Četverougao Punnett je vizuelni uređaj koji se koristi u nauci o genetici za određivanje koje kombinacije gena se mogu pojaviti pri začeću. Punnett kvadrat napravljen je od jednostavne kvadratne rešetke podijeljene na 2x2 (ili veću) rešetku. Pomoću ove rešetke i poznavanjem genotipova oba roditelja, naučnici mogu otkriti potencijalne kombinacije gena za potomstvo, a možda čak i znati neke nasljedne osobine.
Korak
Prije nego počnete: Neke važne definicije
"Ako želite preskočiti odjeljak" osnove "i preći direktno na raspravu o četvorini Punnett, kliknite ovdje."
Korak 1. Shvatite pojam gena
Prije nego naučite kako stvoriti i koristiti Punnettov četverokut, trebali biste znati neke važne osnove. Prva je ideja da sva živa bića (od sitnih mikroba do divovskih plavih kitova) imaju "gene". Geni su izuzetno složene mikroskopske sekvence uputa koje su kodirane u gotovo svakoj ćeliji u tijelu svih organizama. Geni su odgovorni za sve aspekte života organizma, uključujući izgled, ponašanje i drugo.
Jedan od važnih koncepata koje treba razumjeti pri radu s Punnettovim četverostranicama je da "sva živa bića dobijaju gene od roditelja." Podsvjesno ste toga možda već sami svjesni. Razmislite o tome - zar većina ljudi koje poznajete ne izgledaju poput svojih roditelja po izgledu i ponašanju?
Korak 2. Shvatite pojam seksualne reprodukcije
Većina organizama (ne svi) o kojima znate na ovom svijetu proizvode potomstvo "seksualnom reprodukcijom". Stanje kada muški i ženski roditelji doniraju svoje gene za proizvodnju potomstva. U ovom slučaju polovina djetetovih gena dolazi od oba roditelja. Četverougao Punnett je u osnovi način prikazivanja različitih mogućnosti ove zamjene pola-pola gena u grafičkom obliku.
Seksualna reprodukcija nije jedini oblik reprodukcije koji postoji. Neki organizmi (poput bakterija) razmnožavaju se "aseksualnom reprodukcijom", stanjem u kojem roditelji proizvode svoju djecu, bez pomoći partnera. U aseksualnoj reprodukciji, svi dječji geni potječu od samo jednog roditelja, čineći ih manje ili više egzaktnim kopijama roditelja
Korak 3. Shvatite pojam alela u genetici
Kao što je gore spomenuto, geni u organizmu u osnovi su niz uputa koje upravljaju svakom stanicom u tijelu kako preživjeti. Zapravo, za razliku od priručnika, geni su također podijeljeni u poglavlja, odjeljke i pododsjeke, s različitim dijelovima gena koji zasebno reguliraju zasebne funkcije. Ako se bilo koji od ovih "pododsjeka" razlikuje između dva organizma, dva će izgledati i ponašati se drugačije - na primjer, genetske razlike čine jednu osobu crnom, a drugu plavušom. Ovi različiti oblici u istom genu (ljudski gen) nazivaju se "aleli".
Budući da svako dijete dobiva dva seta gena - svaki muški i ženski roditelj - dijete će dobiti dvije kopije za svaki alel
Korak 4. Shvatite koncept dominantnih i recesivnih alela
Alel djeteta ne dijeli uvijek moć gena. Neki aleli, koji se nazivaju dominantni aleli, po defaultu će se manifestovati u fizičkom izgledu i ponašanju djeteta (nazivamo ih "izraženim"). Ostali aleli, nazvani "recesivni" aleli, mogu se izraziti samo ako nisu upareni s dominantnim alelom, koji ih može "pregaziti". Punnettov kvadrat često se koristi za utvrđivanje vjerojatnosti da dijete dobije dominantni ili recesivni alel.
Budući da ti geni mogu biti "pregaženi" dominantnim alejima, recesivni aleli imaju tendenciju rjeđe se izražavati. Općenito, dijete mora naslijediti recesivni alel od oba roditelja da bi se alel izrazio. Bolesti krvi su često korišteni primjer recesivne osobine - ali imajte na umu da recesivni alel ne znači "loš"
Metoda 1 od 2: Prikazivanje monohibridnih (jednogenih) križeva
Korak 1. Kreirajte mrežu 2x2
Najosnovnije Punnettove kvadrate prilično je lako napraviti. Počnite crtanjem jednakostraničnog pravokutnika, a zatim podijelite unutrašnjost na četiri jednake mreže. Kad završite, u svakoj koloni trebaju biti dvije rešetke i u svakom retku dvije rešetke.
Korak 2. Koristite slova za predstavljanje nadređenog ili izvornog alela u svakom redu i koloni
U Punnettovom četverokutu kolone se dodjeljuju majkama, a redovi očevima ili obrnuto. Napišite slova pored svakog reda i kolone koja predstavljaju svaki od očevih i majčinskih alela. Koristite velika slova za dominantne alele, a mala slova za recesivne alele.
To će biti mnogo lakše razumjeti primjerom. Na primjer, recimo da želite utvrditi vjerovatnoću da će djeca određenog para moći prevrnuti jezik. Predstavljamo ovo slovima "R" i "r" - veliko slovo za dominantni gen i malo slovo za recesivno. Da su oba roditelja heterozigota (da imaju po jednu kopiju svakog alela), napisali bismo "R" i "r" duž vrha rešetke, a "R" i "r" duž lijeve strane rešetke …
Korak 3. Napišite slova za svaku mrežu u redove i kolone
Nakon popunjavanja alela danih od svakog roditelja, popunjavanje Punnettovog kvadrata postaje lako. Na svaku rešetku napišite dvoslovne kombinacije gena očevih i majčinskih alela. Drugim riječima, uzmite slova iz mreže u kolonu i red, a zatim ih oboje upišite u povezujući prazan okvir.
- U ovom primjeru popunite našu četverokutnu mrežu Punnett na sljedeći način:
- Okvir u gornjem lijevom kutu: “RR”
- Okvir u gornjem desnom kutu: "Rr"
- Okvir u donjem lijevom kutu: "Rr"
- Okvir u donjem desnom kutu: "rr"
- Imajte na umu da se obično prvi ispisuje dominantni alel (veliko slovo).
Korak 4. Odredite genotip svakog potencijalnog potomstva
Svaka kutija ispunjena na Punnettovom kvadratu predstavlja potomstvo koje roditelji mogu imati. Svaki kvadrat (pa samim tim i svaki potomak) je podjednako vjerovatan - drugim riječima, u mreži 2x2, postoji 1/4 šanse za svake četiri mogućnosti. Različite kombinacije alela zastupljene u Punnettovom četverokutu nazivaju se "genotipovi". Dok genotipovi predstavljaju genetske razlike, potomci se ne razlikuju nužno za svaku rešetku (vidi korake u nastavku).
- U našem primjeru četverokut Punnett, mogući genotipovi potomaka od ova dva roditelja su:
- "Dva dominantna alela" (dva R)
- "Jedan dominantni i jedan recesivni alel" (R i r)
- "Jedan dominantni i jedan recesivni alel" (R i r) - imajte na umu da postoje dvije mreže s ovim genotipom.
- "Dva recesivna alela" (dva r)
Korak 5. Odredite fenotip svakog potencijalnog potomstva
Fenotip u organizmu je stvarno fizičko svojstvo pokazano na osnovu njegovog genotipa. Neki primjeri fenotipova kao što su boja očiju, boja kose i prisutnost krvnih bolesti - to su fizičke osobine "određene" genima, ali ne i stvarne kombinacije samih gena. Fenotip koji će potencijalno potomstvo imati određen je karakteristikama gena. Različiti geni će imati različita pravila u smislu njihove manifestacije kao fenotipa.
- U našem primjeru, recimo da je gen koji dopušta osobi da prevrće jezik dominantan gen. To znači da će svaki potomak moći zakotrljati jezik, čak i ako je samo jedan alel dominantan. U ovom slučaju, fenotipovi potencijalnog potomstva su:
- Gore lijevo: „Može se kotrljati jezikom (dva R)“
- Gore desno: "Može se kotrljati jezik (jedan R)"
- Dolje lijevo: "Može se kotrljati jezik (jedno R)"
- Dolje desno: "Ne može se kotrljati jezik (nema R)"
Korak 6. Pomoću rešetke odredite vjerojatnost pojavljivanja različitih fenotipova
Jedna od najčešćih upotreba Punnett četverokuta je utvrđivanje koliko je vjerovatno da će potomstvo imati određeni fenotip. Budući da svaka rešetka predstavlja ekvivalentan mogući genotip, moguće fenotipe možete pronaći tako da "podijelite broj rešetki koje sadrže taj fenotip s ukupnim brojem prisutnih rešetki".
- Četverokut Punnett u našem primjeru navodi da postoje četiri moguće kombinacije gena za bilo koje potomstvo, od ova dva roditelja. Tri od ovih kombinacija stvaraju potomstvo sposobno za valjanje jezika. Stoga su vjerojatnosti za naš fenotip:
- Potomci mogu prevrnuti jezik: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Potomci ne mogu valjati jezik: 1/4 = “0,25 = 25%”
Metoda 2 od 2: Prikazivanje dihibridnog križa (dva gena)
Korak 1. Duplirajte svaku stranu osnovne 2x2 mreže za svaki dodatni gen
Nisu sve kombinacije gena tako jednostavne kao osnovni monohibridni (jednogeni) ukrštanji iz gornjeg odjeljka. Neke fenotipe određuje više od jednog gena. U ovom slučaju morate uzeti u obzir svaku moguću kombinaciju, što znači crtanje veće mreže.
- Osnovno pravilo Punnett četverokuta kada postoji više gena je: "pomnožite svaku stranu mreže za svaki gen osim za prvi". 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 ovaj koncept učinili lakšim za razumijevanje, slijedimo primjer problema dva gena. To znači da moramo nacrtati rešetku “4x4”. Koncepti u ovom odjeljku primjenjuju se i na tri ili više gena - ovaj problem jednostavno zahtijeva veću rešetku i dodatni rad.
Korak 2. Dodijelite doprinoseće roditeljske gene
Zatim pronađite gene koje dijele oba roditelja za karakteristike koje se proučavaju. Zbog brojnih gena, genotip svakog roditelja dobit će dva dodatna slova za svaki gen pored prvog - s riječju tkanina, četiri slova za dva gena, šest slova za tri gena itd. Može biti korisno napisati genotip majke na vrhu mreže, a genotip oca s lijeve strane (ili obrnuto) kao vizuelni podsjetnik.
Upotrijebimo klasičan primjer za ilustraciju ovog sukoba. Biljka graška može imati glatki ili naborani pasulj, žute ili zelene boje. Glatka i žuta su dominantne osobine. U ovom slučaju, koristite M i m za predstavljanje dominantnog i recesivnog za glatkoću, a K i k za žutost. Recimo da majka ima genotip "MmKk", a očev gen ima genotip "MmKK"
Korak 3. Napišite različite kombinacije gena uz gornju i lijevu stranu
Sada, iznad gornjeg reda tabele i lijevo od krajnje lijeve kolone, zapišite različite alele koje bi svaki roditelj mogao pridonijeti. Kao i kad se radi o jednom genu, svaki alel ima jednaku vjerojatnost da će biti naslijeđen. Međutim, budući da ima toliko mnogo gena, svaki stupac i red dobit će više od jednog slova: dva slova za dva gena, tri slova za tri gena itd.
- U ovom primjeru moramo navesti različite kombinacije gena koje roditelji mogu naslijediti iz svog genotipa MmKk. Ako imamo gen MmKk od majke duž gornje rešetke i očev gen MmKk u lijevoj rešetki, tada su aleli za svaki gen:
- Uz gornju rešetku: “MK, Mk, mK, mk”
- Dolje s lijeve strane: “MK, MK, mK, mK”
Korak 4. Popunite svaku mrežu svakom kombinacijom alela
Popunite rešetku kao kada se radi o jednom genu. Ovoga puta, međutim, svaka rešetka će imati dva dodatna slova za svaki gen pored prvog: četiri slova za dva gena, šest slova za tri gena. Općenito, broj slova u svakoj mreži trebao bi biti jednak broju slova u genotipu svakog roditelja.
- U ovom primjeru ćemo popuniti postojeću mrežu na sljedeći način:
- Gornji red: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Drugi red: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Treći red: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
- Donji red: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Korak 5. Pronađite fenotip za svako potencijalno potomstvo
Kad se suoči s više gena, svaka rešetka u četverokutu Punnett i dalje predstavlja genotip za svako potencijalno potomstvo - postoji više izbora nego jedan gen. Fenotip za svaku rešetku opet ovisi o točnom genu kojim se rukuje. Međutim, općenito, dominantne osobine trebaju samo jedan alel da bi bile izražene, dok recesivne osobine zahtijevaju "sve" recesivne alele.
- U ovom primjeru, budući da su glatkoća (M) i žutost (K) dominantne osobine ili osobine biljke graška u primjeru, svaka rešetka koja sadrži barem jedno veliko slovo M predstavlja biljku s glatkim fenotipom, a svaka rešetka sadrži najmanje jedan veliki K predstavlja usjev.žuti fenotip. Naboranim biljkama potrebna su dva mala alela, a zelenim biljkama dva mala alela k. Iz ovog uslova dobijamo:
- Gornji red: "Bešavne/žute, bešavne/žute, glatke/žute, bešavne/žute"
- Drugi red: „Bešavne/žute, glatke/žute, glatke/žute, glatke/žute“
- Treći red: "Glatko/žuto, glatko/žuto, naborano/žuto, naborano/žuto"
- Donji red: "Glatko/žuto, glatko/žuto, naborano/žuto, naborano/žuto"
Korak 6. Pomoću rešetke odredite vjerojatnost svakog fenotipa
Upotrijebite istu tehniku kao i kada radite s jednim genom kako biste utvrdili vjerojatnost da svako potomstvo oba roditelja može imati različit fenotip. Drugim riječima, broj rešetki koje sadrže fenotip podijeljen s ukupnim brojem mreža jednak je vjerovatnoći za svaki fenotip.
- U ovom primjeru vjerojatnosti za svaki fenotip su:
- Potomci su glatki i žuti: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Potomci su naborani i žuti: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Potomci su glatki i zeleni: 0/16 = “0%”
- Potomci koje karakteriziraju bore i zeleno: 0/16 = “0%”
- Imajte na umu da budući da je nemoguće da svaki potomak ima dva recesivna k alela, nijedno potomstvo nije zeleno (0%).
Savjeti
- U žurbi? Pokušajte upotrijebiti Punnettov četverokutni mrežni kalkulator (na primjer u ovom), koji može stvoriti i ispuniti Punnettovu kvadratnu mrežu na osnovu roditeljskih gena koje ste naveli.
- Općenito, recesivne osobine nisu tako česte kao dominantne. Međutim, postoje situacije u kojima ta rijetka osobina može povećati kondiciju organizma i tako postati sve prisutnija prirodnom selekcijom. Na primjer, recesivno svojstvo koje uzrokuje nasljedna oboljenja krvi također daje imunitet na malariju, što ga čini neophodnim u tropskim klimama.
- Nemaju svi geni samo dva fenotipa. Na primjer, postoji nekoliko gena koji imaju odvojene fenotipe za heterozigotne kombinacije (jedan dominantan, jedan recesivan).
