Štirikotnik Punnett je vizualna naprava, ki se v genetski znanosti uporablja za ugotavljanje, katere kombinacije genov se lahko pojavijo ob spočetju. Punnettov kvadrat je sestavljen iz preproste kvadratne mreže, razdeljene na mrežo 2x2 (ali večjo). S to mrežo in poznavanjem genotipov obeh staršev lahko znanstveniki odkrijejo možne kombinacije genov za potomce in morda celo poznajo nekatere podedovane lastnosti.
Korak
Preden začnete: Nekaj pomembnih opredelitev
"Če želite preskočiti razdelek" osnove "in preiti neposredno na razpravo o štirikotniku Punnett, kliknite tukaj."
Korak 1. Razumeti pojem genov
Preden se naučite, kako ustvariti in uporabljati štirinožnik Punnett, morate poznati nekaj pomembnih osnov. Prva je ideja, da imajo vsa živa bitja (od drobnih mikrobov do velikanskih modrih kitov) "gene". Geni so izredno zapletene mikroskopske sekvence navodil, ki so kodirane v skoraj vsaki celici v telesu vseh organizmov. Geni so odgovorni za vse vidike življenja organizma, vključno z videzom, vedenjem in drugimi.
Eden od pomembnih konceptov, ki jih morate razumeti pri delu s štirinožniki Punnett, je, da "vsa živa bitja dobijo gene od staršev." Podzavestno se tega morda že sami zavedate. Pomislite - ali večina ljudi, ki jih poznate, po videzu in vedenju ne izgleda kot njihovi starši?
Korak 2. Razumeti pojem spolne reprodukcije
Večina organizmov (ne vsi), ki jih poznate na tem svetu, proizvajajo potomce s "spolnim razmnoževanjem". Stanje, ko moški in ženski starši podarijo svoje gene za pridobivanje potomcev. V tem primeru polovica otrokovih genov izvira iz obeh staršev. Štirikotnik Punnett je v bistvu način prikaza različnih možnosti te zamenjave genov na pol polovice v grafični obliki.
Spolno razmnoževanje ni edina oblika reprodukcije, ki obstaja. Nekateri organizmi (na primer bakterije) se razmnožujejo z "nespolnim razmnoževanjem", pogojem, v katerem starši sami rodijo svoje otroke, brez pomoči partnerja. Pri nespolnem razmnoževanju vsi otrokovi geni prihajajo samo od enega od staršev, zaradi česar so bolj ali manj natančne kopije staršev
Korak 3. Razumeti pojem alelov v genetiki
Kot smo že omenili, so geni v telesu v bistvu vrsta navodil, ki urejajo vsako celico v telesu, kako preživeti. Pravzaprav so geni, za razliko od priročnika, razdeljeni tudi na poglavja, oddelke in pododdelke, pri čemer različni odseki gena ločeno uravnavajo ločene funkcije. Če se kateri od teh "pododdelkov" med dvema organizmoma razlikuje, bosta izgledala in se obnašala drugače - na primer zaradi genetskih razlik ena oseba postane črna, druga pa blondinka. Te različne oblike v istem genu (človeški gen) imenujemo "aleli".
Ker vsak otrok dobi dva niza genov - vsak moški in ženski starš - bo otrok dobil dve kopiji za vsak alel
Korak 4. Razumeti koncept dominantnih in recesivnih alelov
Otroški alel ne deli vedno moči gena. Nekateri aleli, imenovani prevladujoči aleli, se bodo privzeto pokazali v fizičnem videzu in vedenju otroka (imenujemo jih "izraženi"). Druge alele, imenovane "recesivni" aleli, je mogoče izraziti le, če niso povezani s prevladujočim alelom, ki jih lahko "premaga". Punnettov kvadrat se pogosto uporablja za določitev verjetnosti, da bo otrok prejel prevladujoč ali recesiven alel.
Ker lahko te gene "preplavijo" dominantni ale, se recesivni aleli ponavadi izražajo manj pogosto. Na splošno mora otrok podedovati recesivni alel od obeh staršev, da se alel izrazi. Bolezni krvi so pogosto uporabljen primer recesivne lastnosti - vendar upoštevajte, da recesivni alel ne pomeni "slabo"
Metoda 1 od 2: Prikaz monohibridnih (enogenskih) križev
Korak 1. Ustvarite mrežo 2x2
Najosnovnejše kvadratke Punnett je dokaj enostavno narediti. Začnite z risanjem enakostraničnega pravokotnika, nato pa notranjost razdelite na štiri enake mreže. Ko končate, morata biti v vsakem stolpcu dve mreži in v vsaki vrstici dve mreži.
Korak 2. Uporabite črke za predstavitev nadrejenega ali izvornega alela v vsaki vrstici in stolpcu
V štirikotniku Punnett so stolpci dodeljeni materam, vrstice pa očetom ali obratno. Ob vsaki vrstici in stolpcu napišite črke, ki predstavljajo vsakega od očetovskih in materinskih alelov. Za prevladujoče alele uporabite velike črke, za recesivne alele male črke.
S primerom bo veliko lažje razumeti. Na primer, recimo, da želite ugotoviti verjetnost, da bodo otroci določenega para lahko zavrteli jezik. To predstavljamo s črkama "R" in "r" - velika črka za prevladujoči gen in mala črka za recesivno. Če bi bila oba starša heterozigotna (imela bi po eno kopijo vsakega alela), bi na vrh mrežne mreže napisali "R" in "r", ob levi strani mreže pa "R" in "r" …
Korak 3. Zapišite črke za vsako mrežo v vrstice in stolpce
Po izpolnitvi alelov od vsakega od staršev postane polnjenje polja Punnett preprosto. Na vsako mrežo napišite dvočrkovne kombinacije genov očetovskega in materinskega alela. Z drugimi besedami, vzemite črke iz mreže v stolpec in vrstico ter jih nato vpišite v povezovalno prazno polje.
- V tem primeru izpolnite našo štirikotno mrežo Punnett na naslednji način:
- Polje zgoraj levo: »RR«
- Polje zgoraj desno: »Rr«
- Polje spodaj levo: "Rr"
- Polje spodaj desno: "rr"
- Upoštevajte, da se običajno najprej napiše prevladujoči alel (velika začetnica).
Korak 4. Določite genotip vsakega potencialnega potomca
Vsako polje, izpolnjeno na kvadratu Punnett, predstavlja potomce, ki jih imajo morda starši. Vsak kvadrat (in zato vsak podmladek) je enako verjeten - z drugimi besedami, v mreži 2x2 obstaja 1/4 možnosti za vsake štiri možnosti. Različne kombinacije alelov, predstavljenih v štirinožniku Punnett, se imenujejo "genotipi". Medtem ko genotipi predstavljajo genetske razlike, se potomci ne razlikujejo nujno za vsako mrežo (glej korake spodaj).
- V našem primeru štirikotnika Punnett so možni genotipi potomcev teh dveh staršev:
- "Dva dominantna alela" (dva R)
- "En prevladujoč in en recesivni alel" (R in r)
- "En prevladujoč in en recesivni alel" (R in r) - upoštevajte, da obstajata dve mreži s tem genotipom.
- "Dva recesivna alela" (dva r)
Korak 5. Določite fenotip vsakega potencialnega potomca
Fenotip v organizmu je dejanska fizična lastnost, prikazana na podlagi njegovega genotipa. Nekaj primerov fenotipov, kot so barva oči, barva las in prisotnost krvnih celic - to so fizične lastnosti, ki jih "določajo" geni, ne pa dejanske kombinacije samih genov. Fenotip, ki ga bo imel potencialni potomci, je določen z značilnostmi gena. Različni geni bodo imeli različna pravila glede njihove manifestacije kot fenotipa.
- V našem primeru recimo, da je gen, ki človeku omogoča, da zvija jezik, prevladujoči gen. To pomeni, da bo lahko vsak potomec zavrtel jezik, tudi če prevladuje le en alel. V tem primeru so fenotipi potencialnih potomcev:
- Zgoraj levo: »Sposobnost valjanja jezika (dva R -ja)«
- Zgoraj desno: "Sposobnost valjanja jezika (en R)"
- Spodaj levo: "Sposobnost valjanja jezika (en R)"
- Spodaj desno: "Jezika ni mogoče zviti (brez R)"
Korak 6. Z mrežo določite verjetnost pojavljanja različnih fenotipov
Ena najpogostejših uporab štirikotnika Punnett je določiti, kako verjetno je, da bodo potomci imeli določen fenotip. Ker vsaka mreža predstavlja enakovreden možni genotip, lahko najdete možne fenotipe tako, da "število mrež, ki vsebujejo ta fenotip, delite s skupnim številom prisotnih mrež".
- Štirikotnik Punnett v našem primeru navaja, da obstajajo štiri možne kombinacije genov za vse potomce, od teh dveh staršev. Tri od teh kombinacij ustvarijo potomce, ki se lahko jezijo. Zato so verjetnosti za naš fenotip:
- Potomci zmorejo jezik: 3/4 = "0,75 = 75%"
- Potomci ne morejo zviti jezika: 1/4 = "0,25 = 25%"
Metoda 2 od 2: Prikaz dihibridnega križa (dva gena)
Korak 1. Podvojite vsako stran osnovne 2x2 mreže za vsak dodatni gen
Vse kombinacije genov niso tako enostavne kot osnovni monohibridni (enogenski) križci iz zgornjega razdelka. Nekatere fenotipe določa več kot en gen. V tem primeru morate upoštevati vsako možno kombinacijo, kar pomeni, da narišete večjo mrežo.
- Osnovno pravilo štirikotnika Punnett, ko je več genov, je: "pomnožite vsako stran mreže za vsak gen, razen prvega". Z drugimi besedami, ker je enogenska mreža 2x2, je dvogenska mreža 4x4, trigenska je 8x8 itd.
- Da bi ta koncept lažje razumeli, sledimo primeru problema dveh genov. To pomeni, da moramo narisati mrežo »4x4«. Koncepti v tem razdelku veljajo tudi za tri ali več genov - ta problem preprosto zahteva večjo mrežo in dodatno delo.
Korak 2. Dodelite prispevajoče starševske gene
Nato poiščite gene, ki jih imata oba starša za značilnost, ki se preučuje. Zaradi številnih vpletenih genov bo genotip vsakega od staršev poleg prvega dobil dve dodatni črki za vsak gen - z besedo krpo, štiri črke za dva gena, šest črk za tri gene itd. Kot vizualni opomnik je lahko v pomoč, če na vrhu mreže napišete genotip matere, na levo (ali obratno) pa genotip očeta.
Za ponazoritev tega konflikta uporabimo klasičen primer. Grah ima lahko gladek ali naguban fižol, rumene ali zelene barve. Gladka in rumena sta prevladujoči lastnosti. V tem primeru uporabite M in m za prikaz dominantnega in recesivnega za gladkost in K in k za rumenost. Recimo, da ima mati genotip "MmKk", očetov gen pa genotip "MmKK"
Korak 3. Na zgornjo in levo stran napišite različne kombinacije genov
Zdaj nad zgornjo vrstico mreže in levo od skrajnega levega stolpca zapišite različne alele, ki bi jih lahko prispeval vsak od staršev. Tako kot pri obravnavi enega samega gena je tudi vsak alel enako verjetno podedovan. Ker pa je genov toliko, bo vsak stolpec in vrstica dobila več črk: dve črki za dva gena, tri črke za tri gene itd.
- V tem primeru moramo našteti različne kombinacije genov, ki jih starši lahko podedujejo po svojem genotipu MmKk. Če imamo gen MmKk od matere vzdolž zgornje rešetke in očetov gen MmKk v levi rešetki, so aleli za vsak gen:
- Ob zgornji mreži: "MK, Mk, mK, mk"
- Na levi strani spodaj: "MK, MK, mK, mK"
Korak 4. Izpolnite vsako mrežo z vsako kombinacijo alelov
Izpolnite mrežo kot pri obravnavi enega gena. Tokrat pa bo imela vsaka mreža poleg prvega še dve črki za vsak gen: štiri črke za dva gena, šest črk za tri gene. Na splošno mora biti število črk v vsaki mreži enako številu črk v genotipu vsakega od staršev.
- V tem primeru bomo obstoječo mrežo naselili na naslednji način:
- Zgornja vrstica: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Druga vrstica: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Tretja vrstica: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
- Spodnja vrstica: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
Korak 5. Poiščite fenotip za vsakega potencialnega potomca
Ko se soočimo z več geni, vsaka rešetka v štirikotniku Punnett še vedno predstavlja genotip za vsakega potencialnega potomca - izbire je več kot en sam gen. Fenotip za vsako mrežo je spet odvisen od natančnega gena, s katerim ravnamo. Vendar pa na splošno prevladujoče lastnosti zahtevajo izražanje samo enega alela, medtem ko recesivne lastnosti zahtevajo "vse" recesivne alele.
- V tem primeru, ker sta gladkost (M) in rumenost (K) prevladujoči lastnosti ali lastnosti rastline graha v primeru, vsaka mreža, ki vsebuje vsaj en kapital M, predstavlja rastlino z gladkim fenotipom, vsaka mreža pa vsebuje najmanj en velik K predstavlja pridelek rumeni fenotip. Zgubane rastline potrebujejo dva mala alela, zelene rastline pa dva mala alela k. Iz tega pogoja dobimo:
- Zgornja vrstica: »Brezšivna/rumena, brezšivna/rumena, gladka/rumena, brezšivna/rumena«
- Druga vrstica: "Brezšivna/rumena, gladka/rumena, gladka/rumena, gladka/rumena"
- Tretja vrstica: "Gladka/rumena, gladka/rumena, nagubana/rumena, nagubana/rumena"
- Spodnja vrstica: »Gladko/rumeno, Gladko/rumeno, nagubano/rumeno, nagubano/rumeno«
Korak 6. Z mrežo določite verjetnost vsakega fenotipa
Uporabite isto tehniko kot pri obravnavi enega samega gena, da ugotovite verjetnost, da ima lahko vsak potomec od obeh staršev drugačen fenotip. Z drugimi besedami, število mrež, ki vsebujejo fenotip, deljeno s skupnim številom mrež, je enako verjetnosti za vsak fenotip.
- V tem primeru so verjetnosti za vsak fenotip:
- Potomci so gladki in rumeni: 12/16 = "3/4 = 0,75 = 75%"
- Potomci so nagubani in rumeni: 4/16 = "1/4 = 0,25 = 25%"
- Potomci so gladki in zeleni: 0/16 = "0%"
- Potomci, za katere so značilne gube in zelena: 0/16 = "0%"
- Upoštevajte, da ker ni mogoče, da ima vsak potomec dva recesivna k alela, nobeden od potomcev ni zelen (0%).
Nasveti
- Se mudi? Poskusite uporabiti štirikotni spletni kalkulator Punnett (na primer v tem), ki lahko ustvari in zapolni kvadratno mrežo Punnett glede na določene starševske gene.
- Na splošno recesivne lastnosti niso tako pogoste kot prevladujoče. Vendar pa obstajajo situacije, ko lahko ta redka lastnost poveča telesno pripravljenost in tako postane bolj razširjena z naravno selekcijo. Na primer, recesivna lastnost, ki povzroča dedne bolezni krvi, prav tako daje imuniteto proti malariji, zaradi česar je potrebna v tropskem podnebju.
- Vsi geni nimajo le dveh fenotipov. Na primer, obstaja več genov, ki imajo ločene fenotipe za heterozigotne kombinacije (en prevladujoč, en recesiven).
