الانقسام المتساوي – عندما تنقسم الخلية إلى قسمين

الانقسام المتساوي

ما هو الانقسام؟

الانقسام المتساوي هو انقسام نواة خلية واحدة ينتج عنه نواتان ابنتان بنفس المعلومات الجينية. يحدث في خلايا الكائنات حقيقية النواة – لا تحتوي بدائيات النوى على نواة خلية – وعادة ما يسبق انقسام الخلية بأكملها ، والتي تنشأ منها خليتان ابنتان متطابقتان.

في دورة الخلية لتقسيم الخلايا حقيقية النواة ، يقترن الانقسام النووي والانقسام الخلوي معًا. لذلك يُشار أيضًا إلى الانقسام الخيطي والحركة الخلوية معًا باسم الانقسام أو المرحلة M. أثناء الطور البيني بين عمليات التخفيف المتتالية ، فإن الحمض النووي يتم مضاعفة جزيء الكروموسوم (النسخ المتماثل) ، وبعد ذلك يتكون كل كروموسوم من كروماتيدات شقيقة متطابقة. أثناء الانقسام الفتيلي ، يتم فصل هذه الكروماتيدات وتقسيمها بحيث تتلقى كل نواة ابنة نصفًا مطابقًا لكروموسوم ابنة. هذا يعني أن نسخة متطابقة من جينوم الكروموسومات بأكمله للخلية الأم يمكن أن تنتقل إلى خليتين ابنتيتين.

تخضع الخلية للانقسام الفتيلي لإنشاء خليتين متطابقتين ثنائي الصبغيات.
تخضع الخلية للانقسام الفتيلي لإنشاء خليتين متطابقتين ثنائي الصبغيات.

في حالة الانقسام الفتيلي ، لا يوجد تغيير في عدد الكروموسومات ، تظل درجة التكوّن 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 في جسم 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 أول انقسام للخلية ، ولكن يتم تخصيصها معًا ككروموسومات متجانسة لنواة ابنة. يتم دمجه في دورة التوليد ويؤدي إلى تقليل مجموعة الكروموسوم والخلايا الوليدة المتنوعة وراثيًا.

هل أنت مهتم بفك تشفير 100٪ من حمضك النووي؟ تقدم Nebula Genomics تسلسل الجينوم الكامل الأكثر تكلفة! ابدأ حياة من الاكتشاف مع الوصول الكامل إلى بيانات الجينوم الخاصة بك ، والتحديثات الأسبوعية بناءً على أحدث الاكتشافات العلمية ، وتحليل النسب المتقدم ، وأدوات استكشاف الجينوم القوية. انقر هنا لمعرفة المزيد!

حرره كريستينا سوردز ، دكتوراه.

وظيفة الانقسام

يجعل الانقسام المتساوي من الممكن تقسيم المعلومات الجينية الموجودة في الكروموسومات بحيث تتلقى نواتان خليتان ابنتان نفس المعلومات الجينية مرة أخرى. ولكي يحدث هذا ، يجب أولاً تكرار المادة الجينية في نواة الخلية الأم – أثناء الطور البيني السابق لدورة الخلية. يحتوي كل كروموسوم ، الذي يتكون في البداية من كروماتيد واحد بعد الانقسام النووي ، على كروماتيدين شقيقين متطابقين بعد المضاعفة ، وهما متصلان في السنترومير. في مراحل الانقسام الفتيلي ، يتم ضغط هذه المجموعات وتوصيلها وترتيبها وفصلها وتفكيكها بحيث يتم تكوين مجموعتين مرتبتين مختلفتين مكانيًا – ولكنهما متطابقتان في عدد ونوع الكروموسومات – يتم تقسيم النواة بينهما.

ترتبط الكروموسومات في المركز ، ويظهر على طول خط منقط.
ترتبط الكروموسومات في المركز ، ويظهر على طول خط منقط.

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 وخلايا العضلات بمجرد اكتمال التمايز. تترك هذه الخلايا دورة الانقسام بعد الانقسام الخيطي وتدخل ما يسمى بمرحلة G0 ، بحيث 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 بدء 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 بكثير ، حوالي 12-24 ساعة ، اعتمادًا على نوع الخلية. في الكائنات الحية الأخرى ، يمكن أن تكون مدة الانقسام أطول ، كما هو الحال في فاصوليا الحقل بحوالي ساعتين ، أو أقصر ، كما هو الحال في ذبابة الفاكهة ، حيث غالبًا ما تكون 9 دقائق فقط.

يمكن تحفيز الانقسام الخيطي عن طريق الببتيدات أو البروتينات المختلفة التي تسمى ميتوجين. مثال على ذلك هو عامل تعزيز النضج (MPF) ، وهي 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 انقسام.

هناك مرحلتان: الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. في المرحلة الأولى (قسم الاختزال) تنقسم مجموعة الكروموسوم إلى النصف ، بينما تتوافق المرحلة الثانية (تقسيم المعادلة) تقريبًا مع مسار الانقسام الفتيلي مع مرحلة إضافية من الطور النهائي الثاني.

مراحل الانقسام

ملخص

قبل أن يبدأ الانقسام الفتيلي ، يتم تكرار الجينوم بأكمله بواسطة a بوليميريز الحمض النووي .

في الطور الأولي للخلية الحيوانية ، يفصل المركزان وينتقلان إلى أقطاب متقابلة للخلية. تعمل الجسيمات المركزية كمراكز لتنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOC) وتعتبر كل نقطة انطلاق لتجميع مغزل الانقسام. 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 ، توجد في شكل ممدود يصل طوله إلى عدة سنتيمترات ، مثل الهياكل الرقيقة الشبيهة بالخيوط). نظرًا لأن الكروموسومات قد تم تكرارها بالفعل في الطور البيني ، فهي تتكون من كروماتيدات شقيقة متطابقة لكل منهما ، والتي لا تزال متصلة في السنترومير. 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 ومحاذاتها وترتيبها عن طريق الأنابيب الدقيقة الملتصقة.

في الطور الرئيسي ، يتم محاذاة كروموسومات الطور المكثف للغاية بواسطة الأنابيب الدقيقة كألياف مغزل بين أقطاب المغزل في منتصف الخلية. تكتمل الطور الطوري عندما تصل جميع أزواج الكروموسومات إلى هذه اللوحة الطورية ، وتصطف الكروموسومات ، وتتصل الحركية بأنابيب دقيقة من كلا القطبين.

في الطور الصاعد ، يتم فصل كروماتيدات الكروموسوم وفصلهما 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 مرحلة الصعود قد اكتملت عندما لا تتحرك كروموسومات نواتي الابنتين المستقبليين.

المرحلة الأخيرة من الانقسام تسمى الطور النهائي. يتبع مرحلة الصعود السابقة دون انتقال. تتفكك ألياف kinetochore ، ويعاد بناء الغلاف النووي وتتلاشى الكروموسومات. بعد اكتمال إزالة التكثيف ، فإن الجينات يمكن قراءتها مرة أخرى وستعود النواة إلى العمل مرة أخرى.

في معظم الحالات ، يتبع الطور النهائي حركة خلوية ، والتي يمكن من خلالها تخصيص نواة الابنة لخليتين ابنتيتين. ومع ذلك ، فإن هذا الانقسام الخلوي ليس جزءًا من الانقسام.

تصوير مرئي لكل مرحلة من مراحل الانقسام الفتيلي. من اليسار إلى اليمين: Prophase i metaphase i anaphase i telophase i انقسام الخلية.
تصوير مرئي لكل مرحلة من مراحل الانقسام الفتيلي. من اليسار إلى اليمين: Prophase ، metaphase ، anaphase ، telophase ، انقسام الخلية.

الطور الأول

تكاثف الكروموسوم

أثناء الطور البيني ، يكون الشريط المزدوج المستمر للحمض النووي للكروموسوم محاطًا بشكل فضفاض ببروتينات التغليف في العديد من المواقع وبالتالي يمكن الوصول إليها. في بداية الطور الأولي ، تتكثف خيوط الكروماتين التي تشكل الكروموسوم بشكل متزايد وتتقلص عن طريق ربط المكثفات من خلال الطي واللفائف المتعددة في الحلقات والملفات والملفات المزدوجة.

بسبب هيكلها اللولبي للغاية ، تتشكل الهياكل المرئية ، 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 ، تم أيضًا تكوين جهازي مركزي (لكل منهما زوج من المريكزات) عن طريق المضاعفة خلال الطور البيني. يهاجرون الآن إلى جوانب متقابلة من النواة وبالتالي يشكلون أقطاب المغزل. تنظم الجسيمات المركزية هيكل جهاز المغزل من الأنابيب الدقيقة. في البداية ، تتشكل ألياف المغزل من الجسيمات المركزية في شكل نجمة ، والتي تسمى أيضًا الأنبوب الصغير النجمي أو النجمي.

لا تستخدم الخلايا النباتية المريكزات أو الجسيمات المركزية ؛ بدلاً من ذلك ، تتولى الهياكل الأخرى مهمة تنظيم الأنابيب الدقيقة كعناصر من جهاز المغزل.

بروميثافيز

في الخلايا الحيوانية ، تبدأ المرحلة الأولية بتدهور الغلاف النووي. يتم دفع الجسيمات المركزية بعيدًا نحو الأقطاب المتقابلة وتمتد ألياف المغزل. يخترق المغزل الانقسامي النابت من كلا القطبين إلى البلازما النووية ، مع وصلات متداخلة بين القطبين ، تسمى الأنابيب الدقيقة القطبية. تلتصق ألياف المغزل عند مركز الكروموسومات ، وتشكل حركات حركية. هذه تمكن من حركة ومحاذاة الكروموسوم والفصل اللاحق للكروماتيدات في منطقة السنترومير.

الطورية

الطور الرئيسي هو المرحلة الثالثة من الانقسام إذا تم اعتبار الطور الأول كمرحلة منفصلة.

يقوم جهاز المغزل بترتيب الكروموسومات في منتصف الخلية ، بمسافة متساوية تقريبًا من أقطاب المغزل. وهكذا ، فإن الكروموسومات تقع جنبًا إلى جنب في وضع البداية الذي يمكن من خلاله فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها.

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 تفتيش الانقسام الفتيلي أيضًا في هذه المرحلة: فقط بعد ربط الأنابيب الدقيقة على كلا قطبي المغزل يمكن تحرير الارتباط بين الكروماتيدات.

تصوير الطور الفوقي ، حيث تصطف الأنابيب الدقيقة الكروموسومات في مركز الخلية.
تصوير الطور الفوقي ، حيث تصطف الأنابيب الدقيقة الكروموسومات في مركز الخلية.

طور

يتم فصل كروماتيدات الكروموسوم وتحريكهما في اتجاهات مختلفة. وهكذا تصبح الكروماتيدات الشقيقة كروموسومات ابنة (كروموسومات أحادية الكروماتيد) ، والتي 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 يؤدي إلى ابتعاد القطبين عن بعضهما البعض.

يمكن التمييز بين تحريك الكروموسومات – كمرحلة طور I – والتحرك بعيدًا عن ألياف عمود الدوران – مثل الطور الثاني.

Telophase

عندما تصل كروموسومات الابنة أخيرًا إلى قطبي المغزل ، تتفكك ألياف kinetochore التي تزداد تقصيرًا إلى حد 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 على حدة.

يظهر

في معظم الحالات ، تنقسم الخلية بعد اكتمال تكوين النواة. في الخلايا الحيوانية ، تقوم حلقة مقلصة من ألياف الأكتين بتخويف السيتوبلازم ، وتقسم الخلية إلى خليتين ابنتيتين.

الانقسام الخيطي دون انقسام الخلايا

في بعض الأحيان لا يتبع الانقسام الخيطي الانقسام الخلوي. في الحيوانات متعددة الخلايا ، يمكن أن يؤدي تمايز الأنسجة إلى علاقات منظمة بدرجة عالية لا تنقسم فيها الخلايا الحاملة للوظيفة. في أنسجة الجهاز العصبي ، على سبيل المثال ، تكون معظم الخلايا العصبية المتصلة بالشبكة بعد الانقسام الخيطي وغير قادرة على الانقسام. كما أن خلايا عضلة القلب الناضجة ليس لديها القدرة على الانقسام.

يمكنك معرفة المزيد عن الانقسام هنا .