المغزل الانقسامي: الهيكل والتكوين والوظيفة والتطور - مادة الاحياء - 2024

و الإنقسامية أو مصاب بعمى الألوان المغزل ، كما يشار إلى آلية الإنقسامية، هو البنية الخلوية مكونة من الأنابيب الدقيقة لطبيعة البروتين التي يتم تشكيلها خلال انقسام الخلية (الانقسام والانقسام الاختزالي).

يشير المصطلح achromatic إلى حقيقة أنه لا يلطخ بأصباغ orcein A أو B. ويشارك المغزل في التوزيع العادل للمادة الوراثية بين خليتين ابنتيتين ناتجة عن انقسام الخلية.

الشكل 1. ملخص لعملية فصل الكروماتيدات الشقيقة بواسطة المغزل اللوني أو الانقسامي. المصدر: بقلم Silvia3 ، من ويكيميديا ​​كومنز

انقسام الخلية هو العملية التي يتم من خلالها تكوين كل من الأمشاج ، وهي خلايا انتصافية ، والخلايا الجسدية الضرورية لنمو وتطور كائن حي من البيضة الملقحة.

يشكل الانتقال بين قسمين متتاليين دورة الخلية ، والتي تختلف مدتها اختلافًا كبيرًا حسب نوع الخلية والمحفزات التي تتعرض لها.

أثناء الانقسام الفتي لخلية حقيقية النواة (خلية تحتوي على نواة حقيقية وعضيات محددة الغشاء) ، تحدث عدة مراحل: المرحلة S ، الطور الأولي ، الطور الأولي ، الطور ، الطور ، الطور ، الطور البيني والواجهة.

تتكثف الكروموسومات في البداية ، وتشكل خيوط متطابقة تسمى الكروماتيدات. يحتوي كل كروماتيد على أحد جزيئي الحمض النووي اللذين تم إنشاؤهما سابقًا ، ويرتبطان معًا بمنطقة تسمى centromere ، والتي تلعب دورًا أساسيًا في عملية الهجرة نحو القطبين قبل انقسام الخلية.

يحدث الانقسام الانقسامي طوال حياة الكائن الحي. تشير التقديرات إلى أنه خلال حياة الإنسان ، يحدث حوالي 10 ¹⁷ انقسامًا خلويًا في الجسم. يحدث الانقسام الانتصافي في الخلايا المنتجة للأمشاج ، أو الخلايا الجنسية.

الهيكل والتكوين

العلاقة مع الهيكل الخلوي

يعتبر المغزل اللوني نظامًا طوليًا من الألياف الدقيقة البروتينية أو الأنابيب الدقيقة الخلوية. يتشكل في وقت انقسام الخلية ، بين مراكز الكروموسومات والمراكز المركزية في أقطاب الخلية ، ويرتبط بهجرة الكروموسومات لتوليد خلايا ابنة بنفس القدر من المعلومات الجينية.

الجسيم المركزي هو المنطقة التي تنشأ فيها الأنابيب الدقيقة من كل من المغزل اللوني والهيكل الخلوي. تتكون هذه الأنابيب الدقيقة للمغزل من ثنائيات التوبولين التي يتم استعارتها من الهيكل الخلوي.

في بداية الانقسام الفتيلي ، تنفصل الشبكة الأنبوبية الدقيقة للهيكل الخلوي للخلية ويتشكل المغزل اللوني. بعد حدوث الانقسام الخلوي ، ينفصل المغزل ويعيد تنظيم شبكة الأنابيب الدقيقة للهيكل الخلوي ، مما يعيد الخلية إلى حالة الراحة.

من المهم التمييز بين وجود ثلاثة أنواع من الأنابيب الدقيقة في الجهاز الانقسامي: نوعان من الأنابيب الدقيقة للمغزل (الأنابيب الدقيقة الحركية والأنابيب الدقيقة القطبية) ، ونوع واحد من الأنابيب الدقيقة النجمية (الأنابيب الدقيقة النجمية).

يرجع التماثل الثنائي للمغزل اللوني إلى التفاعلات التي تربط نصفيها معًا. هذه التفاعلات هي: إما جانبية ، بين الأطراف الموجبة المتداخلة للأنابيب الدقيقة القطبية ؛ أو أنها تفاعلات طرفية بين الأنابيب الدقيقة في kinetochore والحركية الحركية للكروماتيدات الشقيقة.

دورة الخلية والمغزل اللوني: المرحلة S ، الطور الأولي ، الطور الأولي ، الطور الطوري ، الطور ، الطور البيني والواجهة.

يحدث تكرار الحمض النووي أثناء المرحلة S من دورة الخلية ، ثم خلال الطور الأولي ، تحدث هجرة الجسيمات المركزية نحو الأقطاب المتقابلة للخلية وتتكثف الكروموسومات أيضًا.

بروميثافيز

في مرحلة ما قبل الطور ، يحدث تكوين الآلية الانقسامية ، وذلك بفضل تجميع الأنابيب الدقيقة واختراقها في النواة. يتم إنشاء الكروماتيدات الشقيقة المرتبطة بالمراكز المركزية ، وهذه بدورها ترتبط بالأنابيب الدقيقة.

الطورية

أثناء الطور الاستوائي ، تصطف الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية. يتم تنظيم المغزل في محور انقسام مركزي وزوج من زهور النجمة.

يتكون كل نجم من أنابيب دقيقة مرتبة في شكل نجمة تمتد من الجسيمات المركزية إلى قشرة الخلية. لا تتفاعل هذه الأنابيب الدقيقة النجمية مع الكروموسومات.

يقال بعد ذلك أن النجم يشع من الجسيم المركزي إلى قشرة الخلية ويشارك في موقع الجهاز الانقسامي بأكمله وفي تحديد مستوى انقسام الخلية أثناء الحركة الخلوية.

طور

في وقت لاحق ، أثناء الطور ، يتم تثبيت الأنابيب الدقيقة للمغزل اللوني في نهاية موجبة للكروموسومات من خلال حركتها الحركية وفي نهاية سلبية إلى الجسيم المركزي.

يحدث فصل الكروماتيدات الشقيقة إلى كروموسومات مستقلة. ينتقل كل كروموسوم مرتبط بأنابيب دقيقة حركية إلى قطب خلية. في نفس الوقت ، يحدث فصل أقطاب الخلية.

Telophase و cytokinesis

أخيرًا ، أثناء الطور التليفي والخلوي ، تتشكل الأغشية النووية حول نوى الابنة وتفقد الكروموسومات مظهرها المكثف.

يختفي المغزل الانقسامي مع إزالة البلمرة في الأنابيب الدقيقة ويحدث انقسام الخلية عند دخول الواجهة.

آلية هجرة الكروموسومات

ومع ذلك ، فإن الآلية التي ينطوي عليها انتقال الكروموسومات نحو القطبين والفصل اللاحق للقطبين عن بعضها البعض غير معروفة تمامًا ؛ من المعروف أن التفاعلات بين kinetochore والأنابيب الدقيقة للمغزل المرتبط به تشارك في هذه العملية.

عندما يهاجر كل كروموسوم نحو القطب المقابل ، تحدث إزالة البلمرة من الأنابيب الدقيقة المرفقة ، أو الأنابيب الدقيقة الحركية. يُعتقد أن إزالة البلمرة هذه يمكن أن تولد الحركة السلبية للكروموسوم المرتبط بالأنابيب الدقيقة للمغزل.

يُعتقد أيضًا أنه قد تكون هناك بروتينات حركية أخرى مرتبطة بحركة الكينيتوشور ، حيث يتم استخدام الطاقة من التحلل المائي لـ ATP.

تعمل هذه الطاقة على دفع هجرة الكروموسوم على طول الأنبوب الدقيق إلى نهايته المسماة "أقل" حيث يوجد الجسيم المركزي.

في انسجام تام ، يمكن أن تحدث إزالة البلمرة من نهاية الأنبوب الدقيق الذي يرتبط بنهاية الحركية ، أو الطرف "الزائد" ، مما يساهم أيضًا في حركة الكروموسوم.

وظيفة

المغزل اللوني أو الانقسامي هو بنية خلوية تؤدي وظيفة تثبيت الكروموسومات من خلال حركاتها الحركية ، ومواءمتها مع خط استواء الخلية ، وأخيراً توجيه هجرة الكروماتيدات نحو القطبين المعاكسين للخلية قبل انقسامها ، مما يسمح بالتوزيع معادلة المادة الوراثية بين الخليتين الوليدين.

في حالة حدوث أخطاء في هذه العملية ، يتم إنشاء نقص أو زيادة في الكروموسومات ، مما يترجم إلى أنماط نمو غير طبيعية (تحدث أثناء التطور الجنيني) ، وأمراض مختلفة (تحدث بعد ولادة الفرد).

ميزات أخرى للتحقق

من الناحية التطورية ، تم اختياره كآلية زائدة عن الحاجة للغاية ، حيث يتم تنفيذ كل خطوة بواسطة بروتينات محرك الأنابيب الدقيقة.

يُعتقد أن الاكتساب التطوري للأنابيب الدقيقة كان ناتجًا عن عملية تعايش جواني ، حيث تمتص خلية حقيقية النواة من البيئة خلية بدائية النواة تظهر هذه الهياكل المغزلية اللونية. كل هذا يمكن أن يحدث قبل بداية الانقسام الفتيلي.

تشير هذه الفرضية إلى أن هياكل بروتين الأنابيب الدقيقة كان من الممكن أن تؤدي في الأصل وظيفة الدفع. بعد ذلك ، عندما أصبحوا جزءًا من كائن حي جديد ، ستشكل الأنابيب الدقيقة الهيكل الخلوي وبعد ذلك ، الآلية الانقسامية.

في التاريخ التطوري ، كانت هناك اختلافات في المخطط الأساسي لانقسام الخلايا حقيقية النواة. يمثل الانقسام الخلوي بعض مراحل دورة الخلية فقط ، وهي عملية رئيسية.

المراجع

1. Bolsaver ، SR ، Hyams ، JS ، Shephard ، EA ، White ، HA and Wiedemann ، CG (2003). بيولوجيا الخلية ، دورة قصيرة. الطبعة الثانية. ص 535. وايلي ليس. رقم ال ISBN: 0471263931، 9780471263937، 9780471461593
2. فريدمان ، ت. ، دنلاب ، جي سي وجودوين ، إس إف (2016). التقدم في علم الوراثة. الطبعة الأولى. مطبعة إلسفير الأكاديمية. ص 258. ISBN: 0128048018، 978-0-12-804801-6
3. هارتويل ، إل ، غولدبرغ ، إم إل ، فيشر ، جيه وهود ، إل (2017). علم الوراثة: من الجينات إلى الجينوم. الطبعة السادسة. ماكجرو هيل. ص 848. ISBN: 1259700909 ، 9781259700903
4. Mazia ، D. ، & Dan ، K. (1952). العزلة والتوصيف البيوكيميائي لجهاز الانقسام للخلايا المنقسمة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 38 (9) ، 826-838. دوى: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. يو ، هـ (2017). التواصل الوراثي: التصورات والتمثيلات. بالجريف ماكميلان المملكة المتحدة. الطبعة الأولى. ص ISBN: 978-1-137-58778-7 ، 978-1-137-58779-4