ใบความรู้ชีววิทยาบทที่3 เซลล์และการแบ่งเซลล์

วิชาวิทยาศาสตร์ชวี ภาพ (ว30101) ระดับชั้นมธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4 เรอ่ื ง องค์ประกอบและหนา้ ทขี่ องเซลล์ 2 (Cells structure and function) Biology Brief Book II สอนโดย คณุ ครพู รรณวรท อุน่ ใจ กล่มุ สาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โรงเรียนทรายมูลวิทยา อ.ทรายมลู จ.ยโสธร สานกั งานเขตพ้ืนทกี่ ารศกึ ษามธั ยมศกึ ษาศรีสะเกษ ยโสธร ชอ่ื ................................................................................... ชน้ั ............... เลขท่ี ..........



Cell Biology

ส่วนต่าง ๆ ของรา่ งกายสามารถจัดระบบของการทางาน โดยเริ่มจากหน่วยที่เล็กที่สุดไป ถึงหน่วยท่ใี หญ่ที่สุดโดยเร่ิมจากเซลล์ (cell) (ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อ โรเบิร์ต ฮุค) ซ่ึงเซลล์แต่ละชนิดจะมีรูปร่างและหน้าที่ที่แตกต่างกันออกไปเพื่อให้เข้ากับการทางาน กลุ่ม ของเซลล์ทม่ี ีรูปรา่ งเหมอื นกันทาหนา้ ที่อยา่ งเดียวกัน เรยี กว่า เน้ือเยื่อ(tissue) เน้ือเยอ่ื หลายชนิด มาทาหน้าทเี่ ดยี วกันเรียกวา่ อวัยวะ(organ) และอวัยวะหลาย ๆ อวยั วะมาทาหน้าทร่ี ว่ มกันเรยี กว่า ระบบอวัยวะ (organ system)และร่างกาย(body) ระบบอวัยวะแต่ละระบบมีอวัยวะที่เกี่ยวข้อง และมหี นา้ ทต่ี า่ งกนั ดงั นัน้ รา่ งกายมนษุ ยจ์ ึงถูกจดั ระบบเป็น 4 ระดบั ดังน้ี 1. เซลล์ (cell) เซลล์ เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่เล็กที่สุดของ สิ่งมีชีวิต ซึ่งร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์จานวน หลายล้านเซลล์ ในแต่ละเซลล์จะมีความแตกต่างกันทั้ง ขนาดและรปู รา่ ง ขน้ึ อยู่กบั หนา้ ทีข่ องเซลลน์ ัน้ ๆ 2. เนอ้ื เยื่อ (tissue) เนื้อเยื่อ คือกลุ่มของเซลล์ที่มีรูปร่างเหมือนกัน ทาหน้าที่เดียวกันมาอยู่รวมกัน เช่น เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ มี หน้าที่ช่วยให้ร่างกายเคลื่อนไหวได้ ทางานได้ เนื้อเยื่อ ประสาททาหน้าที่ประสานงานในการรับความรู้สึก การ สั่งงาน 3. อวยั วะ(organ) อวยั วะ คอื โครงสรา้ งทป่ี ระกอบด้วยเนื้อเยื่อหลาย ชนิดอยู่รวมกนั ทาหน้าทอ่ี ยา่ งใดอยา่ งหนึง่ โดยเฉพาะ เช่น หวั ใจ เปน็ อวัยวะท่ีประกอบด้วยเนื้อเยื่อหุ้มหัวใจ เนื้อเยื่อ กลา้ มเนอื้ เยอื่ บหุ วั ใจ เส้นเลือด เปน็ ตน้ 4. ระบบอวัยวะ (organ system) ระบบอวัยวะ คือโครงสร้างที่ประกอบด้วยอวัยวะ หลาย ๆ อวยั วะมาทาหนา้ ท่ีร่วมกันอยา่ งใดอยา่ งหนึ่ง เช่น ระบบหมุนเวียนเลือด ระบบหายใจ ระบบย่อยอาหาร ระบบขับถา่ ย ระบบ ประสาท เป็นต้น

เซลล์ เป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมี ขนาดเล็กมากไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้อง ใช้เครื่องมือช่วยในการมองเห็นคือ กล้องจุลทรรศน์ โดยการศึกษาเซลล์นั้นมีการศึกษามาอย่างยาวนาน ต้งั แตอ่ ดตี จนกระทงั่ ในปัจจุบันที่ความรู้และเทคโนโลยี ก้าวหน้าไปทาให้เราสามารถศึกษาองค์ประกอบต่าง ๆ ของเซลล์และนาความรู้เหล่านี้มาใช้ประโยชน์ได้อย่าง มากมาย โดยในแต่ละเซลล์จะมีโครงสร้างพื้นฐานท่ี สาคัญโดยแบง่ ออกเป็น 3 ส่วนใหญ่ ๆ ดงั นี้ 1. สว่ นทห่ี อ่ หมุ้ เซลล์ ไดแ้ ก่ เยือ่ ห้มุ เซลล์ (Cell membrane)และผนังเซลล์ (Cell wall) 1.1 เยอ่ื หมุ้ เซลล์ (Cell membrane) มีลักษณะเป็นฟอสโฟลิพิด (Phospholipid bilayer) เรียงตัว 2 ชั้น ประกอบด้วย มโี ปรตีนแทรกในชน้ั ฟอสโฟลิพดิ หรือเกาะที่ผวิ นอกหรอื ในของเยื่อหุม้ เซลล์ทาหนา้ ท่เี ป็นเย่อื เลอื ก ผ่าน(Semipermeable membrane) คอยควบคมุ การเข้า-ออกสารของเซลล์ มกี ารสอื่ สารระหวา่ ง เซลล์และจดจาโครงสร้างของเซลล์ 1.2 ผนังเซลล์ (cell wall) พบในเซลล์ของพืชทุกชนิดเป็น โครงสร้างที่อยู่ชั้นนอกห่อหุ้มเยื่อหุ้มเซลล์อีก ช้นั หนึง่ ประกอบดว้ ยสารจาพวกคาร์โบไฮเดรต เป็นส่วนใหญ่ เช่น เซลลูโลส เป็นต้น อาจพบ ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ราและแบคทีเรียบาง ชนดิ ทาหนา้ ท่ีป้องกนั และใหค้ วามแขง็ แรง

2. นิวเคลยี ส (Nucleus) มีลักษณะค่อนข้างกลมทาหน้าท่ี ควบคุมกระบวนการการทางานต่าง ๆ ของ เซลล์และภายในนิวเคลียสมีสารพันธุกรรม บรรจอุ ยู่ 3. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) เป็นส่วนประกอบทั้งหมดภายในเยื่อหุ้มเซลล์ ไม่รวม นิวเคลียสประกอบด้วยส่วนที่มีลักษณะเป็นของเหลว เรียก ไซโทซอล (Cytosol) และ ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่เป็นโครงสร้างลักษณะต่าง ๆ เรียกว่า ออร์แกเนลล์ (organelles) ซึ่ง ทาหนา้ ทต่ี ่างกนั ไดแ้ ก่ 3.1 ร่างแหเอนโดพลาซึมหรอื เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic reticulum : ER) ลักษณะเปน็ ทอ่ แบนใหญ่ เรยี งขนานซ้อนกนั เปน็ ชั้น ๆ อยู่ลอ้ มรอบนวิ เคลยี ส ทาหนา้ ที่ คลา้ ยเปน็ โรงงานผลิตและลาเลียงสารในเซลล์ มี 2 ชนิด คือ 1) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมชนิดขรุขระ (rough endoplasmic reticulum : RER) มีไรโบโซมเกาะ จึงผิวขรุขระ ทาหน้าที่สร้างโปรตีน เช่น enzyme, hormone, เมือก และโปรตนี ทเ่ี ยือ่ หุ้มเซลล์ 2) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมชนิดเรียบ (smooth endoplasmic reticulum : SER) ไม่มีไรโบโซม เกาะผิวจึงเรียบ ทาหน้าที่สร้างสารจาพวกลิพิด (lipid) หรือสเตอรอยด์ (steroid hormone) และ กาจดั สารพษิ

3.2 ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) เป็นแหล่ง สร้างพลังงานให้แก่เซลล์ เยื่อชั้นในมีลักษณะพับ ทบกันอยู่ เรยี กวา่ ครสิ ตี (cristae) ซึ่งยื่นเข้าไปใน ส่วนของเมทริกซ์ (matrix) ที่เป็นของเหลวซึ่งมีไร โบโซมและ DNA อยู่ 3.4 ไรโบโซม (ribosome) สร้างจากนิวคลีโอลัส มีทั้งที่เป็นอิสระและเกาะกับ ER ช่วยในการ สังเคราะหโ์ ปรตีน 3.5 กอลจิคอมเพลก็ ซ์ (Golgi complex) เปน็ เป็นถุงแบน ๆ ทับซ้อนกันเป็น ชั้น ๆ ทาหน้าที่ สร้างถุง (vesicle) หุ้มโปรตีนที่ ER สร้างแล้ว ส่งออกนอกเซลล์ 3.6 ไลโซโซม (Lysosome) เปน็ ถุงบรรจนุ า้ ยอ่ ยซึ่ง ไม่พบในเซลลพ์ ชื ทาหน้าทยี่ อ่ ยสลายออรแ์ กเนลลท์ ่ี หมดอายแุ ละกาจดั สิง่ แปลกปลอม

3.7 แวควิ โอล (vacuole) มลี ักษณะเป็นถุงมีหลาย ขนาด หลายรูปรา่ งแล้วแต่สิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ทาหน้าที่ บรรจุอาหารและทางานร่วมกับไลโซโซมเพื่อย่อย อาหาร (Food vacuole) เก็บสะสมสารต่าง ๆ เช่น สารอาหาร สารพิษ สารสี (Central vacuole) และ กาจัดน้าส่วนเกินหรือรักษาสมดุลน้าภาย ในเซลล์ (Contractile vacuole) 3.8 โครงรา่ งของเซลล์ (Cytoskeleton) - มีลกั ษณะเปน็ เครอื ขา่ ยของเส้นใย ภายในเซลล์ - ประกอบไปดว้ ย microtubules , microfilaments และ intermediate filament ทาหนา้ ทคี่ า้ จุน - ทาให้เซลล์คงรปู ร่างอยไู่ ด้ ชว่ ยในการ เคลื่อนทขี่ องเซลล์ และถงุ เวสิเคิล (vesicles) สิ่งมชี ีวติ บางชนิดอาจจะมีเซลล์เพียงเซลล์เดียว บางชนิดก็ประกอบด้วยหลายเซลล์ โดยใน สิง่ มชี ีวติ หลายเซลล์จะมีการจัดระบบร่างกายเริ่มตั้งแต่กลุ่มเซลล์ที่ทาหน้าที่เดียวกันมารวมกันเป็น เนื้อเยื่อ (Tissue) เนื้อเยื่อหลายชนิดมารวมกลุ่มกันเป็นอวัยวะ (Organ) นอกจากนี้อวัยวะมีการ ทางานประสานกันเกิดเป็น ระบบอวัยวะ (Organ system) ซึ่งระบบต่าง ๆ เหล่านี้จะอยู่ในร่างกาย ของสิ่งมีชีวิต (Organism) ซึ่งสิ่งมีชีวิตจะดารงชีวิตอยู่ได้อย่างสมดุลนั้นต้องอาศัยการทางานที่ สอดคลอ้ งกันของทกุ ระบบในร่างกาย * เซนทริโอล : คือออแกเนลล์ที่พบในเซลล์ สตั ว์ แตไ่ มพ่ บในเซลลพ์ ชื ** ไลโซโซม อาจพบได้ในพืชบางชนดิ *** โครงสร้างที่พบในเซลล์พืช แต่ไม่พบใน เซลล์สัตว์ ได้แก่ คลอโรพลาสต์ เซนทรัล แวควิ โอล และผนงั เซลล์



1. การแพร่ (Diffusion) 1.1 การแพรแ่ บบธรรมดา (Simple diffusion) เป็นการเคลอ่ื นทขี่ องโมเลกลุ สารจาก บริเวณที่มีอนุภาคสารนั้นมากไปยังที่มีน้อยกว่า เช่น เมื่อฉีดน้าหอมโมเลกุลของสารหอมจะ เคลื่อนที่กระจายออกจากจุดที่เราฉีดไว้ซึ่งมีความเข้มข้นของสารมากไปยังเซลล์ปร ะสาทรับ กลิน่ ในจมูก ซึ่งมีความเข้มข้นของสารหอมน้อยกว่า ทาให้เรารับรู้ถึงกลิ่นของน้าหอมได้ การ แพรก่ ระจายค่อยๆ ช้าลงจนเขา้ สภู่ าวะสมดลุ ของการแพร่ โดยการแพรแ่ บบธรรมดาเปน็ กลไก สาคัญของการลาเลียงสารที่เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ เช่น แก๊สออกซิเจนและแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ ท่สี ามารถพบการแพร่ของแกส๊ ออกซิเจนจากถุงลมในปอดเข้าสู่เซลล์เม็ด เลือดแดงในหลอดเลอื ดฝอยรอบ ๆ ถุงลม และการแพร่ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากเซลล์ เมด็ เลอื ดแดงและนาเลอื ดออกสถู่ ุงลม

1.2 การแพร่แบบฟาซิลเิ ทต (Facilitated diffusion) เป็นกระบวนการทีเ่ ซลลเ์ ลอื ก รับสารที่ต้องการผ่านเข้าสู่เซลล์ โดยมีหลักการเหมือนกับการแพร่คือ ลาเลียงสารจาก บริเวณที่มีความเขม้ ข้นของสารสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารนั้นต่ากว่า โดยมีตัว พาหรือตัวรบั ทเี่ ป็นสารโปรตนี ที่มีความจาเพาะเจาะจงในการรับโมเลกุลของสารชนิดนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น การรับโมเลกุลของกลูโคสจากกระแสเลือดเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ เพื่อใช้เป็น แหล่งพลังงานในการทางาน โดยการแพร่แบบฟาซิลิเทตนั้นจะมีอัตราการแพร่เร็วกว่าการ แพร่แบบธรรมดา ปัจจัยทม่ี ผี ลต่อการแพร่ ความเร็วของการแพร่จะมากหรอื น้อย เรว็ หรือชา้ ข้ึนอยู่กบั 1.อุณหภูมิ ในขณะที่อุณหภูมิ โมเลกุลของสารมีพลังงานจลน์มากขึ้น ทาให้โมเลกุลเหล่านี้ เคลอ่ื นท่ไี ด้เร็วกวา่ เมื่ออณุ หภมู ิต่า การแพร่จึงเกิดได้เรว็ 2.ความแตกต่างของความเข้มข้น ถ้าหากมีความเข้มข้นของสาร 2 บริเวณ แตกต่างกันมาก จะทาใหก้ ารแพร่เกิดข้นึ ไดเ้ ร็วขนึ้ ด้วย เนื่องจากบริเวณท่ีมีความเขม้ ขน้ มาก โมเลกุลมโี อกาสชนและกระแทก กันมาก ทาให้โมเลกุลกระจายออกไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า ได้เร็วกว่า เมื่อความเข้ มข้น ใกล้เคยี งกนั 3.ขนาดของโมเลกุลสาร สารที่มีขนาดโมเลกุลเล็ก จะเกิดแพร่ได้เร็วกว่าสารที่โมเลกุลใหญ่ เนอ่ื งจากสารโมเลกุลเลก็ สามารถแทรกไประหวา่ งโมเลกุลของสารตัวกลางได้ดีกว่าสารโมเลกุลใหญ่ จึงแพร่ ไดด้ ีกว่า

2. ออสโมซิส (osmosis) คือการแพร่ของนา้ ผ่านเยื่อเลือกผ่าน (semi-permeable membrane) จากบริเวณที่มี สารละลายเจอื จาง/นา้ มาก (hypotonic solution) ไปยงั บรเิ วณที่มีสารละลายเขม้ ขน้ มากกว่า/ นา้ น้อย (hypertonic solution) ในร่างกายของสิง่ มชี วี ติ ประกอบดว้ ยน้ารอ้ ยละ 65-70 น้าจึงมีความสาคัญต่อการ ดารงชีวติ โดยนา้ สามารถแพรผ่ ่านเขา้ และออกจากเซลลไ์ ด้ทางเย่อื หมุ้ เซลล์ เซลลจ์ ึงมีกลไกใน การควบคุมการแพร่ของน้าที่จะเข้าหรือออกจากเซลล์ เมื่อเซลล์อยู่ในสภาวะแวดล้อมของ สารละลายที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ เซลล์จะมีความเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น กรณีที่สารละลาย ภายนอกมีความเขม้ ข้นเท่ากบั สารละลายภายในเซลล์เรียกวา่ ไอโซโทนิก (Isotonic solution) ทาใหอ้ นุภาคนา้ ผ่านเข้าและออกจากเซลล์ในอัตราทีเ่ ทา่ กัน ทาให้เซลล์คงสภาพปกติ ในกรณี ทสี่ ารละลายภายนอกเขม้ ข้นนอ้ ยกว่าสารละลายภายในเซลล์ เรียกวา่ ไฮโปโทนิก (Hypotonic solution) ทาให้อนุภาคน้าแพร่เข้าสู่เซลล์ได้มากกว่าอนุภาคน้าออกนอกเซลล์ เซลล์สัตว์เมื่อ น้าเข้าสู่เซลล์จะทาให้เซลล์ขยายขนาดใหญ่มากจนเซลล์แตกได้ สาหรับเซลล์พืชมีผนังเซลล์ ห่อหุ้มเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อน้าแพร่เข้าสู่เซลล์จึงทาให้เซลล์เต่งแต่เซลล์จะไม่ แตก กรณีที่ สารละลายภายนอกเข้มข้นมากกว่าภายในเซลล์ หรือเรียกว่า ไฮเปอร์โทนิก (Hypertonic solution)จึงทาให้อนุภาคน้าแพร่ออกจากเซลล์มากกว่าอนุภาคน้าเข้าสู่เซลล์จึงทา ให้เซลล์ เห่ียว

ตวั อย่างสารละลายแบบตา่ ง ๆทพ่ี บในสิง่ มีชวี ิต 3. การลาเลียงแบบใชพ้ ลงั งาน (Active transport) เปน็ กระบวนการลาเลยี งสารจากบรเิ วณทอ่ี นภุ าคของสารมคี วามเขม้ ขน้ ตา่ ไปยัง บริเวณทมี่ คี วามเขม้ ขน้ ของอนภุ าคสารสงู โดยต้องอาศยั พลงั งานในรปู ATP (ได้จากการ สลายสารอาหาร) และโปรตีนที่แทรกอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ ทาหน้าที่เป็นตัวพาช่วยในการ ลาเลยี ง ซ่ึงทศิ ทางการลาเลียงจะตรงข้ามกับการแพร่ (Diffusion)

การลาเลียงสารขนาดใหญ่ ในกรณที ่ีสารขนาดใหญ่ เชน่ โปรตนี คารโ์ บไฮเดรต เปน็ ต้น ซงึ่ เปน็ สารท่มี ีความจาเปน็ ตอ้ งลาเลียงเขา้ และออกจากเซลล์ แตไ่ ม่สามารถผ่านชัน้ ไขมัน หรือชอ่ งทางโปรตนี ตวั พาได้ เซลลจ์ งึ ต้องมวี ิธกี ารที่จะรับสารเหลา่ น้เี ขา้ และออกจากเซลล์ดังนี้ 1.1 เอนโดไซโทซิส (Endocytosis) เป็นวิธีที่เซลล์จะรับสารโมเลกุลใหญ่เข้าสู่เซลล์ โดยการล้อมรอบสารนั้นในรูปของถุงเยื่อที่สร้างจากเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเซลล์จะสร้างถุงเยื่อ แตกต่างกันตามลักษณะการรับสาร ชนิดของสาร และประเภทของเซลล์ สามารถแบ่งออกได้ เป็น 3 วธิ ีดังนี้ - ฟาโกไซโทซิส (Phagocytosis) เป็นการลาเลยี งสารเขา้ สู่เซลล์ทพี่ บไดใ้ นเซลล์จาพวก อะมบี าและเซลล์เมด็ เลอื ดขาว โดยเซลล์สามารถยื่นไซโทพลาสซึมออกมาลอ้ มอนภุ าคของสารท่ี มีขนาดใหญ่ที่ไม่ละลายน้า ก่อนที่จะนาเข้าสู่เซลล์ในรูปของถุงใส่สาร จากนั้นอาจรวมตัวกับ ไลโซโซมภายในเซลล์เพือ่ ยอ่ ยสลายสาร - พิโนไซโทซิส (Pinocytosis) เป็นการนาอนุภาคของสารที่อยู่ในรูปของสารละลาย เขา้ สู่เซลล์ โดยการทาให้เย่ือหมุ้ เซลลเ์ วา้ เขา้ ไปในไซโทพลาสซึมทีละน้อยจนกลายเป็นถุงเล็ก ๆ เมื่อ เยอ่ื หมุ้ เซลลป์ ดิ สนทิ ถุงนี้จะหลุดเขา้ ไปกลายเปน็ ถงุ ใส่สาร (vesicle) อยู่ภายในไซโทพลาส ซึม พบได้ทเี่ ซลลข์ องทอ่ หน่วยไต

- การลาเลยี งสารเขา้ สเู่ ซลล์โดยอาศยั ตัวรบั (Receptor-mediated endocytosis) เป็นการลาเลียงสารเข้าสู่เซลล์ ที่เกิดขึ้นโดยมีโปรตีนตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์ สารที่ถูก ลาเลยี งเขา้ สู่เซลล์ด้วยวธิ กี ารนจี้ ะตอ้ งมีความจาเพาะในการจับกับโปรตีนตัวรับที่อยู่บนเยื่อหุ้ม เซลล์จึงจะสามารถนาเข้าสู่เซลล์ได้ หลังจากนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงเว้าเป็นถุงใส่ส ารหลุดเข้าสู่ ภายในเซลล์ 1.2 เอก็ โซไซโทซิส (Exocytosis) เป็นกระบวนการลาเลียงสารทม่ี ขี นาดใหญ่ออกจาก เซลล์ สารทถี่ กู ขบั ออกจากเซลลจ์ ะอยภู่ ายในถงุ ที่หมุ้ ไวโ้ ดยเยอื่ หมุ้ เซลล์ ถงุ นี้จะเคล่อื นไปจนตดิ กับเย่อื หมุ้ เซลล์ แลว้ เชอ่ื มกันเป็นเนื้อเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์แล้วจึงเปิดเป็นช่อง ผลักดันสารนั้น ออกไปนอกเซลล์ เช่น วิธีการที่สิ่งมีชวี ิตเซลลเ์ ดยี วใช้ในการขับถ่ายของเสียออกจากเซลล์ หรือ การหลั่งเอนไซมจ์ ากเซลล์ของกระเพาะอาหารและลาไส้เล็กเข้าสู่ทางเดินอาหารเพื่อใช้ในการ ยอ่ ยอาหาร และการลาเลียงฮอรโ์ มนอินซูลนิ ออกจากเซลล์ตับอ่อน

การแบ่งเซลล์ คือ การเพิ่มจานวนของเซลล์ใน สิ่งมีชีวิต เพื่อการเจริญเติบโตและรักษา ซ่อมแซม ร่างกายส่วนที่สึกหรอ รวมถึงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่คงไว้ ซึ่งสารพันธุกรรมทาหน้าที่ควบคุมลักษณะและการ แสดงออกท่ีเปน็ เอกลักษณ์ของส่ิงมชี ีวิต มี 2 รูปแบบคือ Growth - เพอื่ เพิม่ จานวนเซลลร์ ่างกายจาก 1 เซลลเ์ ป็น 2 เซลล์ - จานวนและชดุ ของโครโมโซมเทา่ เดมิ (2n 2n) - เพอื่ สร้างเซลลส์ บื พนั ธุ์จาก 1 เซลล์ แบง่ เซลลใ์ หม่ไดเ้ ปน็ 4 เซลล์ - จานวนและชดุ ของโครโมโซมลดลงคร่งึ หนึง่ (2n n) Reproduction วัฏจักรของเซลล์ หมายถึง ช่วงระยะเวลาการ เปลี่ยนแปลงของเซลล์ ในขณะที่เซลล์มีการ แบ่งตัว ซึ่งประกอบด้วย 2 ระยะได้แก่ การ เตรียมตัวให้พร้อมที่จะแบ่งตัว (Interphase) และระยะการแบง่ เซลล์ (M-Phase) ซึ่งเกิดการ แบง่ เซลล์ ดังนี้ 1) การแบ่งนวิ เคลียส (Karyokinesis) 2) การแบง่ ไซโทพลาซึม (Cytokinesis)

ภายในนิวเคลียสของเซลล์มีสาร พันธุกรรมหรือดีเอ็นเอ (DNA) พันอยู่กับ โปรตนี หลายชนดิ ประกอบเป็นโครงสร้าง สายยาวท่ีเรียกว่า โครมาทิน ระหวา่ งการ แบ่งเซลล์ โครมาทนิ จะขดตัวจนมีลกั ษณะ เปน็ ทอ่ น เรยี กว่า โครโมโซม แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขนสองข้าง เรียกว่า โครมาทดิ (Chromatid) ซงึ่ แขนสองขา้ งจะมี จุดเช่อื มกัน เรยี กวา่ เซนโทรเมียร์ (Centromere) ส่งิ มชี ีวติ ชัน้ สงู แตล่ ะชนิด จะมีจานวนโครโมโซม คงทแ่ี ละมีลกั ษณะเหมือนกนั 2 ชุด หรือ 2n เช่น คน มีโครโมโซม 46 แท่ง หรือ 23 คู่ จัดเป็นโครโมโซม รา่ งกายหรือออโตโซม (Autosome) 22 คู่ และอีก 1 คู่เรียกว่า โครโมโซมเพศ (Sex chromosome) โครโมโซมคูท่ ่ี 23 เพศชาย = XY โครโมโซมคทู่ ี่ 23 เพศหญงิ = XX ฮอมอโลกสั โครโมโซม คอื คู่ของโครโมโซมคู่เหมอื นมาเขา้ คู่กัน ซึ่งจะมยี ีนทีเ่ หมอื นกัน หรอื คลา้ ยกันมาก มขี นาดเท่ากัน และ ควบคุมลกั ษณะเดยี วกนั

คอื การเพิ่มจานวนของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ในสิ่งมชี ีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism) เชน่ พชื สตั ว์ และมนุษย์ รวมถึงการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และการสร้างเซลล์สืบพนั ธุ์ในพืช ซึ่งการแบ่งเซลลแ์ บบไมโทซสิ เปน็ การเพิ่มจานวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่ม จานวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยทเี่ ซลล์เกดิ ใหมย่ ังคงมีคุณสมบัตเิ หมอื นเซลล์ตน้ แบบทกุ ประการ ท้ังชนิดและจานวน ของโครโมโซม (Chromosome) โดยแบง่ ออกเปน็ ข้ันตอนย่อยต่าง ๆ ตามวัฏจกั รเซลล์ ดงั นี้ 1. ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) เปน็ ระยะในการเตรยี ม DNA ให้พรอ้ มกอ่ นแบ่งเซลล์ 2. ระยะการแบง่ เซลล์ (M-Phase) มีทง้ั หมด 4 ระยะ คือ Prophase, Metaphase, Anaphase และ Telophase เปน็ ระยะเตรียมความพรอ้ มของ DNA แบง่ ออกเปน็ 3 ระยะคือ • ระยะ G1 มีการสรา้ งสารตา่ ง ๆ เพอื่ ใช้สร้าง DNA ในระยะตอ่ ไป • ระยะ S สร้าง DNA (DNA replication) และมีการสงั เคราะหโ์ ครโมโซม (ระยะน้ใี ช้เวลานานทส่ี ดุ ) • ระยะ G2 เซลล์มีการเจริญเตบิ โต และเตรยี มพร้อมท่จี ะแบ่งเซลล์ต่อไป โครงสร้างของโครโมโซมจะปรากฏให้เห็นเป็นรูปตัวเอ็กซ์ ชัดเจนขึ้น โดยในเซลล์ของสัตว์มีการเคลื่อนที่ของเซนทริโอล (Centriole) ซึ่งเคลื่อนตัวไปอยู่บริเวณขั้วตรงข้ามทั้ง 2 ด้านของ เซลล์ กอ่ นสร้างเส้นใยโปรตีนที่เรยี กว่า สปนิ เดิลไฟเบอร์ (Spindle Fiber) ไปยึดเกาะเซนโทรเมียร์ (Centromere) หรือบริเวณจุด กึ่งกลางของโครโมโซม ซึ่งในเซลล์พืชจะมีขั้วตรงกันข้าม (Polar Cap) ทาหน้าที่แทน เซนทริโอล โดยในปลายระยะนี้ เยื่อหุ้ม นิวเคลียส (Nuclear Membrane) และนิวคลีโอลัส (Nucleolus) ภายในเซลลจ์ ะค่อย ๆ สลายตวั ไป

เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดตัวและดึงให้โครโมโซมมา เรียงตัวอยู่ร่วมกันในแนวกึ่งกลางของเซลล์ และเป็นช่วงเวลาท่ี โครโมโซมมีการหดตัวลงสั้นที่สุด เพื่อเตรียมพร้อมสาหรับการ แบ่งตัวและการเคลื่อนที่ ส่งผลให้ระยะเมทาเฟสเป็นช่วงเวลาท่ี เหมาะสมแก่การนับจานวน ศึกษารูปร่าง และความผิดปกติของ โครโมโซม (Karyotype) โดยโครโมโซมเริม่ มกี ารเคลื่อนที่แยกออก จากกนั ในชว่ งปลายของระยะน้ี การจัดเรียงโครโมโซมใช้ศึกษาลักษณะของโครโมโซมและ ใช้วิเคราะห์ความผิดปกติที่เกิดจากพันธุกรรมหรือโรคทาง พันธุกรรม โดยอาจพิจารณาจากจานวนหรือลักษณะของ โครโมโซม เป็นระยะที่เส้นใยสปินเดิลหดสั้นลงจนทาให้โครมาทิด (Chromatid) หรือแท่งแต่ละแท่งในคู่ โครโมโซมถูกดึงแยกออกจากกันไปอยู่บริเวณขั้วในทิศทางตรงกันข้าม โครโมโซมภายในเซลล์จะเพิ่ม จานวนขึ้นเป็น 2 เท่า ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบ่งตัว เพื่อสร้างเซลล์ใหม่ขึ้น 2 เซลล์ ซึ่งระยะแอนาเฟส เปน็ ระยะท่ใี ช้เวลาสัน้ ทสี่ ดุ ในขั้นตอนท้ังหมด

เป็นระยะที่โครมาทิดซึ่งแยกออกจากกันหรือที่เรียกว่า โครโมโซมลูก (Daughter Chromosome) เกิดการรวมกลมุ่ กนั บรเิ วณขั้วตรงข้ามของเซลล์ จากนั้นโครโมโซมลูกแต่ละแท่ง จะคลายตวั ออกเปน็ เส้นใยโครมาทิน (Chromatin) ขณะเดียวกันเส้นใยสปินเดิลจะละลายตัวไป เกดิ นิวคลีโอลสั และเยอ่ื หมุ้ นวิ เคลยี สขนึ้ อกี ครงั้ ลอ้ มรอบเส้นใยดงั กลา่ ว ดังนนั้ ตอนปลายของระยะ น้ี จะเห็นเซลลม์ ีนวิ เคลยี สเพิ่มขึ้นเป็น 2 สว่ น

คือ การเพิ่มจานวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้น เพื่อการสร้างเซลล์ สืบพนั ธุ์ เปน็ การเพ่มิ จานวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกาเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์ เหลือจานวนโครโมโซมเพยี งครง่ึ เดียว ซึ่งเซลล์เหล่านี้ เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธ์ุ จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือ การแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซงึ่ เปน็ จุดกาเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต โดยขั้นตอน ของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจาแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมีด้วยกัน 5 ระยะ เชน่ เดียวกบั การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) โพรเฟส (Prophase) เมทา เฟส (Metaphase) แอนนาเฟส (Anaphase) และเทโลเฟส (Telophase) ดงั นี้

จะมปี รากฏการณ์ทีเ่ กดิ ขน้ึ ตา่ งไปจากการแบง่ เซลลแ์ บบไมโทซสิ คอื ในระยะโพรเฟส หลังการจาลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะ เคลื่อนที่เข้าหากัน หรือที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis) ซึ่งโครโมโซมคู่เหมือนที่ แนบชิดติดกนั จะมชี ว่ งบริเวณปลายไขว้สลับกัน เป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วน ของโครมาทิด (Crossing Over) ระหว่างโครโมโซมค่เู หมือนในบริเวณดังกล่าว ซึ่งทาให้เกิด การผันแปรของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป การแบ่งเซลล์จะดาเนินต่อไป โดยไม่สิ้นสุดลงเมื่อ เสร็จการให้กาเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์เหมือนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่จะเริ่มการแบ่ง เซลลแ์ บบไมโอซสิ ในข้ันที่ 2 ตอ่ ไปเลยทันที Sperm cell (n) + Egg cell (n) New Life (2n)

เซลลอ์ สุจิ (Sperm) เปน็ เซลล์สบื พันธุ์เพศชายทเี่ คลื่อนที่ได้ สร้างจากอวัยวะ ภายในร่างกายของเพศชาย มขี นาดเลก็ มากจนมองไม่เห็น เซลล์ไข่ (Egg cell) เป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงที่มีลักษณะค่อนข้างกลม เคลื่อนท่ี ไม่ได้ มีขนาดใหญ่กว่าเซลล์อสุจิมาก เซลล์ไข่ของมนุษย์มีขนาดเส้น ผ่านศนู ย์กลางประมาณ 0.25 มลิ ลิเมตร การปฏสิ นธิ หมายถึง เชือ้ อสจุ ขิ องผชู้ ายผสมกบั ไขข่ องผูห้ ญงิ ไขจ่ ะพบกบั อสจุ เิ กิดการปฏิสนธิขึ้นใน ทอ่ นาไขก่ ลายเป็นตัวอ่อนที่จะฝังตัวในมดลูก ซึ่งจะเกิดขึ้นในสัปดาห์ที่ 3 ของการตั้งครรภ์ เมื่อมีการปฏิสนธิ เกดิ ขึ้น ไข่ที่ผสมแลว้ เรยี กวา่ ไซโกต (zygote) จะเคล่อื นท่จี ากทอ่ นาไข่ลงไปยังมดลูก ผนังมดลกู จะหนาตัวขึ้น เพื่อรองรับการฝังตวั ของไข่ ระหวา่ งน้ีไซโกตเร่ิมแบง่ อยา่ งรวดเรว็ เป็นเซลล์เลก็ ๆ จานวนมาก

มีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 เทา่ ตวั หรือมีการจาลองโครโมโซม อีก 1 ชุด และยงั ตดิ กนั อยู่ ท่ีปมเซนโทรเมียร์ ดงั นนั้ โครโมโซม 1 แท่ง จงึ มี 2 โครมาทดิ - นิวคลีโอลัสเริ่มสลาย - โครโมโซมเขา้ คกู่ นั เรียก Synapse - เป็นระยะทเี่ กิดเหตกุ ารณส์ าคัญเกิดข้ึน คือ การเกิดครอสซิง่ โอเวอร์ (Crossing over) Crossing over คอื การแลกเปล่ียนชน้ิ สว่ นโครมาติด ทาให้เกดิ การแลกเปลย่ี นสารพันธกุ รรมระหว่างโฮโมโลกสั โครโมโซม จุดทเ่ี กดิ Crossing over เรียกว่า ไคแอสมา (Chiasma) สง่ ผลใหเ้ กดิ ความหลากหลายทางชีวภาพ - เยอื่ หุ้มนวิ เคลยี สจะสลายไป มี mitotic spindle ก่อตวั ขึ้นในลักษณะเช่นเดยี วกบั ไมโทซสิ - คู่ของโครโมโซมเคล่ือนท่มี าตรงกลางเซลล์ - โครโมโซมหดตวั สน้ั มากทสี่ ดุ จงึ มองเหน็ ไดช้ ดั เจน เป็นระยะที่ฮอมอโลกสั โครโมโซมแต่ละคถู่ กู ดงึ ใหแ้ ยก ออกจากกนั ไปยังขัว้ เซลล์ โครโมโซมทแี่ ยกออกไปมี 2 โครมาติด ทแี่ ลกเปลีย่ นช้นิ สว่ นกนั แลว้ โครโมโซมเหลือเพียง 1 ชุด มกี ระบวนการแบง่ ไซโทพลาสซึม

โดยก่อนจะเริ่มการแบ่งเซลล์ในขั้นที่ 2 นี้ เซลล์บางชนิดจะเกิดระยะอินเตอร์เฟสขึ้น เป็นช่วงเวลาสั้น ๆ แต่จะไม่มีการจาลองตัวของดีเอ็นเอขึ้นอีก ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ใน ขน้ั ตอนน้ี มีความคลา้ ยคลงึ กับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นอย่างมาก ดังนั้น จากการแบ่ง เซลล์ทั้งหมด 2 ครัง้ ทาให้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมด จะได้เซลล์ใหม่จานวน 4 เซลล์ ซึ่ง แต่ละเซลลจ์ ะมจี านวนโครโมโซมลดลงเหลือเพยี งครึ่งหนง่ึ ของเซลลด์ ้งั เดิม เปน็ ระยะทีเ่ ยอื่ หมุ้ นิวเคลยี สเร่ิมสลาย โครโมโซมหดสั้น จะไมม่ กี ารเกดิ ครอสซิงโอเวอร์ (Crossing over) หรอื การแลกเปลย่ี นชนิ้ ส่วนทางพนั ธกุ รรมระหวา่ งโฮโมโลกสั โครโมโซม

ระยะเมตาเฟส II (metaphase II) โครโมโซมจะเรียงอยู่ บรเิ วณกลางเซลล์ มองเหน็ ได้ชดั เจน ในระยะนีเ้ ซนโทรเมยี รแ์ ยกออกเปน็ 2 ทาให้โครมาติด แยกออกจากกนั ในระยะนี้จะเกดิ การแบง่ ไซโตพลาสซึมออกเปน็ เซลล์ ใหม่ จะได้ 4 เซลลใ์ หม่ทเ่ี ป็น n (haploid)

Cleavage furrow Cell Plate การแบ่งตัวของไซโทพลาซมึ มดี ว้ ยกนั 2 ลกั ษณะ คอื 1. การเกดิ รอ่ งแบ่ง (Furrow Type) ในเซลล์สัตว์ โดยเยื่อ หมุ้ เซลล์จะคอดกิ่วจากทั้ง 2 ด้านเข้าสู่ใจกลางเซลล์ จากการ เคลื่อนตัวของไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) หรือเส้นใย โปรตีนที่อยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ทาการแบ่งไซโทพลาซึมของเซลล์ สัตว์ออกเป็น 2 ส่วน สุดท้ายเกิดเป็นเซลล์ใหม่ขึ้นจานวน 2 เซลล์ 2. การสรา้ งผนังกั้น (Cell Plate Type) ในเซลล์พืช เกิด เซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นตรงบริเวณกึ่งกลางเซลล์ ก่อน ขยายตวั ออกไปทั้ง 2 ดา้ นของเซลล์ กลายเป็นผนังเซลล์ (Cell Wall) ซึ่งแยกนิวเคลียสออกจากกัน หลังจากการแบ่งตัวของ นวิ เคลียส การก่อตัวขึ้นของผนังเซลล์ทาให้การแบ่งไซโทพลา ซมึ ในข้ันตอนสุดทา้ ยเสรจ็ สมบรู ณ์ 1. แบ่งคร้งั เดยี วไดเ้ ซลลล์ กู 2 เซลล์ 1. แบง่ คร้งั เดียวไดเ้ ซลลล์ กู 4 เซลล์ 2. เซลล์ลกู มีจานวนโครโมโซมเทา่ กบั เซลล์ 2. เซลล์ลกู มีจานวนโครโมโซมเป็นครึง่ หนึ่งของ แม่ (2n) เซลล์แม่ (n) 3. ไมม่ ีการจับคกู่ ัน (synapse) ของ 3. เกดิ การจบั คกู่ นั (synapse) ของ homologous chromosome homologous chromosome 4. ไมเ่ กดิ กระบวนการ crossing over 4. เกิดกระบวนการ crossing over ในระยะ prophase I 5. เปน็ การแบ่งของเซลล์ร่างกาย 5. เปน็ การแบ่งของเซลล์สืบพันธุ์

Brief Book Topic: Cells structure and function Biology for High school students สอนโดย คณุ ครพู รรณวรท อนุ่ ใจ กล่มุ สาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โรงเรียนทรายมลู วทิ ยา อ.ทรายมลู จ.ยโสธร สานักงานเขตพ้ืนทกี่ ารศกึ ษามธั ยมศกึ ษาศรสี ะเกษ ยโสธร Find more at my Wixsite or scan