Punnettovi kvadrati vizualni su alati koji se koriste u znanosti o genetici za određivanje mogućih kombinacija gena koje će se dogoditi pri oplodnji. Punnettov kvadrat sastoji se od jednostavne kvadratne rešetke podijeljene na 2x2 (ili više) razmaka. S ovom rešetkom i znanjem o genotipovima oba roditelja, znanstvenici mogu otkriti potencijalne kombinacije gena za potomstvo, pa čak i šanse da pokažu određene nasljedne osobine.
Koraci
Prije nego počnete: Važne definicije
Kliknite ovdje da biste preskočili ovaj odjeljak "osnove" i prešli ravno na korake korištenja kvadrata Punnett.
Korak 1. Shvatite pojam gena
Prije nego naučite izrađivati i koristiti Punnettove kvadrate, potrebno je ukloniti neke važne osnove. Prva je ideja da sva živa bića (od sitnih mikroba do divovskih plavih kitova) imaju gene. Geni su nevjerojatno složeni, mikroskopski skupovi uputa kodiranih u gotovo svaku stanicu u tijelu. Geni su, na neki način, odgovorni za gotovo svaki aspekt života organizma, uključujući i njegov izgled, način ponašanja i mnogo, mnogo više.
Jedan koncept koji je važno razumjeti pri radu s Punnettovim kvadratima jest da živa bića dobivaju gene od roditelja. Vjerojatno ste toga podsvjesno već svjesni. Razmislite - zar vam se čini da ljudi koje poznajete nisu slični svojim roditeljima po svom izgledu i ponašanju, općenito?
Korak 2. Shvatite pojam spolne reprodukcije
Većina (ali ne svi) organizama kojih ste svjesni u svijetu koji vas okružuje stvaraju djecu seksualnim razmnožavanjem. Odnosno, ženski roditelj i muški rod svaki doprinose svojim genima da od svakog roditelja naprave dijete s polovicom svojih gena. Punnettov kvadrat u osnovi je način pokazivanja različitih mogućnosti koje se mogu pojaviti iz ove pola-pola razmjene gena u obliku grafikona.
Seksualna reprodukcija nije jedini oblik reprodukcije. Neki se organizmi (poput mnogih sojeva bakterija) razmnožavaju aseksualnom reprodukcijom, kada jedan roditelj sam stvara dijete. U aseksualnoj reprodukciji svi djetetovi geni potječu od jednog roditelja, pa je dijete manje -više kopija svog roditelja
Korak 3. Shvatite pojam alela
Kao što je gore spomenuto, geni organizma u osnovi su skup uputa koje svakoj stanici u tijelu govore kako treba živjeti. Zapravo, baš kao što je priručnik s uputama podijeljen na različita poglavlja, odjeljke i pododsjeke, različiti dijelovi gena organizma govore mu kako raditi različite stvari. Ako se jedan od ovih "pododsjeka" razlikuje između dva organizma, dva organizma mogu izgledati ili se ponašati drugačije - na primjer, genetske razlike mogu dovesti do toga da jedna osoba ima crnu, a drugu plavu kosu. Ti različiti oblici istog gena nazivaju se aleli.
Budući da dijete dobiva dva seta gena - po jedan od svakog roditelja - imat će dvije kopije svakog alela
Korak 4. Shvatite koncept dominantnih i recesivnih alela
Aleli djeteta ne dijele uvijek njihovu genetsku moć. Neki aleli, koji se nazivaju dominantni aleli, prema zadanim se postavkama očituju u djetetovom izgledu i ponašanju (mi to nazivamo "izražavanjem"). Drugi, nazvani recesivni aleli, bit će izraženi samo ako nisu upareni s dominantnim alelom koji ih može "nadjačati". Punnettovi kvadrati često se koriste kako bi se utvrdilo koliko je vjerojatno da će dijete primiti dominantni ili recesivni alel.
Budući da ih mogu "nadjačati" dominantni aleli, recesivni aleli teže se izraziti rjeđe. Općenito, dijete će morati dobiti recesivni alel od oba roditelja da bi se alel izrazio. Stanje krvi koje se naziva anemija srpastih stanica često je korišten primjer recesivne osobine-međutim, imajte na umu da recesivni aleli po definiciji nisu "loši"
Metoda 1 od 2: Prikaz monohibridnog križa (jedan gen)
Korak 1. Napravite kvadratnu mrežu 2x2
Najosnovniji Punnettovi kvadrati prilično su jednostavni za postavljanje. Počnite tako što ćete nacrtati kvadrat dobre veličine, a zatim ga podijeliti u četiri jednaka okvira. Kad završite, trebala bi postojati dva kvadrata u svakom stupcu i dva kvadrata u svakom retku.
Korak 2. Pomoću slova predstavite roditeljske alele za svaki redak i stupac
Na Punnettovom kvadratu, stupci su dodijeljeni majci, a redovi ocu, ili obrnuto. Uz svaki redak i stupac napišite slovo koje predstavlja svaki od alela majke i oca. Koristite velika slova za dominantne alele, a mala za recesivne alele.
-
To je puno lakše razumjeti primjerom. Na primjer, pretpostavimo da želite utvrditi izglede da će dijete para zakotrljati jezik. To možemo predstaviti slovima R i r - velika slova za dominantni gen, a mala za recesivna. Ako su oba roditelja heterozigota (imaju po jednu kopiju svakog alela), napisali bismo jedan "R" i jedan "r" duž vrha rešetke i jedan "R" i jedan "r" uz lijevu stranu rešetke.
Rad s Punnett Squares Korak 7 Korak 3. Napišite slova za svaki red i stupac razmaka
Nakon što otkrijete alele koje doprinosi svaki roditelj, jednostavno je popuniti vaš Punnett kvadrat. U svaki kvadrat napišite dvoslovnu kombinaciju gena dobivenu iz alela majke i oca. Drugim riječima, uzmite slovo iz stupca razmaka i slovo iz njegova retka te ih zajedno napišite unutar razmaka.
- U našem primjeru naše kvadrate bismo popunili ovako:
- Gornji lijevi kvadrat: RR
- Gornji desni kvadrat: Rr
- Donji lijevi kvadrat: Rr
- Donji desni kvadrat: rr
- Uočite da se tradicionalno prvo pišu dominantni aleli (velika slova).
Rad s Punnett Squares Korak 8 Korak 4. Odredite genotip svakog potencijalnog potomka
Svaki kvadrat ispunjenog Punnettovog kvadrata predstavlja potomstvo koje mogu imati dva roditelja. Svaki kvadrat (pa tako i svaki potomak) podjednako je vjerojatan - drugim riječima, na mreži 2x2 postoji mogućnost 1/4 za bilo koju od četiri mogućnosti. Različite kombinacije alela predstavljene na Punnettovom kvadratu nazivaju se genotipovi. Iako genotipovi predstavljaju genetske razlike, potomci neće nužno ispasti različiti za svaki kvadrat (vidi korak ispod.)
- U našem primjeru Punnett square, genotipovi koji su mogući za potomstvo ova dva roditelja su:
- Dva dominantna alela (od dva R)
- Jedan dominantni alel i jedan recesivni (iz R i r)
- Jedan dominantni alel i jedan recesivni (iz R i r) - uočite da postoje dva kvadrata s ovim genotipom
- Dva recesivna alela (od dva rs)
Rad s Punnett Squares Korak 9 Korak 5. Odredite fenotip svakog potencijalnog potomka
Fenotip organizma je stvarna fizička osobina koju pokazuje na temelju svog genotipa. Samo nekoliko primjera fenotipova uključuje boju očiju, boju kose i prisutnost anemije srpastih stanica - sve su to fizičke osobine koje određuju geni, no nijedan nije sama stvarna kombinacija gena. Fenotip potencijalnog potomstva određen je karakteristikama gena. Različiti geni imat će različita pravila kako se manifestiraju kao fenotipovi.
- U našem primjeru recimo da je gen koji dopušta nekome da zakotrlja jezik dominantan. To znači da će svaki potomak moći zakotrljati jezik čak i ako je samo jedan od njihovih alela dominantan. U ovom slučaju, fenotipovi potencijalnog potomstva su:
- Gore lijevo: Može rolati jezik (dva Rs)
- Gore desno: Može kotrljati jezik (jedno R)
- Dolje lijevo: Može kotrljati jezik (jedno R)
- Dolje desno: Ne može se kotrljati jezik (nula Rs)
Rad s Punnett Squares Korak 10 Korak 6. Pomoću kvadrata odredite vjerojatnost različitih fenotipova
Jedna od najčešćih upotreba Punnettovih kvadrata je utvrditi koliko je vjerojatno da će potomci imati određene fenotipove. Budući da svaki kvadrat predstavlja jednako vjerojatan ishod genotipa, vjerojatnost fenotipa možete pronaći prema dijeleći broj kvadrata s tim fenotipom na ukupan broj kvadrata.
- Naš primjer Punnett square govori nam da postoje četiri moguće kombinacije gena za bilo koje potomstvo od ovih roditelja. Tri od ovih kombinacija čine potomstvo koje može zakotrljati jezik, dok jedno ne. Dakle, vjerojatnosti za naša dva fenotipa su:
- Potomstvo može zakotrljati jezik: 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomstvo ne može zakotrljati jezik: 1/4 = 0.25 = 25%
Metoda 2 od 2: Prikazivanje dihibridnog križa (dva gena)
Rad s Punnett Squares Korak 11 Korak 1. Udvostručite svaku stranu osnovne 2x2 rešetke za svaki dodatni gen
Nisu sve kombinacije gena tako jednostavne kao osnovni monohibridni (jedno-genski) križ iz gornjeg odjeljka. Neke fenotipe određuje više gena. U tim slučajevima morate uzeti u obzir svaku moguću kombinaciju, što znači crtanje veće mreže.
-
Osnovno pravilo za Punnettove kvadrate kada je u pitanju više od jednog gena je sljedeće: udvostručite svaku stranu rešetke za svaki gen izvan prve.
Drugim riječima, budući da je rešetka s jednim genom 2x2, mreža s dva gena je 4x4, mreža s tri gena je 8x8 itd.
- Da bismo olakšali razumijevanje ovih pojmova, slijedimo problem s dva gena. To znači da bismo trebali nacrtati a 4x4 rešetka. Koncepti u ovom odjeljku vrijede i za tri ili više gena - ti problemi samo zahtijevaju veće rešetke i više rada.
Rad s Punnett Squares Korak 12 Korak 2. Odredite doprinose gena roditelja
Zatim pronađite gene koje oba roditelja imaju za karakteristike koje ispitujete. Budući da imate posla s više gena, genotip svakog roditelja imat će dodatna dva slova za svaki gen izvan prvog - drugim riječima, četiri slova za dva gena, šest slova za tri gena itd. Može biti korisno napisati genotip majke iznad vrha rešetke, a očeva lijevo (ili obrnuto) kao vizualni podsjetnik.
Za ilustraciju ovih sukoba poslužimo se klasičnim primjerom problema. Biljka graška može imati glatki ili naborani grašak, žute ili zelene boje. Glatka i žuta dominantna su svojstva. U ovom slučaju koristite S i s za predstavljanje dominantnih i recesivnih gena za glatkoću, a Y i y za žutost. Recimo da majka u ovom slučaju ima SsYy genotip i otac ima SsYY genotip.
Rad s Punnett Squares Korak 13 Korak 3. Napišite različite kombinacije gena uz gornju i lijevu stranu
Sada, iznad gornjeg reda kvadrata u mreži i lijevo od krajnjeg lijevog stupca, napišite različite alele kojima svaki roditelj može pridonijeti. Kao i kad se radi o jednom genu, svaka alela ima jednaku vjerojatnost prenošenja. Međutim, budući da gledate više gena, svaki redak i stupac dobit će više slova: dva slova za dva gena, tri slova za tri gena itd.
- U našem primjeru moramo zapisati različite kombinacije gena koje svaki roditelj može pridonijeti svojim SsYy genotipovima. Ako imamo majčine SsYy gene na vrhu, a očeve SsYY gene s lijeve strane, aleli za svaki gen su:
- Preko vrha: SY, Sy, sY, sy
- Dolje s lijeve strane: SY, SY, sY, sY
Rad s Punnett Squares Korak 14 Korak 4. Popunite razmake svakom kombinacijom alela
Popunite razmake u mreži baš kao što biste radili s jednim genom. Međutim, ovaj put će svaki prostor imati dva dodatna slova za svaki gen osim prvog: četiri slova za dva gena, šest slova za tri gena. Općenito je pravilo da se broj slova u svakom prostoru mora podudarati s brojem slova u genotipu svakog roditelja.
- U našem primjeru naše prostore bismo popunili ovako:
- Gornji red: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Drugi red: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Treći red: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Donji red: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Rad s Punnett Squares Korak 15 Korak 5. Pronađite fenotipove za svako potencijalno potomstvo
Kad se radi o više gena, svaki prostor na Punnettovom kvadratu i dalje predstavlja genotip za svako potencijalno potomstvo - postoji samo veći broj izbora nego s jednim genom. Fenotipovi za svaki kvadrat još jednom ovise o točnim genima s kojima se radi. Međutim, općenito je pravilo da dominantne osobine trebaju izraziti samo jedan dominantni alel, dok recesivne osobine trebaju sve recesivne alele.
- U našem primjeru, budući da su glatkoća i žutost dominantna svojstva našeg graška, svaki kvadrat s najmanje jednim velikim slovom S predstavlja biljku s glatkim fenotipom, a svaki kvadrat s barem jednim velikim slovom Y predstavlja biljku sa žutim fenotipom. Naboranim biljkama potrebna su dva mala alela, a zelenim biljkama potrebna su dva mala slova. Iz ovih uvjeta dobivamo:
- Gornji red: Glatko/žuto, Glatko/žuto, Glatko/žuto, Glatko/žuto
- Drugi red: Glatko/žuto, Glatko/žuto, Glatko/žuto, Glatko/žuto
- Treći red: Glatko/žuto, Glatko/žuto, naborano/žuto, naborano/žuto
- Donji red: Glatko/žuto, Glatko/žuto, naborano/žuto, naborano/žuto
Rad s Punnett Squares Korak 16 Korak 6. Pomoću kvadrata odredite vjerojatnost svakog fenotipa
Upotrijebite iste tehnike kao i pri radu s jednim genom kako biste utvrdili vjerojatnost da bilo koje potomstvo od dva roditelja može imati svaki različiti fenotip. Drugim riječima, broj kvadrata s fenotipom podijeljen s ukupnim brojem kvadrata jednak je vjerojatnosti za svaki fenotip.
- U našem primjeru vjerojatnosti za svaki fenotip su:
- Potomstvo je glatko i žuto: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomci su naborani i žuti: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Potomstvo je glatko i zeleno: 0/16 = 0%
- Potomci su naborani i zeleni: 0/16 = 0%
- Uočite da budući da je nemoguće da bilo koji potomak dobije dva recesivna y alela, nitko od potomaka neće biti zelen.
Savjeti
- U žurbi? Pokušajte upotrijebiti mrežni Kalkulator Punnett (poput ovog), koji može stvoriti i ispuniti Punnettove kvadrate na temelju roditeljskih gena koje navedete.
- Kao općenito pravilo, recesivna svojstva rjeđa su od dominantnih. Međutim, postoje situacije u kojima ove rijetke osobine mogu povećati kondiciju organizama i tako postati uobičajenije prirodnom selekcijom. Na primjer, recesivno svojstvo koje uzrokuje stanje krvi anemija srpastih stanica također daje otpor prema malariji, što je čini donekle poželjnom u tropskim podnebljima.
- Nemaju svi geni samo dva fenotipa. Na primjer, neki geni imaju zaseban fenotip za heterozigotnu (jednu dominantnu, jednu recesivnu) kombinaciju.
