ไมโอซิส: ฟังก์ชันเฟสและลักษณะเฉพาะ - ชีววิทยา - 2026

เซลล์ชนิดหนึ่งเป็นประเภทของการแบ่งเซลล์ที่มีชีวิตลักษณะ eukaryotic ที่มีวงจรชีวิตเป็นขั้นตอนของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ด้วยกระบวนการนี้จำนวนโครโมโซมในการแบ่งเซลล์จะลดลงครึ่งหนึ่งซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า "การแบ่งแบบรีดักชั่น"

ตามรากฐานของทฤษฎีเซลล์ "เซลล์ทุกเซลล์มาจากเซลล์อื่น" และเป็นที่ทราบกันดีว่าเซลล์หนึ่งก่อให้เกิดอีกเซลล์หนึ่งโดยผ่านกระบวนการแบ่งที่ประกอบด้วยการทำซ้ำส่วนประกอบภายใน (DNA, โปรตีนเป็นต้น ) และการแยกออกเป็นเซลล์ "ลูกสาว" สองเซลล์ซึ่งแทบจะเหมือนกัน

รูปแบบสรุปของไมโอซิส: 1) การทำซ้ำของโครโมโซม 2) การจับคู่โครโมโซมที่เหมือนกัน 3) การข้ามมากกว่า 4) การแบ่งแบบไมโอติกครั้งแรก (หนึ่งในโครโมโซมที่ซ้ำกันแต่ละเซลล์ต่อเซลล์ลูกสาว) 5) การแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง (โครโมโซมหนึ่งตัวจากแต่ละเซลล์) หนึ่งต่อเซลล์ลูกสาว) (ที่มา: Peter coxhead จาก Wikimedia Commons)

กระบวนการนี้ช่วยให้ชีวิตมีความต่อเนื่องและการถ่ายทอดสารพันธุกรรม "ไม่เปลี่ยนแปลง" ไปยังรุ่นต่อ ๆ ไป ไมโอซิสเกิดขึ้นทั้งในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (โปรโตซัวยีสต์และแบคทีเรียและอื่น ๆ อีกมากมาย)

สำหรับสิ่งมีชีวิตบางชนิดนี่เป็นรูปแบบหลักของการสืบพันธุ์และเรียกว่าการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ อย่างไรก็ตามการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งมีวัฏจักรการพัฒนาที่แตกต่างกันนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อยและบ่งบอกเป็นนัยว่าเซลล์ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตเดียวกันเกิดขึ้นจากเซลล์พิเศษที่เรียกว่าไซโกต

ไซโกตเป็นผลมาจากกระบวนการที่เรียกว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งเกี่ยวข้องกับการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์ทางเพศสองเซลล์ที่ผลิตโดยบุคคลสองคนที่แตกต่างกัน (โดยทั่วไปคือ "ชาย" และ "หญิง") และมีข้อมูลทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่ง แต่ละ.

กระบวนการผลิตเซลล์เพศเหล่านี้เป็นสิ่งที่รู้จักกันในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ว่าไมโอซิสและมีหน้าที่หลักในการผลิตเซลล์ที่มีโครโมโซมครึ่งหนึ่งของโหลดนั่นคือเซลล์เดี่ยว

หน้าที่ของไมโอซิส

ไมโอซิสเป็นส่วนสำคัญหรือ "หัวใจ" ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งดูเหมือนจะเป็น "การได้มา" ที่เป็นประโยชน์เชิงวิวัฒนาการเนื่องจากสัตว์และพืชส่วนใหญ่ได้รับการยอมรับมาใช้

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการรวมกันของสองจีโนมที่แตกต่างกันซึ่งจบลงด้วยการก่อตัวของลูกหลานด้วยการบริจาคทางพันธุกรรม "ใหม่" ซึ่งจะหมายถึงการเพิ่มขึ้นของความแปรปรวน

ด้วยการแบ่งเซลล์แบบลดลงนี้เซลล์พิเศษในร่างกายของสัตว์และพืชหลายเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์สืบพันธุ์จะสร้างเซลล์เพศหรือเซลล์สืบพันธุ์ซึ่งเมื่อหลอมรวมกันแล้วจะก่อให้เกิดเซลล์ที่เรียกว่าไซโกต .

การลดจำนวนโครโมโซมด้วยไมโอซิสเป็นขั้นตอนที่สำคัญสำหรับการรวมกันของเซลล์เพศทั้งสองที่ผลิตขึ้นเพื่อ "สร้างใหม่" ส่วนเสริมโครโมโซมแบบดิพลอยด์ในรุ่นต่อไปเพื่อให้แน่ใจว่าสายพันธุ์มีความต่อเนื่องกัน

การลดจำนวนโครโมโซมเป็นไปได้เนื่องจากในช่วงไมโอซิสการจำลองแบบดีเอ็นเอรอบเดียวตามด้วยการแยกโครโมโซมสองรอบต่อเนื่องกัน

ความได้เปรียบทางการแข่งขัน

ความจริงที่ว่าบุคคลสองคนสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกันทางพันธุกรรมทั้งสองเกิดขึ้นซึ่งโครโมโซมได้รับการ "ผสม" ด้วยกระบวนการสุ่ม "ก่อนหน้านี้อาจหมายถึงความได้เปรียบทางวิวัฒนาการจากมุมมองของการแข่งขัน

ไมโอซิสซึ่งก่อให้เกิดเซลล์ที่มีการผสมผสานทางพันธุกรรมใหม่ที่หลอมรวมระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศช่วยให้บุคคลที่เป็นผลผลิตจากการสืบพันธุ์ดังกล่าวสามารถปรับตัวเพื่อความอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไปในลักษณะที่จำเป็น

การกำจัดอัลลีลที่ "เป็นอันตราย"

เนื่องจากประชากรมีความอ่อนไหวต่อการปรากฏตัวของอัลลีลใหม่โดยการกลายพันธุ์ (ซึ่งหลายอย่างอาจเป็นอันตรายหรือเป็นอันตราย) ไมโอซิสและการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศสามารถช่วยกำจัดอัลลีลเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วป้องกันการสะสมและการแพร่กระจายต่อไป

ขั้นตอนของไมโอซิส

กระบวนการไมโอติกสามารถอธิบายได้ว่าเป็น "การแยก" หรือ "การกระจาย" ของโครโมโซมของเซลล์ที่มีการแบ่งตัวของโครโมโซมลดลงซึ่งเกิดขึ้นจากสองแผนกที่เรียกว่าการแบ่งไมโอติกครั้งแรกและการแบ่งไมโอติกที่สองซึ่งเป็น สุดท้ายค่อนข้างคล้ายกับการแบ่งไมโทติก

ดังที่จะเห็นด้านล่างแต่ละไมโอสทั้งสองประกอบด้วยคำทำนาย, เมตาเฟส, แอนาเฟสและเทโลเฟส

ขั้นตอนของไมโอซิส (ที่มา: Boumphreyfr ผ่าน Wikimedia Commons)

- การแบ่ง meiotic ครั้งแรก

ไมโอซิส I หรือการแบ่งไมโอติกครั้งแรกเริ่มต้นด้วยการรวมกันของสมาชิกของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันแต่ละคู่ (โครโมโซมของมารดาและบิดาที่สิ่งมีชีวิตซ้ำซ้อนสืบทอดมาจากพ่อแม่)

อินเตอร์เฟซ

เช่นเดียวกับในไมโทซิสขั้นตอนของวัฏจักรของเซลล์สืบพันธุ์ที่นำหน้าไมโอซิสคือส่วนต่อประสาน ในระหว่างขั้นตอนนี้จะมีเหตุการณ์เดียวของการจำลองดีเอ็นเอของเซลล์เกิดขึ้นซึ่งสร้างโครโมโซมของมารดาและบิดา (เป็นเซลล์ซ้ำ) ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยโครมาทิดสองพี่น้อง

ทำนาย I

ในระหว่างการทำนายฉันของไมโอซิสฉันการรวมกันหรือการสัมผัสทางกายภาพระหว่างโครโมโซมที่เหมือนกัน (โครโมโซมที่เทียบเท่าจากพ่อแม่ที่แตกต่างกันสองคนพ่อและแม่) เกิดขึ้นตลอดความยาว

เหตุการณ์นี้เรียกว่าไซแนปส์และเป็นกระบวนการที่โครมาทิดทั้งสี่มีความเกี่ยวข้องสองโครโมโซมที่เหมือนกันซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้โครงสร้างที่ได้รับเรียกว่าเตตระหรือไบเลนซ์คอมเพล็กซ์ (จำนวนเตตราดในเซลล์ระหว่างการพยากรณ์คือ เทียบเท่ากับจำนวนโครโมโซมเดี่ยว)

ในแต่ละโครมาทิดเตตระที่ไม่ใช่น้องสาวนั่นคือโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันจะรวมตัวกันใหม่โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าครอสโอเวอร์ซึ่งส่งผลให้เกิดการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรมระหว่างโครโมโซมโดยการ "ตัดและวาง" ของชิ้นส่วนสุ่มในตำแหน่งสุ่ม การสร้างชุดยีนใหม่

หลังจากเกิดการรวมตัวกันอีกครั้งเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันจะแยกจากกันโดยเหลือเพียงภูมิภาคที่เรียกว่าไคอัสซึ่งสอดคล้องกับไซต์ครอสโอเวอร์ อย่างไรก็ตามโครมาทิดของน้องสาวยังคงติดอยู่ผ่านทางเซนโทรเมียร์

ในช่วงนี้ของไมโอซิส I เซลล์จะเติบโตและสังเคราะห์โมเลกุลสำรอง นอกจากนี้การก่อตัวของแกนหมุน microtubule นั้นได้รับการชื่นชมและในการพยากรณ์ตอนปลาย I ซองนิวเคลียร์จะหายไปและเห็นได้ชัดเจนว่าโครมาทิดเตตร้าดภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

ระยะนี้จะสิ้นสุดลงเมื่อ tetrads เรียงตัวกันในระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ที่แบ่งตัว

Metaphase I

ระหว่างเมทาเฟสเส้นใยของแกนหมุนไมโครทูบูลจะยึดติดกับเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันและกับขั้วตรงข้ามของเซลล์ นี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างไมโทซิสซึ่งเซนโทรเมียร์ของโครมาทิดของน้องสาวติดอยู่กับไมโครทูบูเลสที่ขั้วตรงข้าม

อนาเฟส I

ในระยะนี้โครโมโซม homologous ที่ซ้ำกันจะแยกออกจากกันขณะที่พวกมันถูก "ดึง" ไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ด้วย microtubules ของแกนหมุน จากนั้นในแต่ละขั้วจะพบโครโมโซมผสมแบบสุ่ม แต่มีสมาชิกเพียงตัวเดียวของแต่ละคู่ที่คล้ายคลึงกัน

ในระหว่างแอนาเฟสฉันโครมาทิดน้องสาวยังคงติดกันผ่านเซนโตรเมียร์ซึ่งแตกต่างจากไมโทซิสเนื่องจากในระหว่างไมโทติกแอนาเฟสโครมาทิดน้องสาวจะถูกแยกออกจากกันที่ขั้วตรงข้ามของเซลล์

เทโลเฟส I

เมื่อมาถึงจุดนี้โครมาทิด "decondense" นั่นคือมองเห็นได้น้อยลงภายใต้กล้องจุลทรรศน์ทำให้สูญเสียรูปร่างลักษณะ ซองจดหมายนิวเคลียร์ได้รับการจัดโครงสร้างใหม่และเกิดไซโตไคเนซิสหรือการแยกเซลล์ของลูกสาวซึ่งมีจำนวนโครโมโซมแบบเดี่ยว ๆ แต่ประกอบด้วยโครโมโซมที่ซ้ำกัน (มีโครโมโซมสองตัว)

ระหว่าง telophase I และส่วน meiotic ถัดไปมีช่วงเวลาสั้น ๆ ที่เรียกว่า interkinesis แม้ว่าจะไม่ได้เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

- การแบ่ง meiotic ที่สอง

ในระหว่างการแบ่งส่วนที่สองโครมาทิดของน้องสาวจะถูกแยกออกจากกันดังที่เกิดขึ้นระหว่างไมโทซิส แต่ไม่มีการจำลองดีเอ็นเอก่อนหน้านี้

คำทำนาย II

Prophase II คล้ายกับการทำนายแบบไมโทติกมาก ในขั้นตอนนี้ไม่มีการรวมกันของโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่มีการผสมข้ามกัน

ในการทำนาย II โครเมียมจะปรากฏให้เห็นอีกครั้งนั่นคือโครมาตินควบแน่น เส้นใยสปินเดิลจะแผ่ออกจากขั้วแต่ละขั้วโดยยืดไปยังเซนโทรเมียร์ที่เชื่อมกับโครมาทิดของน้องสาว

ในที่สุดซองนิวเคลียร์จะหายไปและ microtubules จากขั้วตรงข้ามไปถึง centromere ของแต่ละโครมาทิดและสิ่งเหล่านี้อยู่ในแนวระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์

Metaphase II

Metaphase II แตกต่างจาก metaphase I เมื่อเทียบกับจำนวนโครมาทิดที่เรียงตัวกันในระนาบเส้นศูนย์สูตร ใน metaphase I จะเห็น tetrads ในขณะที่ใน II จะสังเกตเห็นเฉพาะโครมาทิดน้องสาวที่มีโครโมโซมเดียวกันเช่นเดียวกับ mitotic metaphase

อนาเฟส II

ในขั้นตอนนี้โครมาทิดน้องสาวจะแยกออกจากกันเมื่อถูกเคลื่อนย้ายไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ นับจากนี้เป็นต้นไปโครมาทิดแต่ละตัวถือเป็นโครโมโซมอิสระ

เทโลเฟส II

ในช่วงเริ่มต้นของเทโลเฟสนั้นซองนิวเคลียร์จะสร้างขึ้นใหม่บนชุดโครโมโซมที่ไม่ซ้ำกันซึ่งกระจายอยู่ในแต่ละขั้วของเซลล์หลังจากนั้นไซโตไคเนซิสหรือการแยกเซลล์ลูกสาวจะเกิดขึ้น

การแบ่งเซลล์แบบไมโอติกของเซลล์ซ้ำทำให้เกิดเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ซึ่งแต่ละเซลล์มีการรวมกันของยีนที่แตกต่างกันเมื่อเกิดการรวมตัวกันใหม่

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, AD, Lewis, J. , Raff, M. , … & Walter, P. (2013) ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
2. Bernstein, H. , & Bernstein, C. (2013). กำเนิดวิวัฒนาการและฟังก์ชันการปรับตัวของไมโอซิส ในไมโอซิส. IntechOpen
3. Hunt, PA, & Hassold, TJ (2002). เรื่องเพศในไมโอซิส วิทยาศาสตร์, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). ไมโอซิส: มันทำงานอย่างไร? การดำเนินการของ National Academy of Sciences, 93 (16), 8167-8174
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011) ชีววิทยา (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: สหรัฐอเมริกา
6. Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). ไมโอซิสมาจากไหน? เซลล์, 106 (6), 647-650