การแบ่งเซลล์: วงจรชีวิตของเซลล์

การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ผ่านการแบ่งตัว วิธีการหลักในการแบ่งเซลล์ในร่างกายมนุษย์คือ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิส กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างวิธีการแบ่งเซลล์เหล่านี้ดำเนินไปในลักษณะเดียวกัน แต่ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis) ทำให้จำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นและสิ่งมีชีวิตเจริญเติบโต วิธีการนี้ช่วยให้เซลล์สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้เมื่อเซลล์เสื่อมสภาพหรือตายไป ปัจจุบันทราบกันดีว่าเซลล์ผิวหนังมีอายุอยู่ได้ 10-30 วัน เซลล์เม็ดเลือดแดงมีอายุนานถึง 4-5 เดือน เซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ (เส้นใย) มีชีวิตอยู่ตลอดชีวิตของมนุษย์

เซลล์ทั้งหมดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างการสืบพันธุ์ (การแบ่งเซลล์) ซึ่งสอดคล้องกับกรอบของวัฏจักรเซลล์ วัฏจักรเซลล์เป็นชื่อที่ใช้เรียกกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเซลล์ตั้งแต่การแบ่งตัวหนึ่งไปสู่อีกการแบ่งตัวหนึ่ง หรือตั้งแต่การแบ่งตัวจนเซลล์ตาย (ความตาย) วัฏจักรเซลล์จะแบ่งระหว่างการเตรียมเซลล์เพื่อการแบ่งตัว (อินเตอร์เฟส) และไมโทซิส (กระบวนการแบ่งเซลล์)

ในระยะอินเตอร์เฟสซึ่งกินเวลานานประมาณ 20-30 ชั่วโมง อัตราของกระบวนการสังเคราะห์ชีวภาพจะเพิ่มขึ้น จำนวนออร์แกเนลล์จะเพิ่มขึ้น ในระยะนี้ มวลของเซลล์และส่วนประกอบโครงสร้างทั้งหมด รวมถึงเซนทริโอล จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

การจำลองแบบ (การทำซ้ำ การเพิ่มจำนวน) ของโมเลกุลกรดนิวคลีอิกเกิดขึ้น นี่คือกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมที่เก็บไว้ใน DNA ของพ่อแม่โดยการสร้างซ้ำอย่างแม่นยำในเซลล์ลูก โซ่ DNA ของพ่อแม่ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์ DNA ของลูกสาว ผลจากการจำลองแบบ โมเลกุล DNA ของลูกสาวทั้งสองโมเลกุลจะประกอบด้วยโซ่เก่าหนึ่งโซ่และโซ่ใหม่หนึ่งโซ่ ในช่วงเวลาเตรียมการสำหรับไมโทซิส โปรตีนที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์จะถูกสังเคราะห์ในเซลล์ เมื่อสิ้นสุดช่วงอินเตอร์เฟส โครมาตินในนิวเคลียสจะควบแน่น

ไมโทซิส (มาจากภาษากรีก mitos ซึ่งแปลว่า เส้นด้าย) คือช่วงเวลาที่เซลล์แม่แบ่งตัวออกเป็นเซลล์ลูกสองเซลล์ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสทำให้โครงสร้างของเซลล์กระจายอย่างสม่ำเสมอ โดยสารนิวเคลียสซึ่งก็คือ โครมาติน จะอยู่ระหว่างเซลล์ลูกทั้งสองเซลล์ ไมโทซิสใช้เวลา 30 นาทีถึง 3 ชั่วโมง ไมโทซิสแบ่งออกเป็น โพรเฟส เมตาเฟส แอนาเฟส เทโลเฟส

ในช่วงโพรเฟส นิวคลีโอลัสจะสลายตัวลงทีละน้อย และเซนตริโอลจะแยกตัวออกทางขั้วของเซลล์ ไมโครทูบูลของเซนตริโอลจะมุ่งไปทางเส้นศูนย์สูตร และในบริเวณเส้นศูนย์สูตร ไมโครทูบูลจะทับซ้อนกัน

ในช่วงเมตาเฟส เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะถูกทำลาย เส้นใยโครโมโซมจะมุ่งไปที่ขั้วของเซลล์ โดยรักษาการเชื่อมต่อกับบริเวณเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ โครงสร้างของเอนโดพลาสมิก เรติคิวลัมและโกลจิคอมเพล็กซ์จะสลายตัวเป็นฟองอากาศขนาดเล็ก (เวสิเคิล) ซึ่งกระจายตัวไปพร้อมกับไมโตคอนเดรียในทั้งสองซีกของเซลล์ที่กำลังแบ่งตัว เมื่อสิ้นสุดเมตาเฟส โครโมโซมแต่ละอันจะเริ่มแยกออกเป็นโครโมโซมลูกใหม่สองอันโดยรอยแยกตามยาว

ในระยะแอนาเฟส โครโมโซมจะแยกออกจากกันและเคลื่อนที่เข้าหาขั้วของเซลล์ด้วยอัตราเร็วสูงสุด 0.5 ไมโครเมตรต่อนาที เมื่อถึงปลายระยะแอนาเฟส เยื่อหุ้มพลาสมาจะพับเข้าตามแนวเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ในแนวตั้งฉากกับแกนตามยาวของเซลล์ ทำให้เกิดร่องแบ่งเซลล์

ในช่วงเทโลเฟส โครโมโซมที่แยกออกจากขั้วของเซลล์จะหดตัว กลายเป็นโครมาติน และเริ่มมีการถอดรหัส (การผลิต) RNA เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสจะถูกสร้างขึ้น และโครงสร้างเยื่อหุ้มของเซลล์ลูกในอนาคตจะถูกสร้างขึ้นอย่างรวดเร็ว บนพื้นผิวของเซลล์ตามแนวเส้นศูนย์สูตร การหดตัวจะลึกขึ้น และเซลล์จะแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสองเซลล์

เนื่องมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เซลล์ลูกจึงได้รับโครโมโซมชุดหนึ่งที่เหมือนกับของแม่ การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสช่วยให้เกิดเสถียรภาพทางพันธุกรรม จำนวนเซลล์เพิ่มขึ้น และส่งผลให้สิ่งมีชีวิตเติบโต รวมถึงกระบวนการสร้างใหม่ด้วย

ไมโอซิส (จากภาษากรีก meiosis แปลว่า การลดจำนวน) พบได้ในเซลล์สืบพันธุ์ ผลจากการแบ่งเซลล์เหล่านี้ทำให้เกิดเซลล์ใหม่ที่มีโครโมโซมชุดเดียว (ฮาพลอยด์) ซึ่งมีความสำคัญต่อการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม เมื่อเซลล์สืบพันธุ์หนึ่งเซลล์รวมเข้ากับเซลล์เพศตรงข้าม (ระหว่างการปฏิสนธิ) โครโมโซมชุดหนึ่งจะเพิ่มเป็นสองเท่า กลายเป็นโครโมโซมคู่สมบูรณ์ (ไดพลอยด์) ในไซโกตไดพลอยด์ (ไบนิวเคลียส) ที่เกิดขึ้นหลังจากการรวมตัวของเซลล์สืบพันธุ์ จะมีโครโมโซม (โฮโมโลกัส) ที่เหมือนกันสองชุด โครโมโซมโฮโมโลกัสแต่ละคู่ของสิ่งมีชีวิตไดพลอยด์ (ไซโกต) มีต้นกำเนิดจากนิวเคลียสของไข่และจากนิวเคลียสของอสุจิ

ผลจากการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์แบบไมโอซิสในสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัย เซลล์ลูกแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมคู่เดียวกันเพียงหนึ่งคู่จากทั้งหมดทุกคู่ของเซลล์ดั้งเดิม ซึ่งเป็นไปได้เพราะในระหว่างการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์แบบไมโอซิส จะมีการจำลองดีเอ็นเอและการแบ่งนิวเคลียสสองครั้งติดต่อกันเท่านั้น ผลที่ได้คือเซลล์ฮาพลอยด์สองเซลล์จะก่อตัวขึ้นจากเซลล์ดิพลอยด์เซลล์เดียว เซลล์ลูกแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่ง (23) ของนิวเคลียสของเซลล์แม่ (46) ผลจากการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์แบบไมโอซิสทำให้เซลล์เพศแบบฮาพลอยด์ไม่เพียงแต่มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งเท่านั้น แต่ยังมีการจัดเรียงยีนในโครโมโซมที่แตกต่างกันอีกด้วย ดังนั้น สิ่งมีชีวิตใหม่จึงไม่เพียงแต่มีคุณลักษณะของพ่อแม่เท่านั้น แต่ยังมีลักษณะเฉพาะ (เฉพาะตัว) ของตัวเองอีกด้วย

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]