دورة الخلية

الطور النهائي

وفي هذا الصدد، يحصل الانقسام الفتيلي في حقيقيات النوى حصرًا ولكن يحدث بطرق مختلفة ضمن الأنواع المختلفة. مثلًا، تخضع الخلايا الحيوانية لانقسام فتيلي «مفتوح» حيث يتفكك الغلاف النووي قبل أن تنفصل الصبغيات، في حين أن الفطريات مثل الرَّشَّاشِيَّةُ المُعَشِّشَة والسُّكَيراءُ الجِعَوِيَّة تخضع لانقسام فتيلي «مغلق» حيث تنقسم الصبغيات ضمن نواة خلوية سليمة الغشاء.

طور انقسام السيتوبلازم (فصل جميع مكونات الخلية)

وفي هذا الصدد، نظرًا لأن الانقسام السيتوبلازمي عادةً ما يحصل بالتزامن مع الانقسام الفتيلي فيُستعمل مصطلح طور الانقسام الفتيلي بالتبادل مع الطور إم. مع ذلك فهناك الكثير من الخلايا التي يحصل فيها الانقسام الفتيلي والانقسام السيتوبلازمي بشكل منفصل، وتشكل خلايا وحيدة مع نوى متعددة ضمن عملية تسمى Endoreduplication. يحصل هذا بشكل ملحوظ بين الفطريات والعفن الغروي ولكن يوجد في مجموعات مختلفة. حتى لدى الحيوانات، قد يحصل الانقسام الفتيلي والانقسام السيتوبلازمي بشكل منفصل، مثلًا خلال مراحل معينة من تطور ذبابة الفاكهة الجنينية. يمكن أن تؤدي الأخطاء في الانقسام الفتيلي إلى موت الخلية عبر الاستماتة أو حدوث الطفرات التي تؤدي إلى السرطان.

وفي هذا السياق، يتبع الانقسام الفتيلي مباشرةً بانقسام السيتوبلازم الذي يقسم النواة والسيتوبلازما والعضيات وغشاء الخلية إلى خليتين تحتويان على حصص متساوية على وجه التقريب من هذه المكونات الخلوية. يحدد الانقسام الفتيلي وانقسام السيتوبلازم معًا انقسام الخلية الأم إلى خليتين متطابقتين وراثيًا بالنسبة لبعضهما وللخلية الأم. هذا يمثل نحو 10% من الدورة الخلوية.

ومن ناحية أخرى، الانقسام الفتيلي هو مرحلة تفصل بها الخلية حقيقية النواة الصبغيات ضمن نواتها إلى مجموعتين متطابقتين ضمن نواتين. أثناء عملية الانقسام الفتيلي تتكثف الصبغيات وتتعلق على الأُنَيبوبات الميكروية التي تسحب الصبيغيات الشقيقة إلى جانبي الخلية.

متابعة الدورة الخلوية والدخول في طور التركيب

من جانب آخر، التوقف في الطور جي 1 وبالتالي إما أن تدخل في الطور جي صفر أو تعيد الدخول في الانقسام الخلوي.

الطور جي 2 (طور النمو)

ومن جهة أخرى، يحصل الطور جي 2 بعد تضاعف الحمض النووي وهي مرحلة من تصنيع البروتين وتسارع في نمو الخلية لتحضير الخلية للانقسام الفتيلي. خلال هذا الطور تبدأ الأُنَيبوبات الميكروية بإعادة التنظيم لتشكل المغزل (مرحلة ما قبل الطور التمهيدي). يجب أن يتم التحقق من الخلايا في نقطة التحقق في جي 2 قبل الشروع بالانقسام الفتيلي وذلك للتحقق من أي أعطاب في الحمض النووي في الصبغيات. تُنظم نقطة التحقق في جي 2 من قبل البروتين الورمي بّي 53. في حال وجود أعطاب في الحمض النووي فسيقوم البّي 53 إما بإصلاحه أو بتحريض الاستماتة. في حال كان بّي 53 غير وظيفي أو طافر فقد تتابع الخلايا ذات الحمض النووي المعطوب الدورة الانقسامية مما سيؤدي إلى نشوء السرطان.

طور الانقسام الفتيلي (انفصال الصبغيات)

وفي هذا الصدد، إيقاف الدورة الخلوية والدخول في الطور جي صفر والخضوع للتمايز

• الطور التمهيدي
• طليعة الطور التالي
• الطور التالي
• طور الصعود

وفي هذا السياق، يتكون الطور إم القصير نسبيًا من الانقسام النووي. هذا الطور معقد ومنظم للغاية. ينقسم تسلسل الأحداث إلى أطوار تقابل إكمال مجموعة واحدة من الأنشطة وبداية المرحلة التالية. تُعرف هذه الأطوار على التتابع بالأسماء التالية:

ومن ناحية أخرى، يبدأ الطور إس اللاحق عندما يبدأ تركيب الحمض النووي، عندما ينتهي تكون كل الصبغيات قد انقسمت أي أن كل صبغي يتكون من زوج من الصبيغيات. وهكذا وخلال هذا الطور فإن كمية الحمض النووي في الخلية تكون قد تضاعفت، على الرغم من أن الصِّيغَةُ الصِّبْغِيَّة وعدد الصبغيات لم يتغير. تكون معدلات انتساخ الحمض النووي الريبي وتصنيع البروتين متدنية جدًا خلال هذا الطور. الاستثناء الوحيد هو تصنيع الهيستون الذي يتم بأغلبه خلال هذا الطور.

كذلك، تسمى نقطة التقرير بنقطة التحقق (نقطة التقييد). تسمى نقطة التحقق هذه بنقطة التقييد أو ستارت وتُنظم من قبل ساكلينات إس/جي 1 التي تسبب الانتقال من الطور جي 1 إلى طور التركيب. عبور نقطة التحقق في جي 1 يُلزم الخلية بالانقسام.

الطور إس (طور تضاعف الحمض النووي)

ثانيا: طور الانقسام الخلوي

الطور جي صفر (طور السكون)

علاوةً على ذلك، الطور جي صفر هو طور راحة، إذ تغادر الخلية الدورة الانقسامية وتتوقف عن الانقسام. تبدأ الدورة الانقسامية الخلوية بهذا الطور. تستعمل عبارة «الطور ما بعد الانقسام الفتيلي» أحيانًا للإشارة إلى كل من الخلايا الساكنة والخلايا الهرمة. تدخل الخلايا غير المتكاثرة (غير المنقسمة) في حقيقيات النوى عديدة الخلايا بشكل عام إلى الطور جي صفر الساكن من جي 1 وقد تبقى ساكنة لفترة زمنية طويلة أحيانًا وربما إلى الما لا نهاية (كما هو الحال في كثير من الأحيان بالنسبة للأعصاب). هذا شائع جدًا بالنسبة للخلايا المتمايزة بشكل كامل. تحصل الشيخوخة الخلوية كاستجابة لتضرر الحمض النووي والإجهاد الخارجي وعادةً ما تسبب توقف في الطور جي 1. تدخل بعض الخلايا الطور جي صفر بشكل شبه دائم وتعتبر في طور ما بعد الانقسام الفتيلي مثل بعض خلايا الكبد والمعدة والكلى. الكثير من الخلايا لا تدخل الطور جي صفر وتستمر بالانقسام طوال حياة الكائن الحي كالخلايا الظِهَارِيّة مثلًا.

إضافةً إلى ذلك، يوجد نوعان من الانقسام الخلوي هما الانقسام غير المباشر والانقسام الاختزالي والذي ينتهي بتكوين خليتين، تدخل كل خلية منهما طورا بينيا جديدا.

من جهة ثانية، الشيخوخة الخلوية هي كذلك حالة تحدث كاستجابة لتضرر الحمض النووي أو تَدَرُّكه مما يجعل سلالة الخلية لَاعَيُوشة، وهي غالبًا ما تكون بديلًا كيميائيًا حيويًا لتدمير الخلية لنفسها من خلال الاستماتة.

الطور البيني

في هذا الإطار، يشتمل الطور البيني على ثلاثة أطوار وهي جي 1 وإس وجي 2 يليه دورة الانقسام الفتيلي والانقسام السيتوبلازمي. تتضاعف محتويات نواة الخلية من الحمض النووي خلال الطور إس (طور التركيب).

علاوةً على ذلك، الطور جي 1 (طور النمو الأول أو طور فجوة ما بعد الانقسام الفتيلي)

وفي هذا السياق، الطور البيني عبارة عن سلسلة من التغيرات التي تطرأ على الخلية المتشكلة حديثًا ونواتها قبل أن تصبح قادرة على الانقسام مرة أخرى. ويسمى كذلك الطور التحضيري أو الطور بين مراحل الانقسام الفتيلي. يدوم الطور البيني عادةً لما لا يقل عن 91% من المدة الإجمالية لدورة حياة الخلية.

وعلى صعيد آخر، يسمى الطور الأول خلال الطور البيني من نهاية المرحلة إم السابقة إلى بداية تركيب الحمض النووي جي 1 (جي تشير إلى الفجوة). ويسمى كذلك طور النمو. تُستأنف خلال هذه المرحلة الأنشطة الحيوية للخلية، التي تباطأت إلى حد كبير خلال الطور إم، بمعدل مرتفع. تتفاوت مدة الطور جي 1 إلى حدّ كبير، حتى بين الخلايا المختلفة من نفس النوع. تزيد الخلية في هذا الطور إمدادها من البروتينات وتزيد من عدد عضيّاتها (كالميتاكوندريا والريبوسومات) ويزداد حجمها. يوجد أمام الخلية في الطور جي 1 ثلاثة خيارات.

الأطوار

طور التركيب: يتضاعف الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين.

من جانب آخر، أولاً: الطور البيني : ويستغرق 90% من زمن الدورة، ويتضمن ثلاث فترات هي:

وفي السياق ذاته، تتكون دورة الخلية من طورين متبادلين هما الطور البيني وطور الانقسام الخلوي.

ومن جهة أخرى، طور النمو الأول: يتضاعف فيه عدد عضيات الخلية وانزماتها، وبالتالي يزداد حجم الخلية.

طور النمو الثاني: تنمو الخلية سريعا تأهبًا للانقسام.

نقاط التحقق

إضافةً إلى ذلك، الانتقال جي 1/إس هو مرحلة محددة للسرعة في الدورة الخلوية ويعرف كذلك باسم نقطة التقييد. هذه هي النقطة التي تقوم الخلية عندها بالتحقق فيما إن كان لديها ما يكفي من المواد الخام لتنسخ الحمض النووي بشكل كامل (الأسس النيكليوتيدية، سينثاز الحمض النووي، الكروماتين إلخ). الخلية المعطوبة أو غير السليمة ستعلق عند نقطة التحقق هذه.

علاوةً على ذلك، تُستعمل نقاط التحقق الخلوية من قبل الخلية لمراقبة وتنظيم سير عملية الدورة الخلوية. تمنع نقاط التحقق استمرار الدورة الخلوية عند نقاط معينة مما يسمح بالتحقق من نقاط ضرورية في أطوار معينة وإصلاح أعطاب الحمض النووي. لا يمكن أن تنتقل الخلية إلى المرحلة التالية في حال لم تحقق متطلبات عبور نقطة التحقق. تتكون نقاط التحقق عادةً من شبكة من البروتينات المنظمة التي تراقب وتفرض تقدم الخلية خلال المراحل المختلفة من الدورة الخلوية.

من جهة ثانية، يلعب تنظيم نقاط التحقق دورًا مهمًا في تطور الكائن الحي. في التكاثر الجنسي وعندما تُخصّب البويضة وعندما يرتبط الحيوان المنوي بالبيضة فإنه يطلق إشارات تُعلم البويضة أنها خُصّبت. من بين أمور أخرى، هذا يحث الخَلِيَّةُ البَيضِيَّة الملقحة على العودة من حالتها السابقة، حالة السكون أو جي صفر، إلى الدورة الخلوية ومتابعة الانقسام الفتيلي والانشطار.

وفي هذا السياق، نقطة التحقق جي 2/إم هي النقطة التي تضمن عندها الخلية أنها تحوي ما يكفي من السيتوبلازما والفوسفوليبيدات لإنتاج خليتين بنتين. ولكن الأهم من ذلك في بعض الأحيان أنها تتحقق لمعرفة فيما إذا كان هذ هو الوقت المناسب للانتساخ. هناك بعض الحالات التي تحتاج فيها الكثير من الخلايا أن تنتسخ بوقت واحد (مثلًا، يجب أن يكون للجنين في طور التشكل توزيع متناظر للخلايا إلى أن يبلغ نقطة الأُرَيمَة الوسطى). يتم هذا عن طريق التحكم بنقطة جي2/إم.

وفي هذا الصدد، هناك الكثير من نقاط التحقق وذلك لضمان عدم انتقال الحمض النووي الضعيف أو التالف إلى الخلايا البنات. توجد ثلاث نقاط تفتيش رئيسية: النقطة جي 1/إس، النقطة جي 2/إم ونقطة الطور التالي (الفتيلي).

وعلى صعيد آخر، يلعب بّي 53 دورًا هامًا في تحريض آليات التحكم في كل من نقاط التحقق جي 1/إس وجي 2/إم. فضلًا عن بّي 53 فإنه يتم البحث في منظمات نقاط التحقق ودورها في نمو السرطان وانتشاره بشكل مكثف.

وفي هذا السياق، في حين أن هذه هي نقاط التفتيش الرئيسية الثلاث إلا أنه ليس بالضرورة أن تمر بها كل الخلايا بهذا الترتيب في كل انتساخ. تتسبب أنواع كثيرة من السرطان بحدوث طفرات تسمح للخلايا بعبور نقاط التحقق بسرعة أو بتجاوزها بالكامل حتى. والانتقال من الطور إس إلى الطور إم إلى الطور إس على التوالي على وجه التقريب. لأن هذه الخلايا قد خسرت نقاط التحقق فسيتم تجاهل أي طفرات في الحمض النووي وستمرر إلى الخلايا البنات. هذا هو سبب ميل الخلايا السرطانية إلى مراكمة الطفرات بشكل أسي. بصرف النظر عن الخلايا السرطانية، هناك الكثير من الخلايا المتمايزة بالكامل التي لا تنتسخ لاحقًا وتبقى في الطور جي صفر إلى حين موتها، مما يُلغي الحاجة إلى نقاط التحقق. اقترح نموذج بديل لاستجابة الدورة الخلوية إلى تلف الحمض النووي ويُعرف باسم نقاط التحقق ما بعد الانتساخ.

كذلك، نقطة الطور التالي هي نقطة تحقق بسيطة إلى حد ما إذ أنه بمجرد أن تكون الخلية قد بلغت الطور التالي فإنها ستخضع للانقسام حكمًا. مع ذلك فهذا لا يعني أنها غير مهمة. تقوم الخلية في نقطة التحقق هذه بالتحقق فيما إذا كان المغزل قد تشكل وأن جميع الصبغيات مصطفة بمحاذاة المغزل قبل بدء طور الصعود.