من المسؤول عن انقسام الخلية؟
تخضعُ جميع الكائنات الحيّة للانقسام الخلوي في إحدى مراحل تطوّرها، ففي الكائنات أحاديّة الخلية ويكون الانقسامُ مهمًا جدًا للبقاء ويسمّى الاستنساخ، من المسؤول عن انقسام الخلية؟
الانقسام الخلوي هو أساس الحياة، حيث يمكن للخلايا أن تنقسم بطريقتين هما: الانقسام الفتيلي (الخيطي، المغزلي، المتساوي)، والانقسام الاختزالي. عندما تسمع بالانقسام الخلوي عادةً ما يتبادر إلى ذهنك الانقسام الخيطي أي عملية صنع الخلايا الجديدة في الجسم، أما الانقسام الاختزالي هو نوع من انقسام الخلايا ينتج عنه خلايا البويضات والحيوانات المنوية.
في الانقسام الفتيلي: تُضاعِف الخلية الحيّة جميع محتوياتها، بما في ذلك الكروموسومات الخاصة بها، وتنقسم لتشكل خليتين ابنتين متطابقتين، يتم التحكم في خطوات هذا الانقسام بعناية فائقة من قبل عدد من الجينات، عندما لا تجري عمليّة الانقسام الفتيلي بشكل منتظم، يمكن أن تحدث بعض المشاكل الصحيّة كالسرطان.
في الانقسام الاختزالي: تقوم هذه العملية على تخفيض عدد الكروموسومات إلى النصف، من 46 إلى 23 وذلك لتكوين خلايا الحيوانات المنوية وخلايا البويضة، وعند حدوث الحمل تتحد الحيوانات المنوية وخلايا البويضة، ويساهم كل منهما بـ 23 كروموسومًا بحيث يكون الجنين الناتج يحتوي كالمعتاد على 46 كروموسومًا؛ وعليه فإن الانقسام الاختزالي هو الذي يضمن أن البشر لديهم نفس عدد الكروموسومات في كل جيل، كما أنه يتيح التنوع الجيني من خلال عملية خلط الحمض النووي أثناء انقسام الخلايا.
من المسؤول عن انقسام الخلية؟
الانقسام الخلوي هو العملية التي تنقسم فيها الخلية إلى خليتين منفصلتين تحتوي كل منهما على نفس الكمية من الحمض النووي تمامًا مثل الخلية الأصلية
أثناء عملية الانقسام يتضاعف الحمض النووي والعضيات (organelles) في الخلية الأصلية، بحيث تحتوي كل خلية ابنة على محتوى داخلي مماثل للخلية الأم.
بعض العضيات لها أدوار محددة للغاية تدعم عملية الانقسام؛ حيث تتكون دورة انقسام الخلية من مرحلتين رئيسيتين:
- المرحلة البينية: هي مرحلة التحضير وما قبل الإنقسام.
- الانقسام الميتوزي: وهي المرحلة التي تنقسم فيها الخلية بالفعل.
يتضمن الطور البيني ثلاث مراحل وتتضافر ثلاث عضيات خلوية لتؤدي وظائف محددة لكي يحدث الانقسام الميتوزي وهما:
- الشبكة الإندوبلازمية الملساء (smooth endoplasmic reticulum).
- الميتوكوندريا (mitochondria).
- والجسيمات المركزية (centrosomes).
تتضاعف الجسيمات المركزية خلال الطور البيني ولكنها تؤدي وظائفها أثناء الانقسام الميتوزي نفسه، لكن الشبكة الإندوبلازمية الملساء والميتوكوندريا تؤديان وظيفتهما أثناء الطور البيني وقبل حدوث الانقسام الميتوزي.
الشبكة الإندوبلازمية الملساء: واحدة من وظائف الشبكة الإندوبلازمية الملساء هي صنع الدهون الفوسفاتية، وهي اللبنات التي تشكل أغشية الخلية.
الميتوكوندريا: تحتاج الخلية إلى العديد من آلات البروتين في عملية الانقسام الميتوزي، تعمل هذه آلات بجزيئات الطاقة المعروفة بأدينوزين ثلاثي الفوسفات ATP، الميتوكوندريا هي العضيات الخلوية المتخصصة في إنتاج الكثير من ATP.
الجسيمات المركزية وخيوط المغزل: الجسيمات المركزية هي البروتينات التي تشكل خيوط المغزل (spindle fibres)، تُسمى هذه الألياف بالأنابيب الدقيقة، تتضاعف الجسيمات المركزية خلال الطور البيني لكي يكون هناك نسخة منه في كل خلية ناتجة، ولكن قبل اكتمال عملية الانقسام، تكون مهمة الجسيمات المركزية هي تكوين قطب شمالي وآخر جنوبي، يتم ربط هذين القطبين بخيوط المغزل التي تبدأ بفصل الحمض النووي المتضاعف وجذب نسخه واحدة باتجاه كل قطب حتى تتقلص الخلية من المنتصف وتنقسم إلى خليتين تحتوي كل منهما على نفس مكونات الخلية الأم.
مكونات الخلية الأساسية المسؤولة عن الانقسام
- غشاء الخلية: الوظيفة الرئيسية هي التحكم في ما يدخل ويخرج من الخلية، وهو مصنوع من طبقة مزدوجة من الدهون مدمجة بجزيئات بروتينية ذات مظهر غير متجانس، بسبب وجود الدهون، يمكن أن تمر فقط بعض الأجسام الصغيرة جدًا عبرها، مثل الماء والأكسجين، وهنا يأتي دور البروتينات فهي تعمل كحامل لجزيئات أكبر كالمواد المغذية. يجب أن يكون الغشاء موجودًا للحفاظ على كل شيء بالداخل فهو يعمل كحاجز، وتعمل بعض هذه البروتينات كمستقبلات لرسائل من خلايا أخرى أو من الدم.
- نواة: مركز التحكم في الخلية، لأن النواة تحتوي على كروموسومات تتكون من خيوط طويلة من الجزيئات تسمى DNA يحمل الحمض النووي رسائل حول كيفية تجميع البروتينات، التي ستستخدم في البناء (الجلد والعضلات). كما أن الإنزيمات هي بروتينات تشارك في جميع التفاعلات الكيميائية للخلية، فهي محفزات تسرع التفاعلات الكيميائية الخلوية.
- المريكزات: هي عضيات مقترنة موجودة في السيتوبلازما فقط للمشاركة في انقسام الخلايا، تتضاعف بشكل أزواج أولاً ثم ينتقل كل زوج إلى مكان يسمى قطب الخلية وهي مسؤولة عن تثبيت ألياف المغزل.
- الأنابيب المجهرية: هي أنابيب مصغرة تعمل كهيكل عظمي للخلية، في الإنقسام الفتيلي وتعيد الأنابيب الدقيقة ترتيب نفسها في ألياف المغزل التي تمتد بين المريكزات وتلتصق بالكروموسومات لتحريكها.
مراحل دورة الخلية
تتألف دورة حياة الخلية الحية من عدة مراحل متتالية تحدث بدقة متناهية وتنظيمٍ سيُذهلك عندما تدخل في تفاصيله وتعلم أن أمورًا بالغة التعقيد والصعوبة تحدث على مستوى الخلية التي لا تُرى بالعين المجردة، وتبدأ دورة الحياة هذه بالانقسام الخلوي الذي يتفعَّل كاستجابة لمجموعة من البروتينات الخاصة التي تسمى بروتين كيناز؛ وهي عبارة عن مزيج من cyclin وأنزيم كيناز محفز يعتمد على cyclin (cdk)، ويُعتبر هذا المزيج القادح الأساسي لعملية الانقسام بعد ارتباطه بمواقع محددة ويُعتبر الرسائل والإشارات التي تدفع المادة الوراثية لإعطاء أوامرها للخلية ببدء الانقسام الخلوي، كما تُشارك عُضيات مهمة في الخلية لعملية الانقسام مثل الأجسام الميتوكوندرية والمُريكات وخيوط المغزل الانقسامي.
تختلف مراحل انقسام الخلية حسب نوعه ونوع الخلية؛ فيوجد:
- الانقسام الخيطي أو المتساوي أو الميتوزي: وهو الانقسام الذي ينتج عنه خليتين بنتين طبق الأصل عن الخلية الأم وتحتويان على عدد متماثل من الكروموسومات ويُماثل العدد الموجود في نواة الخلية الأم، ويُقسم بدوره إلى:
- الطور التمهيديّ: حيثُ يكبر حجم الخلية قليلًا، وتتضاعف المادة الوراثية المتمثلة بأزواج الكروموسومات لتُشكل ما يُعرف بالكروماتيدات الشقيقة التي يتصل كل فردين منها بواسطة قطعة السنترومير، كما تتشكل الخيوط المغزلية في هذا الطور.
- الطور الاستوائيّ: حيثُ يتحطم الغلاف النووي، وتسحب الخيوط المغزلية الكروماتيدات لتوصلها إلى منتصف الخلية لتصطف بشكل عرضي وكأنها تقف على خط الاستواء.
- الطور الانفصاليّ: وهنا تنفصل الأزواج، ويُسحب كل فرد منها إلى أحد قطبي الخلية، كما ينخمص الغشاء الخارجي للخلية في منتصفه ليتهيًّأ للطور النهائي.
- الطور النهائيّ: يتكون غشاء نووي في كلا قطبي الخلية ليجمع بداخله الكروماتيدات المفصولة، وتتكون في نهاية هذا الطور خليتين بنتين متطابقتين.
- الانقسام الاختزالي أو المُنصِّف أو الميوزي: ويتميز بأن عدد الخلايا الناتجة هو أربعة وليس اثنتين فقط، ويحدث فقط في الخلايا الجنسية عند تكوين الأعراس سواءً المؤنثة أو المذكرة، ويُقسم بدوره إلى:
المرحلة الأولى التي تتألف من عدة أطوار؛ وهي:
- الطور البينيّ: حيثُ تتحضر الخلية للانقسام، ويزول الغشاء النووي، وتتشكل أزواج الكروموسومات المتماثلة المسماة بالكروماتيدات، وتتشكل خيوط المغزل الانقسامي.
- الطور التمهيديّ الأول: تتبادل الكروماتيدات المتجانسة أجزاءً من المادة الوراثية؛ ولهذا الفعل المسمى بـ”العبور” دور هام جدًا في حدوث التنوع الوراثي.
- الطور الاستوائيّ الأول: تصطف الكروماتيدات في منتصف الخلية.
- الطور الانفصاليّ الأول: يتفكك السنترومير وتنفصل الكروماتيدات ويُسحب كل فرد من الأزواج إلى أحد قطبي الخلية.
- الطور النهائيّ الأول: يتشكل غلاف نووي حول كل مجموعة كروموزومية في القطبين وتتشكل خليتين بنتين.
أما المرحلة الثانية فتتألف من:
- الطور التمهيديّ الثاني: تتضاعف المادة الوراثية في الخليتين البنتين السابقتين، ويزول غلافهما النووي وتتحضر كل منهما لانقسام جديد.
- الطور الاستوائيّ الثاني: تصطف الكروماتيدات الجديدة على خط الاستواء الخاص بكل خلية بنت جديدة.
- الطور الانفصاليّ الثاني: تنفصل الكروماتيدات وتسحبها خيوط المغزل إلى القطبين.
- الطور النهائيّ الثاني: تتشكل خليتين بنتين جديدتين من كل خلية بنت متشكلة في المرحلة الأولى ليُصبح العدد الإجمالي الناتج هو أربع خلايا، ولكن تحتوي كل منها على نصف المادة الوراثية الموجودة في نواة الخلية الأم الأصلية.