กรดอะมิโน (Amino acid)

กรดอะมิโน (Amino acid)

Amino acid Structure

กรดอะมิโนเป็นหน่วยทางเคมี หรือเป็นรูปแบบเพื่อนำไปสร้างโปรตีน โปรตีนไม่สามารถถูกสร้าง หรือคงอยู่ได้ โดยปราศจาก การรวมตัวกันของกรดอะมิโน ฉะนั้นเพื่อให้เข้าใจว่า กรดอะมิโนนั้น สำคัญอย่างไร คุณต้องเข้าใจก่อนว่า โปรตีนนั้นสำคัญอย่างไร ต่อการดำรงชีวิต

โปรตีนเป็นส่วนประกอบ ของทุกโครงสร้าง และชองทุกสิ่งมีชีวิต อวัยวะที่เล็กที่สุดจน ถึงใหญ่ที่สุด ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด จะประกอบด้วย โปรตีนในหลายรูปแบบ โปรตีนจึงเป็นส่วนประกอบทางเคมี ที่จำเป็น ที่ทำให้เราดำรงชีพอยู่ได้ ในร่างกายมนุษย์ โปรตีนเป็นตัวสร้างกล้ามเนื้อ , กระดูก , ผิวหนัง , เลือด , เอ็น , อวัยวะ , ต่อม , ผม , เล็บ , เอนไซม์ , ฮอร์โมน , แอนติบอดี (ภูมิคุ้มกัน) และชองเหลวต่างๆ ในร่างกาย (ยกเว้นน้ำดีและปัสสาวะ) โปรตีนเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการเติบโตของกระดูก เอนไซม์ ฮอร์โมน และยีน ซึ่งนอกจากน้ำแล้ว โปรตีนก็เป็นส่วนประกอบหลัก ของร่างกายถึง 20% ของน้ำหนักตัว ฉะนั้นโปรตีน จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ต่อการมีร่างกายแข็งแรง และมีสุขภาพดี เพราะโปรตีนจะทำหน้าที่ สร้างเนื้อเยื่อของร่างกาย ซ่อมแซมและบำรุงรักษา เพื่อยืดอายุเนื้อเยื่อของร่างกาย ส่วนอาหารอื่นๆ เพียงทำหน้าที่สนับสนุนเท่านั้น โปรตีนจำเป็นสำหรับ การสร้างกระดูก เซลล์เม็ดเลือดแดง และภูมิต้านทานโรค และทำหน้าที่ เป็นตัวนำออกซิเจนในร่างกายอีกด้วย เพื่อให้ได้โปรตีนที่สมบูรณ์ กรดอะมิโนเฉพาะอย่าง จะต้องประกอบตัวกันได้ดี ซึ่งกรดอะมิโน สามารถเรียงต่อกันในรูปแบบต่างๆ เป็นโปรตีนได้ถึง 50,000 ชนิดที่แตกต่างกัน และ 20,000 ชนิดเป็นเอนไซม์ โปรตีนแต่ละชนิด เกิดจากการประกอบกัน ของกรดอะมิโน ที่แตกต่างกันจำนวนมาก เชื่อมต่อกันเพื่อนำมาใช้ ตามความจำเป็นเฉพาะแบบ ซึ่งไม่สามารถแลกเปลี่ยนกันได้ และกรดอะมิโน มีส่วนประกอบของไนโตรเจนถึง 16% จึงแตกต่างจากคาร์โบไฮเดรต และไขมันในร่างกาย เมื่อรับประทานอาหารจำพวกโปรตีน เช่นเนื้อสัตว์ ร่างกายต้องย่อยโปรตีน ให้เป็นกรดอะมิโนอิสระ หรือกรดอะมิโนเดี่ยว (Amino Acid) ก่อนดูดซึมเข้าไปในเซลล์ เพื่อสร้างโปรตีนที่ต้องการ โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 22 ชนิด ในอัตราส่วนที่พอเหมาะพอดี คุณภาพของโปรตีนในอาหารขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของ กรดอะมิโนที่มีอยู่ในโปรตีนนั้น อัตราส่วนของกรดอะมิโน ที่ดีที่สุดสำหรับร่างกายมนุษย์ ได้แก่ น้ำนมมารดา (ให้คุณค่าสูงสุดเต็ม 100) ไข่ไก่ทั้งฟอง (94) นมวัว (85) เนื้อสัตว์ปีกและปลา (อยู่ระหว่าง 86 - 76) กรดอะมิโน 22 ชนิดที่เป็นที่รู้จัก ซึ่งจะประกอบกันเป็นโปรตีน อีกหลายร้อย หลายพันชนิด ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในร่างกายมนุษย์ สามารถผลิตกรดอะมิโนได้ 80% ตามที่ร่างกายต้องการได้ โดยเมื่อร่างกาย ได้รับกรดอะมิโน ที่จำเป็นอย่างครบถ้วน ซึ่งเรียกว่า กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น

กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น (Nonessential Amino Acids) ซึ่งได้แก่ Alanine ,Arginine ,Aspartic Acid ,Asparagine ,Cystine ,Glutamine ,Glycine ,Proline ,Serine and Tyrosine

Nonessential Amino Acids and Essential Amino Acids

ส่วนอีก 20% จะต้องได้รับจากการรับประทานอาหาร เพราะร่างกายไม่สามารถสร้างเองได้ ซึ่งเรียกว่า อะมิโนที่จำเป็น

อะมิโนที่จำเป็น (Essential Amino Acids) ซึ่งมีด้วยกัน 9 ชนิด ได้แก่ Histidine ,lsoleucine ,Leucine ,Lysine ,Methionine ,Phenylalanine ,Threonine Tryptophan and Valine

กรดอะมิโนเหล่านี้ ส่วนใหญ่มีอยู่ในอาหารจำพวก เนื้อวัว เนื้อไก่ ปลา นม เนย และไข่ มีคนไม่น้อยคิดว่า การรับประทานอาหารอย่างอุดมสมบูรณ์ ก็จะได้โปรตีนอย่างครบถ้วน ข้อสันนิษฐานนี้ ไม่ถูกต้องเสียทีเดียว เพราะโปรตีนในอาหาร จะสูญเสียไป เมื่อผ่านขบวนการต่างๆเช่น การใช้ความร้อน การแช่แข็ง การตากแห้ง การเพิ่มสารเคมีต่างๆ อาหารยิ่งผ่านกรรมวิธีการผลิตมาเท่าไร ก็ยิ่งสูญเสียโปรตีนมากเท่านั้น กรดอะมิโนส่วนใหญ่ (รวมทั้งไกลลีน) สามารถปรากฏ ในรูปแบบที่เป็นเหมือนภาพ ในกระจกของอีกอันหนึ่ง ที่เรียกว่า D - และ L - series เป็นกรดอะมิโนในรูปแบบธรรมชาติ ที่พบในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ยกเว้น Phenylalanine กระบวนการประกอบของกรดอะมิโนเป็นโปรตีน หรือแยกโปรตีนเป็นกรดอะมิโนเดียว เพื่อถูกนำไปใช้ในร่างกาย เป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง เมื่อเราต้องการโปรตีนเอนไซม์มากๆ ร่างกายจะผลิตโปรตีน เอนไซม์ เมื่อเราต้องการสร้างเซลล์ ร่างกายก็จะผลิตโปรตีนเพื่อสร้างเซลล์ ร่างกายจะผลิตโปรตีนต่างๆ ที่ร่างกายต้องการ ขึ้นมาจากกรดอะมิโนที่จำเป็น และร่างกาย จะไม่สามารถ ผลิตโปรตีนต่าง ๆ ออกมาได้ หากขาดกรดอะมิโนที่จำเป็นตัวใดตัวหนึ่ง ซึ่งนำไปสู่ปัญหาทางสุขภาพมากมาย หากปราศจากกรดอะมิโน ระบบประสาทที่ทำหน้าที่ เสมือนการส่งผ่านสัญญาณส่วนมาก ไม่สามารถทำหน้าที่ได้ (เป็นสิ่งสำคัญของสมอง เพื่อรับ - ส่งข้อมูล) ถ้าขาดกรดอะมิโน อาจก่อให้เกิด ความผิดพลาด ในการส่งข้อมูลข่าวสาร การได้รับโปรตีนปริมาณสูง จะช่วยเพิ่มความว่องไวของสมองได้ชั่วคราว ในส่วนอื่นๆ สำหรับสารอาหาร ที่จำเป็นต่อการดำรงชีพ กรดอะมิโนช่วยให้วิตามิน และเกลือแร่ ทำหน้าที่ได้สมบูรณ์เต็มที่ และช่วยให้ถูกดูดซึมไปใช้ได้ง่าย และมีประสิทธิภาพ

ความสำคัญของโปรตีน

1.ให้ความเจริญเติบโต และรักษาสุขภาพให้แข็งแรง กระตุ้นการหลั่ง GROWTH HORMONE

2.ซ่อมแซมเนื้อเยื่อส่วนที่สึกหรอ ทำให้กล้ามเนื้อ เอ็น กระชับและแข็งแรงขึ้น ลดไขมันที่สะสมในร่างกาย ปรับสมดุลของไนโตรเจน เพื่อเพิ่มพละกำลังให้ดีขึ้น

3.ช่วยสร้างความต้านทานโรค (Anti - Body)

4.เป็นส่วนประกอบสำคัญชองเซลล์เนื้อเยื่อ และสร้างสารเซลล์ต่างๆ ที่เป็นของเหลวในร่างกาย รวมทั้งฮอร์โมน

5.เป็นแหล่งพลังงาน เมื่อร่างกายขาดคาร์โบไฮเดรต และไขมัน

การสลายของโปรตีนในร่างกาย โดยปกติ แบ่งออกได้ดังนี้

1. โปรตีนในกล้ามเนื้อ มักมีการสลายตัวภายใน180 วัน

2. โปรตีนในตับสลายตัวทุก10 วัน

3. โปรตีนในเยื่อบุลำไส้ มีการสลายตัวทุกวัน

4. โปรตีนในฮอร์โมน อินซูลิน มีอายุ6.5 - 9.0 นาที

การบริโภคโปรตีน / กรดอะมิโน ที่เกิดประโยชน์เต็มที่ต่อร่างกาย ควรเลือกอาหารที่มีกรดอะมิโนอิสระ สามารถดูดซึมได้เร็ว ไม่ต้องย่อยอีก โปรตีนในร่างกายไม่ได้อยู่ในสภาวะคงที่ มีการปรับปรุงตลอดเวลา ทั้งเสริมสร้าง/ย่อยสลาย ร่างกายจะสร้างโปรตีนใหม่ๆ ทดแทนตลอดเวลา จนกว่าร่างกายจะขาดกรดอะมิโน

สาเหตุของการขาดโปรตีน

1.ขาดการออกกำลังกาย ซึ่งจะทำให้การทำงานของกระเพาะอาหาร และลำไส้ลดลง อาหารจะย่อยยาก การดูดซึมโปรตีนลดลง

2.ความเครียด ทำให้เกิดการสลายและสูญเสียโปรตีนมากกว่าปกติ

3.เบื่ออาหารหรือไม่มีเวลารับประทานอาหาร ทำให้เสียสมดุลย์ของอาหารที่ให้พลังงาน โปรตีนที่สะสมไว้จะถูกนำมาใช้งานมากกว่าปกติ

4.การตรากตรำทำงานหนัก หรือขาดการพักผ่อน ทำให้ร่างกายสึกหรอมากกว่าปกติ

5.นักกีฬาที่ฝึกซ้อมหนัก ทำให้โปรตีนของเซลล์กล้ามเนื้อถูกทำลายมากขึ้น

อาการของคนที่ขาดโปรตีน

อ่อนเพลีย ,เหนื่อยง่าย ,ขาดความกระปรี้กระเปร่า ,สมองไม่แจ่มใส ,คำจำลดน้อยลง ,ร่างกายทรุดโทรม ,น้ำหนักลดลง ,ความต้านทานโรคต่ำ ,แผลหายช้า ,ระบบประสาททำงานผิดปกติ

โปรตีนจำเป็นสำหรับใคร

สำหรับร่างกายมนุษย์ที่เติบโตเต็มที่แล้ว ความต้องการโปรตีน ตามมาตรฐานทั่วไป ที่ถือว่าเหมาะสมคือ ต้องการโปรตีนวันละ ประมาณ 1 กรัมต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม โดยเฉพาะกลุ่มคนต่อไปนี้ เป็นกลุ่มคนที่ต้องการโปรตีน ที่มีคุณภาพสูงอย่างครบถ้วน

1.ผู้ที่คร่ำเคร่งกับงาน หรือนักเรียน นักศึกษา

ความตึงเครียดทางจิตใจและสมอง ทำให้ร่างกายมีการหลั่งสาร อีฟิเนฟริน (EPINEPHRINE) เพิ่มมากขึ้น มีผลทำให้เกิดการสูญเสียโปรตีนมากขึ้น จึงจำเป็นต้องได้รับโปรตีนสูงกว่าปกติ เพื่อให้ร่างกายไม่อ่อนเพลีย และจะทำให้สดชื่น

2.นักกีฬา หรือผู้ที่ชอบออกกำลังกาย

เนื่องจากกล้ามเนื้อถูกใช้งานอย่างหนัก และมีการใช้พลังงานจำนวนมาก จึงต้องการโปรตีนสูงกว่าปกติ เพื่อให้พลังงาน และเพื่อเสริมสร้างกล้ามเนื้อให้แข็งแรงอยู่เสมอ

3.ผู้สูงอายุ

ระบบการย่อยอาหาร และระบบทางเดินอาหารเสื่อมสมรรถภาพ ประกอบกับ การสึกหรอของฟัน ทำให้การบดเคี้ยวอาหารไม่ดีพอ ร่างกายไม่สามารถ ดูดซึมสารอาหาร ไปใช้ประโยชน์ได้เต็มที่ โปรตีนสำหรับผู้สูงอายุ จึงควรเป็นโปรตีน ที่ย่อยง่าย และมีคุณภาพสูง

4.ผู้ที่อยู่ในระหว่างการควบคุมน้ำหนัก

เนื่องจากการลดอาหาร จึงต้องการโปรตีนสูงเป็นพิเศษ โดยโปรตีนจะช่วยเสริมสร้างร่างกายและกล้ามเนื้อ ให้แข็งแรงเป็นปกติ ผิวพรรณดีขึ้น ไม่ซูบซีด และเนื่องจากโปรตีนไม่ถูกสะสมในร่างกาย จึงไม่ทำให้อ้วน

5.ผู้ที่ชอบดื่มสุราเป็นประจำ

ปกติตับ จะทำหน้าที่เป็น ตัวทำลายแอลกอฮอล์ที่เข้าไปในร่างกาย โปรตีนจะทำให้เซลล์ของตับ ทำหน้าที่ได้อย่างดี ถ้าขาดโปรตีน ตับย่อมทำงานหนัก เซลล์ของตับก็จะเสื่อมสมรรถภาพไป จนอาจเกิดพังผืด ขึ้นในตับ และกลายเป็นตับแข็งในที่สุด

6.สตรีมีครรภ์

ต้องการโปรตีนสูงกว่าปกติ เพื่อเสริมสร้างร่างกาย และสมองของทารก นอกจากนี้ ยังช่วยในการผลิต น้ำนมของมารดาอีกด้วย สตรีมีครรภ์ที่ขาดโปรตีน จะทำให้เกิดอาการบวม โลหิตเป็นพิษ เกิดโรคแทรกได้ง่าย และทารกที่คลอดออกมา จะไม่แข็งแรง

ข้อมูลอะมิโนแอซิด ยี่ห้อ HEALTHY N'FIT

ผลิตโดย HEALTHY N'FIT จากนิวยอร์ค ประเทศสหรัฐอเมริกา ผู้ผลิตอาหารเสริม ที่มีชื่อเสียงระดับโลก และผ่านการรับรองจาก คณะกรรมการอาหารและยา (อย.)แล้ว ทั้งจากในประเทศไทย และต่างประเทศ

Anabolic Amino 10000 เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ที่อยู่ในรูปของโปรตีนสำเร็จรูป 100 % ที่ได้จากธรรมชาติแท้ ๆ 100% (สกัดจากไข่ขาว และเนื้อแดง) ไม่มีสารเคมีเจือปนปรุงแต่ง ฉะนั้นสินค้าแต่ละลอตที่นำเข้า จึงมีสี กลิ่น รสชาติ ที่แตกต่างกันบ้าง เป็นเรื่องปกติ ให้โปรตีนคุณภาพ ที่มีกรดอะมิโนในปริมาณที่สูง โดยไม่ต้องรับประทานอาหารในปริมาณมาก ๆ ผ่านกรรมวิธีย่อยสลายเรียบร้อยแล้ว ร่างกายสามารถดูดซึมและนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ ไร้ส่วนประกอบของ ฮอร์โมน, สเตอรอยด์ ,ไขมัน ,แป้ง ,คอเรสเตอรอล ทำให้ไม่มีผลต่อการเสริมสร้างกล้ามเนื้อ ไม่ทำให้อ้วน ช่วยละลายไขมัน โปรตีนเม็ดที่มีคุณภาพดีที่สุด จะมีรสขมเล็กน้อยบางครั้ง อันเนื่องมาจากเอ็นไซม์ในน้ำลาย ทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโน เป็นที่รู้จักแพร่หลายเป็นอย่างมากในกลุ่มนักเพาะกายว่าเป็นสินค้าคุณภาพ และให้ผลเร็ว ราคาไม่แพง เมื่อเทียบกับสินค้าประเภทเดียวกันยี่ห้ออื่น ๆ

กรดอะมิโนแต่ละชนิด จะทำหน้าที่แตกต่างกัน การผสมผสานกรดอะมิโนในอัตราส่วน ที่แตกต่างกันจะให้ประโยชน์ที่ต่างกัน Anabolic Amino 10000 มีส่วนผสมของกรดอะมิโนที่เหมาะสำหรับการเสริมสร้างกล้ามเนื้อมากที่สุด หากรับประทานเต็ม dose 6 เม็ดต่อวัน จะได้กรดอะมิโน 10000 มิลลิกรัม หากรับประทานเกินความจำเป็น ที่ร่างกายต้องการ กรดอะมิโนจะถูกขับออกทางปัสสาวะ โดยจะไม่สะสมในร่างกาย ไม่ทำให้ไตต้องทำงานหนัก เพราะไม่ใช่ยา ไม่ใช่สารเคมี

ประโยชน์

หากรับประทาน พร้อมออกกำลังกาย จะช่วยเสริมสร้างกล้ามเนื้อให้สวยงาม สมส่วนอย่างได้ผล และเห็นผลเร็ว ปกติประมาณ 6 - 8 สัปดาห์ก็เห็นผล โดยแนะนำให้รับประทาน 3 เม็ดก่อนอาหารเช้า และ 3 เม็ดหลังออกกำลังกายหรือก่อนอาหารเย็น ประหยัดเวลาในการออกกำลังกาย ช่วยลดเวลาในการออกกำลังกายลงจาก 70% เหลือ 20% รับประทานก่อนออกกำลังกายเป็นอาหารเสริม หากมิได้ออกกำลังกาย ร่างกายจะใช้กรดอะมิโนในการซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ การเจริญเติบโตของร่างกายที่อื่นที่โปรตีนทำโดยปกติ

การเจริญเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อพืช

การเจริญเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อพืช

เนื้อเยื่อของพืชมีการเจริญเปลี่ยนแปลงไปเป็นส่วนต่าง ๆ  ของพืชได้แก่  ลำต้น  ราก และใบ  เป็นต้นซึ่งแต่ละส่วนดังกล่าวมีลักษณะโครงสร้างแตกต่างกันดังนี้

 1.  ลำต้น (STEM)

                    1.1  ส่วนประกอบของลำต้น

                   ลำต้น คือส่วนของพืชที่เจริญมาจาก epicotyl และ hypocotyl มักเจริญต้านแรงโน้มถ่วงของโลก ลำต้นอาจมีการเจริญและเปลี่ยนแปลงรูปร่างต่างๆ ที่ทำหน้าที่หลักคือ

                           1.1.1 ช่วยค้ำจุน (supporting) ส่วนต่างๆ ของพืช เช่นใบ กิ่งให้แผ่กิ่งก้านสาขาอยู่ได้

                           1.1.2 ลำเลียง (transportation) ลำต้นมีเนื้อเยื่อลำเลียงน้ำและอาหาร เมื่อรากพืชดูดน้ำและแร่ธาตุจากนั้นก็จะถูกลำเลียงไปยังส่วนต่างๆ โดยเฉพาะใบ เพื่อใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง และลำเลียงอาหารที่ได้จากใบไปยังส่วนอื่นๆ ของต้นพืช

                   นอกจากหน้าที่หลักดังกล่าวแล้วลำต้นยังมีหน้าที่อื่น ๆ ตามลักษณะของลำต้นที่เปลี่ยนแปลงไป

                   1.2 ลักษณะของลำต้น ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ

                           1.2.1 ข้อ (node)  เป็นบริเวณที่เกิดของตากิ่ง ตาดอก ตาใบ พืชใบเลี้ยงคู่อาจจะสังเกตไม่ชัดเจน สังเกตจากมีส่วนของใบหรือดอกติดอยู่ แต่ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะเห็นชัดเจน เช่น ไม้ไผ่ ข้อคือส่วนที่ตัน ไม่กลวง  

                           1.2.2 ปล้อง (internode)  บริเวณระหว่างข้อ คือ ส่วนที่เป็นท่อกลวงในไม้ไผ่นั่นเอง สำหรับพืชใบเลี้ยงคู่ปล้องสั้นมาก และไม่ชัดเจน แต่สามารถสังเกตจากพืชล้มลุกได้ เช่น ลำต้นฟักทอง ลำต้นผักบุ้ง ลำต้นบางชนิดมีข้อปล้องสั้นมาก เช่น ลำต้นของหัวหอม

 ภาพที่  1  แสดงส่วนประกอบของลำต้น  คือ  ข้อและปล้อง

นอกจากจะพบใบที่ลำต้นแล้วยังพบตากิ่ง หรือตาดอกเสมอ ตาที่อยู่ปลายกิ่งหรือลำต้นเรียก terminal bud ซึ่งเจริญอย่างไม่มีขอบเขต ทำให้พืชมีการเจริญยืดยาวขึ้น บริเวณด้านข้างของลำต้นมีตากิ่ง หรือตาดอกเกิดบริเวณซอกใบ เรียกว่า lateral bud หรือ axillary bud เนื่องจากเกิดบริเวณซอกใบ (leaf axil) นั่นเอง ถ้าบริเวณ lateral bud มีตาเกิดขึ้นมาใกล้ๆ จะเรียกตานี้ว่า accessory bud ตาที่กล่าวมาทั้งหมดอาจจะเป็นใบตาใบหรือตาดอก ถ้าเจริญเป็นดอก เรียกตานั้นว่า floral bud พืชบางชนิดอาจมีตาพิเศษที่นอกเหนือจากนี้ เช่น ตาของต้นคว่ำตายหงายเป็นซึ่งเกิดตาและเจริญเป็นต้นใหม่ได้ หรือตาในหัวมันเทศเกิดตาและสามารถนำไปปลูกได้เป็นใหม่ได้ ตาแบบนี้เรียกว่า adventitious bud

                   1.3  ชนิดของลำตัน

                   ลำต้นปกติจะเจริญเหนือพื้นดิน เรียกลำต้นแบบนี้ว่า aerial stem แต่มีลำต้นบางชนิดเจริญอยู่ใต้ดิน  เรียกว่า  ทำหน้าที่สะสมอาหาร ลักษณะคล้ายรากมากจนอาจเข้าใจผิดว่าเป็นรากได้ หลักการแยกรากกับลำต้นสังเกตจากลำต้นมีข้อ ปล้อง โดยดูจากตาหรือใบก็ได้ ลำต้นใต้ดินมีหลายชนิดดังนี้

                           1.3.1  ลำต้นใต้ดิน (Underground stem)

                                   1.3.1.1  เหง้า (rhizome or root stock) เป็นลำต้นใต้ดินที่มักเจริญในแนวขนานกับผิวดิน อาจมีลักษณะกลมแตกติดต่อกันหรือกลมยาว มีข้อและปล้องสั้นๆ มีใบเกล็ด หุ้มตาไว้ ตาอาจแตกแขนงเป็นลำต้นใต้ดิน หรือลำต้นและใบแทงขึ้นเหนือดินมีส่วนรากแทงลงดิน ได้แก่ ขมิ้น ขิง ข่า พุทธรักษา 

 ภาพที่  2  เหง้าข่า

                                   1.3.1.2  Tuber  เป็นลำต้นใต้ดินสั้นๆ ประกอบด้วยข้อและปล้อง 3-4 ปล้องไม่มีใบลำต้นมีอาหารสะสมทำให้อวบกลม มีตาอยู่โดยรอบเกล็ด บริเวณปล้องมีตา ซึ่งตามักจะบุ๋มลงไป ตาเหล่านี้สามารถงอกเป็นต้นใหม่ได้ ได้แก่ มันฝรั่ง มันหัวเสือ 

 ภาพที่  3 Tuber

                                   1.3.1.3  Bulb  เป็นลำต้นใต้ดินที่ตั้งตรงมีข้อปล้องสั้นมากตามปล้องมี ใบเกล็ด (Scale Leaf) ทำหน้าที่สะสมอาหารซ้อนห่อหุ้มลำต้นไว้หลายชั้นจนเห็นเป็นหัวลักษณะกลม ใบชั้นนอกสุดจะลีบแบนไม่สะสมอาหาร ส่วนล่างของลำต้นมีรากเป็นกระจุก เช่น หอม กระเทียม พลับพลึง ว่านสี่ทิศหัวกลม 

ภาพที่  4  Bulb

                                   1.3.1.4 Corm  เป็นลำต้นใต้ดินที่มีลำต้นตั้งตรง ลักษณะกลมยาวหรือกลมแบน มีข้อปล้องเห็นชัด ตามข้อมีใบเกล็ดบางๆ หุ้ม ลำต้นสะสมอาหารทำให้อวบกลม มีตาตามข้อสามารถงอกเป็นใบ โผล่ขึ้นเหนือดินหรืออาจแตกเป็นลำต้นใต้ดินต่อไปได้ ด้านล่างของลำต้นมีรากฝอยเส้นเล็กจำนวนมาก ได้แก่ เผือก แห้ว บัวสวรรค์ ซ่อนกลิ่น  

ภาพที่  5  Corm

                           1.3.2  Modified stems                                           1.3.2.1  ไหล (stolon or runner)  เป็นลำต้นเลื้อยไปตามผิวดินหรือผิวน้ำ มีข้อปล้องชัดเจน ตามข้อมีรากแทงลงไปในดินเพื่อช่วยยึดลำต้น นอกจากนี้บริเวณข้อจะมีตาเจริญไปเป็นแขนงยาวขนานไปกับพื้นดินหรือผิวน้ำ ซึ่งจะงอกรากและลำต้นขึ้นใหม่ ได้แก่ สตรอเบอรี่ บัวบก ผักบุ้ง แว่นแก้ว หญ้านวลน้อย

ภาพที่  6 ไหล (stolon or runner)

                                   1.3.2.2 ลำต้นปีนป่าย (climbing stem or climber)  มักเป็นลำต้นที่อ่อนเกาะพันไปกับวัตถุที่ใช้ปีนป่ายไปในที่สูง ๆ เช่น เถาวัลย์ พลูด่าง

 

ภาพที่  7  พลูด่าง

                                   1.3.2.3  มือเกาะ (stem tendril)  เป็นลำต้นที่เปลี่ยนแปลงไปเป็นมือเกาะ (tendril) ใช้ยึดกับวัตถุเพื่อไต่ขึ้นที่สูงๆ หรือช่วยให้ทรงตัวอยู่ได้ เช่น มือเกาะฟักทอง น้ำเต้า บวบ แตงกวา พวงชมพู การสังเกตว่าเป็นใบหรือลำต้นที่เปลี่ยนแปลงเป็นมือเกาะมีหลักดังนี้ ถ้าข้อนั้นมีใบครบ แล้วมีมือเกาะออกมาตรงซอกใบแสดงว่ามือเกาะนั้นเปลี่ยนแปลงมาจากลำต้น

ภาพที่  8  มือเกาะ (stem tendril)

                                   1.3.2.4  หนาม (stem spine or thorn)  เป็นลำต้นเปลี่ยนแปลงเป็นเพื่อทำหน้าที่ป้องกันอันตรายต่างๆ ให้กับลำต้น เช่นหนามไผ่ หนามเฟื่องฟ้า นอกจากลำต้นแล้วใบก็สามารถเปลี่ยนเป็นหนามได้ เรียกว่า leaf spine เช่น กระบองเพชร ถ้าเปลี่ยนมาจากผิวของเปลือกเรียกว่า prickle เช่น หนามกุหลาบ

 ภาพที่  9  ลำต้นเปลี่ยนแปลงเป็นหนาม (stem spine or thorn)

                                    1.3.2.5  Cladophyll  เป็นลำต้นที่มีลักษณะและทำหน้าที่คล้ายใบ มีสีเขียวของคลอโรฟิลล์สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เช่น ต้นพญาไร้ใบ กระบองเพชร ลำต้นอวบน้ำสีเขียวใบลดรูป ซึ่งช่วยลดการคายน้ำ ซึ่งถือว่าเป็นการปรับตัวของพืชเพื่อให้อาศัยอยู่ในที่แห้งแล้งได้ สนทะเล สนประดิพัทธ์ ส่วนของกิ่งหรือลำต้นมีสีเขียวคล้ายใบมาก แต่ใบที่แท้จริงเป็นใบเกล็ดขนาดเล็ก เรียกว่า scale leaf

 ภาพที่  10  ลำต้นมีลักษณะคล้ายใบ (cladophyll)

                   1.4.  โครงสร้างภายในของลำต้น

                   ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวและใบเลี้ยงคู่มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน เนื่องจากพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีเฉพาะการเจริญขั้นแรก (primary growth) ไม่มีการเจริญขั้นที่สอง (secondary growth) ส่วนพืชใบเลี้ยงคู่มีการเจริญขั้นที่สอง

                   เนื้อเยื่อเจริญบริเวณปลายยอด (apical meristem) จะแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส ซึ่งเซลล์เหล่านี้เจริญเป็น primary meristem ประกอบด้วย protoderm procambium และ ground meristem เซลล์จะยืดขยายและเจริญต่อเป็นเนื้อเยื่อถาวรปฐมภูมิ ประกอบด้วยบริเวณต่าง ๆ ดังนี้

                           1.4.1  Epidermis  เป็นเนื้อเยื่อชั้นนอกสุด เจริญมาจาก protoderm ผนังเซลล์ด้านนอกหนาเนื่องจากมีคิวตินมาเคลือบ และช่วยลดการสูญเสียน้ำทางลำต้นได้ บางเซลล์เปลี่ยนแปลงเป็นขน trichome หรือ guard cell อิพิเดอร์มิสบางเซลล์อาจมีสีต่างๆ เนื่องจากมีรงควัตถุอยู่ภายใน vacuole หรือ ใน cell sap

                           1.4.2  Cortex  เป็นเนื้อเยื่อที่อยู่ถัดจาก epidermis ประกอบด้วยเซลล์หลายชั้นหลายชนิด เช่น parenchyma collenchyma sclerenchyma ชั้น cortex ในลำต้นมักมีบริเวณแคบกว่าในรากและพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีอาราเขตไม่แน่นอน เพราะจะพบ vascular bundle อยู่ใกล้กับอิพิเดอร์มิสมาก ชั้นคอร์เทกอาจมีเพียง 1-2 ชั้นเท่านั้น หน้าที่ของชั้นคอร์เทกขึ้นกับเซลล์ที่เป็นส่วนประกอบ เช่น chlorenchyma ทำหน้าที่สังเคราะห์ด้วยแสง reserved parenchyma ทำหน้าที่สะสมอาหาร sclerenchyma และ collenchyma ช่วยค้ำจุนให้ความแข็งแรง

                           1.4.3 Vascular bundle  ลักษณะ Vascular bundle ในลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่

                           Primary growth: การเจริญแบบ primary growth ท่อลำเลียงน้ำและอาหารประกอบด้วย primary xylem และ primary phloem ซึ่งเจริญมาจาก procambium และมีเนื้อเยื่อ fascicular cambium ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อเจริญอยู่ตรงกลาง ไซเลมจะอยู่ด้านในส่วนโฟลเอมจะอยู่ด้านนอกติดกับคอร์เทก primary xylem ประกอบด้วย protoxylem และ metaxylem โดย protoxylem อยู่ด้านในใกล้กับพิธแต่ metaxylem จะอยู่ถัดมาด้านนอกใกล้กับ fascicular cambium ซึ่งการเรียงตัวของ primary xylem จะแตกต่างจากราก (ในราก protoxylem จะอยู่ด้านนอกบริเวณปลายแฉก ส่วน metaxylem ที่จะอยู่บริเวณด้านในใกล้ศูนย์กลาง)

ภาพที่  11 การเจริญขั้นแรกในลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่

 

ภาพที่  12  ลักษณะการเจริญขั้นแรกในลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ที่เป็นพืชล้มลุก

                           Secondary growth: การเจริญขั้นที่สองเกิดจาก vascular cambium แบ่งตัวให้ secondary xylem และ secondary phloem การเกิด vascular cambium เกิดจาก fascicular cambium และ interfascicular cambium (พาเรนไคมาที่อยู่ในชั้นคอร์เทกบางเซลล์เปลี่ยนสภาพกลายเป็นเนื้อเยื่อเจริญเรียกว่า interfascicular cambium) ดังรูป เจริญเชื่อมกันเป็นชั้นเดียว เรียก vascular cambium จะทำให้เกิดชั้นของเนื้อเยื่อลำเลียงที่เรียงเป็นวงรอบลำต้นนี้ว่า vascular cylinder และก่อให้เกิดการเจริญขั้นที่สองเกิดขึ้น ซึ่งพบในพืชใบเลี้ยงคู่และจิมโนสเปิร์ม โดยเนื้อเยื่อที่เป็นเนื้อไม้ก็คือส่วนของไซเลมที่ประกอบด้วย tracheid vessel fiber ซึ่งล้วนแต่เป็นเซลล์ที่มีผนังเซลล์หนา ซึ่งทำให้ลำต้นแข็งแรงสามารถค้ำจุนส่วนต่างๆ ของพืชได้ การเจริญขั้นที่สองในพืชใบเลี้ยงคู่นอกจากจะเกิดจากการแบ่งตัวของ vascular cambium ที่อยู่รอบลำต้นจะแบ่งตัวให้ secondary xylem และ secondary phloem แล้วบริเวณชั้นคอร์เทกบางเซลล์จะเปลี่ยนกลับเป็นเนื้อเยื่อเจริญที่เรียกว่า cork cambium แบ่งเซลล์ให้ cork cells และ phelloderm ซึ่งส่งผลให้ลำต้นเจริญออกด้านข้างหรืออ้วนขึ้นนั่นเอง

 ภาพที่  13  การเจริญขั้นที่สองเกิดจาก vascular cambium

 

ภาพที่  14  การเจริญขั้นที่สองเกิดจาก vascular cambium

                            Periderm เป็นเนื้อเยื่อชั้นนอกสุดของพืชที่มีอายุมาก เกิดแทนที่ epidermis ทำหน้าที่ป้องกันอันตรายให้กับพืช พบในพืชใบเลี้ยงคู่ พืชจิมโนสเปิร์ม เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเปลือกไม้ (bark) (เปลือกไม้จะหมายถึงเนื้อเยื่อทุกชนิดตั้งแต่ชั้นวาสคิวลาบันเดิลจนถึงชั้นนอกสุด) Periderm เกิดจากพาเรนไคมาที่อยู่ในชั้นคอร์เทก โฟลเอม หรือเซลล์อื่น เปลี่ยนกลับมาเป็นเนื้อเยื่อเจริญ

                           Periderm ประกอบด้วยเซลล์ 3 ชนิด

                           1. Cork หรือ phellem เป็นเซลล์ที่อยู่ด้านนอก เซลล์มีลักษณะสี่เหลี่ยม มีชีวิตสั้น ผนังเซลล์มีสารซูเบอรินและไขผึ้งเป็นส่วนประกอบมาก อาจมีลิกนินเล็กน้อยทำให้มีคุณสมบัติคล้ายกับฉนวน กันความร้อน ป้องกันน้ำและแกสผ่าน ดังนั้นจึงนิยมนำคอร์กมาใช้ประโยชน์ทางการค้า เช่น ปิดจุกขวดไวน์ หรือใช้เป็นแผ่นกันความร้อนได้ ต้นไม้บางชนิด เช่น ต้นโอ๊กมีชั้นคอร์กหนามากสามารถลอกเป็นแผ่นๆ ได้ ซึ่งความหนาของชั้นคอร์กขึ้นกับชนิดพืช

                           2. Cork cambium หรือ phellogen เป็น secondary meristem ลักษณะเซลล์สี่เหลี่ยมคล้ายกับ vascular cambium แบ่งตัวให้ cork cells และ phelloderm

                           3. Phelloderm ลักษณะคล้ายพาเรนไคมาทั่วไป มีผนังเซลล์บาง เป็นแบบ primary wall มักเกาะตัวกันหลวมๆ อยู่ด้านในที่ติดกับคอร์เทก

ภาพที่  15  Periderm  เนื้อเยื่อชั้นนอกสุดของพืชที่มีอายุมาก

                    Lenticel เป็นโครงสร้างที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนแกสบริเวณลำต้น ลักษณะคล้ายรอยแผล เกิดจากพาเรนไคมาในชั้นคอร์เทกซึ่งมักเป็นพาเรนไคมาที่อยู่ใต้อิพิเดอร์มิสแบ่งตัวให้เซลล์จำนวนมาก ทั้งด้านบนและด้านล่าง เซลล์ที่อยู่ด้านล่างสามารถตัวได้อีก เรียกเซลล์นี้ว่า lenticel phllogen แบ่งตัวให้เซลล์ที่มีลักษณะเช่นเดียวกับพาเรนไคมา มีช่องว่างระหว่างเซลล์มาก ซึ่งจะเรียกเซลล์ที่เกิดใหม่ที่อยู่ด้านบนนี้ว่า complementary cell เมื่อบริเวณนี้ได้รับน้ำฝน ผิวหน้าจะแตกออกลักษณะคล้ายเลนส์ ทำให้ได้ชื่อว่า lenticel

 ภาพที่  16  Lenticel

ลักษณะ Vascular bundle ในลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว

                ลำต้นของพืชใบเลี้ยงเดี่ยวประกอบด้วยอิพิเดอร์มิสเหมือนพืชใบเลี้ยงคู่ เนื้อเยื่อลำเลียงจะไม่เกิดต่อกันเป็นวงรอบลำต้น แต่จะอยู่เป็นกลุ่มหรือเป็นมัดกระจายทั่วลำต้น ไม่เป็นระเบียบ และพบใกล้กับ epidermis มาก ทำให้ส่วนของคอร์เทกและพิธไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน มักพบ Sclerenchyma 2-3 ชั้น อยู่ถัดจากอิพิเดอร์มิสสร้างความแข็งแรง อาจพบพาเรนไคมาที่มีผนังเซลล์หนาเมื่อลำต้นมีอายุมากขึ้นเพื่อให้ลำต้นแข็งแรง แต่ละ vascular bundle ประกอบด้วยไซเลมและโพลเอม รูปร่างคล้ายกับหัวกะโหลก โดยมีเวสเซลขนาดใหญ่สองเซลล์และมีเวสเซลขนาดเล็กอยู่ข้างๆ ส่วนของโฟลเอมจะอยู่ใกล้กับอิพิเดอร์มิสมากกว่าไซเลม และลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวไม่มี vascular cambium จึงไม่เกิดการเจริญขั้นที่สอง บริเวณกลางลำต้นจะกลวงเนื่องจากเซลล์ในชั้นนี้สลายไป เกิดเป็นช่องกลวงกลางลำต้น เรียกว่า pith cavity ซึ่งพบในบริเวณที่เป็นปล้องของพืชใบเลี้ยงเดี่ยว

ภาพที่  17  Vascular bundle ในลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว

                    3. Pith ประกอบด้วย parenchyma cell อยู่บริเวณกลางลำต้น ในพืชใบเลี้ยงคู่จะประกอบด้วยพาเรนไคมาเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ ผนังเซลล์บาง ทำหน้าที่สะสมอาหาร

                   วงปี (annual ring)

                   ในรอบ 1 ปี vascular cambium จะแบ่งตัวให้ secondary xylem แตกต่างกันในแต่ละฤดู ในฤดูฝนที่มีน้ำมาก vascular cambium จะแบ่งตัวให้เซลล์ที่มีขนาดใหญ่จำนวนมาก ผนังเซลล์บางไม่มีลิกนินมาสะสม จะมองเห็นเป็นสีจาง เรียกเนื้อไม้แบบนี้ว่า spring wood ในฤดูแล้งปริมาณน้ำฝนมีน้อย vascular cambium จะแบ่งตัวให้เซลล์ที่มีขนาดเล็ก จำนวนน้อย ผนังเซลล์หนาเพราะมีลิกนินมาสะสมมาก จะมองเห็นเป็นสีเข้ม เรียกเนื้อไม้แบบนี้ว่า summer wood เมื่อครบ 1 ปีจะเห็นเนื้อไม้มีสีเข้มกับสีจางซึ่งสามารถใช้นับอายุของต้นไม้ได้

ภาพที่  18  วงปี (annual ring)

กระพี้ (sap wood) และแก่นไม้ (heart wood)

                เมื่อตัดตามขวางต้นไม้ที่มีอายุมากจะเห็นเนื้อไม้มีสีเข้มอยู่บริเวณตรงกลางของลำต้น ประกอบด้วย xylem ที่อายุมาก และไม่ทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำแล้ว มีสารประกอบต่างๆ เช่น tannin มาสะสม มีความแข็งมาก เรียกเนื้อไม้ที่มีสีเข้มนี้ว่า แก่นไม้ ส่วนกระพี้จะเป็นเนื้อไม้ที่มีสีจางอยู่บริเวณด้านนอกและยังคงทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำ 

 

ภาพที่  19  กระพี้ (sap wood) และแก่นไม้ (heart wood) 

การแบ่งเซลล์ (Cell Division )

การแบ่งเซลล์ (Cell Division )

                   เซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง จะมีการแบ่งเซลล์ 2 วิธีด้วยกัน คือ การแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส (Mitosis) ซึ่งเป็นการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ หรือเพื่อซ่อมที่ถูกทำลายไป การแบ่งเซลล์แบบไมโตซิสนี้จะได้เซลล์ใหม่สองเซลล์และแต่ละเซลล์จะมีคุณสมบัติหรือจำนวโครโมโซมเท่ากับเซลล์เริ่มต้นทุกประการ ส่วนการแบ่งเซลล์อีกวิธีหนึ่ง คือการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) ซึ่งจะเป็นการแบ่งเซลล์ของพวกเยร์มไลน์เซลล์ (germ line cell) เพื่อให้ได้เซลล์สืบพันธุ์หรือแกมีท (gamete) เช่น สเปอร์มและไข่นั่นเอง การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะได้เซลล์ลูก 4 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เริ่มต้น ดังนั้นเมื่อมีการรวมตัวกันของเซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้ เช่น การรวมตัวกันระหว่างสเปอร์ม และไข่จะได้ไซโกต (zygote) ซึ่งมีจำนวนโครโมโซมเท่ากับพ่อ-แม่

1.  วัฏจักรของเซลล์ (Cell Cycle)

ภาพที่ 1  วัฏจักรของเซลล์  

                   วัฏจักรของเซลล์ หมายถึง ช่วงเวลาจากการแบ่งเซลล์ครั้งหนึ่งไปจนจบการแบ่งเซลล์ครั้งต่อไป ซึ่งประกอบไปด้วยระยะต่าง ๆ 2 ระยะด้วยกัน คือ อินเตอร์เฟส (interphase) หรือเมตาโบลิกเฟส (metabolic phase) หรือระยะนี้จะใช้เวลานานที่สุด หรือประมาณ 90 เปอร์เซนต์ของวัฏจักรของเซลล์จะอยู่ในระยะนี้ และอีกระยะหนึ่งคือมิโตติกเฟส (mitotic phase, M) หรือดิวิชั่นเฟส (ivision phase) ซึ่งเป็นระยะที่โครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและพฤติกรรม จนผลสุดท้ายเมื่อมีการแบ่งไซโตพลาสม (cytokinesis) จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ซึ่งเรียกว่าเป็น 1 วัฏจักรของเซลล์ พบทั้งในโปรคารีโอท และยูคารีโอท แต่จะแตกต่างกัน

                   วัฏจักรของเซลล์โปรคารีโอท ( Prokaryotic cell cycle) โครโมโซมมีลักษณะเป็นสาย ดีเอนเอ เกลียวคู่ เส้นเดี่ยวล้อมเป็นวงกลม ( single , circular chromosome) โครโมโซมจำลองตัวอง ได้ DNA 2 ชุด เซลล์แยกเป็นสองส่วน ( binary fission) ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซม 1 ชุด มีข้อมูลทางพันธุกรรมเหมือนกัน

 ภาพที่  2  การแบ่งเซลล์ออกเป็นสองส่วนของแบคทีเรีย

                    วัฏจักรของเซลล์ยูคารีโอท ( Eukaryotic cell cycle) ประกอบไปด้วยระยะต่าง ๆ 2 ระยะคือ อินเตอร์เฟส (interphase) หรือเมตาโบลิกเฟส (metabolic phase) และมิโตติกเฟส (mitotic phase, M) หรือ ดิวิชั่นเฟส ( division phase)

 ภาพที่  3  วัฏจักรของเซลล์ยูคารีโอท

                    1. ระยะอินเตอร์เฟส

 ภาพที่  4  ระยะอินเตอร์เฟส  

เป็นระยะที่เซลล์กำลังมีกิจกรรมต่าง ๆ เกิดขึ้นมากมาย แต่เราไม่สามารถตรวจดูรูปร่างโครโมโซมด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาได้ในระยะนี้ ใช้เวลานานที่สุด ประมาณ 90 % ของวัฏจักร เป็นระยะที่โครโมโซมมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและพฤติกรรม 

 ภาพที่  5  วัฏจักรของเซลล์แบบไมโทซิส  

                   เซลล์มีการเติบโต สร้าง RNA จำลองเซนตริโอล DNA จำลองตัวเอง ขึ้นเป็น 2 เท่า ( DNA replication) เซลล์มีการเติบโตขึ้นเรื่อยๆ มีการสร้างโปรตีน tubulin และสารต่างๆภายในเซลล์ระยะอินเตอร์เฟสจะ แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย ๆ ด้วยกันคือ

                   ระยะ G1 เป็นระยะที่เพิ่งจะสิ้นสุดการแบ่งเซลล์ โครโมโซมจะกระจายตัวอยู่ภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียส

                   ระยะ S เป็นระยะที่มีการจำลองตัวเองของ ดี เอน เอ รวมทั้งมีการสังเคราะห์ อาร์ เอน เอ และโปรตีนต่าง ๆ ภายในเซลล์เพื่อนำมาใช้ในการแบ่งเซลล์

                   ระยะ G2 เป็นระยะที่สิ้นสุดการสร้าง ดี เอน เอ โครโมโซมเริ่มหดตัว แต่ละโครโมโซมจะปรากฏเห็นเป็น 2 โครมาติด (chromatids) 

                   สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะใช้เวลาในการแบ่งเซลล์ 1 วัฏจักร ไม่เท่ากัน แต่โดยทั่วๆ ไปแล้ว วัฏจักรของเซลล์ใช้เวลาประมาณ 20 ชั่วโมง ซึ่งจะเป็นเวลาของอินเทอร์เฟสมากกว่า 19 ชั่วโมง ส่วนเวลาของไมโตติกเฟส จะอยู่ประมาณ 30 นาที - 1 ชั่วโมง และในระยะอินเตอร์เฟสจะเป็นเวลาของ G1 ประมาณ 10 ชั่วโมง ระยะ S ประมาณ 9 ชั่วโมง และ G2 ประมาณ 4 ชั่วโมงเป็นต้น

                   โครโมโซมในระยะอินเตอร์เฟสจะมีขนาดเล็กและยาวมาก จึงเรียกว่า โครมาติน (chromatin) โครมาตินจะประกอบไปด้วยดีเอนเอ ขดเป็นเกลียวรวมกับโปรตีน เมื่อทำการย้อมสีโครมาตินจะพบว่า ช่วงที่โครมาตินพันกันเป็นเกลียว เรียกว่า เฮทเทอโรโครมาติน (heterochromatin) ปรากฎเห็นเป็นก้อนหรือกระจุกติดสีย้อมเข้ม บริเวณนี้พบว่าดีเอนเอหรือยีนมีการจำลองตัวเองขึ้นมาซ้ำๆ กันเป็นจำนวนมาก ( redundant DNA ) ส่วนบริเวณของโครมาตินที่ยืดยาว และติดสีย้อมจาง ๆ เรียกว่ายูโครมาติน (euchromatin) ซึ่งจะเป็นบริเวณที่มียีนหรือดีเอนเอเฉพาะ ( unique DNA)

                   2. ดิวิชั่นเฟส ( Division phase )

                           2.1 ไมโตซิส

                                   - เป็นช่วงสั้นๆ กว่า interphase มาก

                                   - มีการแบ่งนิวเคลียส (karyokinesis) และไซโตพลาสม (cytokinesis)

                                   - เป็นช่วงที่มีการถ่ายทอดสารพันธุกรรมไปยังเซลล์ลูก

                                   - แบ่งเป็นระยะต่างๆดังนี้

                                   2.1.1  ระยะโปรเฟส (prophase) โครโมโซมเริ่มหดตัวสั้นเข้าปรากฏเห็นเป็น 2 โครมาติด หรือที่เรียกกันว่า sister chromatids ซึ่งโครมาติดทั้งสองจะยึดติดกันด้วยเซนโตรเมียร์ (centromere) นิวคลีโอลัสเริ่มจางหายไป เยื่อหุ้มนิวเคลียสเริ่มสลายตัว ในเซลล์สัตว์จะพบว่าเซนตริโอลจะแบ่งตัวเป็นสองชุด และเคลื่อนที่ไปยังคนละขั้วของเซลล์ พร้อมกันนั้นก็จะมีการสร้างเส้นใยสปินเดิล (spindle fiber) ขึ้นมาด้วย

ภาพที่  6  การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโตซีส

                                    เป็นช่วงที่นานที่สุดใน M phase โครโมโซมเริ่มหดตัวสั้นเข้า (condensation ) ช่วยทำไม่ให้โครโมโซมแตกหักง่ายเมื่อถูกดึงให้แยกจากกัน และจะเห็นเป็น 2 โครมาติด (sister chromatids) นิวคลีโอลัส และ เยื่อหุ้มนิวเคลียสเริ่มสลายตัว ในเซลล์สัตว์จะพบว่าเซนตริโอลจะแบ่งตัวเป็นสองชุด (centrosome cycle) และแยกกันออกไป มีการสร้างเส้นใยสปินเดิล ซึ่งประกอบไปด้วยไมโครทูบูล ที่มีโมเลกุลของโปรตีน ทูบูลิน (tubulin)  มี 3 แบบ polar microtubules เส้นใยที่โยงระหว่างขั้วของเซนโตรโซมทั้งสอง kinetochore microtubules เส้นใยที่ยึดติดกับ kinetochore ช่วยในการเคลื่อนที่ของโครโมโซม astral microtubules คือ aster ที่กระจายอยู่รอบๆ เซนโตรโซม ช่วยเสริมแรงดึงขั้วแยกจากกัน

                                   2.2.2  ระยะโปรเมตาเฟส (Prometaphase) เยื่อหุ้มนิวเคลียสแตกตัวเป็น membrane vesicle เล็กๆ kinetochore microtubules จะยึดติดกับ kinetochore ของซิสเตอร์โครมาติด โครโมโซมจะเริ่มเคลื่อนที่ มาเรียงตัวกันในแนวศูนย์สูตรของเซลล์ แต่

                                   2.2.3  ระยะเมตาเฟส (Metaphase)  kinetochore microtubules ดึงคู่ซิสเตอร์โครมาติด ให้มาอยู่ตรงกลางเซลล์  เซนโตรเมียร์จะมาเรียงตัวในแนว equatorial plane ซึ่งจะตั้งฉากกับแนวของpolar microtubules โครโมโซมมีการหดตัวพับซ้อนทำให้หนา และสั้นที่สุด เหมาะสำหรับศึกษาโครโมโซม เช่น การนับ หรือตรวจดูรูปร่างของโครโมโซม 

                                   2.2.4  ระยะแอนาเฟส (Anaphase)   เป็นระยะที่สั้นที่สุดใน Mitosis โมเลกุลของ ทูบูลินของไมโครทูบูลแตกตัว ซิสเตอร์โครมาติดแยกออกจากกันกลายเป็นโครโมโซมลูก (daughter chromosome) สองโครโมโซม โครโมโซมลูก เคลื่อนที่ตามแรงดึงของเส้นใยสปินเดิลไปยังคนละด้านของเซลล์

                                   2.2.5 ระยะเทโลเฟส (telophase)   ระยะสุดท้ายของไมโตซิส มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาหุ้มกลุ่มของโครโมโซมทั้ง 2 กลุ่ม นิวคลีโอลัสปรากฎขึ้นใหม่ตรงบริเวณ nucleolar organizer

                                   2.2.6  การแบ่งไซโตพลาสม (Cytokinesis)

  ภาพที่  7-8  การแบ่งไซโตปลาสมของเซลล์พืช และเซลล์สัตว์

                                    ในเซลล์สัตว์ microfilament ที่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิด contractile ring เพราะ การหดตัวของแอคติน และไมโอซิน เมมเบรนตรงกลางเซลล์จะเกิดเป็นรอยคอด (clevage furrow)แล้วแยกออกเป็นสองเซลล์ ในเซลล์พืชจะมีการสร้างเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นมากั้นตรงกลางเซลล์ เซลล์เพลท เกิดจากการวมตัวของ golgi vesicle ซึ่งภายในจะบรรจุสารเซลลูโลส เพคติน

                                   เซลล์เพลทจะยาวขึ้นจนไปชนกับผนังเซลล์เดิม ทำให้แบ่งเซลล์ออกเป็นสองเซลล์ ที่เซลล์เพลทมีช่องว่างให้ไซโตพลาสมทั้งสองต่อเนื่องกันได้ช่องนี้เรียกว่า Plasmodesmata

                           2.2 ไมโอซิส (Miosis)  

                           เป็นการแบ่งนิวเคลียสอีกแบบหนึ่ง เกิดขึ้นในพวกยูคารีโอทที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เกิดกับเยอร์มไลน์เซลล์ (germline cells) หรือกลุ่มเซลล์ที่จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เช่นกลุ่มเซลล์ในอัณฑะหรือกลุ่มเซลล์ในรังไข่ ผลลัพธ์ได้ คือเซลล์สืบพันธุ์ (sex cellsหรือ gametes) 4 เซลล์ ที่มีสารพันธุกรรมหรือโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม

มีกระบวนการแบ่งนิวเคลียส และไซโตพลาสม 2 ครั้ง แต่ ดีเอนเอ มีการจำลองตัวเองครั้งเดียว

แบ่งกระบวนการไมโอซิสออกเป็น 2 ขั้นตอนใหญ่ ๆ

ภาพที่  9  การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส

                           อินเทอร์เฟส ( Premeiotic Interphase)              เตรียมพร้อมเช่นเดียวกับ ไมโตซิส มี G1, S และ G2   ระยะ S ของไมโอซิสจะกินเวลานานกว่าไมโตซิสมาก เช่นเป็นวัน การจำลองตัวเองของดีเอนเออาจจะยังไม่สิ้นสุดในระยะ S อาจจะเลยไปถึง Meiosis I   ปริมาตรของนิวเคลียสมีขนาดใหญ่กว่าของเซลล์ไมโตซิส

                           1.  ไมโอซิสตอนที่  1  (Meiosis I หรือ Reductional division)  เป็นการแยกโครโมโซมคู่เหมือนออกจากกัน (separate  homologous chromosome)  เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์เดิม แบ่งออกเป็นขั้นตอนย่อยๆ ได้ 4 ขั้นตอน คือ

                                   1.1 ระยะโปรเฟส I (Prophase I) โครมาตินจะเริ่มหดตัวสั้นเข้า ระยะโปรเฟส I แบ่งออกเป็น 5 ระยะย่อย ๆ คือ

                                           1.1.1 เลปโททีน หรือ เลปโทนีมา (leptotene /leptonema )   โครโมโซมยังคงมีขนาดบางและยาว เริ่มจะมีการขดตัวหนาขึ้น

                                           1.1.2 ไซโกทีน หรือไซโกนีมา (zygotene / zygonema) โครโมโซมคู่เหมือนจะมาเข้าคู่กัน (synapse) คู่ของโครโมโซมที่เข้าคู่กันเรียก ไบวาเลนท์ (bivalent)หรือเตแตรด ( tetrad )

                                           1.1.3 พาคีทีน หรือ พาคีนีมา (pachytene / pachynema) โครโมโซมแต่ละไบวาเลนท์จะหดตัวสั้นลง บางตำแหน่งของโครโมโซมคู่เหมือนจะเกิดการแลกเปลี่ยนส่วนของโครโมโซม เกิดการจัดเรียงยีนบนโครโมโซมแตกต่างไปจากเดิม( gene recombination )

                                           1.1.4 ไดโพลทีนหรือไดโพลนีมา(diplotene/diplonema)  โครโมโซมคู่เหมือนเริ่มแยกตัวออกจากกัน อาจมีบางจุดยังคงเชื่อมติดกัน – จุดที่มีการแลกเปลี่ยนโครโมโซม เรียกว่า ไคแอสมา “Chiasma”  การแลกเปลี่ยนฯ จะแลกกันกี่จุดก็ได้ ขึ้นอยู่กับความยาวของโครโมโซม ในเพศหญิง การสร้างไข่จะเริ่มขึ้นตั้งแต่เมื่อยังเป็นทารกอายุประมาณ 4 เดือน และยังอยู่ในครรภ์มารดา เซลล์ในรังไข่ของทารกเพศหญิงจะเริ่มแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ I จนถึงระยะไดโพลทีนแล้วจึงหยุด เมื่อทารกเจริญจนถึงวัยเจริญพันธุ์ (เริ่มมีประจำเดือนครั้งแรก) เซลล์ที่อยู่ในระยะ ไดโพลทีน จะแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสต่อจนสิ้นสุด ไมโอซิสขั้นที่ II

                                           1.1.5 ไดอาคิเนซิส ( diakinesis )  โครโมซมจะหดตัวสั้นลงมาก ไคแอสมาเลื่อนไปอยู่ปลายของโครโมโซม แต่ละไบวาเลนท์ เริ่มเคลื่อนไปอยู่ตรงกลางเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไป

                                   1.2 ระยะมาตาเฟส I   แต่ละ ไบวาเลนท์ จะเรียงตัวตามแนวศูนย์สูตรของเซลล์แต่ละ ไบวาเลนท์ จะมี 4 โครมาติด

                                   1.3  ระยะแอนาเฟส I   โครโมโซมคู่เหมือนที่ปรากฎเป็น bivalent จะแยกตัวไปอยู่คนละขั้วของเซลล์ ระยะนี้จะไม่มีการแบ่งตัวของเซนโตรเมียร์  โครโมโซมแต่ละอันจะมี 2 โครมาติด เรียกสภาพนี้ว่า dyad

                                   1.4  ระยะเทโลเฟส I   โครโมโซมในสภาพ dyad จะเคลื่อนที่ไปยังคนละขั้วของเซลล์ มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาหุ้มโครโมโซม เกิดการแบ่งไซโตพลาสม ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม ในเซลล์สัตว์เมื่อสิ้นสุดเทโลเฟส I จะตามด้วยไมโอซิสต II ทันที โดยไม่มีการสังเคราะห์ ดีเอนเอ ขึ้นมาอีก

                           2.  ไมโอซิส ตอนที่ II (Meiosis II หรือ Equational division)  การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ จะคล้ายๆ กับไมโตซิส (เพียงแต่ไม่มีการจำลองตัวเองของดีเอนเอเท่านั้น) เป็นการแยกจากกันของ sister chromatids (separates sister chromatids)

                                   2.1 ระยะโปรเฟส II แต่ละโครโมโซมที่ปรากฎเห็น 2 โครมาติด จะหดตัวสั้นเข้า และเริ่มมาเรียงตัวกันตรงกลางเซลล์

                                   2.2 ระยะเมตาเฟส II แต่ละโครโมโซมมาเรียงตัวกันตรงกลางเซลล์ และมีการสร้างเส้นใยสปินเดิลมาจับกับเซนโตรเมียร์ของแต่ละโครโมโซม

                                   2.3 ระยะแอนาเฟส II เซนโตรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมจะแบ่งตัวกันออกเป็นสองส่วน ทำให้ sister chromatids ของแต่ละโครโมโซมแยกออกจากกัน ไปรวมกันคนละขั้วของเซลล์

                                   2.4. เทโลเฟส II มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาล้อมรอบโครโมโซม 2 ชุด มีการแบ่งของไซโตพลาสม ในที่สุดจะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ (แต่เนื่องจากมีเซลล์ลูก 2 เซลล์จากเทโลเฟส I ดังนั้นเมื่อสิ้นสุดระยะเทโลเฟส II จะได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์) และแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เริ่มต้น

เปรียบเทียบการแบ่งเซลล์แบบไมโตซิสและไมโอซิส

 ภาพที่  10  เปรียบเทียบการแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส และไมโอซิส

3.  การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช

                   1. ขบวนการสร้างละอองเรณู (Microsporogenesis) การสร้างละอองเรณู เริ่มจากเซลล์ในอับเรณู (anther) ที่เรียกกันว่า pollen mother cell หรือ microspore mother cell ซึ่งมีโครโมโซม 2 ชุด หรือ 2n จะแบ่งตัวแบบไมโอซิส I และไมโอซิส II ได้ละอองเรณู 4 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพียงชุดเดียว หรือ n ภายในละอองเรณูแต่ละเซลล์ ซึ่งมีนิวเคลียส 1 อัน (n) นิวเคลียสจะแบ่งตัวแบบไมโตซิส 1 ครั้ง ได้นิวเคลียส 2 อัน คือ generative nucleus (n) และ tube nucleus (n)

ภาพที่  11  ขบวนการสร้างละอองเรณูของพืชมีดอก

                   2. ขบวนการสร้างไข่ (Megasporogenesis) การสร้างไข่หรือ ovum เรื่มต้นจากเซลล์ในรังไข่ ที่เรียกว่า megaspore mother cell ซึ่งมีโครโมโซม 2n แบ่งตัวแบบไมโอซิส ได้เซลล์ 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซมในสภาพ haploid หรือ n แต่ 3 เซลล์จะสลายตัวไปเหลือเพียง 1 เซลล์ พัฒนามาเป็น megaspore นิวเคลียสของ megaspore จะแบ่งตัวแบบไมโตซิส 3 ครั้งได้นิวเคลียสทั้งหมด 8 อัน และมีการจัดเรียงตัวกันเป็นชุด 3 ชุดคือ ชุดที่ 1 เรียกว่า antipodal nuclei (มีนิวเคลียส 3 อัน) จะอยู่ที่ขั้วหนึ่งของเซลล์ ชุดที่ 2 เรียกว่า poler nuclei (มีนิวเคลียส 2 อัน) จะอยู่ตรงกลางเซลล์ และชุดที่ 3 มีนิวเคลียส 3 อัน จะอยู่ด้านล่างของเซลล์ที่มี Micropyle นิวเคลียสชุดนี้จะมี egg nucleus อยู่กลางขนาบข้างด้วย synergid nuclei

ภาพที่ 12  ขบวนการสร้างไข่ของพืชมีดอก

4.   การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์

                   1. ขบวนการสร้างสเปอร์ม (spermatogenesis) ขบวนการสร้างสเปอร์ม จะเริ่ม
จากเซลล์ที่อยู่ในอัณฑะที่เรียกกันว่spermatogonia ซึ่งมีโครโมโซม 2n จะแบ่งตัวแบบไมโอซิสได้เซลล์ 4 เซลล์ เรียกว่า spermatids แต่ละ spermatids จะมีโครโมโซม n แล้ว spermatids ก็จะมีการพัฒนาไปเป็นสเปอร์ม หรือ spermatozoa เพื่อทำหน้าที่ในการผสมพันธุ์ต่อไป

ภาพที่ 13 Spermatogenesis 

                   2. ขบวนการสร้างไข่ (Oogenesis) เซลล์ในรังไข่ซึ่งมีโครโมโซม 2n และที่เรียก
กันว่า Oogonia จะมีการเจริญเติบโตขยายขนาดขึ้นเรียกว่า Primary oocyte จะทำการแบ่งตัวแบบไมโอซิสตอนที่ 1 ซึ่งจะได้เซลล์ 2 เซลล์ ขนาดใหญ่ 1 เซลล์และขนาดเล็ก 1 เซลล์ เรียกว่า secondary oocyte และ polar body ตามลำดับ ต่อมา secondary oocyte และ polar body จะเข้าสู่การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสตอนที่ 2 ได้เซลล์ 4 เซลล์ มีขนาดใหญ่ 1 เซลล์และขนาดเล็ก 3 เซลล์ เซลล์ที่มีขนาดใหญ่เรียกว่า ไข่ หรือ ovum ส่วนเซลล์ขนาดเล็ก 3 เซลล์จะสลายตัวไป

ภาพที่ 14 การสร้างเซลล์ไข่ (Oogenesis)

5.  การปฏิสนธิในพืช (Fertilization in Plants)

                   เมื่อละอองเรณูปลิวไปตกบนยอดเกสรตัวเมีย (stigma) ขบวนการนี้เรียกกันว่า ขบวนการถ่ายละอองเกสร (pollination) ละอองเรณูจะงอก pollen tube ลงไปตามก้านชูเกสรตัวเมีย (style) จนถึง embryo sac นิวเคลียสของ ละอองเรณูซึ่งอยู่ในสภาพ haploid จะแบ่งตัวแบบไมโตซิส 1 ครั้ง ได้ tube nucleus และ generative nucleus และ generative nucleus จะแบ่งตัวแบบไมโตซิส อีกครั้งหนึ่ง ได้ sperm nucleus 2 อัน แล้ว sperm nucleus หนึ่งอันจะเข้าไปผสมกับ egg nucleus ได้ zygote หรือ embryo (2n) ส่วน sperm nucleus อีกอันหนึ่งจะเข้าผสมกับ 2 polar nuclei กลายเป็นเอนโดสเปอร์ม(endosperm) ซึ่งมีโครโมโซม 3 ชุด หรือ 3n จะเห็นว่าพืชจะมีขบวนการปฏิสนธิเกิดขึ้น 2 ครั้ง จึงเรียกการปฏิสนธิแบบนี้ว่า การปฏิสนธิซ้อนหรือ double fertilization

ภาพที่  15  Fertilization in Plants 

6.  การปฏิสนธิในสัตว์ (Fertilization in Animals)

                   การปฏิสนธิในสัตว์ ก็คือ การรวมตัวกันของสเปอร์มและไข่ซึ่งต่างก็มีโครโมโซมชุดเดียว หรือ n แล้วจะได้ zygote ที่มีจำนวนโครโมโซมเป็น 2 ชุด หรือ 2n เซลล์สืบพันธุ์ที่เกิดจากการแบ่ง เซลล์แบบ ไมโอซิส จะมีสารพันธุกรรมหรือโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม และเซลล์สืบพันธุ์ ดังกล่าว จะเป็นตัวนำสารพันธุกรรมของพ่อและแม่ไปยังลูก เมื่อมีการปฏิสนธิ เซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้จะมารวมตัวกัน ลูกที่เกิดขึ้นจึงมีสารพันธุกรรมทั้งของพ่อและของแม่อยู่ ทำให้ลูกสามารถเจริญเติบโตไปเป็นสิ่งมีชีวิต ชนิดเดียวกันกับพ่อแม่ ซึ่งอาจจะเหมือนกันบ้าง หรือแตกต่างกันบ้างซึ่งก็เนื่องมาจาก การเกิดการแลกเปลี่ยน ส่วนของโครโมโซม ในขบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสนั่นเอง

ภาพที่ 16 การปฏิสนธิในสัตว์ (Fertilization in Animals)

มาตราวัดขนาดเล็ก

เซนติเมตร (ซม, cm) มีขนาดเท่ากับ 0.4 นิ้ว

มิลลิเมตร (มม, mm) มีขนาดเท่ากับ 0.1 cm

ไมโครเมตร (Mm) มีขนาดเท่ากับ 0.001 cm หรือ ไมครอน (M)

นาโนเมตร (nm) มีขนาดเท่ากับ 0.001 ?m หรือ มิลลิไมครอน (mM)

อังสตรอม (Aํ) มีขนาดเท่ากับ 0.1 nm