كل خلية تبدأ حياتها عندما تنفصل عن الخلية الأم ، وتنتهي من وجودها ، مما يسمح لخلايا ابنتها بالظهور. توفر الطبيعة أكثر من طريقة لتقسيم نواتها ، اعتمادًا على بنيتها.
طرق تقسيم الخلية
الانقسام النووي يعتمد على نوع الخلية:
- الانشطار الثنائي (موجود في بدائيات النوى).
- أميتوسيس (التقسيم المباشر).
- الانقسام المتساوي (موجود في حقيقيات النوى).
- الانقسام الاختزالي (مصمم لتقسيم الخلايا الجرثومية).
أنواع الانقسام النووي تحددها الطبيعة وتتوافق مع بنية الخلية والوظيفة التي تؤديها في الكائن الحي أو في حد ذاته.
الانشطار الثنائي
هذا النوع هو الأكثر شيوعًا في الخلايا بدائية النواة. يتكون من مضاعفة جزيء الحمض النووي الدائري. يسمى الانشطار الثنائي للنواة بذلك لأن خليتين ابنتيتين متطابقتين الحجم تظهران من الخلية الأم.
بعد تحضير المادة الجينية (جزيء DNA أو RNA) بطريقة مناسبة ، أي مضاعفة ، يبدأ جدار الخليةيتم تشكيل الحاجز المستعرض ، والذي يضيق تدريجياً ويقسم سيتوبلازم الخلية إلى جزأين متطابقين تقريبًا.
تسمى عملية الانشطار الثانية بالتبرعم ، أو الانشطار الثنائي غير المتكافئ. في هذه الحالة ، يظهر نتوء على موقع جدار الخلية ، والذي ينمو تدريجياً. بعد تساوي حجم "الكلية" والخلية الأم ، ينفصلان. ويتم تصنيع قسم من جدار الخلية مرة أخرى.
أميتوسيس
هذا التقسيم النووي مشابه لذلك الموصوف أعلاه ، مع اختلاف أنه لا يوجد ازدواجية في المادة الوراثية. تم وصف هذه الطريقة لأول مرة من قبل عالم الأحياء ريماك. تحدث هذه الظاهرة في الخلايا المعدلة مرضيًا (تنكس الورم) ، وهي أيضًا قاعدة فسيولوجية لأنسجة الكبد والغضاريف والقرنية.
تسمى عملية الانقسام النووي amitosis ، لأن الخلية تحتفظ بوظائفها ، ولا تفقدها ، كما يحدث أثناء الانقسام. هذا ما يفسر الخصائص المرضية الكامنة في الخلايا بطريقة التقسيم هذه. بالإضافة إلى ذلك ، يحدث الانقسام النووي المباشر بدون مغزل انشطار ، وبالتالي فإن الكروماتين في الخلايا الوليدة يتم توزيعه بشكل غير متساو. بعد ذلك ، لا يمكن لهذه الخلايا استخدام الدورة الانقسامية. في بعض الأحيان ، يؤدي التصلب إلى تكوين خلايا متعددة النوى.
الانقسام الخيطي
هذا انشطار نووي غير مباشر. هو الأكثر شيوعًا في الخلايا حقيقية النواة. الفرق الرئيسي بين هذه العملية هو أن الخلايا الوليدة والخلية الأم تحتويان على نفس العدد من الكروموسومات. بذلكيتم الحفاظ على العدد المطلوب من الخلايا في الجسم ، كما أن عمليات التجديد والنمو ممكنة. كان Flemming أول من وصف الانقسام في خلية حيوانية.
تنقسم عملية الانقسام النووي في هذه الحالة إلى الطور البيني والانقسام المباشر. الطور البيني هو حالة الراحة للخلية بين الانقسامات. يمكن تقسيمها إلى عدة مراحل:
1. فترة ما قبل التخليق - تنمو الخلية وتتراكم فيها البروتينات والكربوهيدرات ، ويتم تصنيع ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين) بنشاط.
2. الفترة التركيبية - تتضاعف المادة الوراثية.
3. فترة ما بعد التخليق - تتضاعف العناصر الخلوية وتظهر البروتينات التي تشكل مغزل الانقسام.
مراحل الانقسام الخيطي
انقسام نواة الخلية حقيقية النواة هو عملية تتطلب تكوين عضية إضافية - الجسيم المركزي. تقع بجوار النواة ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تكوين عضية جديدة - مغزل الانقسام. تساعد هذه البنية في توزيع الكروموسومات بالتساوي بين الخلايا الوليدة.
هناك أربع مراحل للانقسام:
1. Prophase: يتكثف الكروماتين في النواة إلى كروماتيدات ، والتي تتجمع بالقرب من المركز لتشكيل الكروموسومات في أزواج. تتفكك النوى وتتحرك المريكزات إلى أقطاب الخلية. يتكون المغزل الانشطاري.
2. الطور الاستعاري: تصطف الكروموسومات في خط عبر مركز الخلية ، وتشكل لوحة الطور
3. الطور الصاعد: تنتقل الكروماتيدات من مركز الخلية إلى القطبين ، ثم ينقسم المركز إلى قسمين. مثلالحركة ممكنة بسبب انقسام المغزل ، حيث تتقلص خيوطه وتمدد الكروموسومات في اتجاهات مختلفة.
4. Telophase: تتشكل نوى الابنة. تتحول الكروماتيدات إلى كروماتين مرة أخرى ، وتتشكل النواة ، وفيها - النواة. كل هذا ينتهي بانقسام السيتوبلازم وتشكيل جدار خلوي.
بطانة الرحم
تسمى الزيادة في المادة الوراثية التي لا تنطوي على انقسام نووي التهاب بطانة الرحم. يوجد في الخلايا النباتية والحيوانية. في هذه الحالة ، لا يحدث تدمير للسيتوبلازم وقشرة النواة ، لكن الكروماتين يتحول إلى كروموسومات ، ثم ينفصل مرة أخرى.
تنتج هذه العملية نوى متعددة الصبغيات مع زيادة محتوى الحمض النووي. يحدث مماثل في الخلايا المكونة للمستعمرات في نخاع العظم الأحمر. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حالات يتضاعف فيها حجم جزيئات الحمض النووي ، بينما يظل عدد الكروموسومات كما هو. يطلق عليهم اسم polytene ويمكن العثور عليها في خلايا الحشرات.
معنى الانقسام
الانقسام النووي الانقسامي هو وسيلة للحفاظ على مجموعة ثابتة من الكروموسومات. تمتلك خلايا الابنة نفس مجموعة الجينات مثل الأم ، وجميع الخصائص الكامنة فيها. الانقسام مطلوب من أجل:
- نمو وتطور كائن متعدد الخلايا (من اندماج الخلايا الجرثومية) ؛
- تحريك الخلايا من الطبقات السفلية إلى الطبقات العليا ، وكذلك استبدال خلايا الدم (كريات الدم الحمراء ، كريات الدم البيضاء ، الصفائح الدموية) ؛
- استعادة الأنسجة التالفة (في بعض الحيوانات ، القدرة على التجددشرط ضروري للبقاء ، مثل نجم البحر أو السحالي) ؛
- التكاثر اللاجنسي للنباتات وبعض الحيوانات (اللافقاريات).
الانقسام الاختزالي
آلية الانقسام النووي للخلايا الجرثومية مختلفة بعض الشيء عن الجسدية. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على الخلايا التي تحتوي على نصف المعلومات الجينية مثل أسلافها. هذا ضروري من أجل الحفاظ على عدد ثابت من الكروموسومات في كل خلية من خلايا الجسم.
الانقسام الاختزالي يحدث على مرحلتين:
- مرحلة التخفيض
- المرحلة المعادلة
المسار الصحيح لهذه العملية ممكن فقط في الخلايا التي تحتوي على مجموعة متساوية من الكروموسومات (ثنائي الصبغيات ، رباعي الصبغيات ، سداسي البروم ، إلخ). بالطبع ، لا يزال من الممكن الخضوع للانقسام الاختزالي في الخلايا التي تحتوي على مجموعة فردية من الكروموسومات ، ولكن بعد ذلك قد لا يكون النسل قابلاً للحياة.
هذه الآلية هي التي تضمن العقم في الزيجات بين الأنواع. بما أن الخلايا الجنسية تحتوي على مجموعات مختلفة من الكروموسومات ، فإن هذا يجعل من الصعب عليها الاندماج وإنتاج ذرية قابلة للحياة أو خصبة.
التقسيم الأول للانقسام الاختزالي
اسم المراحل يكرر تلك الموجودة في الانقسام الفتيلي: الطور ، الطور ، الطور ، الطور النهائي. لكن هناك عدد من الاختلافات المهمة.
1. الطور الأولي: مجموعة مزدوجة من الكروموسومات تؤدي سلسلة من التحولات ، تمر بخمس مراحل (ليبتوتين ، زيجوتين ، باشيتين ، ديبلوتين ، دياكينيسيس). كل هذا بفضل الاقتران والعبور
الاقتران هو الجمع بين الكروموسومات المتجانسة. في leptoten تتشكل بينهماخيوط رفيعة ، ثم في الزيجوتين ، ترتبط الكروموسومات في أزواج ونتيجة لذلك ، يتم الحصول على هياكل من أربعة كروماتيدات.
العبور هو عملية التبادل المتقاطع لأقسام الكروماتيدات بين الكروموسومات الشقيقة أو المتجانسة. يحدث هذا في مرحلة pachytene. تتشكل المعابر (chiasmata) للكروموسومات. يمكن لأي شخص أن يكون من خمسة وثلاثين إلى ستة وستين عملية تبادل من هذا القبيل. نتيجة هذه العملية هي عدم التجانس الجيني للمادة الناتجة ، أو تباين الخلايا الجرثومية.
عندما تأتي مرحلة الدبلوتين ، تتفكك مجمعات الكروماتيدات الأربعة وتتنافر الكروموسومات الشقيقة. Diakinesis يكمل الانتقال من الطور الأولي إلى الطور.
2. الطور الاستوائي: تصطف الكروموسومات بالقرب من خط استواء الخلية.
3. الطور الصاعد: الكروموسومات ، التي لا تزال تتكون من اثنين من الكروماتيدات ، تتحرك بعيدًا نحو أقطاب الخلية.
4. Telophase: ينكسر المغزل ، مما ينتج عنه خليتان أحاديتان مع ضعف كمية الحمض النووي.
الدرجة الثانية للانقسام الاختزالي
تسمى هذه العملية أيضًا "انقسام الانقسام الاختزالي". في الوقت الحالي بين مرحلتين ، لا يحدث تكرار الحمض النووي ، وتدخل الخلية الطور الثاني بنفس مجموعة الكروموسومات التي تركتها بعد الطور 1.
1. الطور الأولي: تتكثف الكروموسومات ، يفصل مركز الخلية (تتباعد بقاياها باتجاه أقطاب الخلية) ، ويتحطم الغلاف النووي ويتشكل مغزل الانقسام ، الموجود عموديًا على المغزل من الانقسام الأول.
2. الطور الاستوائي: توجد الكروموسومات عند خط الاستواء ، وتكونتلوحة الطورية
3. الطور الصاعد: تنقسم الكروموسومات إلى كروماتيدات ، والتي تتباعد عن بعضها.
4. Telophase: تتكون النواة في الخلايا الوليدة ، وتتحول الكروماتيدات إلى كروماتين.
في نهاية المرحلة الثانية ، من خلية أصل واحدة ، لدينا أربع خلايا ابنة بنصف مجموعة من الكروموسومات. إذا حدث الانقسام الاختزالي بالاقتران مع التولد الجيني (أي تكوين الخلايا الجرثومية) ، فإن الانقسام يكون مفاجئًا وغير متساوٍ ، وتتكون خلية واحدة من مجموعة أحادية العدد الصبغية من الكروموسومات وثلاثة أجسام تصغير لا تحمل المعلومات الجينية الضرورية. إنها ضرورية بحيث يتم حفظ نصف المادة الوراثية للخلية الأم فقط في البويضة والحيوانات المنوية. بالإضافة إلى ذلك ، يضمن هذا الشكل من التقسيم النووي ظهور مجموعات جديدة من الجينات ، بالإضافة إلى وراثة الأليلات النقية.
في البروتوزوا ، هناك نوع مختلف من الانقسام الاختزالي ، عندما يحدث تقسيم واحد فقط في المرحلة الأولى ، وفي الثانية يوجد تقاطع. يقترح العلماء أن هذا الشكل هو مقدمة تطورية للانقسام الاختزالي الطبيعي في الكائنات متعددة الخلايا. قد تكون هناك طرق أخرى للانشطار النووي لا يعرفها العلماء بعد.
