Punnett -firkanten er en visuell enhet som brukes i vitenskapen om genetikk for å bestemme hvilke kombinasjoner av gener som kan oppstå ved unnfangelsen. En Punnett -firkant er laget av et enkelt firkantet rutenett delt inn i et 2x2 (eller større) rutenett. Med dette rutenettet og kunnskap om genotypene til begge foreldrene, kan forskere oppdage potensielle genkombinasjoner for avkom og muligens til og med kjenne noen arvelige egenskaper.
Steg
Før du begynner: Noen viktige definisjoner
"Hvis du vil hoppe over" grunnleggende "-delen og komme direkte til diskusjonen om Punnett -firkantet, klikk her."
Trinn 1. Forstå begrepet gener
Før du lærer om hvordan du lager og bruker en Punnett -firkant, bør du vite noen viktige grunnleggende. Den første er ideen om at alle levende ting (fra små mikrober til gigantiske blåhvaler) har "gener". Gener er ekstremt komplekse mikroskopiske sekvenser av instruksjoner som er kodet inn i nesten hver celle i kroppen til alle organismer. Gener er ansvarlige for alle aspekter av en organismes liv, inkludert utseende, oppførsel og mer.
Et av de viktige begrepene å forstå når man arbeider med Punnett firkant er at "alt levende får sine gener fra foreldrene sine." Ubevisst kan du allerede være klar over dette selv. Tenk på det - ser ikke de fleste du kjenner ut som foreldrene sine i utseende og oppførsel?
Trinn 2. Forstå begrepet seksuell reproduksjon
De fleste organismer (ikke alle) du kjenner til i denne verden, produserer avkom gjennom "seksuell reproduksjon". En tilstand når mannlige og kvinnelige foreldre donerer sine respektive gener for å produsere avkom. I dette tilfellet kommer halvparten av barnets gener fra begge foreldrene. Punnett-firkanten er i utgangspunktet en måte å vise de forskjellige mulighetene for denne halv-halve genbyttet i grafisk form.
Seksuell reproduksjon er ikke den eneste formen for reproduksjon som eksisterer. Noen organismer (for eksempel bakterier) formerer seg ved "aseksuell reproduksjon", en tilstand der foreldre produserer sine egne barn, uten hjelp fra en partner. I aseksuell reproduksjon kommer alle et barns gener fra bare en forelder, noe som gjør dem til mer eller mindre eksakte kopier av forelder
Trinn 3. Forstå konseptet med alleler i genetikk
Som nevnt ovenfor er genene i en organisme i utgangspunktet en serie instruksjoner som styrer hver celle i kroppen om hvordan man overlever. Faktisk, i motsetning til en manual, er gener også delt inn i kapitler, seksjoner og underseksjoner, med forskjellige deler av genet som regulerer separate funksjoner individuelt. Hvis noen av disse "underseksjonene" er forskjellige mellom to organismer, vil de to se ut og oppføre seg annerledes - for eksempel gjør genetiske forskjeller den ene personen svart og den andre blond. Disse forskjellige formene i det samme genet (humant gen) kalles "alleler".
Siden hvert barn får to sett med gener - hver mannlige og kvinnelige forelder - vil barnet få to kopier for hver allel
Trinn 4. Forstå begrepet dominante og recessive alleler
Et barns allel "deler" ikke alltid genets kraft. Noen alleler, referert til som dominante alleler, vil som standard manifestere seg i barnets fysiske utseende og oppførsel (vi kaller dem "uttrykt"). Andre alleler, kalt "recessive" alleler, kan bare uttrykkes hvis de ikke er parret med en dominerende allel, som er i stand til å "overkjøre" dem. Punnett -plassen brukes ofte til å avgjøre hvor sannsynlig et barn er å motta en dominerende eller recessiv allel.
Fordi disse genene kan bli "overkjørt" av dominerende øl, har recessive alleler en tendens til å uttrykkes sjeldnere. Generelt må et barn arve den recessive allelen fra begge foreldrene for at allelen skal komme til uttrykk. Blodsykdomstilstander er et ofte brukt eksempel på en recessiv egenskap - men vær oppmerksom på at en recessiv allel ikke betyr "dårlig"
Metode 1 av 2: Viser monohybrid (enkeltgen) kryss
Trinn 1. Lag et 2x2 rutenett
De mest grunnleggende Punnett -rutene er ganske enkle å lage. Start med å tegne et likesidet rektangel, og del deretter interiøret i fire like rutenett. Når du er ferdig, bør det være to rutenett i hver kolonne og to rutenett i hver rad.
Trinn 2. Bruk bokstaver til å representere overordnet eller kildeallelen i hver rad og kolonne
I en Punnett -firkant blir kolonner tilordnet mødre og rader til fedre, eller omvendt. Skriv bokstavene ved siden av hver rad og kolonne som representerer hver av farens og mors alleler. Bruk store bokstaver for dominante alleler og små bokstaver for recessive alleler.
Det vil være mye lettere å forstå med et eksempel. La oss for eksempel si at du vil bestemme sannsynligheten for at barna til et bestemt par vil kunne rulle tungen. Vi representerer dette med bokstavene "R" og "r" - en stor bokstav for det dominerende genet og en liten bokstav for den recessive. Hvis begge foreldrene var heterozygote (med en kopi av hver allel), ville vi skrive en "R" og en "r" langs toppen av rutenettet og en "R" og en "r" langs venstre side av rutenettet …
Trinn 3. Skriv bokstavene for hvert rutenett i radene og kolonnene
Etter å ha fylt ut alleler gitt fra hver forelder, blir det enkelt å fylle ut Punnett -torget. På hvert rutenett skriver du to-bokstavers genkombinasjoner av faderlige og mors alleler. Med andre ord, ta bokstavene fra rutenettet i kolonnen og raden, og skriv dem begge i den tilkoblede blanke boksen.
- I dette eksemplet fyller du ut vårt firkantede Punnett -rutenett som følger:
- Boksen øverst til venstre: "RR"
- Boksen øverst til høyre: "Rr"
- Boksen nederst til venstre: "Rr"
- Boksen nederst til høyre: "rr"
- Vær oppmerksom på at den dominerende allelen (store bokstaver) vanligvis skrives først.
Trinn 4. Bestem genotypen til hvert potensielt avkom
Hver eske som er fylt ut på Punnett -torget representerer avkomene som foreldrene kan ha. Hver firkant (og derfor hvert avkom) er like sannsynlig - med andre ord, i et 2x2 rutenett er det en 1/4 sjanse for hver fjerde mulighet. De forskjellige kombinasjonene av alleler representert i Punnett firkant kalles "genotyper". Mens genotyper representerer genetiske forskjeller, er avkom ikke nødvendigvis forskjellige for hvert gitter (se trinnene nedenfor).
- I vårt eksempel Punnett firkant er de mulige genotypene for avkom fra disse to foreldrene:
- "To dominerende alleler" (to R'er)
- "En dominerende og en recessiv allel" (R og r)
- "En dominant og en recessiv allel" (R og r) - merk at det er to rutenett med denne genotypen.
- “To resessive alleler” (to r’er)
Trinn 5. Bestem fenotypen til hvert potensielt avkom
Fenotypen i en organisme er den faktiske fysiske egenskapen vist basert på genotypen. Noen eksempler på fenotyper som øyefarge, hårfarge og tilstedeværelse av blodsykdomceller - dette er fysiske egenskaper som "bestemmes" av gener, men ikke faktiske kombinasjoner av gener selv. Fenotypen som et potensielt avkom vil ha, bestemmes av egenskapene til genet. Ulike gener vil ha forskjellige regler når det gjelder deres manifestasjon som en fenotype.
- I vårt eksempel, la oss si at genet som lar en person rulle tungen er det dominerende genet. Dette betyr at hvert avkom vil kunne rulle tungen, selv om bare en allel er dominerende. I dette tilfellet er fenotypene til de potensielle avkomene:
- Øverst til venstre: "Kan rulle tungen (to R -er)"
- Øverst til høyre: "Kan rulle tungen (en R)"
- Nederst til venstre: "Kan rulle tungen (en R)"
- Nederst til høyre: "Kan ikke rulle tungen (ingen R)"
Trinn 6. Bruk rutenettet til å bestemme sannsynligheten for at de forskjellige fenotypene vises
En av de vanligste bruksområdene til firkantet Punnett er å bestemme hvor sannsynlig et avkom er å ha en spesifikk fenotype. Siden hvert rutenett representerer en tilsvarende mulig genotype, kan du finne de mulige fenotypene ved å "dele antall rutenett som inneholder den fenotypen med det totale antallet gitter som er tilstede."
- Punnett -firkanten i vårt eksempel sier at det er fire mulige kombinasjoner av gener for alle avkom, fra disse to foreldrene. Tre av disse kombinasjonene skaper avkom som er i stand til å tunge. Derfor er sannsynlighetene for fenotypen vår:
- Avkom i stand til å rulle tungen: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Avkom som ikke klarer å rulle tungen: 1/4 = “0,25 = 25%”
Metode 2 av 2: Viser et Dihybrid -kors (to gener)
Trinn 1. Dupliser hver side av det grunnleggende 2x2 -rutenettet for hvert ekstra gen
Ikke alle genkombinasjoner er like enkle som de grunnleggende monohybrid (enkeltgenet) kryssene fra seksjonen ovenfor. Noen fenotyper bestemmes av mer enn ett gen. I dette tilfellet må du ta hensyn til hver mulig kombinasjon, noe som betyr å tegne et større rutenett.
- Grunnregelen for firkantet Punnett når det er mer enn ett gen er: "multipliser hver side av rutenettet for hvert gen annet enn det første". Med andre ord, siden ett-gen-rutenettet er 2x2, er to-gen-rutenettet 4x4, tre-gen-rutenettet er 8x8, og så videre.
- For å gjøre dette konseptet lettere å forstå, la oss følge eksempelproblemet med togener. Dette betyr at vi må tegne et "4x4" rutenett. Konseptene i denne delen gjelder også for tre eller flere gener - dette problemet krever ganske enkelt et større rutenett og ekstra arbeid.
Trinn 2. Tilordne bidragende foreldrenes gener
Deretter finner du genene som begge foreldrene deler for karakteristikken som studeres. På grunn av de mange genene som er involvert, vil hver foreldres genotype få to ekstra bokstaver for hvert gen i tillegg til det første - med ordet duk, fire bokstaver for to gener, seks bokstaver for tre gener og så videre. Det kan være nyttig å skrive genotypen til moren på toppen av rutenettet, og genotypen til faren til venstre (eller omvendt) som en visuell påminnelse.
La oss bruke et klassisk eksempel for å illustrere denne konflikten. En erteplante kan ha myke eller rynkede bønner, gule eller grønne. Glatt og gult er dominerende trekk. I dette tilfellet bruker du M og m for å representere dominerende og recessive for glatthet og K og k for gulhet. La oss si at moren har en genotype av "MmKk" og farens gen har en genotype av "MmKK"
Trinn 3. Skriv de forskjellige kombinasjonene av gener langs toppen og venstre side
Nå, over den øverste raden i rutenettet og til venstre for kolonnen lengst til venstre, skriver du ned de forskjellige allelene som hver forelder kan bidra med. Som når det gjelder et enkelt gen, er det like sannsynlig at hver allel er arvet. Men fordi det er så mange gener, vil hver kolonne og rad få mer enn en bokstav: to bokstaver for to gener, tre bokstaver for tre gener og så videre.
- I dette eksemplet må vi liste opp de forskjellige kombinasjonene av gener som foreldre kan arve fra deres MmKk -genotype. Hvis vi har MmKk -genet fra moren langs det øvre gitteret og farens MmKk -gen i venstre gitter, så er allelene for hvert gen:
- Langs det øverste rutenettet: "MK, Mk, mK, mk"
- Ned på venstre side: "MK, MK, mK, mK"
Trinn 4. Fyll ut hvert rutenett med hver allelkombinasjon
Fyll ut rutenettet som når du arbeider med et enkelt gen. Denne gangen vil imidlertid hvert rutenett ha to ekstra bokstaver for hvert gen i tillegg til det første: Fire bokstaver for to gener, seks bokstaver for tre gener. Generelt bør antall bokstaver i hvert rutenett være lik antallet bokstaver i hver foreldres genotype.
- I dette eksemplet vil vi fylle ut det eksisterende rutenettet som følger:
- Øverste rad: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Andre linje: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Tredje linje: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Nederste rad: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
Trinn 5. Finn fenotypen for hvert potensielt avkom
Når de står overfor flere gener, representerer hvert gitter i Punnett firkant fortsatt genotypen for hvert potensielt avkom - det er flere valg enn et enkelt gen. Fenotypen for hvert gitter avhenger igjen av det eksakte genet som håndteres. Generelt trenger imidlertid dominante trekk bare en allel for å bli uttrykt, mens recessive egenskaper krever "alle" recessive alleler.
- I dette eksemplet, fordi glatthet (M) og gulhet (K) er de dominerende trekkene eller trekkene for erteplanten i eksemplet, representerer hvert rutenett som inneholder minst en stor M en plante med den glatte fenotypen, og hvert rutenett som inneholder minst ett stort K representerer en avling. gul fenotype. Rynkete planter trenger to alleler i små bokstaver, og grønne planter trenger to små alleler. Fra denne tilstanden får vi:
- Øverste rad: "Sømløs/gul, sømløs/gul, glatt/gul, sømløs/gul"
- Andre rad: "Sømløs/gul, glatt/gul, glatt/gul, glatt/gul"
- Tredje rad: "Glatt/gul, glatt/gul, rynket/gul, rynket/gul"
- Nederste rad: "Glatt/gul, glatt/gul, rynket/gul, rynket/gul"
Trinn 6. Bruk rutenettet til å bestemme sannsynligheten for hver fenotype
Bruk samme teknikk som når du arbeider med et enkelt gen for å finne sannsynligheten for at hvert avkom fra begge foreldrene kan ha en annen fenotype. Med andre ord er antall rutenett som inneholder fenotypen delt på det totale antallet rutenett, lik sannsynligheten for hver fenotype.
- I dette eksemplet er sannsynlighetene for hver fenotype:
- Avkomene er glatte og gule: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Avkom er rynkete og gule: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Avkomene er glatte og grønne: 0/16 = “0%”
- Avkom preget av rynker og grønt: 0/16 = “0%”
- Vær oppmerksom på at siden det er umulig for hvert avkom å ha to recessive k -alleler, er ingen av avkomene grønne (0%).
Tips
- Har det travelt? Prøv å bruke Punnett firkantet online kalkulator (for eksempel i denne), som er i stand til å lage og fylle et Punnett firkantet rutenett basert på foreldrenes gener du har spesifisert.
- Generelt er ikke recessive trekk like vanlige som dominerende egenskaper. Imidlertid er det situasjoner hvor denne sjeldne egenskapen kan øke egnetheten til en organisme og dermed bli mer utbredt gjennom naturlig seleksjon. For eksempel gir den recessive egenskapen som forårsaker arvelige blodsykdomstilstander også immunitet mot malaria, noe som gjør det nødvendig i tropiske klimaer.
- Ikke alle gener har bare to fenotyper. For eksempel finnes det flere gener som har separate fenotyper for heterozygote kombinasjoner (en dominerende, en recessiv).
