دورة الخلية

دورة الخلية
Cell Cycle

مراحلُ دورةِ الخليةِ Cell Cycle Stages

 

دورةُ الخليةِ Cell Cycle:  سلسلةٌ منَ المراحلِ، تحوي كلٌّ منْها تغيُّراتٍ تمرُّ بها الخليةُ، وتحدثُ بينَ انقسامِ الخليةِ والانقسامِ الذي يليهِ. تمرُّ دورةُ الخليةِ بمرحلتينِ أساسيتينِ، هما:   المرحلة البينية Interphase. مرحلة الانقسام الخلوي Mitotic Phase

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

أتحقَّقُ: أُوضِّحُ المقصودَ بدورةِ الخليةِ.

دورة الخلية: سلسلة من المراحل، تحوي كل منها تغيرات تمر بها الخلية، وتحدث بين انقسام الخلية والانقسام الذي يليه.

المرحلةُ البينيةُ Interphase

المرحلةُ البينيةُ الجزءَ الأطولَ أمدًا منْ دورةِ الخليةِ، وتشملُ طورُ النموِّ الأوَّلِ Phase G₁  وطورُ التضاعف Phase   S وطورُ النموِّ الثانيPhase G₂.

الطور	التغيرات
طورُ النموِّ الأوَّلِ Phase G1	يزدادُ حجمُ الخليةِ، وتتضاعفُ مُكوِّناتُها
طورُ التضاعف Phase S	تَبْني الخليةُ نسخةً ثانيةً منْ مادتِها الوراثيةِ.
طورُ النموِّ الثانيPhase G2	تتهيَّأُ الخليةُ للانقسامِ، فينقسمُ الجسمُ المركزيُّ Centrosome الذي يحوي زوجًا منَ المُريكِزاتِ (مُريكِزانِ) في الخليةِ الحيوانيةِ، ويصبحُ في الخليةِ جسمانِ مركزيانِ يحوي كلٌّ منْهُما زوجًا منَ المُريكِزاتِ، وتكونُ المادةُ الوراثيةُ على شكلِ شبكةٍ منَ الخيوطِ تُسمّى الكروماتينَ Chromatin.

أفكر أنا باحثٌ في علمِ الخليةِ، كيفَ أُميِّزُ خلايا في طورِ G1  منْ خلايا في طورِ G2؟

من خلال حجم المادة الوراثية

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

أتحقَّقُ: ما أطوارُ المرحلةِ البينيةِ؟

يتمثل الفرق الأساسي بين طور النمو الأول G₁ وطور النمو الثانيG₂ في أن مادة الوراثة في طور G₂ هي ضعف كمية مادة الوراثة في G₁، كما يمكن إدراج عدد من الفروقات بين هذين الطورين، منها:

• يمثل طور النمو الأول أولى أطوار المرحلة البينية، بينما طور النمو الثاني  يمثل آخر أطوار هذه المرحلة.
• يستغرق طور النمو الأول (في بعض الأنواع من الخلايا) زمنًا أطول من طور النمو الثاني.
• يتم في طور النمو الأول تصنيع البروتينات التي تلزم لنمو الخلية وتضاعف مادة الوراثة، بينما في طور النمو الثاني يتم تضاعف مادة الوراثة.
• ينقسم الجسم المركزي في طور النمو الثاني، ليصبح في الخلية جسمان مركزيان في كل منهما زوج من المريكزات.

مرحلةُ الانقسامِ الخلويِّ M Phase

تمثل مرحلة الانقسام الخلوي المرحلة الثانية من دورة حياة الخلية وتشملُ انقسامَ النواةِ، وانقسامَ السيتوبلازمِ.

أنواعُ الانقسامِ الخلويِّ Types of Cell Division

يُصنَّفُ الانقسامُ الخلويُّ بحسب نوع الخلايا إلى نوعينِ، هما: الانقسامُ المتساوي، والانقسامُ المُنصِّفُ

          الانقسامُ المتساوي Mitosis

                - سمي متساوي لأنه ينتجُ خليتينِ مُطابِقتينِ للخليةِ المُنقسِمةِ، يحوي كلٌّ منْهُما عددَ الكروموسوماتِ الأصليَّ.

              - تنقسمُ الخلايا الجسميةُ انقسامًا متساويًا؛ إمّا لنموِّها، وإمّا لتعويضِ التالفِ منْها.

              - مراحل الانقسام المتساوي والتغيرات الحاصلة فيه.

                

            الانقسامُ المُنصِّفُ Meiosis

                - سمي انقساما منصفا لأنه ينتجُ منَ انقسامِ خليةٍ جنسيةٍ (2n) أربعَ خلايا أُحادية المجموعةِ الكروموسوميةِ (1n).

              - يحدثُ الانقسامُ المُنصِّفُ في الخلايا الجنسيةِ بهدف إنتاجِ الجاميتاتِ.

              - يمرُّ الانقسامُ المُنصِّفُ بمرحلتينِ، هما: مرحلةُ الانقسامِ المُنصِّفِ الأوَّلِ  Meiosis I ، ومرحلةُ الانقسامِ المُنصِّفِ الثاني Meiosis II.

               - تمرُّ الخليةَ بالمرحلةِ البينيةِ قبلَ مرورِها بالمرحلةِ الأولى منَ الانقسامِ المُنصِّفِ فقطْ.

الانقسامِ المُنصِّفِ الأوَّلِ	الانقسامِ المُنصِّفِ الثاني

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

أفكر إذا علمْتُ أنَّ مادةَ الكومبرتاستاتينِ Combretastatin المُستخرَجةَ منْ لحاءِ نباتِ الصفصافِ الإفريقيِّ Combretum caffrum تمنعُ تكوُّنَ الخيوطِ المغزليةِ، فكيفَ يُؤثِّرُ ذلكَ في انقسامِ الخليةِ؟ أُفسِّرُ إجابتي.

تمنع مادة الكومبرتاستاتين تجمع الأنيبيبات الدقيقة لتكوين الخيوط المغزلية، ما يعيق عملية الانقسام الخلوي. وبذا، فإنه يشكل أملا في علاج الأورام السرطانية.

أبحث تخلو الخلايا النباتيةُ منَ المُريكِزاتِ، ويُعوِّقُ الجدارُ الخلويُّ السميكُ فيها تخصُّرَ الغشاءِ للبَدْءِ بانقسامِ السيتوبلازمِ. أبحثُ في مصادرِ المعرفةِ المناسبةِ عنْ مراحلِ دورةِ الخليةِ النباتيةِ وآليَّةِ انقسامِها، ثمَّ أُعِدُّ عرضًا تقديميًّا عنْ ذلكَ باستخدامِ برمجيةِ Power Point، ثمَّ أعرضُهُ أمامَ زملائي/ زميلاتي في الصفِّ.

تتكون الخيوط المغزلية اللازمة للانقسام في الخلايا النباتية في منطقة الجسم المركزي Centrosome، ويتعذر حدوث التخصر في الغشاء البلازمي بسبب وجود الجدار الخلوي السميك، وعند الطور النهائي، تتجمع حويصلات أصلها من أجسام غولجي، تحمل في داخلها مواد لازمة لتكون الجدار الخلوي، عند خط منتصف الخلية (الرقم 1 في الشكل الآتي). تندمج هذه الحويصلات معًا مكونة ما يسمى الصفيحة الخلوية Cell plate. بعد ذلك، تتجمع محتويات هذه الحويصلات في الصفيحة الخلوية (الرقم 2 في الشكل الآتي). تستمر الصفيحة الخلوية في النمو حتى تندمج مع الغشاء البلازمي للخلية الأم (الرقم 3 في الشكل الآتي). ينتج في نهاية هذه المرحلة خليتين جديدتين، ثم يبدأ تكوّن مادة الجدار من محتويات الصفيحة الخلوية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             أتحقَّقُ: ما مراحلُ الانقسامِ المُنصِّفِ؟

            يمر الانقسام المنصف بمرحلتين، هما: مرحلة الانقسام المنصف الأول، ومرحلة الانقسام المنصف الثاني. وتمر بالمرحلة البينية قبل مرورها بالمرحلة الأولى من الانقسام المنصف فقط.

            

 

 

 

 

 

            أتحقَّقُ: أُقارِنُ بينَ الانقسامِ المُنصِّفِ والانقسامِ المتساوي منْ حيثُ الأطوار، وعددُ الخلايا الناتجةِ، وعددُ المجموعةِ الكروموسوميةِ في الخلايا الناتجة، وحدوثُ العبورِ.

              

وجه المقارنة	الانقسام المتساوي	الانقسام المنصف
الأطوار	الطور التمهيدي. الطور الاستوائي. الطور الانفصالي. الطور النهائي. انقسام السيتوبلازم.	الطور التمهيدي الأول. الطور الاستوائي الأول. الطور الانفصالي الأول. الطور النهائي الأول. الطور التمهيدي الثاني. الطور الاستوائي الثاني. الطور الانفصالي الثاني. الطور النهائي الثاني. انقسام السيتوبلازم.
عدد الخلايا الناتجة	خليتان	أربع خلايا
عدد المجموعة الكروموسومية في الخلايا الناتجة	عدد المجموعة الكروموسومية في الخلايا الناتجة = عدد الكروموسومات في الخلايا المنقسمة	عدد المجموعة الكروموسومية في الخلايا الناتجة = نصف عدد الكروموسومات في الخلية المنقسمة
حدوث العبور	لا يحدث العبور	يحدث العبور

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          

         

 

 

               مُعدَّلُ سرعةِ انقسامِ الخليةِ         Cell Division Rate

                  - مُعدَّلُ سرعةِ انقسامِ الخليةِ Cell Division Rate هو المدَّةُ الزمنيةُ اللازمةُ لتكرارِ مراحلِ دورةِ الخليةِ.

                - تختلفُ الخلايا في مُعدَّلِ سرعةِ انقسامِها. فمثلًا، تنقسمُ الخلايا بدائيةُ النواةِ على نحوٍ أسرعَ منَ الخلايا حقيقيةِ النواةِ.

                - في الكائناتِ الحيَّةِ عديدةِ الخلايا مثلِ الإنسانِ، يعتمدُ مُعدَّلُ سرعةِ انقسامِ الخليةِ على حاجةِ الجسمِ إلى خلايا جديدةٍ كما في النموِّ، وتعويضِ ما يتلفُ منَ الخلايا، ونوعِ النسيجِ. فمثلًا، يكونُ انقسامُ خلايا بطانةِ الأمعاءِ أسرعَ مقارنةً بخلايا الكبدِ.

                - يتحكَّمُ في مُعدَّلِ سرعةِ انقسامِ الخلايا عواملُ أُخرى، منْها الهرموناتُ، ومنْ أمثلتِها: هرمونُ النموِّ الذي يُحفِّزُ انقسامَ الخلايا للنموِّ، والإنزيماتُ والبروتيناتُ التي تتحكَّمُ في الأنشطةِ الحيويةِ للخليةِ.

أفكر ما أهميةُ أنْ يكونَ مُعدَّلُ سرعةِ انقسامِ خلايا بطانةِ الأمعاءِ أعلى منْهُ لخلايا الكبدِ؟

تكون خلايا بطانة الأمعاء على تماس مباشر مع نواتج عمليات هضم الغذاء، ما يعرضها للتلف على نحو أسرع من خلايا الكبد، ولتعويض خلايا بطانة الأمعاء يكون معدل سرعة انقسام خلايا بطانة الأمعاء أعلى منه لخلايا الكبد.

أبحث  في مصادرِ المعرفةِ المناسبةِ عنْ مُعدَّلِ سرعةِ الانقسامِ لبعضِ أنواعِ الخلاياِ، مثلِ: خلايا الجلدِ، والكبدِ، وبطانةِ الأمعاءِ، ثمَّ أرسمُ رسمًا بيانيًّا يُمثِّلُ ذلكَ، ثمَّ أعرضُهُ أمامَ زملائي/ زميلاتي في الصفِّ.

نوع الخلايا معدل سرعة الانقسام الجلد 2-4 أسابيع تقريبًا الكبد 6-12 شهراً بطانة الأمعاء 2-4 أيام لخلايا بطانة الأمعاء الدقيقة خلايا الدم الحمراء 4 أشهر

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              أثرُ حجمِ الخليةِ في بقائِها The Effect of Cell Size on its Survival

           يُعَدُّ حجمُ الخليةِ عاملًا مُهِمًّا في تحديدِ قدرتِها على البقاءِ حيَّةً.

             إذا كانَ حجمُ الخليةِ أصغرَ كثيرًا منْ حجمِها الطبيعيِّ، فإن محتواها منَ العُضَيّاتِ (مثلِ الميتوكندريا) يكون قليلًا؛ ما يؤدّي إلى إنتاجِ طاقةٍ قليلة لا تكفي حاجاتِ الخليةِ لبقائِها حيَّةً.

             أمّا إذا زادَ حجمُ الخليةِ على حجمِها الطبيعيِّ، فإنَّ نسبةَ مساحةِ سطحِ الغشاءِ البلازميِّ تقلُّ مقارنةً بحجمِ الخليةِ؛ ما يُؤثِّرُ في قدرةِ الخليةِ على توفيرِ الموادِّ اللازمةِ لأداءِ العملياتِ الحيويةِ المُهِمَّةِ، لاحظ الصورة أدناه.

               

الربطُ بعلمِ الأمراضِ: الأورامُ يُعرَّفُ الورمُ Tumor بأنَّهُ كتلةٌ غيرُ طبيعيةٍ منَ الخلايا، تكوَّنَتْ نتيجةَ تعرُّضِ الخليةِ لموادَّ أدَّتْ إلى فقدانِها القدرةَ على ضبطِ انقسامِها.   يُطلَقُ على الخلايا التي فقدَتِ القدرةَ على الانقسامِ اسمُ الخلايا غيرِ المُنضبِطةِ، أنظرُ الشكلَ المجاورَ.         قدْ تحدثُ الأورامُ في أيِّ مرحلةٍ عمريةٍ، وفي أيِّ مَوْضِعٍ منَ الجسمِ، وهيَ تُصنَّفُ إلى نوعيْنِ، هما: الأورامُ التي تنمو ببطءٍ، وتكونُ محاطةً بغشاءٍ يعزلُها عنِ الأنسجةِ المحيطةِ بها؛ فلا تنتشرُ إلى ما يحيطُ بها منْ أنسجةٍ وأعضاءٍ، وتُسمّى الأورامَ الحميدةَ Benign Tumor. والأورامُ غيرُ المحاطةِ بغشاءٍ، وفيها تنتقلُ الخلايا غيرُ المُنضبِطة معَ مجرى الدمِ أوِ الليمفِ، مُكوِّنةً أورامًا جديدةً تنتقلُ إلى ما يحيطُ بها منْ أنسجةٍ وأعضاءٍ، ويُطلَقُ على هذا النوعِ اسمُ الأورامِ الخبيثةِ Malignant Tumor، أنظرُ الشكلَ المجاورَ.

                 أتحقَّقُ: كيفُ يُؤثِّرُ حجمُ الخليةِ في بقائِها حيَّةً؟

                 يُعدّ حجم الخلية عاملا مهما في تحديد قدرتها على البقاء حية. فإذا كان حجم الخلية أصغر كثيرا من حجمها الطبيعي، فإن محتواها من العضيات (مثل الميتوكندريا) يكون قليلا، ما يؤدي إلى إنتاج طاقة لا تكفي حاجات الخلية لبقائها حية. أما إذا زاد حجم الخلية على حجمها الطبيعي ، فإن نسبة مساحة سطح الغشاء البلازمي تقل مقارنة بحجم الخلية، ما يؤثر في قدرة الخلية على توفير المواد اللازمة لأداء العمليات الحيوية المهمة.

                        الإثراءُ والتوسُّعُ

 

الخلايا الجذعيةُ المُستخرَجةُ منَ الأسنانِ (DSCs) Dental Stem Cells

الخلايا الجذعيةُ هيَ خلايا غيرُ مُتمايِزةٍ؛ أيْ خلايا مُتشابِهةٌ في شكلِها، وغيرُ مُتخصِّصةٍ في وظيفةٍ مُحدَّدةٍ، ولها القدرةُ على التمايزِ إلى خلايا مُتخصِّصةٍ؛ ما يُمثِّلُ بارقةَ أملٍ لعلاجِ بعضِ الأمراضِ، مثلِ: السُّكَّريِّ، والتصلُّبِ اللويحيِّ، وبعضِ أمراضِ السرطانِ.

يطمحُ العلماءُ إلى تنميةِ أنسجةٍ منَ الخلايا الجذعيةِ لاستخدامِها بديلًا عنْ زراعةِ الأعضاءِ، ويعملونَ على استخدامِها في اختبارِ أثرِ بعضِ الأدويةِ وفاعليتِها قبلَ تجريبِها على البشرِ.

يُمكِنُ الحصولُ على الخلايا الجذعيةِ منَ الجنينِ في مراحلِهِ المُبكِّرةِ، ويُطلَقُ على هذهِ الخلايا اسمُ الخلايا الجذعيةِ الجنينيةِ Embryonic Stem Cells، وهيَ خلايا لديْها القدرةُ على التحوُّلِ إلى أيِّ نوعٍ آخرَ منَ الخلايا.

يُمكِنُ الحصولُ على الخلايا الجذعيةِ أيضًا منْ بعضِ الخلايا في الأنسجةِ المُتمايِزةِ التي تحتفظُ بقدرةٍ محدودةٍ على الانقسامِ بهدفِ تعويضِ الأنسجةِ التالفةِ، ويُطلَقُ على هذهِ الخلايا اسمُ الخلايا الجذعيةِ البالغةِ Adult Stem Cells.

توصَّلَ الباحثونَ إلى عزلِ عددٍ منَ الخلايا الجذعيةِ البالغةِ، منْ منطقةِ اللُّبِّ في كلٍّ منْ ضرسِ العقلِ، والأسنانِ اللبنيةِ المُتساقِطةِ. ويُمكِنُ لهذهِ الخلايا أنْ تتمايزَ إلى خلايا عظميةٍ، أوْ غضروفيةٍ، أوْ دهنيةٍ، أوْ عضليةٍ، أوْ عصبيةٍ. ويطمحُ هؤلاءِ الباحثونَ إلى استخدامِ هذهِ الخلايا في تجديدِ العاجِ في مناطقِ تسوُّسِ الأسنانِ، وعلاجِ أمراضٍ عديدةٍ، منْها: إصاباتُ النخاعِ الشوكيِّ، والسكتاتُ الدماغيةُ، وضمورُ العضلاتِ، والسُّكَّريُّ، وبعضُ أمراضِ الكبدِ، فضلًا عنْ تعويضِ الخلايا التالفةِ نتيجةَ الإصابةِ بالجلطاتِ القلبيةِ.

 

أُصمِّمُ مطويةً:

 أبحثُ في مصادرِ المعرفةِ المناسبةِ عنْ أماكنَ أُخرى في تجويفِ الفمِ تحوي خلايا جذعيةً، وعنِ استخداماتِ هذهِ الخلايا، ثمَّ أُصمِّمُ مطويةً عن ذلكَ، ثمَّ أعرضُها أمامَ زملائي/ زميلاتي في الصفِّ.