دورة الخلية: التعريف والمراحل واللوائح والحقائق

انقسام الخلية أمر حيوي لنمو وصحة الكائن الحي. تشارك جميع الخلايا تقريبًا في انقسام الخلايا ؛ البعض يفعل ذلك عدة مرات في حياتهم. يستخدم الكائن الحي النامي ، مثل الجنين البشري ، انقسام الخلايا لزيادة حجم وتخصص الأعضاء الفردية. حتى الكائنات الحية الناضجة ، مثل الإنسان البالغ المتقاعد ، تستخدم الانقسام الخلوي للحفاظ على أنسجة الجسم وإصلاحها. تصف دورة الخلية العملية التي تقوم بها الخلايا بوظائفها المعينة ، وتنمو وتنقسم ، ثم تبدأ العملية مرة أخرى مع الخليتين الناشئتين. في القرن التاسع عشر ، سمح التقدم التكنولوجي في الفحص المجهري للعلماء بتحديد أن جميع الخلايا تنشأ من خلايا أخرى من خلال عملية انقسام الخلية. أدى هذا أخيرًا إلى دحض الاعتقاد السائد سابقًا بأن الخلايا تتولد تلقائيًا من المادة المتاحة. دورة الخلية مسؤولة عن الحياة المستمرة. بغض النظر عما إذا كان يحدث في خلايا الطحالب التي تتشبث بصخرة في كهف أو في خلايا جلد ذراعك ، فإن الخطوات هي نفسها.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

انقسام الخلايا أمر حيوي لنمو وصحة الكائن الحي. دورة الخلية هي الإيقاع المتكرر لنمو الخلايا وانقسامها. وهو يتألف من مراحل الطور البيني والانقسام ، وكذلك مراحلها الفرعية ، وعملية الحركية الخلوية. يتم تنظيم دورة الخلية بشكل صارم بواسطة المواد الكيميائية عند نقاط التفتيش طوال كل خطوة للتأكد من ذلك لا تحدث الطفرات وأن نمو الخلايا لا يحدث بشكل أسرع مما هو صحي للمحيطين الانسجة.

تتكون دورة الخلية بشكل أساسي من مرحلتين. المرحلة الأولى هي الطور البيني. أثناء الطور البيني ، تستعد الخلية لانقسام الخلية في ثلاث مراحل فرعية تسمى جي₁ مرحلة, المرحلة S. و جي₂ مرحلة. بحلول نهاية الطور البيني ، تكون الكروموسومات في نواة الخلية قد تضاعفت جميعها. خلال كل هذه المراحل ، تستمر الخلية أيضًا في أداء وظائفها اليومية ، مهما كانت. يمكن أن يستمر الطور البيني أيامًا وأسابيع وسنوات - وفي بعض الحالات ، طوال عمر الكائن الحي بالكامل. معظم الخلايا العصبية لا تترك G₁ مرحلة الطور البيني ، لذلك حدد العلماء مرحلة خاصة لخلايا مثلها تسمى G₀. هذه المرحلة مخصصة للخلايا العصبية والخلايا الأخرى التي لن تدخل في عملية انقسام الخلايا. في بعض الأحيان يكون هذا بسبب عدم استعدادهم أو عدم تعيينهم ، مثل الخلايا العصبية أو خلايا العضلات ، وهذا ما يسمى بحالة السكون. في أوقات أخرى ، تكون قديمة جدًا أو تالفة ، وهذا ما يسمى حالة الشيخوخة. نظرًا لأن الخلايا العصبية منفصلة عن دورة الخلية ، فإن الضرر الذي يلحق بها لا يمكن إصلاحه في الغالب ، على عكس أ كسر في العظام ، وهذا هو السبب في أن الأشخاص الذين يعانون من إصابات في العمود الفقري أو الدماغ غالبًا ما يعانون من إصابات دائمة إعاقات.

المرحلة الثانية من دورة الخلية تسمى الانقسام ، أو المرحلة M.. أثناء الانقسام الفتيلي ، تنقسم النواة إلى قسمين ، وترسل نسخة واحدة من كل كروموسوم مكرر إلى كل من النواتين. هنالك أربعة مراحل الانقسام، وهؤلاء هم الطور الأول, الطورية, طور و الطور. في نفس الوقت تقريبًا الذي يحدث فيه الانقسام ، تحدث عملية أخرى تسمى يظهر، وهي مرحلتها الخاصة تقريبًا. هذه هي العملية التي ينقسم بها سيتوبلازم الخلية وكل شيء بداخله. بهذه الطريقة ، عندما تنقسم النواة إلى قسمين ، يوجد اثنان من كل شيء في الخلية المحيطة يتماشى مع كل نواة. بمجرد اكتمال الانقسام ، يغلق غشاء البلازما حول كل خلية جديدة ويقرص ، ويقسم الخليتين المتماثلتين الجديدتين عن بعضهما البعض تمامًا. على الفور ، تكون كلتا الخليتين في المرحلة الأولى من الطور البيني مرة أخرى: G₁.

جي₁ لتقف على فجوة المرحلة 1. يأتي مصطلح "فجوة" من وقت اكتشف فيه العلماء انقسام الخلايا تحت المجهر ووجدوا أن المرحلة الانقسامية مثيرة ومهمة للغاية. لاحظوا انقسام النواة وعملية الحركية الخلوية المصاحبة كدليل على أن جميع الخلايا جاءت من خلايا أخرى. ال مراحل الطور البيني، ومع ذلك ، بدا ثابتًا وغير نشط. لذلك ، اعتقدوا أنها فترات راحة ، أو فجوات في النشاط. ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أن G₁ - و جي₂ في نهاية الطور البيني - هي فترات نمو صاخبة للخلية ، حيث تنمو الخلية في الحجم وتساهم في رفاهية الكائن الحي بأي طريقة "ولدت" للقيام بها. بالإضافة إلى واجباتها الخلوية المنتظمة ، تبني الخلية جزيئات مثل البروتينات والحمض النووي الريبي (RNA).

إذا لم يتضرر الحمض النووي للخلية ونمت الخلية بدرجة كافية ، فإنها تنتقل إلى المرحلة الثانية من الطور البيني ، والتي تسمى المرحلة S.. هذا اختصار لمرحلة التجميع. خلال هذه المرحلة ، كما يوحي الاسم ، تكرس الخلية قدرًا كبيرًا من الطاقة لتخليق الجزيئات. على وجه التحديد ، تقوم الخلية بتكرار الحمض النووي الخاص بها ، وتكرار كروموسوماتها. يمتلك البشر 46 كروموسومًا في خلاياهم الجسدية ، وهي جميع الخلايا ليست خلايا تكاثرية (الحيوانات المنوية والبويضات). يتم تنظيم 46 كروموسومًا في 23 زوجًا متماثلًا مرتبطًا معًا. كل كروموسوم في زوج متماثل يسمى متماثل الآخر. عندما تتضاعف الكروموسومات خلال المرحلة S ، يتم لفها بإحكام شديد حول بروتين هيستون خيوط تسمى الكروماتين ، مما يجعل عملية النسخ أقل عرضة لأخطاء تكرار الحمض النووي ، أو طفره. يتم الآن استدعاء كل من الكروموسومات المتطابقة الجديدة الكروماتيدات. تربط خيوط الهيستونات الكروماتيدات المتماثلة معًا بحيث تشكل نوعًا من الشكل X. النقطة التي يرتبطون بها تسمى centromere. بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال الكروماتيدات مرتبطة بمثيلاتها ، والتي أصبحت الآن أيضًا زوجًا من الكروماتيدات على شكل X. كل زوج من الكروماتيدات يسمى كروموسوم. القاعدة العامة هي أنه لا يوجد أكثر من كروموسوم واحد مرتبط بجهاز مركزي واحد.

المرحلة الأخيرة من الطور البيني هي جي₂، أو فجوة المرحلة 2. تم تسمية هذه المرحلة لنفس أسباب G₁. تمامًا مثلما حدث أثناء G₁ و S ، تظل الخلية مشغولة بمهامها النموذجية طوال المرحلة ، حتى عندما تنتهي من عمل الطور البيني وتستعد للانقسام. للتحضير للانقسام ، تقسم الخلية الميتوكوندريا ، وكذلك البلاستيدات الخضراء (إن وجدت). يبدأ في تصنيع سلائف ألياف المغزل ، والتي تسمى الأنابيب الدقيقة. يصنع هذه عن طريق تكرار وتكدس المراكز المركزية للأزواج الكروماتيدية في نواتها. ستكون ألياف المغزل حاسمة في عملية الانقسام النووي أثناء الانقسام ، عندما يتعين تفكيك الكروموسومات إلى نواتين منفصلتين ؛ إن التأكد من أن الكروموسومات الصحيحة تصل إلى النواة الصحيحة وتبقى مقترنة بالمماثل الصحيح أمر بالغ الأهمية لمنع الطفرات الجينية.

إن علامات التقسيم بين مراحل دورة الخلية والمراحل الفرعية للطور البيني والانقسام هي حيلة يستخدمها العلماء ليكونوا قادرين على وصف عملية انقسام الخلية. في الطبيعة ، تكون العملية سلسة ولا تنتهي أبدًا. المرحلة الأولى من الانقسام تسمى الطور الأول. يبدأ بالكروموسومات في الحالة التي كانت عليها في نهاية G₂ مرحلة الطور البيني ، مكررة مع كروماتيدات شقيقة متصلة بواسطة السنتروميرات. خلال الطور الأولي ، يتكثف حبلا الكروماتين ، مما يسمح للكروموسومات (أي كل زوج من الكروماتيدات الشقيقة) بالظهور تحت المجهر الضوئي. تستمر الكواكب في النمو لتصبح أنابيب دقيقة ، والتي تشكل ألياف مغزل. بحلول نهاية الطور الأولي ، ينهار الغشاء النووي ، وتتصل ألياف المغزل لتشكيل شبكة هيكلية في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلية. نظرًا لأن الكروموسومات تطفو الآن بحرية في السيتوبلازم ، فإن ألياف المغزل هي الدعم الوحيد الذي يمنعهم من الطفو في الضلال.

تنتقل الخلية إلى الطور الطوري بمجرد أن يذوب الغشاء النووي. تقوم ألياف المغزل بنقل الكروموسومات إلى خط استواء الخلية. يُعرف هذا المستوى باسم خط استواء المغزل أو لوحة الطور. لا يوجد شيء ملموس هناك. إنه ببساطة مستوى تصطف فيه جميع الكروموسومات ، والتي تشطر الخلية إما أفقيًا أو عموديًا ، اعتمادًا على كيفية عرض الخلية أو تخيلها (للحصول على تمثيل مرئي لهذا ، انظر موارد). في البشر ، هناك 46 مركزًا مركزيًا ، وكل واحدة متصلة بزوج من الأخوات الكروماتيدات. يعتمد عدد السنتروميرات على الكائن الحي. كل مركز متصل بألياف مغزل. تتباعد ألياف المغزل بمجرد مغادرتهم السنترومير ، بحيث تتصل بالهياكل الموجودة على أقطاب متقابلة للخلية.

تتحول الخلية إلى طور الطور ، وهو أقصر مراحل الانقسام الفتيلي الأربعة. ألياف المغزل التي تربط الكروموسومات بأقطاب الخلية تقصر وتتحرك بعيدًا باتجاه أقطابها الخاصة. عند القيام بذلك ، يقومون بتفكيك الكروموسومات التي يرتبطون بها. تنقسم القسيمات المركزية أيضًا إلى قسمين حيث يسافر النصف مع كل أخت كروماتيد باتجاه قطب معاكس. نظرًا لأن كل كروماتيد يحتوي الآن على مركزه المركزي ، فإنه يطلق عليه الكروموسوم مرة أخرى. وفي الوقت نفسه ، تطول ألياف مغزل مختلفة متصلة بكلا القطبين ، مما يتسبب في نمو المسافة بين قطبي الخلية ، بحيث تتسطح الخلية وتستطيل. تحدث عملية الطور بطريقة بحيث في النهاية ، يحتوي كل جانب من جوانب الخلية على نسخة واحدة من كل كروموسوم.

Telophase هي المرحلة الرابعة والأخيرة من الانقسام. في هذه المرحلة ، فإن الكروموسومات المعبأة بإحكام شديد - والتي تم تكثيفها لزيادة دقة النسخ المتماثل - تفك نفسها. تذوب ألياف المغزل ، وتسمى العضية الخلوية الشبكة الأندوبلازمية يصنع أغشية نووية جديدة حول كل مجموعة من الكروموسومات. هذا يعني أن الخلية لديها الآن نواتان ، لكل منهما جينوم كامل. الانقسام الكامل.

الآن بعد أن تم تقسيم النواة ، تحتاج بقية الخلية إلى الانقسام أيضًا حتى يمكن فصل الخليتين. تُعرف هذه العملية باسم يظهر. إنها عملية منفصلة عن الانقسام ، على الرغم من أنها تحدث غالبًا مع الانقسام. يحدث ذلك بشكل مختلف في الخلايا الحيوانية والنباتية ، لأنه عندما يكون للخلايا الحيوانية غشاء خلية بلازما فقط ، يكون للخلايا النباتية جدار خلوي صلب. في كلا النوعين من الخلايا ، توجد الآن نواتان متميزتان في خلية واحدة. في الخلايا الحيوانية ، تتشكل حلقة مقلصة في منتصف الخلية. هذه حلقة من الخيوط الدقيقة تلتف حول الخلية ، وتشد غشاء البلازما في المركز مثل مشد حتى تخلق ما يعرف باسم ثلم الانقسام. بعبارة أخرى ، تتسبب الحلقة المقلصة في تشكيل الخلية لشكل الساعة الرملية الذي يصبح أكثر وضوحًا ، حتى تنقسم الخلية إلى خليتين منفصلتين تمامًا. في الخلايا النباتية ، تخلق عضية تسمى مجمع جولجي حويصلات ، وهي عبارة عن جيوب سائلة مرتبطة بالغشاء على طول المحور الذي يقسم الخلية بين النواتين. تحتوي هذه الحويصلات على عديد السكاريد اللازمة لتشكيل صفيحة الخلية ولوحة الخلية في النهاية يندمج مع جدار الخلية ويصبح جزءًا من جدار الخلية الذي كان يضم الخلية الفردية الأصلية ، ولكنه الآن موطن لاثنين الخلايا.

تتطلب دورة الخلية قدرًا كبيرًا من التنظيم للتأكد من أنها لا تستمر دون استيفاء شروط معينة داخل وخارج الخلية. بدون هذا التنظيم ، سيكون هناك طفرات جينية غير خاضعة للرقابة ، ونمو الخلايا خارج نطاق السيطرة (السرطان) ، ومشاكل أخرى. تحتوي دورة الخلية على عدد من نقاط التفتيش للتأكد من أن الأمور تسير بشكل صحيح. إذا لم تكن كذلك ، يتم إجراء الإصلاحات ، أو يبدأ موت الخلية المبرمج. أحد المنظمين الكيميائيين الأساسيين لدورة الخلية هو كيناز المعتمد على السيكلين (CDK). هناك أشكال مختلفة من هذا الجزيء تعمل في نقاط مختلفة في دورة الخلية. على سبيل المثال ، البروتين ص 53 يتم إنتاجه عن طريق الحمض النووي التالف في الخلية ، والذي سيؤدي إلى إلغاء تنشيط مجمع CDK في G₁/ S ، مما يوقف تقدم الخلية.