الفصل الثالث / التكاثر الخلوي

الدرس الأول النمو الخلوي

نسبة مساحة السطح الى الحجم

العامل الرئيس الذي يحدد حجم الخلية هو :  نسبة مساحة سطحها إلى حجمها

مساحة السطح هي المساحة التي يغطيها الغشاء البلازمي

 الاتصال الخلوى

 حاجة بروتينات التواصل الخلوي للحركة داخل الخلية

الحجم يؤثر في قدرة الخلية على إيصال التعليمات للقيام بالوظائف الخلوية

الخلية الكبيرة جدًّا -->  يستحيل قيامها بالتواصل الخلوي

(حركة المواد - الإشارات المرسلة للعضيات المختلفة لتقوم بوظائفها )

مثلاً : قد لا تصل الإشارات التي تحفز بناء البروتين بسرعة كافية إلى الرايبوسوم حتى يتم بناء البروتين اللازم لبقاء الخلية

دورة الخلية 

عندما تصل الخلية إلى أقصى حجم لها فإما أن :  تنقسم أو تتوقف عن النمو

أهمية الإنقسام :  1- يمنع الخلية من زيادة حجهما كثيرًا

                      2-  يمثل آلية التكاثر في الخلية

 دورة الخلية    cell cycle

هي دورة نمو وانقسام  تتكاثر فيها الخلايا

وتمر الخلية في كل مرة بدورة كاملة لتصبح خليتين 

 تكرار دورة الخلية يؤدي إلى  ----- > استمرار إنتاج الخلايا الجديدة

تمر دورة الخلية بثلاث مراحل هي:

1- الطور البيني interphase

2- الانقسام المتساوي mitosis

3- انقسام السيتوبلازمcytokinesis –   

1- الطور البيني interphase

 يتضمن : نمو الخلية & قيامها بالوظائف الخلوية & تضاعف مادتها الوراثية DNA  استعدادًا للمرحلة التالية

 يُقسم  إلى ثلاث مراحل فرعية  ---> G1 – S – G2

2- الانقسام المتساوي mitosis

 تنقسم فيها نواة الخلية ومادتها النووية

وتُقسم إلى أربعة مراحل فرعية 

3- انقسام السيتوبلازمcytokinesis –   

هي طريقة ينقسم بوساطتها سيتوبلازم الخلية

مكوِّنًا خلية جديدة– فتبدأ قبل نهاية الانقسام المتساوي

فترة دورة حياة الخلية :

 تختلف اعتمادًا على نوع الخلية

بعض الخلايا الحقيقية النواة  قد تكمل دورتها في :

1-  ثماني دقائق

 2- وقد تستغرق خلايا أخرى عامًا كاملاً

معظم الخلايا الحيوانية الطبيعية والنشطة

 تستغرق 12 - 24 ساعة تقريبًا لإتمام دورتها

بعض خلايا جسمك تُتم دورتها في يوم واحد تقريبًا

مراحل الطور البينى

  vتنمو فيه الخلية vتقوم بوظائفها الحيوية  vتتضاعف مادتها الوراثية vتستعد للانقسام

يُقسم إلى ثلاث مراحل فرعية:

طور النمو الأول G1

طور بناء S-DNA

 طور النمو الثاني G 2  

المرحلة الفرعية الأولى G1   هي فترة ما بعد انقسام الخلية مباشرة فيها :

 v تنمو الخلية vتقوم بوظائفها الطبيعيةvتتهيأ لتضاعفDNA   

بعض الخلايا تُنهي دورتها عند هذه المرحلة ولا تنقسم مرة أخرى مثل الخلايا العضلية والخلايا العصبية

المرحلة الفرعية الثانية S   هي مرحلة بناء ( DNA)

وهي الفترة التي تقوم فيها الخلية بنسخ مادتها الوراثية استعدادًا لانقسام الخلية 

الكروموسومات تراكيب تحوي المادة الوراثية التي تنتقل من جيل إلى جيل آخر من الخلايا

الكروماتين هو كمية قليلة من المادة الوراثية DNA  توجد في نواة الخلية

عللي /عند صبغ الخلية في أثناء الطور البيني تظهر النواة باللون المرقط

نتيجة وجود خيوط فردية من الكروماتين

التي لا تظهر بالمجهر الضوئي المركب دون صبغها

المرحلة الفرعية الثالثة (طور النمو الثاني) G2 :

•يلي مرحلة البناء

•وهي الفترة التي تستعد فيها الخلية لانقسام نواتها 

حيث يبدأ بناء البروتين الذي يُنتج الأنيبيبات الدقيقة اللازمة لانقسام الخلية 

•وفيه تستعد الخلية للدخول في عملية الانقسام المتساوي

عند إتمام هذه النشاطات تبدأ الخلية المرحلة التالية من دورة الخلية
 وهي ---> الانقسام المتساوي ثم ---> انقسام السيتوبلازم

الانقسام المتساوى & انقسام السيتوبلازم 

vتنقسم المواد النووية في الخلية

v تنفصل وتنتقل إلى طرفي الخلية المتقابلين

v تنقسم الخلية في أثناء انقسام السيتوبلازم إلى خليتين جديدتين تحتويان على نوى متطابقة

انقسام الخلايا البدائية النواة 

تتكاثرالخلايا الحقيقية النواة عبر المرور بدورة الخلية

تتكاثر الخلايا البدائية النواة عن طريق: الانشطار الثنائي

الدرس الثانى :الانقسام المتساوى وانقسام السيتوبلازم

الانقسام المتساوى:

تشتمل دورة الخلية على الطور البيني  - الانقسام المتساوي - انقسام السيتوبلازم.

الانقسام المتساوي أثناء حدوثه - تنفصل المادة الوراثية المتضاعفة - تصبح الخلية جاهزة للانقسام إلى خليتين.

عللي / يعد انفصال مادة DNA المتضاعفة العاملَ الأساسي في الانقسام المتساوي

لانه يسمح للمعلومات الوراثية في الخلية بالانتقال إلى الخلايا الجديدة المتلاصقة والمتطابقة وراثيًّا

أهمية الانقسام المتساوي:  1- زيادة عدد الخلايا خلال نمو المخلوق الحي  2- تعويض الخلايا التالفة

هل تذكر أنك جرحت يومًا ؟

تنقسم خلايا الجلد عند الجرح بواسطة الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم لتكوين خلايا جلد جديدة تملأ الفراغ الذي سبّبه الجرح في الجلد.

مراحل الانقسام المتساوى :    

1- الطور التمهيدي

المرحلة الأولى من الانقسام المتساوي وفيها :

(1ترتبط الكروماتيدات بعضها مع بعض 

(2تتكثف  في صورة حرف X

(3تختفي النوية

(4يختفي الغلاف النووي

(5يبدأ تكوين الخيوط المغزلية

(6ترتبط الخيوط المغزلية مع الكروماتيدات الشقيقة في كل كروموسوم على جانبي السنترومير من جهة وبأقطاب الخلية المتقابلة من جهة أخرى  

 الكروماتيدات الشقيقة كل نصف كروموسوم وهي تراكيب تحوي نُسخًا متطابقة من DNA 

 السنترومير:  تركيب في منتصف الكروموسوم يربط الكروماتيدات بعضها مع بعض

عللي أهمية السنترومير 

 لأنه يضمن انتقال نسخة كاملة من DNA المتضاعف إلى الخلايا الجديدة في نهاية دورة الخلية.

الجهاز المغزلي : هو التركيب الكلي الذي يضم الخيوط المغزلية والمريكزات والألياف النجمية

يتكون من :

1- الخيوط المغزلية تراكيب خاصة من الأنيبيبات الدقيقة في السيتوبلازم

2- المريكزات : زوج من الأنيبيبات تنتقل إلى قطبي الخلية اثناء الإنقسام المتساوي

توجد في :  الخلايا الحيوانية وبعض الطلائعيات فقط ولا توجد في النبات 

3- الخيوط (الألياف) النجمية : نوع من الأنيبيبات الدقيقة لها شكل يشبه النجم  وتخرج من المريكزات

أهمية الجهاز المغزلي :

1- في حركة الكروموسومات

2- في تنظيم الكروموسومات  قبل انقسام  الخلية

2- الطور الإستوائي

- ترتبط الكروموسومات مع الخيوط المغزلية 

- تسحب الكروماتيدات الشقيقة بواسطة بروتينات حركية على طول الجهاز المغزلي في اتجاه مركز الخلية

- تصطف الكروموسومات وتترتب في الوسط على خط استواء الخلية

يعد اقصر أطوار الانقسام الاستوائي 

3- الطور الإنفصالي

1 ) تقصر أنيبيبات الجهاز المغزلي

2) سحب الكروماتيدات الشقيقة من منطقة السنترومير

3) نفصالها إلى كروموسومين متطابقين ( في الوقت نفسه ) ولم يتم التوصل بعد إلى الآلية التي تتحكم في هذه العملي

4) في نهاية الطور تقوم الأنيبيبات الدقيقة على سحب الكروموسومات في اتجاه أقطاب الخلية

4- الطور النهائي :

 1) تصل الكروموسومات إلى أقطاب الخلية

 2) تصبح أقل كثافة

 3) يبدأ تكوّن غشاءين نوويين جديدين

 4) تبدأ النويات في الظهور

 5) يتحلل الجهاز المغزلي

سـ / ماذا يحدث لمكونات أنيبيبات الجهاز المغزلي المتحلل ؟

تُعيد الخلية تدوير بعضها لبناء أجزاء متنوعة من الهيكل الخلوي

انقسام السيتوبلازم 

 يبدأ  عند انتهاء الانقسام المتساوي

 يؤدي إلى انقسام السيتوبلازم

  ينتج عن ذلك خليتان تحتويان على نواتين متطابقتين

في الخلايا الحيوانية

يحدث من خلال الأنيبيبات الدقيقة

 التي تضغط على السيتوبلازم

ويسمى مكان ضغط السيتوبلازم التخصرَ

الخلايا النباتية

تتميز بوجود جدار صلب 

تتكون الصفيحة الخلوية  (الصفيحة الوسطى ) بين نوى الخلايا الجديدة

ثم تتكون الجُدر الخلوية على جانبي الصفيحة الخلوية

فتنتج خليتان متطابقتان وراثيًّا

الخلايا البدائيةالنواة :

تنقسم النواة فيها بالانشطار الثنائي بطريقة مختلفة

1- عندما تتضاعف مادتها الوراثية

2- تلتصق كلتا النسختين بالغشاء البلازمي

3-  ينمو الغشاء البلازمي فيتم سحب جزيئات DNA  الملتصقة به بعيدًا

4- عندما يكتمل انشطار الخلية تنتج خليتان جديدتان متطابقتان.  

الدرس الثالث : تنظيم دورة الخلية 

دورة الخلية الطبيعية : يتحكم في دورة الخلية آلية تتضمن بروتينات وإنزيمات خاصة

دور البروتينات الحلقية (السايكلينات)

يتم تنشيط دورة الخلية في الخلايا الحقيقية النوى  بارتباط مادتين ترسلان إشارة لبدء عملية التكاثر الخلوي

س/ كيف  يتم تنشيط الخلية ؟

 بارتباط مادتين

1- البروتينات الحلقية + 2-الإنزيم المفسفر المعتمد على البروتين الحلقي

  س / لماذا ؟

ترسلان إشارة لبدء عملية التكاثر الخلوي

الهدف / لبدء النشاطات المختلفة التي تحدث في دورة الخلية.

س / متى تحدث عملية التنشيط ؟  في الطور البيني والانقسام المتساوي

(ارتباط مجموعات مختلفة من البروتين الحلقي وإنزيم CDK  )

تسيطر على نشاطات متنوعة  في مراحل مختلفة من دورة الخلية

 في الطور البيني ( طور النمو الأول G1  )

• ينشأ عن ارتباط (البروتين الحلقي و CDK ) إشارة لبدء دورة الخلية

• الأنواع المختلفة من هذه الارتباطات -- > ترسل إشارة لبدء أنشطة أخرى أثناء دورة الخلية تشمل :

1- تضاعف DNA   

2- بناء البروتين

3- الانقسام النووي

4- إنهاء دورة الخلية

نقاط السيطرة لضبط النوعية: 

تحتوي دورة الخلية على نقاط سيطرة تتابع دورة الخلية

س / ما دور نقاط السيطرة ؟

 يمكن أن توقف دورة الخلية إذا حصل خطأ ما

 أمثلة :

1- نقطة السيطرة الموجودة في نهاية المرحلة G1

تراقب أي تلف يحدث في DNA    و قد توقف الدورة قبل دخولها مرحلة البناء S  من الطور البيني 

2- ضبط النوعية في أثناء المرحلة S 

 -3بعد تضاعف DNA في المرحلة  G2 

 -4نقطة سيطرة في أثناء تكوين الخيوط المغزلية خلال الانقسام المتساوي  فإذا تم الكشف عن خلل أو فشل في الخيوط المغزلية  فقد يتم إيقاف الدورة قبل عملية انقسام السيتوبلازم

مرض السرطانCancer 

هو نمو الخلايا وانقسامها بشكل غير منتظم

 أي ( فشل في تنظيم دورة الخلية)

س / متى تحدث ؟  عندما لا تستجيب الخلايا للآليات التي تسيطر على  دورة الخلية الطبيعية

س / ما ذا يحدث عند عدم الكشف عن هذا الخطأ ؟

يؤدي بالخلايا السرطانية إلى قتل المخلوق الحي

كيف ؟  من خلال الضغط على الخلايا الطبيعية ومزاحمتها

            وهذا يؤدي إلى فقدان النسيج لوظيفته

س/ ما الفرق بين الخلايا الطبيعية والسرطانية ؟

 تقضي الخلايا السرطانية وقتًا أقل في الطور البيني مقارنة بالخلايا الطبيعية

وهذا يعني أنها تنمو وتنقسم بصورة عشوائية وغير منظمة طوال فترة تزوُّدها بالمواد المغذية الضرورية

اين يحدث ؟

في المخلوقات الحية الضعيفة 

في المخلوقات الحية اليافعة والنشطة والسليمة

كيف يحدث ؟

            حدوث تغيرات في أثناء تنظيم نمو وانقسام الخلايا

                                   /\

                            تـــــــــــــــــؤدي لـ

                                   /\

            حدوث طفرات أو تغيرات في قطع من DNA

       ( تسيطر على إنتاج البروتينات كالتي تنظم دورة الخلية )

                                  /\

                                   /\

           إصلاح التغيرات الجينية أو التلف الذي يحدث

إذا فشل نظام الإصلاح (بأنظمة الإصلاح المختلفة) تتكون الخلايا السرطانية

المسرطنات .carcinogens   

                 هي المواد والعوامل التي تسبب مرض السرطان

يستحيل الوقاية من بعض أمراض السرطان أو منع الإصابة بهذا المرض

للوقاية من امراض السرطان 

يجب وضع لاصقات تحذير على المنتجات التي قد تحوي مواد مُسرطنة

القوانين الصناعية تحمي الأفراد من التعرض للمواد الكيميائية المسببة للسرطان

  من المسرطنات :        1- المواد الكيميائية    2- الإشعاعات

1- المواد الكيميائية

الأسبست : إزالته  من المبان القديمة يؤدي لحماية الناس الذين يعيشون ويعملون فيها.

التدخين  تجنبه يقلل من خطر الإصابة بمرض السرطان 

2- الإشعاعات:

الأشعة فوق البنفسجية :

هناك علاقة بين كمية الأشعة فوق البنفسجية التي يتعرض لها الإنسان وبين خطر الإصابة بسرطان الجلد.

الحل --- > استخدام المستحضرات التي تقي منها

 الأشعة السينيةX rey  :

 تُستخدم في الأغراض الطبية، ومنها الكشف عن عظم مكسور أو نخر في الأسنان

للحماية --- > ارتداء معطف من الرصاص الثقيل عند أخذ الصورة الإشعاعية

وراثة السرطان

عللي/  زيادة خطر الإصابة بالسرطان مع تقدم العمر

لأن تحويل الخلايا غير الطبيعية إلى خلايا سرطانية

 يتطلب أكثر من تغير واحد في المادة الوراثية DNA 

وبمرور الزمن يصبح من الممكن حدوث تغيرات عدة في DNA

عللي / تكرار الإصابة بالسرطان في بعض العائلات دون غيرها.

الفرد الذي يرث تغيرًا واحدًا أو أكثر من أحد والديه معرض لخطر الإصابة بالسرطان بنسبة أعلى من الشخص الذي لا يرث هذه التغيرات

موت الخلية المبرمج

عملية منظمة تتم في جميع الخلايا الحيوانية حيث تنكمش بعض الخلايا الناتجة عن الانقسام و تتقلص  

من أمثلة الموت المبرمج

1- نمو يد الإنسان أو قدمه

فعندما تبدأ اليدان أو القدمان في النمو تحتل الخلايا الفراغات بين أصابع اليدين وأصابع القدمين

 ويمر هذا النسيج بعملية الموت المبرمج طبيعيًّا.

 ومع موت الخلايا في الوقت الملائم لا يتكون النسيج في المخلوق المكتمل النمو

2- في النبات

موت الخلايا التي ينتج عنه تساقط أوراق الأشجار في فصل الخريف

3- الخلايا التي تتلف وتصبح غير قابلة للإصلاح 

ومنها الخلايا التي تتلف مادتها الوراثية التي قد تؤدي إلى حدوث السرطان. ويساعد ذلك على حماية المخلوقات الحية من نمو الخلايا السرطانية.

الخلايا الجذعية 

هي خلايا غير متخصصة تنمو لتصبح خلايا متخصصة إذا وضعت في ظروف مناسبة.

الخلايا الجذعية الجينية

 تنتج بعد تلقيح الحيوان المنوي للبويضة حيث تنقسم كتلة الخلايا الناتجة باستمرار إلى أن يُصبح عددها 100-150 خلية تقريبًا. 

وهي غير متخصصة

حين تفصل الخلايا بعضها عن بعض --> تنمو إلى الخلايا المتخصصة

وإذا استمر الجنين في الانقسام ---> تتخصص الخلايا إلى أنسجة وأعضاء وأجهزة مختلفة.

سـ / عللي أثارت أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية الكثير من الجدل //  بسبب اعتبارات أخلاقية حول مصدر هذه الخلايا.

الخلايا الجذعية المكتملة النمو

توجد  في أنسجة متنوعة من جسم الإنسان

 تستخدم في الحفاظ على النسيج الذي توجد فيه أو إصلاحه.

يمكن أن تنمو إلى أنواع مختلفة من الخلايا،

 فتوفر علاجًا للعديد من الأمراض والحالات الطبية.

عللي / مصطلح الخلايا الجذعية المكتملة النمو قد يعتبر مضللاً في بعض الأحيان؛

لأن المولود الجديد لديه خلايا جذعية مكتملة النمو أيضًا. 

عللي / تثير الأبحاث التي تُجرى على الخلايا الجذعية البالغة  جدلاً أقل من الخلايا الجذعية الجنينية

بسبب إمكانية الحصول عليها بعد موافقة المتبرعين بها.