الباب الرابع - انقسام الخلية

انقسام الخلية

CELL DIVISION

دورة حياة الخلية (Cell life cycle)

دورة الخلية هي الفترة ما بين دورتي انقسام غير مباشر متتاليتين. أي أنها الفترة مابين جيل خلية والجيل الذي يليه. عندما تصل الخلية إلى حجم معين فإما أن يقف نموها أو تنقسم. بعض الخلايا مثل الخلايا العصبية، خلايا العضلات الهيكلية وكريات الدم الحمراء لا تنقسم بعد وصولها إلى الطور الكامل. وتمر الخلية في دورة حياتها بمرحلتين هما: الطور البيني (Interphase) وانقسام الخلية (Cell division).

انظر الشكل.

أ - الطور البيني (Interphase)

يعتبر الطور البيني الفترة الطويلة في دورة حياة الخلية. وتنقسم هذه الفترة إلى ثلاث فترات هي:

1 – الفترة الفاصلة الأولى [(First gap phase (G1)]

وهي فترة نمو الخلية (Cell growth) حيث تزاول فيها الخلية نشاطها في مجال تخصصها، كتكوين العضيات، وبناء أو تكسير الجزيئات الكبيرة، إصلاح الأنسجة التالفة نتيجة الجروح، وتوزيع البروتينات. وتطول أو تقصر هذه الفترة بحسب ظروف الخلية، ولا يظهر في هذه الفترة بناء للحامض النووي (DNA). إلا أنه يزداد في نهايتها نشاط الإنزيمات التي يتطلبها بناء الحامض النووي (DNA). وهذه الإنزيمات مع عوامل أخرى تعمل على تهيئة الخلية للدخول في فترة البناء.

2 – فترة البناء [(Synthesis phase (S phase)]

ويتم فيها مضاعفة حامض الديوكسي رايبوز النووي (DNA)، حيث يتم عمل نسخة من كل كروموزوم. كما يتم في هذه الفترة تكوين البروتينات الداخلة في تكوين الكروموزومات في الخلايا حقيقية النواة. وعملية مضاعفة الكروموزومات هي عملية معقدة تتم بتوجيه من الحامض النووي (DNA) الموجود في الخلية قبل المضاعفة.

3 - الفترة الفاصلة الثانية [Second gap phase (G2)]

بعد اكتمال فترة البناء تدخل الخلية في الفترة الفاصلة الثانية، ويزداد في هذه الفترة بناء جميع البروتينات وأنواع الحامض النووي الرايبوزي (RNA) وذلك كتمهيد لعملية انقسام الخلية. ويطلق على هذه الفترة فترة تهيئة الخلية (Cell preparation phase) للانقسام غير المباشر.

انظر الشكل

ب - انقسام الخلية (Cell division)

تمر الخلية أثناء انقسامها بعمليتين متتاليتين هما: انقسام نواة الخلية والانقسام السيتوبلازمي (Cytokinesis).

ويتضمن انقسام نواة الخلية نوعين من الانقسامات هما:

الانقسام غير المباشر (Mitosis).

الانقسام المباشر أو الاختزالي (Meiosis).

أولا: الانقسام غير المباشر ( Mitosis) :

هي العملية التي يتم بها انقسام الخلية إلى خليتين شبيهتين بالخلية الأم.

تتميز هذه العملية بعدة أطوار هي:

انظر الشكل

* الطور البيني ( Interphase) .

* الطور التمهيدي (Prophase).

* الطور الاستوائي (Metaphase) .

* الطور الانفصالي (Anaphase) .

* الطور النهائي (Telophase).

أ- النبات:

* الطور البيني (Interphase):

لنواة محاطة بالغشاء النووي.

بها نوية أو أكثر.

تملأ النواة مادة الكروماتين ( Chromatin ).

عبارة عن خيوط رفيعة جدا ويعرف كل خيط بالكرومونيما.

يأخذ الطور البيني وقتا أطول بكثير من بقية الأطوار. لان الخلية تمر بنشاط بيوكيميائى ملحوظ.

* الطور التمهيدي (Prophase):

تظهر الكروموزومات تدريجيا إلى أن تأخذ شكلها النهائي. انظر الشكل

يظهر كل كروموزوم منشقا إلى كروماتيدتين (Two chromatids) يتصلان بالسنترومير Centromere في منطقة معينة.

تأخذ الكروموزومات في القصر وتزداد سمكا.

تتلاشى النوية كما يتلاشى الغشاء النووي.

يتم تكوين المغزل.

* الطور الاستوائي (Metaphase):

تصطف سنتروميرات الكروموزومات في المستوى الاستوائي للخلية.

تظهر خيوط المغزل Spindle fibers) متصلة بالكروموزومات عند منطقة السنتروميرات.

تمتد هذه الخيوط بين قطبي الخلية (Cell poles) .

* الطور الانفصالي (Anaphase):

ينقسم كل سنترومير إلى قسمين.

تتحرك كروماتيدا كل كروموزوم في اتجاهين متعاكسين نحو القطب المقابل لكل منهما.

تستمر حركة الكروماتيدات حتى تصل إلى قطبي الخلية.

تعتبر كل كروماتيدة الآن كروموزوما قائما بذاته.

يصبح عدد الكروموزومات عند كل قطب مساو لعدد الكروموزومات الأصلي.

* الطور النهائي (Telophas):

تأخذ الكروموزومات في الاختفاء لتتحول إلى كروماتين.

يأخذ الغشاء النووي في الظهور، وتظهر النوية.

ينقسم السيتوبلازم وذلك بتكوين الصفيحة الخلوية (Cell plat) فى مركز المستوى الاستوائي للخلية. يستمر تكوينها في جميع الاتجاهات نحو سطح الخلية حتى تصل الصفيحة إلى جدار الخلية.

تنقسم الخلية إلى خليتين متساويتين.

تسمى هذه العملية بالانقسام السيتوبلازمى ( Cytokinesis) .

انظر الشكل

ب- الانقسام غير المباشر في الحيوان:

يشبه تماما الانقسام غير المباشر في النبات إلا أنه يختلف في:

طريقة تكوين المغزل.

وعملية الانقسام السيتوبلازمي.

*- الطور البيني (Interphase) :

توجد النواة بنفس الصورة التي توجد عليها في النبات.

يوجود الجسم المركزي ( Centrosome ) خارج النواة.

يحيط الغشاء الخلوي بالسيتوبلازم ولا يوجد بالطبع الجدار الخلوي.

*- الطور التمهيدي (Prophase) :

الجسم المركزي ينقسم إلى قسمين.

يتحرك كل نصف في اتجاهين متضادين ليصلا إلى قطبي الخلية المتقابلة.

تكوين المغزل بين قطبي الخلية.

تشبه الأطوار التالية مثيلاتها في النبات إلا انه في حالة الطور النهائي:

تتم عملية الانقسام السيتوبلازمي بطريقة تسمى التخصر (Cleavage) . انظر الشكل

ينقبض الغشاء الخلوي عند نقطتين متقابلتين.

تستمر هذه العملية إلى أن يتم انقسام الخلية إلى خليتين متشابهتين يشبه كلا منهما الخلية الأم.

ثانيا: الانقسام الاختزالي ( Meiosis) :

عملية تقوم بها خلايا الأعضاء التناسلية مختزلة بها عدد الكروموزومات الثنائي (Diploid number) إلى النصف وهو العدد الأحادي (Haploid number).

عملية لتكوين الأمشاج (الخلايا التناسلية) في جميع المخلوقات التي تتكاثر جنسيا.

عند الإخصاب ( Fertilization ) يصبح عدد الكروموزومات ضعف العدد الكروموزومي.

تتكون عملية الانقسام الاختزالي من انقسامين متتالين كما في الملخص التالي:

الانقسام الاختزالي الأول:

انظر الشكل

1- الطور التمهيدي الأول (Prophase I) :

يأخذ وقتا أطول من مثيله في الانقسام غير المباشر.

يتم اختزال عدد الكروموزومات في عدة مراحل إلى النصف.

يتميز هذا الطور بالمراحل التالية:

الكروموزومات رفيعة جدا ومن المتعذر رويتها.

تظهر محببة والحبيبات قابلة للصبغة ومنتشرة في جميع أنحاء النواة.

كل زوج من الكروموزومات تأخذ في الاقتراب من بعضهما حتى يصلا جنبا إلى جنب.

تعرف هذه الظاهرة بالاقتران (Synapsis) . انظر الشكل

تأخذ الكروموزومات في السمك والقصر تدريجيا.

يظهر كل كروموزوم منشطرا إلى كروماتيدين.

يسمى كل زوج وحدة ثنائية الكروموزوم ( Bivalent).

تتم عملية العبور الوراثي (Crossing over) خلال هذا الطور. انظر الشكل

تظهر نقط التقاطع (Chiasma) عبر الكروموزومات. وهي عبارة عن نقط تتشابك فيها كروماتيدتين لزوج كروموزومات متماثل إحداها تابعة لأحد الكروموزومين و الأخرى للآخر.

تعتبر نقط التقاطع المواضع التي تمت عندها عملية العبور الوراثي.

تنقص عدد نقط التقاطع لكل زوج كروموزومي.

تأخذ هذه النقط في الانتقال نحو نهاية الكروموزومات ولا تصبح معبرة عن مواضع العبور الوراثي.

تبلغ الكروموزومات حدا أقصى من القصر والسمك.

2- الطور الاستوائي الأول (Metaphase I) :

تصطف الأزواج الكروموزومية عبر المستوى الاستوائي للخلية.

لا يحدث انشطار للسنتروميرات.

تتصل خيوط المغزل بسنتروميرات الكروموزومات.

3- الطور الانفصالي الأول (Anaphase I) :

ينفصل كروموزومي كل زوج من بعضها البعض ويتحرك كل منهما في اتجاه معاكس لزميله متجها نحو قطب الخلية المقابل له.

4- الطور النهائي الأول (Telophase I) :

تأخذ الكروموزومات تدريجيا فى التحول إلى خيوط كروماتينية.

كما يأخذ الغشاء النووي و النواة في الظهور.

تتم عملية انقسام السيتوبلازم بنفس الطرق السابق ذكرها.

النتيجة للانقسام الاختزالي الأول خليتين بكل منهما نصف عدد الكروموزومات الأصلي وكليهما غير متشابهتين وراثيا نتيجة لعملية العبور الوراثي.

الانقسام الاختزالي الثاني:

انظر الشكل

تتم بطريقة مشابهة تماما للانقسام غير المباشر.

كل من الخليتين يؤدى إلى إنتاج خليتين مشابهتين لها.

النتيجة النهائية للانقسام الاختزالي أربع خلايا غير متشابهة وراثيا.

بكل منها نصف عدد الكروموزومات الأصلي في الخلية الأم.

جدول لأهم الفروق بين الانقسام غير المباشر (METOSIS)

والانقسام الاختزالي (MEIOSIS)

الانقسام غير المباشر	الانقسام الاختزالي
يؤدى إلى تكوين خليتين متشابهتين ورائيا.	يؤدى إلى تكوين أربع خلايا غير متشابهة وراثيا.
يتضمن انقساما واحدا.	يتضمن إنقسامين متتاليين.
لا يؤدى إلى تنصيف عدد الكروموزومات.	يؤدى إلى تنصيف عدد الكروموزومات.
يحدث في جميع أعضاء الكائن الحي.	يحدث في الأعضاء التناسلية فقط.
الطور التمهيدي قصير نسبيا ولا ينقسم إلى مراحل متعددة.	الطور التمهيدي طويل ويمر بمراحل متعددة.
لا توجد عملية العبور الوراثي كما لا يتم تكوير نقط التقاطع.	يتسم بوجود عملية العبور الوراثي وظهور نقط التقاطع.
ينشطر السنترومير في الطور الاستوائي.	لا ينشطر السنترومير في الطور الاستوائي الأول.
يأخذ في الحدوث منذ تكوين الزيجوت ويستمر طيلة حياة الكائن.	يأخذ في الحدوث بعد البلوغ فقط في الكائنات الراقية.