„Punnett“keturkampis yra vizualinis prietaisas, naudojamas genetikos moksle, siekiant nustatyti, kurie genų deriniai gali atsirasti pastojimo metu. „Punnett“kvadratas sudarytas iš paprasto kvadratinio tinklelio, padalyto į 2x2 (arba didesnį) tinklelį. Turėdami šią tinklelį ir žinodami abiejų tėvų genotipus, mokslininkai gali atrasti galimus palikuonių genų derinius ir galbūt net žinoti kai kuriuos paveldimus bruožus.
Žingsnis
Prieš pradedant: keletas svarbių apibrėžimų
„Jei norite praleisti skyrių„ pagrindai “ir pereiti prie diskusijos apie Punnett keturkampį, spustelėkite čia.
Žingsnis 1. Suprasti genų sąvoką
Prieš mokydamiesi sukurti ir naudoti „Punnett“keturkampį, turėtumėte žinoti keletą svarbių pagrindų. Pirma, idėja, kad visos gyvos būtybės (nuo mažų mikrobų iki milžiniškų mėlynųjų banginių) turi „genus“. Genai yra labai sudėtingos mikroskopinės instrukcijų sekos, užkoduotos beveik kiekvienoje visų organizmų kūno ląstelėje. Genai yra atsakingi už visus organizmo gyvenimo aspektus, įskaitant išvaizdą, elgesį ir kt.
Viena iš svarbių sąvokų, kurią reikia suprasti dirbant su Punnett keturkampiais, yra ta, kad „visos gyvos būtybės genus gauna iš savo tėvų“. Pagalvokite - ar dauguma pažįstamų žmonių savo išvaizda ir elgesiu neatrodo kaip jų tėvai?
Žingsnis 2. Suprasti seksualinio dauginimosi sąvoką
Dauguma organizmų (ne visi), apie kuriuos žinote šiame pasaulyje, susilaukia palikuonių per „lytinį dauginimąsi“. Sąlyga, kai tėvai vyrai ir moterys paaukoja savo genus palikuonims. Šiuo atveju pusė vaiko genų yra iš abiejų tėvų. „Punnett“keturkampis iš esmės yra būdas parodyti įvairias šio pusės geno apsikeitimo galimybes grafine forma.
Lytinis dauginimasis nėra vienintelė egzistuojanti reprodukcijos forma. Kai kurie organizmai (pvz., Bakterijos) dauginasi „nelytiniu dauginimu“- tokia būsena, kai tėvai augina savo vaikus be partnerio pagalbos. Nelytinio dauginimosi metu visi vaiko genai yra tik iš vieno iš tėvų, todėl jie tampa daugiau ar mažiau tiksliomis tėvų kopijomis
Žingsnis 3. Suprasti alelių sąvoką genetikoje
Kaip minėta aukščiau, organizmo genai iš esmės yra instrukcijų serija, kuri valdo kiekvieną kūno ląstelę, kaip išgyventi. Tiesą sakant, skirtingai nuo vadovo, genai taip pat skirstomi į skyrius, skyrius ir poskyrius, o skirtingi geno skyriai atskirai reguliuoja atskiras funkcijas. Jei kuris nors iš šių „poskyrių“skiriasi nuo dviejų organizmų, jie atrodys ir elgsis skirtingai - pavyzdžiui, dėl genetinių skirtumų vienas žmogus tampa juodas, o kitas - šviesiaplaukis. Šios skirtingos to paties geno (žmogaus geno) formos vadinamos „aleliais“.
Kadangi kiekvienas vaikas gauna du genų rinkinius - kiekvienas iš vyrų ir moterų - vaikas gaus dvi kopijas kiekvienam aleliui
Žingsnis 4. Suprasti dominuojančių ir recesyvinių alelių sąvoką
Vaiko aleliai ne visada „dalijasi“geno galia. Kai kurie aleliai, vadinami dominuojančiais alelais, pagal nutylėjimą pasireikš fizine vaiko išvaizda ir elgesiu (mes juos vadiname „išreikštais“). Kiti aleliai, vadinami „recesyviniais“alelais, gali būti išreikšti tik tuo atveju, jei jie nėra suporuoti su dominuojančiu aleliu, galinčiu juos „peržengti“. „Punnett“kvadratas dažnai naudojamas siekiant nustatyti, kokia tikimybė, kad vaikas gaus dominuojantį ar recesyvinį alelį.
Kadangi šiuos genus gali „užvaldyti“dominuojantys alai, recesyviniai aleliai dažniausiai išreiškiami rečiau. Apskritai, vaikas turi paveldėti recesyvinį alelį iš abiejų tėvų, kad šis alelis būtų išreikštas. Kraujo ligos yra dažnai naudojamas recesyvinio požymio pavyzdys, tačiau atminkite, kad recesyvinis alelis nereiškia „blogo“
1 metodas iš 2: rodomi viengubo (vieno geno) kryžiai
Žingsnis 1. Sukurkite 2x2 tinklelį
Paprasčiausius „Punnett“kvadratus yra gana lengva padaryti. Pradėkite piešti lygiakraštį stačiakampį, tada padalinkite vidų į keturis vienodus tinklelius. Kai baigsite, kiekviename stulpelyje turėtų būti du tinkleliai ir kiekvienoje eilutėje - du tinkleliai.
Žingsnis 2. Kiekvienoje eilutėje ir stulpelyje raidėmis nurodykite pirminį arba šaltinio alelį
„Punnett“keturkampyje stulpeliai priskiriami motinoms, o eilutės - tėvams arba atvirkščiai. Prie kiekvienos eilutės ir stulpelio parašykite raides, vaizduojančias kiekvieną iš tėvo ir motinos alelių. Dominuojantiems aleliams naudokite didžiąsias raides, o recesyviniams aleliams - mažąsias raides.
Su pavyzdžiu bus daug lengviau suprasti. Pavyzdžiui, tarkime, kad norite nustatyti tikimybę, kad konkrečios poros vaikai galės susukti liežuvį. Tai vaizduojame raidėmis „R“ir „r“- didžioji raidė dominuojančiam genui ir mažoji raidė recesyvinei. Jei abu tėvai būtų heterozigotiniai (turintys po vieną kiekvieno alelio egzempliorių), tinklelio viršuje rašytume „R“ir „r“, o kairėje tinklelio pusėje - „R“ir „r“. …
Žingsnis 3. Rašykite kiekvieno tinklelio raides eilutėse ir stulpeliuose
Užpildžius kiekvieno iš tėvų pateiktus alelius, užpildyti „Punnett“kvadratą tampa paprasta. Į kiekvieną tinklelį parašykite dviejų raidžių genų derinius iš tėvo ir motinos alelių. Kitaip tariant, paimkite raides iš tinklelio stulpelyje ir eilutėje ir parašykite jas abi jungiamame tuščiame laukelyje.
- Šiame pavyzdyje užpildykite mūsų Punnett keturkampį tinklelį taip:
- Langelis viršuje kairėje: „RR“
- Dėžutė viršuje dešinėje: „Rr“
- Dėžutė apačioje kairėje: „Rr“
- Dėžutė apačioje dešinėje: „rr“
- Atkreipkite dėmesį, kad dažniausiai dominuojantis alelis (didžioji raidė) rašomas pirmiausia.
Žingsnis 4. Nustatykite kiekvieno galimo palikuonio genotipą
Kiekviena dėžutė, užpildyta Punnett aikštėje, reiškia palikuonis, kuriuos gali turėti tėvai. Kiekvienas kvadratas (taigi ir kiekvienas palikuonis) yra vienodai tikėtinas - kitaip tariant, 2x2 tinklelyje yra 1/4 tikimybė kiekvienoms keturioms galimybėms. Skirtingi alelių deriniai, vaizduojami Punnett keturkampyje, vadinami „genotipais“. Nors genotipai atspindi genetinius skirtumus, palikuonys nebūtinai skiriasi kiekvienai gardelei (žr. Toliau pateiktus veiksmus).
- Mūsų pavyzdyje Punnett keturkampis galimi šių dviejų tėvų palikuonių genotipai yra:
- „Du dominuojantys aleliai“(du R)
- „Vienas dominuojantis ir vienas recesyvus alelis“(R ir r)
- „Vienas dominuojantis ir vienas recesyvinis alelis“(R ir r) - atkreipkite dėmesį, kad yra du tinklai su šiuo genotipu.
- „Du recesyviniai aleliai“(du r)
Žingsnis 5. Nustatykite kiekvienos galimos palikuonės fenotipą
Fenotipas organizme yra tikrasis fizinis bruožas, parodytas remiantis jo genotipu. Kai kurie fenotipų pavyzdžiai, tokie kaip akių spalva, plaukų spalva ir kraujo ligos ląstelių buvimas - tai fiziniai bruožai, kuriuos „lemia“genai, bet ne tikri pačių genų deriniai. Potencialių palikuonių fenotipą lemia geno savybės. Skirtingi genai, kaip fenotipo pasireiškimas, turės skirtingas taisykles.
- Mūsų pavyzdyje tarkime, kad genas, leidžiantis žmogui sukti liežuvį, yra dominuojantis genas. Tai reiškia, kad kiekvienas palikuonis galės susukti liežuvį, net jei dominuoja tik vienas alelis. Šiuo atveju galimų palikuonių fenotipai yra šie:
- Viršuje kairėje: „Galima sukioti liežuvį (du R)“
- Viršuje dešinėje: „Galima suktis liežuviu (vienas R)“
- Apačioje kairėje: „Galima sukti liežuvį (vienas R)“
- Apačioje dešinėje: „Neįmanoma sukti liežuvio (nėra R)“
6. Naudokite tinklelį, kad nustatytumėte skirtingų fenotipų atsiradimo tikimybę
Vienas iš labiausiai paplitusių „Punnett“keturkampio panaudojimo būdų yra nustatyti, kokia tikimybė, kad palikuonys turės konkretų fenotipą. Kadangi kiekvienas tinklelis atitinka lygiavertį galimą genotipą, galimus fenotipus galite rasti „padaliję tinklelių, kuriuose yra tas fenotipas, skaičių iš viso esančių gardelių skaičiaus“.
- Mūsų pavyzdyje esančiame Punnett keturkampyje teigiama, kad yra keturios galimos šių dviejų tėvų palikuonių genų kombinacijos. Trys iš šių derinių sukuria palikuonis, galinčius sukioti liežuvį. Todėl mūsų fenotipo tikimybės yra šios:
- Palikuonys, galintys sukti liežuvį: 3/4 = „0,75 = 75%“
- Palikuonys negali sukti liežuvio: 1/4 = „0,25 = 25%“
2 metodas iš 2: rodomas dihibridinis kryžius (du genai)
Žingsnis 1. Pasikartokite kiekvieną pagrindinio 2x2 tinklelio pusę kiekvienam papildomam genui
Ne visi genų deriniai yra tokie paprasti, kaip pagrindiniai monohibridiniai (vieno geno) kryžiai iš aukščiau esančio skyriaus. Kai kuriuos fenotipus lemia daugiau nei vienas genas. Tokiu atveju turite atsižvelgti į kiekvieną galimą derinį, o tai reiškia, kad reikia nupiešti didesnį tinklelį.
- Pagrindinė „Punnett“keturkampio taisyklė, kai yra daugiau nei vienas genas, yra tokia: „padauginkite kiekvieną tinklelio pusę kiekvienam genui, išskyrus pirmąjį“. Kitaip tariant, kadangi vieno geno tinklelis yra 2x2, dviejų genų tinklas yra 4x4, trijų genų tinklas yra 8x8 ir t.
- Kad šią sąvoką būtų lengviau suprasti, sekite pavyzdžiu dviejų genų problemą. Tai reiškia, kad turime piešti „4x4“tinklelį. Šio skyriaus sąvokos taip pat taikomos trims ar daugiau genų - šiai problemai tiesiog reikia didesnio tinklelio ir papildomo darbo.
2 žingsnis. Priskirkite prisidedančius tėvų genus
Tada suraskite genus, kuriuos abu tėvai dalijasi tiriamai charakteristikai. Dėl daugybės susijusių genų, kiekvieno iš tėvų genotipas, be pirmojo, gaus dvi papildomas raides už kiekvieną geną - su žodžiu audinys, keturias raides dviem genais, šešias raides trims genams ir pan. Gali būti naudinga parašyti motinos genotipą tinklelio viršuje, o tėvo genotipą kairėje (arba atvirkščiai) kaip vizualų priminimą.
Panaudokime klasikinį pavyzdį šiam konfliktui iliustruoti. Žirnių augalas gali turėti lygias arba raukšlėtas pupeles, geltonos arba žalios spalvos. Lygus ir geltonas yra dominuojantys bruožai. Tokiu atveju naudokite M ir m, kad būtų dominuojanti ir recesyvinė, kad būtų lygumas, o K ir k, jei pageidaujate geltonumo. Tarkime, motinos genotipas yra „MmKk“, o tėvo genas - „MmKK“
Žingsnis 3. Parašykite įvairius genų derinius viršuje ir kairėje
Dabar virš viršutinės tinklelio eilutės ir į kairę nuo tolimiausio kairiojo stulpelio užrašykite skirtingus alelius, kuriuos gali prisidėti kiekvienas iš tėvų. Kaip ir dirbant su vienu genu, kiekvienas alelis yra vienodai tikėtina, kad bus paveldėtas. Tačiau kadangi genų yra labai daug, kiekvienas stulpelis ir eilutė gaus daugiau nei vieną raidę: dvi raidės dviem genams, trys raidės trims genams ir pan.
- Šiame pavyzdyje turime išvardyti įvairius genų derinius, kuriuos tėvai gali paveldėti iš savo MmKk genotipo. Jei mes turime MmKk geną iš motinos palei viršutinę gardelę ir tėvo MmKk geną kairėje gardelėje, tada kiekvieno geno aleliai yra:
- Išilgai viršutinio tinklelio: „MK, Mk, mK, mk“
- Žemiau kairėje pusėje: „MK, MK, mK, mK“
Žingsnis 4. Užpildykite kiekvieną tinklelį kiekvienu alelių deriniu
Užpildykite tinklelį taip, kaip tvarkydami vieną geną. Tačiau šį kartą kiekviename tinklelyje, be pirmojo, bus dvi papildomos raidės kiekvienam genui: keturios raidės dviem genams, šešios raidės trims genams. Apskritai raidžių skaičius kiekviename tinklelyje turėtų būti lygus raidžių skaičiui kiekvieno tėvų genotipuose.
- Šiame pavyzdyje mes užpildysime esamą tinklelį taip:
- Viršutinė eilutė: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk“
- Antroji eilutė: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk“
- Trečia eilutė: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk“
- Apatinė eilutė: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk“
Žingsnis 5. Raskite kiekvienos galimos palikuonės fenotipą
Susidūrus su keliais genais, kiekviena Punnett keturkampio grotelė vis tiek atspindi kiekvieno galimo palikuonio genotipą - yra daugiau pasirinkimų nei vienas genas. Kiekvienos grotelės fenotipas vėlgi priklauso nuo tikslaus apdorojamo geno. Tačiau apskritai dominuojantiems bruožams išreikšti reikia tik vieno alelio, o recesyviniams - „visi“recesyviniai aleliai.
- Šiame pavyzdyje, kadangi lygumas (M) ir geltonumas (K) yra vyraujantys žirnių augalo bruožai ar bruožai, kiekviena tinklelis, kuriame yra bent viena didžioji raidė M, reiškia augalą, kurio fenotipas yra lygus, o kiekviename tinklelyje yra bent vienas didelis K reiškia pasėlius. geltonas fenotipas. Susiraukšlėjusiems augalams reikia dviejų mažųjų raidžių alelių, o žaliems augalams - dviejų mažųjų k alelių. Iš šios sąlygos gauname:
- Viršutinė eilutė: „Besiūliai/geltoni, besiūliai/geltoni, lygūs/geltoni, besiūliai/geltoni“
- Antroji eilutė: „Besiūliai/geltoni, lygūs/geltoni, lygūs/geltoni, lygūs/geltoni“
- Trečia eilutė: „Lygus/geltonas, lygus/geltonas, raukšlėtas/geltonas, raukšlėtas/geltonas“
- Apatinė eilutė: „Lygus/geltonas, lygus/geltonas, raukšlėtas/geltonas, raukšlėtas/geltonas“
6. Naudokite tinklelį, kad nustatytumėte kiekvieno fenotipo tikimybę
Naudokite tą pačią techniką, kaip ir dirbdami su vienu genu, kad nustatytumėte tikimybę, kad kiekviena abiejų tėvų palikuonių fenotipas gali būti skirtingas. Kitaip tariant, tinklelių, kuriuose yra fenotipas, skaičius, padalytas iš bendro tinklelių skaičiaus, yra lygus kiekvieno fenotipo tikimybei.
- Šiame pavyzdyje kiekvieno fenotipo tikimybės yra šios:
- Palikuonys yra lygūs ir geltoni: 12/16 = „3/4 = 0,75 = 75%“
- Palikuonys yra raukšlėti ir geltoni: 4/16 = „1/4 = 0,25 = 25%“
- Palikuonys yra lygūs ir žali: 0/16 = „0%“
- Palikuonys, kuriems būdingos raukšlės ir žalia spalva: 0/16 = „0%“
- Atkreipkite dėmesį, kad kadangi kiekvienai palikuoniui neįmanoma turėti dviejų recesyvinių k alelių, nė viena iš palikuonių nėra žalia (0%).
Patarimai
- Paskubomis? Pabandykite naudoti „Punnett“keturkampį internetinį skaičiuotuvą (pavyzdžiui, šiame), kuris gali sukurti ir užpildyti „Punnett“kvadrato tinklelį pagal jūsų nurodytus tėvų genus.
- Apskritai recesyviniai bruožai nėra tokie įprasti kaip dominuojantys bruožai. Tačiau yra situacijų, kai šis retas bruožas gali padidinti organizmo tinkamumą ir taip tapti labiau paplitęs dėl natūralios atrankos. Pavyzdžiui, recesyvinis bruožas, sukeliantis paveldimas kraujo ligas, taip pat suteikia imunitetą maliarijai, todėl tai būtina tropiniame klimate.
- Ne visi genai turi tik du fenotipus. Pavyzdžiui, egzistuoja keli genai, turintys atskirus heterozigotinių derinių fenotipus (vienas dominuojantis, vienas recesyvus).
