Kā strādāt ar Punnett laukumiem (ar attēliem)

2024 Autors: Louis Wesley | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-15 08:49

Punnett kvadrāti ir vizuāli rīki, ko izmanto ģenētikas zinātnē, lai noteiktu iespējamās gēnu kombinācijas, kas notiks apaugļošanas laikā. Punnett kvadrāts ir veidots no vienkārša kvadrātveida režģa, kas sadalīts 2x2 (vai vairāk) atstarpēs. Izmantojot šo režģi un zināšanas par abu vecāku genotipiem, zinātnieki var atklāt pēcnācēju iespējamās gēnu kombinācijas un pat iespējas parādīt noteiktas iedzimtas pazīmes.

Soļi

Pirms sākat: svarīgas definīcijas

Lai izlaistu šo sadaļu "pamati" un dotos tieši uz Punnett kvadrāta lietošanas soļiem, noklikšķiniet šeit.

Solis 1. Izprotiet gēnu jēdzienu

Pirms iemācīties veidot un lietot Punnett kvadrātus, ir jānovērš daži svarīgi pamati. Pirmā ir ideja, ka visām dzīvajām būtnēm (no sīkiem mikrobiem līdz milzu zilajiem vaļiem) ir gēni. Gēni ir neticami sarežģīti, mikroskopiski instrukciju kopumi, kas kodēti gandrīz katrā organisma šūnā. Gēni kaut kādā veidā ir atbildīgi par praktiski visiem organisma dzīves aspektiem, ieskaitot to izskatu, uzvedību un daudz ko citu.

Viens jēdziens, kas ir svarīgi saprast, strādājot ar Punnett kvadrātiem, ir tas, ka dzīvās būtnes gēnus iegūst no vecākiem. Jūs, iespējams, jau zemapziņā to apzināties. Padomā - vai tavi pazīstamie cilvēki pēc izskata un uzvedības vispār nav līdzīgi saviem vecākiem?

2. Izprotiet seksuālās reprodukcijas jēdzienu

Lielākā daļa (bet ne visi) organismi, par kuriem jūs zināt apkārtējā pasaulē, rada bērnus seksuālās reprodukcijas ceļā. Tas ir, vecāka sieviete un vīriešu kārtas vīrietis katrs veicina savus gēnus, lai padarītu bērnu ar apmēram pusi no tā gēniem no katra vecāka. Punneta kvadrāts būtībā ir veids, kā grafika veidā parādīt dažādas iespējas, kas var rasties no šīs pusotras gēnu apmaiņas.

Seksuālā reprodukcija nav vienīgais reprodukcijas veids. Daži organismi (tāpat kā daudzi baktēriju celmi) vairojas ar aseksuālu reprodukciju, kad viens no vecākiem rada bērnu pats. Bezdzimuma reprodukcijā visi bērna gēni nāk no viena vecāka, tāpēc bērns ir vairāk vai mazāk vecāku kopija

Solis 3. Izprotiet alēļu jēdzienu

Kā minēts iepriekš, organisma gēni būtībā ir instrukciju kopums, kas katrai organisma šūnai norāda, kā dzīvot. Faktiski, tāpat kā lietošanas pamācība ir sadalīta dažādās nodaļās, sadaļās un apakšnodaļās, dažādas organisma gēnu daļas norāda uz to, kā darīt dažādas lietas. Ja viena no šīm "apakšnodaļām" starp diviem organismiem atšķiras, abi organismi var izskatīties vai izturēties atšķirīgi - piemēram, ģenētisko atšķirību dēļ vienam cilvēkam var būt melni mati, bet otram - blondi. Šīs dažādās viena un tā paša gēna formas sauc par alēlēm.

Tā kā bērns iegūst divus gēnu komplektus - vienu no katra vecāka - tam būs divas katras alēles kopijas

4. Izprotiet dominējošo un recesīvo alēļu jēdzienu

Bērna alēles ne vienmēr "dala" savu ģenētisko spēku. Dažas alēles, ko sauc par dominējošām alēlēm, pēc noklusējuma izpaudīsies bērna izskatā un uzvedībā (mēs to saucam par "izteiktu"). Citi, ko sauc par recesīvām alēlēm, tiks izteikti tikai tad, ja tie nav savienoti pārī ar dominējošo alēli, kas var tos "ignorēt". Punneta kvadrātus bieži izmanto, lai palīdzētu noteikt, cik liela ir iespējamība, ka bērns saņems dominējošo vai recesīvo alēli.

Tā kā tās var "ignorēt" dominējošās alēles, recesīvās alēles mēdz izteikt retāk. Parasti bērnam būs jāiegūst recesīvā alēle no abiem vecākiem, lai alēle tiktu izteikta. Asins stāvoklis, ko sauc par sirpjveida šūnu anēmiju, ir bieži lietots recesīvās pazīmes piemērs-tomēr ņemiet vērā, ka recesīvās alēles pēc definīcijas nav "sliktas"

1. metode no 2: monohibrīda krusta (viena gēna) parādīšana

1. solis. Izveidojiet 2x2 kvadrātveida režģi

Visvienkāršākos Punnett kvadrātus ir diezgan vienkārši uzstādīt. Sāciet uzzīmēt laba izmēra kvadrātu, pēc tam sadalot šo kvadrātu četrās vienmērīgās kastēs. Kad esat pabeidzis, katrā kolonnā jābūt diviem kvadrātiem un katrā rindā - diviem kvadrātiem.

2. solis. Izmantojiet burtus, lai attēlotu vecākās alēles katrai rindai un kolonnai

Punneta kvadrātā kolonnas tiek piešķirtas mātei, bet rindas - tēvam vai otrādi. Pie katras rindas un kolonnas uzrakstiet burtu, kas attēlo katru no mātes un tēva alēlēm. Dominējošajām alēlēm izmantojiet lielos burtus, bet recesīvajām alēlēm - mazos.

• To ir daudz vieglāk saprast ar piemēru. Piemēram, pieņemsim, ka vēlaties noteikt izredzes, ka pāra bērns varēs izlocīt mēli. Mēs to varam attēlot ar burtiem R un r - lielie burti dominējošajam gēnam un mazie - recesīvajam. Ja abi vecāki ir heterozigoti (katrai alēlei ir viens eksemplārs), mēs rakstītu viens "R" un viens "r" gar režģa augšdaļu un viens "R" un viens "r" gar režģa kreiso pusi.

  

  3. solis. Ierakstiet katras atstarpes rindas un kolonnas burtus

  Kad esat noskaidrojis alēles, ko katrs no vecākiem sniedz, jūsu Punnett kvadrāta aizpildīšana ir vienkārša. Katrā kvadrātā uzrakstiet divu burtu gēnu kombināciju, kas dota no mātes un tēva alēlēm. Citiem vārdiem sakot, paņemiet burtu no atstarpes kolonnas un burtu no tās rindas un ierakstiet tos kopā telpā.

  • Mūsu piemērā mēs aizpildīsim savus kvadrātus šādi:
  • Augšējais kreisais kvadrāts: RR
  • Augšējais labais kvadrāts: Rr
  • Apakšējais kreisais kvadrāts: Rr
  • Apakšējais labais kvadrāts: rr
  • Ņemiet vērā, ka tradicionāli vispirms tiek rakstītas dominējošās alēles (lielie burti).

  

  4. solis. Nosakiet katra potenciālā pēcnācēja genotipu

  Katrs aizpildītā Punnett kvadrāta kvadrāts ir pēcnācējs, ko var iegūt abi vecāki. Katrs kvadrāts (un līdz ar to arī katrs pēcnācējs) ir vienlīdz ticams - citiem vārdiem sakot, uz 2x2 režģa ir 1/4 iespēja jebkurai no četrām iespējām. Dažādas alēļu kombinācijas, kas attēlotas Punneta laukumā, sauc par genotipiem. Lai gan genotipi atspoguļo ģenētiskās atšķirības, pēcnācēji katrā kvadrātā ne vienmēr izrādīsies atšķirīgi (skatiet zemāk esošo soli.)

  • Mūsu Punnett kvadrāta piemērā šo divu vecāku pēcnācējiem iespējamie genotipi ir:
  • Divas dominējošās alēles (no diviem R)
  • Viena dominējošā alēle un viena recesīvā (no R un R)
  • Viena dominējošā alēle un viena recesīvā (no R un r) - ievērojiet, ka ir divi kvadrāti ar šo genotipu
  • Divas recesīvās alēles (no diviem rs)

  

  5. solis. Nosakiet katra potenciālā pēcnācēja fenotipu

  Organisma fenotips ir faktiskā fiziskā iezīme, ko tas parāda, pamatojoties uz tā genotipu. Tikai daži fenotipu piemēri ietver acu krāsu, matu krāsu un sirpjveida šūnu anēmijas klātbūtni - tās visas ir fiziskas iezīmes, ko nosaka gēni, bet neviens nav pašas gēnu kombinācijas. Potenciālā pēcnācēja fenotipu nosaka gēna īpašības. Dažādiem gēniem būs atšķirīgi noteikumi par to, kā tie izpaužas kā fenotipi.

  • Mūsu piemērā pieņemsim, ka dominējošais ir gēns, kas ļauj kādam ritināt mēli. Tas nozīmē, ka jebkurš pēcnācējs varēs ritināt mēli pat tad, ja dominē tikai viena no viņu alēlēm. Šajā gadījumā potenciālo pēcnācēju fenotipi ir:
  • Augšējais kreisais: Var rullēt mēli (divi R)
  • Augšā pa labi: Var pagriezt mēli (viens R)
  • Apakšā pa kreisi: Var pagriezt mēli (viens R)
  • Apakšā pa labi: Nevar pagriezt mēli (nulle R)

  

  6. solis. Izmantojiet kvadrātus, lai noteiktu dažādu fenotipu varbūtību

  Viens no visbiežāk izmantotajiem Punnett kvadrātu lietojumiem ir noteikt, cik liela ir iespējamība, ka pēcnācējiem būs specifiski fenotipi. Tā kā katrs kvadrāts atspoguļo vienlīdz iespējamu genotipa iznākumu, jūs varat atrast fenotipa iespējamību dalot kvadrātu skaitu ar šo fenotipu ar kopējo kvadrātu skaitu.

  • Mūsu piemērs Punnett kvadrāts stāsta mums, ka visiem šo vecāku pēcnācējiem ir četras iespējamās gēnu kombinācijas. Trīs no šīm kombinācijām rada pēcnācējus, kas var ritināt mēli, bet viena to nedara. Tādējādi mūsu divu fenotipu varbūtības ir šādas:
  • Pēcnācēji var ripot mēli: 3/4 = 0.75 = 75%
  • Pēcnācēji nevar ripot mēli: 1/4 = 0.25 = 25%

  2. metode no 2: Dihibrīda krusta parādīšana (divi gēni)

  

  1. solis. Divkāršojiet katru 2x2 pamata režģa malu katram papildu gēnam

  Ne visas gēnu kombinācijas ir tik vienkāršas kā pamata monohidrīda (viena gēna) krusts no iepriekš minētās sadaļas. Dažus fenotipus nosaka vairāki gēni. Šādos gadījumos jums ir jāņem vērā katra iespējamā kombinācija, kas nozīmē lielāka režģa zīmēšanu.

  • Pamatnoteikums Punnett kvadrātiem, kad runa ir par vairākiem gēniem, ir šāds: dubultojiet katru režģa pusi katram gēnam, kas pārsniedz pirmo.

    Citiem vārdiem sakot, tā kā viena gēna režģis ir 2x2, divu gēnu režģis ir 4x4, trīs gēnu režģis ir 8x8 utt.

  • Lai šos jēdzienus būtu vieglāk saprast, sekosim divu gēnu piemēra problēmai. Tas nozīmē, ka mums vajadzētu uzzīmēt a 4x4 režģis. Šīs sadaļas jēdzieni attiecas arī uz trim vai vairākiem gēniem - šīs problēmas prasa tikai lielākus tīklus un vairāk darba.

  

  2. solis. Nosakiet vecāku gēnus

  Pēc tam atrodiet gēnus, kas abiem vecākiem ir raksturīgajai īpašībai. Tā kā jums ir darīšana ar vairākiem gēniem, katra vecāka genotipam katram gēnam būs papildus divi burti, kas pārsniedz pirmo - citiem vārdiem sakot, četri burti diviem gēniem, seši burti trim gēniem utt. Var būt noderīgi uzrakstīt mātes genotipu virs režģa augšdaļas un tēva pa kreisi (vai otrādi) kā vizuālu atgādinājumu.

  Lai ilustrētu šos konfliktus, izmantosim klasisku piemēra problēmu. Zirņu augam var būt gludi vai saburzīti zirņi, dzelteni vai zaļi. Gluda un dzeltena ir dominējošās iezīmes. Šajā gadījumā izmantojiet S un s, lai attēlotu dominējošos un recesīvos gēnus gludumam un Y un y dzeltenumam. Pieņemsim, ka mātei šajā gadījumā ir SsYyy genotips un tēvam ir SsYY genotips.

  

  3. solis. Uzrakstiet dažādas gēnu kombinācijas augšējā un kreisajā pusē

  Tagad virs režģa augšējās kvadrātu rindas un pa kreisi no kreisākās kolonnas uzrakstiet dažādas alēles, kuras potenciāli var dot katrs vecāks. Tāpat kā, strādājot ar vienu gēnu, katra alēle vienlīdz tiek nodota tālāk. Tomēr, tā kā jūs skatāties uz vairākiem gēniem, katra rinda un kolonna iegūs vairākus burtus: divus burtus diviem gēniem, trīs burtus trim gēniem utt.

  • Mūsu piemērā mums ir jāpieraksta dažādas gēnu kombinācijas, kuras katrs no vecākiem var dot no sava SsYy genotipa. Ja mums ir augšpusē mātes SsYy gēni un kreisajā pusē tēva SsYY gēni, katra gēna alēles ir:
  • Visā augšpusē: SY, Sy, sY, sy
  • Lejā pa kreisi: SY, SY, sY, sY

  

  4. solis. Aizpildiet atstarpes ar katru alēļu kombināciju

  Režģī aizpildiet atstarpes tāpat kā darot ar vienu gēnu. Tomēr šoreiz katrā telpā būs divi papildu burti katram gēnam ārpus pirmā: četri burti diviem gēniem, seši burti trim gēniem. Parasti burtu skaitam katrā atstarpē jāatbilst katra vecāka genotipa burtu skaitam.

  • Mūsu piemērā mēs aizpildītu savas telpas šādi:
  • Augšējā rinda: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Otrā rinda: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Trešā rinda: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
  • Apakšējā rinda: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

  

  5. Atrodiet fenotipus katram potenciālajam pēcnācējam

  Strādājot ar vairākiem gēniem, katra vieta Punnett kvadrātā joprojām attēlo katra potenciālā pēcnācēja genotipu - ir tikai vairāk izvēles iespēju nekā ar vienu gēnu. Katra kvadrāta fenotipi atkal ir atkarīgi no precīziem gēniem, kas tiek apstrādāti. Tomēr parasti dominējošajām pazīmēm ir nepieciešama tikai viena dominējošā alēle, bet recesīvām - visas recesīvās alēles.

  • Mūsu piemērā, tā kā gludums un dzeltenums ir mūsu zirņu dominējošās iezīmes, jebkurš kvadrāts ar vismaz vienu lielo burtu S apzīmē augu ar gludu fenotipu un jebkurš kvadrāts ar vismaz vienu lielo burtu Y apzīmē augu ar dzeltenu fenotipu. Grumbu augiem ir vajadzīgas divas mazās s alēles, bet zaļajiem - divi mazie y. No šiem nosacījumiem mēs iegūstam:
  • Augšējā rinda: Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens
  • Otrā rinda: Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens, Gluds/dzeltens
  • Trešā rinda: Gluda/dzeltena, Gluda/dzeltena, saburzīta/dzeltena, saburzīta/dzeltena
  • Apakšējā rinda: Gluda/dzeltena, Gluda/dzeltena, saburzīta/dzeltena, saburzīta/dzeltena

  

  6. solis. Izmantojiet kvadrātus, lai noteiktu katra fenotipa iespējamību

  Izmantojiet tās pašas metodes, kas tiek izmantotas, strādājot ar vienu gēnu, lai noskaidrotu varbūtību, ka jebkuram abu vecāku pēcnācējam var būt atšķirīgs fenotips. Citiem vārdiem sakot, kvadrātu skaits ar fenotipu dalīts ar kopējo kvadrātu skaitu ir vienāds ar katra fenotipa varbūtību.

  • Mūsu piemērā katra fenotipa varbūtības ir šādas:
  • Pēcnācēji ir gludi un dzelteni: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
  • Pēcnācēji ir saburzīti un dzelteni: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
  • Pēcnācēji ir gludi un zaļi: 0/16 = 0%
  • Pēcnācēji ir saburzīti un zaļi: 0/16 = 0%
  • Ņemiet vērā: tā kā nevienam pēcnācējam nav iespējams iegūt divas recesīvās y alēles, neviens no pēcnācējiem nebūs zaļš.

  Padomi

  • Steigā? Mēģiniet izmantot tiešsaistes Punnett kvadrātveida kalkulatoru (piemēram, šo), kas var izveidot un aizpildīt Punnett kvadrātus, pamatojoties uz jūsu norādītajiem vecāku gēniem.
  • Parasti recesīvās iezīmes ir retāk sastopamas nekā dominējošās. Tomēr ir situācijas, kad šīs retās iezīmes var uzlabot organismu piemērotību un līdz ar to dabiskās atlases rezultātā tās kļūst arvien izplatītākas. Piemēram, recesīvā iezīme, kas izraisa sirpjveida šūnu anēmiju, izraisa rezistenci pret malāriju, padarot to nedaudz vēlamu tropu klimatā.
  • Ne visiem gēniem ir tikai divi fenotipi. Piemēram, dažiem gēniem ir atsevišķs fenotips heterozigotiskajai (viena dominējošā, viena recesīvā) kombinācijai.