ไมโทซิสและไมโอซิสเป็นกระบวนการแบ่งเซลล์สองแบบ ไมโทซิส ให้เซลล์สองเซลล์ที่มีจำนวนโครโมโซมเหมือนเซลล์แม่: เป็นกระบวนการที่ทำให้ร่างกายเติบโตและซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ไมโอซิส คือการแบ่งสองครั้งติดต่อกัน หลังจากนั้นจะได้เซลล์สี่เซลล์ที่มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง: เป็นกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในหน้านี้จะอธิบายระยะต่างๆ ของไมโทซิสและไมโอซิสตามลำดับ จำนวนโครโมโซมและ DNA ในแต่ละระยะ การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน (crossing over) และการเข้าคู่กัน (conjugation) รวมถึงตารางเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างไมโทซิสและไมโอซิส และแบบฝึกหัดเพื่อทดสอบความเข้าใจของคุณ!
วงจรชีวิตเซลล์และอินเตอร์เฟส
เซลล์ไม่ได้แบ่งตัวตลอดเวลา วงจรชีวิตของเซลล์ คือช่วงเวลาตั้งแต่เซลล์เกิดจนถึงการแบ่งเซลล์ของตัวเอง และประกอบด้วยสองส่วนที่ไม่เท่ากัน: อินเตอร์เฟส ที่ยาวนาน (ช่วงเตรียมตัว) และช่วงการแบ่งเซลล์ที่สั้น
อินเตอร์เฟสแบ่งออกเป็นสามช่วง:
- G1, ช่วงก่อนสังเคราะห์ (presynthetic) - เซลล์เติบโต สังเคราะห์โปรตีน เพิ่มปริมาตรไซโทพลาซึมและออร์แกเนลล์;
- S, ช่วงสังเคราะห์ (synthetic) - เกิด การจำลอง DNA (DNA replication): โครโมโซมแต่ละอันสร้างโครมาทิดอีกอันขึ้นมา;
- G2, ช่วงหลังสังเคราะห์ (postsynthetic) - เซลล์สะสมพลังงาน เพิ่มจำนวนเซนทริโอล (centrioles) เตรียมโปรตีนสำหรับเส้นใยสปินเดิล (spindle fibers).
สิ่งที่ต้องจำคือ: การจำลอง DNA เกิดขึ้นในอินเตอร์เฟส ก่อนเริ่มการแบ่งเซลล์ ทั้งไมโทซิสและไมโอซิสจะเริ่มต้นด้วยสารพันธุกรรมที่จำลองแล้ว — ด้วยจำนวน 2n4c. ตัวอินเตอร์เฟสเองไม่ถือว่าเป็นระยะของไมโทซิสหรือไมโอซิส
ในอินเตอร์เฟส โครโมโซมจะมองไม่เห็นแม้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์: มันจะคลายตัวและอยู่ในนิวเคลียสในรูปของโครมาทิน (chromatin). โครงสร้างของนิวเคลียส โครโมโซม และเซนโทรโซม (centrosome) ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเส้นใยสปินเดิล จะอธิบายอย่างละเอียดในเนื้อหาเกี่ยวกับโครงสร้างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์
ความหมายของ 2n2c: วิธีการนับโครโมโซมและ DNA
ในรูปแบบการเขียน 2n4c ตัวอักษร n หมายถึงจำนวนโครโมโซม และตัวอักษร c หมายถึงปริมาณ DNA (หรือที่แม่นยำกว่าคือจำนวนโครมาทิด) ชุดโครโมโซมแฮพลอยด์ (haploid) คือ n, ชุดโครโมโซมดิพลอยด์ (diploid) คือ 2n. การเขียน 2n2c อ่านว่า “ชุดโครโมโซมดิพลอยด์ แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยโครมาทิดหนึ่งอัน” และ 2n4c อ่านว่า “ชุดโครโมโซมดิพลอยด์ แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยสองโครมาทิด”
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการนับโครโมโซมตามโครมาทิด หลังจากจำลอง DNA แล้ว โครโมโซมจะดูเหมือนแท่งสองอัน แต่ก็ยังคงเป็น หนึ่ง โครโมโซม: โครมาทิดทั้งสองยึดติดกันด้วยเซนโทรเมียร์ (centromere) เดียวกัน จำนวนโครโมโซมเท่ากับจำนวนเซนโทรเมียร์
มนุษย์มี 2n = 46. ดังนั้น ในช่วง G1 เซลล์จะมี 46 โครโมโซม และ 46 โมเลกุล DNA (2n2c). หลังช่วง S โครโมโซมยังคงมี 46 อัน แต่โมเลกุล DNA จะมี 92 อัน (2n4c). และเฉพาะในแอนาเฟสของไมโทซิส เมื่อเซนโทรเมียร์แยกออกจากกัน จำนวนโครโมโซมจะกลายเป็น 92 อัน — 46 อันที่แต่ละขั้ว
ระยะต่างๆ ของไมโทซิส: โพรเฟส, เมทาเฟส, แอนาเฟส, เทโลเฟส
สี่ระยะของไมโทซิสตามขั้นตอน พร้อมจำนวนโครโมโซมและ DNA ในแต่ละระยะ — อยู่ในแผนภาพด้านล่าง. ในที่นี้จะอธิบายสามคำถามที่มักทำให้สับสน
ทำไมในแอนาเฟสถึงกลายเป็น 4n4c. ตราบใดที่เซลล์ยังสมบูรณ์ จะมีจำนวนโครโมโซมเป็นสองเท่าของเซลล์ลูก: เซนโทรเมียร์แยกออกจากกัน และแต่ละโครมาทิดกลายเป็นโครโมโซมอิสระ. แต่จำนวนโครโมโซมจะถูกนับทั้งเซลล์ (4n4c) และที่ขั้วเซลล์ (2n2c) — ในโจทย์ให้ดูเสมอว่าถามถึงอะไร
ทำไมถึงนับโครโมโซมในเมทาเฟส. ในระยะนี้เองที่โครโมโซมจะขดตัวมากที่สุดและเรียงตัวเป็นแถวเดียว — ทำให้มองเห็นและนับได้. ดังนั้น การศึกษาคาริโอไทป์ (karyotype) จึงทำจากแผ่นเมทาเฟส
การแบ่งเซลล์สิ้นสุดลงอย่างไร. การแบ่งไซโทพลาซึมเรียกว่า ไซโทคิเนซิส (cytokinesis) และในเซลล์พืชจะแตกต่างจากเซลล์สัตว์: ผนังกั้นเซลล์จะงอกเข้ามาจากด้านใน ตรงกลางออกไปด้านนอก เพราะผนังเซลล์ที่แข็งแรงไม่ยอมให้เซลล์ถูกแบ่งครึ่ง
ไมโอซิส I: การเข้าคู่กัน (conjugation), การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน (crossing over) และการแยกตัวของโฮโมโลกัสโครโมโซม
ไมโอซิสคือ การแบ่งสองครั้งติดต่อกัน หลังจากการจำลอง DNA เพียงครั้งเดียว. การแบ่งครั้งแรกเรียกว่าการแบ่งแบบลดจำนวนโครโมโซม (reductional division): เป็นช่วงที่จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง. ลำดับระยะและจำนวนโครโมโซม/DNA อยู่ในแผนภาพด้านล่าง
เหตุผลที่จำนวนโครโมโซมลดลงในระยะนี้. โครมาทิดในแอนาเฟส I จะไม่แยกออกจากกัน — โครโมโซมทั้งอันจะเคลื่อนที่ไปคนละขั้ว ดังนั้นที่ขั้วเซลล์แต่ละข้างจะได้ชุดโครโมโซมแฮพลอยด์ที่เป็นโครโมโซมสองโครมาทิด: n2c, ไม่ใช่ nc. โครโมโซมที่มีโครมาทิดเดียวจะเกิดขึ้นหลังจากการแบ่งครั้งที่สองเท่านั้น
ความจำเป็นของการเข้าคู่กันและการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน. คู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซมที่เข้ามาใกล้กัน (ไบแวลเลนต์) ประกอบด้วยโครโมโซมสองอันและโครมาทิดสี่อัน. การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่พี่น้องจะสลับยีนจากแม่และพ่อภายในโครโมโซมอันเดียวกัน — นี่คือที่มาของความหลากหลายทางพันธุกรรม
ความบังเอิญที่มีความสำคัญ. โฮโมโลกัสโครโมโซมแต่ละคู่จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วเซลล์อย่างอิสระจากคู่ อื่นๆ. สำหรับมนุษย์ สิ่งนี้ทำให้เกิดรูปแบบการจัดเรียงโครโมโซมได้ถึง 2²³ ≈ 8.4 ล้านรูปแบบ ก่อนที่จะมีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนเสียอีก
ระหว่างการแบ่งเซลล์จะมีช่วง อินเตอร์คิเนซิส (interkinesis) สั้นๆ — และไม่มีช่วงสังเคราะห์ในระยะนี้: DNA จะไม่จำลองตัวเองเป็นครั้งที่สอง
ไมโอซิส II: การแยกตัวของโครมาทิด
การแบ่งครั้งที่สองของไมโอซิสเรียกว่าการแบ่งแบบสมการ (equational division) — ดำเนินการตามกฎของไมโทซิส แต่ในเซลล์แฮพลอยด์. ระยะต่างๆ พร้อมจำนวนโครโมโซม/DNA อยู่ในแผนภาพด้านล่าง
สิ่งที่ควรทำความเข้าใจที่นี่. โครโมโซมเดี่ยวจะเรียงตัวที่บริเวณกลางเซลล์ ไม่ใช่ไบแวลเลนต์: โฮโมโลกัสไม่มีคู่ที่จะเข้าคู่กัน เพราะได้แยกจากกันไปแล้วในการแบ่งครั้งก่อน. ครั้งนี้เซนโทรเมียร์จะแยกออก — โครมาทิดพี่น้องจะเคลื่อนที่ออกจากกัน
เหตุผลที่เซลล์ทั้งสี่เซลล์แตกต่างกัน. ก่อนอื่น การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนได้สลับส่วนของโครมาทิดที่ไม่ใช่พี่น้องของโฮโมโลกัสสองอัน, จากนั้นโฮโมโลกัสเองก็แยกตัวไปยังเซลล์ต่างๆ ด้วยการรวมกันแบบสุ่ม. ดังนั้น ไมโอซิสจึงให้ผลลัพธ์ที่ไม่ใช่สำเนา แต่เป็นชุดยีนใหม่ทุกครั้ง — นี่คือที่มาของความหลากหลายของลูกหลาน
จำนวนโครโมโซมและ DNA ในระยะต่างๆ ของไมโทซิสและไมโอซิส
โจทย์ “จำนวนโครโมโซมและโมเลกุล DNA ในระยะ...คือเท่าใด” สามารถแก้ได้โดยการจำหลักการง่ายๆ สองข้อ: ปริมาณ DNA จะเพิ่มขึ้นเฉพาะใน S-phase เท่านั้น และจำนวนโครโมโซมจะเปลี่ยนแปลงเฉพาะเมื่อโครมาทิดแยกออกจากกัน. ด้านล่างคือจำนวนโครโมโซม/DNA ในแต่ละระยะ
| ระยะ | โครโมโซมและ DNA |
|---|---|
| อินเตอร์เฟส | |
| ช่วงก่อนสังเคราะห์ (G1) | 2n2cโครโมโซมมีโครมาทิดหนึ่งอัน |
| ช่วงสังเคราะห์ (S) | 2n4cDNA จำลองตัวเอง |
| ช่วงหลังสังเคราะห์ (G2) | 2n4cเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งเซลล์ |
| ไมโทซิส | |
| โพรเฟส | 2n4c |
| เมทาเฟส | 2n4cโครโมโซมเรียงตัวที่กลางเซลล์ |
| แอนาเฟส | 4n4cโครมาทิดแยกออก, ที่ขั้วเซลล์มี 2n2c |
| เทโลเฟส | 2n2cในเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ |
| ไมโอซิส I | |
| โพรเฟส I | 2n4cมีการเข้าคู่กันและการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน |
| เมทาเฟส I | 2n4cไบแวลเลนต์เรียงตัวที่กลางเซลล์ |
| แอนาเฟส I | 2n4cโฮโมโลกัสแยกออก, ที่ขั้วเซลล์มี n2c |
| เทโลเฟส I | n2cในเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ |
| ไมโอซิส II | |
| โพรเฟส II | n2c |
| เมทาเฟส II | n2cโครโมโซมเรียงตัวทีละอันที่กลางเซลล์ |
| แอนาเฟส II | 2n2cโครมาทิดแยกออก, ที่ขั้วเซลล์มี nc |
| เทโลเฟส II | ncในเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ |
ความแตกต่างระหว่างไมโทซิสและไมโอซิส: ตารางเปรียบเทียบ
ทั้งสองกระบวนการแบ่งเซลล์มีหลายอย่างที่เหมือนกัน: ทั้งสองเกิดขึ้นหลังจากการจำลอง DNA ในอินเตอร์เฟส, ทั้งสองมีชื่อระยะเหมือนกัน, ทั้งสองใช้เส้นใยสปินเดิล และสิ้นสุดลงด้วยการแบ่งไซโทพลาซึม. ดังนั้น ในการตอบ ควรเริ่มจากการกล่าวถึงความเหมือนก่อน แล้วจึงกล่าวถึงความแตกต่างตามหัวข้อในตาราง
| ลักษณะ | ไมโทซิส | ไมโอซิส |
|---|---|---|
| จำนวนครั้งที่แบ่ง | ไมโทซิส: หนึ่งครั้ง | ไมโอซิส: สองครั้งติดต่อกัน — ไมโอซิส I และ ไมโอซิส II |
| จำนวนเซลล์ที่ได้ | ไมโทซิส: สองเซลล์ | ไมโอซิส: สี่เซลล์ |
| ชุดโครโมโซมของเซลล์ลูก | ไมโทซิส: 2n — เหมือนเซลล์แม่ | ไมโอซิส: n — ลดลงครึ่งหนึ่ง, เป็นแฮพลอยด์ |
| การเข้าคู่กันและการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน | ไมโทซิส: ไม่มี | ไมโอซิส: มี, ในโพรเฟส I |
| สิ่งที่เรียงตัวที่กลางเซลล์ในเมทาเฟส | ไมโทซิส: โครโมโซมเดี่ยวเรียงเป็นแถวเดียว | ไมโอซิส: ในเมทาเฟส I — ไบแวลเลนต์เรียงเป็นสองแถว, ในเมทาเฟส II — โครโมโซมเดี่ยว |
| สิ่งที่แยกออกจากกันในแอนาเฟส | ไมโทซิส: โครมาทิดพี่น้อง | ไมโอซิส: ในแอนาเฟส I — โฮโมโลกัสโครโมโซมทั้งอัน, ในแอนาเฟส II — โครมาทิด |
| โพรเฟส | ไมโทซิส: สั้นและง่าย | ไมโอซิส: โพรเฟส I ยาวและซับซ้อน |
| ผลลัพธ์ทางพันธุกรรม | ไมโทซิส: เซลล์มีชุดยีนเหมือนเซลล์แม่ | ไมโอซิส: เซลล์มีชุดยีนผสมใหม่, แตกต่างกันทั้งหมด |
| เกิดขึ้นที่ไหน | ไมโทซิส: ในเซลล์ร่างกาย (somatic cells): การเจริญเติบโต, การซ่อมแซมและฟื้นฟูเนื้อเยื่อ, การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ | ไมโอซิส: ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์ และสปอร์ในพืช |
ความสำคัญทางชีววิทยาของไมโทซิสและไมโอซิส
ความสำคัญของไมโทซิส — คือความแม่นยำ. เซลล์ลูกจะได้รับจำนวนโครโมโซมและยีนเหมือนเซลล์แม่ทุกประการ ดังนั้น ไมโทซิสจึงรับประกัน:
- การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตและการเพิ่มจำนวนเซลล์;
- การซ่อมแซมเนื้อเยื่อและการรักษาบาดแผล (regeneration);
- การแบ่งตัวของไซโกตหลังการปฏิสนธิ;
- การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและการขยายพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ — ตั้งแต่การแบ่งตัวของอะมีบาไปจนถึงการขยายพันธุ์พืชด้วยกิ่งตอน.
ความสำคัญของไมโอซิส — มีสองประการพร้อมกัน.
ประการแรก: ความคงที่ของจำนวนโครโมโซมของชนิดพันธุ์. หากเซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนโครโมโซมดิพลอยด์ เมื่อมีการปฏิสนธิแต่ละครั้ง จำนวนโครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า. ไมโอซิสจะลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง และเมื่อแกมีต (n + n) รวมกัน ไซโกตจะได้ชุดโครโมโซมดิพลอยด์ 2n.
ประการที่สอง: ความหลากหลายทางพันธุกรรม (combinatorial variability). การรวมกันของยีนใหม่เกิดขึ้นสามครั้ง: ในการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนในโพรเฟส I, การแยกตัวของโฮโมโลกัสแบบสุ่มและอิสระในแอนาเฟส I, และการรวมกันของแกมีตแบบสุ่มระหว่างการปฏิสนธิ. เพียงแค่การแยกตัวอย่างอิสระ มนุษย์ก็สามารถสร้างแกมีตที่มีชุดโครโมโซมแตกต่างกันได้ถึง 2 ยกกำลัง 23 — มากกว่าแปดล้านรูปแบบ. ความหลากหลายนี้เองที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ.
ในสัตว์ ไมโอซิสจะเกิดขึ้นเมื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในอวัยวะสืบพันธุ์, ในพืช — เมื่อสร้างสปอร์.
คำอธิบายโจทย์
ตัวอย่างที่ 1. จำนวนโครโมโซมและ DNA ในระยะต่างๆ ของไมโทซิส
โจทย์: แมลงหวี่มี 2n = 8. จงระบุจำนวนโครโมโซมและโมเลกุล DNA ในโพรเฟส, แอนาเฟส และเทโลเฟสของไมโทซิส.
ขั้นตอนที่ 1. จุดเริ่มต้น. ก่อนการแบ่ง ในช่วง G1 เซลล์มีชุดโครโมโซม 2n2c: 8 โครโมโซม และ 8 โมเลกุล DNA. ในช่วง S DNA จะจำลองตัวเอง กลายเป็น 2n4c — โครโมโซมยังคงมี 8 อัน, แต่โมเลกุล DNA มี 16 อัน.
ขั้นตอนที่ 2. โพรเฟส. ยังไม่มีการแยกตัว ชุดโครโมโซมจึงยังคงเดิม: 8 โครโมโซม, 16 โมเลกุล DNA (2n4c).
ขั้นตอนที่ 3. แอนาเฟส. เซนโทรเมียร์แยกออก แต่ละโครมาทิดกลายเป็นโครโมโซมอิสระ: จำนวนโครโมโซมกลายเป็น 16 อัน, โมเลกุล DNA ก็ 16 อัน (4n4c). ที่แต่ละขั้วเซลล์จะมี 8 โครโมโซม.
ขั้นตอนที่ 4. เทโลเฟส. ไซโทพลาซึมแบ่งตัว และในเซลล์อ่อนแต่ละเซลล์จะมี 8 โครโมโซม และ 8 โมเลกุล DNA (2n2c).
ตรวจสอบตรรกะ: จำนวนโมเลกุล DNA ไม่ได้เพิ่มขึ้นเลยระหว่างไมโทซิส — มันเพียงแค่แบ่งครึ่งระหว่างเซลล์ลูก.
ตัวอย่างที่ 2. จำนวนโครโมโซม/DNA ในระยะต่างๆ ของไมโอซิส
โจทย์: ข้าวโพดมี 2n = 20. จะมีจำนวนโครโมโซมและโมเลกุล DNA ในเซลล์เมื่อสิ้นสุดเทโลเฟส I และเมื่อสิ้นสุดไมโอซิสทั้งหมดเท่าใด?
ขั้นตอนที่ 1. ก่อนไมโอซิส DNA ได้จำลองตัวเองแล้ว: 20 โครโมโซม และ 40 โมเลกุล DNA (2n4c).
ขั้นตอนที่ 2. แอนาเฟส I. โฮโมโลกัสโครโมโซมทั้งอันเคลื่อนที่ไปยังขั้วเซลล์, เซนโทรเมียร์ไม่แยก. ที่ขั้วเซลล์แต่ละข้างจะมี 10 โครโมโซม, และแต่ละอันมีสองโครมาทิด.
ขั้นตอนที่ 3. สิ้นสุดเทโลเฟส I. ในเซลล์แต่ละเซลล์จะมี 10 โครโมโซม และ 20 โมเลกุล DNA (n2c).
ขั้นตอนที่ 4. ไมโอซิส II. ไม่มีการจำลอง DNA เพิ่มเติม, ดังนั้นในแอนาเฟส II จะมีการแยกโครมาทิดเท่านั้น. เมื่อสิ้นสุดไมโอซิสจะได้สี่เซลล์, แต่ละเซลล์มี 10 โครโมโซม และ 10 โมเลกุล DNA (nc).
คำตอบ: หลังจากการแบ่งครั้งแรกมี 10 โครโมโซม และ 20 โมเลกุล DNA; หลังจากการแบ่งครั้งที่สองมี 10 โครโมโซม และ 10 โมเลกุล DNA.
ตัวอย่างที่ 3. ระบุชนิดการแบ่งเซลล์จากคำอธิบาย
โจทย์: “ในเซลล์มองเห็นโครงสร้าง 12 อัน, แต่ละอันประกอบด้วยสี่โครมาทิด. โครงสร้างเหล่านี้เรียงตัวที่กลางเซลล์เป็นสองแถว”. นี่คือการแบ่งเซลล์ชนิดใดและระยะใด? ชุดโครโมโซมเริ่มต้นของเซลล์คือเท่าใด?
ขั้นตอนที่ 1. โครงสร้างที่ประกอบด้วยสี่โครมาทิด คือ ไบแวลเลนต์, ซึ่งก็คือคู่ของโฮโมโลกัสโครโมโซมที่เข้ามาใกล้กัน. ไบแวลเลนต์จะเกิดขึ้นเฉพาะในไมโอซิส: การเข้าคู่กันเกิดขึ้นในโพรเฟส I.
ขั้นตอนที่ 2. ไบแวลเลนต์เรียงตัวที่กลางเซลล์เป็นสองแถว — แสดงว่าระยะนี้คือเมทาเฟส I.
ขั้นตอนที่ 3. ไบแวลเลนต์หนึ่งอัน คือ สองโครโมโซม. มีไบแวลเลนต์ 12 อัน, ดังนั้นมีโครโมโซม 24 อัน, และชุดโครโมโซมเริ่มต้นของเซลล์คือ 2n = 24. ในระยะนี้มีโมเลกุล DNA 48 อัน (2n4c).
คำตอบ: เมทาเฟสของไมโอซิส I, 2n = 24, ชุดโครโมโซมของเซลล์คือ 2n4c.
วิธีไม่ให้ผิดพลาด: หากโครโมโซมเดี่ยวสองโครมาทิดเรียงตัวเป็นแถวเดียวที่กลางเซลล์ นั่นคือเมทาเฟสของไมโทซิส (เมื่อ 2n) หรือเมทาเฟส II (เมื่อเป็นแฮพลอยด์).
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
-
นับว่า DNA จำลองตัวเองในโพรเฟส, ก่อนการแบ่งเซลล์
การจำลอง (replication) DNA เกิดขึ้นใน S-phase ของอินเตอร์เฟส, นานก่อนโพรเฟส. ทั้งไมโทซิสและไมโอซิสเริ่มต้นด้วยชุดโครโมโซม 2n4c.
-
นับโครโมโซมตามโครมาทิด: เห็นโครโมโซมสองโครมาทิด 46 อัน แล้วเขียนว่า “92 โครโมโซม”.
จำนวนโครโมโซมเท่ากับจำนวนเซนโทรเมียร์. ตราบใดที่โครมาทิดยังติดกันด้วยเซนโทรเมียร์อันเดียว นั่นคือโครโมโซมหนึ่งอัน: 46 โครโมโซม และ 92 โมเลกุล DNA. จำนวนโครโมโซมจะกลายเป็น 92 อันก็ต่อเมื่อเซนโทรเมียร์แยกออกในแอนาเฟสเท่านั้น.
-
เขียนว่าในแอนาเฟสของไมโทซิส โฮโมโลกัสโครโมโซมแยกออกจากกัน
ในแอนาเฟสของไมโทซิส โครมาทิดพี่น้องของโครโมโซมเดียวกันจะแยกออกจากกัน. โฮโมโลกัสโครโมโซมจะแยกออกจากกันเพียงครั้งเดียวตลอดกระบวนการแบ่งเซลล์ — ในแอนาเฟส I ของไมโอซิส.
-
คิดว่า DNA จะจำลองตัวเองอีกครั้งก่อนการแบ่งไมโอซิสครั้งที่สอง
ในอินเตอร์คิเนซิสไม่มี S-phase. การจำลอง DNA เพียงครั้งเดียว — สองครั้งการแบ่ง: นี่คือเหตุผลที่ชุดโครโมโซมสุดท้ายลดลงครึ่งหนึ่ง.
-
จัดว่าการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน (crossing over) เกิดขึ้นในไมโทซิส หรือในเมทาเฟส I
การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนเกิดขึ้นในโพรเฟส I ของไมโอซิส, เมื่อโฮโมโลกัสเชื่อมต่อกันเป็นไบแวลเลนต์ (การเข้าคู่กัน). ในไมโทซิส โฮโมโลกัสไม่เข้าคู่กัน, ดังนั้นจึงไม่มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน.
-
เขียนว่าไมโอซิสให้เซลล์สี่เซลล์ที่เหมือนกัน, และจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งในการแบ่งแต่ละครั้ง
ชุดโครโมโซมจะลดลงครึ่งหนึ่งในการแบ่งครั้งแรกเท่านั้น — ซึ่งเรียกว่าการแบ่งแบบลดจำนวนโครโมโซม (reductional division). การแบ่งครั้งที่สองไม่ได้ลดจำนวนโครโมโซมในเซลล์, แต่เป็นการแยกโครมาทิด. และเซลล์ทั้งสี่ที่ได้จะมีความแตกต่างกันทางพันธุกรรม: การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนและการแยกตัวของโฮโมโลกัสแบบสุ่ม ทำให้เกิดการผสมผสานยีนที่แตกต่างกัน.
-
เรียกอินเตอร์เฟสว่าเป็นระยะแรกของไมโทซิส
อินเตอร์เฟสเป็นส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตเซลล์, ไม่ใช่ระยะของการแบ่งเซลล์. ไมโทซิสมีสี่ระยะ: โพรเฟส, เมทาเฟส, แอนาเฟส, เทโลเฟส. แต่การแก้โจทย์จำนวนโครโมโซมจะทำไม่ได้หากไม่พิจารณาอินเตอร์เฟส: เพราะในช่วง S-phase ของอินเตอร์เฟส ชุดโครโมโซมจะกลายเป็น 2n4c.
คำถามและคำตอบ
ไมโทซิสแตกต่างจากไมโอซิสอย่างไร โดยสรุป?
ไมโทซิสคือการแบ่งหนึ่งครั้ง, ได้เซลล์สองเซลล์ที่มีชุดโครโมโซม 2n และชุดยีนเหมือนเดิม. ไมโอซิสคือการแบ่งสองครั้งติดต่อกันหลังจากการจำลอง DNA เพียงครั้งเดียว, ได้เซลล์สี่เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมแฮพลอยด์ n, และทั้งหมดแตกต่างกันในเรื่องการผสมผสานยีน. นอกจากนี้, เฉพาะในไมโอซิสเท่านั้นที่มีการเข้าคู่กันและการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน, และในแอนาเฟส I โฮโมโลกัสโครโมโซมทั้งอันจะแยกออกจากกัน, ไม่ใช่โครมาทิด.
เกิดเซลล์กี่เซลล์จากการแบ่งไมโทซิสและไมโอซิส?
จากการแบ่งไมโทซิส — สองเซลล์ ชุดโครโมโซม 2n2c. จากไมโอซิส — สี่เซลล์ ชุดโครโมโซม nc. นี่คือความแตกต่างในวัตถุประสงค์: ไมโทซิสเพิ่มจำนวนเซลล์ที่เหมือนกัน, ไมโอซิสเตรียมเซลล์สืบพันธุ์.
การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วน (crossing over) เกิดขึ้นในระยะใด?
ในโพรเฟสของการแบ่งไมโอซิสครั้งแรก. การแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนคือการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เหมือนกันระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่พี่น้องของโฮโมโลกัสโครโมโซม. สิ่งนี้เป็นไปได้เฉพาะเมื่อโฮโมโลกัสเข้ามาใกล้กันเป็นไบแวลเลนต์, คือหลังจากการเข้าคู่กัน (conjugation).
การเข้าคู่กัน (conjugation) ของโครโมโซมและไบแวลเลนต์คืออะไร?
การเข้าคู่กัน คือการที่โฮโมโลกัสโครโมโซมเข้ามาใกล้กันเป็นคู่ตลอดความยาวในโพรเฟส I ของไมโอซิส. คู่ที่เกิดขึ้นเรียกว่าไบแวลเลนต์: ประกอบด้วยโครโมโซมสองอันและโครมาทิดสี่อัน (จึงบางครั้งเรียกว่าเททราด). ในเมทาเฟส I สิ่งที่เรียงตัวที่กลางเซลล์คือไบแวลเลนต์, ไม่ใช่โครโมโซมเดี่ยว.
ทำไมในแอนาเฟสของไมโทซิส ชุดโครโมโซมจึงถูกบันทึกเป็น 4n4c?
เพราะเซนโทรเมียร์แยกออกจากกัน, และแต่ละโครมาทิดที่เคยเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมก็กลายเป็นโครโมโซมอิสระ. จำนวนโมเลกุล DNA ยังคงเท่าเดิม (4c), แต่จำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าชั่วคราว — 4n. ทันทีที่ไซโทพลาซึมแบ่งตัว, ในเซลล์ลูกแต่ละเซลล์จะมีชุดโครโมโซมปกติ 2n2c.
ไมโทซิสเกิดขึ้นที่ใดในร่างกาย, และไมโอซิสเกิดขึ้นที่ใด?
ไมโทซิสเกิดขึ้นในเซลล์ร่างกาย: ในบริเวณที่เจริญเติบโต, ในผิวหนัง, ในเยื่อบุลำไส้, ในไขกระดูก, เมื่อแผลหาย. ไมโอซิสในสัตว์เกิดขึ้นในอวัยวะสืบพันธุ์เมื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์, และในพืชเมื่อสร้างสปอร์.
อินเตอร์เฟสเป็นส่วนหนึ่งของไมโทซิสหรือไม่?
ไม่. อินเตอร์เฟสคือการเตรียมตัวก่อนการแบ่งเซลล์ และเป็นส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตเซลล์. ไมโทซิสมีสี่ระยะ: โพรเฟส, เมทาเฟส, แอนาเฟส, เทโลเฟส. แต่การแก้โจทย์จำนวนโครโมโซมจะทำไม่ได้หากไม่พิจารณาอินเตอร์เฟส: เพราะในช่วง S-phase ของอินเตอร์เฟส ชุดโครโมโซมจะกลายเป็น 2n4c.
