ما هي مراحل الانقسام الفتيلي في خلية حيوانية، ما هي القاسم المشترك بين أمعائك، والخميرة في عجينة الخبز، ونمو الضفدع؟ من بين أمور أخرى، لديهم جميعًا خلايا تخضع للانقسام.
تنقسم لإنتاج المزيد من الخلايا المشابهة لها، لكن لماذا تحتاج هذه الكائنات والأنسجة المختلفة جدًا إلى الانقسام؟
ماذا يعني الانقسام؟
الانقسام الخيطي هو الخطوة في دورة الخلية حيث يتم فصل الحمض النووي المنسوخ حديثًا.
وتشكيل خليتين جديدتين، هذه العملية مهمة في حقيقيات النوى أحادية الخلية، لأنها عملية التكاثر اللاجنسي.
بالنسبة لحقيقيات النوى متعددة الخلايا، فإن الانقسام هو كيف يصبح الزيجوت كائنًا كاملًا.
يحتوي الانقسام المتساوي على عدة مراحل أو مراحل متميزة سيتم مناقشتها أدناه.
تشمل المراحل الأخرى من دورة الخلية النمو وتكرار الحمض النووي، وكلاهما ضروري لحدوث الانقسام.
يوجد أدناه أيضًا صورة للموقع، والتي تتوافق مع تقسيم دورة الخلية.
انظر أيضًا: العلاقات بين الكائنات الحية في النظام البيئي
اكتشاف الانقسام
تم تطوير أوصاف مختلفة لانقسام الخلايا خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر بدرجات متفاوتة من الدقة.
في عام 1835، وصف عالم النبات الألماني هوغو فون مول انقسام الخلايا في الطحالب الخضراء Cladophora glomerata، مشيرًا إلى أن تكاثر الخلايا يحدث من خلال انقسام الخلية.
في عام 1838، صرح ماتياس جاكوب شلايدن أن تكوين خلايا جديدة داخلها هو قانون عام لتكاثر الخلايا في النباتات.
رأي تم رفضه لاحقًا لصالح نموذج Muhl، بسبب مساهمات روبرت ريماك وآخرين.
في الخلايا الحيوانية، تم اكتشاف انقسام الخلايا مع الانقسام الفتيلي في خلايا القرنية للضفادع والأرانب والقطط في عام 1873 م.
تم وصفه لأول مرة من قبل Waklow Maisel في عام 1875.
وظائف الانقسام
هناك ثلاث وظائف للانقسام، وهي:
نمو
في الكائنات متعددة الخلايا، تبدأ الحياة دائمًا كخلية واحدة، تتكون من أمشجين، وتحمل هذه الزيجوت كل الحمض النووي الضروري.
هذا هو تكوين كائن حي يعمل بكامل طاقته، ولكن ليس خلايا كافية تقريبًا، والغرض من الانقسام هو تكوين المزيد من الخلايا.
بعد الجولة الأولى من الانقسام، هناك خليتان فقط، وكل واحدة من هذه الخلايا تمر عبر الانقسام الفتيلي، وهناك 4 خلايا، والتي تشكل كرة صغيرة مجوفة من الخلايا، تسمى بلاستولا.
تنقلب هذه الكرة على نفسها حيث يتم تكوين المزيد والمزيد من الخلايا، وتبدأ الخلايا في التمايز، مما يسمح لها بإكمال المهام المتخصصة في الجسم.
في النهاية، يتم تطوير كائن حي يعمل بكامل طاقته ويمكن أن يولد أو يفقس في العالم.
في الكائنات أحادية الخلية، يكون فعل الانقسام هو التكاثر اللاجنسي، والكائنات أحادية الخلية تستخدم الانقسام لتكاثر وتوزيع الحمض النووي الخاص بها، كما تتكاثر بعض الكائنات أحادية الخلية عن طريق الاتصال الجنسي.
بالنسبة للتكاثر الجنسي، تمر معظم الكائنات الحية بعملية أخرى، هي الانقسام الاختزالي، لتقليل الحمض النووي بشكل صحيح ووضع الحمض النووي في خلايا فردية.
يمكن أن تلتقي هذه الأمشاج ويتم تخصيب أحدها.هذه الأمشاج المخصبة لها مجموعتان من الجينومات، والتي تحتاجها معظم الكائنات الحية للتطور السليم.
تحتوي بعض الكائنات الحية على نسخة واحدة فقط من الحمض النووي الخاص بها، وتعرف هذه باسم ثنائي الصبغيات وحيدة الصيغة الصبغية، على التوالي.
استبدال الأنسجة التالفة
الوظيفة الثانية المهمة للانقسام هي الإصلاح، فعند إصابة الكائن الحي، تتلف خلاياه.
يمكن أن تكون هذه إصابة جسدية مثل إصابة أو ضرر من مصادر بيئية مثل الشمس.
في كلتا الحالتين، يجب استبدال الخلايا التالفة، وبالتالي تعمل الخلايا المجاورة، التي لا تستطيع اكتشاف الخلايا المجاورة لها.
إنها تعكس المسارات التي تبدأ عملية الانقسام، وفي النهاية تصل الخلايا المتكاثرة حديثًا إلى بعضها البعض.
منطقة التلف مغطاة بخلايا جديدة، وتجدر الإشارة إلى أن بعض الكائنات الحية يمكنها تجديد فروع كاملة بهذه الطريقة.
يمكن أن تفقد السحالي وسرطان البحر والعديد من الحيوانات الأخرى ذيلًا أو مخلبًا دون خوف، لأن الفرع يمكن أن ينمو مرة أخرى من خلال الانقسام.
مراحل الانقسام
على الرغم من أنه ليس جزءًا تقنيًا من الانقسام الفتيلي، إلا أن الطور البيني يبدأ وينتهي الانقسام.
الطور البيني هو جزء من دورة الخلية، حيث تنمو الخلية وتنسخ الحمض النووي.
بعد تكوين مجموعة متطابقة من الحمض النووي، تدخل الخلية في الانقسام.
الطور الأول
التنقية هي المرحلة الأولى من الانقسام، خلال هذه المرحلة، يتم تقصير الحمض النووي وأثناء الطور البيني.
عندما يتم نسخ الحمض النووي، فإنه يكون في شكل فضفاض ومفتوح للسماح للإنزيمات بالقيام بعملها على الحمض النووي وإنشاء خيط جديد.
لكن هذا الكروماتين، كما يطلق عليه، يمكن أن يتشابك، ويتفكك عندما تحاول الخلية تحريكه دون سحقه.
أثناء الطور الأولي، تقوم آلية الخلية بلف الحمض النووي حول بروتينات خاصة تسمى الهستونات.
هذا يسمح لهم بالتكثيف في حزم ضيقة للغاية، ويمكن نقل هذه الحزم الضيقة من الحمض النووي بسهولة.
أثناء الطور، تكون المريكزات مرئية، وتتركز على كل جانب من جوانب الخلية التي تنظم الأنابيب الدقيقة.
تصل الأنابيب الدقيقة في النهاية إلى كروموسومات الحمض النووي وتلتقطها.
تحدث هذه المرحلة في النباتات من خلال خطوة تعيد ترتيب الخلية لوضع النواة في المركز، ولكن في معظم الخلايا الحيوانية.
عادة ما تكون النواة في وسط الخلية ؛ وفي النباتات، يتم دفعها دائمًا إلى جانب واحد.
من خلال فجوات كبيرة تحتوي على الماء، وتسمح هذه المرحلة الأولية للنباتات بتنظيم عضياتها للتقسيم.
اخترنا لك: هيكل الخلية البكتيرية بالتفصيل
بروميثافيز – بروميثافيز
لكي تنقسم الكروموسومات ثنائية الصبغيات، يجب أن تصل الأنابيب الدقيقة إليها، وفي مرحلة الطور.
حيث ينهار الغلاف النووي الذي يحيط بالخلايا، وهذا الغشاء يفصل الحمض النووي، من العصارة الخلوية للخلية.
عندما يذوب الغلاف النووي، يُسمح للأنابيب الدقيقة بالتمدد من السنتروميرات إلى الكروموسومات.
يحتوي كل كروموسوم على منطقة خاصة تُعرف باسم centromere، ويمكن لكل centromere و kinetochore و microtubules الارتباط بهذا kinetochore.
يسمح هذا للخلية بتحريك كروموسوماتها حولها، وتلتصق الأنابيب الدقيقة على كل جانب، من جوانب الخلية، بكل كروموسوم أثناء مرحلة الطور الأولي.
الطور الاستوائي – المرحلة الاستوائية
أثناء الطور النهائي، تبدأ الأنابيب الدقيقة في سحب الكروموسومات، وتسحب كل جانب بقوة متساوية، وتنتهي الكروموسومات في منتصف الخلية.
تسمى هذه المنطقة بلوحة الطور الفوقي، وتمثل الخلايا المجاورة للوحة الطورية نسختين كاملتين من الحمض النووي، مع كل كروموسوم مصطف بجوار الكروماتيد الشقيق، أو حبلا من الحمض النووي المنسوخ.
بهذه الطريقة، عندما تفصل الأنابيب الدقيقة الكروموسومات، تحصل كل خلية على جينوم كامل الوظائف. يوجد أدناه صورة لخلية طور.
طور
الكروماتيدات الشقيقة، وهي نسخ متطابقة من نفس قطعة الحمض النووي، مرتبطة بمريكزاتها.
أثناء طور طور الانقسام الفتيلي، يتم تدمير البروتينات التي تربط هذه الكروماتيدات، ولكل منها الآن كروموسوم خاص به، ويمكن نقل النصفين المتساويين إلى كل خلية.
في الصورة أعلاه، هناك نوعان من الكروموسومات البيضاء واثنين من الكروموسومات الرمادية، وأثناء الطور، يتم إذابة البروتينات بين الكروماتيدات الشقيقة لكل كروموسوم.
أيضًا في الخلية أعلاه، ينتج عن هذا إجمالي 8 كروموسومات، بعد فصل الكروماتيدات.
في المرحلة التالية، ينفصلون عن 4 كروموسومات في كل خلية، وهو الرقم الذي كانت للخلية قبل أن تكرر الحمض النووي الخاص بها.
Telophase – الطور النهائي
المرحلة الأخيرة من الانقسام الفتيلي هي المرحلة النهائية، وتحدث عندما يتم سحب الكروموسومات باتجاه كل مركز.
يتشكل ثلم الانقسامي في الخلية ؛ في النهاية، يكون للكروموسومات غلاف نووي حولها، وتصبح خلاياها الخاصة، وتذوب المريكزات، وتستأنف كل خلية وظيفتها الطبيعية.
ومع ذلك، فإن الخطوة الحاسمة النهائية، الحركة الخلوية، مطلوبة قبل وظيفة الخلية.
هذه العملية الأخيرة ليست خطوة انشقاق، ولكنها بداية الطور البيني ؛ بمجرد الانقسام، يمكن أن تستمر الخلايا في النمو.
علامة تشخيصية للانقسام
في علم التشريح المرضي، يعد معدل الانقسام علامة مهمة في أنواع مختلفة من عينات الأنسجة للتشخيص.
أيضًا لتحديد مدى عدوانية الأورام، على سبيل المثال، هناك دائمًا عدد من الرقم الانقسامي في تصنيف سرطان الثدي.
لذلك، يجب حساب الانقسامات في منطقة ذات نشاط انقسامي أعلى، ومن الصعب تصور هذه المناطق في الأورام ذات النشاط الانقسامي العالي جدًا.
أيضًا، يمكن استخدام تحليل الأشكال الانقسامية غير النمطية كعلامة تشخيصية وإنذارية.
التطور الانقسامي
هناك متماثلات بدائية النواة لجميع الجزيئات الرئيسية لانقسام حقيقيات النوى (مثل الأكتينين والتوبولين).
نظرًا لأنها خاصية عالمية حقيقية النواة، فمن المحتمل أن يكون الانقسام قد نشأ في قاعدة شجرة حقيقية النواة.
نظرًا لأن الانقسام الفتيلي أقل تعقيدًا من الانقسام الاختزالي، فقد يحدث الانقسام الاختزالي بعد الانقسام.
ومع ذلك، فإن التكاثر الجنسي، الذي يشمل الانقسام الاختزالي، هو أيضًا خاصية بدائية لحقيقيات النوى.
وبالتالي، قد يكون الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي قد تطور بالتوازي من عمليات بدائية النواة.
اقرأ أيضًا: دراسة مكونات الخلايا النباتية والحيوانية ووظائفها
أخيرًا، في نهاية ما هي مراحل الانقسام المتساوي في خلية حيوانية الانقسام المتساوي يحدث فقط في الخلايا حقيقية النواة، حيث تنقسم الخلايا بدائية النواة، التي تفتقر إلى النواة، في عملية أخرى تسمى الانشطار الثنائي، ويختلف الانقسام بين الكائنات الحية.