مراحل دورة الخلية النموذجية

نوعي الخلايا الحية لهما دورات خلوية مختلفة. بدائيات النوى هي كائنات حية بسيطة ليس لخلاياها نواة ؛ تنمو هذه الخلايا ثم تنقسم دون اتباع دورة خلية معقدة. الخلايا حقيقية النواة لها بنية معقدة مع نواة وعضيات مثل الميتوكوندريا. في الخلايا حقيقية النواة ، تتكون دورة الخلية النموذجية من عملية انقسام خلوي من أربع مراحل تسمى الانقسام المتساوي (تضيف المصادر الأحدث مرحلة خامسة) و a ثلاث إلى أربع مراحل الطور البيني الذي تقضي فيه الخلية معظم وقتها.

في كل من الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة تنقسم دورة الخلية بينهما انقسام الخلية والفترة بين الانقسامات. تنمو الخلايا بدائية النواة طالما أن العناصر الغذائية المطلوبة متوفرة ، وهناك مساحة كافية ولا تتراكم النفايات. عندما يصلون إلى حجم معين ، ينقسمون إلى قسمين.

بالنسبة للخلايا حقيقية النواة ، يعتمد نمو الخلايا وانقسامها على العديد من العوامل. غالبًا ما تشكل الخلايا حقيقية النواة جزءًا من كائن متعدد الخلايا ، ولا يمكنها النمو والانقسام بشكل مستقل. بالنسبة لهم ، يتم تنسيق الانقسام الفتيلي ومراحل دورة الخلية البينية مع الخلايا الأخرى للكائن الحي. الخلايا

تحتوي الخلايا بدائية النواة على مرحلتين فقط في دورة الخلية. هم إما في مرحلة النمو أو ، إذا كانت كبيرة بما يكفي ، فإنها تدخل في الانشطار النووي المسرح. تتمثل استراتيجية البقاء للعديد من بدائيات النوى في التكاثر بسرعة حتى الوصول إلى حدود خارجية مثل نقص العناصر الغذائية. نتيجة لذلك ، يمكن أن يحدث الجزء الانشطاري من دورة الخلية بسرعة كبيرة.

الخطوة الأولى في مرحلة الانشطار هي تكرار الحمض النووي. تحتوي الخلايا بدائية النواة على خيط دائري واحد من الحمض النووي متصل بغشاء الخلية. أثناء الانشطار ، يتم عمل نسخة من الحمض النووي وربطها بغشاء الخلية أيضًا. مع استطالة الخلية استعدادًا للانشطار ، يتم فصل نسختين من الحمض النووي عن بعضهما البعض إلى طرفي نقيض للخلية.

يتم ترسيب مادة غشاء الخلية الجديدة بين طرفي الخلية ، وينمو جدار جديد بينهما. عند اكتمال جدار الخلية الجديد ، تنفصل خليتان جديدتان وتدخلان مرحلة النمو في دورة الخلية. تحتوي كل خلية جديدة على خيط متطابق من الحمض النووي وحصة من مادة الخلية الأخرى.

مثل الخلايا بدائية النواة ، يتعين على خلايا حقيقيات النوى أن تنسخ الحمض النووي الخاص بها وتنقسم إلى خليتين ابنتيتين. هذه العملية معقدة لأنه يجب نسخ العديد من خيوط الحمض النووي ، ويجب تكرار بنية الخلية حقيقية النواة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تتكاثر الخلايا المتخصصة بسرعة بينما تنقسم الخلايا الأخرى بصعوبة ويخرج البعض الآخر من دورة الخلية تمامًا.

تنقسم الخلايا حقيقية النواة لأن الكائن الحي ينمو ، أو لأنه يحل محل الخلايا المفقودة. على سبيل المثال ، يجب أن تنمو الكائنات الحية ككل ، ويجب أن تنقسم خلاياها. تموت خلايا الجلد باستمرار وتتساقط من سطح الكائن الحي. يجب أن تنقسم باستمرار لتعويض تلك الخلايا المفقودة. الخلايا الأخرى مثل الخلايا العصبية في الدماغ عالية التخصص ولا تنقسم على الإطلاق. يعتمد ما إذا كانت الخلية لديها دورة خلية نشطة على دورها في الجسم.

حتى الخلايا التي تنقسم بانتظام تقضي معظم وقتها في الطور البيني ، تستعد للانقسام. يحتوي Interphase على المراحل الأربع التالية:

• تسمى مرحلة الفجوة الأولى جي₁. إنها مرحلة الراحة بعد أن تنتهي الخلية من الانقسام عن طريق الانقسام وقبل أن تبدأ في الاستعداد لانقسام آخر.
• من G1 ، قد تخرج الخلية من دورة الخلية وتدخل إلى جي₀ مرحلة. عمل₀لم تعد الخلايا تنقسم أو تستعد للانقسام.
• تبدأ الخلايا في التحضير للقسمة بالخروج من G₁ ودخول التوليف أو س المسرح. يتم تكرار الحمض النووي للخلية خلال المرحلة S كخطوة أولى للانخراط في الانقسام الفتيلي.
• بمجرد اكتمال تكرار الحمض النووي ، تدخل الخلية مرحلة الفجوة الثانية ، جي₂. خلال G₂ يتم التحقق من التكرار الصحيح للحمض النووي ويتم إنتاج بروتينات الخلية الضرورية لتقسيم الخلايا.

تفصل مراحل الفجوة الانقسام عن عملية تكرار الحمض النووي. يعد هذا الفصل أمرًا بالغ الأهمية للتأكد من أن تلك الخلايا ذات النسخ المتماثل الكامل والدقيق للحمض النووي هي فقط التي يمكنها الانقسام. جي₁ يتضمن نقاط التفتيش التي تتحقق من أن الخلية قد انقسمت بنجاح وأن الحمض النووي الخاص بها قد تم تشكيله بشكل صحيح. جي₂ نقاط تفتيش مختلفة للتأكد من نجاح تكاثر الحمض النووي. يتم التحقق من سلامة الحمض النووي ، ويمكن إلغاء الانقسام الخلوي أو تأجيله.

بمجرد خروج الخلية من الطور البيني و G₂، تنقسم الخلية أثناء الانقسام. في بداية الانقسام ، توجد نسخ مكررة من الحمض النووي ، وقد أنتجت الخلية ما يكفي المواد والبروتينات والعضيات والعناصر الهيكلية الأخرى للسماح بتقسيم الخلية إلى قسمين الخلايا الوليدة. المراحل الأربع للانقسام هي كما يلي:

• الطور الأول. يشكل الحمض النووي للخلية أزواجًا من الكروموسومات ، ويذوب الغشاء النووي. يبدأ المغزل الذي تنفصل على طوله الكروموسومات في التكوين. أحدث المصادر مكان بروميثافيز بعد الطور الأول ولكن قبل الطور الطوري.
  
• الطورية. اكتمل تشكيل المغزل. وتصطف الكروموسومات عند لوحة الطور الفوقي ، وهي مستوى في منتصف المسافة بين نهايات المغزل.
• طور. تبدأ الكروموسومات في الهجرة على طول المغزل ، حيث تنتقل كل من التكرارات إلى نهايات متقابلة للخلية مع استطالة الخلية.
• Telophase. اكتملت هجرة الكروموسومات ، وتشكلت نواة جديدة لكل مجموعة. يذوب المغزل ويتشكل غشاء خلوي جديد بين الخليتين الوليدين.

الانقسام المتساوي يحدث بسرعة نسبيًا. تدخل الخلايا الجديدة الطور البيني G₁ المسرح. غالبًا ما تتمايز الخلايا الجديدة في هذه المرحلة وتصبح خلايا متخصصة مثل خلايا الكبد أو خلايا الدم. تظل بعض الخلايا غير متمايزة وهي مصدر لمزيد من الخلايا التي يمكن أن تنقسم وتصبح متخصصة. تأتي إشارات انقسام الخلايا والتمايز والتخصص من خلايا أخرى في الكائن الحي.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لدورة الخلية في إنتاج الخلايا الوليدة ب الكود الجيني مطابق للخلية الأصلية. هذا هو المكان الذي يمكن أن تتعطل فيه الدورة مع أكثر الآثار الضارة ، وهذا ما تحاول نقاط التفتيش في مراحل الفجوة تجنبه. خلايا الابنة مع خلل في الحمض النووي وبالتالي فإن الشفرة الوراثية المعيبة يمكن أن تسبب السرطان وأمراض أخرى. يمكن للخلايا التي تفتقر إلى نقاط التفتيش أن تتكاثر بطريقة غير منضبطة ويمكن أن تخلق نموًا وأورامًا.

عندما تكتشف خلية مشكلة في نقطة تفتيش ، يمكنها محاولة إصلاح المشكلة أو ، إذا لم تستطع ، يمكن أن تؤدي إلى موت الخلية أو موت الخلايا المبرمج. تساعد مراحل دورة الخلية المعقدة ونقاط التفتيش على ضمان أن الخلايا السليمة فقط التي تحتوي على حمض نووي تم التحقق منه يمكنها التكاثر وإنتاج ملايين الخلايا الجديدة التي ينتجها الجسم الطبيعي بانتظام.

تؤدي دورة الخلية التي لا تعمل بشكل صحيح بسرعة إلى خلايا معيبة. إذا لم يتم اكتشاف هذه الأشياء عند نقطة تفتيش ، فقد تكون النتيجة كائنًا لا يمكنه أداء الوظائف الطبيعية مثل البحث عن الطعام أو التكاثر. إذا كانت الخلايا المعيبة موجودة في عضو رئيسي مثل القلب أو الدماغ ، فقد يؤدي ذلك إلى موت الكائن الحي.