معلومة

2017_SS1_Lecture_14 - علم الأحياء

2017_SS1_Lecture_14 - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مقدمة في انقسام الخلايا

الهدف التطوري لجميع الأنظمة الحية هو التكاثر. نظرًا لأن الوحدة الأساسية للحياة هي خلية ، ونحن نعلم - بفضل فرانشيسكو ريد جزئيًا على الأقل - أن الحياة تولد حياة جديدة - فهذا يعني أنه يجب أن تكون هناك عملية يتم من خلالها إنشاء خلايا جديدة من الخلايا الأبوية. تتطلب العملية التي تخلق بها خلية واحدة خلية جديدة أو أكثر ، لكائنات أحادية ومتعددة الخلايا ، انقسام خلية أبوية وتسمى انقسام الخلية.

من وجهة نظر إطار عمل تحدي التصميم ، يمكننا أن نقرر أن المشكلة الكبرى لانقسام الخلية هي عمل نسخة من خلية. إذا كان شرط النجاح يتطلب أن تكون الخلايا الوليدة قابلة للحياة ، فيمكن تحديد عدد من المشاكل الفرعية:

1. يجب أن تقوم الخلية بتكرار الحمض النووي الخاص بها بحيث يكون لخليتين على الأقل نسخة وظيفية بعد اكتمال انقسام الخلية - لقد ناقشنا هذه العملية بالفعل.
2. يجب أن تقوم الخلية بعمل نسخ كافية من باقي المحتوى الخلوي بحيث تكون الخلايا الوليدة قابلة للحياة أو يجب أن تجد طريقة للتأكد من أن الحمض النووي المنسوخ (حتى بدون نسخة كاملة من المحتوى الخلوي) قابل للتطبيق.
3. يجب أن تقسم الخلية محتوى الخلية المنسوخ والحمض النووي بين جزأين على الأقل مرتبطين بشكل مستقل.
4. لضمان النجاح ، يجب أن تتم العملية في وقت تنافسي تطوري وأن يتم إنجازها بكمية صديقة للتطور من الموارد الكيميائية الحيوية.

في حين أنه ليس شرطًا صارمًا أن تحدث هذه العملية بطريقة منسقة ، فقد اختارت الطبيعة للأنظمة التي تحدث فيها جميع خطوات العملية بطريقة منسقة للغاية. يساعد هذا الخلايا على تلبية المطلب رقم 4 في القائمة أعلاه. يشار إلى العملية المنسقة وآليات التحكم عمومًا باسم دورة الخلية. يمكن استخدام هذا المصطلح لوصف عملية الإحداثيات المستخدمة من قبل أي خلية تخضع لانقسام الخلية. عندما نلاحظ الطبيعة نجد أنها طورت نمطين رئيسيين للتكاثر: الجنسي واللاجنسي. في كل من أنماط التكاثر هذه ، نجد العديد من الأنماط الرئيسية لانقسام الخلايا التي تحدث بشكل متكرر في جميع مجالات الحياة. نحن نأخذ في الاعتبار ثلاثة من هذه الأنماط: الانشطار الثنائي (يستخدم بشكل أساسي بواسطة البكتيريا وحيدة الخلية والعتائق) ، والانقسام (غالبًا ما تستخدمه حقيقيات النوى في عمليات الانقسام الخلوي غير المرتبطة بالتكاثر الجنسي) والانقسام الاختزالي (عملية انقسام الخلية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتكاثر الجنسي ). نناقش هذه العمليات في الأقسام التالية.

انقسام الخلايا في البكتيريا والعتائق

البكتيريا والعتائق

مثل جميع أشكال الحياة الأخرى ، تمتلك البكتيريا والعتائق محركًا تطوريًا رئيسيًا واحدًا: صنع المزيد من نفسها. عادة ، تنمو الخلايا البكتيرية والبدائية ، وتضاعف جميع المكونات الخلوية الرئيسية ، مثل الحمض النووي ، والريبوزومات ، وما إلى ذلك ، وتوزع هذا المحتوى ثم تنقسم إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين تقريبًا. هذه العملية تسمى الانشطار الثنائي ويظهر في منتصف العملية في الشكل أدناه. بينما من المعروف أن بعض الأنواع البكتيرية تستخدم العديد من استراتيجيات التكاثر البديلة بما في ذلك تكوين نسل متعدد أو برعم - ولا تزال جميع الآليات البديلة تفي بمتطلبات انقسام الخلايا المنصوص عليها أعلاه - فإن الانشطار الثنائي هو أكثر الآليات التي يتم ملاحظتها في المختبر شيوعًا لتقسيم الخلايا البكتيرية والعتائق لذلك نقصر مناقشتنا على هذه الآليات وحدها.

(جانبا: أولئك الذين يرغبون في قراءة المزيد عن بدائل الانشطار الثنائي في البكتيريا يجب عليهم التحقق من هذا الرابط.)

يبدأ الانشطار الثنائي في البكتيريا بتكرار الحمض النووي عند أصل النسخ المتماثل المرتبط بجدار الخلية ، بالقرب من نقطة المنتصف للخلية. يمكن أن تتشكل شوكات النسخ المتماثل الجديدة قبل انتهاء انقسام الخلية الأول ؛ هذه الظاهرة تسمح بمعدل تكاثر سريع للغاية.
المصدر: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

الانشطار الثنائي

عملية الانشطار الثنائي هي الآلية الأكثر شيوعًا لانقسام الخلايا في البكتيريا والعتائق (على الأقل تلك القابلة للزراعة التي تمت دراستها في المختبر). فيما يلي وصف لعملية تحدث في بعض البكتيريا على شكل قضيب:
نظرًا لأننا يجب أن نفكر في تكرار الحمض النووي ، فإن إحدى السمات الهيكلية ذات الصلة بتكرار الحمض النووي في البكتيريا والعتيقة هي أن مادتها الجينية ليست محاطة بنواة ، ولكنها بدلاً من ذلك تحتل موقعًا محددًا ، النواة ، داخل الخلية. علاوة على ذلك ، يرتبط الحمض النووي للنيوكليويد بالعديد من البروتينات التي تساعد في ضغط الحمض النووي في هيكل أصغر منظم. ميزة تنظيمية أخرى يجب ملاحظتها هي أن الكروموسوم البكتيري يرتبط عادةً بغشاء البلازما عند نقطة منتصف الخلية تقريبًا. نقطة الانطلاق من النسخ المتماثل الأصل، بالقرب من موقع المرفق هذا. تذكر أيضًا أن تكرار الحمض النووي هو ثنائي الاتجاه ، حيث تتحرك شوكات النسخ بعيدًا عن الأصل على كل من خيوط الحلقة في وقت واحد. نظرًا للترتيب الهيكلي للحمض النووي عند نقطة المنتصف ، فهذا يعني أنه مع تشكيل الخيوط المزدوجة الجديدة ، تتحرك كل نقطة أصل بعيدًا عن مرفق جدار الخلية باتجاه الأطراف المقابلة للخلية.

تحدث عملية تكرار الحمض النووي هذه عادةً في نفس الوقت الذي يحدث فيه نمو في الأبعاد المادية للخلية. لذلك ، مع استطالة الخلية ، يساعد الغشاء المتنامي في نقل الكروموسومات نحو القطبين المتقابلين للخلايا. بعد أن تزيل الكروموسومات نقطة المنتصف للخلية الممدودة ، يبدأ الفصل السيتوبلازمي.

تكوين حلقة مكونة من وحدات متكررة من بروتين يسمى FtsZ (بروتين هيكلي خلوي) يوجه تشكيل فاصل بين النيوكليودين الجديدين. يؤدي تكوين حلقة FtsZ إلى تراكم البروتينات الأخرى التي تعمل معًا لتجنيد مواد غشاء وجدار خلوي جديدة إلى الموقع. تدريجيا ، أ الحاجز تتشكل بين النيوكليودات ، وتمتد من المحيط نحو مركز الخلية. عندما تكون جدران الخلايا الجديدة في مكانها ، تنفصل الخلايا الوليدة.

بدائيات النوى ، بما في ذلك البكتيريا والعتائق ، لها كروموسوم دائري واحد يقع في منطقة مركزية تسمى النواة.

مناقشة ممكنة

كيف يساعد ربط الكروموسوم المتضاعف بغشاء الخلية في تقسيم الكروموسومين بعد اكتمال النسخ المتماثل؟

تظهر هذه الصور خطوات الانشطار الثنائي في بدائيات النوى. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة "Mcstrother" / ويكيميديا ​​كومنز)

السيطرة على هذه العمليات

ليس من المستغرب أن يتم التحكم بدقة في عملية الانشطار الثنائي في معظم البكتيريا والعتائق. ومع ذلك ، فمن المدهش إلى حد ما ، أنه بينما يعرف بعض اللاعبين الجزيئيين الرئيسيين ، لا يزال هناك الكثير الذي يتعين اكتشافه وفهمه حول كيفية اتخاذ القرارات لتنسيق الأنشطة.

دورة الخلية حقيقية النواة والانقسام

دورة الخلية عبارة عن تسلسل منظم للأحداث تستخدمه الأنظمة البيولوجية لتنسيق انقسام الخلية. في حقيقيات النوى ، يستمر الانقسام اللاجنسي للخلايا عبر دورة خلوية تتضمن أحداثًا متعددة متناسقة مكانيًا وزمنيًا. وتشمل هذه فترة تحضيرية طويلة تسمى الطور البيني و أ الانقسامية المرحلة تسمى المرحلة M. غالبًا ما يتم تقسيم الطور البيني إلى أطوار فرعية يمكن تمييزها تسمى جي1, س، و جي2 المراحل. الانقسام المتساوي هو المرحلة التي يتم فيها توزيع الحمض النووي المتماثل على الخلايا الوليدة وغالبًا ما يتم تقسيمه إلى خمس مراحل يمكن تمييزها: الطور الأول, بروميثافيز, الطورية, طور، و الطور. غالبًا ما يكون الانقسام الخيطي مصحوبًا بعملية تسمى يظهر، يتم خلالها فصل المكونات السيتوبلازمية للخلايا الوليدة إما عن طريق حلقة أكتين (خلايا حيوانية) أو عن طريق تكوين لوحة الخلية (الخلايا النباتية). يتم التحكم في المرور عبر هذه المراحل بواسطة نقاط التفتيش. هناك ثلاث نقاط تفتيش رئيسية في دورة الخلية: واحدة بالقرب من نهاية G1، ثانية في G2–M الانتقالية ، والثالثة خلال الطور الاستوائي. تعمل هذه الفحوصات التنظيمية على ضمان أن العمليات المطلوبة للانتقال بنجاح إلى المرحلة التالية من دورة الخلية قد اكتملت بالكامل وأن الموارد الكافية موجودة للانتقال إلى المرحلة التالية من انقسام الخلية.

دورة الخلية

في التكاثر اللاجنسي للخلايا حقيقية النواة ، يتكون "منعطف" واحد من دورة الخلية من مرحلتين عامتين: الطور البيني، تليها الانقسام المتساوي و يظهر. الطور البيني هو فترة دورة الخلية التي قد تكون فيها الخلية إما حية ولا تنقسم أو تستعد للانقسام. عادة ما توجد معظم الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا المتطورة بالكامل في الطور البيني. الانقسام المتساوي هي النقطة في دورة الخلية المرتبطة بتقسيم أو توزيع المادة الوراثية المنسوخة إلى خليتين ابنتيتين. أثناء الانقسام ، تتفكك نواة الخلية وتتشكل نواتان جديدتان تعملان بكامل طاقتهما. يظهر هي العملية التي تقسم السيتوبلازم إلى خليتين مميزتين.

الطور البيني

المرحلة G1

المرحلة الأولى من الطور البيني تسمى المرحلة G1، أو الفجوة الأولى ، لأنه لا يوجد تغيير يذكر. ومع ذلك ، خلال G1 المرحلة ، الخلية نشطة جدا على المستوى البيوكيميائي. تقوم الخلية بتجميع اللبنات الأساسية للحمض النووي للكروموسومات والبروتينات المرتبطة به ، بالإضافة إلى تراكم احتياطيات طاقة كافية لإكمال مهمة تكرار كل كروموسوم في النواة.

تتحرك الخلية عبر سلسلة من المراحل بطريقة منظمة. خلال الطور البيني ، G1 تتضمن نمو الخلايا وتخليق البروتين ، وتتضمن المرحلة S تكرار الحمض النووي وتكرار الجسيم المركزي ، و G2 ينطوي على مزيد من النمو وتخليق البروتين. المرحلة الانقسامية تتبع الطور البيني. الانقسام الخيطي هو انقسام نووي يتم خلاله فصل الكروموسومات المضاعفة وتوزيعها في نوى ابنة. عادة ما تنقسم الخلية بعد الانقسام الخيطي في عملية تسمى الحركية الخلوية التي ينقسم فيها السيتوبلازم وتتشكل خليتان ابنتان.

المرحلة S.

طوال الطور البيني ، يظل الحمض النووي في تكوين كروماتين شبه مكثف. في المرحلة S. (مرحلة التوليف) ، ينتج عن تكرار الحمض النووي تكوين نسختين متطابقتين من كل كروموسوم -الكروماتيدات الشقيقة—المرتبطة بقوة في المنطقة المركزية. في نهاية هذه المرحلة ، يتم تكرار كل كروموسوم.

في الخلايا التي تستخدم العضيات تسمى الجسيمات المركزية، غالبًا ما يتم تكرار هذه الهياكل خلال المرحلة S. يتكون Centrosomes من زوج من قضيب يشبه المريكزون يتكون من التوبولين والبروتينات الأخرى التي تقع في زوايا قائمة مع بعضها البعض. سوف يؤدي الجسيمان المركزيان الناتجان إلى ظهور المغزل الإنقسامية، الجهاز الذي ينظم حركة الكروموسومات لاحقًا أثناء الانقسام الفتيلي.

المرحلة G2

أثناء ال المرحلة G2، أو الفجوة الثانية ، تقوم الخلية بتجديد مخزونها من الطاقة وتوليف البروتينات اللازمة للتلاعب بالكروموسوم. يتم تكرار بعض عضيات الخلية ، ويتم تفكيك الهيكل الخلوي لتوفير الموارد للمغزل الانقسامي. قد يكون هناك نمو إضافي للخلايا خلال G2. يجب إكمال الاستعدادات النهائية للمرحلة الانقسامية قبل أن تتمكن الخلية من دخول المرحلة الأولى من الانقسام الفتيلي.

مرحلة G0

لا تلتزم جميع الخلايا بنمط دورة الخلية الكلاسيكي الذي تدخل فيه الخلية الوليدة المشكلة حديثًا على الفور الطور البيني ، تليها عن كثب المرحلة الانقسامية. الخلايا الموجودة في المرحلة G0 لا تستعد بنشاط للانقسام. الخلية في مرحلة هادئة (غير نشطة) ، بعد خروجها من دورة الخلية. بعض الخلايا تدخل G0 مؤقتًا حتى تؤدي إشارة خارجية إلى ظهور G1. الخلايا الأخرى التي لا تنقسم أبدًا أو نادرًا ، مثل عضلة القلب الناضجة والخلايا العصبية ، تبقى في G0 بشكل دائم

جانب سريع: هيكل الكروموسومات أثناء دورة الخلية

إذا تم وضع الحمض النووي من جميع الكروموسومات الـ 46 في نواة خلية بشرية من طرف إلى طرف ، فسيبلغ قياسه مترين تقريبًا ؛ ومع ذلك ، سيكون قطرها 2 نانومتر فقط. بالنظر إلى أن حجم الخلية البشرية النموذجية يبلغ حوالي 10 ميكرومتر (100000 خلية تصطف حتى متر واحد) ، يجب أن يتم حزم الحمض النووي بإحكام ليلائم نواة الخلية. في الوقت نفسه ، يجب أيضًا أن تكون متاحة بسهولة للجينات المراد التعبير عنها. خلال بعض مراحل دورة الخلية ، تتكثف خيوط الحمض النووي الطويلة في كروموسومات مضغوطة. هناك عدد من الطرق التي يتم بها ضغط الكروموسومات.

اقترح مناقشة

متى يجب أن نتوقع رؤية حمض نووي مكثف للغاية في الخلية (أي مراحل دورة الخلية)؟ متى يبقى الحمض النووي غير مضغوط (خلال أي مراحل من دورة الخلية)؟

يلتف الحمض النووي مزدوج الشريطة حول بروتينات الهيستون ليشكل نيوكليوسومات لها مظهر "خرز على خيط". يتم لف النيوكليوسومات في ألياف كروماتينية بحجم 30 نانومتر. عندما تخضع الخلية للانقسام ، تتكثف الكروموسومات بشكل أكبر.

الانقسام الخلوي والانقسام الخلوي

أثناء ال المرحلة الانقسامية، خلية تخضع لعمليتين رئيسيتين. أولاً ، يكمل الانقسام ، حيث يتم فصل محتويات النواة بشكل عادل وتوزيعها بين نصفيها. يظهر ثم يحدث تقسيم السيتوبلازم وجسم الخلية إلى خليتين جديدتين.

ملحوظة

تتميز المراحل الرئيسية للانقسام الخيطي بصريًا عن بعضها البعض وتميزت في الأصل بما يمكن رؤيته من خلال عرض الخلايا المنقسمة تحت المجهر. قد يطلب منك بعض المدربين أن تكون قادرًا على تمييز كل مرحلة عند النظر إلى صور الخلايا أو بشكل أكثر شيوعًا من خلال فحص تصوير الرسوم المتحركة للانقسام. إذا لم يكن مدرسك صريحًا بشأن هذه النقطة ، فتذكر أن تسأل عما إذا كان هذا متوقعًا منك.

تشرف مراحل انقسام الخلية على فصل المادة الوراثية المتطابقة إلى نواتين جديدتين ، يليهما تقسيم السيتوبلازم. ينقسم الانقسام الخلوي الحيواني إلى خمس مراحل - الطور الأولي ، الطور الأول ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور البعيدة - المرئي هنا عن طريق الفحص المجهري الضوئي مع التألق. عادة ما يكون الانقسام الخيطي مصحوبًا بحركة خلوية ، كما هو موضح هنا بواسطة مجهر إلكتروني ناقل. (رسوم بيانية للائتمان: تعديل العمل بواسطة ماريانا رويز فيلاريال ؛ ائتمان "صور مجهرية للانقسام الفتيلي": تعديل العمل بواسطة روي فان هيسبين ؛ ائتمان "رسم تخطيطي للحركة الخلوية": تعديل عمل مركز وادسوورث ، وزارة الصحة بولاية نيويورك ؛ تم التبرع به إلى مؤسسة ويكيميديا ​​؛ بيانات شريط المقياس من مات راسل)

الطور الأول

Prophase هي المرحلة الأولى من الانقسام ، خلالها لفائف الكروماتين المعبأة بشكل فضفاض وتتكثف في الكروموسومات المرئية. أثناء الطور ، يصبح كل كروموسوم مرئيًا مع شريكه المتطابق (الكروماتيد الشقيقة) مرفقة ، وتشكل الشكل X المألوف للكروماتيدات الشقيقة. تختفي النواة مبكرًا خلال هذه المرحلة ، ويتفكك الغلاف النووي أيضًا.

يتعلق الحدث الرئيسي خلال الطور الأولي ببنية مهمة جدًا تحتوي على موقع الأصل لنمو الأنابيب الدقيقة. هياكل خلوية تسمى المريكزات التي تعمل كنقاط أصل تمتد منها الأنابيب الدقيقة. تلعب هذه الهياكل الصغيرة أيضًا دورًا مهمًا جدًا أثناء الانقسام. أ جسيم مركزي هو زوج من المريكزات معًا. تحتوي الخلية على اثنين من الجسيمات المركزية جنبًا إلى جنب ، والتي تبدأ في التحرك بعيدًا خلال الطور الأولي. عندما تهاجر الجسيمات المركزية إلى جانبين مختلفين من الخلية ، تبدأ الأنابيب الدقيقة في التمدد من كل منها مثل الأصابع الطويلة من اليدين الممتدة نحو بعضها البعض. ال المغزل الإنقسامية هي البنية المكونة من الجسيمات المركزية والأنابيب الدقيقة الناشئة.

بالقرب من نهاية الطور الأولي ، هناك غزو للمنطقة النووية بواسطة الأنابيب الدقيقة من المغزل الانقسامي. لقد تفكك الغشاء النووي ، وأصبحت الأنابيب الدقيقة تلتصق بالسنتروميرات التي تجاور أزواج الكروماتيدات الشقيقة. ال kinetochore هي بنية بروتينية على السنترومير وهي نقطة الارتباط بين المغزل الانقسامي والكروماتيدات الشقيقة. يشار إلى هذه المرحلة على أنها مرحلة أولية متأخرة أو "طور ما قبل الطور" للإشارة إلى الانتقال بين الطور الأول والطور الطوري.

الطورية

الطور الاستوائي هو المرحلة الثانية من الانقسام. خلال هذه المرحلة ، تصطف الكروماتيدات الشقيقة ، مع الأنابيب الدقيقة المرفقة بها ، على طول مستوى خطي في منتصف الخلية. تتشكل لوحة الطور بين الجسيمات المركزية الموجودة الآن في أي من طرفي الخلية. ال لوحة الطور هو اسم المستوى الذي يمر عبر مركز المغزل الذي توضع عليه الكروماتيدات الشقيقة. تستعد الأنابيب الدقيقة الآن لفصل الكروماتيدات الشقيقة وإحضار واحد من كل زوج إلى كل جانب من جوانب الخلية.

طور

الطور هو المرحلة الثالثة من الانقسام. يحدث Anaphase على مدى بضع دقائق ، عندما يتم فصل أزواج الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض ، مكونة كروموسومات فردية مرة أخرى. يتم سحب هذه الكروموسومات إلى طرفي نقيض للخلية بواسطة kinetochores الخاصة بهم ، حيث تقصر الأنابيب الدقيقة. يتلقى كل طرف من طرفي الخلية شريكًا واحدًا من كل زوج من الكروماتيدات الشقيقة ، مما يضمن أن الخليتين الجديدتين ستحتويان على مادة وراثية متطابقة.

Telophase

Telophase هي المرحلة الأخيرة من الانقسام. يتميز Telophase بتكوين نواتين ابنتيتين جديدتين في أي من طرفي الخلية المنقسمة. تحيط هذه النوى المشكلة حديثًا بالمادة الجينية ، والتي تتفكك بحيث تعود الكروموسومات إلى الكروماتين المعبأ بشكل غير محكم. تظهر النوى أيضًا داخل النوى الجديدة ، ويتفكك المغزل الانقسامي ، وتتلقى كل خلية جديدة مجموعتها الخاصة من الحمض النووي والعضيات والأغشية والمريكزات. في هذه المرحلة ، تبدأ الخلية بالفعل في الانقسام إلى نصفين مع بدء الحركة الخلوية.

يظهر

الحركية الخلوية هي الجزء الثاني من المرحلة الانقسامية التي يتم خلالها اكتمال انقسام الخلية عن طريق الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين. على الرغم من أن مراحل الانقسام الفتيلي متشابهة بالنسبة لمعظم حقيقيات النوى ، إلا أن عملية الحركية الخلوية تختلف تمامًا عن حقيقيات النوى التي لها جدران خلوية ، مثل الخلايا النباتية.

في الخلايا مثل الخلايا الحيوانية التي تفتقر إلى جدران الخلايا ، يبدأ التحريك الخلوي بعد بداية الطور. تتشكل حلقة مقلصة تتكون من خيوط أكتين داخل غشاء البلازما في لوحة الطور السابق. تسحب خيوط الأكتين خط الاستواء للخلية إلى الداخل ، وتشكل شقًا. هذا الشق ، أو "الكراك" ، يسمى انشقاق ثلم. يتعمق الأخدود مع تقلص حلقة الأكتين ، وفي النهاية ينقسم الغشاء والخلية إلى قسمين (انظر الشكل أدناه).

في الخلايا النباتية ، يكون ثلم الانقسام غير ممكن بسبب جدران الخلايا الصلبة المحيطة بغشاء البلازما. يجب أن يتشكل جدار خلوي جديد بين الخلايا الوليدة. أثناء الطور البيني ، يقوم جهاز جولجي بتجميع الإنزيمات والبروتينات الهيكلية وجزيئات الجلوكوز قبل أن تنقسم إلى حويصلات وتنتشر في جميع أنحاء الخلية المنقسمة. أثناء الطور النهائي ، تتحرك حويصلات جولجي على الأنابيب الدقيقة لتتجمع في لوحة الطور. هناك ، تندمج الحويصلات من المركز باتجاه جدران الخلية ؛ هذا الهيكل يسمى شريحة هاتف. مع اندماج المزيد من الحويصلات ، تتوسع صفيحة الخلية حتى تندمج مع جدار الخلية في محيط الخلية. تستخدم الإنزيمات الجلوكوز الذي تراكم بين طبقات الغشاء لبناء جدار خلوي جديد من السليلوز. تصبح أغشية جولجي غشاء البلازما على جانبي جدار الخلية الجديد (انظر اللوحة ب في الشكل أدناه).

في الجزء (أ) ، يتشكل ثلم الانقسام في لوحة الطور السابق في الخلية الحيوانية. يتم سحب غشاء البلازما بواسطة حلقة من ألياف الأكتين تتقلص داخل الغشاء فقط. يتعمق ثلم الانقسام حتى تقسم الخلايا إلى قسمين. في الجزء (ب) ، تتحد حويصلات جولجي في لوحة الطور السابقة في خلية نباتية. تندمج الحويصلات وتشكل لوحة الخلية. تنمو لوحة الخلية من المركز باتجاه جدران الخلية. تتكون جدران الخلايا الجديدة من محتويات الحويصلة.

نقاط فحص دورة الخلية

من الضروري أن تكون الخلايا الوليدة عبارة عن نسخ مكررة تقريبًا للخلية الأم. تؤدي الأخطاء في تكرار أو توزيع الكروموسومات إلى حدوث طفرات قد تنتقل إلى كل خلية جديدة تنتج من الخلية غير الطبيعية. لمنع خلية مخترقة من الاستمرار في الانقسام ، هناك آليات رقابة داخلية تعمل على ثلاثة أقسام رئيسية نقاط تفتيش دورة الخلية حيث يمكن إيقاف دورة الخلية حتى تصبح الظروف مواتية. نقاط التفتيش هذه تحدث بالقرب من نهاية G1، في G2–M ، وأثناء الطور الاستوائي (انظر الشكل أدناه).

يتم التحكم في دورة الخلية في ثلاث نقاط تفتيش. يتم تقييم سلامة الحمض النووي في G1 نقطة تفتيش. يتم تقييم ازدواجية الكروموسوم المناسبة في G2 نقطة تفتيش. يتم تقييم ارتباط كل kinetochore بألياف المغزل عند نقطة التفتيش M.

نقطة تفتيش G1

جي1 تحدد نقطة التفتيش ما إذا كانت جميع الظروف مواتية لتقسيم الخلية للمضي قدمًا في المرحلة S حيث يحدث تكرار الحمض النووي. جي1 نقطة التفتيش ، التي تسمى أيضًا نقطة التقييد ، هي النقطة التي تلتزم عندها الخلية بشكل لا رجعة فيه بعملية انقسام الخلية. بالإضافة إلى الاحتياطيات الكافية وحجم الخلية ، هناك فحص للأضرار التي لحقت بالحمض النووي الجيني في G1 نقطة تفتيش. لن يتم إطلاق الخلية التي لا تفي بجميع المتطلبات في المرحلة S.

نقطة تفتيش G2

جي2 تمنع نقطة التفتيش الدخول إلى المرحلة الانقسامية إذا لم يتم استيفاء شروط معينة. كما هو الحال في G1 يتم تقييم نقطة التفتيش وحجم الخلية واحتياطيات البروتين. ومع ذلك ، فإن أهم دور لـ G2 نقطة التفتيش هي التأكد من أن جميع الكروموسومات قد تم نسخها وأن الحمض النووي المكرر لا يتلف.

نقطة تفتيش م

تحدث نقطة تفتيش M بالقرب من نهاية مرحلة الطور الرئيسي للانقسام الفتيلي. تُعرف نقطة تفتيش M أيضًا باسم نقطة تفتيش المغزل لأنها تحدد ما إذا كانت جميع الكروماتيدات الشقيقة متصلة بشكل صحيح بالأنابيب الدقيقة للمغزل. نظرًا لأن فصل الكروماتيدات الشقيقة أثناء الطور هو خطوة لا رجعة فيها ، فلن تستمر الدورة حتى يتم تثبيت الحركات الحركية لكل زوج من الكروماتيدات الشقيقة بقوة على ألياف المغزل الناشئة من أقطاب متقابلة للخلية.

ملحوظة

شاهد ما يحدث في G1، جي2، و M من خلال زيارة هذه الرسوم المتحركة لدورة الخلية.

عندما تخرج دورة الخلية عن السيطرة

يفهم معظم الناس أن السرطان أو الأورام ناتجة عن خلايا غير طبيعية تتكاثر باستمرار. إذا استمرت الخلايا غير الطبيعية في الانقسام دون توقف ، فإنها يمكن أن تلحق الضرر بالأنسجة المحيطة بها ، وتنتشر إلى أجزاء أخرى من الجسم ، وتؤدي في النهاية إلى الموت. في الخلايا السليمة ، تمنع آليات التنظيم الصارمة لدورة الخلية حدوث ذلك ، في حين أن فشل التحكم في دورة الخلية يمكن أن يسبب انقسامًا مفرطًا وغير مرغوب فيه للخلايا. قد يكون سبب فشل السيطرة هو التشوهات الجينية الموروثة التي تضر بوظيفة بعض إشارات "التوقف" و "الانطلاق". الإهانة البيئية التي تدمر الحمض النووي يمكن أن تسبب أيضًا خللًا في تلك الإشارات. في كثير من الأحيان ، يؤدي مزيج من كل من الاستعداد الوراثي والعوامل البيئية إلى الإصابة بالسرطان.

قد تحدث عملية خروج الخلية من نظام التحكم الطبيعي الخاص بها وتصبح سرطانية في جميع أنحاء الجسم بشكل متكرر. لحسن الحظ ، فإن بعض خلايا الجهاز المناعي قادرة على التعرف على الخلايا التي أصبحت سرطانية وتدميرها. ومع ذلك ، في بعض الحالات تبقى الخلايا السرطانية غير مكتشفة وتستمر في التكاثر. إذا لم يشكل الورم الناتج تهديدًا للأنسجة المحيطة ، فيُقال إنه ورم حميد ويمكن عادةً إزالته بسهولة. إذا كان الورم قابلاً للتلف ، يعتبر الورم خبيثًا ويتم تشخيص إصابة المريض بالسرطان.

الاختلالات الاستتبابية:

ينشأ السرطان من الاختلالات الاستتبابية

السرطان حالة معقدة للغاية ، يمكن أن تنشأ عن مجموعة متنوعة من الأسباب الجينية والبيئية. عادةً ما تؤدي الطفرات أو الانحرافات في الحمض النووي للخلية التي تهدد أنظمة التحكم في دورة الخلية الطبيعية إلى ظهور أورام سرطانية. يعد التحكم في دورة الخلية مثالاً على آلية الاستتباب التي تحافظ على وظيفة الخلية السليمة وصحتها. أثناء التقدم خلال مراحل دورة الخلية ، توفر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات داخل الخلايا إشارات توقف وانطلاق لتنظيم الحركة للأمام إلى المرحلة التالية. يتم الحفاظ على هذه الإشارات في توازن معقد بحيث تنتقل الخلية إلى المرحلة التالية فقط عندما تكون جاهزة. يمكن اعتبار هذا التحكم الاستتبابي في دورة الخلية مثل مثبت السرعة في السيارة. سيطبق نظام تثبيت السرعة باستمرار المقدار المناسب من التسارع للحفاظ على السرعة المطلوبة ، ما لم يضغط السائق على الفرامل ، وفي هذه الحالة ستتباطأ السيارة. وبالمثل ، تشتمل الخلية على رسل جزيئي ، مثل الأعاصير ، التي تدفع الخلية إلى الأمام في دورتها.

بالإضافة إلى الأعاصير ، توفر فئة من البروتينات المشفرة بواسطة جينات تسمى الجينات الورمية الأولية إشارات مهمة تنظم دورة الخلية وتدفعها إلى الأمام. تتضمن أمثلة منتجات الجينات الورمية الأولية مستقبلات سطح الخلية لعوامل النمو ، أو جزيئات إشارات الخلية ، وهما فئتان من الجزيئات التي يمكن أن تعزز تكاثر الحمض النووي وانقسام الخلايا. في المقابل ، ترسل فئة ثانية من الجينات تعرف باسم الجينات الكابتة للورم إشارات توقف أثناء دورة الخلية. على سبيل المثال ، تشير منتجات بروتينية معينة من الجينات الكابتة للورم إلى مشاكل محتملة في الحمض النووي ، وبالتالي توقف الخلية عن الانقسام ، بينما تشير البروتينات الأخرى إلى الخلية للموت إذا تعرضت للتلف الذي يتعذر إصلاحه. تشير بعض البروتينات المثبطة للورم أيضًا إلى كثافة خلوية محيطة كافية ، مما يشير إلى أن الخلية لا تحتاج إلى الانقسام في الوقت الحالي. الوظيفة الأخيرة مهمة بشكل فريد في منع نمو الورم: تظهر الخلايا الطبيعية ظاهرة تسمى "تثبيط الاتصال" ؛ وبالتالي ، يتسبب الاتصال الخلوي الواسع بالخلايا المجاورة في إشارة توقف المزيد من الانقسام الخلوي.

هاتان الفئتان المتناقضتان من الجينات ، الجينات الأولية للورم والجينات الكابتة للورم ، تشبهان دواسة التسريع والمكابح في "نظام التحكم في التطواف" الخاص بالخلية ، على التوالي. في ظل الظروف العادية ، يتم الحفاظ على إشارات التوقف والانطلاق هذه في توازن ثابت. بشكل عام ، هناك طريقتان يمكن أن يفقد بها نظام التحكم في التطواف بالخلية التحكم: فرامل معطل (مفرط النشاط) ، أو فرامل معطلة (غير نشطة). عندما يتم اختراقها من خلال طفرة ، أو تغييرها بطريقة أخرى ، يمكن تحويل الجينات الورمية الأولية إلى الجينات الورمية ، والتي تنتج البروتينات الورمية التي تدفع الخلية إلى الأمام في دورتها وتحفز انقسام الخلية حتى عندما يكون القيام بذلك غير مرغوب فيه. على سبيل المثال ، الخلية التي يجب برمجتها للتدمير الذاتي (وهي عملية تسمى موت الخلايا المبرمج) بسبب تلف كبير في الحمض النووي ، يمكن بدلاً من ذلك تحفيزها للتكاثر بواسطة البروتين الورمي. من ناحية أخرى ، قد يفشل الجين المثبط للورم المختل وظيفيًا في تزويد الخلية بإشارة توقف ضرورية ، مما يؤدي أيضًا إلى انقسام الخلية وانتشارها غير المرغوب فيه.

يتحكم التوازن الدقيق بين العديد من الجينات المسرطنة الأولية والجينات الكابتة للورم بدقة في دورة الخلية ويضمن تكاثر الخلايا السليمة فقط. لذلك ، يمكن أن يؤدي اختلال هذا التوازن الاستتبابي إلى انقسام الخلايا الشاذة والنمو السرطاني.


شاهد الفيديو: تخصص الأحياء. شامل ومبسط (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Danell

    إنها المفاجأة!

  2. Ranell

    شكرا مقال جيد!

  3. Risa

    مثال رائع على مادة جديرة بالاهتمام

  4. Caellum

    إنه لأمر مؤسف أنني لا أستطيع التحدث الآن - لا بد لي من المغادرة. لكنني سأعود - سأكتب بالتأكيد ما أعتقد.

  5. Aonghas

    أحسنت ، الفكرة الرائعة وفي الوقت المناسب

  6. Friedrick

    والسويسري ، ونيبر ، وبشكل عام ، مارس الجنس. الشيء الأكثر إثارة للدهشة في مغنين البوب ​​هو أنهم يغنون بأفواههم بنفس الطريقة ... الطعام الطازج ، ولكن من الصعب محاربة ما تدفخه على صدرك ، وسوف يتلألأ طوال حياتك. من السهل جدًا أن تجعل المرأة سعيدة. باهظة الثمن فقط. لا شيء يسخن الروح مثل البيرة الباردة ...



اكتب رسالة