„Punnett“kvadratai yra vizualinės priemonės, naudojamos genetikos moksle, siekiant nustatyti galimus genų derinius, kurie atsiras apvaisinimo metu. „Punnett“kvadratas sudarytas iš paprasto kvadratinio tinklelio, padalyto į 2x2 (ar daugiau) tarpus. Turėdami šį tinklelį ir žinodami abiejų tėvų genotipus, mokslininkai gali atrasti galimus palikuonių genų derinius ir net galimybes parodyti tam tikrus paveldimus bruožus.
Žingsniai
Prieš pradedant: svarbios apibrėžtys
Jei norite praleisti šį „pagrindų“skyrių ir pereiti tiesiai prie „Punnett“kvadrato naudojimo veiksmų, spustelėkite čia.
Žingsnis 1. Suprasti genų sąvoką
Prieš mokantis kurti ir naudoti „Punnett“kvadratus, būtina išsiaiškinti svarbius pagrindus. Pirma, idėja, kad visos gyvos būtybės (nuo mažų mikrobų iki milžiniškų mėlynųjų banginių) turi genus. Genai yra neįtikėtinai sudėtingi, mikroskopiniai instrukcijų rinkiniai, užkoduoti beveik kiekvienoje organizmo ląstelėje. Genai tam tikru būdu yra atsakingi už beveik visus organizmo gyvenimo aspektus, įskaitant tai, kaip jis atrodo, kaip jis elgiasi ir daug, daug daugiau.
Viena koncepcija, kurią svarbu suprasti dirbant su „Punnett“kvadratais, yra ta, kad gyvos būtybės genus gauna iš savo tėvų. Jūs tikriausiai tai jau žinote nesąmoningai. Pagalvokite - ar jūsų pažįstami žmonės savo išvaizda ir elgesiu nėra panašūs į savo tėvus?
Žingsnis 2. Suprasti seksualinio dauginimosi sąvoką
Dauguma (bet ne visi) jus supančių organizmų aplinkiniame pasaulyje vaikus augina lytiniu būdu. Tai reiškia, kad moterys iš tėvų ir vyriškos lyties tėvai prisideda prie savo genų, kad vaikas turėtų maždaug pusę savo genų iš kiekvieno iš tėvų. „Punnett“kvadratas iš esmės yra būdas parodyti įvairias galimybes, kurios gali atsirasti dėl šio pusantrų genų mainų grafiko pavidalu.
Lytinis dauginimasis nėra vienintelė reprodukcijos forma. Kai kurie organizmai (kaip ir daugelis bakterijų padermių) dauginasi nelytiniu būdu, kai vienas iš tėvų susilaukia vaiko pats. Nelytinio dauginimosi metu visi vaiko genai yra iš vieno iš tėvų, todėl vaikas yra daugiau ar mažiau tėvų kopija
Žingsnis 3. Suprasti alelių sąvoką
Kaip minėta aukščiau, organizmo genai iš esmės yra instrukcijų rinkinys, nurodantis kiekvienai organizmo ląstelei, kaip gyventi. Tiesą sakant, kaip naudojimo instrukcija yra padalinta į skirtingus skyrius, skyrius ir poskyrius, skirtingos organizmo genų dalys nurodo, kaip daryti skirtingus dalykus. Jei vienas iš šių „poskyrių“tarp dviejų organizmų skiriasi, abu organizmai gali atrodyti arba elgtis skirtingai - pavyzdžiui, dėl genetinių skirtumų vienas žmogus gali turėti juodus, o kitas - šviesius plaukus. Šios skirtingos to paties geno formos vadinamos aleliais.
Kadangi vaikas gauna du genų rinkinius - po vieną iš kiekvieno iš tėvų - jis turės dvi kiekvieno alelio kopijas
Žingsnis 4. Suprasti dominuojančių ir recesyvinių alelių sąvoką
Vaiko aleliai ne visada „dalijasi“savo genetine galia. Kai kurie aleliai, vadinami dominuojančiais alelais, pagal nutylėjimą pasireikš vaiko išvaizda ir elgesiu (mes tai vadiname „išreikšta“). Kiti, vadinami recesyviniais aleliais, bus išreikšti tik tuo atveju, jei jie nebus suporuoti su dominuojančiu aleliu, kuris gali juos „nepaisyti“. „Punnett“kvadratai dažnai naudojami siekiant nustatyti, kokia tikimybė, kad vaikas gaus dominuojantį ar recesyvinį alelį.
Kadangi recesyviniai aleliai gali būti „perrašyti“dominuojančių alelių, jie rečiau išreiškiami. Apskritai vaikas turės gauti recesyvinį alelį iš abiejų tėvų, kad alelis būtų išreikštas. Kraujo būklė, vadinama pjautuvine ląstelių anemija, yra dažnai naudojamas recesyvinio požymio pavyzdys-tačiau atkreipkite dėmesį, kad recesyviniai aleliai nėra „blogi“pagal apibrėžimą
1 metodas iš 2: rodomas monohibridinis kryžius (vienas genas)
1 žingsnis. Padarykite 2x2 kvadratinį tinklelį
Paprasčiausius „Punnett“kvadratus yra gana paprasta nustatyti. Pradėkite piešti gero dydžio kvadratą, tada padalinkite tą kvadratą į keturias lygias dėžutes. Kai baigsite, kiekviename stulpelyje turėtų būti du kvadratai ir kiekvienoje eilutėje - du kvadratai.
Žingsnis 2. Kiekvienos eilutės ir stulpelio pirminiams aleliams pavaizduoti naudokite raides
„Punnett“aikštėje stulpeliai priskiriami motinai, o eilutės - tėvui arba atvirkščiai. Prie kiekvienos eilutės ir stulpelio parašykite raidę, vaizduojančią kiekvieną motinos ir tėvo alelį. Dominuojantiems aleliams naudokite didžiąsias raides, o recesyviniams aleliams - mažąsias raides.
-
Tai daug lengviau suprasti naudojant pavyzdį. Pvz., Tarkime, kad norite nustatyti tikimybę, kad poros vaikas galės susukti liežuvį. Tai galime pavaizduoti raidėmis R ir r - didžiosios raidės dominuojančiam genui ir mažosios - recesyviniam. Jei abu tėvai yra heterozigotiniai (turi po vieną kiekvieno alelio kopiją), rašytume vienas „R“ir vienas „r“išilgai tinklelio ir vienas „R“ir vienas „r“kairėje tinklelio pusėje.
Darbas su „Punnett“kvadratais 7 žingsnis Žingsnis 3. Parašykite kiekvienos tarpo eilutės ir stulpelio raides
Išsiaiškinę alelius, prie kurių prisideda kiekvienas iš tėvų, užpildyti „Punnett“kvadratą yra paprasta. Kiekviename kvadrate užrašykite dviejų raidžių genų derinį, gautą iš motinos ir tėvo alelių. Kitaip tariant, paimkite raidę iš erdvės stulpelio ir raidę iš jos eilutės ir parašykite kartu erdvės viduje.
- Mūsų pavyzdyje mes užpildysime savo kvadratus taip:
- Viršutinis kairysis kvadratas: RR
- Viršutinis dešinysis kvadratas: Rr
- Apatinis kairysis kvadratas: Rr
- Apatinis dešinysis kvadratas: rr
- Atkreipkite dėmesį, kad tradiciškai pirmiausia rašomi dominuojantys aleliai (didžiosios raidės).
Darbas su „Punnett“kvadratais 8 žingsnis Žingsnis 4. Nustatykite kiekvieno galimo palikuonio genotipą
Kiekvienas užpildyto „Punnett“kvadrato kvadratas yra palikuonys, kuriuos gali turėti du tėvai. Kiekvienas kvadratas (taigi ir kiekvienas palikuonis) yra vienodai tikėtinas - kitaip tariant, 2x2 tinklelyje yra 1/4 galimybės bet kuriai iš keturių galimybių. Skirtingi alelių deriniai, vaizduojami Punnett aikštėje, vadinami genotipais. Nors genotipai atspindi genetinius skirtumus, palikuonys nebūtinai pasirodys skirtingai kiekviename kvadrate (žr.
- Mūsų pavyzdyje Punnett aikštėje genotipai, galimi šių dviejų tėvų palikuonims, yra šie:
- Du dominuojantys aleliai (iš dviejų rublių)
- Vienas dominuojantis alelis ir vienas recesyvinis (iš R ir R)
- Vienas dominuojantis alelis ir vienas recesyvinis (iš R ir r) - pastebėkite, kad yra du šio genotipo kvadratai
- Du recesyviniai aleliai (iš dviejų rs)
Darbas su „Punnett“kvadratais 9 žingsnis Žingsnis 5. Nustatykite kiekvieno galimo palikuonio fenotipą
Organizmo fenotipas yra tikrasis fizinis bruožas, kurį jis parodo pagal jo genotipą. Tik keletas fenotipų pavyzdžių yra akių spalva, plaukų spalva ir pjautuvinių ląstelių anemija - visa tai yra fiziniai bruožai, kuriuos lemia genai, tačiau nė vienas nėra tikrasis genų derinys. Potencialių palikuonių fenotipą lemia geno savybės. Skirtingi genai turės skirtingas taisykles, kaip jie pasireiškia kaip fenotipai.
- Mūsų pavyzdyje tarkime, kad dominuoja genas, leidžiantis kam nors susukti liežuvį. Tai reiškia, kad bet kuri palikuonė galės sukti liežuvį, net jei dominuoja tik vienas iš jų alelių. Šiuo atveju galimų palikuonių fenotipai yra šie:
- Viršuje kairėje: Gali susukti liežuvį (du R)
- Viršutinis dešinysis: Gali susukti liežuvį (vienas R)
- Apačioje kairėje: Gali susukti liežuvį (vienas R)
- Apačioje dešinėje: Negalima sukti liežuvio (nulis Rs)
Darbas su „Punnett“kvadratais 10 žingsnis Žingsnis 6. Naudodami kvadratus nustatykite skirtingų fenotipų tikimybę
Vienas iš labiausiai paplitusių „Punnett“kvadratų naudojimo būdų yra nustatyti, kokia tikimybė, kad palikuonys turės specifinius fenotipus. Kadangi kiekvienas kvadratas yra vienodai tikėtinas genotipo rezultatas, fenotipo tikimybę galite rasti pagal padalijus kvadratų skaičių su tuo fenotipu iš bendro kvadratų skaičiaus.
- Mūsų pavyzdys Punnett kvadratas mums sako, kad yra keturios galimos šių tėvų palikuonių genų kombinacijos. Trys iš šių derinių sukuria palikuonis, galinčius susukti liežuvį, o vienas - ne. Taigi mūsų dviejų fenotipų tikimybės yra šios:
- Palikuonys gali susukti liežuvį: 3/4 = 0.75 = 75%
- Palikuonys negali sukti liežuvio: 1/4 = 0.25 = 25%
2 metodas iš 2: rodomas dihibridinis kryžius (du genai)
Darbas su „Punnett“kvadratais 11 žingsnis Žingsnis 1. Padvigubinkite kiekvieną pagrindinio 2x2 tinklelio pusę kiekvienam papildomam genui
Ne visi genų deriniai yra tokie paprasti, kaip pagrindinis viengubo (vieno geno) kryžius iš aukščiau esančio skyriaus. Kai kuriuos fenotipus lemia daugiau nei vienas genas. Tokiais atvejais turite atsižvelgti į kiekvieną galimą derinį, o tai reiškia, kad reikia nupiešti didesnį tinklelį.
-
Pagrindinė „Punnett“kvadratų taisyklė, kai kalbama apie daugiau nei vieną geną, yra tokia: padvigubinkite kiekvieną tinklelio pusę kiekvienam genui už pirmojo.
Kitaip tariant, kadangi vieno geno tinklelis yra 2x2, dviejų genų tinklas yra 4x4, trijų genų tinklas yra 8x8 ir t.
- Kad šios sąvokos būtų lengviau suprantamos, pereikime prie dviejų genų pavyzdžio problemos. Tai reiškia, kad turėtume piešti a 4x4 tinklelis. Šio skyriaus sąvokos galioja ir trims ar daugiau genų - šioms problemoms reikia tik didesnių tinklelių ir daugiau darbo.
Darbas su „Punnett“kvadratais 12 žingsnis Žingsnis 2. Nustatykite tėvų genus, kurie prisideda
Tada suraskite abiejų tėvų genus, skirtus jūsų tiriamoms savybėms. Kadangi jūs susiduriate su keliais genais, kiekvieno iš tėvų genotipas turės papildomas dvi raides kiekvienam genui už pirmojo - kitaip tariant, keturios raidės dviem genams, šešios raidės trims genams ir pan. Gali būti naudinga parašyti motinos genotipą virš tinklelio viršaus ir tėvo kairėje (arba atvirkščiai) kaip vizualų priminimą.
Šiems konfliktams iliustruoti naudokime klasikinio pavyzdžio problemą. Žirnių augale gali būti žirnių, kurie yra lygūs arba susiraukšlėję, geltoni arba žali. Lygus ir geltonas yra dominuojantys bruožai. Tokiu atveju naudokite S ir s, kad pavaizduotumėte dominuojančius ir recesyvinius lyginimo genus, o Y ir y - geltonumą. Tarkime, kad mama šiuo atveju turi SsYy genotipas, o tėvas turi SsYY genotipas.
Darbas su „Punnett“kvadratais 13 žingsnis Žingsnis 3. Parašykite skirtingus genų derinius viršuje ir kairėje
Dabar virš viršutinės tinklelio kvadratų eilutės ir kairiausio kairiausio stulpelio kairėje parašykite skirtingus alelius, prie kurių gali prisidėti kiekvienas iš tėvų. Kaip ir dirbant su vienu genu, kiekvienas alelis yra vienodai tikėtina, kad bus perduotas. Tačiau kadangi jūs žiūrite į kelis genus, kiekviena eilutė ir stulpelis gaus kelias raides: dvi raides dviem genams, tris raides trims genams ir pan.
- Mūsų pavyzdyje turime užrašyti skirtingus genų derinius, kuriuos kiekvienas iš tėvų gali prisidėti prie savo SsYy genotipų. Jei viršuje yra motinos SsYy genai, o kairėje - tėvo SsYY genai, kiekvieno geno aleliai yra:
- Viršuje: SY, Sy, sY, sy
- Kairėje pusėje: SY, SY, sY, sY
Darbas su „Punnett“kvadratais 14 žingsnis Žingsnis 4. Užpildykite tarpus kiekvienu alelių deriniu
Užpildykite tarpus tinklelyje taip pat, kaip ir dirbdami su vienu genu. Tačiau šį kartą kiekvienoje erdvėje bus dvi papildomos raidės kiekvienam genui už pirmojo: keturios raidės dviem genams, šešios raidės trims genams. Paprastai raidžių skaičius kiekvienoje vietoje turi sutapti su kiekvieno iš tėvų genotipo raidžių skaičiumi.
- Mūsų pavyzdyje mes užpildysime savo erdves taip:
- Viršutinė eilė: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Antra eilutė: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Trečia eilutė: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Apatinė eilutė: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Darbas su „Punnett“kvadratais 15 žingsnis Žingsnis 5. Raskite kiekvienos galimos palikuonės fenotipus
Kalbant apie kelis genus, kiekviena Punnett kvadrato erdvė vis tiek atspindi kiekvienos potencialios palikuonies genotipą - yra tik daugiau pasirinkimų nei su vienu genu. Kiekvieno kvadrato fenotipai dar kartą priklauso nuo tikslių genų, su kuriais susiduriama. Tačiau paprastai vyraujančioms savybėms išreikšti reikia tik vieno dominuojančio alelio, o recesyviniams - visi recesyviniai aleliai.
- Mūsų pavyzdyje, kadangi lygumas ir geltonumas yra vyraujantys mūsų žirnių bruožai, bet koks kvadratas, turintis bent vieną kapitalą S, reiškia augalą, kurio fenotipas yra lygus, o bet kuris kvadratas, turintis bent vieną didžiąją raidę Y, yra augalas, turintis geltoną fenotipą. Raukšlėtiems augalams reikia dviejų mažųjų raidžių alelių, o žaliems augalams reikia dviejų mažųjų y. Iš šių sąlygų gauname:
- Viršutinė eilė: Lygus/geltonas, lygus/geltonas, lygus/geltonas, lygus/geltonas
- Antra eilutė: Lygus/geltonas, lygus/geltonas, lygus/geltonas, lygus/geltonas
- Trečia eilutė: Lygus/geltonas, lygus/geltonas, raukšlėtas/geltonas, raukšlėtas/geltonas
- Apatinė eilutė: Lygus/geltonas, lygus/geltonas, raukšlėtas/geltonas, raukšlėtas/geltonas
Darbas su „Punnett“kvadratais 16 žingsnis Žingsnis 6. Naudodami kvadratus nustatykite kiekvieno fenotipo tikimybę
Naudokite tuos pačius metodus, kaip ir dirbdami su vienu genu, kad nustatytumėte tikimybę, jog bet kurie dviejų tėvų palikuonys gali turėti skirtingą fenotipą. Kitaip tariant, kvadratų su fenotipu skaičius, padalytas iš bendro kvadratų skaičiaus, yra lygus kiekvieno fenotipo tikimybei.
- Mūsų pavyzdyje kiekvieno fenotipo tikimybės yra šios:
- Palikuonys yra lygūs ir geltoni: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Palikuonys raukšlėti ir geltoni: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Palikuonys yra lygūs ir žali: 0/16 = 0%
- Palikuonys raukšlėti ir žali: 0/16 = 0%
- Atkreipkite dėmesį, kad kadangi nė vienam palikuoniui neįmanoma gauti dviejų recesyvinių y alelių, nė vienas iš palikuonių nebus žalias.
Patarimai
- Paskubomis? Pabandykite naudoti internetinę „Punnett“kvadrato skaičiuoklę (tokią kaip ši), kuri gali sukurti ir užpildyti „Punnett“kvadratus pagal jūsų nurodytus pirminius genus.
- Paprastai recesyviniai bruožai yra retesni nei dominuojantys. Tačiau yra situacijų, kai šios retos savybės gali padidinti organizmų tinkamumą ir taip dažniau pasitaiko natūralios atrankos būdu. Pavyzdžiui, recesyvinis bruožas, sukeliantis kraujo būklę, pjautuvo ląstelių anemija taip pat suteikia atsparumą maliarijai, todėl ji yra šiek tiek pageidautina atogrąžų klimato sąlygomis.
- Ne visi genai turi tik du fenotipus. Pavyzdžiui, kai kurie genai turi atskirą heterozigotinio (vienas dominuojantis, vienas recesyvus) derinio fenotipą.
