قسم الخلية: ملاحظات مفيدة على تقسيم الخلايا في الحيوانات (2071 كلمة)

قراءة هذه المادة لمعرفة المزيد عن عملية الانقسام الخلوي في الحيوانات!

يزداد حجم الخلية الواحدة تدريجياً وتتلقى التغذية من البيئة عن طريق الانتشار والعمليات الفيزيائية الكيميائية الأخرى. عندما يتم تكبير الخلية بما فيه الكفاية ، يتم زيادة المسافة بين غشاء الخلية والنواة إلى حد أن تغذية الخلية عن طريق الانتشار يعاني. ولذلك ، فإن تقسيم الخلية إلى خليتين صغيرتين هي ضرورة بيولوجية لتوفير تغذية عادلة للخلية.

Image Courtesy: edupic.net/Images/Mitosis/telophase_3D.png

ويستمد محفز الانقسام الخلوي من جينات الحمض النووي النووي الذي ينظم تخليق جزيئات البروتين الكلية من خلال الحمض النووي الريبي. يتم الكشف عن المركب الكيميائي المعروف باسم chalone محليا في الأنسجة الطبيعية التي تمنع انقسام الخلايا في مرحلة معينة. عندما يتلف النسيج بشكل جزئي ، ينخفض ​​مستوى الكالون وتنقسم الخلايا حتى يتم استعادة الخلية الطبيعية من النسيج.

قد يكون انقسام الخلية مباشر أو غير مباشر.

التقسيم المباشر (اميتوسيس):

العملية سريعة جدا ، تكتمل في غضون بضع دقائق. في البداية ، النواة تضيق في الوسط ، ثم تنقسم متبوعة بتقسيم السيتوبلازم للخلية (الشكل 3-1)

ربما لا يحدث الانقسام الأمفيوتي في أنواع الثدييات ، إلا إذا كانت الخلايا مرضية.

الشعبة غير المباشرة:

ويعرض نوعين-الانقسام والانقسام. في كلا النوعين من الانقسام الخلوي توجد عمليتان متداخلتان - الانقسام النووي أو الانقسام النووي و الانقسام السيتوبلازمي أو الانقسام السيتوبلازمي.

الانقسام المتساوي:

وهو أكثر الطرق شيوعًا لانقسام الخلايا ، ويحدث في كل الخلايا الجسدية والخلايا الجرثومية غير الناضجة. تتشابه الخلايا البنتان في عدد الكروموسومات وفي توزيع الجينات كما في الخلية الأم. ومن هنا ، يطلق الانقسام الفتيلي على الانقسام النسبي أو المتكافئ.

تستغرق العملية من 1 إلى ₂ ساعة ونصف لإكمالها. قد يكون الانقسام متناظرة أو غير متناظرة. في الانقسام المتناظر ، تتشابه الإمكانات الوظيفية للخلايا البنت. ولكن في حالة الانقسام غير المتناظر ، تكون خلية ابنة واحدة أكثر تمايزًا عن الخلية الأخرى.

هذا هو أساس تمايز الخلايا من الخلايا الجذعية غير المكشوفة. قبل أن تنقسم الخلية ، توجد فترة تعرف باسم الطور البيني حيث تكون الكروموزومات الفردية غير مرئية لأنها غير متراكبة في هياكل ضيقة طويلة جدًا بحيث تكون أقل من الحدود قرار المجهر الضوئي. خلال المرحلة البينية ، تمتلك نواة الخلية غلافًا نوويًا وتحتوي على شبكة من خيوط الكروماتين أو الحبيبات والنواة. يحدث تكرار الحمض النووي في الكروموسومات. خارج المظروف النووي يوجد مركزان مركزيان في السيتوباسم.

يتضمن الانقسام أربع عمليات متتالية: الطور ، الطور الطوري ، الطور الأبعد والطور البؤري. (الشكل 3-2)

الطور الأول:

يتميز بالميزات التالية

(1) يتم أولا تصور الكروموسومات الفردية تحت المجهر كخيوط رفيعة طويلة لأنها ملفوفة بإحكام على طول الطول. ينقسم كل كروموسوم طوليًا إلى صبغيين باستثناء الجزء المركزي.

(2) يتم فصل اثنين من centrioles الاقتران من بعضها البعض عن طريق استطالة من microtubules المستمر المغزل achromatic وتحتل الأقطاب المقابلة للنواة. يتم تنظيم microtubules المستمر من قبل centrioles.

(3) بعد ذلك ، تختفي الغشاء النووي والنواة. تشابك الكروموسومات الآن في شبكة من microtubules المستمر. هذه المرحلة يمكن أن يطلق عليها pro-metaphase. تستغرق عملية الطور حوالي 1 1/2 ساعة لإكمالها.

الطورية:

في هذه الأثناء ، فإن المنطقة الوسطى من كل كروموسوم تقدم ثنائي كيناتشوريس تشبه القرص. من kinetochores يتم تنظيم مجموعة من microtubules chromosomal وتمتد ثنائيا نحو centrioles المعاكس. ويسمح نمو الأنيبيبات الصبغية للكروموسومات الفردية للكروموسومات مع الكروميتين المقتربتين باحتلال المستوي الاستوائي للمغزل. هذا يمثل صورة كلاسيكية لتشكيل الأستر في الطورية. ويستمر الطموح لمدة 20 دقيقة.

الكولشيسين يسيطر على انقسام الخلايا في الطورية ، لأنه يمنع تشكيل الأنابيب الدقيقة من المغزل ويجمع عضويًا مع بروتين التولوبين. في الكروماسيوم المعالج بالكولشيسين (C-metaphase) تم العثور على الكروموسومات لتجميع حول centrioles. تطبيق الكولشيسين في زراعة الخلايا بمثابة أداة هامة في دراسات النمط النووي.

طور الصعود:

هنا تسربت القسيمات الوسطى طوليا واثنين من الكروماتين منفصلة لتشكيل اثنين من الكروموسومات الجديدة. ومع تقلص ألياف المغزل ، يفصل كل زوج من الكروموسومات التي تم تكوينها حديثًا ويهاجر إلى القطب المقابل للمغزل. في نهاية المطاف يتم تشكيل اثنين مكملات الكروموسوم متطابقة وكاملة. يحدث فصل الكروماتيدات لتشكيل كروموسومين جديدين عن طريق تقلص الصنابير الميكروسومية ، التي تمارس قوى الطرد المركزي على المنطقة المركزية للكروموسومات من العداد الوسطي المعاكس. في نفس الوقت ، تتحرك الأنبوبة الدقيقة المستمرة للوسط العكسي المقابل إلى الداخل لتشكل منتصف الجسم في المنطقة الوسطى للخلية المنقسمة ، حيث تظهر ثقوب الشق.

الطور النهائي:

هذه هي فترة إعادة التنظيم. تغطى كروموسومات الابنة بغشاء نووي جديد ويظهر النوكليوس. تصبح الكروموسومات uncoiled ويتم فقدان هويتها الفردية. وأخيرا ، يتم تقسيم السيتوبلازم وخلية كاملة.

في عملية السيتوبلازمية يتطور ثنية الانقسام حول المستوى الاستوائي السابق للمغزل اللوني الذي يشغله الآن منتصف الجسم. ربما يكون تقلص المكونات الليفية للسيتوبلازم يساعد في انقباض الساعة الزجاجية للانشقاق. في بعض الأحيان يتم العثور على بقايا من منتصف الجسم مثل تكاثف السيتوبلازمية الصغيرة تحت غشاء الخلية من كل خلية ابنة بعد الانفصال التام.

دورة الخلية:

عندما تنمو الخلايا من نفس النوع في زراعة الخلايا ، فإنها تتكاثر باستمرار عن طريق الانقسام المتكرر. وتعرف هذه التغيرات الدورية للخلية ، التي تشمل الطور البيني والتفتل ، باسم دورة الخلية. يتكون الطور البيني من ثلاث مراحل (الشكل 3-3) -

(أ) مرحلة G ₁ (Gap 1) ، حيث تدخل الخلية فور الانتهاء من الانقسام الفتيلي وتصبح نشطة الأيضية لتوليف الإنزيمات والبروتينات البنيوية والعضيات الأخرى ؛

(ب) مرحلة S (التخليق) ، التي يحدث فيها تكرار الحمض النووي لنقل جميع المعلومات الجينية للأنواع. ويغطي هذا فترة حوالي 7 ساعات وينتج عن تكوين الكروماتين اللذين يعطيان كل كروموسوم التكوين المميز على شكل إكس. بمجرد دخول الخلية في المرحلة S ، تلتزم بإكمال الانقسام الفتيلي.

(ج) تظهر مرحلة G ₂ (Gap 2) قبل بداية الانقسام التالي. يتم تصنيع جهاز المغزل في هذه المرحلة.

بعض خلايا الجسم ، في عملية التمايز لأداء وظيفة متخصصة ، تترك دورة الخلية ولا تدخل في المرحلة S. ويقال إن هذه الخلايا موجودة في مرحلة G _O.

فئات خلايا الجسم:

خلايا الجسم تندرج تحت ثلاث فئات عامة.

الفئة 1:

وتشمل خلايا الجسم التي لا تنقسم في حياة ما بعد الولادة. الخلايا العصبية هي المثال الكلاسيكي لهذه الفئة. مع تقدم العمر ، يتقلص عددهم تدريجياً. لذلك لا تمر الخلايا العصبية خلال دورة الخلية.

الفئة 2:

بعض خلايا الجسم المتخصصة ، مثل ظهارة الأمعاء وبشرة الجلد ، تفقد باستمرار من سطح الجسم عن طريق البلى ، وموت الخلايا. لتجديد الخسارة ، يتم إنتاج خلايا جديدة من نفس النوع باستمرار عن طريق الانقسام الفتيلي من بعض الخلايا الجذعية أو الخلايا الأولية. وهكذا في الفئة الثانية ، يتم الحفاظ على حالة ثابتة من تجمعات الخلايا من خلال عملية الخلية.

الفئة 3:

بعض خلايا الجسم التي تنتمي إلى هذه الفئة هي درجة عالية من التخصص وعادة لا تنقسم. يمتلكون فترة طويلة من الحياة. خلايا الكبد هي أمثلة على هذه الفئة. عندما تتم إزالة ثلثي الكبد ، تخضع خلايا الكبد المتخصصة للانقسام في ظروف متغيرة حتى يتم استعادة الحجم الأصلي للكبد.

الانقسام الاختزالي:

الانقسام الاختزالي هو عملية الانقسام الخلوي الذي ينتج الخلايا الابن أحادية الصيغة الصبغية من خلية الأصل ثنائي الصبغيات. يطلق عليه الانقسام heterotypical ويحدث فقط في الخلايا الجنسية أثناء نضوج الأمشاج. يتكون من قسمين متتاليين (الشكل 3-4)

قسم الميوسى الأول

الطور الأول:

هو لفترات طويلة ويتكون من المراحل الخمس التالية:

مرحلة ترقق الصبغيات:

تظهر الكروموسومات الفردية على هيئة خيوط رفيعة طويلة وتظهر الكروميرات المزينة بالخرز على طولها. ترتبط نهاية كل كروموسوم بالغشاء النووي.

دور الاقتبال:

يتم ترتيب الكروموسومات المتجانسة في أزواج بالطول ، مما يؤسس لعلاقة من نقطة إلى نقطة. تُعرف هذه العملية باسم synapsis. عضو واحد من الزوج هو الأم والأخرى من الأب في الأصل.

طور التثخن:

ينقسم كل كروموسوم طوليًا إلى صبغيين باستثناء الجزء المركزي. لذلك يتم تجميع أربعة الكروماتيدات في الأماكن. وتعرف هذه الظاهرة باسم تشكيل تتراهد. خلال عملية الطور الأولي ، تخضع الكروموسومات لولب على طول
طولهم وبالتالي يتم تقصيرها تدريجيا وتكثيفها.

طور التضعف:

خلال هذه المرحلة ، يتقاطع الكروماتيدات غير الشقيقة من رباعيات مع بعضها البعض عند نقطة واحدة أو أكثر لتشكيل chi- asma. عند نقطة عبور chromatids كسر بمساعدة endonuclease الانزيم ، ثم توحد مع شريحة من الكروموسومات غير الشقيقة من الكروموسومات المتجانسة ، حفزها انزيم آخر ، ligase. تُعرف هذه الظاهرة باسم "Cross-over". يسمح التمرير بالتعديل المستمر للجينات ، بحيث يمكن إجراء تركيبات جديدة ومفيدة في بعض الأحيان. وهذا يشكل الأساس البنيوي للتنوع الوراثي بين الأفراد القادمين من نفس الوالد.

طور التحرك الخلالي:

الآن ، تسحب القسيمات المتجانسة المتجانسة ويتم فصل الكروموسومات بعد فك. في الوقت نفسه يختفي الغشاء النووي والنواة.

الطور الأول:

بعد العبور ، تتحد أزواج الكروموسومات المتماثلة في المستوى الاستوائي للمغزل.

الطور الأول:

لا تنقسم السنتوميرات وتفرز أزواج الكروموسومات المتماثلة بعضها عن بعض وتهاجر إلى الأقطاب المقابلة للمغزل تحمل زوجًا من الكروماتيدات.

الطور التليفي 1:

(1) تمثل كل خلية من الخليتين بنصف العدد الأصلي للكروموسومات (أحادي الصبغة). يشار أحيانا إلى الانقسام الانتصافي الأول باسم التقسيم التخفيض.

(2) هناك إعادة توزيع للمواد الوراثية نتيجة للتقاطعات.

القسم الحيوى الثاني:

تدخل كل خلية من الخلايا البنت في القسم الأول مباشرة في الطور الثاني ، وتصطف الكروموسومات في المستويين الاستوائي الجديد للمغزل. تكرار الحمض النووي لا يحدث بين الانقسام الانتصابي الأول والثاني.

الطور الثاني:

تنقسم المركزية ، وتتفكك الكروماتيدات لتشكل كروموسومات جديدة مهاجرة إلى الأقطاب المقابلة للمغزل.

الطور الثاني:

تتكون الأمشاج الأربعة من خليتين من الانقسام الانتصافي الأول ، كل منهما يحتوي على عدد أحادي الصبغيات من الكروموسومات. ويرتبط هذا بتوليف حبلا واحد من polynucleotide لاستعادة نموذج الحلزون المزدوج النموذجي لجزيء الحمض النووي. الانقسام الانتصافي الثاني هو تقسيم متوازن للجزء الأول المخفض بالفعل.

خصوصيات الانقسام الاختزالي:

(أ) على عكس الانقسام الفتيلي ، فإن مظهر الكروموسومات والاقتران بالكروموسومات المتماثلة في شكل التشابك تلاحظ في الطور الباكر من الانقسام الانتصافي الأول.

(ب) إن عبور الأجزاء المتجانسة بين الكروماتيدات الأربعة ، في الطور المتأخر ، هو حديث. يسمح العبور بالتعديل المستمر للجينات حتى تحدث تركيبات جديدة ومفيدة في بعض الأحيان.

(ج) في الطور الأول ، لا تنقسم القسيمات ، وهذا يتوج بتقسيم الاختزال للانقسام الاختزالي الأول مع عدد أحادي الصبغيات من الكروموسومات.

(د) في الطور الثاني ، تنقسم القسيمات الوسطى وهذا يحافظ على العدد أحادي الصبغية من الكروموسومات. تتشكل أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية من خلية كبيرة الأم. ثم يتم تحويل هذه المنتجات الانتصائية إلى أمشاشيات وحيوانات منوية وحيوية ،

(ه) يعتبر التقسيم عند الانقسام الاختزالي ضرورة ، لأنه عندما يتم إخصاب البويضة بواسطة الحيوان المنوي ، فإن البيضة الملقحة تنتج عددًا مضاعفًا من الكروموسومات ، وهو ثابت بالنسبة للأنواع.

(و) في حالة التكوُّن ، يبدأ الانقسام الاختزالي I في البويضات الأولية في الحياة داخل الرحم ، ويكتمل تمامًا قبل الإباضة. بعد الإباضة ، تكمل البويضة الثانوية الانقسام الميوساي الثاني لتشكيل بويضة ناضجة ، فقط عندما يحدث الإخصاب. هذا ليس سوى إكتمال في الجنس البشري حيث يتطلب إكمال الإختلاط عني حوالي 15 إلى 45 سنة لإكماله. مثل هذه الفترة الطويلة من الانقسام الاختزالي في الإناث المسنات قد تكون عاملا لعدم الاختلاف في تكوين الأمشاج.

البويضة الأولية الأولى (ثنائية الصبغة) تؤدي عادة إلى بويضة ناضجة (أحادية العدد) بعد تقسيمان متعاقبان. الخلايا الأبوية أحادية الصيغة الصبغية الأخرى من اثنين أو ثلاثة أجسام قطبية خاملة بيولوجيا لأنها تمتلك الحد الأدنى من السيتوبلازم.

(ز) تحدث الإصابة بتسمم النطاف عند البلوغ ، وتؤدي خلية منوية أولية واحدة (ثنائية الصبغة) إلى ظهور أربعة حيوانات منوية أحادية الصبغيات النشطة بعد انقسمين متوازيين.

(ح) الخصائص الرئيسية للانقسام الاختزالي هي:

أنا. لا يوجد تناسخ الحمض النووي بين الانقسام Meiosis I و Meiosis II.

ثانيا. تبادل المواد الوراثية بين الكروموسومات المتماثلة يحدث في Meiosis I.

ثالثا. يمكن أن تستغرق العملية الكاملة للانقسام الاختزالي سنوات بدلاً من ساعات.