الانقسام الخلوي: الانقسام. Prophase ، metaphase ، anaphase ، telophase. انقسام الخلية. الانقسام المتساوي ما هي مراحل الانقسام الموجودة لتسمية بالتسلسل

الطور البينيهي الفترة بين قسمين من الخلايا. في الطور البيني ، تكون النواة مضغوطة ، وليس لها هيكل واضح ، والنواة مرئية بوضوح. مجموعة الكروموسومات الطور البيني هي كروماتين. يتضمن تكوين الكروماتين: الحمض النووي والبروتينات والحمض النووي الريبي بنسبة 1: 1.3: 0.2 ، وكذلك الأيونات غير العضوية. هيكل الكروماتين متغير ويعتمد على حالة الخلية.

الكروموسومات غير مرئية في الطور البيني ؛ لذلك ، يتم إجراء دراستها عن طريق المجهر الإلكتروني والطرق البيوكيميائية. يتضمن الطور البيني ثلاث مراحل: ما قبل التصنيع (G1) ، الاصطناعية (S) ، وما بعد التخليق (G2). الرمز G هو اختصار للغة الإنجليزية. فجوة الرمز S هو اختصار للغة الإنجليزية. التوليف - التوليف. دعونا نفكر في هذه المراحل بمزيد من التفصيل.

مرحلة ما قبل التصنيع (G1). يعتمد كل كروموسوم على جزيء DNA مزدوج الشريطة. يُشار إلى كمية الحمض النووي في الخلية في مرحلة ما قبل التصنيع بالرمز 2 ج (من المحتوى باللغة الإنجليزية). تنمو الخلية بنشاط وتعمل بشكل طبيعي.

المرحلة التركيبية (ق). يحدث المضاعفة الذاتية ، أو تكرار الحمض النووي. في الوقت نفسه ، تتضاعف بعض أجزاء الكروموسومات في وقت سابق ، بينما تتضاعف أجزاء أخرى لاحقًا ، أي أن تكرار الحمض النووي يستمر بشكل غير متزامن. في موازاة ذلك ، هناك مضاعفة المريكزات (إن وجدت).

مرحلة ما بعد التخليق (G2). اكتمال تكرار الحمض النووي. يحتوي كل كروموسوم على جزيئين مزدوجين من الحمض النووي ، وهما نسخة طبق الأصل من جزيء الحمض النووي الأصلي. يُشار إلى كمية الحمض النووي في الخلية في مرحلة ما بعد التخليق بالرمز 4 ج. يتم تصنيع المواد اللازمة لانقسام الخلايا. في نهاية الطور البيني ، تتوقف عمليات التوليف.

عملية الانقسام

الطور الأولهي المرحلة الأولى من الانقسام. تتصاعد الكروموسومات وتصبح مرئية تحت المجهر الضوئي على شكل خيوط رفيعة. المريكزات (إن وجدت) تتباعد باتجاه أقطاب الخلية. في نهاية الطور الأولي ، تختفي النواة ، ويتفكك الغلاف النووي ، وتظهر الكروموسومات في السيتوبلازم.

في الطور الأولي ، يزداد حجم النواة ، وبسبب تصاعد الكروماتين ، تتشكل الكروموسومات. بحلول نهاية الطور الأولي ، يُنظر إلى كل كروموسوم على أنه يتكون من كروماتيدات. تدريجيًا ، تذوب النوى والغشاء النووي ، وتوجد الكروموسومات بشكل عشوائي في سيتوبلازم الخلية. تتحرك المريكزات نحو أقطاب الخلية. يتم تشكيل مغزل أكروماتين ، وبعض خيوطه تنتقل من قطب إلى آخر ، وبعضها مرتبط بوسط الكروموسومات. يظل محتوى المادة الوراثية في الخلية دون تغيير (2n2хр).

أرز. 1. مخطط الانقسام في خلايا جذر البصل

أرز. 2. مخطط الانقسام في خلايا جذر البصل: 1 - الطور البيني. 2،3 - الطور ؛ 4 - الطورية. 5.6 - طور ؛ 7.8 - الطور النهائي ؛ 9- تكوين خليتين

أرز. التين. 3. الانقسام الخيطي في خلايا طرف جذر البصل: أ - الطور البيني. ب - الطور. ج - الطورية. ز - طور l ، f - الأطوار المبكرة والمتأخرة

الطورية.تسمى بداية هذه المرحلة الطور المسبق. في مرحلة ما قبل الطور ، يتم ترتيب الكروموسومات بشكل عشوائي إلى حد ما في السيتوبلازم. يتم تشكيل جهاز الانقسام الفتيلي ، والذي يتضمن انقسام المغزل والمريكزات أو غيرها من مراكز تنظيم الأنابيب الدقيقة. في وجود المريكزات ، يُطلق على الجهاز الانقسامي اسم نجمي (في الحيوانات متعددة الخلايا) ، وفي غيابها ، يسمى anastral (في النباتات العليا). مغزل الانقسام (مغزل أكروماتين) هو نظام من الأنابيب الدقيقة في الخلية المنقسمة التي تضمن فصل الكروموسوم. يتكون مغزل الانقسام من نوعين من الخيوط: قطبية (داعمة) و كروموسومية (سحب).

بعد تكوين الجهاز الانقسامي ، تبدأ الكروموسومات في الانتقال إلى المستوى الاستوائي للخلية ؛ هذه الحركة للكروموسومات تسمى metakinesis.

في الطور الفوقي ، تتصاعد الكروموسومات إلى أقصى حد. تقع مراكز الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية بشكل مستقل عن بعضها البعض. تمتد الخيوط القطبية لمغزل الانقسام من أقطاب الخلية إلى الكروموسومات ، والخيوط الصبغية - من الوسط (kinetochores) - إلى القطبين. تشكل مجموعة الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية لوحة طورية.

طور.تنقسم الكروموسومات إلى كروماتيدات. من هذه اللحظة فصاعدًا ، يصبح كل كروماتيد كروموسوم كروماتيد واحد مستقل ، والذي يعتمد على جزيء DNA واحد. تتباعد الكروموسومات أحادية الكروماتيد في مجموعات الطور نحو أقطاب الخلية. عندما تنفصل الكروموسومات ، تقصر الأنابيب الدقيقة الصبغية وتطول الأنابيب الدقيقة القطبية. في هذه الحالة ، تنزلق الخيوط القطبية والكروموسوم على طول بعضها البعض.

Telophase.تم تدمير مغزل الانقسام. يتم فصل الكروموسومات الموجودة في أقطاب الخلية ، وتتكون المغلفات النووية حولها. تتشكل نواتان في الخلية ، متطابقتين وراثيًا مع النواة الأصلية. يصبح محتوى الحمض النووي في نوى الابنة مساوياً لـ 2 ج.

يظهر.في السيتوبلازم يحدث فصل السيتوبلازم وتشكيل أغشية الخلايا الوليدة. في الحيوانات ، يحدث التحلل الخلوي عن طريق ربط الخلايا. في النباتات ، يحدث التحلل الخلوي بشكل مختلف: تتشكل الحويصلات في المستوى الاستوائي ، والتي تندمج لتشكل غشاءين متوازيين.

هذا يكتمل الانقسام وتبدأ الطور البيني التالي.



انقسام الخلية هو عملية بيولوجية تكمن وراء التكاثر والتطور الفردي لجميع الكائنات الحية.

الشكل الأكثر انتشارًا لتكاثر الخلايا في الكائنات الحية هو الانقسام غير المباشر ، أو الانقسام (من الكلمة اليونانية "mitos" - الخيط). يتكون الانقسام الخيطي من أربع مراحل متتالية. يوفر الانقسام المتساوي توزيعًا متساويًا للمعلومات الجينية للخلية الأم بين الخلايا الوليدة.

تسمى فترة حياة الخلية بين اثنين من الانقسامات الطور البيني. إنه أطول بعشر مرات من الانقسام. هناك عدد من العمليات المهمة جدًا التي تسبق انقسام الخلية: يتم تصنيع جزيئات ATP والبروتينات ، حيث يتضاعف كل كروموسوم ، مكونًا كروماتيدين شقيقين متماسكين معًا بواسطة مركز مركزي مشترك ، ويزداد عدد عضيات الخلية الرئيسية.

الانقسام المتساوي

هناك أربع مراحل في الانقسام الفتيلي: الطور الأولي ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور البيني.

• 1. الطور هو أطول مرحلة من الانقسام. الكروموسومات ، التي تتكون من اثنين من الكروماتيدات الشقيقة متماسكة ببعضها البعض بواسطة السنترومير ، تتصاعد فيه ، ونتيجة لذلك ، تتكاثف. بحلول نهاية الطور الأولي ، يختفي الغشاء النووي والنواة وتنتشر الكروموسومات في جميع أنحاء الخلية. في السيتوبلازم ، في نهاية الطور الأولي ، تتحرك المريكزات إلى العصابات وتشكل مغزلًا انقسامًا.
• ثانيًا. الطور الاستوائي - تستمر الكروموسومات في التصاعد ، وتقع مراكزها المركزية على طول خط الاستواء (في هذه المرحلة تكون أكثر وضوحًا). ألياف المغزل متصلة بها.
• ثالثا. Anaphase - تنقسم القسيمات المركزية ، وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض ، وبسبب تقلص خيوط المغزل ، تنتقل إلى أقطاب متقابلة للخلية.
• رابعا. Telophase - ينقسم السيتوبلازم ، وتتلاشى الكروموسومات ، وتتشكل النوى والأغشية النووية مرة أخرى. بعد ذلك ، يتم تشكيل انقباض في المنطقة الاستوائية للخلية ، والتي تفصل بين خليتين شقيقتين.

لذلك من خلية أصلية واحدة (أمومية) يتم تكوين خليتين جديدتين - خليتين ابنتيتين ، بها مجموعة كروموسوم مطابقة تمامًا للوالد من حيث الكمية والنوعية ، من حيث محتوى المعلومات الوراثية ، والمورفولوجية والتشريحية والفسيولوجية الميزات.

يتم تحديد النمو والتطور الفردي والتجديد المستمر لأنسجة الكائنات متعددة الخلايا من خلال عمليات انقسام الخلايا الانقسامية.

يتم التحكم في جميع التغييرات التي تحدث أثناء الانقسام الفتيلي بواسطة نظام التنظيم العصبي ، أي الجهاز العصبي، هرمونات الغدد الكظرية ، الغدة النخامية ، الغدة الدرقيةوإلخ.

الانقسام الاختزالي (من الكلمة اليونانية "الانقسام الاختزالي" - الاختزال) هو انقسام في منطقة نضوج الخلايا الجرثومية ، مصحوبًا بخفض عدد الكروموسومات إلى النصف. يتكون أيضًا من قسمين متتاليين لهما نفس مراحل الانقسام. ومع ذلك ، فإن مدة المراحل الفردية والعمليات التي تحدث فيها تختلف اختلافًا كبيرًا عن العمليات التي تحدث في الانقسام الفتيلي.

هذه الاختلافات هي بشكل رئيسي على النحو التالي. في الانقسام الاختزالي ، الطور الأول أطول. في ذلك ، يتم اقتران (اتصال) الكروموسومات وتبادل المعلومات الوراثية. (في الشكل أعلاه ، تم تمييز الطور بالأرقام 1 ، 2 ، 3 ، ويظهر الاقتران تحت الرقم 3). في الطور الاستباقي ، تحدث نفس التغييرات كما في الطور الأول للانقسام الفتيلي ، ولكن مع مجموعة الصبغيات أحادية الصيغة الصبغية (4). في الطور الأول ، لا تنقسم السنتروميرات التي تحمل الكروماتيدات معًا ، ويتحرك أحد الكروموسومات المتجانسة إلى القطبين (5). في الطور الثاني ، يتم تشكيل أربع خلايا مع مجموعة أحادية الصبغيات من الكروموسومات (6).

الطور البيني قبل التقسيم الثاني في الانقسام الاختزالي قصير جدًا ، ولا يتم تصنيع الحمض النووي فيه. تحتوي الخلايا (الأمشاج) التي تشكلت نتيجة لانقسام انتصافي على مجموعة أحادية الصبغيات (مفردة) من الكروموسومات.

يتم استعادة مجموعة كاملة من الكروموسومات - ثنائية الصبغيات 2n - في الجسم أثناء إخصاب البويضة ، أثناء التكاثر الجنسي.

يتميز التكاثر الجنسي بتبادل المعلومات الوراثية بين الإناث والذكور. يرتبط بتكوين واندماج خلايا جرثومية فردية خاصة - الأمشاج ، التي تشكلت نتيجة للانقسام الاختزالي. الإخصاب هو عملية اندماج البويضة والحيوانات المنوية (الأمشاج الأنثوية والذكرية) ، حيث يتم استعادة مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات. تسمى البويضة الملقحة بالزيجوت.

في عملية الإخصاب ، يمكن ملاحظة أنواع مختلفة من اتصال الأمشاج. على سبيل المثال ، عندما يتم دمج كل من الأمشاج التي تحتوي على نفس الأليلات لواحد أو أكثر من الجينات ، يتم تكوين زيجوت متماثل ، في النسل يتم الحفاظ على جميع السمات في شكلها النقي. إذا تم تمثيل الجينات في الأمشاج بأليلات مختلفة ، يتشكل متغاير الزيجوت. في نسلها ، تم العثور على أساسيات وراثية تتوافق مع جينات مختلفة. في البشر ، يكون الزيجوت المتماثل جزئيًا فقط ، بالنسبة للجينات الفردية.

أسس جي مندل الأنماط الرئيسية لانتقال الخصائص الوراثية من الآباء إلى الأبناء في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. منذ ذلك الوقت ، في علم الوراثة (علم قوانين الوراثة وتنوع الكائنات الحية) ، رسخت مفاهيم مثل السمات السائدة والمتنحية ، والنمط الجيني والنمط الظاهري ، إلخ. في الأجيال اللاحقة. في علم الوراثة ، يتم الإشارة إلى هذه السمات بأحرف الأبجدية اللاتينية: يتم الإشارة إلى السمات السائدة بأحرف كبيرة ، بينما يتم الإشارة إلى الأحرف السائدة بالأحرف الصغيرة. في حالة الزيجوت المتماثل ، يعكس كل زوج من الجينات (الأليلات) سمات سائدة أو متنحية ، والتي تظهر تأثيرها في كلتا الحالتين.

في الكائنات المتغايرة الزيجوت ، يقع الأليل السائد على كروموسوم واحد ، والأليل المتنحي ، الذي يثبطه السائد ، في المنطقة المقابلة للكروموسوم المتماثل الآخر. أثناء الإخصاب ، يتم تشكيل مجموعة جديدة من مجموعة ثنائية الصبغيات. لذلك ، يبدأ تكوين كائن حي جديد بدمج خليتين جرثومية (الأمشاج) الناتجة عن الانقسام الاختزالي. أثناء الانقسام الاختزالي ، يحدث إعادة توزيع المادة الجينية (إعادة التركيب الجيني) في النسل أو تبادل الأليلات وتوليفاتها في أشكال جديدة ، والتي تحدد مظهر فرد جديد.

بعد فترة وجيزة من الإخصاب ، يحدث تخليق الحمض النووي ، وتتضاعف الكروموسومات ، ويحدث التقسيم الأول لنواة اللاقحة ، والذي يتم تنفيذه عن طريق الانقسام الفتيلي ويمثل بداية تطور كائن حي جديد.

هناك أربع مراحل للانقسام الفتيلي: الطور ، الطور ، الطور ، الطور البعيدة. الخامس الطور الأولمرئي بوضوح المريكزون- التكوينات الموجودة في مركز الخلية وتلعب دورًا في تقسيم الكروموسومات الوليدة للحيوانات. (تذكر أن النباتات العليا لا تحتوي على مريكزات في مركز الخلية الذي ينظم انقسام الكروموسومات). سننظر في الانقسام الفتيلي باستخدام مثال خلية حيوانية ، لأن وجود المريكز يجعل عملية انقسام الكروموسوم أكثر وضوحًا. المريكزات تنقسم وتتباعد إلى أقطاب مختلفة من الخلية. تمتد الأنابيب الدقيقة من المريكزات ، وتشكل ألياف المغزل ، التي تنظم تباعد الكروموسومات إلى أقطاب الخلية المنقسمة.
في نهاية الطور الأولي ، يتفكك الغشاء النووي ، وتختفي النواة تدريجياً ، وتتصاعد الكروموسومات ونتيجة لذلك تقصر وتتسمك ، ويمكن بالفعل ملاحظتها تحت المجهر الضوئي. يتم رؤيتهم بشكل أفضل في المرحلة التالية من الانقسام - الطورية.
في الطور الاستوائي ، توجد الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية. من الواضح أن كل كروموسوم ، يتكون من كروماتيدات ، له انقباض - السنترومير. ترتبط الكروموسومات بخيط المغزل بواسطة مراكزها المركزية. بعد تقسيم السنترومير ، يصبح كل كروماتيد كروموسوم ابنة مستقل.
ثم تأتي المرحلة التالية من الانقسام - طور، حيث تتباعد الكروموسومات الابنة (كروماتيدات لكروموسوم واحد) إلى أقطاب مختلفة من الخلية.
المرحلة التالية من انقسام الخلية هي الطور. يبدأ بعد أن تصل كروموسومات الابنة ، المكونة من كروماتيد واحد ، إلى أقطاب الخلية. في هذه المرحلة ، تتفكك الكروموسومات مرة أخرى وتكتسب نفس الشكل الذي كانت عليه قبل أن يبدأ انقسام الخلية في الطور البيني (خيوط رفيعة طويلة). ينشأ حولهم غلاف نووي ، وتتشكل نواة في النواة ، حيث يتم تصنيع الريبوسومات. في عملية انقسام السيتوبلازم ، يتم توزيع جميع العضيات (الميتوكوندريا ، مجمع جولجي ، الريبوسومات ، إلخ) بشكل أو بآخر بالتساوي بين الخلايا الوليدة.
وهكذا ، نتيجة للانقسام الفتيلي ، يتم الحصول على خليتين من خلية واحدة ، لكل منها رقم مميز وشكل من الكروموسومات لنوع معين من الكائنات الحية ، وبالتالي كمية ثابتة من الحمض النووي.
تستغرق عملية الانقسام الفتيلي في المتوسط ​​ساعة إلى ساعتين ، وتختلف مدتها إلى حد ما أنواع مختلفةالخلايا. يعتمد أيضًا على ظروف البيئة الخارجية (درجة الحرارة ونظام الإضاءة ومؤشرات أخرى).
تكمن الأهمية البيولوجية للانقسام في حقيقة أنه يضمن ثبات عدد الكروموسومات في جميع خلايا الجسم. تتشكل جميع الخلايا الجسدية نتيجة الانقسام الانقسامي ، مما يضمن نمو الكائن الحي. في عملية الانقسام الفتيلي ، يتم توزيع مواد كروموسومات الخلية الأم بالتساوي بين الخليتين الوليدين الناشئين عنها. نتيجة للانقسام الفتيلي ، تتلقى جميع خلايا الجسم نفس المعلومات الجينية.