Cadrilaterul Punnett este un dispozitiv vizual utilizat în știința geneticii pentru a determina ce combinații de gene pot apărea la concepție. Un pătrat Punnett este format dintr-o rețea pătrată simplă împărțită într-o rețea 2x2 (sau mai mare). Cu această rețea și cunoașterea genotipurilor ambilor părinți, oamenii de știință pot descoperi combinații de gene potențiale pentru descendenți și, eventual, chiar să cunoască unele trăsături moștenite.
Etapa
Înainte de a începe: câteva definiții importante
„Dacă doriți să ignorați secțiunea„ elementele de bază”și să ajungeți direct la discuția despre patrulaterul Punnett, faceți clic aici.”
Pasul 1. Înțelegeți conceptul de gene
Înainte de a afla cum să creați și să utilizați un patrulater Punnett, ar trebui să cunoașteți câteva elemente de bază importante. Prima este ideea că toate ființele vii (de la microbi mici până la balene albastre gigantice) au „gene”. Genele sunt secvențe microscopice extrem de complexe de instrucțiuni care sunt codificate în aproape fiecare celulă din corpul tuturor organismelor. Genele sunt responsabile pentru toate aspectele vieții unui organism, inclusiv aspectul, comportamentul și multe altele.
Unul dintre conceptele importante pe care trebuie să le înțelegeți atunci când lucrați cu patrulaterele Punnett este că „toate ființele vii își iau genele de la părinți.” Subconștient, este posibil să fiți deja conștienți de acest lucru. Gândește-te la asta - majoritatea oamenilor pe care îi cunoști nu arată ca părinții lor în aspect și comportament?
Pasul 2. Înțelegeți conceptul de reproducere sexuală
Majoritatea organismelor (nu toate) despre care știți în această lume produc urmași prin „reproducere sexuală”. O afecțiune când părinții bărbați și femei își donează genele respective pentru a produce descendenți. În acest caz, jumătate din genele copilului provin de la ambii părinți. Cadrilaterul Punnett este în esență un mod de a arăta diferitele posibilități ale acestui schimb de gene pe jumătate pe jumătate sub formă grafică.
Reproducerea sexuală nu este singura formă de reproducere care există. Unele organisme (cum ar fi bacteriile) se reproduc prin „reproducere asexuată”, o afecțiune în care părinții își produc proprii copii, fără ajutorul unui partener. În reproducerea asexuată, toate genele unui copil provin de la un singur părinte, făcându-le copii mai mult sau mai puțin exacte ale părintelui
Pasul 3. Înțelegeți conceptul de alele din genetică
După cum s-a menționat mai sus, genele dintr-un organism sunt practic o serie de instrucțiuni care guvernează fiecare celulă din corp cu privire la modul de supraviețuire. De fapt, spre deosebire de un manual, genele sunt, de asemenea, împărțite în capitole, secțiuni și subsecțiuni, cu diferite secțiuni ale genei care reglementează funcții separate în mod individual. Dacă oricare dintre aceste „subsecțiuni” diferă între două organisme, cele două vor arăta și se vor comporta diferit - de exemplu, diferențele genetice fac o persoană neagră și cealaltă blondă. Aceste forme diferite din aceeași genă (gena umană) sunt numite „alele”.
Deoarece fiecare copil primește două seturi de gene - fiecare părinte bărbat și femeie - copilul va primi două copii pentru fiecare alelă
Pasul 4. Înțelegeți conceptul de alele dominante și recesive
Alela unui copil nu „împărtășește” întotdeauna puterea genei. Unele alele, denumite alele dominante, se vor manifesta prin aspectul fizic și comportamentul copilului (le numim „exprimate”) în mod implicit. Alte alele, numite alele „recesive”, pot fi exprimate numai dacă nu sunt asociate cu o alelă dominantă, care este capabilă să le „depășească”. Pătratul Punnett este adesea folosit pentru a determina cât de probabil este un copil să primească o alelă dominantă sau recesivă.
Deoarece aceste gene pot fi „depășite” de ales dominant, alelele recesive tind să fie exprimate mai rar. În general, un copil trebuie să moștenească alela recesivă de la ambii părinți pentru ca alela să fie exprimată. Condițiile bolilor de sânge sunt un exemplu frecvent utilizat de trăsătură recesivă - dar vă rugăm să rețineți că o alelă recesivă nu înseamnă „rău”
Metoda 1 din 2: Afișarea încrucișărilor monohibrid (monogen)
Pasul 1. Creați o grilă 2x2
Cele mai elementare pătrate Punnett sunt destul de ușor de realizat. Începeți prin desenarea unui dreptunghi echilateral, apoi împărțiți interiorul în patru grile egale. Când ați terminat, ar trebui să existe două grile în fiecare coloană și două grile în fiecare rând.
Pasul 2. Folosiți litere pentru a reprezenta alela părinte sau sursă din fiecare rând și coloană
Într-un patrulater Punnett, coloanele sunt atribuite mamelor, iar rândurile părinților sau invers. Scrieți literele lângă fiecare rând și coloană care reprezintă fiecare dintre alelele paterne și materne. Folosiți litere mari pentru alelele dominante și litere mici pentru alelele recesive.
Va fi mult mai ușor de înțeles cu un exemplu. De exemplu, să presupunem că doriți să determinați probabilitatea ca copiii unui anumit cuplu să poată să-și rotească limba. Reprezentăm acest lucru cu literele „R” și „r” - o literă majusculă pentru gena dominantă și o literă mică pentru recesiv. Dacă ambii părinți ar fi heterozigoți (având câte o copie a fiecărei alele), am scrie un „R” și un „r” de-a lungul vârfului grilei și un „R” și un „r” de-a lungul părții stângi a grilei.
Pasul 3. Scrieți literele pentru fiecare grilă în rânduri și coloane
După completarea alelelor date de la fiecare părinte, completarea pătratului Punnett devine ușoară. Pe fiecare grilă, scrieți combinațiile genetice din două litere ale alelelor paterne și materne. Cu alte cuvinte, luați literele din grila din coloană și rând, apoi scrieți-le pe amândouă în caseta goală de conectare.
- În acest exemplu, completați grila noastră patrulateră Punnett după cum urmează:
- Caseta din stânga sus: „RR”
- Caseta din dreapta sus: „Rr”
- Caseta din stânga jos: „Rr”
- Caseta din dreapta jos: „rr”
- Rețineți că, de obicei, prima alelă dominantă (majusculă) este scrisă.
Pasul 4. Determinați genotipul fiecărui descendenți potențiali
Fiecare cutie completată în pătratul Punnett reprezintă urmașii pe care părinții le pot avea. Fiecare pătrat (și, prin urmare, fiecare descendență) este la fel de probabil - cu alte cuvinte, într-o grilă 2x2, există o șansă de 1/4 pentru fiecare patru posibilități. Diferitele combinații de alele reprezentate în patrulaterul Punnett se numesc „genotipuri”. În timp ce genotipurile reprezintă diferențe genetice, descendenții nu diferă neapărat pentru fiecare rețea (vezi pașii de mai jos).
- În exemplul nostru patrulater Punnett, posibilele genotipuri pentru descendenți ai acestor doi părinți sunt:
- „Două alele dominante” (două R)
- „O alelă dominantă și una recesivă” (R și r)
- „O alelă dominantă și una recesivă” (R și r) - rețineți că există două grile cu acest genotip.
- „Două alele recesive” (două r)
Pasul 5. Determinați fenotipul fiecărui descendenți potențiali
Fenotipul dintr-un organism este trăsătura fizică reală prezentată pe baza genotipului său. Câteva exemple de fenotipuri, cum ar fi culoarea ochilor, culoarea părului și prezența celulelor bolilor de sânge - acestea sunt trăsături fizice „determinate” de gene, dar nu combinații propriu-zise de gene. Fenotipul pe care îl va avea un descendent potențial este determinat de caracteristicile genei. Diferite gene vor avea reguli diferite în ceea ce privește manifestarea lor ca fenotip.
- În exemplul nostru, să spunem că gena care permite unei persoane să își rostogolească limba este gena dominantă. Aceasta înseamnă că fiecare descendenți își vor putea rostogoli limba, chiar dacă o singură alelă este dominantă. În acest caz, fenotipurile potențialilor descendenți sunt:
- Stânga sus: „Capabil să rostogolească limba (două R)”
- În dreapta sus: „Capabil să rostogolească limba (o R)”
- În partea stângă jos: „Capabil să rostogolească limba (o R)”
- În partea dreaptă jos: „Nu se poate roti limba (fără R)”
Pasul 6. Folosiți grila pentru a determina probabilitatea apariției diferitelor fenotipuri
Una dintre cele mai frecvente utilizări a patrulaterului Punnett este de a determina cât de probabil este un descendent să aibă un fenotip specific. Deoarece fiecare grilă reprezintă un genotip echivalent posibil, puteți găsi fenotipurile posibile prin „împărțirea numărului de grile care conțin acel fenotip la numărul total de rețele prezente”.
- Cadrilaterul Punnett din exemplul nostru afirmă că există patru combinații posibile de gene pentru orice descendență, de la acești doi părinți. Trei dintre aceste combinații creează descendenți capabili să ruleze limba. Prin urmare, probabilitățile pentru fenotipul nostru sunt:
- Descendenți capabili să rostogolească limba: 3/4 = „0,75 = 75%”
- Puii care nu pot rostogoli limba: 1/4 = „0,25 = 25%”
Metoda 2 din 2: Arătarea unei cruci dihybride (două gene)
Pasul 1. Duplicați fiecare parte a grilei de bază 2x2 pentru fiecare genă suplimentară
Nu toate combinațiile genetice sunt la fel de ușoare precum crucea monohibridă de bază (o singură genă) din secțiunea de mai sus. Unele fenotipuri sunt determinate de mai multe gene. În acest caz, trebuie să țineți cont de fiecare combinație posibilă, ceea ce înseamnă să desenați o grilă mai mare.
- Regula de bază a patrulaterului Punnett atunci când există mai multe gene este: „înmulțiți fiecare parte a rețelei pentru fiecare genă, alta decât prima”. Cu alte cuvinte, deoarece grila cu o singură genă este 2x2, grila cu două gene este 4x4, grila cu trei gene este 8x8 și așa mai departe.
- Pentru a face acest concept mai ușor de înțeles, să urmăm exemplul problemei celor două gene. Aceasta înseamnă că trebuie să desenăm o grilă „4x4”. Conceptele din această secțiune se aplică și pentru trei sau mai multe gene - această problemă necesită pur și simplu o grilă mai mare și o muncă suplimentară.
Pasul 2. Alocați genele părintești care contribuie
Apoi, găsiți genele pe care ambii părinți le împărtășesc pentru caracteristica studiată. Din cauza numeroaselor gene implicate, genotipul fiecărui părinte va primi două litere suplimentare pentru fiecare genă în plus față de prima - cu cuvântul stofă, patru litere pentru două gene, șase litere pentru trei gene și așa mai departe. Poate fi util să scrieți genotipul mamei în partea de sus a grilei și genotipul tatălui din stânga (sau invers) ca un memento vizual.
Să folosim un exemplu clasic pentru a ilustra acest conflict. O plantă de mazăre poate avea fasole netedă sau ridată, de culoare galbenă sau verde. Smooth și galben sunt trăsături dominante. În acest caz, utilizați M și m pentru a reprezenta dominant și recesiv pentru netezime și K și k pentru galben. Să presupunem că mama are un genotip de „MmKk”, iar gena tatălui are un genotip de „MmKK”
Pasul 3. Scrieți diversele combinații de gene de-a lungul părților superioare și stângi
Acum, deasupra rândului superior al grilei și în stânga coloanei din stânga, scrieți diferitele alele pe care fiecare părinte le-ar putea contribui. Ca atunci când avem de-a face cu o singură genă, fiecare alelă este la fel de probabil să fie moștenită. Cu toate acestea, deoarece există atât de multe gene, fiecare coloană și rând va primi mai mult de o literă: două litere pentru două gene, trei litere pentru trei gene și așa mai departe.
- În acest exemplu, trebuie să enumerăm diferitele combinații de gene pe care părinții le pot moșteni din genotipul lor MmKk. Dacă avem gena MmKk de la mamă de-a lungul rețelei superioare și gena MmKk a tatălui în rețeaua stângă, atunci alelele pentru fiecare genă sunt:
- De-a lungul grilei superioare: „MK, Mk, mK, mk”
- În partea stângă: „MK, MK, mK, mK”
Pasul 4. Completați fiecare grilă cu fiecare combinație de alele
Completați grila ca atunci când aveți de-a face cu o singură genă. De data aceasta, însă, fiecare grilă va avea două litere suplimentare pentru fiecare genă în plus față de prima: patru litere pentru două gene, șase litere pentru trei gene. În general, numărul de litere din fiecare grilă trebuie să fie egal cu numărul de litere din genotipul fiecărui părinte.
- În acest exemplu, vom popula grila existentă după cum urmează:
- Rândul superior: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- A doua linie: „MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- A treia linie: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Rândul de jos: „MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Pasul 5. Găsiți fenotipul pentru fiecare urmaș potențial
Când se confruntă cu gene multiple, fiecare rețea din patrulaterul Punnett reprezintă încă genotipul fiecărui descendenți potențiali - există mai multe opțiuni decât o singură genă. Fenotipul pentru fiecare rețea, din nou, depinde de gena exactă care este manipulată. Cu toate acestea, în general, trăsăturile dominante au nevoie de o singură alelă pentru a fi exprimată, în timp ce trăsăturile recesive necesită „toate” alelele recesive.
- În acest exemplu, deoarece netezimea (M) și galbenitatea (K) sunt trăsăturile sau trăsăturile dominante pentru planta de mazăre din exemplu, fiecare grilă conținând cel puțin un capital M reprezintă o plantă cu fenotipul neted și fiecare grilă conținând cel puțin un K mare reprezintă o cultură.fenotip galben. Plantele ridate au nevoie de două alele minuscule, iar plantele verzi au nevoie de două alele minuscule. Din această condiție, obținem:
- Rândul superior: „fără sudură / galben, fără sudură / galben, neted / galben, fără sudură / galben”
- Al doilea rând: „Fără sudură / galben, neted / galben, neted / galben, neted / galben”
- Al treilea rând: „Neted / galben, Neted / galben, ridat / galben, ridat / galben”
- Rândul de jos: „Neted / galben, Neted / galben, ridat / galben, ridat / galben”
Pasul 6. Folosiți grila pentru a determina probabilitatea fiecărui fenotip
Folosiți aceeași tehnică ca atunci când aveți de-a face cu o singură genă pentru a găsi probabilitatea ca fiecare descendență a ambilor părinți să aibă un fenotip diferit. Cu alte cuvinte, numărul de rețele care conțin fenotipul împărțit la numărul total de rețele este egal cu probabilitatea pentru fiecare fenotip.
- În acest exemplu, probabilitățile pentru fiecare fenotip sunt:
- Puii sunt netezi și galbeni: 12/16 = „3/4 = 0,75 = 75%”
- Puii sunt încreți și galbeni: 4/16 = „1/4 = 0,25 = 25%”
- Puii sunt netezi și verzi: 0/16 = „0%”
- Descendenți caracterizați prin riduri și verde: 0/16 = „0%”
- Rețineți că, deoarece este imposibil ca fiecare descendență să aibă două k alele recesive, nici una dintre descendenți nu este verde (0%).
sfaturi
- În grabă? Încercați să utilizați calculatorul online patrulater Punnett (de exemplu în acesta), care este capabil să creeze și să umple o grilă pătrată Punnett pe baza genelor parentale pe care le-ați specificat.
- În general, trăsăturile recesive nu sunt la fel de comune ca trăsăturile dominante. Cu toate acestea, există situații în care această trăsătură rară poate crește condiția fizică a unui organism și astfel poate deveni mai răspândită prin selecția naturală. De exemplu, trăsătura recesivă care provoacă afecțiuni ereditare ale sângelui conferă, de asemenea, imunitate la malarie, făcând-o necesară în climatul tropical.
- Nu toate genele au doar două fenotipuri. De exemplu, există mai multe gene care au fenotipuri separate pentru combinații heterozigote (una dominantă, una recesivă).
