النمو والتجديد الخلوي: الانقسام الخيطي المتساوي ومراحله ودورة الخلية - السنة الأولى ثانوي

الطفل يكبر والجرح يلتئم والجلد يتجدد دون أن ننتبه. في كل حالة من هذه الحالات تنقسم الخلايا لتعطي خلايا جديدة، والمسؤول عن ذلك نوع من الانقسام اسمه الانقسام الخيطي المتساوي. وهو موضوع مهم في السنة الأولى ثانوي، يتكرر في فروض السنة ويؤسس لفهم الوراثة لاحقًا. تعرض هذه الصفحة معنى النمو والتجديد، ثم دورة الخلية، ثم مراحل الانقسام الخيطي واحدة واحدة، ثم تطور كمية الـ ADN، وتنتهي بأخطاء متكررة وتمارين بأجوبة.

النمو والتجديد

• النمو زيادة في الطول والكتلة والحجم بصورة غير عكوسة: فالطول يزيد ولا يعود لينقص. وهو خاصية الكائن الحي.
• التجديد الخلوي تعويض الخلايا التي تموت أو تتلف بخلايا جديدة، كخلايا الجلد وبطانة الأمعاء ودم النخاع.

وفي الحالتين يزداد عدد الخلايا بالانقسام الخيطي المتساوي، لا بتضخم الخلايا وحده.

دورة الخلية

الخلية القابلة للانقسام تمر بدورة منتظمة تتكرر وتتكون من طورين:

1. السكون (الطور البيني): أطول أطوار الدورة، وتنمو فيه الخلية وتحضّر للانقسام، وفيه ثلاث مراحل: ⁦G1⁩ ينمو فيها الحجم، و⁦S⁩ يتضاعف فيها الـ ADN أي يتنسخ كل صبغي إلى نسختين، و⁦G2⁩ تتحضر فيها الخلية للانقسام.
2. الانقسام (الطور M): هو الانقسام الخيطي المتساوي، وفيه تتوزع النسختان المتماثلتان على خليتين ابنتين.

في نهاية الطور البيني يتكون كل صبغي من كروماتيدين شقيقين متماثلين مرتبطين عند السنترومير.

مراحل الانقسام الخيطي المتساوي

بترتيب وقوعها:

1. الطور التمهيدي (البروفاز): يتكثف الكروماتين فتظهر الصبغيات واضحة وكل منها من كروماتيدين، ويختفي الغلاف النووي، ويتشكل المغزل الانقسامي (بالجسيمين المركزيين في الخلية الحيوانية).
2. الطور الاستوائي (الميتافاز): تصطف الصبغيات في المستوي الاستوائي للخلية متصلة بألياف المغزل. وهذا أفضل طور لعدّ الصبغيات ودراستها لأنها في أقصى تكثفها.
3. الطور الانفصالي (الأنافاز): ينقسم السنترومير ويتحرك كل كروماتيد، وقد صار صبغيًا مستقلًا، نحو أحد قطبي الخلية بانكماش ألياف المغزل.
4. الطور النهائي (التيلوفاز): تصل مجموعتا الصبغيات إلى القطبين فتتفكك وتعود كروماتينًا، ويتشكل غلاف نووي حول كل مجموعة، ثم انقسام الهيولى: في الخلية الحيوانية بتخصّر يشق الخلية، وفي الخلية النباتية بتكوّن صفيحة تفصل الخليتين.

والنتيجة خليتان ابنتان متماثلتان وراثيًا مع الخلية الأم، ولكل منهما عدد الصبغيات نفسه ⁦2n⁩.

تطور كمية الـ ADN

نرمز بـ ⁦Q⁩ لكمية الـ ADN في نواة خلية بعد انتهاء الانقسام: يبقى ⁦Q⁩ طوال المرحلة ⁦G1⁩، ثم تتضاعف في المرحلة ⁦S⁩ فتصير ⁦2Q⁩، وتبقى ⁦2Q⁩ طوال ⁦G2⁩ والطور التمهيدي والاستوائي والانفصالي، ثم تعود إلى ⁦Q⁩ في كل خلية ابنة بعد انقسام الهيولى. وهذا يفسر بقاء الخلايا الابنة مماثلة للخلية الأم.

أمثلة محلولة

مثال 1: الإنسان. خلايا الإنسان الجسمية فيها ⁦2n = 46⁩ صبغيًا. في الطور الاستوائي يوجد 46 صبغيًا كل منها من كروماتيدين، أي 92 كروماتيدًا. في الطور الانفصالي يصير لكل خلية مؤقتًا 92 صبغيًا (46 عند كل قطب). وفي كل خلية ابنة 46 صبغيًا.

مثال 2: ملاحظة مجهرية. نلاحظ مقطعًا من قمة جذر البصل مصبوغًا بالكرمين الخلي وبعد سحقه بين الشريحة والساترة. نجد أن أغلب الخلايا في الطور البيني، وقليلًا منها في أطوار الانقسام، لأن السكون أطول من الانقسام. ونلاحظ أن الصبغيات أوضح ما تكون في الطور الاستوائي.

أخطاء شائعة

• الخلط بين الصبغي والكروماتيد. الصبغي بعد تضاعف الـ ADN يتكون من كروماتيدين، وفي الطور الانفصالي يصير كل كروماتيد صبغيًا.
• القول إن الانقسام الخيطي المتساوي يقلل عدد الصبغيات إلى النصف. هذا الانقسام الاختزالي، أما المتساوي فيحافظ على عدد الصبغيات.
• القول إن تضاعف الـ ADN يحدث أثناء الانقسام. هو يحدث في المرحلة ⁦S⁩ من الطور البيني.
• ترتيب الأطوار على نحو خاطئ. احفظ: تمهيدي، استوائي، انفصالي، نهائي.
• القول إن انقسام الهيولى هو نفسه في الخلية الحيوانية والنباتية. الأولى تتخصر والثانية تبني صفيحة.
• الاعتقاد أن الخلايا الابنة تختلف وراثيًا عن الأم.

تمارين للتدرب

1. ما الفرق بين النمو والتجديد الخلوي؟
2. رتب الأطوار الأربعة واذكر حدثًا مميزًا لكل طور.
3. في خلية ⁦2n = 8⁩، كم صبغيًا وكم كروماتيدًا في الطور الاستوائي؟ وفي الطور الانفصالي؟
4. أين يتضاعف الـ ADN في دورة الخلية؟
5. لماذا تكون الخليتان الابنتان متماثلتين وراثيًا مع الخلية الأم؟

الحلول:

1. النمو زيادة غير عكوسة في الحجم والكتلة، والتجديد تعويض الخلايا الميتة، وكلاهما يعتمد على الانقسام الخيطي.
2. التمهيدي: ظهور الصبغيات واختفاء الغلاف النووي. الاستوائي: اصطفاف الصبغيات في المستوي الاستوائي. الانفصالي: انفصال الكروماتيدين نحو القطبين. النهائي: عودة الغلافين النوويين وانقسام الهيولى.
3. في الاستوائي 8 صبغيات و 16 كروماتيدًا. في الانفصالي 16 صبغيًا (8 عند كل قطب).
4. في المرحلة ⁦S⁩ من الطور البيني.
5. لأن الـ ADN يتضاعف نسخة طبق الأصل قبل الانقسام، ثم توزع النسختان بالتساوي.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يشرح الأستاذ بن عثمان في فيديو «النمو والتجديد الخلوي: الانقسام الخيطي المتساوي، الجزء 1» الموضوع في نحو تسع عشرة دقيقة، مبتدئًا بمعنى النمو بأنه زيادة الطول والوزن بشكل غير عكوس، ثم بالمسؤول عنه وعن التجديد وهو الانقسام الخيطي المتساوي.