Mitosis vs Meiosis ต่างกันอย่างไร? ออกสอบบ่อย

สวัสดีค่ะ น้องๆ ชาว Dek-D พูดถึงวิชาชีววิทยาเชื่อว่าหนึ่งในบทที่หลายคนสับสนบ่อยคงหนีไม่พ้นเรื่องการแบ่งเซลล์แบบ Mitosis และ Meiosis ที่ออกสอบทุกปี! สิ่งสำคัญของการพิชิตโจทย์บทนี้คือให้จำว่าระยะใดเกิดอะไรขึ้นบ้าง จำนวนโครโมโซม และความแตกต่างของการแบ่งเซลล์ 2 แบบต่างกันอย่างไร วันนี้อลัมน์ ‘รู้ไว้เผื่ออกสอบ' ได้ทำสรุปเนื้อหาเตรียมสอบมาฝากน้อง ๆ ทุกคนแล้ว เพราะทั้งสองเรื่องยังออกผสมกับอีกหลายบท ถ้าแม่นเรื่องนี้จะประยุกต์ใช้ได้กับอีกหลายบทเลย!

คำศัพท์ต้องรู้!

• โครมาทิน  (chromatin)  =  เส้นใยเล็ก ๆ ลักษณะคลายตัวขดไปขดมาอยู่ภายในนิวเคลียส
• โครโมโซม (Chromosome) = มีลักษณะเป็นแท่ง ซึ่งจะเห็นชัดเจนในสภาวะที่เซลล์มีการแบ่งเซลล์
• โครมาทิด  (chromatid)  = ลักษณะแท่งของโครโมโซม หรือแขนของโครโมโซม  1 โครโมโซม มี 2 โครมามิด
• เซนโทรเมียร์ (centromere) = โครงสร้างในโครโมโซมที่ยึดโครมาทิดทั้งสองอัน
• nuclear membrane = เยื่อหุ้มนิวเคลียส
• เส้นใยสปินเดิล (spindle  fiber) = ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายโครโมโซมในระหว่างการแบ่งเซลล์
• โฮโมโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome)  = โครโมโซมที่เปนคูกันมีขนาดและรูปรางภายนอกเหมือนกัน (แตยีนภายในอาจแตกตางกัน) โดยทอนหนึ่งมาจากพออีกทอนหนึ่งมาจากแม่
• ไซแนปซิส (synapsis) = การจับคู่โครโมโซมสองอันที่เกิดขึ้นในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
• ไคแอสมา (chiasma)  = บริเวณที่โฮโมโลกัสโครโมโซม ไขว้กัน
• ครอสซิงโอเวอร์ (crossing over) =  การแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างโครโมโซม

 

วัฏจักรของเซลล์ (Cell cycle) คือ การที่เซลล์เมื่อแบ่งเสร็จครบ 1 รอบแล้ว สามารถแบ่งต่อไปได้ต่อเนื่องเป็นวัฏจักร ซึ่งจะพบเฉพาะการแบ่งแบบ mitosis เท่านั้น ใน 1 วัฏจักรเซลล์ จะประกอบไปด้วย 2 ขั้นใหญ่ คือ Interphase และ M-phase  

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (Mitosis) คืออะไร?  

ไมโทซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย สำหรับการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ หรือเพื่อสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ลักษณะสำคัญของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกันกับเซลล์ต้นแบบ  ทั้งจำนวนโครโมโซมและคุณสมบัติทางพันธุกรรม โดยปกติแล้วจะเกิดในเซลล์ร่างกาย เช่น เซลล์ผิวหนัง เซลล์กล้ามเนื้อ หรือเซลล์เลือด แบ่งเป็นระยะต่างๆ ดังนี้

ระยะ Interphase

เป็นระยะที่เตรียมพร้อมก่อนแบ่งเซลล์ จะเห็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ และนิวคลีโอลัสชัดเจน ซึ่งแบ่งเป็น 3 ระยะย่อยได้อีก นั่นคือ

• G1 (First gap phase): ระยะก่อนสร้าง DNA เป็นช่วงที่เซลล์ขยายขนาด มีการสังเคราะห์สารต่างๆ ที่จะใช้แบ่งเซลล์ เช่น กรดอะมิโน, โปรตีน เพื่อเตรียมสร้าง DNA
• S (Synthesis phase): ระยะสร้าง DNA เซลล์จะจำลอง DNA (DNA replication) เพิ่มขึ้นมาอีกชุดนึง โดยจะลอกแบบจากชุดเดิมเป๊ะๆ
• G2 (Second gap phase): ระยะหลังสร้าง DNA เป็นช่วงที่เซลล์เตรียมตัวเข้าสู่ระยะการแบ่งเซลล์ โดยจะมีการสร้าง organelle และสารต่างๆ เพิ่มขึ้นในเซลล์ และซ่อมแซมสาย DNA ที่เพิ่งสร้างขึ้นมา

เมื่อสิ้นสุดระยะ Interphase แล้ว เซลล์ก็จะเข้าสู่ขั้นตอนการแบ่งเซลล์ต่อไป  

ระยะ M-phase (Mitotic phase)

เป็นระยะสั้นๆ ประกอบด้วย 4 ระยะ  

1. ระยะ Prophase

• เส้นใย chromatin จะหดตัวกลายเป็นแท่ง 2 แท่ง ลักษณะคล้ายปาท่องโก๋ โดยแต่ละแท่งเรียกว่า “chromatid” ดังนั้น โครโมโซมในระยะนี้จะมีอยู่ 2 โครมาทิด
• nucleolus และเยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear membrane) สลายไป
• หลังจากนั้น centrosome จะเคลื่อนตัวไปอยู่บริเวณขั้วตรงข้ามทั้ง 2 ด้านของเซลล์ แล้วสร้าง spindle fiber ไปยึดเกาะ centromere หรือบริเวณจุดกึ่งกลางของโครโมโซม

2. ระยะ Metaphase

• เป็นระยะที่ spindle fiber หดตัวมากที่สุด และดึงให้โครโมโซมมาเรียงตัวอยู่ร่วมกันในแนวกึ่งกลางของเซลล์ โดยจะเรียกแนวนี้ว่า “metaphase plate”
• โครโมโซมมีการหดตัวลงสั้นที่สุด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัวและการเคลื่อนที่
• ในระยะนี้สามารถเห็นโครโมโซมเป็นเส้นคู่ชัดเจนที่สุด จึงเป็นระยะที่สามารถนับโครโมโซมได้ง่าย เหมาะกับการศึกษาโครงสร้าง และความผิดปกติของโครโมโซม  
• ในช่วงปลายของระยะ centromere ในแต่ละโครโมโซมจะแบ่งตัว ทำให้ chromatid แต่ละคู่พร้อมที่จะแยกออกจากกัน

3. ระยะ Anaphase

• spindle fiber หดสั้นลง ทำให้ chromatid ถูกดึงแยกออกจากกันไปอยู่บริเวณขั้วเซลล์ด้านตรงกันข้าม
• โครโมโซมภายในเซลล์จะเพิ่มจำนวนขึ้นจาก 2n เป็น 4n (tetraploid) ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบ่งตัว เพื่อสร้างเซลล์ใหม่ขึ้น 2 เซลล์
• เป็นระยะที่ใช้เวลาสั้นที่สุดในขั้นตอนทั้งหมด

4. ระยะ Telophase

• เป็นระยะที่ chromatid แยกออกจากกันไปที่ขั้วเซลล์ หรือที่เรียกว่า “โครโมโซมลูก” (Daughter Chromosome) เกิดการรวมกลุ่มกันบริเวณขั้วตรงข้ามของเซลล์  
• โครโมโซมลูกแต่ละแท่งจะคลายตัวเป็น chromatin ขณะเดียวกัน spindle fiber จะสลายตัวไป เกิด nucleolus และ nuclear membrane ขึ้นอีกครั้ง

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (Meiosis) คืออะไร?  

ไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์ เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ เกิดเป็นเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว และจะกลับมารวมกันมีโครโมโซมเท่าเดิมเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการปฏิสนธิระหว่างเซลล์สืบพันธุ์  

ขั้นตอนของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมีด้วยกัน 5 ระยะเช่นเดียวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ดังนี้

Meiosis 1

1. ระยะ Interphase 1

• เหมือนระยะ Interphase ของ mitosis ทุกอย่าง จำลองโครโมโซมขึ้นมาอีก 1 ชุด ซึ่งยังติดกันอยู่ที่ปมเซนโทรเมียร์

2. ระยะ Prophase 1

• nucleolus และเยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear membrane) เริ่มมีการสลายตัว
• โฮโมโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome) จะมาเข้าคู่ และแนบติดกัน เรียกว่า ไซแนปซิส (synapsis) เห็นเป็น 2 โครโมโซมใกล้ๆ กัน เรียก ไบแวเลนท์ (bivalent)
• homologous chromosome ที่ synapsis กัน จะแยกจากกันตรงกลาง แต่ปลายยังไขว้กันอยู่ เรียกว่า ไคแอสมา (chiasma)
• มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน chromatid เรียกว่า ครอสซิงโอเวอร์ (crossing over) ซึ่งทำให้เซลล์สืบพันธุ์มีความหลากหลาย

3. ระยะ Metaphase 1

• spindle fiber จับคู่ homologous chromosome มาเรียงตัวกันอยู่กึ่งกลางเซลล์เป็นคู่ๆ โดยอยู่ตามแนวของ  Metaphase Plate

4. ระยะ Anaphase 1

• spindle fiber จะหดตัว ดึงให้ homologous chromosome แยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลล์ด้านตรงข้าม

5. ระยะ Telophase 1

• homologous chromosome แต่ละแท่งจะถูกดึงไปยังขั้วเซลล์ และมีการสร้าง nuclear membrane ใหม่
• เกิดนิวเคลียสใหม่ 2 นิวเคลียส แต่ละอันมีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งเป็น แฮพลอยด์ (n) แต่โครโมโซมยังมี 2 โครมาทิดอยู่

Meiosis 2

ระยะ Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2 และ Telophase 2 ลักษณะคล้ายกับ Mitosis  

1. ระยะ Interphase 2

• เป็นระยะพักตัว ซึ่งมีหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์
• ไม่มี DNA replication หรือ Chromosome duplication เหมือน interphase 1 หรือ  interphase ของ mitosis เพราะ 1 โครโมโซมมี 2 โครมาทิดอยู่แล้ว

2. ระยะ Prophase 2

• nuclear membrane เริ่มมีการสลายตัว
• โครโมโซมจะหดสั้นมากขึ้น และ spindle fiber จะมาจับตรงบริเวณ centromere 

3. ระยะ Metaphase 2

• โครโมโซมเรียงตัวกันอยู่กึ่งกลางเซลล์ โดยอยู่ตามแนวของ  Metaphase Plate

4. ระยะ Anaphase 2

• spindle fiber จะหดตัว ทำให้โครมาทิดของแต่ละโครโมโซมแยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลล์
• ทำให้จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มจาก n เป็น 2n ชั่วขณะ

5. ระยะ Telophase 2

• chromatid จะถูกดึงไปยังขั้วเซลล์ เกาะกันเป็นกลุ่ม มีการสร้าง nucleolus และ nuclear membrane ขึ้นมาใหม่
• ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ แต่ละอันมีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง (n)

สรุปความแตกต่างระหว่างไมโทซิส vs ไมโอซิส  

สำหรับคอลัมน์ ‘รู้ไว้เผื่อออกสอบ’ วิชาชีววิทยาบทความต่อไปจะเป็นเรื่องราวเกี่ยวกับอะไร ฝากติดตามกันด้วยนะคะ ถ้าน้อง ๆ มีประเด็นที่น่าสนใจ หรือความรู้จากวิชาอะไร ที่อยากให้นำมาเล่า หรือแจกทริคการจำ ก็สามารถคอมเมนต์เอาไว้ด้านล่างได้เลย!