فيديو الدرس: الانقسام الميتوزي العلوم • الصف الثالث الإعدادي

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف المراحل المختلفة للانقسام الميتوزي والطور البيني. وسنشرح أهمية الانقسام الميتوزي في الكائنات الحية، ونناقش العلاقة بين الانقسام الميتوزي والسرطان.

إذن ما بالضبط الانقسام الميتوزي؟ قد تتفاجأ عندما تعرف أنك تتعرض للعديد من الانقسامات الميتوزية الآن. قدر بعض العلماء أن حوالي ثلاثمائة مليار خلية تموت وتحل محلها خلايا جديدة في جسم الإنسان كل يوم. كل هذه الخلايا تستبدل عن طريق الانقسام الميتوزي. الانقسام الميتوزي عملية تستخدم في الأساس لنمو الكائنات الحية المتعددة الخلايا مثلي ومثلك، والحفاظ عليها، وتجديد خلاياها.

أولًا، دعونا نتحدث قليلًا عن النمو. منذ سنوات، نشأت من خلية واحدة تسمى الزيجوت. انقسم ذلك الزيجوت إلى خليتين، ثم انقسمت الخليتان إلى أربع خلايا. وأصبحت الخلايا الأربع ثمانيًا، والثماني أصبحت ست عشرة، وهكذا. استمرت هذه العملية حتى أصبح لديك جميع الخلايا التي تحتاجها لكي تولد. وعلى مر السنين، مكنتك هذه العملية نفسها من النمو إلى ما أنت عليه اليوم. فتريليونات الخلايا التي يتكون منها جسمك الآن تكونت من الخلية الواحدة التي نشأت منها. وتكونت جميع هذه الخلايا عن طريق الانقسام الميتوزي.

نطلق عادة على نوع الانقسام الخلوي الذي تستخدمه الكائنات الحية في نموها وتجديد خلاياها الانقسام الميتوزي. لكن من المفيد معرفة أن الانقسام الميتوزي هو ما يطلق تحديدًا على مجموعة الخطوات التي تسمح لنواة خلية حقيقية النواة بتكوين نسخة مماثلة من نفسها. لعلك تتذكر أن الخلايا الحقيقية النواة هي الخلايا التي تحتوي على نواة. وجميع الكائنات الحية المتعددة الخلايا تتكون من خلايا حقيقية النواة. وتشمل الكائنات الحية المتعددة الخلايا الحيوانات، والنباتات، وبعض الفطريات، بل وبعض الطلائعيات أيضًا.

على الرغم من أن خلايا هذه الأنواع المختلفة من الكائنات الحية لها سمات مختلفة، فإن جميعها يشترك في شيء واحد، وهو أن مادتها الوراثية التي تسمى الحمض النووي ‪(DNA)‬‏ تخزن وتحفظ داخل عضية تسمى النواة. وتعمل المادة الوراثية أو الحمض النووي بالطريقة نفسها في جميع الكائنات الحية. يحمل الحمض النووي الشفرة التي تخبر الخلية بما عليها فعله. وهو المسئول عن تحديد جميع صفات الكائنات الحية المختلفة.

ترتب جزيئات الحمض النووي داخل النواة في كروموسومات. في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًّا، توجد الكروموسومات عادة في صورة أزواج. هذا يعني أن الخلية تحتوي في الواقع على مجموعتين من كروموسومات متماثلة تأتي إحداهما من أحد الأبوين، وتأتي الثانية من الآخر. ونسمي هذه الأنواع من الخلايا التي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات خلايا ثنائية الصيغة الصبغية، أو ‪diploid‬‏ بالإنجليزية. البادئة ‪di‬‏ هنا تعني اثنين. تحتوي الخلايا الثنائية الصيغة الصبغية في الإنسان على ستة وأربعين كروموسومًا أو ثلاثة وعشرين زوجًا. هذه الكروموسومات موضحة هنا.

تحتوي خلايا القط المنزلي على ثمانية وثلاثين كروموسومًا، أو تسعة عشر زوجًا. وتحتوي خلايا الدجاجة على ثمانية وسبعين كروموسومًا، أو تسعة وثلاثين زوجًا. وأحد الأنواع الشائعة من نبات الطماطم يحتوي على أربعة وعشرين كروموسومًا داخل كل خلية ثنائية الصيغة الصبغية، أو اثني عشر زوجًا. أما خلايا أحد الفطريات الشائعة، والذي نطلق عليه عادة عفن الخبز، فيحتوي على أربعة عشر كروموسومًا، أو سبعة أزواج فقط. الكائنات الحية التي تنتمي إلى النوع نفسه تحتوي عادة على العدد نفسه من الكروموسومات داخل نواة كل خلية من خلاياها. ولتكوين خلايا جديدة من أجل النمو أو تجديد الخلايا التالفة، تستخدم هذه الخلايا الانقسام الميتوزي لتنسخ نواتها والكروموسومات داخلها بحيث تكون الخلايا البنوية الجديدة مماثلة بالضبط أو مطابقة للخلايا التي نشأت منها.

يحدث الانقسام الميتوزي في سلسلة من أربع خطوات. تعرف هذه الخطوات أيضًا بأطوار الانقسام الميتوزي. نطلق على هذه الأطوار الأربعة الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي. ولكن انقسام الخلايا لا يستمر بشكل دائم. فتقضي معظم الخلايا معظم دورة حياتها فيما نسميه الطور البيني. كلمة «بيني» تعني الحدوث بين شيئين. والطور البيني هو المرحلة التي تعيشها الخلية بين دورات الانقسام الميتوزي. أثناء الطور البيني، تؤدي الخلية وظائفها العادية. ثم عند مرحلة معينة من الطور البيني، تبدأ الخلية في الاستعداد للانقسام الميتوزي. ويحدث هذا الاستعداد بشكل رئيسي داخل النواة.

بدلًا من استخدام الخلية البشرية التي تحتوي على ستة وأربعين كروموسومًا، دعونا نوضح هذه العملية باستخدام خلية ذبابة الفاكهة التي تحتوي على ثمانية كروموسومات. لكي تستعد كروموسومات الخلية للانقسام الميتوزي، تكون هذه الكروموسومات أثناء الطور البيني نسخًا متماثلة من نفسها. ويسمى ذلك بتضاعف الحمض النووي ‪(DNA)‬‏. تظل الخلية التي تحتوي على هذه الكروموسومات المتضاعفة في الطور البيني حتى تبدأ عملية الانقسام الميتوزي.

يبدأ الانقسام الميتوزي بالطور التمهيدي. أثناء الطور التمهيدي، تحدث تغيرات عديدة داخل الخلية. وتصبح الكروموسومات أكثر وضوحًا. أثناء الطور البيني، تكون الكروموسومات ممتدة في شرائط طويلة ورفيعة، ولا تكون مرئية عادة تحت المجهر الضوئي. يطلق على هذه الشرائط الطويلة كروماتين. خلال الطور التمهيدي، تلتف الكروموسومات في تراكيب مكثفة بإحكام. وهذا يسهل رؤيتها. يظهر كل كروموسوم على شكل حرف ‪X‬‏ تقريبًا.

يسمى كل نصف من الكروموسوم المتضاعف كروماتيدًا شقيقًا. والكروماتيدان الشقيقان هما نسختان متماثلتان. في الواقع، عندما ينفصلان أحدهما عن الآخر، يصبح كل كروماتيد شقيق كروموسومًا منفردًا. تكون الكروماتيدان الشقيقان عندما تضاعف الكروموسوم أثناء الطور البيني. وموقع التقاء الكروماتيدين الشقيقين، الذي يجعلهما يظهران على شكل حرف ‪X‬‏، يسمى السنترومير.

خلال الطور التمهيدي أيضًا، تبدأ النواة في التهدم. ويبدأ الغلاف النووي، وهو الغشاء الذي يحيط بالنواة، في التفكك والذوبان. في خلايا الحيوانات، مثل خلية ذبابة الفاكهة، يبدأ تركيب خاص يسمى الجسم المركزي في تكوين ما نسميه مغزل الانقسام الميتوزي. يساعد مغزل الانقسام الميتوزي على تنظيم كل ما يحدث أثناء الانقسام الميتوزي. وهو مهم للغاية في الأطوار التالية. لاحظ أنه لا تحتوي جميع الخلايا على جسم مركزي. في الواقع، لا تحتوي خلايا النبات على جسم مركزي. تستخدم هذه الخلايا أنواعًا أخرى من التراكيب لتحريك كروموسوماتها أثناء الانقسام الميتوزي.

الطور الثاني من الانقسام الميتوزي هو الطور الاستوائي. أثناء الطور الاستوائي، يرتبط مغزل الانقسام الميتوزي بسنترومير الكروموسومات. ويساعد مغزل الانقسام الميتوزي الكروموسومات على الاصطفاف في منتصف الخلية. نسمي هذا الموضع الذي تصطف فيه الكروموسومات صفيحة الطور الاستوائي. ونشير إلى هذا الموقع أحيانًا بخط استواء الخلية. ومصطلح «خط الاستواء» يعني الخط الأوسط، بالضبط مثل الخط الأوسط التخيلي حول كوكبنا المسمى خط الاستواء.

يسمى الطور الثالث للانقسام الميتوزي بالطور الانفصالي. أثناء الطور الانفصالي، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة بعضها عن بعض. ويسحب مغزل الانقسام الميتوزي الكروماتيدات نحو طرفي الخلية المتقابلين. وعلى نحو مشابه لوصفنا الخلية بأن لها خط استواء، نشير أحيانًا إلى طرفي الخلية المتقابلين بالقطبين، نوعًا ما مثل القطبين الشمالي والجنوبي على كوكبنا. تذكر أن كل كروماتيد شقيق هو نسخة مماثلة من الآخر. إذن في نهاية هذه الخطوة، يكون لكل طرف من طرفي الخلية مجموعة كاملة متماثلة من الكروموسومات.

أما الطور الرابع والأخير من الانقسام الميتوزي، فيسمى الطور النهائي. خلال الطور النهائي، تبدأ نواتان جديدتان في التكون. تنفك الكروموسومات، وتصبح أقل وضوحًا. وتكون نواة الخلية قد نجحت في تكوين نسخة مماثلة من نفسها. وصار السيتوبلازم جاهزًا للانقسام إلى جزأين. بعد الانقسام الميتوزي، تنفصل الخلية ومحتوياتها إلى خليتين جديدتين. تصف أطوار الانقسام الميتوزي كيف يمكن أن تنقسم خلية إلى خليتين بنويتين جديدتين متماثلتين.

يستخدم الانقسام الميتوزي بوجه عام في نمو الكائنات الحية المتعددة الخلايا، والحفاظ عليها، وتجديد خلاياها. فعندما تكبر الكائنات الحية وتنمو طوال مداها العمري، يكون الانقسام الميتوزي الخلايا الجديدة التي تحتاجها. وعندما تتلف الخلايا القديمة وتموت، يكون الانقسام الميتوزي خلايا جديدة تحل محلها. وحينما تتعرض الكائنات الحية لإصابات، يكون الانقسام الميتوزي خلايا جديدة لتعويض الخلايا التي تعرضت للتلف.

تتضمن وظيفة أخرى للانقسام الميتوزي نوعًا معينًا من التكاثر. فيستخدم الانقسام الميتوزي في التكاثر اللاجنسي في بعض الكائنات الحية البسيطة المتعددة الخلايا. على سبيل المثال، الهيدرا هي نوع من الحيوانات البسيطة والصغيرة جدًّا التي تعيش في المياه العذبة. عند التكاثر بالتبرعم، تنمو الهيدرا الأصغر حجمًا من أحد جوانب جسم الكائن الأبوي. وتنشأ الهيدرا من مجموعة صغيرة من الخلايا. ومع مرور الوقت، تنمو حتى تصبح فردًا جديدًا. وبمجرد أن يكون النسل كبيرًا بما يكفي للعيش بمفرده، ينفصل عن جسم الكائن الأبوي. ويبدأ النسل حياته في مكان آخر. ولأن هذا النسل هو نتيجة للانقسام الميتوزي، فإنه يكون مطابقًا وراثيًّا للكائن الأبوي الذي جاء منه.

يمكن استخدام الانقسام الميتوزي في التكاثر اللاجنسي، ولكن احذر من الخلط بينه وبين الانشطار الثنائي. فإن الانقسام الميتوزي يحدث في الأساس في الكائنات الحية المتعددة الخلية. وإن كانت بعض الكائنات الحية الوحيدة الخلية، مثل الخميرة، تتكاثر أيضًا عن طريق الانقسام الميتوزي. أما الانشطار الثنائي، فهو المصطلح الذي نستخدمه عادة لوصف التكاثر اللاجنسي في الكائنات الحية الوحيدة الخلية.

قبل أن نلخص هذا الدرس، دعونا نستعرض كيف يلعب الانقسام الميتوزي دورًا في أحد الأمراض الشائعة.

ذكرنا سابقًا أن معظم الخلايا تقضي عادة معظم دورة حياتها في الطور البيني. يحدث الطور البيني بين دورات الانقسام الميتوزي، وهو المرحلة التي تؤدي فيها الخلايا وظائفها العادية. في بعض الأحيان، يحدث شيء ما لإحدى الخلايا يجعلها تتخطى العديد من المراحل المهمة في الطور البيني. ومن ثم يحدث خلل في دورة الخلية في هذه الخلايا. ويتسبب ذلك في تكرار الخلايا للانقسام الميتوزي دون توقف. ونتيجة لذلك، تنمو الخلايا وتتضاعف بسرعة. وعندما يحدث ذلك، يسمى المرض الناتج عنه بالسرطان.

تنمو الخلايا السرطانية، وتنقسم بسرعة أكبر بكثير من الخلايا العادية. وتكون أولًا عادة كتلة نسميها ورمًا. في بعض الأحيان، تنفصل هذه الخلايا السريعة الانقسام عن الورم وتتحرك في جميع أنحاء الجسم. وعندما يحدث ذلك، نقول إن السرطان انتشر. يمكن أن تنمو الخلايا السرطانية المتحركة مكونة أورامًا جديدة في أجزاء أخرى من الجسم وتسبب مشكلات صحية خطيرة. ونظرًا لأن السرطان يحدث بسبب تضاعف خلايا الجسم نفسه بشكل خارج عن السيطرة، فقد يكون من الصعب جدًّا علاجه.

دعونا نلخص هذا الدرس بمراجعة ما تعلمناه عن الانقسام الميتوزي. في هذا الفيديو، تعرفنا على الانقسام الميتوزي. تعلمنا أن الانقسام الميتوزي ينتج خلايا بنوية متماثلة وراثيًّا. وعلمنا أن الانقسام الميتوزي يلعب دورًا في نمو الكائنات الحية المتعددة الخلايا الحقيقية النواة والحفاظ عليها وتجديد خلاياها. وعلمنا أيضًا أن الانقسام الميتوزي يلعب دورًا في بعض أنواع التكاثر اللاجنسي. واستعرضنا الأطوار الأربعة للانقسام الميتوزي. هذه الأطوار هي الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي.