Четириъгълникът Punnett е визуално устройство, използвано в науката за генетиката, за да се определи кои комбинации от гени могат да възникнат при зачеването. Квадратът на Punnett е направен от проста квадратна решетка, разделена на мрежа 2x2 (или по -голяма). С тази решетка и познаване на генотиповете на двамата родители учените могат да открият потенциални генни комбинации за потомство и евентуално дори да познават някои наследствени черти.
Стъпка
Преди да започнете: Някои важни определения
„Ако искате да пропуснете раздела„ основи “и да преминете директно към дискусията за четириъгълника Punnett, щракнете тук.“
Стъпка 1. Разберете концепцията за гени
Преди да научите как да създавате и използвате четириъгълник Punnett, трябва да знаете някои важни основи. Първата е идеята, че всички живи същества (от малки микроби до гигантски сини китове) имат „гени“. Гените са изключително сложни микроскопични последователности от инструкции, които са кодирани в почти всяка клетка в тялото на всички организми. Гените са отговорни за всички аспекти от живота на организма, включително външния вид, поведението и др.
Едно от важните понятия, които трябва да разберете, когато работите с четириъгълниците на Punnett, е, че „всички живи същества получават гените си от родителите си.“Подсъзнателно може би вече сте наясно с това. Помислете за това - повечето хора, които познавате, не приличат ли на родителите си по външен вид и поведение?
Стъпка 2. Разберете концепцията за сексуално размножаване
Повечето от организмите (не всички), за които знаете в този свят, произвеждат потомство чрез „сексуално размножаване“. Състояние, когато родителите от мъжки и женски пол даряват съответните си гени, за да произведат потомство. В този случай половината от гените на детето идват от двамата родители. Четириъгълникът на Punnett е по същество начин да се покажат различните възможности на тази половин половина генна размяна в графична форма.
Сексуалното размножаване не е единствената съществуваща форма на възпроизводство. Някои организми (като бактерии) се размножават чрез „безполово размножаване“, състояние, при което родителите раждат собствени деца, без помощта на партньор. При асексуално размножаване всички гени на детето идват само от един родител, което ги прави повече или по -малко точни копия на родителя
Стъпка 3. Разберете концепцията за алели в генетиката
Както бе споменато по -горе, гените в даден организъм са основно поредица от инструкции, които управляват всяка клетка в тялото как да оцелеят. Всъщност, за разлика от ръководството, гените също са разделени на глави, раздели и подраздели, като различните раздели на гена регулират отделно отделните функции поотделно. Ако някой от тези „подраздели“се различава между два организма, двата ще изглеждат и ще се държат по различен начин - например генетичните различия правят един човек черен, а другият блондин. Тези различни форми в един и същ ген (човешки ген) се наричат "алели".
Тъй като всяко дете получава два набора гени - всеки мъж и жена родител - детето ще получи две копия за всеки алел
Стъпка 4. Разберете концепцията за доминиращи и рецесивни алели
Алелът на детето не винаги "споделя" силата на гена. Някои алели, наричани доминиращи алели, ще се проявят във външния вид и поведението на детето (наричаме ги „изразени“) по подразбиране. Други алели, наречени "рецесивни" алели, могат да бъдат изразени само ако не са сдвоени с доминиращ алел, който е в състояние да ги "преодолее". Квадратът Punnett често се използва за определяне на вероятността детето да получи доминиращ или рецесивен алел.
Тъй като тези гени могат да бъдат "презасегнати" от доминиращи алели, рецесивните алели са склонни да се експресират по -рядко. По принцип едно дете трябва да наследи рецесивния алел от двамата родители, за да бъде изразено алелът. Състоянията на кръвни заболявания са често използван пример за рецесивна черта - но имайте предвид, че рецесивен алел не означава „лош“
Метод 1 от 2: Показване на монохибридни (едногенни) кръстове
Стъпка 1. Създайте мрежа 2x2
Най -основните квадратчета Punnett са доста лесни за правене. Започнете, като нарисувате равностранен правоъгълник, след това разделете интериора на четири равни решетки. Когато приключите, трябва да има две решетки във всяка колона и две решетки във всеки ред.
Стъпка 2. Използвайте букви, за да представите родителския или изходния алел във всеки ред и колона
В четириъгълника на Punnett колоните се приписват на майките, а редовете на бащите или обратно. Напишете буквите до всеки ред и колона, които представляват всеки от алелите на бащата и майката. Използвайте главни букви за доминиращи алели и малки букви за рецесивни алели.
Ще бъде много по -лесно да се разбере с пример. Например, да предположим, че искате да определите вероятността децата на определена двойка да могат да търкалят езици. Представяме това с буквите "R" и "r" - главна буква за доминиращия ген и малка буква за рецесивния. Ако и двамата родители бяха хетерозиготни (с по едно копие на всеки алел), щяхме да напишем „R“и „r“по горната част на мрежата и „R“и „r“по лявата страна на решетката …
Стъпка 3. Напишете буквите за всяка мрежа в редовете и колоните
След попълване на алелите, дадени от всеки родител, попълването на квадрата на Punnett става лесно. На всяка решетка напишете двубуквените генни комбинации на бащините и майчините алели. С други думи, вземете буквите от решетката в колоната и реда и след това ги запишете и двете в свързващото празно поле.
- В този пример попълнете нашата четириъгълна решетка Punnett, както следва:
- Полето горе вляво: „RR“
- Полето горе вдясно: „Rr“
- Поле в долния ляв ъгъл: „Rr“
- Полето в долния десен ъгъл: „rr“
- Обърнете внимание, че обикновено доминиращият алел (главна буква) се изписва първи.
Стъпка 4. Определете генотипа на всяко потенциално потомство
Всяко поле, попълнено в квадратчето Punnett, представя потомството, което родителите могат да имат. Всеки квадрат (и следователно всяко потомство) е еднакво вероятен - с други думи, в мрежа 2x2 има шанс 1/4 за всеки четири възможности. Различните комбинации от алели, представени в четириъгълника на Punnett, се наричат "генотипове". Докато генотипите представляват генетични различия, потомството не се различава непременно за всяка решетка (виж стъпките по -долу).
- В нашия пример четириъгълник Punnett, възможните генотипове за потомство от тези двама родители са:
- "Два доминиращи алела" (две R)
- „Един доминиращ и един рецесивен алел“(R и r)
- „Един доминиращ и един рецесивен алел“(R и r) - имайте предвид, че има две решетки с този генотип.
- „Два рецесивни алела“(две r)
Стъпка 5. Определете фенотипа на всяко потенциално потомство
Фенотипът в организма е действителната физическа черта, показана въз основа на неговия генотип. Някои примери за фенотипове като цвят на очите, цвят на косата и наличието на клетки на кръвни заболявания - това са физически черти, "определени" от гени, но не реални комбинации от самите гени. Фенотипът, който ще има потенциално потомство, се определя от характеристиките на гена. Различните гени ще имат различни правила по отношение на тяхното проявление като фенотип.
- В нашия пример, нека кажем, че генът, който позволява на човек да търкаля език, е доминиращият ген. Това означава, че всяко потомство ще може да търкаля езика си, дори ако само един алел е доминиращ. В този случай фенотиповете на потенциалното потомство са:
- Горе вляво: „Може да търкаля език (два R)“
- Горе вдясно: „Може да търкаля език (един R)“
- Долу вляво: „Може да търкаля език (един R)“
- Долу вдясно: „Не може да се търкаля език (без R)“
Стъпка 6. Използвайте решетката, за да определите вероятността да се появят различните фенотипове
Едно от най -честите приложения на четириъгълника Punnett е да се определи колко вероятно е потомството да има специфичен фенотип. Тъй като всяка мрежа представлява еквивалентен възможен генотип, можете да намерите възможните фенотипове, като „разделите броя на решетките, съдържащи този фенотип, на общия брой присъстващи решетки“.
- Четириъгълникът на Punnett в нашия пример заявява, че има четири възможни комбинации от гени за всяко потомство, от тези двама родители. Три от тези комбинации създават потомство, способно да търкаля език. Следователно вероятностите за нашия фенотип са:
- Потомството може да търкаля език: 3/4 = „0,75 = 75%“
- Потомството не може да търкаля език: 1/4 = „0,25 = 25%“
Метод 2 от 2: Показване на дихибриден кръст (два гена)
Стъпка 1. Дублирайте всяка страна на основната мрежа 2x2 за всеки допълнителен ген
Не всички генни комбинации са толкова лесни, колкото основните монохибридни (едногенен) кръстоски от горния раздел. Някои фенотипове се определят от повече от един ген. В този случай трябва да отчетете всяка възможна комбинация, което означава начертаване на по -голяма решетка.
- Основното правило на четириъгълника на Punnett, когато има повече от един ген, е: "умножете всяка страна на решетката за всеки ген, различен от първия". С други думи, тъй като решетката с един ген е 2x2, мрежата с два гена е 4x4, мрежата с три гена е 8x8 и т.н.
- За да направим тази концепция по-лесна за разбиране, нека следваме примерния проблем с два гена. Това означава, че трябва да нарисуваме решетка „4x4“. Концепциите в този раздел се отнасят и за три или повече гени - този проблем просто изисква по -голяма решетка и допълнителна работа.
Стъпка 2. Задайте допринасящи родителски гени
След това намерете гените, които и двамата родители споделят за изучаваната характеристика. Поради многото гени, генотипът на всеки родител ще получи две допълнителни букви за всеки ген в допълнение към първия - с думата плат, четири букви за два гена, шест букви за три гена и т.н. Може да бъде полезно да напишете генотипа на майката в горната част на решетката и генотипа на бащата вляво (или обратно) като визуално напомняне.
Нека използваме класически пример, за да илюстрираме този конфликт. Грахното растение може да има гладък или набръчкан боб, жълт или зелен на цвят. Гладкото и жълтото са доминиращи черти. В този случай използвайте M и m за представяне на доминиращи и рецесивни за гладкост и K и k за жълтеникавост. Да кажем, че майката има генотип на "MmKk", а генът на бащата има генотип на "MmKK"
Стъпка 3. Напишете различните комбинации от гени по горната и лявата страна
Сега, над горния ред на решетката и вляво от крайната лява колона, запишете различните алели, които всеки родител може да допринесе. Както при работа с един ген, всеки алел е еднакво вероятно да бъде наследен. Въпреки това, тъй като има толкова много гени, всяка колона и ред ще получат повече от една буква: две букви за два гена, три букви за три гена и т.н.
- В този пример трябва да изброим различните комбинации от гени, които родителите могат да наследят от своя генотип MmKk. Ако имаме гена MmKk от майката по горната решетка и гена MmKk на бащата в лявата решетка, тогава алелите за всеки ген са:
- По горната решетка: „MK, Mk, mK, mk“
- Долу от лявата страна: „MK, MK, mK, mK“
Стъпка 4. Попълнете всяка мрежа с всяка комбинация от алели
Попълнете решетката, както при работа с един ген. Този път обаче всяка решетка ще има две допълнителни букви за всеки ген в допълнение към първия: четири букви за два гена, шест букви за три гена. Като цяло броят на буквите във всяка мрежа трябва да бъде равен на броя на буквите в генотипа на всеки родител.
- В този пример ще попълним съществуващата мрежа, както следва:
- Най -горният ред: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk“
- Втори ред: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk“
- Трети ред: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk“
- Долен ред: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk“
Стъпка 5. Намерете фенотипа за всяко потенциално потомство
Когато се сблъска с множество гени, всяка решетка в четириъгълника на Punnett все още представлява генотипа за всяко потенциално потомство - има повече възможности за избор от един ген. Фенотипът за всяка решетка отново зависи от точния ген, с който се работи. Въпреки това, като цяло, доминиращите черти се нуждаят само от един алел, за да бъдат изразени, докато рецесивните черти изискват „всички“рецесивни алели.
- В този пример, тъй като гладкостта (M) и жълтостта (K) са доминиращите черти или черти за граховото растение в примера, всяка решетка, съдържаща поне една главна буква M, представлява растение с гладък фенотип, а всяка решетка, съдържаща най -малко един голям К представлява култура.жълт фенотип. Набръчканите растения се нуждаят от два малки букви s алели, а зелените растения се нуждаят от две малки алели k алели. От това условие получаваме:
- Най -горният ред: „Безшевни/жълти, Безпроблемни/жълти, Гладки/жълти, Безшевни/жълти“
- Втори ред: „Безшевни/жълти, гладки/жълти, гладки/жълти, гладки/жълти“
- Трети ред: „Гладко/жълто, гладко/жълто, набръчкано/жълто, набръчкано/жълто“
- Долен ред: „Гладко/жълто, гладко/жълто, набръчкано/жълто, набръчкано/жълто“
Стъпка 6. Използвайте решетката, за да определите вероятността за всеки фенотип
Използвайте същата техника, както при работа с един ген, за да откриете вероятността всяко потомство от двамата родители да има различен фенотип. С други думи, броят на решетките, съдържащи фенотипа, разделен на общия брой на решетките, е равен на вероятността за всеки фенотип.
- В този пример вероятностите за всеки фенотип са:
- Потомството е гладко и жълто: 12/16 = „3/4 = 0,75 = 75%“
- Потомството е набръчкано и жълто: 4/16 = „1/4 = 0,25 = 25%“
- Потомството е гладко и зелено: 0/16 = „0%“
- Потомство, характеризиращо се с бръчки и зелено: 0/16 = „0%“
- Имайте предвид, че тъй като е невъзможно всяко потомство да има два рецесивни k алела, нито едно от тях не е зелено (0%).
Съвети
- Бързам? Опитайте да използвате четириъгълния онлайн калкулатор Punnett (например в този), който е в състояние да създаде и попълни квадратна решетка на Punnett въз основа на посочените от вас родителски гени.
- Като цяло рецесивните черти не са толкова често срещани, колкото доминиращите. Има обаче ситуации, в които тази рядка черта може да увеличи годността на организма и по този начин да стане по -разпространена чрез естествения подбор. Например, рецесивната черта, която причинява наследствени заболявания на кръвта, също придава имунитет на маларията, което го прави необходим в тропически климат.
- Не всички гени имат само два фенотипа. Например съществуват няколко гена, които имат отделни фенотипове за хетерозиготни комбинации (един доминиращ, един рецесивен).
