يتناول هذا الدرس مفهوم دورة الخلية وأطوارها الرئيسة (المرحلة البينية ومرحلة الانقسام)، مع شرح مفصل لآليات التنظيم الخلوي عبر السايكلينات ونقاط المراقبة لضمان سلامة الانقسام.
آخر تحديث:
تبدأ حياة الخلية منذ لحظة انقسام الخلية الأم وتستمر حتى تنقسم هي نفسها. تختلف مدة هذه الدورة بشكل كبير بناءً على نوع الخلية والظروف المحيطة بها.
دورة الخلية: سلسلة من الأحداث المتتابعة التي تمر بها الخلية منذ تكونها حتى انقسامها إلى خليتين جديدتين.
تتفاوت المدة الزمنية للدورة حسب نوع النسيج، ومن أمثلة ذلك:
تتألف دورة الخلية من مرحلتين رئيستين: المرحلة البينية (Interphase) ومرحلة الانقسام الخلوي (M Phase).
دورة الخلية — يتناول هذا الدرس مفهوم دورة الخلية وأطوارها الرئيسة (المرحلة البينية ومرحلة الانقسام)، مع شرح مفصل لآليات التنظيم الخلوي عبر السايكلينات ونقاط المراقبة لضمان سلامة الانقسام.
عند المراجعة:
تذكير: في الامتحان: اكتب القانون ثم عوّض بالأرقام مع الوحدات. إن شككت في رقم مثال، ارجع إلى ملف الـ PDF المقسّم لنفس الموضوع.
تمثل المرحلة البينية نحو 90% من زمن الدورة، وهي مرحلة النشاط الأيضي المكثف والتحضير للانقسام.
في طور (S)، يتضاعف الـ DNA عدداً (كمية) ولكن يبقى عدد الكروموسومات ثابتاً (تصبح كروماتيدات شقيقة)، انتبه لهذا الفرق في الأسئلة الحسابية.
تدخل بعض الخلايا في طور سكون يسمى G0، حيث تتوقف عن الانقسام لكنها تظل نشطة وظيفياً.
أمثلة على خلايا في طور G0:
يتم تنظيم الدورة بواسطة إشارات كيميائية (معظمها بروتينات) تُصنف حسب مصدرها وآلية عملها.
الإشارات الخلوية: مجموعة من المواد الكيميائية التي تعمل على تنظيم دورة الخلية، وتصنف إلى داخلية وخارجية.
تصنيف الإشارات حسب المصدر:
تصنيف الإشارات حسب آلية العمل:
يعتقد البعض أن الموت المبرمج هو فشل للخلية، بينما هو في الحقيقة وسيلة تنظيمية للتخلص من الخلايا غير الطبيعية ومنع تكاثرها.
تعمل نقاط المراقبة كـ 'محطات تفتيش' لضمان إتمام العمليات الحيوية بدقة قبل الانتقال للمرحلة التالية.
ارتباط السايكلين بالإنزيم يؤدي لمهمتين: (1) تحفيز الإنزيم، (2) إرشاده نحو البروتين الهدف.
نقاط المراقبة الرئيسة
السايكلينات وإنزيمات Cdks
يرتبط السايكلين بإنزيم الفسفرة المعتمد على السايكلين (Cdk) ليصبح الإنزيم فاعلاً. يقوم الإنزيم بفسفرة بروتينات هدف لتنظيم الدورة.
الهدف: دراسة أطوار الانقسام الخلوي في خلايا القمم النامية لجذور الثوم.
دراسة عملية لأطوار الانقسام في الخلايا النباتية.
المواد: فصوص ثوم، حمض الهيدروكلوريك (1M)، صبغة السفرانين، مجهر ضوئي.
الخطوات:
الاستنتاج: تظهر الخلايا في أطوار مختلفة من الانقسام (التمهيدي، الاستوائي، الانفصالي، النهائي) والمرحلة البينية.
تدريب مهم: بعد هذا القسم، راجع الأمثلة المحلولة في نهاية الموضوع وأسئلة نهاية الدرس في آخر بطاقة.
دورة حياة تمر بها الخلية، تبدأ منذ تكون الخلية نتيجة انقسام خلية ما، وتنتهي عند انقسامها هي نفسها مكونة خليتين جديدتين.
مرحلة تمثل غالباً 90% من دورة الخلية؛ إذ تنمو في أثنائها الخلية، وتتضاعف مادة الوراثة (DNA) تمهيداً للانقسام الخلوي.
أول أطوار دورة الخلية، وفيه تنمو الخلية، ويزداد كل من حجمها، وعدد العضيات فيها، فضلاً عن أداء الخلية أنشطتها ووظائفها الخلوية الطبيعية.
الطور الذي يتضاعف فيه (DNA)؛ ما يجعل في نواة الخلية - في نهاية الطور - مثلي كمية المادة الوراثية.
طور يستمر فيه نمو الخلية ويزداد حجمها، وتؤدي أنشطتها ووظائفها الطبيعية، إلى جانب استعدادها للانقسام؛ إذ تبدأ بإنتاج البروتينات التي تُصنَّع منها الخيوط المغزلية (الأنيبيبات الدقيقة).
مرحلة تبدأ بعد طور النمو الثاني، ويحدث فيها انقسام النواة إلى نواتين متماثلتين، يلي ذلك انقسام السيتوبلازم.
طور سكون تخرج إليه الخلية من طور G1 في حال غياب الإشارات الخلوية التي تحفز الخلية على الاستمرار في الدورة، وتقوم فيه الخلية بجميع وظائفها وأنشطتها باستثناء الأنشطة التي تهيئها للانقسام.
مجموعة من المواد الكيميائية (معظمها بروتينات) تعمل على تنظيم دورة الخلية، وتصنف بحسب مصدرها إلى إشارات داخلية وإشارات خارجية.
إشارات تحفز انتقال الخلية إلى المرحلة اللاحقة أو الطور اللاحق.
إشارات تعمل على بقاء الخلية في الطور، وعدم انتقالها إلى الطور الذي يليه.
جينات تسهم في إنتاج إنزيمات تُحطم مكونات في الخلية؛ ما يؤدي إلى موتها.
نقاط محددة في دورة الخلية تنظم فيها الإشارات الخلوية الدورة، وتضمن سلامة العمليات قبل الانتقال للطور التالي.
ما أطوار المرحلة البينية؟ ماذا يحدث في كل طور؟
ثلاثة أطوار: (1) طور النمو الأول G1: تزداد فيه الخلية حجماً ويتضاعف عدد عضياتها وتؤدي وظائفها الطبيعية. (2) طور التضاعف S: يتضاعف فيه الحمض النووي DNA فتصبح كمية المادة الوراثية ضعف ما كانت عليه، مع بقاء عدد الكروموسومات ثابتاً لأنها تتحول إلى كروماتيدات شقيقة. (3) طور النمو الثاني G2: يستمر فيه النمو، وتُنتج البروتينات اللازمة لتكوين الخيوط المغزلية (الأنيبيبات الدقيقة) استعداداً للانقسام.
عرّف دورة الخلية واذكر مرحلتيها الرئيسيتين.
سلسلة أحداث من تكوّن الخلية حتى انقسامها إلى خليتين. مرحلتان: البينية (Interphase) والانقسام (M).
اذكر أمثلة على خلايا تدخل الطور الصفري G0.
من الأمثلة: خلايا لا تغادر الطور الصفري G0 أبداً مثل الخلايا العصبية والخلايا العضلية، وخلايا قد تدخل G0 لكنها تعود إلى الدورة عند التحفيز مثل خلايا الكبد.
صنّف الإشارات الخلوية حسب المصدر وآلية العمل.
حسب المصدر: إشارات داخلية (تنبع من داخل الخلية، مثل وجود خلل في DNA أو توفر الغذاء) وإشارات خارجية (تأتي من خارج الخلية وترتبط بمستقبلات، مثل عوامل النمو). وحسب آلية العمل: إشارات التقدم (Go-ahead) تحفز الانتقال للطور التالي، وإشارات التوقف (Stop) تُبقي الخلية في طورها الحالي، وإشارات الموت المبرمج (Apoptosis) تنشط جينات تنتج إنزيمات تحطم مكونات الخلية فتؤدي لموتها.
ما نقاط المراقبة الرئيسة في دورة الخلية؟
ثلاث نقاط رئيسة: نقطة G1 (الأهم؛ إذا لم تستقبل الخلية إشارة تقدم تخرج إلى الطور الصفري G0)، ونقطة G2 (تتحقق من اكتمال تضاعف DNA وخلوه من الأخطاء)، ونقطة M (تعمل بين الطورين الاستوائي والانفصالي للتأكد من ارتباط جميع الكروماتيدات الشقيقة بالخيوط المغزلية).
بطاقات مهمة
سلسلة المراحل والأطوار التي تبدأ منذ تكوّن الخلية نتيجة انقسام خلية ما، وتنتهي عند انقسامها هي نفسها مكوّنة خليتين جديدتين.
المرحلة البينية (Interphase)، ومرحلة الانقسام الخلوي (M).
تمثّل غالبًا نحو 90% من دورة الخلية؛ تنمو فيها الخلية ويتضاعف DNA تمهيدًا للانقسام، وتتكوّن من أطوار G1 وS وG2.
أول أطوار دورة الخلية؛ تنمو فيه الخلية ويزداد كلٌّ من حجمها وعدد عضياتها، إضافة إلى أدائها أنشطتها ووظائفها الخلوية الطبيعية.
الطور الذي يتضاعف فيه DNA؛ ما يجعل كمية المادة الوراثية في النواة في نهاية الطور مِثْليّ ما كانت عليه.
يستمر فيه نمو الخلية واستعدادها للانقسام؛ إذ يبدأ إنتاج البروتينات التي تُصنَّع منها الخيوط المغزلية (الأنيبيبات الدقيقة).
انقسام النواة إلى نواتين متماثلتين، يليه انقسام السيتوبلازم (الذي يختلف في الخلايا النباتية عنه في الخلايا الحيوانية).
طور سكون تخرج إليه الخلية من طور G1 عند غياب الإشارات الخلوية المحفّزة على الاستمرار في الدورة؛ ومن أمثلة الخلايا التي تدخله وتظل فيه دائماً: الخلايا العضلية والعصبية، بينما تعود خلايا الكبد إلى G1 عند تحفيزها.
مواد كيميائية معظمها بروتينات تنظّم دورة الخلية؛ تُصنَّف بحسب مصدرها إلى إشارات داخلية (مثل وجود كمية كافية من الغذاء أو وجود خلل في DNA) وإشارات خارجية (تأتي من خارج الخلية وترتبط بمستقبلات على الخلية الهدف، مثل عوامل النمو).
إشارات التقدّم (تحفّز انتقال الخلية إلى الطور اللاحق)، وإشارات التوقّف (تُبقي الخلية في الطور وتمنع انتقالها)، وإشارات الموت المبرمَج (تُنشّط جينات تُنتج إنزيمات تحطّم مكوّنات الخلية فتؤدّي إلى موتها).
نصائح للمراجعة