Punnett -firkanten er en visuel enhed, der bruges inden for genetik til at bestemme, hvilke kombinationer af gener der kan forekomme ved undfangelsen. En Punnett -firkant består af et enkelt firkantet gitter opdelt i et 2x2 (eller større) gitter. Med dette gitter og kendskab til begge forældres genotyper kan forskere opdage potentielle genkombinationer for afkom og muligvis endda kende nogle arvelige træk.
Trin
Inden du begynder: Nogle vigtige definitioner
"Hvis du vil springe afsnittet" Grundlæggende "over og komme direkte til diskussionen om Punnett -firkanten, skal du klikke her."
Trin 1. Forstå begrebet gener
Inden du lærer om, hvordan du opretter og bruger en Punnett -firkant, bør du kende nogle vigtige grundlæggende ting. Den første er tanken om, at alle levende ting (fra små mikrober til kæmpe blåhvaler) har "gener". Gener er ekstremt komplekse mikroskopiske sekvenser af instruktioner, der er indkodet i næsten hver celle i kroppen af alle organismer. Gener er ansvarlige for alle aspekter af en organismes liv, herunder udseende, adfærd og mere.
Et af de vigtige begreber, man skal forstå, når man arbejder med Punnett -firkanter er, at "alt levende får deres gener fra deres forældre." Ubevidst er du måske allerede klar over dette selv. Tænk over det - ligner de fleste du kender ikke deres forældre i udseende og adfærd?
Trin 2. Forstå begrebet seksuel reproduktion
De fleste af de organismer (ikke alle), som du kender til i denne verden, producerer afkom gennem "seksuel reproduktion". En tilstand, hvor mandlige og kvindelige forældre donerer deres respektive gener til at producere afkom. I dette tilfælde stammer halvdelen af barnets gener fra begge forældre. Punnett-firkanten er dybest set en måde at vise de forskellige muligheder for denne halv-halve gen-swap i grafisk form.
Seksuel reproduktion er ikke den eneste form for reproduktion, der findes. Nogle organismer (f.eks. Bakterier) formerer sig ved "aseksuel reproduktion", en tilstand hvor forældre producerer deres egne børn uden hjælp fra en partner. Ved aseksuel reproduktion kommer alle et barns gener fra kun en forælder, hvilket gør dem mere eller mindre nøjagtige kopier af forælderen
Trin 3. Forstå begrebet alleler i genetik
Som nævnt ovenfor er generne i en organisme dybest set en række instruktioner, der styrer hver eneste celle i kroppen om, hvordan man overlever. Faktisk er gener i modsætning til en manual også opdelt i kapitler, sektioner og undersektioner, hvor forskellige sektioner af genet regulerer separate funktioner individuelt. Hvis nogen af disse "undersektioner" er forskellige mellem to organismer, vil de to se og opføre sig anderledes - for eksempel gør genetiske forskelle den ene person sort og den anden blond. Disse forskellige former i det samme gen (humant gen) kaldes "alleler".
Da hvert barn får to sæt gener - hver mandlig og kvindelig forælder - får barnet to kopier for hver allel
Trin 4. Forstå begrebet dominerende og recessive alleler
Et barns allel "deler" ikke altid genets magt. Nogle alleler, omtalt som dominerende alleler, vil som standard vise sig i barnets fysiske udseende og adfærd (vi kalder dem "udtrykt"). Andre alleler, kaldet "recessive" alleler, kan kun udtrykkes, hvis de ikke er parret med en dominerende allel, som er i stand til at "overskride" dem. Punnett -pladsen bruges ofte til at bestemme, hvor sandsynligt et barn er for at modtage en dominerende eller recessiv allel.
Fordi disse gener kan blive "overskredet" af dominerende øl, har recessive alleler tendens til at blive udtrykt sjældnere. Generelt skal et barn arve den recessive allel fra begge forældre for at allelen kan udtrykkes. Blodsygdomstilstande er et hyppigt brugt eksempel på et recessivt træk - men vær opmærksom på, at en recessiv allel ikke betyder "dårlig"
Metode 1 af 2: Viser monohybrid (enkeltgen) kryds
Trin 1. Opret et 2x2 gitter
De mest grundlæggende Punnett -firkanter er ret lette at lave. Start med at tegne et ligesidet rektangel, og del derefter interiøret i fire lige gitre. Når du er færdig, skal der være to gitre i hver kolonne og to gitre i hver række.
Trin 2. Brug bogstaver til at repræsentere forælder- eller kildeallelen i hver række og kolonne
I en Punnett -firkant tildeles kolonner til mødre og rækker til fædre eller omvendt. Skriv bogstaverne ud for hver række og kolonne, der repræsenterer hver af faderens og moderens alleler. Brug store bogstaver til dominerende alleler og små bogstaver til recessive alleler.
Det vil være meget lettere at forstå med et eksempel. Lad os f.eks. Sige, at du vil bestemme sandsynligheden for, at børnene til et bestemt par vil være i stand til at trille deres tunge. Vi repræsenterer dette med bogstaverne "R" og "r" - et stort bogstav for det dominerende gen og et lille bogstav for det recessive. Hvis begge forældre var heterozygote (med en kopi af hver allel), ville vi skrive et "R" og et "r" langs toppen af gitternettet og et "R" og et "r" langs venstre side af gitteret …
Trin 3. Skriv bogstaverne for hvert gitter i rækker og kolonner
Efter at have udfyldt de alleler, der er givet fra hver forælder, bliver det let at udfylde Punnett -firkanten. På hvert gitter skal du skrive to-bogstavede genkombinationer af faderlige og moderlige alleler. Med andre ord, tag bogstaverne fra gitteret i kolonnen og rækken, og skriv dem begge i den tilsluttende tomme boks.
- I dette eksempel udfyldes vores Punnett firkantede gitter som følger:
- Boksen øverst til venstre: "RR"
- Boksen øverst til højre: "Rr"
- Boks nederst til venstre: "Rr"
- Boksen nederst til højre: "rr"
- Bemærk, at den dominerende allel (stort bogstav) normalt skrives først.
Trin 4. Bestem genotypen for hvert potentielt afkom
Hver kasse udfyldt på Punnett -pladsen repræsenterer de afkom, som forældrene måtte have. Hver firkant (og derfor hvert afkom) er lige sandsynlig - med andre ord, i et 2x2 gitter er der en 1/4 chance for hver fire muligheder. De forskellige kombinationer af alleler, der er repræsenteret i Punnett -firkanten, kaldes "genotyper". Mens genotyper repræsenterer genetiske forskelle, er afkom ikke nødvendigvis forskellige for hvert gitter (se trin nedenfor).
- I vores eksempel Punnett firkant er de mulige genotyper for afkom fra disse to forældre:
- "To dominerende alleler" (to R'er)
- "En dominerende og en recessiv allel" (R og r)
- "En dominerende og en recessiv allel" (R og r) - bemærk, at der er to gitre med denne genotype.
- “To recessive alleler” (to r’er)
Trin 5. Bestem fænotypen for hvert potentielt afkom
Fænotypen i en organisme er det faktiske fysiske træk vist baseret på dets genotype. Nogle eksempler på fænotyper som øjenfarve, hårfarve og tilstedeværelsen af blodsygdommeceller - det er fysiske træk, der "bestemmes" af gener, men ikke egentlige kombinationer af gener selv. Fænotypen, som et potentielt afkom vil have, bestemmes af genets egenskaber. Forskellige gener vil have forskellige regler med hensyn til deres manifestation som en fænotype.
- I vores eksempel, lad os sige, at det gen, der tillader en person at rulle deres tunge, er det dominerende gen. Det betyder, at hvert afkom vil være i stand til at rulle deres tunge, selvom kun en allel er dominerende. I dette tilfælde er fænotyperne af de potentielle afkom:
- Øverst til venstre: "Kan rulle tungen (to R'er)"
- Øverst til højre: "Kan rulle tungen (en R)"
- Nederst til venstre: "Kan rulle tungen (en R)"
- Nederst til højre: "Kan ikke rulle tungen (ingen R)"
Trin 6. Brug gitteret til at bestemme sandsynligheden for, at de forskellige fænotyper vises
En af de mest almindelige anvendelser af Punnett -firkanten er at bestemme, hvor sandsynligt et afkom er at have en specifik fænotype. Da hvert gitter repræsenterer en ækvivalent mulig genotype, kan du finde de mulige fænotyper ved at "dividere antallet af gitre, der indeholder den fænotype, med det samlede antal tilstedeværende gitter."
- Punnett -firkanten i vores eksempel siger, at der er fire mulige kombinationer af gener for ethvert afkom, fra disse to forældre. Tre af disse kombinationer skaber afkom, der er i stand til at rulle med tungen. Derfor er sandsynlighederne for vores fænotype:
- Afkom i stand til at rulle tunge: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Afkom ude af stand til at rulle tungen: 1/4 = “0,25 = 25%”
Metode 2 af 2: Viser et Dihybrid -kors (to gener)
Trin 1. Dupliker hver side af det grundlæggende 2x2 gitter for hvert yderligere gen
Ikke alle genkombinationer er lige så lette som de grundlæggende monohybrid (enkeltgen) krydser fra afsnittet ovenfor. Nogle fænotyper bestemmes af mere end et gen. I dette tilfælde skal du tage højde for hver mulig kombination, hvilket betyder at tegne et større gitter.
- Grundreglen for Punnett -firkanten, når der er mere end et gen, er: "gang hver side af gitteret for hvert andet gen end det første". Med andre ord, da en-gen-gitteret er 2x2, er to-gen-gitteret 4x4, tre-gen-gitteret er 8x8 og så videre.
- For at gøre dette koncept lettere at forstå, lad os følge eksemplet på problemet med to gener. Det betyder, at vi skal tegne et "4x4" -gitter. Begreberne i dette afsnit gælder også for tre eller flere gener - dette problem kræver simpelthen et større gitter og ekstra arbejde.
Trin 2. Tildel bidragende forældrenes gener
Find derefter de gener, som begge forældre deler for den egenskab, der undersøges. På grund af de mange involverede gener får hver forældres genotype to yderligere bogstaver for hvert gen ud over det første - med ordet klud, fire bogstaver for to gener, seks bogstaver for tre gener osv. Det kan være nyttigt at skrive genotypen på moderen på toppen af gitteret og genotypen på faderen til venstre (eller omvendt) som en visuel påmindelse.
Lad os bruge et klassisk eksempel til at illustrere denne konflikt. En ærteplante kan have glatte eller rynkede bønner, gule eller grønne i farven. Glat og gult er dominerende træk. I dette tilfælde skal du bruge M og m til at repræsentere dominerende og recessive for glathed og K og k for gulhed. Lad os sige, at moderen har en genotype af "MmKk", og faderens gen har en genotype af "MmKK"
Trin 3. Skriv de forskellige kombinationer af gener langs toppen og venstre side
Over den øverste række i gitteret og til venstre for kolonnen yderst til venstre skal du skrive de forskellige alleler ned, som hver forælder kan bidrage med. Som når der er tale om et enkelt gen, er det sandsynligt, at hver allel er arvet. Men fordi der er så mange gener, får hver kolonne og række mere end et bogstav: to bogstaver for to gener, tre bogstaver for tre gener osv.
- I dette eksempel skal vi liste de forskellige kombinationer af gener, som forældre kan arve fra deres MmKk -genotype. Hvis vi har MmKk -genet fra moderen langs det øverste gitter og faderens MmKk -gen i venstre gitter, så er allelerne for hvert gen:
- Langs det øverste gitter: "MK, Mk, mK, mk"
- Nede i venstre side: "MK, MK, mK, mK"
Trin 4. Udfyld hvert gitter med hver allelkombination
Udfyld gitteret som når der er tale om et enkelt gen. Denne gang har hvert gitter imidlertid to yderligere bogstaver for hvert gen ud over det første: fire bogstaver for to gener, seks bogstaver for tre gener. Generelt skal antallet af bogstaver i hvert gitter svare til antallet af bogstaver i hver forælders genotype.
- I dette eksempel vil vi udfylde det eksisterende net som følger:
- Øverste række: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Anden linje: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Tredje linje: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Nederste række: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Trin 5. Find fænotypen for hvert potentielt afkom
Når de står over for flere gener, repræsenterer hvert gitter i Punnett -firkanten stadig genotypen for hvert potentielt afkom - der er flere valgmuligheder end et enkelt gen. Fænotypen for hvert gitter afhænger igen af det nøjagtige gen, der håndteres. Generelt behøver dominerende træk dog kun at udtrykke en allel, mens recessive træk kræver "alle" recessive alleler.
- I dette eksempel, fordi glathed (M) og gulhed (K) er de dominerende træk eller egenskaber for ærteplanten i eksemplet, repræsenterer hvert gitter, der indeholder mindst en stor M, en plante med den glatte fænotype, og hvert gitter indeholder mindst et stort K repræsenterer en afgrøde, gul fænotype. Rynkede planter har brug for to små s alleler, og grønne planter har brug for to små k alleler. Fra denne tilstand får vi:
- Øverste række: "Sømløs/gul, sømløs/gul, glat/gul, sømløs/gul"
- Anden række: “Problemfri/gul, glat/gul, glat/gul, glat/gul”
- Tredje række: "Glat/gul, glat/gul, rynket/gul, rynket/gul"
- Nederste række: "Glat/gul, glat/gul, rynket/gul, rynket/gul"
Trin 6. Brug gitteret til at bestemme sandsynligheden for hver fænotype
Brug den samme teknik som når du beskæftiger dig med et enkelt gen for at finde sandsynligheden for, at hvert afkom fra begge forældre kan have en anden fænotype. Med andre ord er antallet af gitre, der indeholder fænotypen divideret med det samlede antal gitre, lig med sandsynligheden for hver fænotype.
- I dette eksempel er sandsynlighederne for hver fænotype:
- Afkom er glatte og gule: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Afkom er rynket og gult: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Afkom er glatte og grønne: 0/16 = “0%”
- Afkom præget af rynker og grønt: 0/16 = “0%”
- Bemærk, at da det er umuligt for hvert afkom at have to recessive k -alleler, er ingen af afkomene grønne (0%).
Tips
- I en fart? Prøv at bruge Punnett firkantede online lommeregner (f.eks. I denne), som er i stand til at oprette og udfylde et Punnett firkantet gitter baseret på de forældrenes gener, du har angivet.
- Generelt er recessive træk ikke så almindelige som dominerende egenskaber. Der er imidlertid situationer, hvor denne sjældne egenskab kan øge en organismes egnethed og dermed blive mere udbredt gennem naturligt udvalg. For eksempel giver det recessive træk, der forårsager arvelige blodsygdomme, også immunitet mod malaria, hvilket gør det nødvendigt i tropiske klimaer.
- Ikke alle gener har kun to fænotyper. For eksempel findes der flere gener, der har separate fænotyper til heterozygote kombinationer (en dominerende, en recessiv).
