دورة الخلية

• أصف مراحل دورة الخلية.
• أوضِّح آلية تنظيم دورة الخلية وأطوارها.

وحدة دورة الخلية وتصنيع البروتينات: نظرة سريعة

تمرُّ الخلية في أثناء حياتها بدورة تشمل مراحل عِدَّة، وتعمل على تصنيع البروتينات اللازمة لأداء أنشطتها الحيوية، وتنظيم هذه الدورة.

• الدرس الأوَّل: دورة الخلية.
• الدرس الثاني: الانقسام الخلوي وأهميته. للانقسام الخلوي أنواع عِدَّة، لكلٍّ منها أهميته في استمرار الحياة وبقاء الأنواع الحيَّة على سطح الأرض.
• الدرس الثالث: تضاعف ⁦DNA⁩ والتعبير الجيني. يمتاز ⁦DNA⁩ بقدرته على التضاعف، وتُعَدُّ المعلومات التي يحملها الأساس في تصنيع الخلية للبروتينات.
• تحدث عملية التعبير الجيني في الخلية، وهي تختلف بين الخلايا تبعًا لاختلاف الأنشطة والوظائف التي تقوم بها كلٌّ منها.

تجربة: كيف نرى الانقسام تحت المجهر؟

• دراسة الانقسام الخلوي تُسهِم إسهامًا كبيرًا في فهم كثير من العمليات الحيوية.
• تُعَدُّ دراسة انقسام خلايا القمم النامية لجذور النباتات إحدى أسهل الطرائق لدراسة الانقسام الخلوي.

• التحليل والاستنتاج:
• أَحسُبُ النسبة المئوية لكل طور من أطوار الانقسام الخلوي.
• أُمثِّل بيانيًّا أعداد الخلايا في كل طور.
• أُناقِش زملائي/ زميلاتي في النتائج التي توصَّلتُ إليها، ثم أُقارِنها بنتائجهم.

دورة الخلية: حياة خلية من تكوّنها إلى انقسامها

تتألَّف دورة الخلية من مراحل وأطوار تُسهِم في تنظيمها إشارات خلوية عديدة، وتكون جميع الخلايا الحيَّة دائمًا في مرحلة ما من دورة الخلية.

• لكل كائن حيٍّ على سطح الأرض دورة حياة، وكذلك الخلايا المكوِّنة لهذه الكائنات.

• تختلف مدَّة الدورة من خلية لأخرى بحسب نوع الخلية والظروف التي تحيط بها.
• خلية قِمَّة نامية في جذر بصل: تنقسم كل 20 ساعة تقريبًا.
• خلية طلائية في الأمعاء الدقيقة لإنسان: تنقسم كل (10-12) ساعة.

أُعرِّف دورة الخلية.

مراحل دورة الخلية: مرحلتان وأطوارهما

• تمرُّ دورة الخلية في الكائنات حقيقية النوى بمرحلتين رئيستين:
• المرحلة البينية: طور النمو الأول ($G_1$)، وطور التضاعف ($S$)، وطور النمو الثاني ($G_2$).
• مرحلة الانقسام الخلوي ⁦(M)⁩: تتكوَّن من أطوار عدَّة، لكلّ منها سماته التي تُميّزه عن غيره من الأطوار.

ما المراحل الرئيسة التي تمرُّ بها خلية جلد إنسان في دورة الخلية؟

أتتبَّع أطوار المرحلة البينية، وأوضِّح ما يحدث في كلٍّ منها.

المرحلة البينية: النمو وتضاعف مادة الوراثة

• تتكوَّن المرحلة البينية من أطوار عدَّة، وتُمثّل غالبًا ما نسبته 90% من دورة الخلية.
• تنمو الخلية في أثنائها، وتتضاعف مادة الوراثة ⁦(DNA)⁩ تمهيدًا للانقسام الخلوي.

• استعداد الخلية للانقسام: تبدأ بإنتاج البروتينات التي تُصنّع منها الخيوط المغزلية (الأنيبيبات الدقيقة).
• وينتج الجسمان المركزيان في الخلايا الحيوانية.

مرحلة الانقسام: تنقسم النواة ثم السيتوبلازم

• تبدأ هذه المرحلة بعد طور النمو الثاني.
• يحدث فيها انقسام النواة أي انقسام نواة الخلية إلى نواتين متماثلتين، وهو ما يحدث على نحو مُشابه في جميع الخلايا حقيقية النوى.
• يلي ذلك انقسام السيتوبلازم.

• يختلف هذا الانقسام في الخلايا النباتية عنه في الخلايا الحيوانية.

متى تبدأ مرحلة الانقسام الخلوي؟

الطور الصفري: خلايا تغادر الدورة

• تختلف الخلايا بعضها عن بعض من حيث النشاط في الانقسام:
• خلايا نشيطة تُكمل دورة الخلية كاملة، مثل الخلايا الطلائية المُبطِّنة للقناة الهضمية.
• خلايا تدخل طور سكون يُسمَّى الطور الصفري $G_0$.

• تخرج الخلية من طور $G_1$ إلى هذا الطور في حال غياب الإشارات الخلوية (سأدرسها لاحقًا) التي تُحفّز الخلية على الاستمرار في الدورة.
• الخلايا العضلية والخلايا العصبية تدخل طور $G_0$، ولا تغادره بعد دخولها فيه ولا تنقسم أبدًا.

• خلايا الكبد تتمكّن من العودة إلى طور $G_1$، وإكمال دورة الخلية عند تحفيزها بالإشارات الخلوية المُناسِبة.

أذكر أمثلة على بعض الخلايا التي تدخل الطور الصفري.

فمن يُحدِّد متى تدخل الخلية الدورة أو تغادرها؟

الإشارات الخلوية: من يتحكّم في الدورة؟

• تُصنَّف الإشارات الخلوية بحسب مصدرها إلى إشارات داخلية، وإشارات خارجية.

• تُصنَّف هذه الإشارات بحسب آليّة عملها إلى ثلاثة أنواع:

ما أهمية الإشارات الخلوية في دورة الخلية؟

وعند أيّ نقاط تعمل هذه الإشارات؟

نقاط المراقبة: حرّاس الدورة

• توجد نقاط مُراقبة عديدة، ولكنَّ نقاط المراقبة: $G_1$، و$G_2$، و$M$، هي الرئيسة منها.

• تُعدُّ نقطة المراقبة $G_1$ أهم نقاط المراقبة.
• نقطة المراقبة $M$ تعمل ما بين الطور الاستوائي والطور الانفصالي.
• يُسهم الموت المُبرمَج في منع دخول الخلايا غير الطبيعية مرحلة الانقسام وازدياد أعدادها.

ما نقاط المراقبة الرئيسة في دورة الخلية؟

ما الأخطاء التي يُحتمل ظهورها إذا اختفت نقطة المراقبة $G_2$؟

وما دور السايكلينات في هذا التنظيم؟

السايكلين وإنزيم الفسفرة: فريق واحد

• تؤدِّي السايكلينات دورًا في تنظيم دورة الخلية بتحفيزها إنزيمات تُسمَّى إنزيمات الفسفرة المُعتمدة على السايكلين Cyclin-Dependent Kinases ⁨(Cdks)⁩.

• الفسفرة عملية إضافة مجموعة فوسفات إلى البروتين الهدف؛ وقد تؤدِّي فسفرة البروتينات إلى تحفيزها أو تثبيطها بحسب حاجة الخلية.
• تتمثَّل أهمية ارتباط السايكلين بإنزيم الفسفرة في أمرين رئيسين:
• تحفيز الإنزيم.
• إرشاده إلى البروتينات الهدف التي يعمل على فسفرتها.

فيمَ يُستفاد من ارتباط السايكلين بإنزيم الفسفرة المُعتمِد على السايكلين؟