توجد مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات في جميع خلايا الجسم. الكروموسومات

مع مادة وراثية متطابقة.

الطور البيني

قبل أن تدخل الخلية المنقسمة إلى الانقسام الفتيلي، فإنها تمر بفترة من النمو تسمى الطور البيني. يمكن عادةً قضاء حوالي 90% من وقت الخلية في الطور البيني، والذي يحدث في ثلاث مراحل رئيسية:

• المرحلة G1: الفترة التي تسبق تركيب الحمض النووي. في هذه المرحلة، تزداد كتلة الخلية استعدادًا للانقسام.
• المرحلة S:الفترة التي يحدث خلالها تخليق الحمض النووي. تحدث هذه المرحلة في معظم الخلايا خلال فترة زمنية قصيرة جدًا.
• المرحلة G2:تستمر الخلية في تصنيع بروتينات إضافية ويزداد حجمها.

خلال الجزء الأخير من الطور البيني، لا تزال الخلية تحتوي على نويات. ويحد النواة الغلاف النووي وهي مكررة ولكن على شكل كروماتين. يوجد الزوجان من المريكزات، المتكونين من تضاعف زوج واحد، خارج النواة.

بعد مرحلة G2، يحدث الانقسام، والذي يتكون بدوره من عدة مراحل وينتهي بالانقسام الخلوي (الانقسام الخلوي).

مراحل الانقسام:

الطور التمهيدي (في الخلايا النباتية)

الطور التمهيدي هو مرحلة إضافية أثناء الانقسام غير موجودة في حقيقيات النوى الأخرى مثل الحيوانات أو الفطريات. إنه يسبق الطور التمهيدي ويتميز بحدثين مختلفين.

التغييرات التي تحدث في الطور التمهيدي:

• تشكيل شريط الطور التمهيدي - حلقة أنبوبية كثيفة تحتها.
• بداية نواة الأنابيب الدقيقة في الغلاف النووي.

الطور التمهيدي

في الطور التمهيدي يتكثف في كروموسومات منفصلة. ينهار الغلاف النووي وتتشكل مغازل عند قطبين متقابلين للخلية. الطور التمهيدي (مقارنة بالطور البيني) هو الخطوة الحقيقية الأولى في العملية الانقسامية.

التغييرات التي تحدث في الطور الأول:

• تتحول ألياف الكروماتين إلى كروموسومات، يحتوي كل منها على اثنين، متصلين لتكوين سنترومير. تتكون الألياف الانشطارية من الأنابيب الدقيقة والبروتينات.
• في الخلايا الحيوانية، تظهر الألياف الانشطارية في البداية على شكل هياكل تسمى النجمات التي تحيط بكل زوج من المريكزات.
• يتحرك زوجان من المريكزات (المتكونة من تكرار زوج واحد في الطور البيني) بعيدًا عن بعضهما البعض إلى القطبين المتقابلين للخلية بسبب استطالة الأنابيب الدقيقة المتكونة بينهما.

بروميتافاس

الطور البروميتافيزيقي هو مرحلة الانقسام بعد الطور التمهيدي والطور الاستوائي السابق في الخلايا الجسدية حقيقية النواة. تعزو بعض المصادر العمليات التي تحدث في الطور الأولي إلى الطور التمهيدي المتأخر والمرحلة الأولية من الطور الاستوائي.

التغييرات التي تحدث في الطور الأولي:

• يتفكك الغلاف النووي.
• وتتحرك الألياف القطبية، وهي عبارة عن أنابيب دقيقة تشكل ألياف المغزل، من كل قطب إلى خط استواء الخلية.
• ترتبط الحيز الحركي، وهي مناطق متخصصة في السنتروميرات للكروموسومات، بنوع من الأنابيب الدقيقة يسمى خيوط الحيز الحركي.
• تتفاعل الخيوط الحركية مع المغزل.
• تبدأ الكروموسومات بالهجرة إلى مركز الخلية.

الطورية

في الطور الاستوائي، يتم تطوير الألياف الانشطارية بشكل كامل ويتم محاذاة الكروموسومات على لوحة الطور الاستوائي (المستوى الذي يبعد بالتساوي عن القطبين).

التغييرات التي تحدث في الطورية:

• يختفي الغشاء النووي تماماً.
• وفي الخلايا الحيوانية يتحرك الزوجان في اتجاهين متعاكسين نحو قطبي الخلية.
• تستمر الألياف القطبية (الأنابيب الدقيقة التي تشكل ألياف المغزل) في الانتشار من القطبين إلى المركز. تتحرك الكروموسومات بشكل عشوائي حتى تلتصق (عبر حركتها) بالألياف القطبية الموجودة على جانبي السنتروميرات.
• تتم محاذاة الكروموسومات على لوحة الطورية بزوايا قائمة على أعمدة المغزل.
• يتم تثبيت الكروموسومات على صفيحة الطور بواسطة قوى متساوية من الألياف القطبية، والتي تضغط على السنتروميرات الخاصة بها.

الطور الانفصالي

في الطور الانفصالي، تنفصل الكروموسومات المقترنة () وتبدأ في التحرك إلى الأطراف المتقابلة (أقطاب) الخلية. تعمل ألياف المغزل غير المتصلة بالكروماتيدات على استطالة الخلية وتطويلها. في نهاية الطور الانفصالي، يحتوي كل قطب على مجموعة كاملة من الكروموسومات.

التغيرات التي تحدث أثناء الطور الانفصالي:

• تبدأ الكروموسومات المقترنة في كل كروموسوم فردي بالتحرك بعيدًا.
• بمجرد فصل الكروماتيدات الشقيقة المتزاوجة عن بعضها البعض، يعتبر كل منها كروموسومًا "كاملاً". وتسمى هذه الكروموسومات الابنة.
• وبمساعدة مغزل الانقسام، ينتقلون إلى القطبين على طرفي نقيض من الخلية.
• تهاجر الكروموسومات الابنة أولاً إلى السنترومير، وتصبح خيوط الحيز الحركي أقصر من الكروموسومات القريبة من القطبين.
• استعدادًا للطور النهائي، يتحرك قطبا الخلية أيضًا بعيدًا عن بعضهما البعض أثناء الطور الانفصالي. في نهاية الطور الانفصالي، يحتوي كل قطب على مجموعة كاملة من الكروموسومات.
• تبدأ عملية التحريك الخلوي (انفصال سيتوبلازم الخلية الأصلية)، والتي تنتهي بعد الطور النهائي.

الطور النهائي

خلال الطور النهائي، تصل الكروموسومات إلى نواة الخلايا الوليدة الجديدة.

التغييرات التي تحدث خلال الطور النهائي:

• تستمر الألياف القطبية في الاستطالة.
• تبدأ النوى بالتشكل عند قطبين متقابلين.
• تتشكل الأغشية النووية للنوى الجديدة من بقايا الغشاء النووي للخلية الأم وأجزاء من نظام الغشاء الداخلي.
• تظهر النواة.
• تتفكك ألياف الكروماتين في الكروموسومات.
• بعد هذه التغييرات، يكتمل الطور النهائي والانقسام الفتيلي إلى حد كبير، وينقسم المحتوى الجيني للخلية الواحدة إلى قسمين.

انقسام السيتوبلازم

التحريك الخلوي هو انقسام السيتوبلازم في الخلية. يبدأ قبل نهاية الانقسام الفتيلي في الطور الانفصالي وينتهي بعد وقت قصير من الطور النهائي. في نهاية التحريك الخلوي، يتم تشكيل خليتين ابنتيتين متطابقتين وراثيا.

خلايا الابنة

في نهاية الانقسام والانقسام الخلوي، يتم توزيع الكروموسومات بالتساوي بين الخليتين الابنتين. هذه الخلايا متطابقة، وتحتوي كل منها على مجموعة كاملة من الكروموسومات.

تختلف الخلايا المنتجة من خلال الانقسام الفتيلي عن الخلايا المنتجة من خلاله. ينتج الانقسام الاختزالي أربع خلايا ابنة. هذه الخلايا هي خلايا تحتوي على نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الأصلية. الخضوع للانقسام الاختزالي. عندما تنقسم الخلايا الجرثومية أثناء الإخصاب، تصبح الخلايا الأحادية الصبغية خلايا ثنائية الصبغية.

الانقسام الاختزالي هو الانقسام في منطقة النضج الجنسي الخلايايرافقه انخفاض عدد الكروموسومات إلى النصف. ويتكون من قسمين متسلسلين لهما نفس مراحل الانقسام. ومع ذلك، كما هو مبين في جدول "مقارنة الانقسام والانقسام الاختزالي"، فإن مدة المراحل الفردية والعمليات التي تحدث فيها تختلف بشكل كبير عن العمليات التي تحدث أثناء الانقسام.

هذه الاختلافات هي أساسا على النحو التالي.

في الانقسام الاختزالي، الطور الأول أطول. يحدث فيه الاقتران (اتصال الكروموسومات المتماثلة) وتبادل المعلومات الوراثية. في الطور الانفصالي الأول، لا تنقسم السنتروميرات التي تربط الكروماتيدات معًا، وينتقل أحد الانقسام المتجانس ومراحل الانقسام المتساوي وكروموسومات البيض إلى القطبين. الطور البيني قبل الانقسام الثاني قصير جدًا، ولا يتم خلاله تصنيع الحمض النووي. تحتوي الخلايا (الهالايت) التي تتكون نتيجة انقسامين انقساميين على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة) من الكروموسومات. تتم استعادة الثنائية الصبغية عن طريق اندماج خليتين - الأم والأب. وتسمى البويضة المخصبة بالزيجوت.

الانقسام الفتيلي، أو الانقسام غير المباشر، هو الأكثر انتشارًا في الطبيعة. الانقسام هو السبب وراء تقسيم جميع الكائنات غير الجنسية الخلايا(الظهارية، العضلية، العصبية، العظمية، الخ). يتكون الانقسام من أربع مراحل متتالية (انظر الجدول أدناه). يضمن الانقسام أن المعلومات الوراثية للخلية الأم موزعة بالتساوي بين الخلايا الوليدة. تسمى فترة حياة الخلية بين الانقسامين بالطور البيني. وهو أطول بعشر مرات من الانقسام الفتيلي. يحدث فيه عدد من العمليات المهمة جدًا قبل انقسام الخلايا: يتم تصنيع جزيئات ATP و البروتيناتيتضاعف كل كروموسوم مكونًا كروماتيدتين شقيقتين مرتبطتين معًا بواسطة سنترومير مشترك، ويزداد عدد العضيات الرئيسية في السيتوبلازم.

في الطور التمهيدي، تتكون الكروموسومات من اثنين من الكروماتيدات الشقيقة المتماسكة معًا بواسطة السنترومير، وتكون حلزونية ونتيجة لذلك تصبح سميكة. بحلول نهاية الطور الأولي، يختفي الغشاء النووي والنواة وتنتشر الكروموسومات في جميع أنحاء الخلية، وتتحرك المريكزات إلى القطبين وتشكل مغزلًا. في الطور الاستوائي، يحدث المزيد من التصاعد الحلزوني للكروموسومات. خلال هذه المرحلة تكون أكثر وضوحا. وتقع السنتروميرات الخاصة بهم على طول خط الاستواء. يتم ربط خيوط المغزل بهم.

في الطور الانفصالي، تنقسم السنتروميرات، وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض، وبسبب تقلص خيوط المغزل، تنتقل إلى القطبين المتقابلين للخلية.

في الطور النهائي، ينقسم السيتوبلازم، وتتفكك الكروموسومات، وتتشكل النوى والأغشية النووية مرة أخرى. في الخلايا الحيوانية، يتم ربط السيتوبلازم ببعضه البعض، وفي الخلايا النباتية، يتم تشكيل حاجز في وسط الخلية الأم. لذلك من خلية أصلية واحدة (الأم) يتم تشكيل خليتين ابنتين جديدتين.

الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي

الجدول - مقارنة الانقسام والانقسام الاختزالي

		1 قسم	2 قسم
الطور البيني	مجموعة الكروموسوم 2ن هناك تخليق مكثف للبروتينات و ATP والمواد العضوية الأخرى الكروموسومات مزدوجة، ويتكون كل منها من كروماتيدين شقيقتين مرتبطين معًا بواسطة سنترومير مشترك.	مجموعة الكروموسومات 2ن تتم ملاحظة نفس العمليات كما في الانقسام، ولكن لفترة أطول، خاصة أثناء تكوين البيض.	مجموعة الكروموسومات أحادية الصيغة الصبغية (ن). لا يوجد تخليق للمواد العضوية.
	يحدث تصاعد حلزوني للكروموسومات لفترة قصيرة، ويختفي الغشاء النووي والنواة، ويتشكل المغزل	يدوم لفترة أطول. في بداية المرحلة، تحدث نفس العمليات كما في الانقسام. بالإضافة إلى ذلك، يحدث اقتران الكروموسومات، حيث تتجمع الكروموسومات المتماثلة معًا بطولها بالكامل وتصبح ملتوية. في هذه الحالة يمكن أن يحدث تبادل للمعلومات الوراثية (عبور الكروموسومات) - العبور.	قصير؛ نفس العمليات كما في الانقسام، ولكن مع الكروموسومات n.
الطورية	يحدث المزيد من التصاعد الحلزوني للكروموسومات، وتقع السنتروميرات الخاصة بها على طول خط الاستواء.	تحدث عمليات مشابهة لتلك التي تحدث في الانقسام الفتيلي.
	تنقسم السنتروميرات التي تحمل الكروماتيدات الشقيقة معًا، ويصبح كل منها كروموسومًا جديدًا ويتحرك إلى قطبين متقابلين.	السنتروميرات لا تنقسم. أحد الكروموسومات المتماثلة، يتكون من كروماتيدتين مترابطتين بواسطة سنترومير مشترك، يغادر إلى قطبين متقابلين.	ويحدث نفس الشيء كما في الانقسام، ولكن مع الكروموسومات n.
الطور النهائي	ينقسم السيتوبلازم، وتتكون خليتين ابنتيتين، تحتوي كل منهما على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. يختفي المغزل وتتشكل النواة.	لا تدوم طويلا الكروموسومات المتماثلة تنتهي في خلايا مختلفة مع مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات. لا ينقسم السيتوبلازم دائمًا.	ينقسم السيتوبلازم. بعد انقسامين انقساميين، تتشكل 4 خلايا تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات.

دورة الخلية- هي فترة وجود الخلية من لحظة تكوينها بانقسام الخلية الأم حتى انقسامها.

مدة دورة الخلية حقيقيات النوى

يختلف طول دورة الخلية بين الخلايا المختلفة. يمكن لخلايا الكائنات الحية البالغة سريعة التكاثر، مثل الخلايا المكونة للدم أو الخلايا القاعدية للبشرة والأمعاء الدقيقة، أن تدخل دورة الخلية كل 12 إلى 36 ساعة، ويتم ملاحظة دورات الخلايا القصيرة (حوالي 30 دقيقة) عندما يتم سحق البيض بسرعة شوكيات الجلد, البرمائياتوغيرها من الحيوانات. في ظل الظروف التجريبية، العديد من خطوط زراعة الخلايا لديها دورة خلية قصيرة (حوالي 20 ساعة). بالنسبة للخلايا الأكثر نشاطًا في الانقسام، تكون مدة الفترة ما بين التخفيفاتما يقرب من 10-24 ساعة.

مراحل دورة الخلية حقيقيات النوى

دورة الخليةحقيقيات النوى يتكون من فترتين:

فترة نمو الخلايا تسمى " الطور البيني"، والتي يحدث خلالها التوليف الحمض النوويو البروتيناتويتم التحضير لانقسام الخلايا.

فترة انقسام الخلايا تسمى "المرحلة M" (من كلمة الانقسام - الانقسام).

تتكون الطور البيني من عدة فترات:

ز 1 - مراحل(من إنجليزي فجوة- الفاصل الزمني) أو المرحلة النمو الأولي، حيث يحدث التوليف مرنا, البروتينات‎مكونات خلوية أخرى؛

س- مراحل(من إنجليزي توليف- توليف)، خلالها يذهبتكرار الحمض النووي نواة الخلية ، ويحدث التضاعف أيضًا مركزيات(إذا كانت موجودة بالطبع).

ز 2 - المرحلة التي يتم خلالها الاستعداد لالانقسام .

في الخلايا المتمايزة التي لم تعد تنقسم، قد لا يكون هناك طور G1 في دورة الخلية. تم العثور على مثل هذه الخلايا في مرحلة الراحة G 0 .

فترةانقسام الخلايا (المرحلة م) وتشمل مرحلتين:

-الانقسام(انقسام نواة الخلية)؛

-انقسام السيتوبلازم(الانقسام السيتوبلازمي).

بدوره، الانقسام وتنقسم إلى خمس مراحل.

يعتمد وصف انقسام الخلايا على بيانات الفحص المجهري الضوئي بالإضافة إلى التصوير الفوتوغرافي المصغر والنتائج ضوءو إلكتروني الفحص المجهريالخلايا الثابتة والملونة.

تنظيم دورة الخلية

يحدث التسلسل الطبيعي للتغيرات في فترات دورة الخلية من خلال تفاعل مثل هذا البروتينات، كيف كينازات تعتمد على السيكلينو سيكلين. الخلاياوالتي تكون في الطور G0، يمكنها الدخول إلى دورة الخلية عند تعرضها لها عوامل النمو. عوامل النمو المختلفة مثل صفيحة دموية، البشرة، عامل نمو الأعصاب، ملزمة لها المستقبلات، يؤدي إلى سلسلة من الإشارات داخل الخلايا، مما يؤدي في النهاية إلى النسخ الجينات سيكلينو كينازات تعتمد على السيكلين. كينازات تعتمد على السيكلينتصبح نشطة فقط عند التفاعل مع المقابلة سيكلين. محتويات متنوعة سيكلين V قفصالتغييرات طوال دورة الخلية. سيكلينهو مكون تنظيمي لمجمع الكيناز المعتمد على السيكلين. كينازهو أيضا العنصر الحفاز لهذا المجمع. كينازغير نشط بدون سيكلين. في مراحل مختلفة من دورة الخلية يتم تصنيعهامختلف سيكلين. نعم المحتوى سيكلينب في البويضات الضفادعيصل إلى الحد الأقصى في الوقت الراهن الانقسامعندما تبدأ سلسلة كاملة من ردود الفعل الفسفرة، يتم تحفيزه بواسطة مجمع كيناز المعتمد على السيكلين B / السيكلين. بحلول نهاية الانقسام الفتيلي، يتم تدمير السيكلين بسرعة بواسطة البروتينات.

نقاط تفتيش دورة الخلية

لتحديد اكتمال كل مرحلة من مراحل دورة الخلية، يتطلب الأمر وجود نقاط التفتيش. إذا "تجاوزت" الخلية نقطة التفتيش، فإنها تستمر في "التحرك" خلال دورة الخلية. إذا كانت بعض الظروف، مثل تلف الحمض النووي، تمنع الخلية من المرور عبر نقطة تفتيش، وهو ما يمكن مقارنته بنوع من نقاط التفتيش، فإن الخلية تتوقف ولا تحدث مرحلة أخرى من دورة الخلية، على الأقل حتى تتم إزالة العوائق ومنع الخلية من المرور عبر الحاجز. هناك ما لا يقل عن أربع نقاط تفتيش في دورة الخلية: نقطة تفتيش في G1، والتي تتحقق من الحمض النووي السليم قبل الدخول إلى المرحلة S، ونقطة تفتيش في المرحلة S، والتي تتحقق من تكرار الحمض النووي الصحيح، ونقطة تفتيش في G2، والتي تتحقق من وجود آفات لم يتم اكتشافها عندما اجتياز نقاط التحقق السابقة، أو الحصول عليها في المراحل اللاحقة من دورة الخلية. في المرحلة G2، يتم الكشف عن اكتمال تكرار الحمض النووي، والخلايا التي يكون فيها الحمض النووي أقل من اللازم لا تدخل في الانقسام. عند نقطة تفتيش مجموعة المغزل، يتم التحقق من أن جميع الحيز الحركي متصلة بالأنابيب الدقيقة.

اضطرابات دورة الخلية وتكوين الورم

تؤدي زيادة تخليق بروتين p53 إلى تحفيز تخليق بروتين p21، وهو مثبط لدورة الخلية

إن اضطراب تنظيم دورة الخلية الطبيعية هو سبب معظم الأورام الصلبة. في دورة الخلية، كما ذكرنا سابقًا، لا يمكن اجتياز نقاط التفتيش إلا إذا تم إكمال المراحل السابقة بشكل طبيعي وعدم وجود أعطال. تتميز الخلايا السرطانية بالتغيرات في مكونات نقاط تفتيش دورة الخلية. عندما يتم تعطيل نقاط تفتيش دورة الخلية، يتم ملاحظة خلل وظيفي في بعض مثبطات الورم والجينات الورمية الأولية، على وجه الخصوص. ص53, بي آر بي, Mycو رأس. يعد بروتين p53 أحد عوامل النسخ التي تبدأ عملية تخليق البروتين ص21وهو مثبط لمركب CDK-cyclin، مما يؤدي إلى توقف دورة الخلية في الفترتين G1 وG2. وبالتالي، فإن الخلية التي يكون حمضها النووي تالفًا لا تدخل المرحلة S. مع الطفرات التي تؤدي إلى فقدان جينات بروتين p53، أو مع تغيراتها، لا يحدث حصار لدورة الخلية، وتدخل الخلايا في الانقسام الفتيلي، مما يؤدي إلى ظهور خلايا طافرة، معظمها غير قابلة للحياة، والبعض الآخر يؤدي إلى ظهورها. إلى الخلايا الخبيثة.

انقسام الخلايا

تظهر جميع الخلايا عن طريق تقسيم الخلايا الأم. تحتوي معظم الخلايا على دورة خلية تتكون من مرحلتين رئيسيتين: الطور البيني والانقسام الفتيلي.

الطور البينييتكون من ثلاث مراحل. وفي غضون 4-8 ساعات بعد الولادة، تزيد كتلة الخلية من كتلتها. تبقى بعض الخلايا (على سبيل المثال، الخلايا العصبية في الدماغ) في هذه المرحلة إلى الأبد، بينما يضاعف البعض الآخر الحمض النووي الصبغي الخاص بهم خلال 6-9 ساعات. عندما تتضاعف كتلة الخلية، تبدأ الانقسام.

في تَقَدم طور الصعودتنتقل الكروموسومات إلى قطبي الخلية. عندما تصل الكروموسومات إلى القطبين، تبدأ الطور النهائي. تنقسم الخلية إلى قسمين في المستوى الاستوائي، وتتدمر خيوط المغزل، وتتشكل الأغشية النووية حول الكروموسومات. تستقبل كل خلية ابنة مجموعتها الخاصة من الكروموسومات وتعود إلى مرحلة الطور البيني. تستغرق العملية برمتها حوالي ساعة.

يمكن أن تختلف عملية الانقسام اعتمادًا على نوع الخلية. لا توجد مريكزات في الخلية النباتية، على الرغم من تكوين المغزل. في الخلايا الفطرية، يحدث الانقسام داخل النواة، ولا يتفكك الغشاء النووي.

إن وجود الكروموسومات ليس شرطا ضروريا لانقسام الخلايا. من ناحية أخرى، قد يتوقف واحد أو أكثر من الانقسامات عند مرحلة الطور النهائي، مما يؤدي إلى خلايا متعددة النوى (على سبيل المثال، في بعض الطحالب).

ويسمى التكاثر بالانقسام اللاجنسي أو الخضري كذلك استنساخ. في الانقسام الفتيلي، تكون المادة الوراثية للخلايا الأم وابنتها متطابقة.

الانقسام الاختزالي، على عكس الانقسام، هو عنصر مهم التكاثر الجنسي. ينتج الانقسام الاختزالي خلايا تحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات، مما يجعل من الممكن الاندماج اللاحق للخلايا الجنسية (الأمشاج) للوالدين. في الأساس، الانقسام الاختزالي هو نوع من الانقسام. وهو يتضمن انقسامين خلويين متتاليين، لكن الكروموسومات تتضاعف فقط في القسم الأول من هذه الانقسامات. يتمثل الجوهر البيولوجي للانقسام الاختزالي في تقليل عدد الكروموسومات بمقدار النصف وتكوين أمشاج أحادية الصيغة الصبغية (أي أمشاج تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات).

نتيجة للانقسام المنصف في الحيوانات تتشكل أربعة الأمشاج. إذا كانت الخلايا التناسلية الذكرية لها نفس الحجم تقريبًا، فعند تكوين البيض، يحدث توزيع السيتوبلازم بشكل غير متساوٍ للغاية: تظل خلية واحدة كبيرة، والثلاث الأخرى صغيرة جدًا بحيث تشغلها النواة بالكامل تقريبًا. تعمل هذه الخلايا الصغيرة فقط على إيواء المواد الوراثية الزائدة.

تندمج الأمشاج الذكرية والأنثوية لتتشكل زيجوت. في هذه الحالة، يتم دمج مجموعات الكروموسومات (تسمى هذه العملية Syngamy)، ونتيجة لذلك تتم استعادة مجموعة مزدوجة من الكروموسومات في الزيجوت - واحدة من كل والد. يؤدي الفصل العشوائي للكروموسومات وتبادل المادة الوراثية بين الكروموسومات المتماثلة إلى ظهور مجموعات جديدة من الجينات، مما يزيد من التنوع الجيني. يتطور الزيجوت الناتج إلى كائن حي مستقل.

في الآونة الأخيرة، تم إجراء تجارب على الاندماج الاصطناعي للخلايا من نفس النوع أو من أنواع مختلفة. تم لصق الأسطح الخارجية للخلايا معًا، وتم تدمير الغشاء الموجود بينها. وبهذه الطريقة أمكن الحصول على خلايا هجينة من فأر ودجاجة، وإنسان وفأر. ومع ذلك، خلال الانقسامات اللاحقة، فقدت الخلايا معظم الكروموسومات الخاصة بأحد الأنواع.

وفي تجارب أخرى، تم تقسيم الخلية إلى مكونات، مثل النواة والسيتوبلازم والغشاء. ثم تم بعد ذلك تجميع مكونات الخلايا المختلفة معًا مرة أخرى، مما أدى إلى ظهور خلية حية مكونة من مكونات من أنواع مختلفة من الخلايا. من حيث المبدأ، يمكن للتجارب في تجميع الخلايا الاصطناعية أن تكون الخطوة الأولى نحو خلق أشكال جديدة من الحياة.

الانقسام الفتيلي (جنبًا إلى جنب مع مرحلة التحريك الخلوي) هو العملية التي يتم من خلالها تقسيم الخلية الجسدية حقيقية النواة (أو خلية الجسم) إلى خليتين متطابقتين.

الانقسام الاختزالي هو نوع آخر من انقسام الخلايا الذي يبدأ بخلية واحدة تحتوي على العدد الصحيح من الكروموسومات وينتهي بتكوين أربع خلايا مع انخفاض عدد الكروموسومات إلى النصف ().

في البشر، تخضع جميع الخلايا تقريبًا للانقسام الفتيلي. الخلايا البشرية الوحيدة التي تنقسم بالانقسام الاختزالي هي (البويضة عند المرأة والحيوان المنوي عند الرجل).

تمتلك الأمشاج نصف نسبة خلايا الجسم فقط لأنه عندما تندمج الخلايا الجنسية أثناء الإخصاب، فإن الخلية الناتجة (وتسمى الزيجوت) تحتوي على العدد الصحيح من الكروموسومات. ولهذا السبب فإن النسل عبارة عن خليط من وراثة الأم والأب (تحتوي أمشاج الأب على نصف الكروموسومات، وأمشاج الأم على النصف الآخر).

على الرغم من أن الانقسام والانقسام الاختزالي ينتجان نتائج مختلفة تمامًا، إلا أن العمليات متشابهة تمامًا وتحدث مع اختلافات طفيفة في المراحل الرئيسية. دعونا نلقي نظرة على الاختلافات الرئيسية بين الانقسام والانقسام الاختزالي لفهم كيفية عملهما بشكل أفضل.

تبدأ كلتا العمليتين بعد أن تمر الخلية بالطور البيني وتقوم بتصنيع الحمض النووي خلال المرحلة S (أو مرحلة التوليف). في هذه المرحلة، يتكون كل كروموسوم من كروماتيدات شقيقة متماسكة معًا.

يفصل الطور الانفصالي الانقسامي الكروماتيدات الشقيقة المتطابقة، لذلك سيكون هناك جينات متطابقة في كل خلية. في الطور الانفصالي الأول، الكروماتيدات الشقيقة ليست متطابقة، لأنها خضعت لعملية انتقال خلال الطور الأول. في الطور الانفصالي الأول، تبقى الكروماتيدات الشقيقة معًا، لكن أزواج الكروموسومات المتماثلة تتحرك بعيدًا ويتم نقلها إلى أقطاب متقابلة من الخلية.

الطور النهائي

المرحلة النهائية تسمى الطور النهائي. في الطور النهائي الانقسامي والطور النهائي الثاني، سيتم التراجع عن معظم ما تم إنجازه خلال الطور التمهيدي. ينهار المغزل ويختفي، ويتشكل غلاف نووي، وتتفكك الكروموسومات، وتستعد الخلية للانقسام أثناء التحريك الخلوي.

عند هذه النقطة، يتحول الطور النهائي الانقسامي إلى التحريك الخلوي، مما سيؤدي إلى ظهور خليتين متطابقتين ثنائي الصيغة الصبغية. لقد خضع الطور Telophase II بالفعل لانقسام واحد في نهاية الانقسام الاختزالي الأول، لذلك سيدخل في الحركة الخلوية لتكوين إجمالي أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية. في الطور النهائي الأول، يتم ملاحظة أحداث مماثلة اعتمادًا على نوع الخلية. يتم تدمير المغزل، ولكن لا يتم تشكيل غلاف نووي جديد، وقد تظل الكروموسومات متشابكة بإحكام. بالإضافة إلى ذلك، تدخل بعض الخلايا الطور الأول مباشرة بدلاً من الانقسام إلى خليتين من خلال التحريك الخلوي.

جدول الاختلافات الرئيسية بين الانقسام والانقسام الاختزالي

خصائص قابلة للمقارنة	الانقسام الفتيلي	الانقسام الاختزالي
انقسام الخلايا	تنقسم الخلية الجسدية مرة واحدة. يحدث التحريك الخلوي (الانفصال) في نهاية الطور النهائي.	تنقسم الخلية التناسلية عادة مرتين. يحدث التحريك الخلوي في نهاية الطور النهائي الأول والطور النهائي الثاني.
خلايا الابنة	يتم إنتاج خليتين ابنتيتين ثنائيتين تحتويان على مجموعة كاملة من الكروموسومات.	يتم إنتاج أربعة. كل خلية عبارة عن خلية أحادية الصيغة الصبغية تحتوي على نصف عدد كروموسومات الخلية الأم.
التركيب الجيني	الخلايا الوليدة المنتجة في الانقسام الفتيلي هي مستنسخات وراثية (وهي متطابقة وراثيا). لا يحدث إعادة التركيب أو التقاطع.	تحتوي الخلايا الوليدة التي ينتجها الانقسام الاختزالي على مجموعات مختلفة من الجينات. تحدث إعادة التركيب الجيني نتيجة للفصل العشوائي للكروموسومات المتماثلة في خلايا مختلفة ومن خلال الانتقال (نقل الجينات بين الكروموسومات المتماثلة).
مدة الطور	خلال المرحلة الانقسامية الأولى، والمعروفة باسم الطور التمهيدي، تتكثف الكروموسومات في كروموسومات منفصلة، ​​ويتحلل الغلاف النووي، وتتشكل ألياف المغزل في قطبين متقابلين للخلية. تقضي الخلية وقتًا أقل في الطور الانقسامي مقارنة بالخلية في الطور الأول من الانقسام الاختزالي.	تتكون المرحلة الأولى من خمس مراحل وتستمر لفترة أطول من الطور الانقسامي. مراحل الطور الانتصافي الأول تشمل: الليبتوتين، الزيجوتين، الباتشيتين، الدبلوتين، والحركية. هذه المراحل الخمس لا تحدث في الانقسام. تحدث إعادة التركيب الجيني والتزاوج خلال المرحلة الأولى.
تشكيل رباعي (ثنائي التكافؤ)	لم يتم تشكيل رباعية.	في المرحلة الأولى، تصطف أزواج الكروموسومات المتماثلة بالقرب من بعضها البعض، لتشكل ما يسمى بالرباعيات، والتي تتكون من أربعة كروماتيدات (مجموعتان من الكروماتيدات الشقيقة).
محاذاة الكروموسوم في الطورية	يتم محاذاة الكروماتيدات الشقيقة (كروموسوم مكرر يتكون من اثنين من الكروموسومات المتطابقة المرتبطة في السنترومير) على لوحة الطورية (مستوى بعيد بشكل متساوٍ عن قطبي الخلية).	تتم محاذاة رباعيات الكروموسومات المتماثلة في لوحة الطورية في الطورية الأولى.
فصل الكروموسوم	خلال الطور الانفصالي، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة وتبدأ بالهجرة إلى القطبين المتقابلين للخلية. يصبح الكروماتيد الشقيق المنفصل كروموسومًا كاملاً للخلية الابنة.	تهاجر الكروموسومات المتماثلة إلى القطبين المتقابلين للخلية أثناء الطور الانفصالي الأول. ولا تنفصل الكروماتيدات الشقيقة في الطور الانفصالي الأول.

الانقسام والانقسام الاختزالي في التطور

عادة، الطفرات في الحمض النووي للخلايا الجسدية التي تخضع للانقسام الفتيلي لا تنتقل إلى النسل، وبالتالي لا تنطبق على الانتقاء الطبيعي ولا تساهم في الأنواع. ومع ذلك، فإن الأخطاء في الانقسام الاختزالي والخلط العشوائي للجينات والكروموسومات طوال العملية تساهم في التنوع الجيني وتؤدي إلى التطور. يؤدي التقاطع إلى إنشاء مجموعة جديدة من الجينات التي قد ترمز إلى التكيف المناسب.

بالإضافة إلى ذلك، فإن التشكيلة المستقلة للكروموسومات خلال الطور الاستوائي الأول تؤدي أيضًا إلى التنوع الجيني. تصطف أزواج الكروموسومات المتماثلة في هذه المرحلة، لذا فإن خلط السمات ومطابقتها له العديد من الاختلافات، مما يعزز التنوع. وأخيرًا، يمكن للعشوائية أيضًا أن تزيد من التنوع الجيني. لأنه في نهاية الانقسام الاختزالي الثاني، يتم إنتاج أربعة أمشاج مختلفة وراثيا، والتي تستخدم فعليا أثناء الإخصاب. نظرًا لاختلاط السمات المتاحة ونقلها، يعمل الانتقاء الطبيعي عليها ويختار التكيفات الأكثر ملاءمة كأفراد مفضلين.

يرافقه انخفاض عدد الكروموسومات إلى النصف. ويتكون من قسمين متسلسلين لهما نفس مراحل الانقسام. ومع ذلك، كما هو مبين في جدول "مقارنة الانقسام والانقسام الاختزالي"تختلف مدة المراحل الفردية والعمليات التي تحدث فيها بشكل كبير عن العمليات التي تحدث أثناء الانقسام.

هذه الاختلافات هي أساسا على النحو التالي.

في الانقسام الاختزالي المرحلة الأولىأطول أمدا. ماذا يحدث فيه اقتران(اتصال الكروموسومات المتماثلة) و تبادل المعلومات الجينية. في الطور الانفصالي الأول سنتروميرز، عقد الكروماتيدات معًا، لا تشارك، ويذهب أحد تجانس الانقسام المتساوي وكروموسومات البيض إلى القطبين. الطور البينيقبل القسم الثاني قصيرة جدافيه لا يتم تصنيع الحمض النووي. الخلايا ( الهاليت) ، التي تشكلت نتيجة لتقسيمين انقساميين ، تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة) من الكروموسومات. تتم استعادة الثنائية الصبغية عن طريق اندماج خليتين - الأم والأب. تسمى البويضة المخصبة زيجوت.

الانقسام الميتوزي ومراحله

الانقسام الخيطي، أو التقسيم غير المباشر، الأكثر انتشارًا في الطبيعة. الانقسام يكمن وراء انقسام جميع الخلايا غير الإنجابية (الظهارية، العضلات، الأعصاب، العظام، وما إلى ذلك). الانقسام الفتيلييتكون من أربع مراحل متتالية (انظر الجدول أدناه). بفضل الانقساميتم ضمان التوزيع الموحد للمعلومات الوراثية للخلية الأم بين الخلايا الوليدة. تسمى فترة حياة الخلية بين الانقسامين الطور البيني. وهو أطول بعشر مرات من الانقسام الفتيلي. ويحدث فيه عدد من العمليات المهمة جدًا قبل انقسام الخلايا: يتم تصنيع جزيئات ATP والبروتين، ويتضاعف كل كروموسوم، مكونًا كروموسومين. الكروماتيدات الشقيقة، متماسكة من قبل مشترك سنترومير، يزداد عدد العضيات الرئيسية في السيتوبلازم.

في الطور التمهيديدوامة ونتيجة لذلك تتكاثف الكروموسوماتتتكون من اثنين من الكروماتيدات الشقيقة المتماسكة بواسطة سنترومير. بنهاية المرحلة التمهيديةيختفي الغشاء النووي والنواة وتنتشر الكروموسومات في جميع أنحاء الخلية، وتتحرك المريكزات إلى القطبين وتتشكل مغزل. في الطور الاستوائي، يحدث المزيد من التصاعد الحلزوني للكروموسومات. خلال هذه المرحلة تكون أكثر وضوحا. وتقع السنتروميرات الخاصة بهم على طول خط الاستواء. يتم ربط خيوط المغزل بهم.

في الطور الانفصاليتنقسم السنتروميرات، وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض، وبسبب تقلص خيوط المغزل، تنتقل إلى القطبين المتقابلين للخلية.

في الطور النهائيينقسم السيتوبلازم، وتتحلل الكروموسومات، وتتشكل النوى والأغشية النووية مرة أخرى. في الخلايا الحيوانيةيتم ربط السيتوبلازم ، في النبات- يتكون حاجز في وسط الخلية الأم. لذلك من خلية أصلية واحدة (الأم) يتم تشكيل خليتين ابنتين جديدتين.

الجدول - مقارنة الانقسام والانقسام الاختزالي

مرحلة	الانقسام الفتيلي	الانقسام الاختزالي
		1 قسم	2 قسم
الطور البيني	مجموعة الكروموسوم 2ن. هناك تخليق مكثف للبروتينات و ATP والمواد العضوية الأخرى. الكروموسومات مزدوجة، ويتكون كل منها من كروماتيدين شقيقتين مرتبطين معًا بواسطة سنترومير مشترك.	مجموعة الكروموسومات 2ن تتم ملاحظة نفس العمليات كما في الانقسام، ولكن لفترة أطول، خاصة أثناء تكوين البيض.	مجموعة الكروموسومات أحادية الصيغة الصبغية (ن). لا يوجد تخليق للمواد العضوية.
الطور التمهيدي	وهو قصير العمر، ويحدث تصاعد في الكروموسومات، ويختفي الغشاء النووي والنواة، ويتشكل مغزل انشطاري.	يدوم لفترة أطول. في بداية المرحلة، تحدث نفس العمليات كما في الانقسام. بالإضافة إلى ذلك، يحدث اقتران الكروموسومات، حيث تتجمع الكروموسومات المتماثلة معًا بطولها بالكامل وتصبح ملتوية. في هذه الحالة يمكن أن يحدث تبادل للمعلومات الوراثية (عبور الكروموسومات) - عبور. ثم تنفصل الكروموسومات.	قصير؛ نفس العمليات كما في الانقسام، ولكن مع الكروموسومات n.
الطورية	يحدث المزيد من التصاعد الحلزوني للكروموسومات، وتقع السنتروميرات الخاصة بها على طول خط الاستواء.	تحدث عمليات مشابهة لتلك التي تحدث في الانقسام الفتيلي.
الطور الانفصالي	تنقسم السنتروميرات التي تحمل الكروماتيدات الشقيقة معًا، ويصبح كل منها كروموسومًا جديدًا ويتحرك إلى قطبين متقابلين.	السنتروميرات لا تنقسم. أحد الكروموسومات المتماثلة، يتكون من كروماتيدتين مترابطتين بواسطة سنترومير مشترك، يغادر إلى قطبين متقابلين.	ويحدث نفس الشيء كما في الانقسام، ولكن مع الكروموسومات n.
الطور النهائي	ينقسم السيتوبلازم، وتتكون خليتين ابنتيتين، تحتوي كل منهما على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. يختفي المغزل وتتشكل النواة.	لا تدوم طويلا الكروموسومات المتماثلة تنتهي في خلايا مختلفة مع مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات. لا ينقسم السيتوبلازم دائمًا.	ينقسم السيتوبلازم. بعد انقسامين انقساميين، تتشكل 4 خلايا تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات.

جدول المقارنة بين الانقسام والانقسام الاختزالي.

تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا قادرة على النمو والتطور والتكاثر. الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي هما طريقتان لانقسام الخلايا. بمساعدتهم، يحدث تكاثر الخلايا. الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي متشابهان في نواح كثيرة. تتكون كلتا العمليتين من مراحل متطابقة، يتم قبلها ملاحظة تصاعد الكروموسومات ومضاعفة عددها. تتكاثر الخلايا الجسدية من خلال الانقسام الفتيلي، وتتكاثر الخلايا الإنجابية من خلال الانقسام الاختزالي.

الانقسام الفتيلي

الانقسام هو طريقة عالمية للانقسام غير المباشر للخلايا حقيقية النواة. وبمساعدتها تنقسم خلايا الحيوانات والنباتات والفطريات.

الانقسام الاختزالي

الانقسام الاختزالي هو أيضًا عملية انقسام الخلايا، ولكنه يؤدي إلى تكوين الأمشاج.

التشابه بين الانقسام والانقسام الاختزالي

يحتوي الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي على نفس المراحل، والتي تسمى الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي. وفي الطور البيني لكلتا العمليتين، يتضاعف عدد الكروموسومات. الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي هما عمليتان تضمنان تكاثر الخلايا.

مقارنة بين عمليات الانقسام والانقسام الاختزالي

الطور البيني
	تلتف الكروموسومات، ويذوب الغشاء النووي، وتختفي النواة. ويلاحظ تشكيل المغزل الانشطاري.
المرحلة الأولى		كما هو الحال في الانقسام. يختلف عن الانقسام في وجود الاقتران.
المرحلة الثانية		كما هو الحال في الانقسام، ولكن الكروموسومات تشكل مجموعة أحادية الصيغة الصبغية.
الطورية	يتم تحديد السنتروميرات من الكروموسومات عند خط الاستواء.
الطورية الأولى		كما هو الحال في الانقسام.
الطورية الثانية		كما هو الحال في الانقسام المتساوي، ولكن مع نصف عدد الكروموسومات.
	تنقسم الكروموسومات إلى كروماتيدات، والتي تصبح كروموسومات مستقلة وتنتقل إلى أقطاب مختلفة.
الطور الانفصالي الأول		تتحرك الكروموسومات نحو القطبين، ونتيجة لذلك تتحول الخلية من ثنائية الصيغة الصبغية إلى أحادية الصيغة الصبغية.
الطور الانفصالي الثاني		كما هو الحال في الانقسام، ولكن مع مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات.
الطور النهائي	ينقسم السيتوبلازم ويتشكل خليتين ثنائيتين. يختفي المغزل. تظهر النواة.
الطور النهائي الأول		نفس الانقسام، ولكن تنتج خليتين أحادية الصيغة الصبغية.
الطور النهائي الثاني		كما هو الحال في الانقسام المتساوي، لكن الخلايا تحتوي على نصف مجموعة الكروموسومات.

كيف يختلف الانقسام الخيطي عن الانقسام الاختزالي؟

الأهمية البيولوجية

يضمن الانقسام الخيطي تقسيمًا متطابقًا تمامًا لحاملات المعلومات الوراثية بين الخلايا الوليدة.

يحافظ الانقسام الاختزالي على عدد ثابت من الكروموسومات ويعزز ظهور خصائص وراثية جديدة من خلال الاقتران.