Punnett Squares er visuelle verktøy som brukes i vitenskapen om genetikk for å bestemme mulige kombinasjoner av gener som vil oppstå ved befruktning. En Punnett -firkant er laget av et enkelt firkantet rutenett delt inn i 2x2 (eller flere) mellomrom. Med dette rutenettet og kunnskap om begge foreldrenes genotyper kan forskere oppdage de potensielle genkombinasjonene for avkomene og til og med sjansene for å vise visse arvelige egenskaper.
Trinn
Før du begynner: Viktige definisjoner
For å hoppe over denne "grunnleggende" delen og gå rett til trinnene for bruk av Punnett square, klikk her.
Trinn 1. Forstå begrepet gener
Før du lærer hvordan du lager og bruker Punnett -firkanter, er det nødvendig å få noen viktige grunnleggende ut av veien. Den første er ideen om at alle levende ting (fra små mikrober til gigantiske blåhvaler) har gener. Gener er utrolig komplekse, mikroskopiske sett med instruksjoner som er kodet i nesten hver eneste celle i organismens kropp. Gener er på en eller annen måte ansvarlig for praktisk talt alle aspekter av en organismes liv, inkludert hvordan den ser ut, måten den oppfører seg på og mye, mye mer.
Et konsept som er viktig å forstå når man arbeider med Punnett -firkanter, er at levende ting får genene sine fra foreldrene. Du er sannsynligvis allerede klar over dette ubevisst. Tenk - synes ikke menneskene du kjenner å være lik foreldrene deres i måten de ser og handler på, generelt?
Trinn 2. Forstå begrepet seksuell reproduksjon
De fleste (men ikke alle) av organismer du er klar over i verden rundt deg, lager barn via seksuell reproduksjon. Det vil si at en kvinnelig forelder og en mannlig forelder hver bidrar med sine gener for å lage et barn med omtrent halvparten av sine gener fra hver forelder. En Punnett-firkant er i utgangspunktet en måte å vise de forskjellige mulighetene som kan oppstå fra denne halv-og-halv utvekslingen av gener i form av en graf.
Seksuell reproduksjon er ikke den eneste formen for reproduksjon der ute. Noen organismer (som mange bakteriestammer) formerer seg via aseksuell reproduksjon, det er når en forelder lager et barn helt alene. I aseksuell reproduksjon kommer alle barnets gener fra en forelder, så barnet er mer eller mindre en kopi av foreldrene
Trinn 3. Forstå konseptet med alleler
Som nevnt ovenfor er en organismes gener i utgangspunktet et sett med instruksjoner som forteller hver celle i organismens kropp hvordan man skal leve. Faktisk, akkurat som en bruksanvisning er delt inn i forskjellige kapitler, seksjoner og underseksjoner, forteller forskjellige deler av en organismes gener hvordan den skal gjøre forskjellige ting. Hvis en av disse "underseksjonene" er forskjellig mellom to organismer, kan de to organismene se ut eller oppføre seg annerledes - for eksempel kan genetiske forskjeller føre til at en person har svart hår og en annen til å ha blondt hår. Disse forskjellige formene for det samme genet kalles alleler.
Fordi et barn får to sett med gener - ett fra hver forelder - vil det ha to kopier av hver allel
Trinn 4. Forstå begrepet dominante og recessive alleler
Et barns alleler "deler" ikke alltid sin genetiske kraft. Noen alleler, kalt dominante alleler, vil manifestere seg i barnets utseende og oppførsel (vi kaller dette "å bli uttrykt") som standard. Andre, kalt recessive alleler, vil bare bli uttrykt hvis de ikke er sammenkoblet med en dominerende allel som kan "overstyre" dem. Punnett -firkanter brukes ofte for å avgjøre hvor sannsynlig et barn er å motta en dominerende eller recessiv allel.
Fordi de kan "overstyres" av dominerende alleler, har recessive alleler en tendens til å uttrykkes mer sjelden. Generelt må et barn få en recessiv allel fra begge foreldrene for at allelen skal komme til uttrykk. En blodtilstand som kalles sigdcelleanemi er et ofte brukt eksempel på en recessiv egenskap-merk imidlertid at recessive alleler per definisjon ikke er "dårlige"
Metode 1 av 2: Viser et monohybrid kors (ett gen)
Trinn 1. Lag et 2x2 kvadratisk rutenett
De mest grunnleggende Punnett -rutene er ganske enkle å sette opp. Begynn med å tegne en firkant i god størrelse, og del den deretter i fire jevne bokser. Når du er ferdig, skal det være to ruter i hver kolonne og to ruter i hver rad.
Trinn 2. Bruk bokstaver til å representere overordnede alleler for hver rad og kolonne
På et Punnett -torg tildeles kolonner til moren og radene til faren, eller omvendt. Skriv en bokstav ved siden av hver rad og kolonne som representerer hver av mors og fars alleler. Bruk store bokstaver for dominante alleler og små bokstaver for recessive alleler.
-
Dette er mye lettere å forstå med et eksempel. La oss for eksempel si at du vil bestemme oddsen for at et par barn vil kunne rulle tungen. Vi kan representere dette med bokstavene R og r - store bokstaver for det dominerende genet og små bokstaver for det recessive. Hvis begge foreldrene er heterozygote (har 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.
Arbeid med Punnett Squares Trinn 7 Trinn 3. Skriv bokstavene for hver mellomroms rad og kolonne
Når du har funnet ut allelene som hver forelder bidrar med, er det enkelt å fylle ut Punnett -torget ditt. I hver firkant skriver du to-bokstavers genkombinasjon gitt fra morens og farens alleler. Med andre ord, ta bokstaven fra plassens kolonne og bokstaven fra raden og skriv dem sammen inne i mellomrommet.
- I vårt eksempel ville vi fylle ut rutene våre slik:
- Kvadrat øverst til venstre: RR
- Øverst til høyre firkant: Rr
- Nederste venstre firkant: Rr
- Nederst til høyre firkant: rr
- Legg merke til at tradisjonelt dominerende alleler (store bokstaver) skrives først.
Arbeid med Punnett Squares Trinn 8 Trinn 4. Bestem hvert potensielt avkoms genotype
Hver firkant på et utfylt Punnett-torg representerer et avkom som de to foreldrene kan ha. Hver firkant (og dermed alle avkom) er like sannsynlig - med andre ord, på et 2x2 rutenett er det en 1/4 mulighet for noen av de fire mulighetene. De forskjellige kombinasjonene av alleler representert på et Punnett -torg kalles genotyper. Selv om genotyper representerer genetiske forskjeller, vil avkomene ikke nødvendigvis vise seg annerledes for hver firkant (se trinn nedenfor.)
- I vårt eksempel Punnett square er genotypene som er mulige for et avkom fra disse to foreldrene:
- To dominerende alleler (fra de to Rs)
- En dominerende allel og en recessiv (fra R og r)
- En dominerende allel og en recessiv (fra R og r) - legg merke til at det er to firkanter med denne genotypen
- To recessive allel (fra de to rs)
Arbeid med Punnett Squares Trinn 9 Trinn 5. Bestem hvert potensielt avkoms fenotype
En organisms fenotype er den faktiske fysiske egenskapen den viser basert på genotypen. Bare noen få eksempler på fenotyper inkluderer øyefarge, hårfarge og tilstedeværelse av sigdcelleanemi - alt dette er fysiske egenskaper som bestemmes av gener, men ingen er de faktiske genkombinasjonene selv. Fenotypen et potensielt avkom vil ha, bestemmes av egenskapene til genet. Ulike gener vil ha forskjellige regler for hvordan de manifesterer seg som fenotyper.
- I vårt eksempel, la oss si at genet som lar noen rulle tungen er dominerende. Dette betyr at alle avkom vil kunne rulle tungen selv om bare en av deres alleler er dominerende. I dette tilfellet er fenotypene til de potensielle avkomene:
- Øverst til venstre: Kan rulle tungen (to Rs)
- Øverst til høyre: Kan rulle tungen (en R)
- Nede til venstre: Kan rulle tungen (en R)
- Nede til høyre: Kan ikke rulle tungen (null Rs)
Arbeid med Punnett Squares Trinn 10 Trinn 6. Bruk rutene til å bestemme sannsynligheten for forskjellige fenotyper
En av de vanligste bruksområdene for Punnett -firkanter er å bestemme hvor sannsynlig det er at avkom vil ha spesifikke fenotyper. Siden hver firkant representerer et like sannsynlig genotype-utfall, kan du finne en fenotypes sannsynlighet ved dele antallet firkanter med den fenotypen med det totale antallet firkanter.
- Vårt eksempel Punnett square forteller oss at det er fire mulige genkombinasjoner for alle avkom fra disse foreldrene. Tre av disse kombinasjonene lager et avkom som kan rulle tungen, mens en ikke gjør det. Dermed er sannsynlighetene for våre to fenotyper:
- Avkom kan rulle tungen: 3/4 = 0.75 = 75%
- Avkom kan ikke rulle tungen: 1/4 = 0.25 = 25%
Metode 2 av 2: Viser et Dihybrid -kors (to gener)
Arbeid med Punnett Squares Trinn 11 Trinn 1. Dobbel hver side av det grunnleggende 2x2 rutenettet for hvert ekstra gen
Ikke alle genkombinasjoner er like enkle som den grunnleggende monohybrid (ett-gen) krysset fra seksjonen ovenfor. Noen fenotyper bestemmes av mer enn ett gen. I disse tilfellene må du ta hensyn til hver mulig kombinasjon, noe som betyr at du tegner et større rutenett.
-
Grunnregelen for Punnett -firkanter når det gjelder mer enn ett gen er dette: doble hver side av rutenettet for hvert gen utover det første.
Med andre ord, siden et ett-gen-rutenett er 2x2, er et to-gen-rutenett 4x4, et tre-gen-rutenett er 8x8, og så videre.
- For å gjøre disse begrepene lettere å forstå, la oss følge med et problem med to gener. Dette betyr at vi bør tegne a 4x4 Nett. Konseptene i denne delen gjelder også for tre eller flere gener - disse problemene krever bare større rutenett og mer arbeid.
Arbeid med Punnett Squares Trinn 12 Trinn 2. Bestem foreldrenes gener som blir bidratt
Deretter finner du genene som begge foreldrene har for egenskapen du undersøker. Siden du har å gjøre med flere gener, vil hver foreldres genotype ha ytterligere to bokstaver for hvert gen utover det første - med andre ord, fire bokstaver for to gener, seks bokstaver for tre gener og så videre. Det kan være nyttig å skrive mors genotype over toppen av rutenettet og farens til venstre (eller omvendt) som en visuell påminnelse.
La oss bruke et klassisk eksempelproblem for å illustrere disse konfliktene. En erteplante kan ha erter som enten er glatte eller rynkete og gule eller grønne. Glatt og gult er de dominerende egenskapene. I dette tilfellet bruker du S og s for å representere dominerende og recessive gener for glatthet og Y og y for gulhet. La oss si at moren i dette tilfellet har en SsYy genotype og faren har en SsYY genotype.
Arbeid med Punnett Squares Trinn 13 Trinn 3. Skriv de forskjellige genkombinasjonene langs toppen og venstre side
Nå, over den øverste raden med firkanter i rutenettet og til venstre for kolonnen lengst til venstre, skriver du de forskjellige allelene som potensielt kan bidra av hver forelder. Som når det gjelder et gen, er det like sannsynlig at hver allel blir gitt videre. Siden du ser på flere gener, vil imidlertid hver rad og kolonne få flere bokstaver: to bokstaver for to gener, tre bokstaver for tre gener og så videre.
- I vårt eksempel må vi skrive ned de forskjellige kombinasjonene av gener som hver forelder kan bidra med fra deres SsYy -genotyper. Hvis vi har mors SsYy -gener over toppen og fars SsYY -gener til venstre, er allelene for hvert gen:
- Over toppen: SY, Sy, sY, sy
- Ned på venstre side: SY, SY, sY, sY
Arbeid med Punnett Squares Trinn 14 Trinn 4. Fyll ut mellomrommene med hver kombinasjon av alleler
Fyll ut mellomrommene i rutenettet akkurat som du ville gjort når du arbeider med et enkelt gen. Denne gangen vil imidlertid hvert mellomrom ha to ekstra bokstaver for hvert gen utover det første: fire bokstaver for to gener, seks bokstaver for tre gener. Som hovedregel bør antall bokstaver i hvert mellomrom stemme overens med antall bokstaver i hver foreldres genotype.
- I vårt eksempel vil vi fylle ut våre mellomrom slik:
- Øverste rad: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Andre rad: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Tredje rad: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Nederste rad: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Arbeid med Punnett Squares Trinn 15 Trinn 5. Finn fenotypene for hvert potensielt avkom
Når det gjelder flere gener, representerer hvert rom på Punnett -plassen fortsatt genotypen for hvert potensielt avkom - det er bare et større antall valg enn det er med ett gen. Fenotypene for hver firkant er igjen avhengig av de eksakte genene som blir behandlet. Men som hovedregel trenger dominante trekk bare en dominant allel for å bli uttrykt, mens recessive egenskaper trenger alle recessive alleler.
- I vårt eksempel, siden glatthet og gulhet er dominerende trekk for erter våre, representerer en firkant med minst en stor S en plante med en jevn fenotype og en firkant med minst en stor Y representerer en plante med en gul fenotype. Rynkete planter trenger to alleler i små bokstaver og grønne planter trenger to små bokstaver. Fra disse forholdene får vi:
- Øverste rad: Glatt/gul, Glatt/gul, Glatt/gul, Glatt/gul
- Andre rad: Glatt/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
Arbeid med Punnett Squares Trinn 16 Trinn 6. Bruk rutene til å bestemme sannsynligheten for hver fenotype
Bruk de samme teknikkene som når du arbeider med ett gen for å finne sannsynligheten for at alle avkom fra de to foreldrene kan ha hver sin fenotype. Med andre ord er antallet firkanter med fenotypen delt på det totale antallet firkanter lik sannsynligheten for hver fenotype.
- I vårt eksempel er sannsynlighetene for hver fenotype:
- Avkomene er glatte og gule: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Avkom er rynket og gult: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Avkomene er glatte og grønne: 0/16 = 0%
- Avkom er rynket og grønt: 0/16 = 0%
- Legg merke til at siden det er umulig for noen avkom å få to recessive y -alleler, vil ingen av avkomene være grønne.
Tips
- Har det travelt? Prøv å bruke en online Punnett -kvadratkalkulator (som denne), som kan opprette og fylle ut Punnett -firkanter basert på de overordnede genene du angir.
- Som en veldig generell regel er recessive egenskaper mindre vanlige enn dominerende egenskaper. Imidlertid er det situasjoner hvor disse sjeldne trekkene kan øke organismenes form og dermed bli mer vanlige gjennom naturlig seleksjon. For eksempel gir den recessive egenskapen som forårsaker blodtilstanden sigdcelleanemi også motstand mot malaria, noe som gjør det noe ønskelig i tropiske klimaer.
- Ikke alle gener har bare to fenotyper. For eksempel har noen gener en egen fenotype for den heterozygote (en dominerende, en recessiv) kombinasjonen.
