Punnettove štvorce sú vizuálne nástroje používané vo vede o genetike na určenie možných kombinácií génov, ktoré sa vyskytnú pri oplodnení. Štvorec Punnett je vyrobený z jednoduchej štvorcovej mriežky rozdelenej na 2x2 (alebo viac) medzier. Vďaka tejto mriežke a znalostiam genotypov oboch rodičov môžu vedci objaviť potenciálne kombinácie génov pre potomstvo a dokonca aj šance na prejavenie určitých zdedených vlastností.
Kroky
Skôr než začnete: Dôležité definície
Ak chcete preskočiť túto časť „Základ“a prejsť priamo na kroky použitia námestia Punnett, kliknite sem.
Krok 1. Pochopte koncept génov
Predtým, ako sa naučíte vyrábať a používať štvorce Punnett, je potrebné, aby ste z cesty dostali niekoľko dôležitých základov. Prvá je myšlienka, že všetky živé bytosti (od drobných mikróbov po obrovské modré veľryby) majú gény. Gény sú neuveriteľne komplexné, mikroskopické sady inštrukcií zakódované takmer do každej bunky v tele organizmu. Gény sú určitým spôsobom zodpovedné za prakticky každý aspekt života organizmu, vrátane toho, ako vyzerá, ako sa správa a oveľa, oveľa viac.
Jeden koncept, ktorý je dôležité pochopiť pri práci s námestiami Punnett, je ten, že živé veci získavajú gény od svojich rodičov. To si už pravdepodobne podvedome uvedomujete. Zamyslite sa - nezdá sa, že by ľudia, ktorých poznáte, boli vo všeobecnosti podobní svojim rodičom?
Krok 2. Pochopte koncept sexuálnej reprodukcie
Väčšina (ale nie všetky) organizmy, ktoré poznáte vo svete okolo vás, robia deti prostredníctvom sexuálnej reprodukcie. To znamená, že rodička a mužský rodič prispievajú svojimi génmi k tomu, že z každého rodiča urobí dieťa zhruba polovicu svojich génov. Punnettov štvorec je v podstate spôsob, ako ukázať rôzne možnosti, ktoré môžu nastať z tejto pol na pol výmeny génov, vo forme grafu.
Sexuálna reprodukcia nie je jedinou formou reprodukcie. Niektoré organizmy (ako mnohé kmene baktérií) sa rozmnožujú nepohlavným rozmnožovaním, keď jeden z rodičov robí dieťa úplne samo. Pri nepohlavnom rozmnožovaní pochádzajú všetky gény dieťaťa od jedného rodiča, takže dieťa je viac -menej kópiou svojho rodiča
Krok 3. Pochopte koncept alel
Ako bolo uvedené vyššie, gény organizmu sú v podstate súborom pokynov, ktoré informujú každú bunku v tele organizmu o tom, ako má žiť. V skutočnosti, rovnako ako je návod na použitie rozdelený do rôznych kapitol, sekcií a podsekcií, rôzne časti génov organizmu hovoria, ako robiť rôzne veci. Ak je jedna z týchto „podsekcií“medzi dvoma organizmami odlišná, tieto dva organizmy môžu vyzerať alebo sa správať odlišne - napríklad genetické rozdiely môžu viesť k tomu, že jedna osoba má čierne vlasy a druhá blond vlasy. Tieto rôzne formy rovnakého génu sa nazývajú alely.
Pretože dieťa dostane dve sady génov - jeden od každého rodiča - bude mať dve kópie každej alely
Krok 4. Pochopte koncept dominantných a recesívnych alel
Alely dieťaťa nie vždy „zdieľajú“svoju genetickú silu. Niektoré alely, nazývané dominantné alely, sa predvolene prejavia na vzhľade a správaní dieťaťa (tomu hovoríme „vyjadrené“). Ostatné, nazývané recesívne alely, budú vyjadrené iba vtedy, ak nie sú spárované s dominantnou alelou, ktorá ich môže „prepísať“. Punnettove štvorce sa často používajú na určenie, aká je pravdepodobnosť, že dieťa dostane dominantnú alebo recesívnu alelu.
Pretože môžu byť „prepísané“dominantnými alelami, recesívne alely sa zvyčajne prejavujú zriedkavejšie. Na vyjadrenie alely bude dieťa spravidla musieť získať od oboch rodičov recesívnu alelu. Krvný stav nazývaný kosáčikovitá anémia je často používaným príkladom recesívneho znaku-všimnite si však, že recesívne alely nie sú podľa definície „zlé“
Metóda 1 z 2: Ukážka monohybridného kríža (jeden gén)
Krok 1. Vytvorte štvorcovú mriežku 2x2
Najzákladnejšie Punnettove štvorce sa nastavujú celkom jednoducho. Začnite nakreslením štvorca dobrej veľkosti a potom tento štvorec rozdeľte do štyroch párnych políčok. Keď skončíte, v každom stĺpci by mali byť dva štvorce a v každom riadku dva štvorce.
Krok 2. Na zobrazenie nadradených alel pre každý riadok a stĺpec použite písmená
Na námestí Punnett sú stĺpce priradené matke a riadky otcovi alebo naopak. Vedľa každého riadka a stĺpca napíšte písmeno, ktoré predstavuje alelu matky a otca. Pre dominantné alely používajte veľké písmená a pre recesívne alely malé písmená.
-
Na príklade je to oveľa jednoduchšie pochopiť. Povedzme napríklad, že chcete určiť pravdepodobnosť, že dieťa páru bude môcť prevrátiť jazyk. Môžeme to reprezentovať písmenami R. a r - veľké písmená pre dominantný gén a malé písmená pre recesívne. Ak sú obaja rodičia heterozygotní (majú jednu kópiu z každej alely), napísali by sme jedno „R“a jedno „r“pozdĺž hornej časti mriežky a jedno „R“a jedno „r“pozdĺž ľavej strany mriežky.
Krok 3. Napíšte písmená pre každý riadok a stĺpec medzery
Akonáhle ste zistili alely, ktorými prispieva každý rodič, je vyplnenie vášho námestia Punnett jednoduché. Na každý štvorec napíšte dvojpísmenovú kombináciu génov z alel matky a otca. Inými slovami, vezmite písmeno zo stĺpca medzery a písmeno z jeho riadka a napíšte ich spoločne do medzery.
- V našom prípade by sme naše štvorce vypĺňali takto:
- Ľavý horný štvorec: RR
- Pravý horný štvorec: Rr
- Ľavý dolný štvorec: Rr
- Pravý dolný štvorec: rr
- Všimnite si, že tradične sú dominantné alely (veľké písmená) napísané ako prvé.
Krok 4. Určte genotyp každého potenciálneho potomka
Každý štvorec vyplneného Punnettovho štvorca predstavuje potomstvo, ktoré môžu mať obaja rodičia. Každý štvorec (a teda aj každý potomok) je rovnako pravdepodobný - inými slovami, na mriežke 2x2 existuje 1/4 možnosti pre ktorúkoľvek zo štyroch možností. Rôzne kombinácie alel zastúpené na Punnettovom námestí sa nazývajú genotypy. Aj keď genotypy predstavujú genetické rozdiely, potomstvo sa nemusí nevyhnutne líšiť pre každý štvorec (pozri krok nižšie.)
- V našom príklade Punnettovho štvorca sú genotypy, ktoré sú možné pre potomkov z týchto dvoch rodičov, tieto:
- Dve dominantné alely (z dvoch R)
- Jedna dominantná alela a jedna recesívna (z R a R)
- Jedna dominantná alela a jedna recesívna (od R a r) - všimnite si, že existujú dva štvorce s týmto genotypom
- Dve recesívne alely (z dvoch rs)
Krok 5. Určte fenotyp každého potenciálneho potomka
Fenotyp organizmu je skutočnou fyzickou črtou, ktorú prejavuje na základe svojho genotypu. Niekoľko príkladov fenotypov zahŕňa farbu očí, farbu vlasov a prítomnosť kosáčikovitej anémie - to všetko sú fyzické črty určené génmi, ale žiadny z nich nie je skutočnou kombináciou génov. Fenotyp, ktorý bude mať potenciálne potomstvo, je určený charakteristikami génu. Rôzne gény budú mať rôzne pravidlá, ako sa prejavujú ako fenotypy.
- V našom prípade povedzme, že gén, ktorý niekomu umožňuje prevrátiť jazyk, je dominantný. To znamená, že každý potomok bude môcť prevrátiť jazyk, aj keď dominantná bude iba jedna z jeho alel. V tomto prípade sú fenotypy potenciálnych potomkov tieto:
- Hore v ľavo: Môže prevrátiť jazyk (dve R)
- Hore vpravo: Môže rolovať jazyk (jeden R)
- Vľavo dole: Môže rolovať jazyk (jeden R)
- Vpravo dole: Nie je možné prevrátiť jazyk (nula Rs)
Krok 6. Pomocou štvorcov určte pravdepodobnosť rôznych fenotypov
Jedným z najbežnejších použití Punnettových štvorcov je určiť, aká je pravdepodobnosť, že potomstvo bude mať špecifické fenotypy. Pretože každý štvorec predstavuje rovnako pravdepodobný výsledok genotypu, pravdepodobnosť fenotypu nájdete podľa vydelením počtu štvorcov s týmto fenotypom celkovým počtom štvorcov.
- Náš príklad Punnettovho štvorca nám hovorí, že existujú štyri možné kombinácie génov pre akékoľvek potomstvo týchto rodičov. Tri z týchto kombinácií robia potomka, ktorý môže váľať jazykom, zatiaľ čo jeden nie. Pravdepodobnosti našich dvoch fenotypov sú teda:
- Potomstvo môže vyvaľovať jazyk: 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomstvo nemôže váľať jazykom: 1/4 = 0.25 = 25%
Metóda 2 z 2: Ukazovanie dihybridného kríža (dva gény)
Krok 1. Zdvojnásobte každú stranu základnej mriežky 2x2 pre každý ďalší gén
Nie všetky génové kombinácie sú také jednoduché ako základné monohybridné (jednogénové) krížiky z vyššie uvedenej časti. Niektoré fenotypy sú determinované viac ako jedným génom. V týchto prípadoch musíte počítať s každou možnou kombináciou, čo znamená nakresliť väčšiu mriežku.
-
Základné pravidlo pre Punnettove štvorce, pokiaľ ide o viac ako jeden gén, je toto: zdvojnásobte každú stranu mriežky pre každý gén nad rámec prvého.
Inými slovami, pretože jednogénová mriežka je 2x2, dvojgénová mriežka je 4x4, trojgénová mriežka je 8x8 atď.
- Aby boli tieto pojmy zrozumiteľnejšie, nasledujme spolu príklad problému s dvoma génmi. To znamená, že by sme mali nakresliť a 4x4 mriežka. Pojmy v tejto časti platia aj pre tri alebo viac génov - tieto problémy vyžadujú iba väčšie siete a viac práce.
Krok 2. Určte, akým spôsobom prispievajú gény rodičov
Ďalej nájdite gény, ktoré majú obaja rodičia pre charakteristiku, ktorú skúmate. Pretože máte do činenia s viacerými génmi, genotyp každého rodiča bude mať ďalšie dva písmena pre každý gén nad rámec prvého - inými slovami, štyri písmená pre dva gény, šesť písmen pre tri gény a podobne. Ako vizuálna pripomienka môže byť užitočné napísať genotyp matky nad hornú časť mriežky a otec doľava (alebo naopak).
Na ilustráciu týchto konfliktov použijeme klasický príklad problému. Rastlina hrachu môže mať hrach buď hladký alebo vráskavý a žltý alebo zelený. Hladké a žlté sú dominantnými črtami. V tomto prípade použite S a s na reprezentáciu dominantných a recesívnych génov pre hladkosť a Y a y pre žltosť. Povedzme, že matka v tomto prípade má an SsYy genotyp a otec má an SsYY genotyp.
Krok 3. Napíšte rôzne kombinácie génov pozdĺž hornej a ľavej strany
Teraz do horného radu štvorcov v mriežke a naľavo od stĺpca úplne vľavo napíšte rôzne alely, ktorými môže potenciálne prispieť každý rodič. Rovnako ako pri narábaní s jedným génom je pravdepodobnosť prenosu každej alely rovnako vysoká. Keďže sa však pozeráte na viacero génov, v každom riadku a stĺpci sa zobrazí viac písmen: dve písmená pre dva gény, tri písmená pre tri gény atď.
- V našom prípade musíme zapísať rôzne kombinácie génov, ktorými môže každý rodič prispieť zo svojich genotypov SsYy. Ak máme matkine gény SsYy navrchu a otcovské gény SsYY vľavo, alely pre každý gén sú:
- Cez vrchol: SY, Sy, sY, sy
- Po ľavej strane: SY, SY, sY, sY
Krok 4. Vyplňte medzery každou kombináciou alel
Vyplňte medzery v mriežke rovnako, ako keď pracujete s jediným génom. Tentokrát však bude mať každý priestor dve ďalšie písmena navyše pre každý gén nad rámec prvého: štyri písmená pre dva gény, šesť písmen pre tri gény. Spravidla by sa počet písmen v každom medzere mal zhodovať s počtom písmen v genotype každého rodiča.
- V našom prípade by sme naše medzery vyplnili takto:
- Horný rad: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Druhý riadok: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Tretí riadok: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Spodný riadok: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Krok 5. Nájdite fenotypy pre každé potenciálne potomstvo
Pokiaľ ide o viac génov, každý priestor na námestí Punnett stále predstavuje genotyp pre každého potenciálneho potomka - existuje len väčší počet možností, ako existuje jeden gén. Fenotypy pre každý štvorec opäť závisia od presných génov, s ktorými sa zaobchádza. Všeobecne však platí, že dominantné znaky potrebujú na vyjadrenie iba jednu dominantnú alelu, zatiaľ čo recesívne znaky vyžadujú všetky recesívne alely.
- V našom prípade, pretože hladkosť a žltosť sú dominantnými črtami nášho hrachu, akýkoľvek štvorec s aspoň jedným veľkým S predstavuje rastlinu s hladkým fenotypom a každý štvorček s najmenej jedným veľkým Y predstavuje rastlinu so žltým fenotypom. Vráskavé rastliny potrebujú dve malé alely a zelené rastliny dve malé písmená y. Z týchto podmienok dostaneme:
- Horný rad: Hladký/žltý, Hladký/žltý, Hladký/žltý, Hladký/žltý
- Druhý riadok: Hladký/žltý, Hladký/žltý, Hladký/žltý, Hladký/žltý
- Tretí riadok: Hladká/žltá, hladká/žltá, vráskavá/žltá, vráskavá/žltá
- Spodný riadok: Hladká/žltá, hladká/žltá, vráskavá/žltá, vráskavá/žltá
Krok 6. Pomocou štvorcov určte pravdepodobnosť každého fenotypu
Použite rovnaké techniky ako pri práci s jedným génom, aby ste zistili pravdepodobnosť, že akékoľvek potomstvo z týchto dvoch rodičov môže mať každý iný fenotyp. Inými slovami, počet štvorcov s fenotypom delený celkovým počtom štvorcov sa rovná pravdepodobnosti pre každý fenotyp.
- V našom prípade sú pravdepodobnosti pre každý fenotyp tieto:
- Potomstvo je hladké a žlté: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomstvo je vráskavé a žlté: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Potomstvo je hladké a zelené: 0/16 = 0%
- Potomstvo je vráskavé a zelené: 0/16 = 0%
- Všimnite si toho, pretože pretože pre žiadneho potomka nie je možné získať dve recesívne alely y, žiadny z potomkov nebude zelený.
Tipy
- V zhone? Skúste použiť online kalkulačku Punnettových štvorcov (ako je táto), ktorá dokáže vytvárať a vypĺňať Punnettove štvorce na základe rodičovských génov, ktoré zadáte.
- Ako veľmi všeobecné pravidlo platí, že recesívne črty sú menej časté ako dominantné črty. Existujú však situácie, kedy tieto vzácne vlastnosti môžu zvýšiť kondíciu organizmov, a preto sa stávajú bežnejšími prirodzeným výberom. Napríklad recesívny znak, ktorý spôsobuje stav krvi kosáčikovitú anémiu, tiež dáva odolnosť voči malárii, čo je v tropickom podnebí trochu žiaduce.
- Nie všetky gény majú iba dva fenotypy. Niektoré gény majú napríklad samostatný fenotyp pre heterozygotnú (jedna dominantná a jedna recesívna) kombináciu.
