الوراثة
الإنقسام الخلوي

إن خلايا جسم الإنسان أو أي كائن عديد الخلايا عموما ناتجة أصلا من إنقسام خلايا سابقة لها .
و يعتبر العلماء أن إنقسام الخلية سر من أسرار الحياة تتجلى فيها قدرة الخالق سبحانه و تعالى ، و تتأثر الخلية بالكثير من العوامل التي تدفعها للإنقسام أو تبطىء إنقسامها أو توقفها عن الإنقسام و فيما يلى بعض العوامل المؤثرة فى إنقسام الخلية :
1- التغذية ( مدى توفرالغذاء)
2- نوع الخلية
3- درجة الحرارة المحيطة بالخلية
4- الهرمونات ونشاط الخلية
5- المادة الوراثية بداخل الخلية
6- العلاقة مع الفيروسات
وتستغرق الخلية من ربع ساعة إلى أربع ساعات حتى تنقسم إنقساما غير مباشرا (إنقسام ميتوزى) و قد تصل إلى 8 ساعات في بعض الخلايا .

هذا وتشير بعض الدراسات أن الهرمونات تؤثرعلى دورة الخلية فمثلا في كل دورة طمث في النساء أو شياع في الحيوانات الثديية يزداد إفراز هرمون الإستروجين من المبيض هذا الهرمون يقوم بتنشيط نموأنسجة الثدي وبطانة الرحم ( إنقسام الخلايا ) ويجهزهم للحمل المتوقع وأيضا هناك عوامل أخرى هرمونية عديدة تعمل على تثبيط النمو وتسمى Growth-inhibiting factors وكلا من العوامل المثبطة والمنشطة للنمو لها دور هام في تنظيم دورة الخلية ومثالا لذلك تنتج خلايا الجلد عامل مثبط للنمو هذا العامل يمنع إنقسام خلايا الجلد لكن عند حدوث جرح أو قطع أو حرق في الجلد فهذا يسبب نقص في العامل المثبط للنمو وزيادة في العامل المنشط للنمو Epidermal growth factor ( EGF) في مكان الإصابة ولذلك تبدأ خلايا الجلد في مكان الإصابة في الإنقسام حيث تحررت من التثبيط وبالتالي يتم إصلاح المنطقة المصابة ثم يعود معدل إنقسام الخلايا إلى المعدلات الطبيعية بعد تمام إصلاح النسيج.
وقد أثبتت التجارب أن مؤثرات خارجية مثل التلامس مع خلايا أخرى مجاورة يمكن أن تتحكم فيما يحدث فى السيتوبلازم من ناحية تنشيطية لعملية الإنقسام ففى تجربة على خلايا طبيعية تم إنماؤها فى المعمل فى أطباق بترى وتركت هذه الخلايا تنقسم حتى إنتشرت تماما فى الطبق الزجاجى وعندما لامست حافة الطبق توقفت الخلايا عن الإنقسام حتى مع توفر المادة الغذائية بكميات كافية . من هذه التجربة دوّن العلماء أن تلامس الخلايا مع بعضها هو أحد العوامل التى توقف إنقسامها وتثبط النمو وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة التثبيط التلامسى أو التثبيط بالتلامس ويعتقد البعض أن أحد أهم أسباب مرض السرطان هو فقد الخلايا أو غياب ظاهرة التثبيط بالتلامس لأنه وجد من تجارب حضنت فيها خلايا سرطانية فى أطباق بترى ووجد أن هذه الخلايا انقسمت بطريقة شرسة وإستهلكت مواد غذائية بكميات كبيرة كما أنها لم تتوقف عن الإنقسام عند وصولها الى حافة طبق بترى كما سبق ذكره ولكنها ظلت تنقسم وتراكمت فوق بعضها وإستهلكت بسرعة المادة الغذائية فى أطباق التحضين .
ولو تمكن العلماء من المعرفة التفصيلية الدقيقة للعوامل المسببة لإنقسام الخلية والعوامل التى توقف هذا الإنقسام لأدى ذلك الى تقدم كبير فى معالجة مرض السرطان الذى تنقسم خلاياه باستمرار دون ضوابط أو هدف أو فائدة للجسم ودون أي سيطرة للجسم عليه .
وإنقسام الخلايا فى الانسان يستمر من بداية تكوين الزيجوت وعند تمام النمو يبطئ إنقسام خلايا الأنسجة وفى بعضها يتوقف تماما والخلايا التى يتوقف فيها الإنقسام تكون عادة خلايا عالية التخصص مثل الخلايا العصبية وخلايا العضلات ، وإنقسام الخلايا هام بالنسبة للنمو وتعويض الخلايا التالفة فى الأنسجة والأعضاء الأخرى ولابد للمادة الوراثية DNA ان تكون لها المقدرة على مضاعفة نفسها .
و بوجه عام يمكن تقسيم الخلايا من حيث القدرة على الإنقسام كالتالي :
1- خلايا تنقسم باستمرار كما فى بعض خلايا الكائنات الحية الأولية وكذلك فى بعض
أنسجة الانسان التى تعتبر مراكز للنمو .
2- هناك بعض الخلايا المتخصصة فى الانسان والحيوان والتى لا تنقسم إذا ما بلغت
تمام النمو ومن امثلتها الخلايا العصبية والخلايا العضلية وخلايا كريات الدم
الحمراء .
3- هناك مجموعة ثالثة من الخلايا لها القدرة على الإنقسام وتحتفظ بهذه القدرة ولا
تنقسم إلا تحت ظروف معينة كخلايا كبد الانسان والبنكرياس .
فقد دون العلماء ان خلايا كبد الانسان والبنكرياس لا تنقسم تحت الظروف العادية لكنها تنقسم فقط إذا حدث جرح أو قطع فإذا فقد جزء من كبد أو بنكرياس الانسان فان الجزء الباقي يظل ينقسم حتى يعوض الجزء المفقود بعدها يتوقف عن الإنقسام ومن هنا دون العلماء إمكانية زراعة أجزاء ( قطع ) من الكبد أو البنكرياس فى الانسان .






أولا : الإنقسام الخلوي فى الخلايا حقيقيةالنواة :


أولا : الإنقسام الغير مباشر ( الميتوزى ) Mitotic Division
دورة الخلية: The Cell Cycle
تنقسم دورة الخلية إلى مرحلتين هما إنقسام الخلية والمرحلة البينية



دورة الخلية

المرحلة البينية

إنقسام الخلية

إنقسام النواة M

إنقسام
السيتوبلازم c


المرحلة النهائية



المرحلة الإنفصالية



المرحلة الإستوائية



المرحلة التمهيدية


مرحلة ما بعد
التركيب G2

مرحلة التركيب
S

مرحلة ما قبل
التركيب 1G

















المرحلة البينية Interphase: وتقع هذه المرحلة بين كل إنقسامين متعاقبين وفى هذه المرحلة تهىء الخلية نفسها للإنقسام وتكون الخلية فى هذه المرحلة فى حالة سكون بالنسبة للإنقسام الخلوي لكنها تكون فى حالة نشاط حيوي فسيولوجي مستمر حيث يحدث فى هذه المرحلة مضاعفة المادة الوراثية DNA وهو هام جدا بالنسبة لتهيئة الخلية للإنقسام و تستهلك هذه المرحلة معظم وقت الدورة الخلية وتنقسم هذه المرحلة الى :
1- طور النمو الأول : First Growth Phase ( G1 )
وفى هذا الطور الذي يمثل بداية المرحلة البيئية Interphase تحدث زيادة في نمو الخلية ( الناتجة عن الإنقسام السابق ) تستمر حتى بدء طور البناء ( S ) وهو يمثل الفترة الزمنية الفاصلة بين انتهاء الإنقسام الخلوي وبدء مرحلة تضاعف المعلومات الوراثية ( M ) خلال مرحلة الطور البيني ز ويأخذ هذا الطور وقتا طويلا من زمن الدورة الخلوية وهو المسئول عن إطالة أو تقصير زمن الدورة الخلوية وتقوم الخلية خلاله بفعالياتها الاعتيادية كتكوين RNA والبروتين فضلا عن زيادة النمو .
2- طور البناء : Synthesis Phase ( S )
وهو الطور الذي يتم فيه تضاعف المجموع الوراثي للخلية genome وذلك ببناء نسخة مطابقة ومكررة للمعلومات الوراثية والموجودة في الكروموسومات أي تضاعف الكروموسومات ويمثل أطول طور ضمن الدورة الخلوية ويوجد داخل الطور البيني Interphase
3- طور النمو الثاني : Second Growth Phase ( G2 )
وهو الطور الذي تتم فيه التحضيرات اللازمة لفصل نسختي المعلومات الوراثية المضاعفة عن بعضها ويتم خلاله تضاعف العضيات السيتوبلازمية وتكثف الكروموسومات عن طريق التفافها الحلزوني وتتكون الأنيبيبات الدقيقة microtubules الخاصة بالمغزل ويمثل هذا الطور المرحلة الفاصلة الثانية بين مرحلة تضاعف المعلومات الوراثية (S ) ومرحلة بدء الإنقسام الخيطي M ويدخل ضمن مرحلة الطور البيني وفي نهايته .
3- طور الإنقسام الخيطي ( إنقسام النواة ) : Mitosis (M )
4- ويمثل طور إنقسام النواة الذي يتم خلاله تكوين جهاز الأنيبيبات الدقيقة (جهاز المغزل ) ليرتبط بالكروماتيدات عند نقطة السنترومير ويبدأ بتحريكها ز وبذلك تبدأ الخطوة الأولى في فصل نسختي المعلومات الوراثية المضاعفة .
5- طور إنقسام الخلية : Cytokinesis ( C ) ويسمى أيضا طور إنقسام السيتوبلازم ويتم خلاله إنقسام الخلية فيزيائيا إلى خليتين جديدتين متساويتين تقريبا حيث يصاحبها إنقسام السيتوبلازم أيضا وقد لا ينحل الغلاف النووى في خلايا بعض الكائنات الحية كالفطريات وبعض البدائيات Protists الأخرى مما يجعل الإنقسام الخيطي ( M) محصورا بالنواة فقط فتتكون نواتان جديدتان نتيجة للإنقسام الخيطي ثم يتبعها بعد ذلك إنقسام السيتوبلازم (C ) لتتكون خليتان كل خلية تحتوى على نواة واحدة إلا أن هذا الفصل بين إنقسام النواة والسيتوبلازم لا يحدث في معظم البدائيات Protists وكذلك خلايا النبات والحيوان مما يجعل عملية الإنقسام الخلوي تستمر خطوة واحدة ويقل معها الخطأ في عملية فصل الكروموسومات لحدوثها في حيز اكبر كما تقل كمية الطاقة المصروفة عليها .
وبصورة عامة فان عملية إنقسام الخلية لا تستغرق وقتا كبيرا مقارنة بوقت الدورة الخلوية فهي تأخذ ساعة واحدة من الدورة الخلوية للإنسان البالغة ( 24 ) ساعة ومن الدورة الخلوية لخلايا الكبد البالغة 22 ساعة ويتضمن إنقسام الخلية ( M ) انفصال محتويات الخلية المضاعفة إلى مجموعتين تنتقل كل مجموعة إلى خلية جديدة بعد إنقسام الخلية الأصلية فيزيائيا ومعها السيتوبلازم إلى خليتين جديدتين في طور ( C ) وقد تركز الاهتمام بهذين الطورين وبشكل خاص طور الإنقسام الخيطي ( M ) وما يرافقه من حركة معقدة للكروموسومات أثناء عملية الانفصال ولأجل متابعة هذه العملية بدقة وتسهيلا للدراسة تم تقسيم هذا الطور ( M ) إلى أربع مراحل ثانوية تتضمن الطور التمهيدي Prophase والطور الاستوائي Metaphase والطور الانفصالي Anaphase والطور النهائي Telophase وهذه المرحلة ليست منفصلة عن بعضها وإنما متداخلة وتجرى عملية الإنقسام بأكملها عملية واحدة تتباين كثيرا فيما بين الأنواع الخاصة بالفطريات وبعض البدائيات Protists الأخرى وتظهر تباينا قليلا بين أنواع النباتات والحيوانات والتي تتضمن عملية الإنقسام في خلاياها .
الطور البيني Interphase :
يمثل هذا الطور مرحلة التحضيرات اللازمة لعملية إنقسام الخلية ويتضمن الفترة الزمنية الفاصلة بين كل إنقسامين متتاليين ويضم المراحل ( 1G2,S,G) والتي يحدث خلالها ما يلي :
1- بعد النمو الابتدائي للخلية خلال مرحل ( G1) يتضاعف كل كروموسوم مكونا نسختين متطابقتين خلال مرحلة ( S ) . التي تبقى مرتبطة مع بعضها عند نقطة التحضر الأولى أو السنترومير Centromer وهى عبارة عن سلسلة خاصة من DNA ذات ( 220 ) نيوكيليوتيد يغطيها أو يتصل بها قرص من البروتين الفعال Kinetochore وفى نهاية مرحلة البناء ( S ) فان كل كروموسوم مضاعف يحتوى على كروماتيدين أختين مرتبطين مع بعضهما في السنترومير وتكون الكروموسومات ممتدة وغير ملتفة ( مكثفة ) uncoiled وغير مرئية بالمجهر الضوئي .
2- تبدأ الكروموسومات عملية التكاثف Condensation والالتفاف الحلزوني خلال مرحلة ( G2) لتعطى أجساما خيطية متراصة أقل طولا وأكثر سمكا كما تبدأ الخلايا خلال مرحلة ( G2) بتجميع جهاز المغزل الذي سوف يستعمل فيما بعد لتحريك الكروموسومات باتجاه الأقطاب المتضادة للخلية وفى الخلايا الحيوانية يوجد مركز تنظيم الأنيبيبات الدقيقة النووية organizing center nuclear microtubule الذي يدعى الجسيمات المركزية Contrioles إما النباتات والفطريات فلا يوجد بها أجسام مركزية وفى هذه المرحلة ( G2 ) تباشر جميع الخلايا بالبناء الواسع لبروتين التيوبيولين tubulin اللازم لتكوين الأنبيبات الدقيقة Microtubules الخاصة بالمغزل .




























مراحل الإنقسام الميتوزي (الخيطي)


1- الطور التمهيدي : Prophase
وهو الطور الذي يتكون فيه الجهاز الخيطي Mitotic Apparatuse أو جهاز المغزل فعند تكثف الكروموسومات خلال G2 ووصولها إلى نقطة يمكن عندها مشاهدة تلك الكروموسومات بالمجهر الضوئي وهذه النقطة تمثل بداية المرحلة الأولى ( الطور التمهيدي ) من الإنقسام الخيطي حيث تستمر عملية تكثف الكروموسومات خلال هذه المرحلة حتى تصبح بشكل أجسام قطبية قصيرة وسميكة في نهاية هذه المرحلة وتتوقف عملية بناء ribosomal RNA بسبب تكثف ذلك الجزء من الكروموسوم الحامل لجينات r RNA وتوقف نشاطه كما تضمحل النوية التي كانت واضحة وتتجمع شبكة الأنبيبات الدقيقة لتكوين جهاز المغزل الذي يستخدم في فصل الكروماتيدات البنوية وفى بداية هذا الطور تبدأ حركة الجسيمات المركزية Centrioles في الخلايا الحيوانية حيث يبتعد الزوجان عن بعضهما بعد تكوين محور من انيبيبات دقيقة بينهما تسمى خيوط المغزل Spindle fibers ويستمر الابتعاد حتى وصولهما الأقطاب المتضادة للخلية مع استمرار اتصالهما بجسر من الأنيبيبات الدقيقة يسمى جهاز المغزل ( Spindle Apparatus ) الذي يمتد بينهما ويوجد مثل هذا الجهاز من خيوط المغزل من الخلايا النباتية أيضا وبدون وجود الجسيمات المركزية .
وينحل الغلاف النووى ويضمحل وتندمج مكوناته مع عناصر الشبكة الأندوبلازمية خلال تكوين جهاز المغزل وبذلك تمتد خيوط المغزل بشكل مستقيم وعمودى من احد أقطاب الخلية الى الآخر .
وعند وصول الأجسام المركزية الى أقطاب الخلية الحيوانية فإنها تكون نظاما شعاعيا من الأنيبيبات الدقيقة نحو غشاء الخلية الى الخارج لتقوية الأجسام المركزية يسمى النجميات ( asters) لم تعرف وظيفته تماما ومن المحتمل ان تكون وظيفة ميكانيكية لتصليب نقطة ارتباط الأنيبيبات الدقيقة خلال عملية السحب النهائي لخيوط المغزل أما الخلية النباتية فهي ذات جدار خلوي صلب ولم تشاهد الجسيمات المركزية ولا نظام الaster فيها وتتكون مجاميع الأنيبيبات الدقيقة باستمرار مع استمرار الطور التمهيدي بحيث تتكون مجموعتان من النيبيبات الدقيقة من كل سنترومير متجهه نحو الأقطاب المتضادة وتستمر بالامتداد والنمو حتى تكون كل منهما اتصالا مع احد أقطاب الخلية لتصل ( تربط ) البروتين الفعال Kinetochore الخاص بكل زوج من الكروماتيدات الأختية بقطبي المغزل وبسبب ارتباط مجموعتي النيبيبات ( المتصلين بالقطبين المتضادين فى الخلية ) بالجهتين المتضادتين من السنترومير فان تأثيرها يكون على مسك احد الكروماتيدات الأختية باتجاه احد أطراف الخلية والكروماتيد الختي الآخر باتجاه الطرف الأخر .
2- الطور الاستوائي : Metaphase
وفى هذا الطور تصطف أزواج الكروماتيدات الأختية ( الكروموسومات ) فى مركز الخلية حيث تنتظم هذه الكروموسومات على شكل حلقة على امتداد المحيط الداخلي لمركز الخلية والخط الخيالي المار خلال هذه الحلقة يسمى الصفيحة الاستوائية Metaphase plate الذى يدل على مكان الإنقسام الذى يحدث فيما بعد وبالتحديد يمثل المكان الذى تتصل به الأنيبيبات الدقيقة بالبروتينات الفعالة المحيطة بالسنتروميرات وتنتظم جميع الكروموسومات على الصفيحة الاستوائية بينما تنتظم سنتروميراتها بشكل دقيق على صورة حلقة متساوية الأبعاد عن قطبي الخلية ويمتلك كل كروموسوم اثنين من ال Kinetochores يرتبط كل واحد منها بمنطقة السنترومير لكل كروماتيد ويرتبط احد الأنيبيبات الدقيقة أو أكثر بلك ويمتد Kinetochore نحو القطب المضاد للخلية وينشطر كل سنترومير فى نهاية هذا الطور الى اثنتين ولذلك يسمى هذا الطور بطور إنقسام السنتروميرات مما يؤدى الى تحرر كل كروماتيد عن مثيله .
3- الطور الانفصالي : Anaphase
وهو أقصر أطوارإنقسام الخلية وتنفصل فيه الكروماتيدات الأختية عن بعضها بسحبها بواسطة مجاميع النيبيبات الدقيقة ( خيوط المغزل ) الى القطبين المتضادين للخلية مرة واحدة ( حالا ) وبسرعة وتقع الحركتان التاليتان باتجاه القطبين فى وقت واحد .
1- الحركة الجزئية للأقطاب : The poles move apart
تتحرك خيوط المغزل الأنبوبية حركة انزلاقية ( تزحزحية ) بسيطة واحد بعد الآخر ( وتتضمن هذه الحركة الانزلاقية استهلاك طاقة على شكل ATP لتحريك جسور خيطية مكونة من بروتين الداينين ( dynein ) تقع بين الخيوط المغزلية ) وبسبب ارتكاز طرفى كل زوج من الأنيبيبات الدقيقة بالقطبين المتضادتين فان هذه الحركة تدفع الأقطاب جزئيا ونظرا لاتصال الكروموسومات بتلك الأقطاب فإنها تتحرك جزئيا أيضا وبهذه العملية فان الخلية المحاطة بغشاء مرن تصبح متطاولة بوضوح .
2- حركة السنتروميرات نحو الأقطاب : The centromeres move towards the poles
تقتصر الأنيبيبات الدقيقة كلما أزيلت وحدات جديدة من بروتينات التيوبيولين ( tubulin ) من أطرافها القطبية ( polarends ) وهذا يؤدى الى سحب ( انتزاع ) الكروماتيدات الأختية ( الكروموسومات ) المتصلة بها باتجاه الأقطاب المتضادة للخلية شيئا فشيئا مع استمرار إزالة وحدات التيوبيولين مما يؤيد ذلك هو ان سمك الأنيبيبات لا يتغير مع استمرار العملية .