محتويات
ما هو الانقسام
الانقسام المتساوي هو انقسام نواة خلية واحدة ينتج عنه نواتان ابنتان بنفس المعلومات الجينية. يحدث في خلايا حقيقيات النوى – لا تحتوي بدائيات النوى على نواة خلية – وعادة ما يسبق انقسام الخلية الكامل، الذي تنشأ منه خليتان ابنتان متطابقتان.
في دورة الخلية لانقسام الخلايا حقيقية النواة، يقترن الانقسام النووي والانقسام الخلوي معًا. لذلك يشار أيضًا إلى الانقسام الخيطي والانقسام الخلوي معًا باسم الانقسام أو المرحلة M. أثناء الطور البيني بين التخفيفات المتتالية، يتضاعف جزيء الحمض النووي للكروموسوم (النسخ المتماثل)، وبعد ذلك يتكون كل كروموسوم من كروماتيدات شقيقة متطابقة. أثناء الانقسام، تنفصل هذه الكروماتيدات وتنقسم بحيث تتلقى كل نواة ابنة نصفًا متطابقًا من كروموسوم الابنة. هذا يعني أنه يمكن نقل نسخة متطابقة من جينوم الكروموسومات بأكمله للخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين.
تخضع الخلية للانقسام الفتيلي لإنشاء خليتين متطابقتين ثنائي الصبغيات.
في حالة الانقسام الفتيلي، لا يوجد تغيير في عدد الكروموسومات، تظل درجة التشكل كما هي. إذا كانت الخلية الأم أحادية العدد، فإن نوى الخلايا الوليدة تكون أيضًا أحادية العدد. إذا كانت الخلية الأولية ثنائية الصبغة، فإن نوى الخلايا الوليدة تكون أيضًا ثنائية الصبغيات.
يحدث الانقسام الخيطي بشكل رئيسي في الخلايا الجسدية لجسم الكائنات متعددة الخلايا، بينما تسمى أنواع انقسام الخلايا في الخلايا التناسلية بالانقسام الاختزالي. بالنسبة للكائنات وحيدة الخلية، يمكن اعتبار الانقسام الفتيلي شكلاً من أشكال التكاثر اللاجنسي.
يمكن تمييز الانقسام الاختزالي عن الانقسام الفتيلي بطريقة مختلفة اختلافًا جوهريًا عن الانقسام النووي، حيث لا يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة في انقسام الخلية الأول، ولكن يتم تخصيصها معًا ككروموسومات متجانسة لنواة ابنة. يتم دمجه في دورة التوليد ويؤدي إلى تقليل مجموعة الكروموسوم والخلايا الوليدة المتنوعة وراثيًا.
وظيفة الانقسام
يجعل الانقسام المتساوي من الممكن تقسيم المعلومات الجينية الموجودة في الكروموسومات بحيث تتلقى نواتان خليتان ابنتان نفس المعلومات الجينية مرة أخرى. لكي يحدث هذا، يجب أولاً نسخ المادة الجينية في نواة الخلية الأم – خلال الطور البيني السابق لدورة الخلية. يحتوي كل كروموسوم، والذي يتكون في البداية من كروماتيد واحد بعد الانقسام النووي، على كروماتيدين شقيقين متطابقين بعد التكرار، وهما متصلان في المركز. في مراحل الانقسام الفتيلي، يتم ضغط هذه المجموعات وتوصيلها وترتيبها وفصلها وتفكيكها بحيث يتم تقسيم مجموعتين مرتبتين مختلفتين مكانيًا – لكنهما متطابقتان في عدد ونوع الكروموسومات – إلى نواتين.
الكروموسومات متصلة في المركز، وتظهر على طول الخط المنقط.
في حقيقيات النوى متعددة الخلايا، يكون الانقسام هو الشرط الأساسي لتكوين نواة خلية جديدة وعادة – مع استثناءات قليلة – أيضًا لتشكيل خلايا جديدة. في الكائنات متعددة الخلايا مثل البشر، لا يحدث انقسام الخلايا في جميع خطوط الخلايا المتقدمة أثناء تطورها. وبالتالي، لا تتكاثر الخلايا العصبية والخلايا العضلية بمجرد اكتمال التمايز. تغادر هذه الخلايا الدورة الانقسامية بعد الانقسام الفتيلي وتدخل ما يسمى بمرحلة G0، حيث لا يتم تكرار الحمض النووي على الإطلاق. لم تعد خلايا الدم الحمراء البشرية الناضجة قادرة على الانقسام لأنها تفتقر بعد ذلك إلى نواة الخلية وبالتالي لا يمكن أن يبدأ الانقسام. من ناحية أخرى، تتكاثر الخلايا الظهارية في الأمعاء والجلد بشكل متكرر أكثر من المتوسط وبالتالي تجدد الأسطح الداخلية والخارجية للجسم.
يستغرق الانقسام النووي الفعلي للخلايا البشرية عادة حوالي ساعة واحدة. يستمر الطور البيني لدورة الخلية للخلايا المنقسمة باستمرار، والذي يحدث بين مراحل الانقسام الفتيلي، لفترة أطول، حوالي 12-24 ساعة، اعتمادًا على نوع الخلية. في الكائنات الحية الأخرى، يمكن أن يكون وقت الانقسام أطول، كما هو الحال في الفاصوليا، بحوالي ساعتين، أو أقصر، كما هو الحال في ذبابة الفاكهة، حيث غالبًا ما يكون 9 دقائق فقط.
يمكن تحفيز الانقسام الخيطي عن طريق العديد من الببتيدات أو البروتينات التي تسمى ميتوجين. مثال على ذلك هو عامل تعزيز النضج (MPF)، وهو بنية البروتين لـ cyclin B مع كيناز (CDK 1).
الفرق بين الانقسام والانقسام الاختزالي
للتمييز عن الانقسام الفتيلي، يعد الانقسام الاختزالي نوعًا خاصًا من الانقسام النووي، حيث يتم تقليل مجموعة الكروموسوم ولا يتم تكوين نوى ابنة متطابقة. يحدث في تكوين الخلايا الجنسية (مثل خلايا البويضات وخلايا الحيوانات المنوية) للتكاثر الجنسي ويمكن أن يؤدي إلى تكوين أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية من خلية بدائية ثنائية الصبغيات في خطوتين انقسامية.
هناك مرحلتان الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. في الطور الأول (قسم الاختزال)، تنقسم مجموعة الكروموسوم إلى نصفين، بينما تتوافق المرحلة الثانية (الانقسام المكافئ) تقريبًا مع مسار الانقسام الفتيلي مع مرحلة إضافية من الطور الثاني.
مراحل الانقسام
ملخص
قبل أن يبدأ الانقسام الفتيلي، يتم تكرار الجينوم بأكمله بواسطة بوليميراز الحمض النووي.
في الطور الأولي للخلية الحيوانية، ينفصل المريكزان وينتقلان إلى أقطاب متقابلة للخلية. تعمل Centrosomes كمراكز تنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOCs) وتعتبر كل منها نقطة البداية لتجميع المغازل الانقسامية. في النباتات العليا، تتولى مكونات الخلايا الأخرى مهمة MTOC، لأن خلاياها لا تحتوي على الجسيمات المركزية. تتكثف الكروموسومات، وبالتالي تصبح مرئية تحت المجهر الضوئي، وهي الآن مرئية فقط في الشكل X الذي يتم تصويره غالبًا (أثناء الطور البيني، تكون في شكل ممدود يصل طوله إلى عدة سنتيمترات، مثل الهياكل الشبيهة بالخيوط الرقيقة). نظرًا لأن الكروموسومات قد تم تكرارها بالفعل في الطور البيني، فهي تتكون من كروماتيدات شقيقة متطابقة لكل منها، والتي لا تزال متصلة في المركز. يتم الوصول إلى نهاية الطور عند شظايا الغلاف النووي.
في مرحلة ما قبل الطور، يتفكك الغمد النووي وتخترق ألياف المغزل لجهاز المغزل من كلا القطبين باتجاه مركز الخلية. يمكن الآن تحريك الكروموسومات ومحاذاة وترتيبها بواسطة الأنابيب الدقيقة الملتصقة.
في الطور الاستباقي، يتم محاذاة كروموسومات الطور المكثف للغاية بواسطة الأنابيب الدقيقة كألياف مغزل بين أقطاب المغزل في منتصف الخلية. تكتمل الطور الاستبدادي عندما تصل جميع أزواج الكروموسومات إلى هذه اللوحة الطورية، وتصطف الكروموسومات، وتتصل الحركات الحركية بالأنابيب الدقيقة من كلا القطبين.
في الطور الصاعد، تنفصل كروماتيدات الكروموسوم وتنفصل على طول ألياف المغزل، السنترومير أولاً، في اتجاهين متعاكسين نحو أقطاب المغزل. بهذه الطريقة، يتم جمع مجموعة كاملة من الكروموسومات أو الكروموسومات الابنة في كل قطب. هذا يخلق الأساس لنواة الابنتين. تعتبر المرحلة الصاعدة مكتملة عندما لا تتحرك كروموسومات نواة الابنتين المستقبليين.
المرحلة الأخيرة من الانقسام تسمى الطور النهائي. يتبع مرحلة الصعود السابقة بدون إرسال. تتفكك ألياف kinetochore، ويعاد بناء الغلاف النووي وتتلاشى الكروموسومات. بعد اكتمال التفكيك، يمكن قراءة الجينات مرة أخرى وستعود النواة للعمل مرة أخرى.
في معظم الحالات، يتبع الطور النهائي حركة خلوية، والتي من خلالها يمكن تخصيص نواة الابنة لخليتين ابنتيتين. ومع ذلك، فإن هذا الانقسام الخلوي ليس جزءًا من الانقسام.
الطور الأول
تكاثف الكروموسوم
أثناء الطور البيني، يكون الشريط المزدوج المستمر من الحمض النووي للكروموسوم محاطًا بشكل فضفاض ببروتينات التغليف في العديد من المواقع وبالتالي يمكن الوصول إليها. في بداية الطور الأولي، تتكثف خيوط الكروماتين التي يتكون منها الكروموسوم وتتقلص بشكل متزايد عن طريق ربط المكثفات من خلال طيات وملفات متعددة في حلقات وملفات ومزدوجات.
نظرًا لبنيتها الحلزونية العالية، تتشكل الهياكل المرئية أو الحلقات النووية أو الكروماتيدات للكروموسوم. تمثل هذه الهياكل الجديدة شكلاً أكثر إحكاما من خيوط الكروماتين المناسبة للنقل. أيضًا، في هذه الحالة، لا يمكن الوصول إلى قسم الحمض النووي للجين وبالتالي لا يمكن التعبير عنه. لهذا السبب تختفي النواة.
تشكيل ألياف المغزل
في الخلايا الحيوانية، يتشكل مريكزان (لكل منهما زوج من المريكزات) عن طريق الازدواجية أثناء الطور البيني. يهاجرون الآن إلى جوانب متقابلة من النواة وبالتالي يشكلون أقطاب المغزل. تنظم Centrosomes بنية جهاز المغزل للأنابيب الدقيقة. في البداية، تتشكل ألياف المغزل من الجسيم المركزي على شكل نجمة، والذي يسمى أيضًا الأنبوب النجمي أو الأنبوب النجمي.
لا تستخدم الخلايا النباتية المريكزات أو المريكزات ؛ بدلاً من ذلك، تتولى الهياكل الأخرى مهمة تنظيم الأنابيب الدقيقة كعناصر من جهاز المغزل.
بروميثفايز
في الخلايا الحيوانية، تبدأ المرحلة الأولية بانحطاط الغلاف النووي. يتم دفع الجسيمات المركزية بعيدًا نحو القطبين المعاكسين ويتم شد ألياف المغزل. يخترق المغزل الانقسامي الذي ينمو من كلا القطبين البلازما النووية، مع روابط بين القطبين تسمى الأنابيب الدقيقة القطبية. تلتصق ألياف المغزل في مركز الكروموسومات، وتشكل الحركية. تتيح هذه الحركة ومحاذاة الكروموسوم والفصل اللاحق للكروماتيدات في منطقة السنترومير.
الطورية
Prophase هي المرحلة الثالثة من الانقسام إذا تم اعتبار الطور الأول كمرحلة منفصلة.
يقوم جهاز المغزل بترتيب الكروموسومات في منتصف الخلية، على مسافة متساوية تقريبًا من أقطاب المغزل. وبالتالي، توجد الكروموسومات جنبًا إلى جنب في وضع البداية حيث يمكن فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض.
يسمى هذا الترتيب أيضًا لوحة الطور. تُستخدم الصور المجهرية لهذه المرحلة للتعرف بصريًا على الكروموسومات الفردية لمجموعة من الكروموسومات من أجل تحديد النمط النووي.
تقع نقطة التفتيش الانقسامية أيضًا في هذه المرحلة فقط بعد ربط الأنابيب الدقيقة على كلا قطبي المغزل يمكن تحرير الارتباط بين الكروماتيدات.
إلى
يتم فصل الكروموسومات ونقلها في اتجاهات مختلفة. وهكذا تصبح الكروماتيدات الشقيقة كروموسومات ابنة (أحادية اللون)، تنتقل على طول ألياف المغزل إلى القطبين المعاكسين للخلية. في هذه العملية يتم تقصير ألياف kinetochore. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تطول الأنابيب الدقيقة لألياف العمود، مما يتسبب في ابتعاد القطبين عن بعضهما البعض.
يمكن التمييز بين تحريك الكروموسومات، مثل الطور الأول، والابتعاد عن ألياف المغزل، مثل الطور الثاني.
Telophase
عندما تصل كروموسومات الابنة أخيرًا إلى أقطاب المغزل، تتفكك الألياف الحركية التي يتم تقصيرها بشكل كبير. يمكن للألياف القطبية أن تطول في البداية أكثر حتى تصل القطبين إلى أقصى مسافة بينهما، وعند هذه النقطة يذوب جهاز المغزل. يتكون الغلاف النووي لنواة الابنة الآن إلى حد كبير من أجزاء من الغشاء النووي القديم. تتكثف الكروموسومات مرة أخرى. تظهر النوى أيضًا في كل نواة فردية.
يبدو
في معظم الحالات، تنقسم الخلية بعد اكتمال تكوين النواة. في الخلايا الحيوانية، تقوم حلقة مقلصة من ألياف الأكتين بإحداث ندوب في السيتوبلازم، وتقسم الخلية إلى خليتين ابنتيتين.
سؤال أي من العمليات التالية يؤدي إلى انقسام الخلية إلى خليتين متطابقتين
الجواب متساوي البعد