أهمية الانقسام الميتوزي
يعتبر الانقسام الميتوزي من أهمية كبرى للخلايا والنمو واستمرارية النوع في معظم الكائنات الحية، بدءًا من الأميبا وحتى الإنسان، حيث يتمثل دوره الأساسي في:
النمو
يساهم الانقسام في تكون الجنين فالانقسام يحدث لكي يحافظ على عدد الكروموسومات الأصلية وبعد الانقسام في عدد الكروموسومات يتم الإندماج بين قسمين يمثلوا الجنين والعدد الكامل من الكروموسومات فهم يندمجوا لتكوين الجنين ويستمر هذا النمو طوال حياة الكائن الحي ، في النباتات والحيوانات والفطريات وهذه هي الطريقة التي يتم الحفاظ بها على مجموعة الكروموسومات الأصلية.
إستبدال الخلايا
يتم استبدال الخلايا القديمة بأخرى جديدة عندما تتعرض الخلية الأصلية للتلف أو الإصابة، وذلك عن طريق الانقسام الميتوزي الذي يؤدي إلى إنشاء خلايا جديدة تحمل نفس عدد الكروموسومات ونفس الصفات .
من الأمثلة على هذا الأمر هو شفاء جروح أو كسور في العظام، حيث تحل الخلايا القديمة محلها خلايا جديدة لضمان استمرار الوظائف عن طريق الانقسام الميتوزي ويحدث تجديد الخلايا باستمرار في النباتات أو الحيوانات أو الفطريات في جميع أنحاء الجسم .
تتم عملية موت الخلايا المبرمج باستمرار، وعلينا استبدال هذه الخلايا بشكل مستمر للحفاظ على حياة الكائن، ويعتبر الانقسام الخلوي سببًا وراء قدرتنا على شفاء الجروح واستبدال الخلايا التالفة.
التكاثر اللاجنسي
تقوم الكائنات وحيدة الخلية وبعض الكائنات متعددة الخلايا على الانقسام الميتوزي للتكاثر اللاجنسي وذلك حتى تستمر وتتكاثر فهذه هي الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تتكاثر بها هذه الخلايا وهو يقوم بنقل الكروموسومات من الخلية الأصلية إلى الخليتين الجديدين بنفس العدد من الكروموسومات .
ويشير هذا إلى التكاثر عن طريق التجزئة أو التقسيم بين الخلايا كما يحدث في بلاناريا، والتكاثر عن طريق التبرعم كما يحدث في شقائق النعمان البحرية، وتتكاثر العديد من النباتات باستخدام الانقسام الميتوزي .
كيف يتم الانقسام الميتوزي
وهو مصطلح أطلق في أول مرة في عام 1887 عن طريق عالم التشريح الألماني واتر فليمنج Water Fleming وهو مصطلح يأتي من اللغة اليونانية وينقسم إلى “لف الخيط” من الميتوس و “الفعل أو العملية” من جزء الانقسام ويرجع هذا المصطلح إلى مظهر الخيط المشوه لكروماتين نواة الخلية في المراحل الأولى من الانقسام
الانقسام الميتوزي وهو عملية انقسام الخلية التي تنقسم من خلالها نواة الخلية في عدة مراحل مما يؤدي إلى ظهور خليتين أبنتين متطابقتين ويحدث الانقسام الميتوزي في جميع الخلايا حقيقية النواة (النباتات والحيوانات والفطريات) ولا يتم إلا في وجود نواة لذا فإن الكائنات الحية التي لا تحتوي على نواه لا تقوم بالانقسام الميتوزي .
مراحل الانقسام الميتوزي
تتألف عملية الانقسام من عدة مراحل، ويمكن تقسيم مراحل الانقسام الميتوزي إلى خمس مراحل، وهي: المرحلة التمهيدية، المرحلة الما قبل الاستوائية، المرحلة الاستوائية، المرحلة الانعزالية، المرحلة النهائية. وهناك بعض الكتب التي تقسمها إلى أربعة مراحل فقط وتدمج المرحلة الأولى معها، وهناك اختلافات بين ما يحدث في هذه المراحل بين النباتات والحيوانات، ولكن جميع الخلايا تحدث فيها انقسام ميتوزي ويجب أن تمر بهذه المراحل .
الطور التمهيدي
هذه هي المرحلة الأطول في عملية الانقسام وتتضمن العديد من الأحداث المهمة مثل هجرة المراكز وتنظيم ألياف المغزل وتفكك الغلاف النووي والنواة.
يحدث في المرحلة التمهيدية للخلايا الحيوانية تكثيف ألياف الكروماتين، وينتقل زوجان من المريكزات من خارج النواة مباشرةً إلى الأطراف القطبية للخلية، ويزيد ذلك من تحريك الأنابيب الدقيقة من السيتوبلازم إلى ألياف المغزل .
نظرًا لعدم وجود مركزات في النباتات والفطريات، فإنها لا تقوم بهذه الخطوة، حيث يتم في هذه الخطوة تفكك الغلاف النووي والنواة وإطلاق الكروماتين في الداخل، ويتكثف الكروماتين وتصبح الكروموسومات مرئية، وهذه الكروموسومات متطابقة ناتجة عن الكروماتيدات الشقيقة .
ويجب أن تكون الخلايا الجديدة متساوية في الحمض الننوي ومتطابقة وللتأكد من أن خلية واحدة لا تنتهي بنسختين من كروموسوم واحد بينما تنتهي الخلية الأخرى بنسخ صفرية من هذا الكروموسوم يتم ذلك من خلال عمل ألياف المغزل التي تقوم بسحب محتويات الخلية الوليدة إلى جانب بينما يتم سحب “النصف” الآخر نحو الطرف الآخر
الطور ما قبل الاستوائي
هذه المرحلة هي واجهة بين المرحلة التمهيدية والمرحلة الاستوائية، حيث يتم إعداد الخلية بشكل أكبر للمرحلة الاستوائية. يتم ربط ألياف المغزل بحركة كل كروموسوم على جوانب متقابلة من السنترومير، وكل كروماتيد متصل بأليافه من المغزل .
تتألف ألياف المغزل من أنابيب حركية دقيقة، ثم تهاجر الكروموسومات إلى المستوى الاستوائي أو لوحة الطور، التي تكون عمودية على ألياف المغزل، ويجب أن ينتهي الكروماتيد الواحد في خلية واحدة، وهي مرحلة نمو الخلية .
الطور الإستوائي
يشير الطور الاستوائي إلى ترتيب الكروموسومات في الصف الاستوائي بعد المرحلة الأولى، حيث يتم ترتيب كل مركز مع الصف الاستوائي، بينما تمتد الأذرع الكروموسومية نحو القطبين، ويكون كل كروماتيد شقيق مرتبطا في هذه المرحلة على جانب مختلف من الصف الاستوائي. إنها المرحلة التي تقوم الخلية فيها بتكرار الكروموسومات الخاصة بها، ويتكون الآن كل كروموسوم من اثنين من الكروماتيدات الشقيقتين.
الطور الإنعزالي
تعتبر مرحلة الأنافاز Anaphase من أقصر مراحل الانقسام الخلوي، حيث يحدث فيها فصل الكروماتيدات الشقيقة وهجرتها بعيدًا عن بعضها البعض إلى أطراف الخلية، ويؤدي ذلك إلى تشكيل الكروموسومات الجديدة، ويستخدم المحركات الجزيئية ATP لتقصير الألياف المغزلية المتصلة بكل كروماتيدة شقيقة .
تتكون الكروموسومات من كروماتيدات شقيقة متطابقة وراثيا تسمى كروموسومات الابنة، ويعرف هذا الحدث باسم الانفصال. وكلما قصرت ألياف المغزل أكثر، زاد فصل كروموسومات الابنة حتى تم تجميعها في نهايات مقابلة للخلية. وفي هذه المرحلة، يتواجد عدد ثنائي الصبغيات من الكروموسومات في كل قطب. وهذه المرحلة هي التي تضمن للخلية وجود كروموسومات مكررة والاستعداد للانفصال .
الطور النهائي
التيلوفاز هو المرحلة الأخيرة من الانقسام حيث تتواجد مجموعتان من الكروموسومات ثنائية الصبغيات في كل قطب من أقطاب الخلية، ثم يحدث التحلل الخلوي لتقسيم الخلية إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. في الخلايا الحيوانية، ينكمش السيتوبلازم بشكل يؤدي إلى تقسيم الخلية إلى نصفين.
في الخلايا النباتية، يتم وضع صفيحة الخلية في المستوى الاستوائي وتصبح هذه الصفيحة الوسطى للخلية النباتية فيما بعد. ثم يتم تحميل الكروموسومات لتصبح كروماتين، ويتم إصلاح النواة. بعد ذلك، يتشكل الغلاف النووي حول الكروماتين والنواة، وتختفي ألياف المغزل. تدخل الخلية في المرحلة البينية، وهي المرحلة التي تفصل الخلية فيها الكروموسومات المتماثلة لتشكيل مجموعتين كاملتين. تنقسم الخلية إلى خليتين جديدتين .
طفرات الانقسام الميتوزي
يمكن أن يحدث الخطأ في الطور الإستوائي عندما تنتقل الكروموسومات إلى مركز الخلية وتصطف في منطقة لوحة الطور الطوري وقد يحدث أن يتم محازاة نسختين من الكروموسوم في خلية واحدة والخلية الأخرى لا تحتوي على أي منهما أي ستتواجد خلية واحدة بها كروموسومات إضافية وخلية ابنة بها كروموسومات ناقصة ويمكن أن تؤدي هذه الطفرات إلى نتائج ضارة مثل موت الخلايا أو المرض العضوي أو السرطان.