بروميثافيز: في الانقسام والانقسام الاختزالي - مادة الاحياء - 2025

في طليعة الطور التالي هو مرحلة من مراحل عملية انقسام الخلايا، وسيطة بين الطور والطورية. يتميز بتفاعل الكروموسومات المنقسمة مع الأنابيب الدقيقة المسؤولة عن فصلها. يحدث الطور الأولي في كل من الانقسام والانقسام الاختزالي ، ولكن بخصائص مختلفة.

الهدف الواضح لكل انقسام الخلية هو إنتاج المزيد من الخلايا. ولتحقيق ذلك ، يجب على الخلية في الأصل نسخ محتوى الحمض النووي الخاص بها ؛ هذا هو تكرارها. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تفصل الخلية هذه الكروموسومات بطريقة تفي بالغرض الخاص لكل تقسيم من السيتوبلازم.

المرحلة الأولى من الانقسام. مأخوذة من wikimedia.org

في الانقسام ، نفس عدد الكروموسومات من الخلية الأم في الخلايا الوليدة. في الانقسام الاختزالي الأول ، الفصل بين الكروموسومات المتجانسة. في الانقسام الاختزالي الثاني ، الفصل بين الكروماتيدات الشقيقة. وهذا يعني ، في نهاية العملية ، الحصول على المنتجات الانتصافية الأربعة المتوقعة.

تدير الخلية هذه الآلية المعقدة من خلال استخدام مكونات متخصصة مثل الأنابيب الدقيقة. يتم تنظيم هذه بواسطة الجسيم المركزي في معظم حقيقيات النوى. في حالات أخرى ، على العكس من ذلك ، مثل النباتات العليا ، يعمل نوع آخر من مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة.

أنابيب مجهرية

الأنابيب الدقيقة عبارة عن بوليمرات خطية لبروتين توبولين. يشاركون في جميع العمليات الخلوية تقريبًا التي تنطوي على إزاحة بعض الهياكل الداخلية. هم جزء لا يتجزأ من الهيكل الخلوي والأهداب والسوط.

في حالة الخلايا النباتية ، فإنها تلعب أيضًا دورًا في التنظيم الهيكلي الداخلي. في هذه الخلايا ، تشكل الأنابيب الدقيقة نوعًا من نسيج مرتبط بداخل غشاء البلازما.

يُعرف هذا الهيكل ، الذي يتحكم في انقسامات الخلايا النباتية ، بالتنظيم القشري للأنابيب الدقيقة. في وقت الانقسام الانقسامي ، على سبيل المثال ، ينهارون في حلقة مركزية ستكون الموقع المستقبلي للوحة المركزية ، في المستوى الذي ستنقسم فيه الخلية.

تتكون الأنابيب الدقيقة من ألفا توبولين وبيتا توبيولين. تشكل هاتان الوحدتان الفرعيتان مغايرًا مغايرًا ، وهو الوحدة الهيكلية الأساسية لخيوط التوبولين. تؤدي بلمرة الثنائيات إلى تكوين 13 خيطًا أوليًا في تنظيم جانبي ينتج عنه أسطوانة مجوفة.

أنابيب مجهرية. مأخوذة من commons.wikimedia.org

الأسطوانات المجوفة لهذا الهيكل عبارة عن أنابيب دقيقة ، والتي تُظهر قطبية بتكوينها الخاص. أي ، يمكن أن تنمو إحدى النهايتين بإضافة مقاييس غير متجانسة ، بينما يمكن طرح الطرف الآخر. في الحالة الأخيرة ، يتقلص الأنبوب الصغير بدلاً من الإطالة في هذا الاتجاه.

تنوي الأنابيب الدقيقة (أي تبدأ في البلمرة) وتنظم في مراكز تنظيم الأنابيب الدقيقة (COM). ترتبط COMs مع الجسيمات المركزية أثناء الانقسامات في الخلايا الحيوانية.

في النباتات العليا ، التي لا تحتوي على الجسيمات المركزية ، يوجد COM في مواقع مماثلة ، ولكنه يتكون من مكونات أخرى. في الأهداب والسوط ، يقع COM الأساسي للهيكل الحركي.

يتم تحقيق إزاحة الكروموسوم أثناء الانقسامات الخلوية من خلال الأنابيب الدقيقة. هذه تتوسط في التفاعل المادي بين مراكز الكروموسومات و COMs.

من خلال تفاعلات إزالة البلمرة المستهدفة ، ستتحرك الكروموسومات الطورية في النهاية نحو أقطاب الخلايا المنقسمة.

الطور الإنقسامي

الفصل الصحيح للكروموسومات الانقسامية هو الذي يضمن أن كل خلية ابنة تتلقى مجموعة من الكروموسومات مماثلة لتلك الموجودة في الخلية الأم.

Silvia3 ، من ويكيميديا ​​كومنز

هذا يعني أن الخلية يجب أن تفصل كل زوج من الكروموسومات المكررة إلى كروموسومين منفصلين منفصلين. وهذا يعني أنه يجب فصل الكروماتيدات الشقيقة لكل زوج متماثل عن المجموعة الكاملة لكروموسومات الخلية الجذعية.

فتح الانقسام

في عمليات التخفيف المفتوحة ، فإن عملية اختفاء الغلاف النووي هي السمة المميزة للطور الأول. هذا يسمح للعائق الوحيد بين MOC والوسطى من الكروموسومات بالاختفاء.

من MOCs ، يتم بلمرة خيوط الأنابيب الدقيقة الطويلة وإطالة نحو الكروموسومات. عند العثور على السنترومير ، تتوقف البلمرة ويتم الحصول على كروموسوم مرتبط بـ COM.

في الانقسام تكون الكروموسومات مزدوجة. لذلك ، يوجد أيضًا مركزان مركزيان ، لكنهما لا يزالان متحدان في نفس الهيكل. هذا يعني أنه في نهاية عملية بلمرة الأنابيب الدقيقة سيكون لدينا اثنان منهم لكل كروموسوم مكرر.

سوف يربط أحد الشعيرات السنترومير بـ COM ، والآخر بالكروماتيد الشقيق متصل بـ COM المقابل للأول.

الانقسام المغلق

في عمليات التخفيف المغلقة ، تكون العملية متطابقة تقريبًا مع العملية السابقة ، ولكن مع اختلاف كبير ؛ الغلاف النووي لا يختفي. لذلك ، يعد COM داخليًا ويرتبط بالمغلف النووي الداخلي من خلال الصفيحة النووية.

في حالة التخفيف شبه المغلقة (أو شبه المفتوحة) ، يختفي الغلاف النووي فقط عند النقطتين المعاكستين حيث يوجد COM الانقسامي خارج النواة.

وهذا يعني أنه في هذه المخففات ، تخترق الأنابيب الدقيقة داخل النواة لتكون قادرة على تعبئة الكروموسومات في خطوات بعد الطور الأول.

الطور الانتصافي

التقسيم الانتصافي. مأخوذة من es.wikipedia.org

نظرًا لأن الانقسام الاختزالي ينطوي على إنتاج أربع خلايا 'n' من خلية واحدة '2n' ، يجب أن يكون هناك قسمان من السيتوبلازم. لننظر إلى الأمر على النحو التالي: في نهاية الطور الأول سيكون هناك كروماتيدات أكثر بأربعة أضعاف من السنتروميرات المرئية تحت المجهر.

بعد الانقسام الأول ، ستكون هناك خليتان بهما ضعف عدد الكروماتيدات مثل السنتروميرات. فقط في نهاية الانقسام السيتوبلازمي الثاني ستصبح كل السنتروميرات والكروماتيدات فردية. سيكون هناك العديد من السنتروميرات مثل عدد الكروموسومات.

البروتين الرئيسي لهذه التفاعلات المعقدة بين الكروماتين التي تحدث في الانقسام والانقسام الاختزالي هو cohesin. ولكن هناك مضاعفات في الانقسام الاختزالي أكثر من الانقسام. لذلك ليس من المستغرب أن يختلف التماسك الانتصافي عن الانقسام.

تسمح Cohesins بتماسك الكروموسومات أثناء عملية التكثيف الانقسامي والانتصافي. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تسمح وتنظم التفاعل بين الكروماتيدات الشقيقة في كلتا العمليتين.

لكن في الانقسام الاختزالي ، يروجون أيضًا لشيء لا يحدث في الانقسام: التزاوج المتماثل ، وما يترتب على ذلك من نقاط الاشتباك العصبي. تختلف هذه البروتينات في كل حالة. يمكننا القول أن الانقسام الاختزالي بدون التماسك الذي يميزه لن يكون ممكنًا.

الانقسام الاختزالي الأول

من الناحية الميكانيكية ، فإن تفاعل centromere / COM هو نفسه في كل انقسام الخلية. ومع ذلك ، في الطور الأول من الانقسام الاختزالي الأول ، لن تفصل الخلية الكروماتيدات الشقيقة كما تفعل في الانقسام الفتيلي.

في المقابل ، يحتوي رباعي الانقسام الاختزالي على أربعة كروماتيدات في مجموعة مزدوجة واضحة من السنتروميرات. في هذا الهيكل ، يوجد شيء آخر غير موجود في الانقسام: chiasmata.

Chiasms ، وهي تقاطعات جسدية بين الكروموسومات المتجانسة ، هي ما يميز بين السنتروميرات التي يجب فصلها: تلك الموجودة في الكروموسومات المتجانسة.

وهكذا ، في المرحلة الأولى من الطور الأول ، يتم تكوين اتصالات بين مراكز المتجانسات و COM في أقطاب متقابلة للخلية.

الانقسام الاختزالي الثاني

يشبه هذا الطور الأول الطور الثاني الطور الأول الانقسامي أكثر من الطور الأول للانقسام الاختزالي الأول.

وهكذا ، سيتم إنتاج خليتين بهما كروموسومات فردية ، نتاج كروماتيد واحد من كل زوج. لذلك ، سيتم إنتاج خلايا ذات مكمل كروموسومي أحادي الصيغة الصبغية للأنواع.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ.د ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك. ، والتر ، ب. (2014) البيولوجيا الجزيئية للخلية (الإصدار السادس). دبليو دبليو نورتون وشركاه ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
2. Goodenough ، UW (1984) علم الوراثة. شركة WB Saunders المحدودة ، فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية.
3. Griffiths، AJF، Wessler، R.، Carroll، SB، Doebley، J. (2015). مقدمة في التحليل الجيني (الطبعة 11). نيويورك: دبليو إتش فريمان ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
4. إيشيغورو ، ك. (2018) مجمع cohesin في الانقسام الاختزالي للثدييات. جينات الخلايا ، دوى: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka ، SW ، Moores ، CA (2018) هيكل الأنابيب الدقيقة بواسطة cryo-EM: لقطات من عدم الاستقرار الديناميكي. مقالات في الكيمياء الحيوية ، 62: 737-751.