دورة الخلية وانقسامها
دورة الخلية هي التسلسل المنظم الذي تضاعف به الخلية محتوياتها وتنقسم إلى خليتين ابنتين، وتحكمها أنظمة تحكم تفرض التوقيت والترتيب الصحيحين.
Definition
دورة الخلية هي السلسلة المتكررة من الأحداث، التي تشمل تضاعف الحمض النووي (DNA) والانقسام، والتي تتحول بموجبها خلية واحدة إلى خليتين؛ وانقسام الخلية هو التقسيم الفيزيائي لمحتويات الخلية إلى خلايا ابنة.
Scope
يغطي هذا المجال مراحل دورة الخلية، ونظام التحكم الجزيئي المكون من السيكلينات والكينازات المعتمدة على السيكلين ونقاط الفحص الخاصة بها، وآليات الانقسام المتساوي (mitosis) والانقسام السيتوبلازمي (cytokinesis) التي توزع الكروموسومات المتضاعفة، والانقسام الاختزالي (meiosis)، وهو الانقسام المتخصص الذي ينتج الأمشاج.
Sub-topics
Core questions
- ما هي مراحل دورة الخلية وماذا يحدث في كل منها؟
- كيف تدفع السيكلينات والكينازات المعتمدة على السيكلين تقدم دورة الخلية؟
- كيف تضمن نقاط الفحص حدوث الأحداث بالترتيب الصحيح؟
- كيف يختلف الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي في نتائجهما؟
Key theories
- تحكم السيكلين-CDK في دورة الخلية
- يُدفع تقدم دورة الخلية بواسطة الكينازات المعتمدة على السيكلين التي ترتفع وتنخفض فعاليتها مع تخليق وتدمير شركاء السيكلين، مما يحفز كل انتقال مرحلي بالترتيب.
- التحكم الجيني في دورة انقسام الخلية
- تؤدي الطفرات في جينات محددة إلى إيقاف دورة الخلية عند نقاط معينة، مما يوضح أن الانقسام يحكمه برنامج جيني منظم وليس سلسلة سلبية من التفاعلات.
Mechanisms
تتقدم دورة الخلية عبر المرحلة G1، والمرحلة S حيث يتضاعف الحمض النووي (DNA)، والمرحلة G2، والمرحلة M حيث تنقسم الخلية. يقوم نظام تحكم يعتمد على الكينازات المعتمدة على السيكلين (cyclin-dependent kinases)، التي تنشط بواسطة السيكلينات (cyclins) وتعدل بواسطة الفسفرة والمثبطات، بتحفيز الانتقالات. تراقب نقاط الفحص حجم الخلية، وسلامة الحمض النووي، واكتمال التضاعف، وارتباط الكروموسومات، وتوقف التقدم حتى يتم استيفاء الشروط. في المرحلة M، يقوم المغزل الانقسامي (mitotic spindle) بفصل الكروموسومات ويقسم الانقسام السيتوبلازمي السيتوبلازم؛ ويضيف الانقسام الاختزالي خطوة إعادة التركيب وانقسامًا ثانيًا لتنصيف عدد الكروموسومات.
Clinical relevance
تكمن دورة الخلية وراء النمو وتجديد الأنسجة والتكاثر، ويعد نظام التحكم فيها حجر الزاوية في بيولوجيا الخلية والتطور. المعالجة هنا وصفية وغير توجيهية.
History
حددت وراثيات الخميرة التي قام بها هارتويل جينات دورة انقسام الخلية ونقاط الفحص؛ وحدد نيرس الكيناز الرئيسي المعتمد على السيكلين، واكتشف هانت السيكلينات كمنظمات تُدمر بشكل دوري، مما أرسى معًا التحكم الجزيئي في دورة الخلية.
Key figures
- Leland Hartwell
- Paul Nurse
- Tim Hunt
- David Morgan
Related topics
Seminal works
- evans1983
- hartwell1974
Frequently asked questions
- ما هي الكينازات المعتمدة على السيكلين؟
- هي إنزيمات تدفع دورة الخلية إلى الأمام عن طريق فسفرة البروتينات المستهدفة، ولكن فقط عندما ترتبط بشريك سيكلين، لذا يتم توقيت نشاطها بارتفاع وانخفاض السيكلينات.
- ما هو الغرض من نقاط فحص دورة الخلية؟
- توقف نقاط الفحص الدورة حتى يتم استيفاء الشروط الرئيسية، مثل اكتمال تضاعف الحمض النووي وسلامته، والارتباط الصحيح للكروموسومات، مما يضمن أن الانقسام ينتج خلايا ابنة صحيحة.