الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم

7-2 الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم

Mitosis and Cytokinesis

الفكرة الرئيسة

تتكاثر الخلايا الجسمية في المخلوقات الحية حقيقية النوى بوساطة الانقسام المتساوي وعملية انقسام السيتوبلازم.

الربط مع الحياة

للعديد من الأحداث المألوفة دورة في الطبيعة. وبعد كل من تعاقب الليل والنهار، وتغير الفصول عامًا بعد عام، وظهور المذنبات في الفضاء، أمثلة على أحداث دورية. للخلايا أيضًا أحداث دورية تتمثل في دورة نمو وتكاثر.

الأهداف

• تعرف أحداث كل مرحلة من مراحل الانقسام المتساوي.
• تشرح عملية انقسام السيتوبلازم.

مراجعة المفردات

دورة الخلية: سلسلة مراحل النمو في عمر الخلية الذي يلي خلال حياتها.

المفردات الجديدة

الطور التمهيدي
الكروماتيد الشقيق
السنترومير
الجهاز المغزلي
الطور الاستوائي
الطور الانفصالي
الطور النهائي

---

الانقسام المتساوي

Mitosis

تتضمن دورة الخلية الطور البيني، والانقسام المتساوي، وانقسام السيتوبلازم. وفي أثناء الانقسام المتساوي تنفصل المادة الوراثية المضاعفة، وتصبح الخلية جاهزة للانقسام إلى خليتين.

وبعد انفصال مادة DNA المضاعفة، العامل الأساسي في الانقسام المتساوي، فهذا يسمح للمعلومات الوراثية في الخلية بالانتقال إلى الخلايا الجديدة المتطابقة. وتنتج خليتين متطابقتين وراثيًا.

وتستمر المخلوقات الحية عديدة الخلايا في عملية الانقسام المتساوي لزيادة عدد الخلايا خلال نموها، ولتعويض الخلايا التالفة. هل تذكر أنك جرحت يومًا؟ تنقسم خلايا الجلد عند الجرح نتيجة الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم لتكوين خلايا جلد جديدة تملأ الفراغ الذي سببه الجرح للجلد.

---

مراحل الانقسام المتساوي

The Stages of Mitosis

الطور التمهيدي

Prophase

تسمى المرحلة الأولى من الانقسام المتساوي الطور التمهيدي Prophase. يرتبط كروماتينا الخلية بعضهما مع بعض في هذا الطور، وتتكثف إلى كروموسومات في صورة حرف X كما في الشكل 7-4.

وفي هذه الحالة يكون كل كروموسوم على شكل تركيب مفرد يحتوي المادة الوراثية التي سبق أن تضاعفت في الطور البيني.

وكل نصف من الكروموسوم يسمى الكروماتيد الشقيق. والكروماتيدات الشقيقة تراكيب تحتوي نسخًا متطابقة من DNA.

أما التركيب الذي في منتصف الكروموسوم، والذي يربط الكروماتيدات الشقيقة بعضها مع بعض، فيسمى السنترومير centromere، وهو تركيب مهم؛ لأنه يضمن انتقال نسخة كاملة من DNA المتضاعف إلى الخلايا الجديدة في نهاية دورة الخلية.

الصورة المرتبطة

p01_الكروموسومات_في_الطور_التمهيدي.png

الشكل 7-4

الكروموسومات في الطور التمهيدي هي كروماتيدات شقيقة يرتبط بعضها ببعض في نقطة مركزية تسمى السنترومير.

ماذا قرأت؟

قارن بين الحدث الرئيس في الطور البيني والحدث الرئيس في الانقسام المتساوي.

---

الصفحة 178

دورة الخلية

Cell Cycle

الصورة المرتبطة

p02_دورة_الخلية_ومراحل_الانقسام_المتساوي.png

الشكل 7-5

تبدأ مرحلة الطور البيني، يتبعها الانقسام المتساوي الذي يحدث في أربعة مراحل، هي: الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي. وينتج عن الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم تكوين خلية جديدة.

مراحل دورة الخلية كما في الشكل

1. الطور البيني

• تنمو الخلية وتقوم بعملياتها الطبيعية.
• يتضاعف DNA.

2. الطور التمهيدي

• يختفي الغلاف النووي.
• تختفي النوية.
• تتكثف الكروموسومات.
• تتكون الخيوط المغزلية بين الأقطاب.

3. الطور الاستوائي

• ترتبط الكروموسومات مع الخيوط المغزلية.
• تصطف الكروموسومات على طول خط استواء الخلية.

4. الطور الانفصالي

• تقصر الخيوط المغزلية.
• تنفصل الكروماتيدات الشقيقة، وتتحرك إلى قطبي الخلية المتقابلين.

5. الطور النهائي

• تصل الكروموسومات إلى أقطاب الخلية.
• يتكون الغلاف النووي مرة أخرى.
• تظهر النوية مرة أخرى.
• تقل كثافة الكروموسومات.

6. انقسام السيتوبلازم

• تنقسم الخلية الناتجة.
• تتكون خليتان جديدتان.
• يحدث تخصر إلى الداخل في منتصف الخلية إلى أن تنقسم الخلية إلى خليتين.

---

الصفحة 179

الصورة المرتبطة

p03_الطور_التمهيدي_وتكوين_الجهاز_المغزلي.png

الشكل 7-6

يتكون الجهاز المغزلي في الخلايا الحيوانية من الخيوط المغزلية والمريكزات والألياف النجمية.

مع استمرار الطور التمهيدي تختفي النوية، ويبدأ تكوين تراكيب خاصة من الأنيبيبات الدقيقة في السيتوبلازم تسمى الخيوط المغزلية.

ويوجد زوج آخر من الأنيبيبات الدقيقة في الخلايا الحيوانية وبعض خلايا الطلائعيات يسمى المريكزات التي تنتقل إلى قطبي الخلية، ومنها يخرج نوع آخر من الأنيبيبات الدقيقة يسمى الخيوط، أو الألياف، النجمية التي لها شكل يشبه النجم.

ويسمى التركيب الكلي الذي يضم الخيوط المغزلية والمريكزات والألياف النجمية الجهاز المغزلي، كما في الشكل 7-5. وللجهاز المغزلي أهمية كبرى في حركة الكروموسومات وتنظيمها في انقسام الخلية. والمريكزات ليست جزءًا من الجهاز المغزلي في الخلايا النباتية.

يختفي الغلاف النووي عند نهاية الطور التمهيدي، وترتبط الخيوط المغزلية مع الكروماتيدات الشقيقة في كل كروموسوم على جانبي السنترومير من جهة، وبأقطاب الخلية المتقابلة من جهة أخرى، وهذا الترتيب يضمن حصول كل خلية جديدة على نسخة كاملة من المادة الوراثية DNA.

---

الطور الاستوائي

Metaphase

خلال الطور الاستوائي metaphase، وهو الطور الثاني من الانقسام المتساوي، يتم سحب الكروماتيدات الشقيقة بوساطة بروتينات حركة على طول الجهاز المغزلي في اتجاه مركز الخلية، لاصطفافها وترتيبها في الوسط، أو على خط استواء الخلية، كما في الشكل 7-6.

الصورة المرتبطة

p03_الطور_الاستوائي_وترتيب_الكروموسومات.png

الشكل 7-7

خلال الطور الاستوائي تترتب الكروموسومات على طول خط استواء الخلية.

استنتج

إذا انتصفت الكروموسومات على طول خط استواء الخلية؟

---

الصفحة 180

ويعد الطور الاستوائي من أقصر الأطوار في الانقسام المتساوي، إلا أنه عندما ينتهي بنجاح فإنه يضمن حصول الخلايا الجديدة على نسخ سليمة من الكروموسومات.

---

الطور الانفصالي

Anaphase

يتم سحب الكروماتيدات وتباعد بعضها عن بعض في الطور الانفصالي anaphase، أي في المرحلة الثالثة من الانقسام المتساوي.

في هذا الطور تقصر أنيبيبات الجهاز المغزلي الدقيقة، مما يؤدي إلى سحب الكروماتيدات الشقيقة من منطقة السنترومير، ومن ثم انفصالها إلى كروموسومين متطابقين.

تنفصل جميع الكروماتيدات الشقيقة في الوقت نفسه، ويحرك كل كروموسوم جديد إلى أحد قطبي الخلية.

وفي نهاية الطور الانفصالي تقوم الأنيبيبات الدقيقة بمساعدة البروتينات الحركية على سحب الكروموسومات في اتجاه أقطاب الخلية.

---

مختبر تحليل البيانات 7-1

بناء على بيانات حقيقية

توقع النتائج

ماذا يحدث للأنيبيبات الدقيقة؟

يجري العلماء تجارب لتتبع الكروموسومات على طول الأنيبيبات الدقيقة في أثناء الانقسام المتساوي. فهم يدرسون تغير طول الأنيبيبات الدقيقة لمعرفة ما إذا كانت الكروموسومات تنجذب في اتجاه واحد من الأقطاب.

في هذه التجربة، وضعت إشارة على الأنيبيبات الدقيقة بواسطة صبغة مشعة، وتتبع موضع هذه الصبغة في الخيط المعلق بالكروموسوم باستخدام الليزر لإزالة المادة المشعة من تلك المنطقة، كما في الشكل.

البيانات والملاحظات

توضح الصورة مقارنة بين:

• أنيبيبات معلّمة بالفوسفور.
• أنيبيبات معلّمة بالليزر.

التفكير الناقد

• اشرح: ما الهدف من استخدام الصبغة المشعة؟
• توقع: ارسم شكلًا يبين كيف تغير الخلية في الطور الانفصالي.

الصورة المرتبطة

p04_مختبر_تحليل_البيانات_الانيبيبات_الدقيقة.png

---

الصفحة 181

الطور النهائي

Telophase

تسمى المرحلة النهائية من الانقسام المتساوي الطور النهائي telophase.

وفي أثناء هذا الطور تصل الكروموسومات إلى أقطاب الخلية، وتصبح أقل كثافة وترتخي، كما في الشكل 7-7، ويبدأ تكون غلافين نوويين جديدين، وتبدأ النويات في الظهور، ويتحلل الجهاز المغزلي.

وتعيد الخلية تدوير بعض الأنيبيبات الدقيقة لبناء أجزاء متنوعة من الهيكل الخلوي.

وعلى الرغم من انتهاء المراحل الأربع من الانقسام المتساوي وانقسام المادة النووية، إلا أن عملية انقسام الخلية لم تكتمل بعد.

الصورة المرتبطة

p05_الطور_النهائي.png

الشكل 7-8

في نهاية الطور النهائي يكتمل تضاعف المادة الوراثية في الخلية، وتصبح في النواة، ولكن لم تنقسم الخلية تمامًا بعد.

---

انقسام السيتوبلازم

Cytokinesis

تمثل المرحلة التالية لانتهاء الانقسام المتساوي عامة أخرى تسمى انقسام السيتوبلازم، تؤدي إلى انقسام السيتوبلازم، وينتج عن ذلك خليتان تحتويان على نسخ متطابقة.

في الخلايا الحيوانية يحدث انقسام السيتوبلازم من خلال الأنيبيبات الدقيقة التي تضغط على السيتوبلازم، كما في الشكل 7-8، ويسمى مكان ضغط السيتوبلازم التخصر.

الصورة المرتبطة

p05_انقسام_السيتوبلازم_في_الخلايا_الحيوانية_والنباتية.png

الشكل 7-9

يبين في الخلية النباتية أن صفيحة خلوية تقسم الخلية إلى خليتين جديدتين.
أما في الخلية الحيوانية فيبدأ انقسام السيتوبلازم بتخصر يفصل الخلية في النهاية إلى خليتين.

---

الصفحة 182

تتميز الخلايا النباتية بوجود جدار صلب يحيط غشاءها البلازمي. فبدلًا من تخصر الخلية تتكون الصفيحة الخلوية، الصفيحة الوسطى، بين نوى الخلايا الجديدة، الشكل 7-9.

ثم تتكون الجدر الخلوية على جانبي الصفيحة الخلوية، وبمجرد اكتمال الجدار الخلوي الجديد تنتج خليتان متطابقتان وراثيًا.

الخلايا البدائية النوى التي تنقسم بالانشطار الثنائي تنقسم مرة ثانية، فعندما تتضاعف مادتها الوراثية تلتصق كلتا النسختين بالغشاء البلازمي، وبعد أن ينمو الغشاء البلازمي يتم سحب جزيئات DNA المتضاعفة بعيدًا. وعندما يكتمل انشطار الخلية تنتج خليتان جديدتان متطابقتان.

---

التقويم 7-2

الصورة المرتبطة

p06_تقويم_الانقسام_المتساوي_وانقسام_السيتوبلازم.png

الخلاصة

• تحدث عملية الانقسام المتساوي عندما ينقسم DNA المضاعف.
• تتضمن مراحل الانقسام المتساوي: الطور التمهيدي، والاستوائي، والانفصالي، والنهائي.
• ينتج عن عملية انقسام السيتوبلازم خلايا جديدة متطابقة وراثيًا.

فهم الأفكار الرئيسة

• الفكرة الرئيسة: اشرح لماذا لا ينتج عن الانقسام المتساوي خلايا جديدة متشابهة في الصفات؟
• صف أحداث كل مرحلة من مراحل الانقسام المتساوي.
• ارسم أجزاء كروموسوم في الطور التمهيدي.
• حدد مرحلة الانقسام المتساوي التي تقضي فيها الخلية أطول حياتها.
• قارن بين انقسام السيتوبلازم في خلية نباتية وخلية حيوانية.

التفكير الناقد

• كوّن فرضية: ماذا يحدث إذا حقنت خلية بدواء ما يمنع الأنيبيبات الدقيقة من الحركة ولا يؤثر في انقسام السيتوبلازم؟
• الرياضيات في علم الأحياء: إذا تمت خلية نباتية دورتها في 24 ساعة، فما عدد الخلايا التي تنتجها في أسبوع؟