أنواع الانقسام الخلوي

ما هو الانقسام الخلوي؟

يمكن تعريف انقسام الخلية بأنه العملية التي تمر بها الخلايا لتنقسم، حيث أن هناك عدة أنواع من انقسام الخلايا، اعتمادًا على نوع الكائن الحي الذي ينقسم، تطورت الكائنات الحية بمرور الوقت لتكون لها أشكال مختلفة، وأكثر تعقيدًا من انقسام الخلايا، إذ تستخدم معظم بدائيات النوى أو البكتيريا، الانشطار الثنائي لتقسيم الخلية.

تستخدم حقيقيات النوى من جميع الأحجام الانقسام، حيث للانقسام تستخدم حقيقيات النوى التي تتكاثر جنسيًا شكلاً خاصًا من انقسام الخلايا يسمى الانقسام الاختزالي لتقليل المحتوى الجيني في الخلية، هذا ضروري في التكاثر الجنسي لأن كل والد يجب أن يعطي فقط نصف المادة الجينية المطلوبة، وإلا فإن النسل سيكون لديه الكثير من الحمض النووي، مما قد يمثل مشكلة.

أنواع الانقسام الخلوي:

هناك نوعين من الانقسام الخلوي وهما الانقسام المتساوي أو غير المباشر (الذي يحدث في الخلايا الجسدية في الكائنات الحية) والانقسام الاختزالي (و الذي يحدث في الخلايا التناسلية للكائنات الحية).

الانقسام غير المباشر الميتوزي (Mitosis) وتكمن أهميته في إنه يساهم في نمو الكائنات الحية وتعويض أنسجتها التالفة، كما يساهم في نقل الجينات الموجودة على الكروموسومات من الخلية الأصلية إلى الخليتين:يمر في مرحلتين انقسام النواة ( Karyokinesis) وانقسام السيتوبلازم (Cytokinesis).

تمر مرحلة انقسام النواة بعدة أطوار:

الطور البيني: يتم فيه تضاعف محتويات السيتوبلازم مثل الميتوكوندريا – الشبكة الاندوبلازمية – جهاز جولجى- والأشياء الاخرى، حيث يتضاعف الكروموسوم ليتكون من اثنين كروماتيد متشابكين دون ان ينفصلا.

الطور التمهيدى: يظهر فيها بوضوح الكرموسوم على صورة كرماتيد Chromatid، وتظهر خيوط المغزل عند قطبى الخلية، كما يختفى الغشاء النووى والنويه.

الطور الأستوائى: تكون الكروموسومات أكثر سمكا وقصرا وتتحرك كل الكروموسومات (أزواج الكروماتيدات) إلى منتصف الخلية، حيث تصطف على الخط المنصف للخلية والمعروف باسم القرص الاستوائي، ويتسع الجهاز المغزلي ليحتل الجزء الأكبر من الخلية وتكون الكروموسومات مرتبطة بواسطة السنترومير( Centromere) إلى الخيوط المغزلية.

الطور الانفصالى: تنقسم السنتروميرات الى نصفين لينتج عن ذلك عدد 2 كرموسوم وليد، وتنقبض خيوط المغزل لتسحب الكروموسومات الوليدة الى قطبي الخلية، كما يصبح فى كل قطب عدد من الكروموسومات مساوى لعدد كروموسومات الخلية الأم.

الطور النهائى:يظهر الغشاء النووى عند كل قطب ليحيط بالكروموسومات الوليدة، وتتحول الكروموسومات إلى خيوط رقيقة طويلة لتكون الشبكة الكروماتينية وتظهر النوية، وعند هذه المرحلة يكون قد تم الانقسام النووى للخلية مكونا خليتين متماثلتين مع الخلية الام.

ويحدث انقسام السيتوبلازم بعد انتهاء المرحلة النهائية لانقسام النواة يبدأ المغزل في الاختفاء ويأخذ السيتوبلازم في الانقسام.

 الخلايا بدائية النواة:

تتكاثر بدائيات النوى من خلال نوع من الانقسام الخلوي يعرف بالانشطار الثنائي، حيث أن بدائيات النوى هي كائن حي بسيط مع غشاء واحد فقط ولا يوجد انقسام داخلي وهكذا، عندما تنقسم بدائيات النوى فإنها ببساطة تكرر الحمض النووي وتنقسم إلى نصفين.

هذه العملية أكثر تعقيدًا من ذلك بقليل، حيث يجب أولاً فك الحمض النووي بواسطة بروتينات خاصة، وعلى الرغم من أن الحمض النووي في بدائيات النوى يوجد عادة في حلقة، إلا أنه يمكن أن يتشابك تمامًا عندما تستخدمه الخلية، ولنسخ الحمض النووي بكفاءة يجب أن يتم شده، إذ يسمح هذا أيضًا بفصل حلقتين جديدتين من الحمض النووي بعد إنتاجهما، وينفصل خيوط الحمض النووي إلى جانبين مختلفين من خلية بدائيات النوى، ثم تطول الخلية وتنقسم في المنتصف.

الحمض النووي هو الخط المتشابك والمكونات الأخرى مصنفة، البلازميدات عبارة عن حلقات صغيرة من الحمض النووي يتم نسخها أيضًا أثناء الانشطار الثنائي، ويمكن التقاطها في البيئة من الخلايا الميتة التي تتفكك، كما يمكن بعد ذلك تكرار هذه البلازميدات إذا كان البلازميد مفيدًا فسوف يزداد عدد السكان، وهذا جزئيًا كيف تحدث مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية.

الريبوسومات هي هياكل بروتينية صغيرة تساعد في إنتاج البروتينات، ويتم تكرارها أيضًا بحيث يمكن أن يكون لكل خلية ما يكفي للعمل.

الخلايا حقيقية النواة:

الكائنات حقيقية النواة لها عضيات مرتبطة بغشاء وحمض نووي موجود على الكروموسومات، مما يجعل انقسام الخلايا أكثر صعوبة، إذ يجب أن تقوم حقيقيات النوى بتكرار الحمض النووي والعضيات وآليات الخلية قبل الانقسام، وتنقسم العديد من العضيات باستخدام عملية هي في الأساس انشطار ثنائي، مما دفع العلماء للاعتقاد بأن حقيقيات النوى تشكلت من بدائيات النوى التي تعيش داخل بدائيات النوى الأخرى.

بعد تكرار الحمض النووي والعضيات أثناء الطور البيني لدورة الخلية، يمكن لحقيقيات النوى أن تبدأ عملية الانقسام الفتيلي، إذ تبدأ العملية خلال الطور الأولي، عندما تتكثف الكروموسومات، وإذا استمر الانقسام الفتيلي دون تكاثف الكروموسومات فسيصبح الحمض النووي متشابكًا وينكسر.

يرتبط الحمض النووي حقيقيات النوى بالعديد من البروتينات التي يمكن أن تطويها إلى هياكل معقدة، ومع استمرار الانقسام الفتيلي في الطور الطوري تصطف الكروموسومات في منتصف الخلية، ثم يتم فصل كل نصف من الكروموسوم المعروف باسم الكروماتيدات الشقيقة؛ لأنها نسخ متكررة من بعضها البعض إلى كل نصف من الخلية مع استمرار الانقسام الفتيلي، وفي نهاية الانقسام الفتيلي هناك عملية أخرى تسمى الحركية الخلوية تقسم الخلية إلى خليتين جديدتين.

تستخدم جميع الكائنات حقيقية النواة الانقسام لتقسيم خلاياها ومع ذلك، فإن الكائنات الحية وحيدة الخلية فقط هي التي تستخدم الانقسام كشكل من أشكال التكاثر، إذ تتكاثر معظم الكائنات متعددة الخلايا عن طريق الاتصال الجنسي وتجمع الحمض النووي الخاص بها مع تلك الموجودة في كائن حي آخر للتكاثر، وفي هذه الحالات تحتاج الكائنات الحية إلى طريقة مختلفة لتقسيم الخلايا، حيث ينتج الانقسام المتساوي خلايا متطابقة لكن الانقسام الاختزالي ينتج خلايا بها نصف المعلومات الجينية للخلية العادية، مما يسمح لخليتين من كائنات مختلفة من نفس النوع بالاندماج.

الانقسام الاختزالي في الخلايا حقيقية النواة:

في الحيوانات التي تتكاثر جنسيًا من الضروري عادةً تقليل المعلومات الوراثية قبل الإخصاب، إذ يمكن أن توجد بعض النباتات مع عدد كبير جدًا من نسخ الشفرة الجينية ولكن في معظم الكائنات الحية من الضار للغاية أن يكون لها عدد كبير جدًا من النسخ، كما يمكن للبشر الذين لديهم نسخة إضافية واحدة من كروموسوم واحد أن يتعرضوا لتغيرات ضارة في أجسامهم، ولمواجهة هذا تخضع الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا إلى نوع من الانقسام الخلوي يعرف باسم الانقسام الاختزالي.

كما كان من قبل الانقسام يتم تكرار الحمض النووي والعضيات، حيث تحتوي عملية الانقسام الاختزالي على قسمين مختلفين من الخلايا والتي تحدث بشكل متعاقب، ويفصل الانقسام الاختزالي الأول الكروموسومات المتجانسة، إذ تمثل الكروموسومات المتجانسة الموجودة في الخلية الأليلين لكل جين في الكائن الحي، ويتم إعادة تجميع هذه الأليلات وفصلها بحيث يكون للخلايا الوليدة أليل واحد فقط لكل جين، ولا يوجد أزواج متماثلة من الكروموسومات.

القسم الثاني الانقسام الاختزالي الثاني فصل نسختين من الحمض النووي، كما هو الحال في الانقسام الفتيلي، والنتيجة النهائية للانقسام الاختزالي في خلية واحدة هي 4 خلايا كل منها تحتوي على نسخة واحدة فقط من الجينوم وهو نصف العدد الطبيعي.

تجمع الكائنات الحية عادة هذه الخلايا في الأمشاج والتي يمكن أن تنتقل إلى البيئة للعثور على الأمشاج الأخرى، وعندما يلتقي اثنان من الأمشاج من النوع الصحيح فإن أحدهما سيخصب الآخر وينتج زيجوت، بحيث البيضة الملقحة هي خلية واحدة ستخضع للانقسام الفتيلي لإنتاج ملايين الخلايا اللازمة لكائن حي كبير وبالتالي، فإن معظم حقيقيات النوى تستخدم كلاً من الانقسام والانقسام الاختزالي ولكن في مراحل مختلفة من دورة حياتها.

مراحل انقسام الخلية:

اعتمادًا على نوع الانقسام الخلوي الذي يستخدمه الكائن الحي، يمكن أن تكون المراحل مختلفة قليلاً في مراحل الانقسام يبدأ الانقسام المتساوي مع الطور الأولي الذي يتكثف فيه الكروموسوم، وتنتقل الخلية إلى الطور الطوري، حيث يتم محاذاة الكروموسومات على لوحة الطور، ثم يتم فصل الكروموسومات في طور الطور ويتفكك سيتوبلازم الخلية أثناء الطور النهائي، الحركية الخلوية هي العملية الأخيرة التي تكسر غشاء الخلية وتقسم الخلية إلى قسمين.

في مراحل الانقسام الاختزالي تشبه مراحل الانقسام الاختزالي الانقسام الفتيلي لكن الكروموسومات تعمل بشكل مختلف يتكون الانقسام الاختزالي من مرحلتين، والتي تتضمن قسمين منفصلين من الخلايا دون تكرار الحمض النووي بينهما يحتوي الانقسام الاختزالي الأول والثاني على نفس المراحل الأربع مثل الانقسام الفتيلي.

في الطور الأول تتكثف الكروموسومات، وفي الطور الأول تصطف الكروموسومات عبر أزواجها المتجانسة، وعندما يتم فصلهما في الطور الأول والطور الأول يوجد شكل واحد فقط من كل جين في كل خلية، يُعرف باسم تقسيم الاختزال كما يستمر الانقسام الاختزالي الثاني بنفس طريقة الانقسام، والتي تقسم الكروماتيدات الشقيقة على لوحة الطور، وفي المرحلة النهائية الثانية توجد 4 خلايا كل منها نصف الأليلات كالخلية الأم ونسخة واحدة فقط من الجينوم، كما يمكن أن تصبح الخلايا الآن أمشاج وتندمج معًا لتكوين كائنات حية جديدة.