Skip to main content
Global

6.4: انقسام الخلايا بدائية النواة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    191518

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    تتكاثر بدائيات النواة مثل البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي. بالنسبة للكائنات أحادية الخلية، فإن الانقسام الخلوي هو الطريقة الوحيدة لإنتاج أفراد جدد. في كل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة، تكون نتيجة تكاثر الخلايا هي زوج من الخلايا الوليدة المتطابقة وراثيًا مع الخلية الأم. في الكائنات أحادية الخلية، تكون الخلايا البنت أفرادًا.

    لتحقيق نتيجة الخلايا البنت المتطابقة، تعتبر بعض الخطوات ضرورية. يجب تكرار الحمض النووي الجيني ثم تخصيصه في الخلايا الوليدة؛ يجب أيضًا تقسيم المحتويات السيتوبلازمية لإعطاء كلتا الخليتين الجديدتين آلية للحفاظ على الحياة. في الخلايا البكتيرية، يتكون الجينوم من كروموسوم DNA دائري واحد؛ لذلك، يتم تبسيط عملية انقسام الخلايا. الانقسام الفتيلي غير ضروري بسبب عدم وجود نواة أو كروموسومات متعددة. هذا النوع من الانقسام الخلوي يسمى الانشطار الثنائي.

    انشطار ثنائي

    تعتبر عملية الانقسام الخلوي لبدائيات النواة، والتي تسمى الانشطار الثنائي، عملية أقل تعقيدًا وأسرع بكثير من الانقسام الخلوي في حقيقيات النوى. بسبب سرعة انقسام الخلايا البكتيرية، يمكن أن تنمو مجموعات البكتيريا بسرعة كبيرة. لا يتم وضع كروموسوم الحمض النووي الأحادي الدائري للبكتيريا في نواة، ولكنه يحتل بدلاً من ذلك موقعًا محددًا، وهو النواة، داخل الخلية. كما هو الحال في حقيقيات النوى، يرتبط الحمض النووي للنيوكليويد بالبروتينات التي تساعد في تعبئة الجزيء في حجم صغير. ومع ذلك، ترتبط بروتينات تعبئة البكتيريا ببعض البروتينات المشاركة في ضغط كروموسوم حقيقيات النوى.

    نقطة البداية للتكرار، الأصل، قريبة من موقع ربط الكروموسوم بغشاء البلازما (الشكل\(\PageIndex{1}\)). إن تكرار الحمض النووي ثنائي الاتجاه - الابتعاد عن الأصل على كلا جانبي حلقة الحمض النووي في وقت واحد. عندما تتشكل السلاسل المزدوجة الجديدة، تتحرك كل نقطة أصل بعيدًا عن مرفق جدار الخلية باتجاه الأطراف المقابلة للخلية. ومع استطالة الخلية، يساعد الغشاء المتنامي في نقل الكروموسومات. بعد أن تزيل الكروموسومات نقطة الوسط للخلية المطولة، يبدأ الفصل السيتوبلازمي. يتكون الحاجز بين النواة من المحيط باتجاه مركز الخلية. عندما تكون جدران الخلايا الجديدة في مكانها، تنفصل الخلايا البنت.

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي الانشطار الثنائي في بدائيات النواة. يبدأ تكرار الكروموسوم الدائري الأحادي من أصل النسخ المتماثل ويستمر في نفس الوقت في كلا الاتجاهين. عند تكرار الحمض النووي، تتمدد الخلية وتهاجر بروتينات FtsZ نحو مركز الخلية، حيث تشكل حلقة. تقوم حلقة FtsZ بتوجيه تكوين الحاجز الذي يقسم الخلية إلى قسمين بمجرد اكتمال تكرار الحمض النووي.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يتم تحديد الانشطار الثنائي للبكتيريا في خمس خطوات. (مصدر: تعديل العمل من قبل «Mcstrother» /ويكيميديا كومنز)

    التطور في العمل: جهاز المغزل الانقسامي

    يعد التوقيت الدقيق وتشكيل المغزل الانقسامي أمرًا بالغ الأهمية لنجاح انقسام الخلايا حقيقية النواة. من ناحية أخرى، لا تخضع الخلايا بدائية النواة للانقسام الفتيلي وبالتالي لا تحتاج إلى مغزل الانقسام الفتيلي. ومع ذلك، فإن بروتين FTSZ الذي يلعب مثل هذا الدور الحيوي في الحركة الخلوية بدائية النواة يشبه إلى حد كبير من الناحية الهيكلية والوظيفية التوبولين، وهو اللبنة الأساسية للأنابيب الدقيقة التي تشكل ألياف المغزل الانقسامي الضرورية لحقيقيات النوى. يؤدي تكوين حلقة مكونة من وحدات متكررة من بروتين يسمى FtsZ إلى توجيه التقسيم بين النواة في بدائيات النواة. يؤدي تكوين حلقة FTSZ إلى تراكم البروتينات الأخرى التي تعمل معًا لتجنيد مواد جديدة للغشاء والجدار الخلوي إلى الموقع. يمكن لبروتينات FTSZ أن تشكل خيوط وحلقات وهياكل أخرى ثلاثية الأبعاد تشبه الطريقة التي يشكل بها الأنبوبين الأنابيب الدقيقة والنواة المركزية ومكونات الهيكل الخلوي المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم كل من FTSZ و Tubulin نفس مصدر الطاقة، GTP (غوانوزين ثلاثي الفوسفات)، لتجميع وتفكيك الهياكل المعقدة بسرعة.

    تعتبر FTSZ و tubulin مثالاً على التماثل، وهي هياكل مشتقة من نفس الأصول التطورية. في هذا المثال، يُفترض أن FTSZ يشبه بروتين السلف لكل من FTSz و tubulin الحديثين. بينما يوجد كلا البروتينات في الكائنات الحية الموجودة، فقد تطورت وظيفة التوبولين وتنوعت بشكل كبير منذ التطور من أصل بدائيات النواة الشبيه بـ FTSZ. يكشف مسح لآلات تقسيم الخلايا في حقيقيات النوى أحادية الخلية الحالية عن خطوات وسيطة حاسمة للآلية الانقسامية المعقدة لحقيقيات النوى متعددة الخلايا (الجدول\(\PageIndex{1}\)).

    الجدول\(\PageIndex{1}\): تطور المغزل الانقسامي
      هيكل المواد الوراثية قسم المواد النووية فصل الخلايا البنت
    بدائيات النواة لا توجد نواة. يوجد الكروموسوم الدائري الوحيد في منطقة من السيتوبلازم تسمى النواة. يحدث من خلال الانشطار الثنائي. عند تكرار الكروموسوم، تنتقل النسختان إلى طرفي الخلية المتقابلين بواسطة آلية غير معروفة. تتجمع بروتينات FTSz في حلقة تقرص الخلية إلى قسمين.
    بعض المتظاهرين توجد الكروموسومات الخطية في النواة. ترتبط الكروموسومات بالغلاف النووي الذي لا يزال سليمًا. يمر المغزل الانقسامي عبر الظرف ويطيل الخلية. لا توجد وحدات مركزية. تشكل الشعيرات الدقيقة ثلم الانقسام الذي يقرص الخلية إلى قسمين.
    محتجون آخرون توجد الكروموسومات الخطية في النواة. يتشكل المغزل الانقسامي من النواقل المركزية ويمر عبر الغشاء النووي الذي يظل سليمًا. ترتبط الكروموسومات بالمغزل الانقسامي. يفصل المغزل الانقسامي الكروموسومات ويطيل الخلية. تشكل الشعيرات الدقيقة ثلم الانقسام الذي يقرص الخلية إلى قسمين.
    خلايا حيوانية توجد الكروموسومات الخطية في النواة. يتشكل المغزل الانقسامي من النواقل المركزية. يذوب الغلاف النووي. ترتبط الكروموسومات بالمغزل الانقسامي الذي يفصل بينها ويطيل الخلية. تشكل الشعيرات الدقيقة ثلم الانقسام الذي يقرص الخلية إلى قسمين.

    ملخص

    في كل من انقسام الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة، يتم نسخ الحمض النووي الجيني ويتم تخصيص كل نسخة في خلية ابنة. تنقسم المحتويات السيتوبلازمية أيضًا بالتساوي إلى الخلايا الجديدة. ومع ذلك، هناك العديد من الاختلافات بين انقسام الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة. تحتوي البكتيريا على كروموسوم DNA دائري واحد وليس لها نواة. لذلك، الانقسام ليس ضروريًا في انقسام الخلايا البكتيرية. يتم توجيه الحركة الخلوية البكتيرية بواسطة حلقة مكونة من بروتين يسمى FtsZ. ينتج عن نمو الغشاء ومواد جدار الخلية من محيط الخلايا الحاجز الذي يشكل في النهاية جدران الخلايا المنفصلة للخلايا البنت.

    مسرد المصطلحات

    انشطار ثنائي
    عملية انقسام الخلايا بدائية النواة
    FTSZ
    مكون بروتيني يشبه التوبولين في الهيكل الخلوي بدائية النواة وهو مهم في الحركة الخلوية بدائية النواة (الاسم الأصلي: ربط الترددات اللاسلكية عند درجة الحرارة - كمتحور حساس Z)
    منشأ
    منطقة الكروموسوم بدائية النواة التي يبدأ عندها النسخ المتماثل
    الحاجز
    جدار يتكون بين الخلايا البكتيرية الوليدة كمقدمة لفصل الخلايا

    المساهمون والصفات