เซลล์สืบพันธุ์ตามการแบ่ง การแบ่งมีสองวิธี: ไมโทซิสและไมโอซิส
ไมโทซีส(จากภาษากรีกไมโตส - เธรด) หรือการแบ่งเซลล์ทางอ้อมเป็นกระบวนการต่อเนื่องซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าก่อนแล้วจึงกระจายวัสดุทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในโครโมโซมระหว่างเซลล์ทั้งสองที่เกิดขึ้น นี่คือความสำคัญทางชีวภาพ การแบ่งนิวเคลียร์หมายถึงการแบ่งเซลล์ทั้งหมด กระบวนการนี้เรียกว่าไซโตไคเนซิส (จากเซลล์กรีก - เซลล์)
สถานะของเซลล์ระหว่างไมโทสทั้งสองเรียกว่าเฟสระหว่างเฟสหรืออินเตอร์ไคเนซิส และการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเซลล์ระหว่างการเตรียมไมโทซิสและระหว่างการแบ่งตัวเรียกว่าไมโทติคหรือวัฏจักรของเซลล์
คุณ เซลล์ที่แตกต่างกันวงจรไมโทติคมีระยะเวลาต่างกัน เวลาส่วนใหญ่เซลล์จะอยู่ในสถานะไมโทซีสซึ่งกินเวลาค่อนข้างสั้น ในวงจรไมโทติสทั่วไป ไมโทซิสจะใช้เวลา 1/25-1/20 ของเวลา และในเซลล์ส่วนใหญ่จะใช้เวลาประมาณ 0.5 ถึง 2 ชั่วโมง
ความหนาของโครโมโซมมีขนาดเล็กมากจนมองไม่เห็นนิวเคลียสระหว่างเฟสด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง มีเพียงความเป็นไปได้เท่านั้นที่จะแยกแยะเม็ดโครมาตินในปมของการบิดของมัน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำให้สามารถตรวจจับโครโมโซมในนิวเคลียสที่ไม่แบ่งตัวได้ แม้ว่าในเวลานี้โครโมโซมจะมีความยาวมากและประกอบด้วยโครมาทิดสองเส้น โดยแต่ละเส้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.01 ไมครอน ส่งผลให้โครโมโซมในนิวเคลียสไม่หายไป แต่อยู่ในรูปของเส้นไหมที่ยาวและบางจนแทบมองไม่เห็น
ในระหว่างไมโทซิส นิวเคลียสจะผ่านสี่ระยะติดต่อกัน: การพยากรณ์, เมตาเฟส, แอนาเฟส และเทโลเฟส
คำทำนาย(จากภาษากรีกประมาณ - ก่อน, ระยะ - การสำแดง) นี่เป็นระยะแรกของการแยกตัวของนิวเคลียร์ในระหว่างนั้น องค์ประกอบโครงสร้างมีลักษณะของเกลียวคู่บาง ๆ ซึ่งนำไปสู่ชื่อของการแบ่งประเภทนี้ - ไมโทซิส ผลจากการหมุนวนของโครโมเนมาทำให้โครโมโซมในระยะทำนายมีความหนาแน่นมากขึ้น สั้นลง และมองเห็นได้ชัดเจน ในตอนท้ายของการพยากรณ์จะสังเกตได้อย่างชัดเจนว่าโครโมโซมแต่ละตัวประกอบด้วยโครมาทิดสองตัวที่สัมผัสกันอย่างใกล้ชิด ต่อจากนั้นโครมาทิดทั้งสองก็รวมกัน พื้นที่ส่วนกลาง- เซนโทรเมียร์ และเริ่มค่อยๆ เคลื่อนไปทางเส้นศูนย์สูตรของเซลล์
ในช่วงกลางหรือในตอนท้ายของการทำนาย เปลือกนิวเคลียร์และนิวคลีโอลีจะหายไป เซนทริโอลจะเพิ่มเป็นสองเท่าและเคลื่อนไปทางขั้ว แกนหมุนฟิชชันเริ่มก่อตัวจากวัสดุของไซโตพลาสซึมและนิวเคลียส ประกอบด้วยเธรดสองประเภท: ส่วนรองรับและส่วนดึง (โครโมโซม) เกลียวรองรับเป็นพื้นฐานของแกนหมุน โดยจะยืดจากขั้วหนึ่งของเซลล์ไปยังอีกขั้วหนึ่ง เส้นด้ายดึงจะเชื่อมต่อเซนโตรเมียร์ของโครมาทิดกับขั้วของเซลล์และต่อมารับประกันการเคลื่อนที่ของโครโมโซมเข้าหาพวกมัน อุปกรณ์ไมโทติคของเซลล์มีความไวต่ออิทธิพลภายนอกต่างๆ เมื่อสัมผัสกับรังสี สารเคมี และอุณหภูมิสูง แกนหมุนของเซลล์สามารถถูกทำลายได้ และเกิดความผิดปกติทุกประเภทในการแบ่งเซลล์
เมตาเฟส(จากเมตาภาษากรีก - หลัง, ระยะ - การสำแดง) ในเมตาเฟส โครโมโซมจะถูกบีบอัดอย่างมากและมีลักษณะรูปร่างเฉพาะของสปีชีส์ที่กำหนด โครมาทิดลูกสาวในแต่ละคู่จะถูกคั่นด้วยรอยแยกตามยาวที่มองเห็นได้ชัดเจน โครโมโซมส่วนใหญ่จะมีสองแขน ณ จุดเปลี่ยนเว้า - เซนโทรเมียร์ - พวกมันจะติดอยู่กับเกลียวแกนหมุน โครโมโซมทั้งหมดอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ ปลายอิสระของพวกมันมุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของเซลล์ โครโมโซมจะถูกสังเกตและนับได้ดีที่สุดในเวลานี้ แกนหมุนของเซลล์ยังมองเห็นได้ชัดเจนมาก
แอนาเฟส(จากภาษากรีก ana - up, Phase - การสำแดง) ในแอนาเฟส หลังจากการแบ่งตัวของเซนโทรเมียร์ โครมาทิดซึ่งปัจจุบันกลายเป็นโครโมโซมที่แยกจากกัน จะเริ่มแยกจากกันไปยังขั้วตรงข้าม ในกรณีนี้ โครโมโซมจะมีรูปแบบของตะขอต่างๆ โดยปลายของมันหันไปทางกึ่งกลางของเซลล์ เนื่องจากโครมาทิดที่เหมือนกันโดยสมบูรณ์สองตัวเกิดขึ้นจากแต่ละโครโมโซม จำนวนโครโมโซมในเซลล์ลูกที่เกิดทั้งสองจะเท่ากับจำนวนซ้ำของเซลล์แม่ดั้งเดิม
กระบวนการแบ่งเซนโทรเมียร์และการเคลื่อนที่ไปยังขั้วต่างๆ ของโครโมโซมคู่ที่สร้างขึ้นใหม่ทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะด้วยการซิงโครไนซ์ที่ยอดเยี่ยม
เมื่อสิ้นสุดระยะแอนาเฟส เส้นด้ายของโครโมโซมจะเริ่มคลายตัว และโครโมโซมที่เคลื่อนไปยังขั้วจะไม่มองเห็นได้ชัดเจนอีกต่อไป
เทโลเฟส(จากภาษากรีก telos - จุดสิ้นสุด, ระยะ - การสำแดง) ในเทโลเฟส การขาดเกลียวของโครโมโซมจะยังคงดำเนินต่อไป และโครโมโซมจะค่อยๆ บางลงและยาวขึ้น เมื่อเข้าใกล้สภาวะที่พวกมันอยู่ในระยะพยากรณ์ เปลือกนิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ โครโมโซมแต่ละกลุ่มและเกิดนิวเคลียส ในเวลาเดียวกัน การแบ่งตัวของไซโตพลาสซึมจะเสร็จสมบูรณ์และมีผนังกั้นเซลล์ปรากฏขึ้น เซลล์ลูกสาวใหม่ทั้งสองเซลล์เข้าสู่เฟสระหว่างกัน
กระบวนการไมโทซีสทั้งหมดตามที่ระบุไว้แล้วใช้เวลาไม่เกิน 2 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับชนิดและอายุของเซลล์ตลอดจนสภาพภายนอกที่เซลล์นั้นอยู่ (อุณหภูมิ แสง ความชื้นในอากาศ ฯลฯ .) ส่งผลเสียต่อการแบ่งเซลล์ตามปกติ อุณหภูมิสูง, รังสี , ยาต่างๆ และ พิษจากพืช(โคลชิซีน อะซีแนฟธีน ฯลฯ)
การแบ่งเซลล์แบบไมโทติคมีความโดดเด่นด้วยความแม่นยำและความสมบูรณ์แบบในระดับสูง กลไกของการแบ่งเซลล์ถูกสร้างขึ้นและปรับปรุงในช่วงหลายล้านปีของการพัฒนาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ในไมโทซิสหนึ่งในนั้น คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดเซลล์เป็นระบบชีวภาพที่มีชีวิตที่ควบคุมตนเองและสืบพันธุ์ได้เอง
หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.
ไมโทซีส- นี่คือการแบ่งเซลล์ซึ่งเซลล์ลูกสาวมีพันธุกรรมเหมือนกันกับแม่และกันและกัน นั่นคือในระหว่างไมโทซิส โครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและกระจายระหว่างเซลล์ลูกสาว เพื่อให้แต่ละเซลล์ได้รับโครโมโซมหนึ่งโครโมโซม
ไมโทซีสมีหลายระยะ (ระยะ) อย่างไรก็ตามไมโทซีสนั้นนำหน้าด้วยระยะเวลาอันยาวนาน อินเตอร์เฟส- ไมโทซีสและเฟสรวมกันเป็นวัฏจักรของเซลล์ ในระหว่างเฟส เซลล์จะเติบโตขึ้น มีออร์แกเนลล์เกิดขึ้น และกระบวนการสังเคราะห์ก็ดำเนินไปอย่างแข็งขัน ในช่วงระยะเวลาสังเคราะห์ของเฟสระหว่างเฟส DNA จะถูกทำซ้ำ กล่าวคือ เพิ่มเป็นสองเท่า
หลังจากการทำซ้ำโครมาทิด พวกเขายังคงเชื่อมต่อกันในภูมิภาค เซนโทรเมียร์กล่าวคือโครโมโซมประกอบด้วยโครมาทิดสองตัว
ไมโทซีสนั้นมักจะมีสี่ระยะหลัก (บางครั้งก็มากกว่านั้น)
ระยะแรกของไมโทซีสคือ คำทำนาย- ในระหว่างระยะนี้ โครโมโซมจะหมุนวนและมีรูปร่างที่กะทัดรัดและบิดเบี้ยว ด้วยเหตุนี้กระบวนการสังเคราะห์ RNA จึงเป็นไปไม่ได้ นิวคลีโอลีหายไปซึ่งหมายความว่าไรโบโซมจะไม่เกิดขึ้นเช่นกัน กล่าวคือ กระบวนการสังเคราะห์ในเซลล์ถูกระงับ เซนทริโอลจะแยกออกไปที่ขั้ว (ไปยังปลายที่แตกต่างกัน) ของเซลล์ และสปินเดิลการแบ่งตัวจะเริ่มก่อตัวขึ้น เมื่อสิ้นสุดการพยากรณ์ เปลือกนิวเคลียร์จะสลายตัว
โพรเมตาเฟส- นี่คือเวทีที่ไม่ได้แยกจากกันเสมอไป กระบวนการที่เกิดขึ้นสามารถนำมาประกอบกับการพยากรณ์ช่วงปลายหรือเมตาเฟสระยะแรก ในระยะโพรเมตาเฟส โครโมโซมจะพบว่าตัวเองอยู่ในไซโตพลาสซึมและเคลื่อนที่แบบสุ่มไปรอบๆ เซลล์จนกระทั่งเชื่อมต่อกับเกลียวสปินเดิลในบริเวณเซนโทรเมียร์
เส้นใยเป็นไมโครทูบูลที่สร้างขึ้นจากโปรตีนทูบูลิน มันเติบโตโดยการติดหน่วยย่อย tubulin ใหม่ ในกรณีนี้โครโมโซมจะเคลื่อนออกจากขั้ว จากด้านข้างของเสาอีกข้างหนึ่ง ด้ายแกนหมุนก็ติดอยู่และผลักออกจากเสาด้วย
ระยะที่สองของไมโทซิส - เมตาเฟส- โครโมโซมทั้งหมดตั้งอยู่ใกล้กันในบริเวณเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ เส้นใยสองเส้นของแกนหมุนติดอยู่กับเซนโทรเมียร์ ในไมโทซิส เมตาเฟสเป็นระยะที่ยาวที่สุด
ระยะที่สามของไมโทซีสคือ แอนาเฟส- ในระยะนี้ โครมาทิดของแต่ละโครโมโซมจะถูกแยกออกจากกัน และเนื่องจากเส้นใยของแกนหมุนดึงพวกมัน พวกมันจึงเคลื่อนไปยังขั้วที่ต่างกัน ไมโครทูบูลไม่เติบโตอีกต่อไป แต่แยกชิ้นส่วนออก Anaphase เป็นระยะของการแบ่งเซลล์ที่ค่อนข้างเร็ว เมื่อโครโมโซมแยกออกจากกัน ออร์แกเนลล์ของเซลล์ในปริมาณที่เท่ากันโดยประมาณก็จะแยกออกจากขั้วมากขึ้นเช่นกัน
ระยะที่สี่ของไมโทซีสคือ เทโลเฟส- ตรงกันข้ามกับการทำนายในหลาย ๆ ด้าน โครมาทิดรวมตัวกันที่ขั้วเซลล์และผ่อนคลาย นั่นคือ สิ้นหวัง เยื่อหุ้มนิวเคลียสก่อตัวอยู่รอบตัวพวกมัน นิวคลีโอลีถูกสร้างขึ้นและเริ่มการสังเคราะห์ RNA สปินเดิลฟิชชันเริ่มยุบตัว ต่อไป ไซโตพลาสซึมจะแบ่งตัว ไซโตไคเนซิส- ในเซลล์ของสัตว์สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการบุกรุกของเยื่อหุ้มเซลล์ด้านในและการหดตัว ในเซลล์พืช เมมเบรนเริ่มก่อตัวภายในระนาบเส้นศูนย์สูตรและไปที่ขอบนอก
เฟส | กระบวนการ |
---|---|
คำทำนาย | เกลียวของโครโมโซม การหายตัวไปของนิวคลีโอลี การแตกตัวของเปลือกนิวเคลียร์ จุดเริ่มต้นของการสร้างแกนหมุน |
โพรเมตาเฟส | การเกาะติดของโครโมโซมกับเกลียวแกนหมุนและการเคลื่อนตัวของโครโมโซมไปยังระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ |
เมตาเฟส | โครโมโซมแต่ละตัวจะมีเสถียรภาพในระนาบเส้นศูนย์สูตรโดยสายสองเส้นที่มาจากขั้วต่างกัน |
แอนาเฟส | โครโมโซมเซนโทรเมียร์หัก แต่ละโครมาทิดจะกลายเป็นโครโมโซมอิสระ ซิสเตอร์โครมาติดเคลื่อนไปยังขั้วต่างๆ ของเซลล์ |
เทโลเฟส | การทำลายโครโมโซมและการเริ่มกระบวนการสังเคราะห์ใหม่ในเซลล์อีกครั้ง การก่อตัวของนิวคลีโอลีและเยื่อหุ้มนิวเคลียส การทำลายสปินเดิลฟิชชัน การทำสำเนาเซนทริโอล Cytokinesis คือการแบ่งตัวของเซลล์ออกเป็นสองส่วน |
การสืบพันธุ์ของเซลล์เป็นหนึ่งในกระบวนการทางชีววิทยาที่สำคัญที่สุดและเป็น เงื่อนไขที่จำเป็นการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย การสืบพันธุ์เกิดขึ้นโดยการแบ่งเซลล์ดั้งเดิม
เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตใด ๆ ที่สามารถผลิตตนเองและควบคุมตนเองได้ ระยะเวลาตั้งแต่การแบ่งตัวจนถึงความตายหรือการสืบพันธุ์ในเวลาต่อมาเรียกว่าวัฏจักรของเซลล์
เนื้อเยื่อและอวัยวะประกอบด้วยเซลล์ต่าง ๆ ที่มีช่วงการดำรงอยู่ของมันเอง แต่ละคนเติบโตและพัฒนาเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่สำคัญของร่างกาย ระยะเวลาของระยะไมโทติคนั้นแตกต่างกัน: เซลล์เลือดและผิวหนังเข้าสู่กระบวนการแบ่งตัวทุก ๆ 24 ชั่วโมง และเซลล์ประสาทสามารถสืบพันธุ์ได้ในทารกแรกเกิดเท่านั้น จากนั้นจึงสูญเสียความสามารถในการสืบพันธุ์โดยสิ้นเชิง
การแบ่งมี 2 ประเภท - ทางตรงและทางอ้อม- เซลล์ร่างกายสืบพันธุ์ทางอ้อม เซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์สืบพันธุ์ได้รับไมโอซิส (การแบ่งโดยตรง)
วงจรไมโทติค
วงจรไมโทติคประกอบด้วย 2 ระยะติดต่อกัน: ระยะระหว่างเฟส และ การแบ่งไมโทติค.
อินเตอร์เฟส(ระยะพัก) - การเตรียมเซลล์สำหรับการแบ่งตัวเพิ่มเติมซึ่งเกิดการทำซ้ำ แหล่งที่มาของวัสดุตามด้วยการกระจายตัวที่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์ที่สร้างขึ้นใหม่ ประกอบด้วย 3 ช่วงเวลา:
หลังจากสิ้นสุดระยะเวลาก่อนกำหนดจะเริ่มขึ้น การแบ่งไมโทติค- กระบวนการประกอบด้วย 4 ขั้นตอน:
มีกระบวนการพิเศษของการสืบพันธุ์ที่เกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์เพศ (gametes) - นี่คือ ไมโอซิส (การแบ่งโดยตรง)- คุณลักษณะที่โดดเด่นคือการไม่มีเฟส ไมโอซิสจากเซลล์ดั้งเดิมหนึ่งเซลล์สร้างโครโมโซมสี่ชุดโดยมีชุดโครโมโซมเดี่ยว กระบวนการแบ่งโดยตรงทั้งหมดประกอบด้วยสองขั้นตอนติดต่อกันซึ่งประกอบด้วยโพรเฟส เมตาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส
ก่อนเริ่มระยะพยากรณ์ เซลล์สืบพันธุ์จะเพิ่มปริมาณสารตั้งต้นเป็นสองเท่า จึงกลายเป็นเตตระพลอยด์
คำทำนาย 1:
การพยากรณ์จบลงด้วยการทำลายนิวคลีโอเลมและการก่อตัวของแกนหมุน
เมตาเฟส 1: ไบวาเลนต์อยู่ตรงกลางเซลล์
แอนาเฟส 1: โครโมโซมที่ซ้ำกันจะเคลื่อนไปขั้วตรงข้าม
เทโลเฟส 1: กระบวนการแบ่งตัวเสร็จสิ้น เซลล์ได้รับไบวาเลนต์ 23 ตัว
เซลล์จะเข้าสู่เซลล์โดยไม่ต้องเพิ่มวัสดุเป็นสองเท่า ขั้นตอนที่สองแผนก.
คำทำนาย 2: กระบวนการทั้งหมดที่อยู่ในคำทำนายที่ 1 จะถูกทำซ้ำอีกครั้ง กล่าวคือ การควบแน่นของโครโมโซมซึ่งอยู่ระหว่างออร์แกเนลล์อย่างวุ่นวาย
เมตาเฟส 2: โครมาทิดสองตัวที่เชื่อมต่อกันที่ครอสโอเวอร์ (ยูนิวาเลนต์) จะอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตร ทำให้เกิดแผ่นที่เรียกว่าเมตาเฟส
แอนาเฟส 2:- ยูนิวาเลนต์จะถูกแบ่งออกเป็นโครมาทิดหรือโมนาดแยกจากกัน และพวกมันถูกส่งไปยังขั้วต่าง ๆ ของเซลล์
เทโลเฟส 2: กระบวนการแบ่งตัวเสร็จสิ้น เกิดเปลือกนิวเคลียร์ และแต่ละเซลล์ได้รับโครมาทิด 23 โครมาทิด
ไมโอซิสเป็นกลไกสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด จากการแบ่งนี้ เราได้เซลล์เดี่ยว 4 เซลล์ที่มีโครมาทิดที่จำเป็นเพียงครึ่งหนึ่ง ในระหว่างการปฏิสนธิ gametes สองตัวจะก่อตัวเป็นเซลล์ซ้ำที่เต็มเปี่ยม โดยคงคาริโอไทป์โดยธรรมชาติเอาไว้
เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงการดำรงอยู่ของเราโดยปราศจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอติก ไม่เช่นนั้นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะได้รับโครโมโซมชุดคู่ในแต่ละรุ่นต่อๆ ไป
การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่รองรับการสืบพันธุ์และการพัฒนาส่วนบุคคลของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
รูปแบบการสืบพันธุ์ของเซลล์ที่แพร่หลายที่สุดในสิ่งมีชีวิตคือการแบ่งทางอ้อมหรือไมโทซิส (จากภาษากรีก "ไมโตส" - ด้าย) ไมโทซิสประกอบด้วยสี่ระยะติดต่อกัน ไมโทซีสช่วยให้แน่ใจว่าข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์แม่มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันในเซลล์ลูกสาว
ระยะเวลาชีวิตของเซลล์ระหว่างไมโตสทั้งสองเรียกว่าเฟสระหว่างกัน มันนานกว่าไมโทซิสถึงสิบเท่า กระบวนการที่สำคัญมากหลายอย่างเกิดขึ้นก่อนการแบ่งเซลล์: ATP และโมเลกุลโปรตีนจะถูกสังเคราะห์ แต่ละโครโมโซมจะเพิ่มเป็นสองเท่า ทำให้เกิดโครมาทิดน้องสาวสองตัวที่ยึดติดกันด้วยเซนโทรเมียร์ร่วม และจำนวนออร์แกเนลล์หลักของเซลล์เพิ่มขึ้น
กระบวนการแบ่งเซลล์มีสี่ขั้นตอน: การพยากรณ์, เมตาเฟส, แอนาเฟส และเทโลเฟส
ดังนั้นจากเซลล์เริ่มต้นหนึ่งเซลล์ (ของมารดา) สองเซลล์ใหม่จึงถูกสร้างขึ้น - เซลล์ลูกสาวซึ่งมีชุดโครโมโซมที่เหมือนกันกับเซลล์ผู้ปกครองอย่างสมบูรณ์ในแง่ของปริมาณและคุณภาพเนื้อหาของข้อมูลทางพันธุกรรมลักษณะทางสัณฐานวิทยากายวิภาคและสรีรวิทยา
การเจริญเติบโต การพัฒนาส่วนบุคคล และการต่ออายุเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อย่างต่อเนื่องถูกกำหนดโดยกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโทติค
การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างไมโทซิสจะถูกควบคุมโดยระบบประสาท เช่น ระบบประสาท,ฮอร์โมนของต่อมหมวกไต, ต่อมใต้สมอง, ต่อมไทรอยด์ เป็นต้น
ไมโอซิส (จากภาษากรีก "ไมโอซิส" - การลดลง) เป็นแผนกในเขตการเจริญเติบโตของเซลล์สืบพันธุ์พร้อมด้วยจำนวนโครโมโซมที่ลดลงครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ยังประกอบด้วยการแบ่งสองส่วนตามลำดับซึ่งมีระยะเดียวกับไมโทซีส อย่างไรก็ตามระยะเวลาของแต่ละเฟสและกระบวนการที่เกิดขึ้นนั้นแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากกระบวนการที่เกิดขึ้นในไมโทซีส
ความแตกต่างเหล่านี้ส่วนใหญ่มีดังนี้ ในไมโอซิส คำทำนายที่ 1 จะยาวกว่า เป็นที่ที่การผัน (การเชื่อมต่อ) ของโครโมโซมและการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมเกิดขึ้น (ในรูปด้านบน คำทำนายจะมีหมายเลข 1, 2, 3 แสดงการผันคำกริยาด้วยหมายเลข 3) ในเมตาเฟส การเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นเช่นเดียวกับในเมตาเฟสของไมโทซีส แต่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว (4) ในแอนาเฟส 1 เซนโทรเมียร์ที่ยึดโครมาทิดไว้ด้วยกันจะไม่แบ่งตัว และโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันตัวหนึ่งจะเคลื่อนไปที่ขั้ว (5) ใน telophase II จะมีการสร้างเซลล์สี่เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว (6)
ระยะระหว่างเฟสก่อนการแบ่งตัวที่สองในไมโอซิสนั้นสั้นมาก ในระหว่างที่ DNA ไม่ได้ถูกสังเคราะห์ เซลล์ (gametes) ที่เกิดขึ้นจากการแบ่งไมโอติกสองส่วนประกอบด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยว (เดี่ยว)
โครโมโซมทั้งชุด - ซ้ำ 2n - ได้รับการฟื้นฟูในร่างกายระหว่างการปฏิสนธิของไข่ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีลักษณะเฉพาะคือการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างเพศหญิงและเพศชาย มันเกี่ยวข้องกับการก่อตัวและการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์เดี่ยวพิเศษ - gametes ซึ่งเกิดขึ้นจากไมโอซิส การปฏิสนธิเป็นกระบวนการหลอมรวมของไข่และสเปิร์ม (เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย) ในระหว่างนั้นชุดโครโมโซมซ้ำจะถูกฟื้นฟู ไข่ที่ปฏิสนธิเรียกว่าไซโกต
ในระหว่างกระบวนการปฏิสนธิคุณสามารถสังเกตได้ ตัวเลือกต่างๆการเชื่อมต่อ gamete ตัวอย่างเช่น การหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์ทั้งสองที่มีอัลลีลเหมือนกันของยีนตั้งแต่หนึ่งยีนขึ้นไปจะทำให้เกิดโฮโมไซโกต ซึ่งเป็นลูกหลานที่ยังคงลักษณะเฉพาะทั้งหมดไว้ในรูปแบบบริสุทธิ์ หากยีนในเซลล์สืบพันธุ์มีอัลลีลต่างกัน จะเกิดเฮเทอโรไซโกตขึ้น พื้นฐานทางพันธุกรรมที่สอดคล้องกับยีนต่าง ๆ พบได้ในลูกหลานของเธอ ในมนุษย์ โฮโมไซโกซิตี้เป็นเพียงบางส่วนเท่านั้นสำหรับยีนแต่ละตัว
รูปแบบพื้นฐานของการถ่ายทอดคุณสมบัติทางพันธุกรรมจากพ่อแม่สู่ลูกหลานนั้นก่อตั้งขึ้นโดย G. Mendel ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ในพันธุศาสตร์ (ศาสตร์แห่งกฎแห่งกรรมพันธุ์และความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิต) แนวคิดต่างๆ เช่น ลักษณะเด่นและลักษณะถอย จีโนไทป์และฟีโนไทป์ ฯลฯ ได้รับการกำหนดไว้อย่างมั่นคง ในรุ่นต่อๆ ไป ในพันธุศาสตร์ลักษณะเหล่านี้แสดงด้วยตัวอักษรละติน: ลักษณะเด่นจะแสดงด้วยอักษรตัวใหญ่ ส่วนถอยจะแสดงด้วยอักษรตัวพิมพ์เล็ก ในกรณีของโฮโมไซโกซิตี้ ยีนแต่ละคู่ (อัลลีล) สะท้อนถึงลักษณะเด่นหรือลักษณะด้อย ซึ่งแสดงให้เห็นผลกระทบในทั้งสองกรณี
ในสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรไซกัส อัลลีลที่โดดเด่นจะอยู่บนโครโมโซมหนึ่ง และอัลลีลแบบถอยซึ่งถูกยับยั้งโดยโครโมโซมที่โดดเด่นนั้นอยู่ในบริเวณที่สอดคล้องกันของโครโมโซมคล้ายคลึงกันอีกโครโมโซม ในระหว่างการปฏิสนธิ ชุดดิพลอยด์ชุดใหม่จะเกิดขึ้น ดังนั้นการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตใหม่จึงเริ่มต้นด้วยการหลอมรวมของเซลล์เพศสองเซลล์ (เซลล์สืบพันธุ์) ซึ่งเป็นผลมาจากไมโอซิส ในระหว่างไมโอซิส การกระจายตัวของสารพันธุกรรม (การรวมตัวกันของยีน) เกิดขึ้นในลูกหลานหรือการแลกเปลี่ยนอัลลีลและการรวมกันของพวกมันในรูปแบบใหม่ซึ่งจะกำหนดลักษณะที่ปรากฏของบุคคลใหม่
หลังจากการปฏิสนธิไม่นาน การสังเคราะห์ DNA จะเกิดขึ้น โครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และการแบ่งแรกของนิวเคลียสไซโกตเกิดขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นผ่านไมโทซีส และแสดงถึงจุดเริ่มต้นของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตใหม่
ไมโทซีส- นี่เป็นวิธีการแบ่งเซลล์ยูคาริโอตที่พบบ่อยที่สุด ในระหว่างไมโทซิส จีโนมของแต่ละเซลล์ที่เกิดขึ้นจะเหมือนกันและตรงกับจีโนมของเซลล์ดั้งเดิม
ไมโทซิสเป็นระยะสุดท้ายและมักจะสั้นที่สุดของวัฏจักรเซลล์ กับการสิ้นสุดของมัน วงจรชีวิตเซลล์สิ้นสุดและวัฏจักรของเซลล์ที่สร้างขึ้นใหม่สองเซลล์เริ่มต้นขึ้น
แผนภาพแสดงระยะเวลาของระยะต่างๆ ของวัฏจักรเซลล์ ตัวอักษร M หมายถึงไมโทซิส อัตราการเกิดไมโทซิสสูงสุดพบได้ในเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งต่ำที่สุดในเนื้อเยื่อที่มีความแตกต่างในระดับสูง หากเซลล์ของพวกมันแบ่งตัวเลย
แม้ว่าไมโทซิสจะถือว่าเป็นอิสระจากเฟสซึ่งประกอบด้วยช่วงเวลา G 1, S และ G 2 แต่การเตรียมการสำหรับมันเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในนั้น มากที่สุด จุดสำคัญคือการจำลองดีเอ็นเอที่เกิดขึ้นในช่วงสังเคราะห์ (S) หลังจากการจำลองแบบ โครโมโซมแต่ละตัวจะประกอบด้วยโครมาทิดที่เหมือนกันสองตัวอยู่แล้ว พวกมันอยู่ใกล้กันตลอดความยาวและเชื่อมต่อกันที่เซนโทรเมียร์ของโครโมโซม
ในระหว่างเฟส โครโมโซมจะอยู่ในนิวเคลียสและเป็นกลุ่มของเส้นด้ายโครมาตินที่บางและยาวมากซึ่งมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น
ไมโทซีสมีหลายระยะต่อเนื่องกัน ซึ่งอาจเรียกว่าระยะหรือช่วงเวลาก็ได้ ในการพิจารณาเวอร์ชันเรียบง่ายแบบคลาสสิกมีสี่ขั้นตอนที่แตกต่างกัน นี้ การพยากรณ์ เมตาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส- บ่อยครั้งมีการแบ่งระยะที่แตกต่างกันออกไป: ระยะโพรเมตา(ระหว่างการพยากรณ์และเมตาเฟส) ระยะก่อนพยากรณ์(ลักษณะเฉพาะของเซลล์พืชอยู่ก่อนการพยากรณ์)
กระบวนการอื่นที่เกี่ยวข้องกับไมโทซีสก็คือ ไซโตไคเนซิสซึ่งส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในช่วงเทโลเฟส เราสามารถพูดได้ว่าไซโตไคเนซิสเป็นอย่างที่เคยเป็น ส่วนสำคัญเทโลเฟสหรือทั้งสองกระบวนการเกิดขึ้นพร้อมกัน Cytokinesis หมายถึงการแยกไซโตพลาสซึม (แต่ไม่ใช่นิวเคลียส!) ของเซลล์ต้นกำเนิด เรียกว่าการแยกตัวของนิวเคลียร์ คาริโอไคเนซิสและอยู่ก่อนไซโตไคเนซิส อย่างไรก็ตาม ในระหว่างไมโทซีสเช่นนี้ การแบ่งนิวเคลียสจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากอันแรกซึ่งเป็นต้นกำเนิดจะสลายตัว จากนั้นจึงเกิดการแบ่งตัวใหม่อีก 2 อัน คือลูกสาว
มีหลายกรณีที่คาริโอไคเนซิสเกิดขึ้น แต่ไซโตไคเนซิสไม่เกิดขึ้น ในกรณีเช่นนี้ จะเกิดเซลล์หลายนิวเคลียสขึ้น
ระยะเวลาของไมโทซิสและระยะของมันนั้นขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคลและขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ โดยปกติแล้วการพยากรณ์และเมตาเฟสเป็นช่วงเวลาที่ยาวที่สุด
ระยะเวลาเฉลี่ยของไมโทซิสคือประมาณสองชั่วโมง โดยทั่วไปเซลล์สัตว์แบ่งตัวเร็วกว่าเซลล์พืช
เมื่อเซลล์ยูคาริโอตแบ่งตัว จะต้องเกิดแกนหมุนฟิชชันแบบไบโพลาร์ ซึ่งประกอบด้วยไมโครทูบูลและโปรตีนที่เกี่ยวข้อง ด้วยเหตุนี้จึงมีการกระจายสารทางพันธุกรรมระหว่างเซลล์ลูกสาวอย่างเท่าเทียมกัน
ด้านล่างนี้เราจะอธิบายกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ระหว่างระยะต่างๆ ของไมโทซีส การเปลี่ยนผ่านไปยังแต่ละเฟสต่อมาจะถูกควบคุมในเซลล์โดยจุดควบคุมทางชีวเคมีพิเศษ ซึ่งจะ "ตรวจสอบ" ว่ากระบวนการที่จำเป็นทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์อย่างถูกต้องหรือไม่ หากมีข้อผิดพลาดการแบ่งแยกอาจจะหยุดหรือไม่ก็ได้ ในกรณีหลังนี้จะมีเซลล์ผิดปกติปรากฏขึ้น
เกิดขึ้นในคำทำนาย กระบวนการต่อไปนี้(ส่วนใหญ่จะขนานกัน):
โครโมโซมควบแน่น
นิวเคลียสจะหายไป
เปลือกนิวเคลียร์สลายตัว
มีการสร้างเสาแกนหมุนสองอัน
ไมโทซิสเริ่มต้นด้วยการที่โครโมโซมสั้นลง คู่โครมาทิดที่ประกอบกันเป็นเกลียวส่งผลให้โครโมโซมสั้นลงและหนาขึ้นอย่างมาก ในตอนท้ายของการพยากรณ์สามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
นิวคลีโอลีหายไปเนื่องจากส่วนของโครโมโซมที่ก่อตัวขึ้น (ตัวจัดระเบียบนิวเคลียส) อยู่ในรูปแบบเกลียวอยู่แล้ว ดังนั้นพวกมันจึงไม่ทำงานและไม่มีปฏิกิริยาต่อกัน นอกจากนี้โปรตีนนิวเคลียสจะสลายตัว
ในเซลล์ของสัตว์และพืชส่วนล่าง เซนทริโอลของศูนย์กลางเซลล์จะแยกออกไปที่ขั้วของเซลล์และยื่นออกมา ศูนย์จัดระเบียบไมโครทิวบูล- แม้ว่า พืชที่สูงขึ้นไม่มีเซนทริโอล มีไมโครทูบูลเกิดขึ้นด้วย
ไมโครทูบูลขนาดสั้น (แอสทรัล) เริ่มแยกออกจากศูนย์กลางแต่ละแห่งขององค์กร มีโครงสร้างคล้ายดาวเกิดขึ้น ไม่ได้ผลิตในพืช เสาแบ่งของพวกมันกว้างขึ้น microtubules ไม่ได้มาจากจุดเล็กๆ แต่มาจากพื้นที่ที่ค่อนข้างกว้าง
การแตกตัวของเปลือกนิวเคลียร์ออกเป็นแวคิวโอลขนาดเล็กถือเป็นการสิ้นสุดของการทำนาย
ทางด้านขวาในไมโครโฟโต้กราฟ สีเขียวไมโครทูบูลจะถูกไฮไลต์ โครโมโซมจะถูกเน้นด้วยสีน้ำเงิน โครโมโซมเซ็นโทรเมียร์จะถูกเน้นด้วยสีแดง
ควรสังเกตด้วยว่าในระหว่างการพยากรณ์ของไมโทซีส การกระจายตัวของ EPS จะเกิดขึ้น โดยแบ่งออกเป็นแวคิวโอลขนาดเล็ก อุปกรณ์ Golgi แบ่งออกเป็น dictyosome แต่ละตัว
กระบวนการสำคัญของระยะโพรเมตาเฟสมักเกิดขึ้นตามลำดับ:
การจัดเรียงและการเคลื่อนที่ของโครโมโซมในไซโตพลาสซึมอย่างวุ่นวาย
เชื่อมต่อพวกมันด้วยไมโครทูบูล
การเคลื่อนที่ของโครโมโซมไปยังระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์
โครโมโซมจะจบลงในไซโตพลาสซึมและเคลื่อนที่แบบสุ่ม เมื่ออยู่ที่ขั้วแล้ว พวกมันจะมีโอกาสเกาะติดกับปลายด้านบวกของไมโครทูบูลได้ดีกว่า ในที่สุดเส้นใยจะเกาะติดกับไคเนโตชอร์
microtubule kinetochore ดังกล่าวเริ่มเติบโตซึ่งจะเคลื่อนโครโมโซมออกจากขั้ว เมื่อถึงจุดหนึ่ง ไมโครทูบูลอีกอันหนึ่งจะติดอยู่กับไคเนโตคอร์ของซิสเตอร์โครมาทิด ซึ่งเติบโตจากขั้วการแบ่งอีกขั้วหนึ่ง เธอเริ่มผลักโครโมโซมด้วย แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เป็นผลให้โครโมโซมไปอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร
Kinetochores คือการก่อตัวของโปรตีนที่เซนโทรเมียร์ของโครโมโซม โครมาติดน้องสาวแต่ละคนมีไคเนโตคอร์ของตัวเอง ซึ่งจะ "เจริญเต็มที่" ในการทำนาย
นอกจาก microtubules บนดวงดาวและ kinetochore แล้ว ยังมี microtubules ที่เคลื่อนจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่งราวกับว่ากำลังขยายเซลล์ไปในทิศทางตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตร
สัญญาณของการเริ่มต้นของเมตาเฟสคือการจัดเรียงโครโมโซมตามเส้นศูนย์สูตรที่เรียกว่า เมตาเฟสหรือแผ่นศูนย์สูตร- ในระหว่างเมตาเฟส จำนวนโครโมโซม ความแตกต่าง และข้อเท็จจริงที่ว่ามันประกอบด้วยโครโมโซมพี่น้องสองตัวที่เชื่อมต่อกันที่เซนโทรเมียร์จะมองเห็นได้ชัดเจน
โครโมโซมถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงตึงที่สมดุลบนไมโครทูบูลที่ขั้วต่างกัน
ซิสเตอร์โครมาทิดแยกจากกัน แต่ละตัวเคลื่อนไปทางขั้วของมันเอง
เสาทั้งสองเคลื่อนตัวออกจากกัน
Anaphase เป็นระยะที่สั้นที่สุดของการแบ่งเซลล์ เริ่มต้นเมื่อเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมแยกออกเป็นสองส่วน เป็นผลให้แต่ละโครมาทิดกลายเป็นโครโมโซมอิสระและเกาะติดกับไมโครทูบูลที่มีขั้วเดียว เธรดจะ "ดึง" โครมาทิดไปที่ขั้วตรงข้าม ในความเป็นจริง microtubules ถูกแยกชิ้นส่วน (depolymerized) นั่นคือพวกมันจะสั้นลง
ในแอนาเฟสของเซลล์สัตว์ ไม่เพียงแต่โครโมโซมลูกสาวจะเคลื่อนที่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงขั้วด้วย เนื่องจากไมโครทูบูลอื่นๆ พวกมันดันออกจากกัน ไมโครทูบูลของดาวจึงเกาะติดกับเยื่อหุ้มและยัง "ดึง" อีกด้วย
การเคลื่อนไหวของโครโมโซมหยุดลง
โครโมโซมเกิดการหดตัว
นิวคลีโอลีปรากฏขึ้น
เยื่อหุ้มนิวเคลียสกลับคืนมา
ที่สุดไมโครทูบูลหายไป
Telophase เริ่มต้นเมื่อโครโมโซมหยุดเคลื่อนที่โดยหยุดที่ขั้ว พวกมันสิ้นหวัง กลายเป็นเส้นยาวเหมือนเส้นด้าย
ไมโครทูบูลของสปินเดิลถูกทำลายจากขั้วถึงเส้นศูนย์สูตร กล่าวคือ จากปลายลบ
เปลือกนิวเคลียสถูกสร้างขึ้นรอบๆ โครโมโซมโดยการหลอมรวมของถุงเมมเบรน ซึ่งนิวเคลียสของมารดาและ EPS แตกตัวในการทำนาย ที่แต่ละขั้ว นิวเคลียสลูกสาวของมันเองถูกสร้างขึ้น
เมื่อโครโมโซมหดตัว ตัวจัดระเบียบนิวเคลียสจะเริ่มทำงานและนิวคลีโอลีจะปรากฏขึ้น
การสังเคราะห์ RNA ดำเนินการต่อ
หากเซนทริโอลที่เสายังไม่ได้จับคู่กัน ก็จะมีการสร้างคู่ไว้ใกล้กัน ดังนั้นที่แต่ละขั้ว จุดศูนย์กลางเซลล์ของตัวเองจะถูกสร้างขึ้นใหม่ ซึ่งจะไปที่เซลล์ลูกสาว
โดยทั่วไปแล้ว เทโลเฟสจะจบลงด้วยการแยกไซโตพลาสซึม กล่าวคือ ไซโตไคเนซิส
Cytokinesis สามารถเริ่มต้นได้เร็วเท่ากับแอนาเฟส เมื่อถึงจุดเริ่มต้นของไซโตไคเนซิส ออร์แกเนลล์ของเซลล์จะกระจายค่อนข้างสม่ำเสมอทั่วขั้ว
การแยกไซโตพลาสซึมของเซลล์พืชและเซลล์สัตว์เกิดขึ้นในลักษณะที่แตกต่างกัน
ในเซลล์สัตว์ เนื่องจากความยืดหยุ่น เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมในส่วนเส้นศูนย์สูตรของเซลล์จึงเริ่มนูนเข้าด้านใน ร่องจะเกิดขึ้นและปิดในที่สุด กล่าวอีกนัยหนึ่ง เซลล์แม่แบ่งตาม ligation
ในเซลล์พืชระหว่างเทโลเฟส เส้นใยสปินเดิลจะไม่หายไปที่เส้นศูนย์สูตร พวกมันเคลื่อนตัวเข้าใกล้เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมมากขึ้น จำนวนของมันเพิ่มขึ้น และพวกมันก็ก่อตัวขึ้น แฟรกโมพลาสต์- ประกอบด้วยไมโครทูบูลขนาดสั้น ไมโครฟิลาเมนต์ และส่วนของ ER ไรโบโซม ไมโตคอนเดรีย และคอมเพล็กซ์กอลจิย้ายมาที่นี่ ถุง Golgi และสิ่งที่อยู่ภายในเส้นศูนย์สูตรก่อให้เกิดแผ่นเซลล์มัธยฐาน ผนังเซลล์ และเยื่อหุ้มเซลล์ลูกสาว
ไมโทซีสทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรทางพันธุกรรม: การสืบพันธุ์ของสารพันธุกรรมที่แม่นยำในช่วงหลายชั่วอายุคน นิวเคลียสของเซลล์ใหม่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากันกับเซลล์ต้นกำเนิด และโครโมโซมเหล่านี้เป็นสำเนาที่แน่นอนของโครโมโซมต้นกำเนิด (เว้นแต่ว่าจะมีการกลายพันธุ์เกิดขึ้น) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เซลล์ลูกสาวมีพันธุกรรมเหมือนกับเซลล์แม่
อย่างไรก็ตาม ไมโทซิสยังทำหน้าที่สำคัญอื่นๆ อีกหลายประการ:
การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
การทดแทนเซลล์ของเนื้อเยื่อต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ในบางสปีชีส์อาจเกิดการงอกใหม่ของส่วนต่างๆ ของร่างกายได้