริญเต็มที่ มันจะกลายเป็นผนังเซลล์

มะเร็ง

การแบ่งเซลล์แบบไมโทติคถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าข้อผิดพลาดได้รับการแก้ไขและเซลล์แบ่งด้วยจำนวนโครโมโซมที่ถูกต้อง หากเกิดข้อผิดพลาดในระบบการตรวจสอบ เซลล์ลูกที่ได้อาจแตกต่างกัน ในขณะที่เซลล์ปกติสร้างเซลล์ที่เหมือนกันสองเซลล์ในไมโทซิส เซลล์มะเร็งสามารถสร้างเซลล์ลูกได้มากกว่าสองเซลล์ เซลล์ลูกตั้งแต่สามเซลล์ขึ้นไปสามารถพัฒนาจากการแบ่งตัวของเซลล์มะเร็ง ในขณะที่เซลล์เหล่านี้ผลิตในอัตราที่สูงกว่าเซลล์ปกติ เนื่องจากเซลล์มะเร็งแบ่งตัวผิดปกติ เซลล์ลูกที่พวกมันสร้างขึ้นอาจมีจำนวนโครโมโซมแตกต่างจากปกติ

เซลล์มะเร็งมักเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ของยีนที่ควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ หรือยีนที่เกี่ยวข้องกับการฆ่าเซลล์มะเร็ง เซลล์เหล่านี้เติบโตอย่างควบคุมไม่ได้ ทำให้สารอาหารจากสิ่งแวดล้อมหมดไป เซลล์มะเร็งบางชนิดเดินทางไปยังส่วนอื่นๆ ของร่างกายผ่านทางระบบไหลเวียนโลหิตหรือระบบน้ำเหลือง ซึ่งเซลล์มะเร็งเหล่านี้ยังคงแพร่พันธุ์ต่อไปอย่างควบคุมไม่ได้

แหล่งที่มา

ความรู้เบื้องต้น เกี่ยวกับชีววิทยาของเซลล์ บรรณาธิการการแพทย์ของ Panamerican, 2011

นีล เอ. แคมป์เบลล์, เจน บี. รีซ. ชีววิทยาแคมป์เบลล์ พิมพ์ครั้งที่เก้า. เพียร์สัน/เบนจามิน คัมมิงส์, 2554