Punnett -fyrsidan är en visuell enhet som används inom vetenskapen om genetik för att avgöra vilka kombinationer av gener som kan förekomma vid befruktningen. En Punnett -kvadrat består av ett enkelt fyrkantigt rutnät uppdelat i ett 2x2 (eller större) rutnät. Med detta rutnät och kunskap om genotyperna för båda föräldrarna kan forskare upptäcka potentiella genkombinationer för avkommor och kanske till och med känna till några ärftliga egenskaper.
Steg
Innan du börjar: Några viktiga definitioner
"Om du vill hoppa över avsnittet" grunder "och gå direkt till diskussionen om Punnett -fyrkant, klicka här."
Steg 1. Förstå begreppet gener
Innan du lär dig om hur du skapar och använder en Punnett -fyrkant bör du känna till några viktiga grunder. Den första är tanken att alla levande saker (från små mikrober till gigantiska blåvalar) har "gener". Gener är extremt komplexa mikroskopiska sekvenser av instruktioner som kodas in i nästan varje cell i kroppen av alla organismer. Gener är ansvariga för alla aspekter av en organisms liv, inklusive utseende, beteende och mer.
Ett av de viktiga begreppen att förstå när man arbetar med Punnetts fyrkant är att "allt levande får sina gener från sina föräldrar." Omedvetet kanske du redan är medveten om detta själv. Tänk på det - ser inte de flesta du känner ut som sina föräldrar i utseende och beteende?
Steg 2. Förstå begreppet sexuell reproduktion
De flesta organismer (inte alla) som du känner till i denna värld producerar avkommor genom "sexuell reproduktion". Ett tillstånd när manliga och kvinnliga föräldrar donerar sina respektive gener för att producera avkommor. I det här fallet kommer hälften av barnets gener från båda föräldrarna. Punnett-fyrkanten är i grunden ett sätt att visa de olika möjligheterna med denna halv-halva genbyte i grafisk form.
Sexuell reproduktion är inte den enda reproduktionsformen som finns. Vissa organismer (t.ex. bakterier) reproducerar sig genom "asexuell reproduktion", ett tillstånd där föräldrar producerar sina egna barn, utan hjälp av en partner. Vid asexuell reproduktion kommer alla barns gener från endast en förälder, vilket gör dem mer eller mindre exakta kopior av föräldern
Steg 3. Förstå begreppet alleler inom genetik
Som nämnts ovan är generna i en organism i grunden en serie instruktioner som styr varje cell i kroppen om hur man överlever. I själva verket, till skillnad från en manual, är gener också indelade i kapitel, sektioner och undersektioner, med olika sektioner av genen som reglerar separata funktioner individuellt. Om någon av dessa "undersektioner" skiljer sig mellan två organismer, kommer de två att se ut och bete sig annorlunda - till exempel gör genetiska skillnader en person svart och den andra blond. Dessa olika former i samma gen (humangen) kallas "alleler".
Eftersom varje barn får två uppsättningar gener - varje manlig och kvinnlig förälder - får barnet två kopior för varje allel
Steg 4. Förstå begreppet dominanta och recessiva alleler
Ett barns allel "delar" inte alltid genens kraft. Vissa alleler, som kallas dominanta alleler, kommer att manifestera sig i barnets fysiska utseende och beteende (vi kallar dem "uttryckta") som standard. Andra alleler, kallade "recessiva" alleler, kan bara uttryckas om de inte är ihopkopplade med en dominerande allel, som kan "köra över" dem. Punnett -torget används ofta för att avgöra hur sannolikt ett barn är att få en dominant eller recessiv allel.
Eftersom dessa gener kan "överskridas" av dominerande öl tenderar recessiva alleler att uttryckas mindre ofta. I allmänhet måste ett barn ärva den recessiva allelen från båda föräldrarna för att allelen ska kunna uttryckas. Blodsjukdomstillstånd är ett ofta använt exempel på en recessiv egenskap - men observera att en recessiv allel inte betyder "dålig"
Metod 1 av 2: Visar monohybrid (singelgen) kors
Steg 1. Skapa ett 2x2 rutnät
De mest grundläggande Punnett -rutorna är ganska enkla att göra. Börja med att rita en liksidig rektangel och dela sedan inredningen i fyra lika stora rutnät. När du är klar bör det finnas två rutnät i varje kolumn och två rutnät i varje rad.
Steg 2. Använd bokstäver för att representera överordnad eller källallel i varje rad och kolumn
I en Punnett -fyrkant tilldelas kolumner till mödrar och rader till pappor eller vice versa. Skriv bokstäverna bredvid varje rad och kolumn som representerar var och en av faderns och moderns alleler. Använd versaler för dominanta alleler och gemener för recessiva alleler.
Det blir mycket lättare att förstå med ett exempel. Låt oss till exempel säga att du vill bestämma sannolikheten för att barnen till ett visst par kommer att kunna rulla tungan. Vi representerar detta med bokstäverna "R" och "r" - en versal för den dominerande genen och en liten bokstav för den recessiva. Om båda föräldrarna var heterozygota (med en kopia av varje allel) skulle vi skriva ett "R" och ett "r" längs toppen av rutnätet och ett "R" och ett "r" längs rutans vänstra sida …
Steg 3. Skriv bokstäverna för varje rutnät i raderna och kolumnerna
Efter att ha fyllt i allelerna från varje förälder blir det enkelt att fylla i Punnett -torget. På varje rutnät skriver du två-bokstavs genkombinationer av faderns och moderns alleler. Med andra ord, ta bokstäverna från rutnätet i kolumnen och raden och skriv dem båda i den anslutande tomma rutan.
- I det här exemplet fyller du i vårt fyrkantiga rutnät Punnett enligt följande:
- Rutan längst upp till vänster: "RR"
- Rutan uppe till höger: "Rr"
- Ruta längst ner till vänster: "Rr"
- Rutan längst ner till höger: "rr"
- Observera att vanligtvis den dominerande allelen (versaler) skrivs först.
Steg 4. Bestäm genotypen för varje potentiell avkomma
Varje låda på Punnett -torget representerar de avkommor som föräldrarna kan ha. Varje kvadrat (och därför varje avkomma) är lika troligt - med andra ord, i ett 2x2 rutnät finns det en 1/4 chans för var fjärde möjlighet. De olika kombinationer av alleler som representeras i Punnett fyrkant kallas "genotyper". Medan genotyper representerar genetiska skillnader skiljer sig inte nödvändigtvis avkommor åt för varje gitter (se steg nedan).
- I vårt exempel Punnett fyrkant är de möjliga genotyperna för avkommor från dessa två föräldrar:
- "Två dominerande alleler" (två R)
- "En dominant och en recessiv allel" (R och r)
- "En dominant och en recessiv allel" (R och r) - notera att det finns två rutnät med denna genotyp.
- ”Två recessiva alleler” (två r)
Steg 5. Bestäm fenotypen för varje potentiell avkomma
Fenotypen i en organism är det faktiska fysiska drag som visas baserat på dess genotyp. Några exempel på fenotyper som ögonfärg, hårfärg och förekomst av blodsjukdomsceller - det här är fysiska egenskaper som "bestäms" av gener, men inte egentliga kombinationer av generna själva. Fenotypen som en potentiell avkomma kommer att ha bestäms av genens egenskaper. Olika gener kommer att ha olika regler när det gäller deras manifestation som en fenotyp.
- I vårt exempel, låt oss säga att den gen som tillåter en person att rulla tungan är den dominerande genen. Detta innebär att varje avkomma kommer att kunna rulla tungan, även om bara en allel är dominerande. I detta fall är fenotyperna för de potentiella avkommorna:
- Överst till vänster:”Kan rulla tungan (två R)”
- Överst till höger: "Kan rulla tungan (en R)"
- Nederst till vänster: "Kan rulla tungan (en R)"
- Nere till höger: "Det går inte att rulla tungan (ingen R)"
Steg 6. Använd rutnätet för att bestämma sannolikheten för att de olika fenotyperna ska visas
En av de vanligaste användningsområdena för Punnett fyrkant är att avgöra hur sannolikt en avkomma är att ha en specifik fenotyp. Eftersom varje rutnät representerar en motsvarande möjlig genotyp kan du hitta de möjliga fenotyperna genom att "dividera antalet rutnät som innehåller den fenotypen med det totala antalet gitter som finns."
- Punnett -fyrkanten i vårt exempel säger att det finns fyra möjliga kombinationer av gener för alla avkommor, från dessa två föräldrar. Tre av dessa kombinationer skapar avkommor som kan tungrulle. Därför är sannolikheterna för vår fenotyp:
- Avkommor kan rulla tungan: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Avkomman kan inte rulla tungan: 1/4 = “0,25 = 25%”
Metod 2 av 2: Visa ett Dihybridkors (två gener)
Steg 1. Kopiera varje sida av det grundläggande 2x2 rutnätet för varje ytterligare gen
Inte alla genkombinationer är lika enkla som de grundläggande monohybrid (enkelgenen) korsningarna från avsnittet ovan. Vissa fenotyper bestäms av mer än en gen. I det här fallet måste du ta hänsyn till varje möjlig kombination, vilket innebär att du ritar ett större rutnät.
- Grundregeln för Punnett -fyrkant när det finns mer än en gen är: "multiplicera varje sida av rutnätet för varje annan gen än den första". Med andra ord, eftersom en-gen-rutnätet är 2x2, är två-gen-rutnätet 4x4, tre-gen-rutnätet är 8x8, och så vidare.
- För att göra detta koncept lättare att förstå, låt oss följa exempelproblemet med två gener. Det betyder att vi måste rita ett "4x4" rutnät. Begreppen i detta avsnitt gäller också tre eller flera gener - detta problem kräver helt enkelt ett större rutnät och ytterligare arbete.
Steg 2. Tilldela bidragande föräldragener
Hitta sedan generna som båda föräldrarna delar för den egenskap som studeras. På grund av de många inblandade generna får varje förälders genotyp ytterligare två bokstäver för varje gen utöver den första - med ordet tyg, fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener osv. Det kan vara till hjälp att skriva genotypen för mamman överst på rutnätet och genotypen för pappan till vänster (eller vice versa) som en visuell påminnelse.
Låt oss använda ett klassiskt exempel för att illustrera denna konflikt. En ärtväxt kan ha släta eller skrynkliga bönor, gula eller gröna. Slät och gul är dominerande egenskaper. I detta fall, använd M och m för att representera dominerande och recessiva för jämnhet och K och k för gulhet. Låt oss säga att modern har en genotyp av "MmKk" och faderns gen har en genotyp av "MmKK"
Steg 3. Skriv de olika kombinationerna av gener längs den övre och vänstra sidan
Nu, ovanför den översta raden i rutnätet och till vänster om kolumnen längst till vänster, skriv ner de olika alleler som varje förälder kan bidra med. Precis som när det gäller en enda gen är det lika troligt att varje allel ärvs. Men eftersom det finns så många gener kommer varje kolumn och rad att få mer än en bokstav: två bokstäver för två gener, tre bokstäver för tre gener, och så vidare.
- I det här exemplet måste vi lista de olika kombinationer av gener som föräldrar kan ärva från sin MmKk -genotyp. Om vi har MmKk -genen från modern längs det övre gitteret och faderns MmKk -gen i det vänstra gitteret, är allelerna för varje gen:
- Längs det övre rutnätet: "MK, Mk, mK, mk"
- Nere på vänster sida: "MK, MK, mK, mK"
Steg 4. Fyll i varje rutnät med varje allelkombination
Fyll i rutnätet som när det gäller en enda gen. Den här gången kommer dock varje rutnät att ha två ytterligare bokstäver för varje gen utöver den första: fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener. I allmänhet bör antalet bokstäver i varje rutnät motsvara antalet bokstäver i varje förälders genotyp.
- I det här exemplet fyller vi det befintliga nätet enligt följande:
- Översta raden:”MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Andra raden:”MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Tredje raden: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Nedre raden: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Steg 5. Hitta fenotypen för varje potentiell avkomma
När de står inför flera gener representerar varje gitter i Punnett -fyrsidan fortfarande genotypen för varje potentiell avkomma - det finns fler val än en enda gen. Fenotypen för varje gitter beror igen på den exakta genen som hanteras. I allmänhet behöver dock dominerande egenskaper endast en allel för att uttryckas, medan recessiva egenskaper kräver "alla" recessiva alleler.
- I detta exempel, eftersom mjukhet (M) och gulhet (K) är de dominerande egenskaperna eller egenskaperna för ärtväxten i exemplet, representerar varje rutnät som innehåller minst ett stort M en växt med den släta fenotypen, och varje rutnät innehåller minst ett stort K representerar en gröda. gul fenotyp. Rynkiga växter behöver två alleler med små bokstäver, och gröna växter behöver två små k -alleler. Från detta tillstånd får vi:
- Översta raden:”Sömlös/gul, sömlös/gul, slät/gul, sömlös/gul”
- Andra raden:”Sömlös/gul, slät/gul, jämn/gul, jämn/gul”
- Tredje raden:”Slät/gul, slät/gul, skrynklig/gul, skrynklig/gul”
- Nedre raden:”Slät/gul, slät/gul, skrynklig/gul, skrynklig/gul”
Steg 6. Använd rutnätet för att bestämma sannolikheten för varje fenotyp
Använd samma teknik som när du hanterar en enda gen för att hitta sannolikheten för att varje avkomma från båda föräldrarna kan ha en annan fenotyp. Med andra ord är antalet rutnät som innehåller fenotypen dividerat med det totala antalet rutnät lika med sannolikheten för varje fenotyp.
- I detta exempel är sannolikheterna för varje fenotyp:
- Avkomman är slät och gul: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Avkomman är skrynklig och gul: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Avkomman är slät och grön: 0/16 = “0%”
- Avkomma som kännetecknas av rynkor och grönt: 0/16 = “0%”
- Observera att eftersom det är omöjligt för varje avkomma att ha två recessiva k -alleler, är ingen av avkommorna grön (0%).
Tips
- Har bråttom? Prova att använda Punnetts fyrkantiga onlinekalkylator (till exempel i den här), som kan skapa och fylla ett Punnett -rutnät baserat på de föräldragener du har angett.
- I allmänhet är recessiva egenskaper inte lika vanliga som dominerande egenskaper. Det finns dock situationer där denna sällsynta egenskap kan öka en organisms kondition och därmed bli mer utbredd genom naturligt urval. Till exempel ger den recessiva egenskapen som orsakar ärftliga blodsjukdomstillstånd också immunitet mot malaria, vilket gör det nödvändigt i tropiska klimat.
- Alla gener har inte bara två fenotyper. Till exempel finns det flera gener som har separata fenotyper för heterozygota kombinationer (en dominerande, en recessiv).
