الانقسام الاختزالي والعبور الجيني ثلاثي الأبعاد | محاكاة بيولوجية

عن هذه المحاكاة

الانقسام الاختزالي والعبور الجيني هي محاكاة تفاعلية لانقسام الخلايا ثلاثية الأبعاد توضح كيف يولد التكاثر الجنسي تنوعًا جينيًا مع تقليص عدد الكروموسومات إلى النصف من ثنائي الصبغية (2n) إلى أحادي الصبغية (n). داخل خلية جرثومية منقسمة شفافة مع أقطاب جسيم مركزي وألياف مغزلية، تتقدم مجموعتان من الكروموسومات المتماثلة (كروماتيدات أمومية باللون الوردي الوردي، وكروماتيدات أبوي بالسماوي) عبر الطور التمهيدي الأول، والطور الاستوائي الأول، والطور الانفصالي الأول، والطور النهائي الأول، والطور الاستوائي الثاني، والطور الانفصالي الثاني، والأمشاج أحادية الصبغية النهائية. يمكن للطلاب ضبط تكرار العبور الجيني (أو سحب الكروماتيدات الداخلية معًا) لتبادل قطاعات الأليلات الطرفية في نقاط التصالب المتوهجة، وتبديل انقلاب كروموسوم الطور الاستوائي الأول للتوزيع الحر، وتتبع أنماط وراثية للأمشاج الأربعة الناتجة المعادة التركيب والأبوية.

ما الذي يمكن للطلاب استكشافه

في المرحلة 1 (الطور التمهيدي الأول)، اضبط تكرار العبور الجيني على 1 أو 2 وراقب حلقة التصالب الصفراء المتوهجة حيث تتبادل الكروماتيدات الداخلية غير الشقيقة أطراف الأليل الحمراء والسماوية.
الانتقال إلى المرحلة 2 (الطور الاستوائي الأول) وتبديل قلب الكروموسوم (التوزيع الحر) لتحديد القطب الذي تواجهه المتماثلات الأمومية والأبوية للزوج 2.
المرور عبر المرحلتين 3 و4 (الطور الانفصالي الأول والطور النهائي الأول) لرؤية الأزواج المتماثلة تنفصل إلى خلايا أحادية الصبغية (1n) بينما تظل الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة عند سنتروميراتها.
المتابعة إلى المرحلتين 6 و7 (الطور الانفصالي الثاني والأمشاج الأربعة الأحادية الصبغية) لرؤية السنتروميرات تنقسم ومقارنة الأمشاج الأربعة الناتجة المعادة التركيب والأبوية.
مقارنة قراءة التراكيب الجينية الفريدة للأمشاج عند تعيين العبور الجيني على 0 (نوعان من الأمشاج) مقابل 1 أو 2 (4 تراكيب جينية فريدة للأمشاج).

أهداف التعلّم

1شرح كيف يفصل الانقسام الاختزالي الأول (الانقسام الاختزالي الخافض) أزواج الكروموسومات المتماثلة لتقليل عدد الصبغيات من ثنائي الصبغية (2n) إلى أحادي الصبغية (1n).
2وصف كيف يخلق التشابك والعبور الجيني في نقاط التصالب أثناء الطور التمهيدي الأول كروماتيدات معادة التركيب بمجموعات أليلات جديدة.
3شرح كيف ينتج التوزيع الحر للأزواج المتماثلة على صفيحة الطور الاستوائي الأول 2^n توليفات كروموسومية محتملة.
4مقارنة الطور الانفصالي الأول (فصل الكروموسومات المتماثلة) بالطور الانفصالي الثاني (انقسام السنتروميرات وفصل الكروماتيدات الشقيقة).

أسئلة يطرحها المعلمون

ما هو العبور الجيني ومتى يحدث أثناء الانقسام الاختزالي؟

يحدث العبور الجيني أثناء الطور التمهيدي الأول من الانقسام الاختزالي عندما تتقارب الكروموسومات المتماثلة الأمومية والأبوية بقوة في التشابك لتشكل رباعيا مكونا من أربعة كروماتيدات (ثنائي التكافؤ). تنكسر الكروماتيدات غير الشقيقة وتتبادل قطاعات الحمض النووي المقابلة عند تقاطعات على شكل حرف X تسمى نقاط التصالب، مما يخلق كروموسومات معادة التركيب.

ما الفرق بين الطور الانفصالي الأول والطور الانفصالي الثاني؟

في الطور الانفصالي الأول، تُسحب أزواج الكروموسومات المتماثلة بعيدًا إلى أقطاب متقابلة بينما لا يزال كل كروموسوم يتكون من كروماتيدين شقيقين مرتبطين. في الطور الانفصالي الثاني، تنقسم السنتروميرات أخيرًا وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة الفردية نحو أقطاب متقابلة.

كيف يزيد التوزيع الحر التنوع الوراثي؟

أثناء الطور الاستوائي الأول، يصطف كل زوج متماثل عشوائياً على صفيحة المغزل الاستوائية بشكل مستقل عن كل زوج آخر. بالنسبة لـ n من الأزواج المتماثلة، ينتج التوجيه العشوائي وحده 2^n تركيبًا مختلفًا للكروموسومات الأمومية والأبوية في الأمشاج (أكثر من 8 ملايين عند البشر مع n = 23).

لماذا تُعتبر الخلايا في نهاية الانقسام الاختزالي الأول أحادية الصبغية (1n) بالفعل؟

تعد المجموعة الصبغية عدد مجموعات الكروموسومات المتماثلة في الخلية، وليس عدد الكروماتيدات. نظرًا لأن الأزواج المتماثلة تنفصل أثناء الطور الانفصالي الأول، تحتوي كل خلية ابنة في الطور النهائي الأول على كروموسوم واحد فقط من كل زوج (1n)، على الرغم من أن كل كروموسوم لا يزال يحتوي على كروماتيدين شقيقين (2c DNA).

أدرِج هذه المحاكاة في موقعك

ضعها في منصتك التعليمية أو مدونتك أو موقع صفك — مجانًا.

<iframe src="https://kiwibee.io/ar/simulations/meiosis-crossing-over-3d-3d-simulation/embed" title="الانقسام الاختزالي والعبور الجيني | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

واصل الاستكشاف

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—