انقسام الخلايا

الدرس الأول

انقسام الخلايا

أنظر وأتساءل

يبدأ الضفدع حياته، كما في الحيوانات كلها، من خلية واحدة. يمكن للخلايا أن تنمو، ولكن هناك حدًا أعلى للحجم الذي يمكن أن تنمو إليه الخلية. فكيف تنمو خلية واحدة لتصبح ضفدعًا مكتمل النمو؟

أستكشف

نشاط استقصائي

كيف تصبح الخلية الواحدة عدة خلايا؟

الهدف

كيف تصبح خلية واحدة مخلوقًا حيًا مكتمل النمو؟ لمعرفة المزيد عن هذا الموضوع أفحص عددًا من الشرائح التي تبين خلايا في مراحل مختلفة من الانقسام الخلوي، تلك العملية التي تؤدي إلى إنتاج المزيد من الخلايا.

الخطوات

• ألاحظ. أفحص الشريحة الأولى بقوة التكبير الصغرى للمجهر المركب، وأستخدم الضابط الكبير لرؤية الخلايا بصورة واضحة. وأستخدم الضابط الصغير لجعل الرؤية أكثر وضوحًا. أكرر ما قمت به مستخدمًا قوة تكبير أكبر. أسجل التفاصيل التي ألاحظها، وأرسم عينات من الخلايا التي شاهدتها على بطاقات الفهرسة. وأكرر هذه العملية لكل شريحة.

• أتواصل. أقارن ما رسمته برسوم زملائي في الصف. أحدد أي الخلايا تبدو في المرحلة نفسها من الانقسام، وأيها يمر بمراحل مختلفة، وأناقش ذلك مع أحد زملائي.

• أصنف. أحذر عندما أقص أشكال الخلايا التي رسمتها، وأجمع الأشكال التي تمر بمرحلة الانقسام نفسها في مجموعة واحدة، ثم أقارن رسومي برسوم زملائي في الصف. أقرر مع زملائي في الصف عدد مجموعات الصور التي تمثل مراحل الانقسام.

أستخلص النتائج

• أختار رسمًا يمثل كل مرحلة من مراحل الانقسام وألصقها بالتسلسل على لوحة كرتونية؛ لعمل مخطط يبين مراحل الانقسام، وأحتفظ بالمخطط لاستخدامه مرجعًا خلال هذا الدرس.

أستكشف أكثر

هل يمكن ملاحظة المراحل نفسها في الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية؟ ترى، في أي أجزاء النبات تحدث؟ أصمم استقصاء لاختبار توقعي. وأجرب ذلك، وأشارك زملاء صفي في النتائج.

أحتاج إلى:

شرائح جاهزة تبين الانقسام الخلوي
مجهر مركب
لوحة كرتونية
مقص
شريط لاصق شفاف
بطاقات فهرس بيضاء

أقرأ وأتعلم

السؤال الأساسي

كيف تنتج الخلية خلايا جديدة؟

المفردات

دورة الخلية
الكروموسوم
الانقسام المتساوي
مشيج مذكر «الحيوان المنوي»
مشيج مؤنث «البويضة»
الخلية المخصبة «اللاقحة»
الانقسام المنصف «الاختزالي»

مهارة القراءة

التتابع

الأول
التالي
الأخير

ما دورة الخلية؟

تتكون المخلوقات الحية جميعها من خلية واحدة أو أكثر. وتنمو الخلايا لفترة زمنية محددة، ثم تتوقف عن النمو. وبعد أن يكتمل نموها تموت بعض الخلايا، وينقسم بعضها الآخر لينتج خلايا جديدة لتعويض الخلايا الميتة. وتسمى هذه العملية المستمرة من النمو والانقسام والتعويض دورة الخلية.

قد تكون دورة الخلية سريعة أو بطيئة. ويعتمد ذلك على نوع المخلوق الحي ونوع النسيج الذي توجد فيه الخلية. فالخلية البكتيرية مثلًا تستطيع أن تنتج خليتين جديدتين كل 20 دقيقة، والخليتان الجديدتان تنتجان أربع خلايا جديدة، وهكذا، وخلال ساعات قليلة تستطيع خلية واحدة أن تنتج ملايين الخلايا.

نمو الخلايا وانقسامها عمليتان مستمرتان، وهما مرحلتان من دورة الخلية.

نمو الخلية
التهيؤ للانقسام
انقسام الخلية

يقوم جسم الإنسان باستبدال جميع خلايا الدم الحمراء كل 120 يومًا تقريبًا.

محددات حجم الخلية

تنمو الخلايا إلى أحجام مختلفة. ومعظم الخلايا صغيرة جدًا لا يمكن مشاهدتها إلا بالمجهر. وهناك عوامل متعددة تمنع استمرار نمو الخلية، وتحدد حجمها. ومن هذه العوامل النسبة بين مساحة الغشاء البلازمي وحجم الخلية. فكل خلية تحتاج إلى الأكسجين والسكر ومواد مغذية أخرى. ويجب أن تتخلص الخلية من الفضلات. وهذه المواد يجب أن تمر عبر الغشاء البلازمي. وكلما نمت الخلية ازداد حجمها، وازدادت كمية المواد التي تحتاج إلى تبادلها مع الوسط الخارجي.

لذلك لا بد أن يقابل الزيادة في حجم الخلية زيادة في مساحة الغشاء البلازمي. إلا أن الغشاء البلازمي ينمو بمعدل أقل من نمو حجم الخلية، فتصبح مساحة الغشاء غير كافية لحصول الخلية على المواد التي تحتاج إليها، أو لتخلصها من الفضلات التي تنتجها، لذلك تتوقف الخلية عن النمو.

مرض السرطان ودورة الخلية

تعمل بعض البروتينات والمواد الكيميائية في المخلوقات الحية على نمو الخلايا وانقسامها. وعندما يحدث خلل قد يسبب مشكلات خطيرة. ومن هذه المشكلات مرض السرطان. يحدث هذا المرض عندما لا يتم السيطرة على انقسام الخلايا ونموها. وقد يؤدي النمو السريع للخلايا إلى تكون الأورام، أو تكون تجمعات للخلايا السرطانية. وبعض أنواع السرطان تهدد حياة الإنسان.

أخذت في هذه الصورة التي بالمجهر الإلكتروني تظهر الخلية الأكولة بلون أرجواني وهي تلتهم خلية سرطانية ذات لون أصفر. الخلية الأكولة خلية دم بيضاء.

أختبر نفسي

أتتبع. أكتب مراحل دورة حياة الخلية.

التفكير الناقد. أي الخليتين يمكن أن ينمو حجمها أكبر: الخلية المنبسطة أم الخلية المكعبة الشكل؟ أوضح إجابتي.

هاتان الخليتان الحيوانيتان متماثلتان؛ لأنهما أُنتجتا من المادة الوراثية نفسها لتقوما بالوظيفة نفسها.

ما الانقسام المتساوي؟

توجد داخل نواة الخلية أشرطة صغيرة، تحمل في داخلها تفاصيل كاملة عن المخلوق الحي تسمى الكروموسومات. ومعظم خلايا الإنسان تحتوي على 46 كروموسومًا. فهل إذا انقسمت الخلية إلى جزأين بالتساوي ستحتوي كل خلية جديدة على نصف العدد الأصلي من الكروموسومات؟ لو حدث ذلك لسبب مشكلات خطيرة لجميع أنواع الخلايا.

أما ما يحدث فهو أن الخلية تضاعف كروموسوماتها حتى يكون لديها مجموعة ثانية مماثلة، ثم تنقسم الخلية. وعندئذ تتكون خليتان متماثلتان، في نواة كل منهما مجموعة كاملة من الكروموسومات. وتسمى هذه العملية الانقسام المتساوي.

الانقسام المتساوي في النباتات والحيوانات

يحدث الانقسام المتساوي عند أي عملية انقسام في نوع معين من خلايا الجسم يسمى الخلايا الجسمية، ومنها خلايا الجلد، وخلايا العظام، وخلايا الدم البيضاء وخلايا العضلات. وفي عام 1879م لاحظ العالم الألماني والتر فليمنج خلايا في أطوار مختلفة من الانقسام عن طريق إضافة صبغة إلى شريحة خلية، ثم رسم ما شاهده بالمجهر.

عندما تبدأ الخلية الجسمية في الانقسام إلى خليتين متماثلتين تتضاعف الكروموسومات داخل الخلية، ثم تبدأ في الاصطفاف لتكوين مجموعتين منفصلتين ومتماثلتين من الكروموسومات في الخلية.

كل مجموعة من الكروموسومات إلى أحد طرفي الخلية. وعندما تنقسم الخلية إلى خليتين جديدتين تحتوي كل خلية جسمية جديدة على مجموعة كاملة من الكروموسومات المماثلة تمامًا لكروموسومات الخلية الأصلية.

وتمر الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية بالانقسام المتساوي. ولكن بسبب وجود جدار خلوي حول الخلية النباتية تتكون صفيحة خلوية تشبه امتدادًا للجدار الخلوي تفصل بين الخليتين الجديدتين. أما في الخلايا الحيوانية فإن الغشاء البلازمي يضيق إلى الداخل من وسط الخلية.

وينتج عن الانقسام المتساوي في كل من الخلية النباتية والخلية الحيوانية خليتان تماثل كل منهما الخلية الأصلية.

الانقسام المتساوي

• تشاهد النواة بوضوح، وعند بدء الانقسام المتساوي يتضاعف عدد الكروموسومات في نواة الخلية.

• تصبح الكروموسومات مرئية، ويبدأ الغلاف المحيط بالنواة في التلاشي.

• تصطف الكروموسومات المتضاعفة عند وسط الخلية.

• تنفصل الكروموسومات المتضاعفة بعضها عن بعض، وتبدأ الحركة في اتجاهين متضادين، وتستطيل الخلية.

• يتكون غلاف نووي حول كل مجموعة من الكروموسومات. بعد ذلك ينقسم السيتوبلازم وينتج خليتين، ثم تبدأ كل خلية في الطور الأول من الانقسام.

أقرأ الشكل

ماذا يحدث للكروموسومات في المرحلة الأخيرة من مراحل الانقسام المتساوي؟

إرشاد: أقارن بين ترتيب الكروموسومات وموقعها في الخطوتين 4 و5.

أختبر نفسي

أتتبع. ما الخطوة الأولى في الانقسام المتساوي؟

التفكير الناقد. تحتوي خلايا جسم القط على 38 كروموسومًا. ما عدد الكروموسومات في كل من الخليتين الجديدتين الناتجتين عند اكتمال الانقسام المتساوي؟

ما الانقسام المنصف؟

تنتج المخلوقات الحية بالتكاثر. وتتكاثر المخلوقات الوحيدة الخلية عن طريق انقسام الخلية. أما في معظم الحيوانات والنباتات فتتحد كروموسومات من الأبوين معًا في عملية تسمى التكاثر الجنسي.

وفي هذا النوع من التكاثر ينتج كل من الأب والأم خلايا جنسية، وتسمى الخلية الجنسية الذكرية المشيج المذكر «الحيوان المنوي»، وهو صغير جدًا، وقادر على الحركة ذاتيًا. أما الخلية الجنسية الأنثوية فتسمى المشيج المؤنث «البويضة»، وهي أكبر من الحيوان المنوي، ولا تتحرك ذاتيًا. وتتحد هاتان الخليتان معًا لتكونا خلية مخصبة «تسمى الزيجوت أو اللاقحة». وتنمو الخلية المخصبة فتصبح مخلوقًا حيًا جديدًا.

تحتوي معظم خلايا جسم الإنسان على 46 كروموسومًا. فإذا كان عدد الكروموسومات في المشيج المذكر 46 وفي المشيج المؤنث 46 كروموسومًا، فماذا يمكن أن يحدث عندما يندمجان معًا؟ هل تحتوي الخلية المخصبة الجديدة على 92 كروموسومًا، وهو ضعف العدد الذي يجب أن يكون في كل خلية؟

إن الخلية المخصبة لا تحتوي فعلاً على ضعف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية العادية. ويرجع ذلك إلى أن كلا من المشيج المذكر والمشيج المؤنث يتكونان بفعل انقسام خلوي يسمى الانقسام المنصف «الاختزالي»، حيث تنقسم النواة مرتين، فينتج أربع خلايا جنسية جديدة في نواة كل منها نصف العدد الأصلي من كروموسومات الخلية الأصلية. وكل خلية جنسية في الإنسان تحتوي على 23 كروموسومًا. ويتحد المشيج المذكر مع المشيج المؤنث لتكوين الخلية المخصبة، التي تحتوي على 46 كروموسومًا، فتشبه بذلك الخلية الأصلية الأم عند كلا الأبوين. ونتيجة لذلك ينتقل إلى الابن كروموسومات من كلا الأبوين، وتنتقل إليه صفات وراثية من الأبوين.

الانقسام المنصف

الخلية الأصلية
تتضاعف الكروموسومات.
تصطف الكروموسومات في أزواج.
تبتعد أزواج الكروموسومات بعضها عن بعض.
تنقسم الخلية. «الانقسام الأول»

خلال الأطوار المبكرة من الانقسام المنصف يتم نسخ الكروموسومات وتضاعفها. وفي الأطوار اللاحقة يحدث انقسامان للخلية، وتنتج أربع خلايا، في كل منها نصف العدد الأصلي من الكروموسومات، مقارنة بالخلية الأصلية.

تصطف أزواج الكروموسومات المزدوجة.
تبتعد الكروموسومات بعضها عن بعض.
تنقسم الخلية. «الانقسام الثاني»

المقارنة بين الانقسام المتساوي والانقسام المنصف

الانقسام المتساوي يشبه نوعًا ما الانقسام المنصف. وكلاهما يبدأ في النواة، وبعد مضاعفة الكروموسومات تكون الخلايا في كلا الانقسامين أكثر من الخلايا الأصلية. ومع ذلك، فهناك فروق واضحة بين نوعي الانقسام.

وأكثر الفروق أهمية أن الخلايا الناتجة عن الانقسام المتساوي تحتوي على العدد نفسه من كروموسومات الخلية الأصلية. أما في الانقسام المنصف فتحتوي الخلية الناتجة على نصف العدد الأصلي من الكروموسومات. ولكي يتحقق ذلك يحدث انقسامان في الانقسام المنصف، بينما يحدث انقسام واحد في الانقسام المتساوي. ومن ذلك أيضًا أن عدد الخلايا الناتجة في الانقسام المتساوي خليتان جديدتان، في حين يكون في الانقسام المنصف أربع خلايا جديدة.

نشاط

الانقسام المتساوي

• أتفحص مجموعة صور مختلفة لأطوار الانقسام المتساوي. وأستعمل الرسوم التي رسمتها في نشاط أستكشف إن وجدت.

• أقارن. أدقق جيدًا في كل صورة آخذًا في الاعتبار أطوار الانقسام المتساوي، فإذا كانت الصور من الطور نفسه أضعها معًا.

• أصنف. ما المجموعة التي تنتمي إليها كل صورة؟ أضع الصور في فئات المجموعات المناسبة، وأكون مستعدًا لتوضيح ذلك.

• أفسر البيانات. أعمل ضمن مجموعة من زملائي لترتيب الصور بحسب أطوارها. وأكتب تعريف كل طور، وشروحات عنه مع رسم توضيحي.

أختبر نفسي

أتتبع. أبين أطوار الانقسام المنصف.

التفكير الناقد. ما أهمية أن يختزل عدد الكروموسومات في بعض الخلايا إلى النصف؟

العمر المتوقع ومدة الحياة

المخلوق الحي — معدل العمر المتوقع — أطول مدة حياة

ذبابة المنزل — 15 - 30 يومًا — 72 يومًا
الكلب — 12 سنة — 29 سنة
القط — 15 سنة — 34 سنة
الدلفين — 20 سنة — 50 سنة
الحصان — 25 سنة — 62 سنة
السلحفاة — 100 سنة — أكثر من 100 سنة
قصب السكر — 100 سنة — 250 سنة
الصنوبر ذو المخاريط الشوكية — حتى 7000 سنة

الصنوبر ذو المخاريط الشوكية، إذ يقدر عمرها بأربعة آلاف وسبعمائة عامًا.

أقرأ الجدول

كم مرة يساوي أطول مدة حياة لكل من هذه المخلوقات الحية معدل العمر المتوقع له؟

إرشاد: أقسم أطول مدة حياة لكل مخلوق حي على معدل العمر المتوقع له.

ما مدة الحياة؟

وكما يوجد للخلية دورة حياة، فإن المخلوقات الحية لها دورات نمو وتكاثر، ثم تموت. ومراحل نمو المخلوق الحي تكون دورة حياته. وتشتمل دورة حياة الحيوان على الولادة والنضج والتكاثر والهرم والموت. يقول تعالى:
﴿وَقَدْ خَلَقَكُمْ أَطْوَارًا﴾ نوح.

وأطول فترة زمنية قد يعيشها المخلوق في أفضل الظروف تسمى مدة الحياة. ومدة حياة المخلوق الحي صفة مشتركة بين أفراد نوعه. ومن ذلك مثلًا أن النباتات الحولية نباتات زهرية مدة حياتها سنة تقريبًا. ونبات الصنوبر ذو المخاريط الشوكية له مدة حياة أكثر من 7000 سنة.

والعمر المتوقع له هو مقدار الزمن الذي سيعيشه المخلوق الحي. ويختلف مقدار العمر المتوقع للمخلوق الحي اعتمادًا على الظروف التي يعيشها. وتؤثر الظروف البيئية في العمر المتوقع، ومنها توافر كمية الغذاء والماء. لكن هذه العوامل لا تؤثر في مدة الحياة. ومثال ذلك، فإن متوسط العمر للناس في المملكة العربية السعودية حوالي 73 سنة، ولكن مدة الحياة التي قد يعيشها الإنسان لا يعلمها إلا الله، فقد تمتد إلى أكثر من 100 سنة. يقول تعالى:
﴿وَلِكُلِّ أُمَّةٍ أَجَلٌ فَإِذَا جَاءَ أَجَلُهُمْ لَا يَسْتَأْخِرُونَ سَاعَةً وَلَا يَسْتَقْدِمُونَ﴾ الأعراف.

أختبر نفسي

أتتبع. أرسم دورة حياة الإنسان.

التفكير الناقد. بالإضافة إلى توافر الغذاء والماء، ما العوامل الأخرى التي تؤثر في العمر المتوقع للمخلوق الحي؟

مراجعة الدرس

ملخص مصور

تتضمن دورة الخلية نمو الخلية وانقسامها.

الانقسام المتساوي عملية تنقسم فيها الخلية لتنتج خليتين متماثلتين.

الانقسام المنصف عملية ينتج عنها أربع خلايا، كل خلية تحتوي على نصف عدد الكروموسومات في الخلية الأصلية.

المطويات

أنظم أفكاري

أعمل مطوية كالمبينة في الشكل ألخص فيها ما تعلمته حول انقسام الخلية.

الأفكار الرئيسة
ماذا تعلمت؟
رسوم

دورة الخلية
الانقسام المتساوي
الانقسام المنصف

أفكر وأتحدث وأكتب

• المفردات. العملية المستمرة من النمو والانقسام والتعويض تسمى ............

• أتتبع. فيم تشبه مراحل الانقسام المنصف مراحل الانقسام المتساوي، وفيم تختلف؟

• التفكير الناقد. فيم تتشابه الخلايا الناتجة عن الانقسام المنصف عن الخلايا الأم، وفيم تختلف؟

• أختار الإجابة الصحيحة. أطول فترة زمنية يعيشها المخلوق الحي في أفضل الظروف هي:

أ. مدة الحياة
ب. دورة الخلية
ج. العمر المتوقع
د. دورة الحياة

• أختار الإجابة الصحيحة. ما عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الجنسية عند الإنسان؟

أ. 12
ب. 23
ج. 46
د. 92

• السؤال الأساسي. كيف تنتج الخلية خلايا جديدة؟

العلوم والرياضيات

أحسب نمو الخلية

ينتج جسم الإنسان 2,3 مليون خلية دم حمراء تقريبًا كل ثانية. ما عدد خلايا الدم التي ينتجها في دقيقة واحدة؟

العلوم والمجتمع

أبحث في العمر المتوقع

أبحث كيف تغير متوسط العمر المتوقع للإنسان في المملكة العربية السعودية قديمًا وحديثًا، وما سبب هذا التغير؟

التقويم
59

[1]: https://sahl.io/sa/lecture/146661/%D8%B3%D8%A7%D8%AF%D8%B3-%D8%A7%D8%A8%D8%AA%D8%AF%D8%A7%D8%A6%D9%8A/%D8%A7%D9%84%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/%D8%A3%D8%B7%D9%88%D9%84-%D9%81%D8%AA%D8%B1%D8%A9-%D8%B2%D9%85%D9%86%D9%8A%D8%A9-%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%B4%D9%87%D8%A7-%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AE%D9%84%D9%88%D9%82-%D8%A7%D9%84%D8%AD%D9%8A-%D9%81%D9%8A-%D8%A3%D9%81%D8%B6%D9%84-%D8%A7%D9%84%D8%B8%D8%B1%D9%88%D9%81-%D9%87%D9%8A "أطول فترة زمنية يعيشها المخلوق الحي في أفضل الظروف هي: سمير حسونة - انقسام الخلايا - العلوم 1 - سادس ابتدائي - المنهج السعودي"