Punnetti nelinurk on visuaalne seade, mida kasutatakse geneetikateaduses, et teha kindlaks, millised geenikombinatsioonid võivad eostamisel esineda. Punnetti ruut koosneb lihtsast ruudukujulisest ruudustikust, mis on jagatud 2x2 (või suuremaks) ruudustikuks. Selle võrgu ja mõlema vanema genotüüpide tundmise abil saavad teadlased avastada järglaste võimalikke geenikombinatsioone ja võib -olla isegi teada mõningaid pärilikke tunnuseid.
Samm
Enne alustamist: mõned olulised määratlused
"Kui soovite jaotise" põhitõed "vahele jätta ja minna otse Punnetti nelinurga arutelule, klõpsake siin."
Samm 1. Mõistke geenide mõistet
Enne Punnetti nelinurga loomise ja kasutamise õppimist peaksite teadma mõningaid olulisi põhitõdesid. Esimene on idee, et kõigil elusolenditel (pisikestest mikroobidest hiiglaslike sinivaalateni) on "geenid". Geenid on äärmiselt keerulised juhiste mikroskoopilised jadad, mis on kodeeritud peaaegu igasse organismi rakku. Geenid vastutavad organismi kõigi aspektide, sealhulgas välimuse, käitumise ja muu eest.
Üks oluline mõiste, mida Punnetti nelinurkadega töötades mõista, on see, et „kõik elusolendid saavad oma geenid oma vanematelt.” Alateadlikult võite sellest juba ise teadlik olla. Mõelge sellele - kas enamik inimesi, keda tunnete, ei tundu välimuse ja käitumise poolest oma vanemate moodi?
Samm 2. Mõista seksuaalse paljunemise mõistet
Enamik organisme (mitte kõik), millest te siin maailmas teate, annavad järglasi "sugulise paljunemise" kaudu. Tingimus, kui mees- ja naissoost vanemad annetavad järglaste saamiseks oma geenid. Sel juhul on pooled lapse geenid pärit mõlemalt vanemalt. Punnetti nelinurk on põhimõtteliselt viis näidata selle poole poole geenivahetuse erinevaid võimalusi graafilisel kujul.
Seksuaalne paljunemine ei ole ainus paljunemisviis. Mõned organismid (näiteks bakterid) paljunevad "mittesugulise paljunemise" abil, mille puhul vanemad toodavad oma lapsi ilma partneri abita. Aseksuaalse paljunemise korral pärinevad kõik lapse geenid ainult ühelt vanemalt, muutes need vanema enam -vähem täpseteks koopiateks
Samm 3. Mõistke alleelide kontseptsiooni geneetikas
Nagu eespool mainitud, on organismi geenid põhimõtteliselt juhiste jada, mis reguleerivad iga keharakku ellujäämise kohta. Tegelikult jagunevad geenid erinevalt käsiraamatust ka peatükkideks, sektsioonideks ja alajaotisteks, kusjuures erinevad geeni osad reguleerivad eraldi funktsioone. Kui mõni neist "alajaotustest" erineb kahe organismi vahel, näevad need kaks välja ja käituvad erinevalt - näiteks geneetilised erinevused muudavad ühe inimese mustaks ja teise blondiks. Neid erinevaid geene (inimese geeni) erinevaid vorme nimetatakse "alleelideks".
Kuna iga laps saab kaks geenikomplekti - iga mees- ja naisvanem - saab laps iga alleeli kohta kaks eksemplari
Samm 4. Mõista domineerivate ja retsessiivsete alleelide mõistet
Lapse alleel ei jaga alati geeni jõudu. Mõned alleelid, mida nimetatakse domineerivateks alleelideks, avalduvad vaikimisi lapse füüsilises väljanägemises ja käitumises (me nimetame neid "väljendatuks"). Teisi alleele, mida nimetatakse "retsessiivseteks" alleelideks, saab väljendada ainult siis, kui need pole seotud domineeriva alleeliga, mis on võimeline neid "ületama". Punnetti ruutu kasutatakse sageli selleks, et määrata kindlaks, kui tõenäoline on laps saada domineeriv või retsessiivne alleel.
Kuna neid geene võivad domineerivad alesid "ületada", ekspresseeritakse retsessiivseid alleele harvem. Üldiselt peab laps pärima retsessiivse alleeli mõlemalt vanemalt, et alleel saaks avalduda. Verehaigused on sageli kasutatav näide retsessiivsest tunnusest, kuid pidage meeles, et retsessiivne alleel ei tähenda "halba"
Meetod 1 /2: Monohübriidide (ühe geeni) ristide kuvamine
Samm 1. Looge 2x2 ruudustik
Kõige elementaarsemaid Punnetti ruute on üsna lihtne teha. Alustage võrdkülgse ristküliku joonistamisega, seejärel jagage sisustus neljaks võrdseks ruudustikuks. Kui olete lõpetanud, peaks igas veerus olema kaks võre ja igas reas kaks võre.
Samm 2. Kasutage tähti, et kujutada igas reas ja veerus vanem- või allikaalleeli
Punnetti nelinurgas on veerud määratud emadele ja read isadele või vastupidi. Kirjutage iga rea ja veeru kõrvale tähed, mis esindavad kõiki isa ja ema alleele. Kasutage domineerivate alleelide jaoks suurtähti ja retsessiivsete alleelide puhul väiketähti.
Näite abil on seda palju lihtsam mõista. Oletame näiteks, et soovite kindlaks teha tõenäosuse, et konkreetse paari lapsed saavad keelt keerata. Me esindame seda tähtedega "R" ja "r" - domineeriva geeni suurtäht ja retsessiivse väiketäht. Kui mõlemad vanemad oleksid heterosügootsed (neil oleks igast alleelist üks eksemplar), kirjutaksime ruudustiku ülaossa "R" ja "r" ning ruudu vasakule küljele "R" ja "r" …
Samm 3. Kirjutage ridade ja veergude iga ruudustiku tähed
Pärast igalt vanemalt antud alleelide täitmist muutub Punnett ruudu täitmine lihtsaks. Kirjutage igale ruudustikule isa ja ema alleelide kahetähelised geenikombinatsioonid. Teisisõnu, võtke tähed veeru ja rea ruudustikust ning kirjutage need mõlemad ühendavasse tühja kasti.
- Selles näites täitke meie Punnetti nelinurkvõrk järgmiselt:
- Kast vasakus ülanurgas: „RR”
- Kast paremas ülanurgas: „Rr”
- Kast vasakul all: “Rr”
- Kast paremas alanurgas: „rr”
- Pange tähele, et tavaliselt kirjutatakse kõigepealt domineeriv alleel (suur täht).
Samm 4. Määrake iga potentsiaalse järglase genotüüp
Iga ruut, mis on täidetud Punnetti ruudul, kujutab endast järglasi, keda vanemad võivad saada. Iga ruut (ja seega ka iga järglane) on võrdselt tõenäoline - teisisõnu, 2x2 ruudustikus on 1/4 võimalus iga nelja võimaluse jaoks. Punnetti nelinurgas esitatud alleelide erinevaid kombinatsioone nimetatakse "genotüüpideks". Kuigi genotüübid esindavad geneetilisi erinevusi, ei pruugi järglased iga võre puhul tingimata erineda (vt allpool toodud samme).
- Meie näites Punnetti nelinurgas on nende kahe vanema järglaste võimalikud genotüübid järgmised:
- "Kaks domineerivat alleeli" (kaks R -i)
- "Üks domineeriv ja üks retsessiivne alleel" (R ja r)
- "Üks domineeriv ja üks retsessiivne alleel" (R ja r) - pange tähele, et selle genotüübiga on kaks võrku.
- "Kaks retsessiivset alleeli" (kaks r -i)
Samm 5. Määrake iga potentsiaalse järglase fenotüüp
Fenotüüp organismis on tegelik füüsiline omadus, mis on näidatud selle genotüübi põhjal. Mõned näited fenotüüpidest nagu silmavärv, juuksevärv ja verehaiguste rakkude olemasolu - need on geenidega "määratud" füüsilised tunnused, kuid mitte geenide endi tegelikud kombinatsioonid. Potentsiaalse järglase fenotüübi määravad geeni omadused. Erinevatel geenidel on fenotüübina avaldumise osas erinevad reeglid.
- Meie näites oletame, et geen, mis võimaldab inimesel keelt rullida, on domineeriv geen. See tähendab, et iga järglane saab keelt keerata, isegi kui domineeriv on ainult üks alleel. Sellisel juhul on potentsiaalsete järglaste fenotüübid järgmised:
- Üleval vasakul: „Võimalik keelt keerata (kaks tähte)”
- Üleval paremal: „Võimalik keelt keerata (üks R)”
- All vasakul: „Võimalik keerata keelt (üks R)”
- All paremal: „Ei saa keelt keerata (no R)”
Samm 6. Kasutage võrku erinevate fenotüüpide ilmnemise tõenäosuse määramiseks
Punnetti nelinurga üks levinumaid kasutusviise on määrata kindlaks, kui tõenäoline on järglase konkreetse fenotüübi olemasolu. Kuna iga ruudustik kujutab endast samaväärset võimalikku genotüüpi, leiate võimalikud fenotüübid, "jagades seda fenotüüpi sisaldavate võrede arvu olemasolevate võrede koguarvuga".
- Meie näite Punnetti nelinurk väidab, et nende kahe vanema järglaste jaoks on neli võimalikku geenikombinatsiooni. Kolm neist kombinatsioonidest loovad järglasi, kes suudavad keelt rullida. Seetõttu on meie fenotüübi tõenäosused järgmised:
- Järglased saavad keelt keerata: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Järglased ei suuda keelt rullida: 1/4 = “0,25 = 25%”
Meetod 2/2: Dihübriidristi kuvamine (kaks geeni)
Samm 1. Kopeerige iga 2x22 põhivõrgu kumbki pool iga täiendava geeni jaoks
Kõik geenikombinatsioonid ei ole nii lihtsad kui ülaltoodud lõigust pärinevad põhilised monohübriidid (ühegeenilised). Mõnda fenotüüpi määrab rohkem kui üks geen. Sellisel juhul peate arvestama iga võimaliku kombinatsiooniga, mis tähendab suurema ruudustiku joonistamist.
- Punnetti nelinurga põhireegel, kui geene on rohkem kui üks, on järgmine: "korrutage ruudustiku mõlemad pooled iga muu geeni jaoks peale esimese". Teisisõnu, kuna ühe geeni võrk on 2x2, kahegeeniline võrk 4x4, kolmegeeniline võrk 8x8 jne.
- Et seda mõistet oleks lihtsam mõista, järgime kahe geeni näiteprobleemi. See tähendab, et peame joonistama 4x4 ruudustiku. Selle jaotise mõisted kehtivad ka kolme või enama geeni kohta - see probleem nõuab lihtsalt suuremat võrku ja lisatööd.
Samm 2. Määrake panustavad vanemate geenid
Seejärel leidke geenid, mida mõlemad vanemad uuritava tunnuse jaoks jagavad. Paljude kaasatud geenide tõttu saab iga vanema genotüüp igale geenile lisaks esimesele kaks lisatähte - koos sõnaga riie, neli tähte kahe geeni jaoks, kuus tähte kolme geeni jaoks jne. Visuaalse meeldetuletusena võib abiks olla ema genotüübi kirjutamine ruudustiku ülaossa ja isa genotüüp vasakule (või vastupidi).
Kasutame selle konflikti illustreerimiseks klassikalist näidet. Hernetaimel võivad olla siledad või kortsus oad, kollane või roheline. Sile ja kollane on domineerivad omadused. Sel juhul kasutage sujuvuse tagamiseks domineerivat ja retsessiivset ning kollasuse jaoks klahve K ja k. Oletame, et emal on genotüüp "MmKk" ja isa geenil genotüüp "MmKK"
Samm 3. Kirjutage geenide erinevad kombinatsioonid ülemisele ja vasakule küljele
Nüüd kirjutage ruudustiku ülemise rea kohale ja vasakpoolsest veerust vasakule üles erinevad alleelid, mida iga vanem võib kaasa aidata. Nagu ühe geeniga tegelemisel, on iga alleel võrdselt pärilik. Kuna aga geene on nii palju, saab iga veerg ja rida rohkem kui ühe tähe: kaks tähte kahe geeni kohta, kolm tähte kolme geeni kohta jne.
- Selles näites peame loetlema erinevad geenikombinatsioonid, mida vanemad võivad pärida oma MmKk genotüübilt. Kui meil on emalt pärit MmKk geen mööda ülemist võre ja isa MmKk geen vasakpoolses võres, siis on iga geeni alleelid järgmised:
- Ülemine ruudustik: “MK, Mk, mK, mk”
- All vasakul: “MK, MK, mK, mK”
Samm 4. Täitke iga ruudustik iga alleeli kombinatsiooniga
Täitke ruudustik nagu ühe geeniga tegelemisel. Seekord on aga igal ruudustikul lisaks esimesele kaks lisatähte iga geeni kohta: neli tähte kahele geenile, kuus tähte kolmele geenile. Üldiselt peaks iga ruudustiku tähtede arv võrduma iga vanema genotüübi tähtede arvuga.
- Selles näites täidame olemasoleva ruudustiku järgmiselt.
- Ülemine rida: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Teine rida: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Kolmas rida: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Alumine rida: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Samm 5. Leidke iga potentsiaalse järglase fenotüüp
Mitme geeniga silmitsi seistes kujutab Punnetti nelinurga iga võre endiselt iga potentsiaalse järglase genotüüpi - valikuid on rohkem kui üks geen. Iga võre fenotüüp sõltub jällegi täpselt käideldavast geenist. Kuid üldiselt vajavad domineerivad tunnused vaid ühte alleeli, samas kui retsessiivsed tunnused nõuavad "kõiki" retsessiivseid alleele.
- Selles näites, kuna siledus (M) ja kollasus (K) on näites hernetaime domineerivad tunnused või tunnused, tähistab iga vähemalt ühe suurtähte M sisaldav võre sileda fenotüübiga taime ja iga ruudustik sisaldab vähemalt üks suur K tähistab saaki kollane fenotüüp. Kortsus taimed vajavad kahte väiketähte s ja rohelised taimed kahte väikest k -alleeli. Sellest tingimusest saame:
- Ülemine rida: „Õmblusteta/kollane, õmblusteta/kollane, sile/kollane, õmblusteta/kollane”
- Teine rida: "Õmblusteta/kollane, sile/kollane, sile/kollane, sile/kollane"
- Kolmas rida: “Sile/kollane, sile/kollane, kortsus/kollane, kortsus/kollane”
- Alumine rida: "Sile/kollane, sile/kollane, kortsus/kollane, kortsus/kollane"
Samm 6. Kasutage võrku, et määrata iga fenotüübi tõenäosus
Kasutage sama tehnikat kui ühe geeniga tegelemisel, et leida tõenäosus, et mõlema vanema igal järglasel võib olla erinev fenotüüp. Teisisõnu, fenotüüpi sisaldavate võrede arv jagatuna võrkude koguarvuga on võrdne iga fenotüübi tõenäosusega.
- Selles näites on iga fenotüübi tõenäosused järgmised:
- Järglased on siledad ja kollased: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Järglased on kortsus ja kollased: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Järglased on siledad ja rohelised: 0/16 = “0%”
- Järglased, keda iseloomustavad kortsud ja roheline: 0/16 = “0%”
- Pange tähele, et kuna igal järglasel on võimatu omada kahte retsessiivset k alleeli, pole kumbki järglastest roheline (0%).
Näpunäiteid
- Kiiruga? Proovige kasutada Punnetti nelinurkset veebikalkulaatorit (näiteks selles), mis suudab teie määratud vanemgeenide põhjal luua ja täita Punnetti ruutvõrgu.
- Üldiselt ei ole retsessiivsed tunnused nii levinud kui domineerivad tunnused. Siiski on olukordi, kus see haruldane omadus võib suurendada organismi sobivust ja muutuda seeläbi loodusliku valiku kaudu üha levinumaks. Näiteks annab retsessiivne tunnus, mis põhjustab pärilikke verehaigusi, ka malaaria immuunsust, muutes selle vajalikuks troopilises kliimas.
- Kõigil geenidel pole ainult kahte fenotüüpi. Näiteks eksisteerib mitu geeni, millel on heterosügootsete kombinatsioonide jaoks eraldi fenotüübid (üks domineeriv, üks retsessiivne).
