Punneta četrstūris ir vizuāla ierīce, ko izmanto ģenētikas zinātnē, lai noteiktu, kuras gēnu kombinācijas var rasties koncepcijas laikā. Punnett kvadrāts ir veidots no vienkārša kvadrātveida režģa, kas sadalīts 2x2 (vai lielākā) režģī. Izmantojot šo režģi un zināšanas par abu vecāku genotipiem, zinātnieki var atklāt iespējamas pēcnācēju gēnu kombinācijas un, iespējams, pat zināt dažas iedzimtas iezīmes.
Solis
Pirms sākat: dažas svarīgas definīcijas
"Ja vēlaties izlaist sadaļu" pamati "un sākt diskusiju par Punnett četrstūri, noklikšķiniet šeit."
Solis 1. Izprotiet gēnu jēdzienu
Pirms uzzināt, kā izveidot un lietot Punnett četrstūri, jums jāzina daži svarīgi pamati. Pirmā ir ideja, ka visām dzīvajām būtnēm (no sīkiem mikrobiem līdz milzu zilajiem vaļiem) ir "gēni". Gēni ir ārkārtīgi sarežģītas mikroskopiskas instrukciju secības, kas ir iekodētas gandrīz katrā visu organismu ķermeņa šūnā. Gēni ir atbildīgi par visiem organisma dzīves aspektiem, ieskaitot izskatu, uzvedību un daudz ko citu.
Viens no svarīgākajiem jēdzieniem, kas jāsaprot, strādājot ar Punnett četrstūriem, ir tāds, ka "visas dzīvās būtnes gēnus iegūst no vecākiem." Zemapziņā jūs, iespējams, to jau zināt. Padomājiet - vai vairums jūsu pazīstamo cilvēku pēc izskata un uzvedības neizskatās pēc saviem vecākiem?
2. Izprotiet seksuālās reprodukcijas jēdzienu
Lielākā daļa organismu (ne visi), par kuriem jūs zināt šajā pasaulē, rada pēcnācējus, izmantojot "seksuālu vairošanos". Nosacījums, kad vīriešu un sieviešu vecāki ziedo savus gēnus, lai radītu pēcnācējus. Šajā gadījumā puse no bērna gēniem nāk no abiem vecākiem. Punnett četrstūris būtībā ir veids, kā grafiski parādīt šīs pusgēnu mijmaiņas dažādās iespējas.
Seksuālā pavairošana nav vienīgais reprodukcijas veids, kas pastāv. Daži organismi (piemēram, baktērijas) vairojas ar "aseksuālu vairošanos" - stāvokli, kurā vecāki ražo savus bērnus bez partnera palīdzības. Bezdzimuma reprodukcijā visi bērna gēni nāk tikai no viena vecāka, padarot tos par vairāk vai mazāk precīzām vecāku kopijām
3. Izprotiet alēļu jēdzienu ģenētikā
Kā minēts iepriekš, organisma gēni būtībā ir virkne norādījumu, kas regulē katru ķermeņa šūnu, kā izdzīvot. Faktiski, atšķirībā no rokasgrāmatas, gēni ir arī sadalīti nodaļās, sadaļās un apakšnodaļās, un dažādas gēna sadaļas individuāli regulē atsevišķas funkcijas. Ja kāda no šīm "apakšnodaļām" atšķiras starp diviem organismiem, abi izskatīsies un izturēsies atšķirīgi - piemēram, ģenētiskās atšķirības padara vienu cilvēku melnu, bet otru - blondu. Šīs dažādās viena gēna (cilvēka gēna) formas sauc par "alēlēm".
Tā kā katrs bērns iegūst divus gēnu komplektus - katrs vīrietis un sieviete - bērns saņems divas kopijas par katru alēli
4. Izprotiet dominējošo un recesīvo alēļu jēdzienu
Bērna alēle ne vienmēr "dala" gēna spēku. Dažas alēles, ko dēvē par dominējošām alēlēm, pēc noklusējuma izpaudīsies bērna fiziskajā izskatā un uzvedībā (mēs tās saucam par "izteiktām"). Citas alēles, ko sauc par “recesīvām” alēlēm, var izteikt tikai tad, ja tās nav savienotas pārī ar dominējošo alēli, kas spēj tās “pārspēt”. Punnett kvadrātu bieži izmanto, lai palīdzētu noteikt, cik liela ir iespējamība, ka bērns saņems dominējošo vai recesīvo alēli.
Tā kā šos gēnus var "pārsniegt" dominējošie ali, recesīvās alēles mēdz izteikt retāk. Parasti bērnam ir jāpārmanto recesīvā alēle no abiem vecākiem, lai alēle tiktu izteikta. Asins slimības ir bieži lietots recesīvās iezīmes piemērs, taču, lūdzu, ņemiet vērā, ka recesīvā alēle nenozīmē "sliktu"
1. metode no 2: tiek parādīti monohidrīda (viena gēna) krusti
1. solis. Izveidojiet 2x2 režģi
Visvienkāršākos Punnett kvadrātus ir diezgan viegli izgatavot. Sāciet uzzīmēt vienādmalu taisnstūri, pēc tam sadaliet interjeru četros vienādos režģos. Kad esat pabeidzis, katrā kolonnā jābūt diviem režģiem un katrā rindā - diviem režģiem.
2. solis. Izmantojiet burtus, lai attēlotu vecāku vai avota alēli katrā rindā un kolonnā
Punnett četrstūrī kolonnas tiek piešķirtas mātēm, bet rindas - tēviem vai otrādi. Pie katras rindas un kolonnas uzrakstiet burtus, kas attēlo katru no tēva un mātes alēlēm. Dominējošajām alēlēm izmantojiet lielos burtus, bet recesīvajām alēlēm - mazos.
Ar piemēru to būs daudz vieglāk saprast. Piemēram, pieņemsim, ka vēlaties noteikt varbūtību, ka konkrēta pāra bērni varēs izlocīt mēli. Mēs to attēlojam ar burtiem "R" un "r" - lielo burtu dominējošajam gēnam un mazo burtu recesīvajam. Ja abi vecāki būtu heterozigoti (ar vienu alēles vienu eksemplāru), mēs rakstītu "R" un "r" gar režģa augšdaļu un "R" un "r" gar režģa kreiso pusi. …
Solis 3. Ierakstiet burtus katram režģim rindās un kolonnās
Pēc alēļu aizpildīšanas, kas dotas no katra vecāka, Punnett kvadrāta aizpildīšana kļūst vienkārša. Katrā režģī uzrakstiet tēva un mātes alēļu divu burtu gēnu kombinācijas. Citiem vārdiem sakot, ņemiet burtus no kolonnas un rindas režģa un pēc tam ierakstiet abus savienojošajā tukšajā lodziņā.
- Šajā piemērā aizpildiet mūsu Punnett četrstūra režģi šādi:
- Lodziņš augšējā kreisajā stūrī: “RR”
- Lodziņš augšējā labajā stūrī: “Rr”
- Lodziņš apakšējā kreisajā stūrī: “Rr”
- Lodziņš apakšējā labajā stūrī: “rr”
- Ņemiet vērā, ka parasti vispirms tiek rakstīta dominējošā alēle (lielais burts).
4. solis. Nosakiet katra potenciālā pēcnācēja genotipu
Katra lodziņa, kas aizpildīta Punnett kvadrātā, attēlo pēcnācējus, kas varētu būt vecākiem. Katrs kvadrāts (un līdz ar to arī katrs pēcnācējs) ir vienlīdz ticams - citiem vārdiem sakot, 2x2 režģī katrai četrai iespējai ir 1/4 iespēja. Punnett četrstūrī attēlotās dažādās alēļu kombinācijas sauc par "genotipiem". Lai gan genotipi atspoguļo ģenētiskās atšķirības, pēcnācēji ne vienmēr atšķiras katrā režģī (skatiet tālāk norādītās darbības).
- Mūsu Punnett četrstūra piemērā iespējamie šo divu vecāku pēcnācēju genotipi ir:
- "Divas dominējošās alēles" (divas R)
- “Viena dominējošā un viena recesīvā alēle” (R un r)
- “Viena dominējošā un viena recesīvā alēle” (R un r) - ņemiet vērā, ka ir divi režģi ar šo genotipu.
- “Divas recesīvās alēles” (divas r)
5. solis. Nosakiet katra potenciālā pēcnācēja fenotipu
Fenotips organismā ir faktiskā fiziskā iezīme, kas parādīta, pamatojoties uz tā genotipu. Daži fenotipu piemēri, piemēram, acu krāsa, matu krāsa un asins slimību šūnu klātbūtne - tās ir fiziskas iezīmes, kuras "nosaka" gēni, bet ne faktiskas gēnu kombinācijas. Potenciālā pēcnācēja fenotipu nosaka gēna īpašības. Dažādiem gēniem būs dažādi noteikumi attiecībā uz to izpausmi kā fenotipu.
- Mūsu piemērā pieņemsim, ka gēns, kas cilvēkam ļauj ripināt mēli, ir dominējošais gēns. Tas nozīmē, ka katrs pēcnācējs varēs ritināt mēli, pat ja dominē tikai viena alēle. Šajā gadījumā potenciālo pēcnācēju fenotipi ir:
- Augšējā kreisajā stūrī: “Spēj ritināt mēli (divi R)”
- Augšējā labajā stūrī: “Spēja pagriezt mēli (viens R)”
- Apakšējā kreisajā stūrī: “Spēja pagriezt mēli (viens R)”
- Apakšējā labajā stūrī: “Nevar satīt mēli (bez R)”
6. solis. Izmantojiet režģi, lai noteiktu dažādu fenotipu parādīšanās varbūtību
Viens no visizplatītākajiem Punnett četrstūra lietojumiem ir noteikt, cik liela varbūtība pēcnācējiem būs noteiktam fenotipam. Tā kā katrs režģis attēlo līdzvērtīgu iespējamo genotipu, iespējamos fenotipus varat atrast, "dalot režģu skaitu, kas satur šo fenotipu, ar kopējo esošo režģu skaitu".
- Punneta četrstūris mūsu piemērā norāda, ka jebkuram pēcnācējam ir četras iespējamās gēnu kombinācijas no šiem diviem vecākiem. Trīs no šīm kombinācijām rada pēcnācējus, kas spēj ritināt mēli. Tāpēc mūsu fenotipa varbūtības ir šādas:
- Pēcnācēji spēj ritināt mēli: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Pēcnācēji nespēj ritināt mēli: 1/4 = “0,25 = 25%”
2. metode no 2: Dihibrīda krusta parādīšana (divi gēni)
1. solis. Dublējiet katru 2x2 pamata režģa malu katram papildu gēnam
Ne visas gēnu kombinācijas ir tik vienkāršas kā pamata monohibrīda (viena gēna) krustojumi no iepriekš minētās sadaļas. Dažus fenotipus nosaka vairāki gēni. Šajā gadījumā jums ir jāņem vērā katra iespējamā kombinācija, kas nozīmē lielāka režģa zīmēšanu.
- Punneta četrstūra pamatnoteikums, ja ir vairāk nekā viens gēns, ir šāds: "reiziniet katru režģa malu katram gēnam, izņemot pirmo". Citiem vārdiem sakot, tā kā viena gēna režģis ir 2x2, divu gēnu režģis ir 4x4, trīs gēnu režģis ir 8x8 utt.
- Lai šo jēdzienu būtu vieglāk saprast, sekosim divu gēnu piemēra problēmai. Tas nozīmē, ka mums ir jāzīmē “4x4” režģis. Šīs sadaļas jēdzieni attiecas arī uz trim vai vairākiem gēniem - šī problēma vienkārši prasa lielāku režģi un papildu darbu.
2. solis. Piešķiriet veicinošos vecāku gēnus
Pēc tam atrodiet gēnus, kas abiem vecākiem ir kopīgi attiecībā uz pētāmo īpašību. Daudzo iesaistīto gēnu dēļ katra vecāka genotips papildus katram pirmajam gēnam iegūs divus papildu burtus - ar vārdu audums, četrus burtus diviem gēniem, sešus burtus trim gēniem utt. Var būt noderīgi uzrakstīt mātes genotipu režģa augšpusē un tēva genotipu kreisajā pusē (vai otrādi) kā vizuālu atgādinājumu.
Lai ilustrētu šo konfliktu, izmantosim klasisku piemēru. Zirņu augam var būt gludas vai saburzītas pupiņas, dzeltenā vai zaļā krāsā. Gluda un dzeltena ir dominējošās iezīmes. Šajā gadījumā izmantojiet M un m, lai gludums būtu dominējošais un recesīvais, bet dzeltenuma - K un k. Pieņemsim, ka mātei ir "MmKk" genotips, bet tēva gēnam - "MmKK"
Solis 3. Uzrakstiet dažādas gēnu kombinācijas augšējā un kreisajā pusē
Tagad virs režģa augšējās rindas un pa kreisi no kreisās kolonnas pierakstiet dažādas alēles, kuras katrs vecāks varētu dot. Tāpat kā, strādājot ar vienu gēnu, katra alēle ir vienlīdz iespējams mantota. Tomēr, tā kā gēnu ir tik daudz, katrā kolonnā un rindā būs vairāk nekā viens burts: divi burti diviem gēniem, trīs burti trim gēniem utt.
- Šajā piemērā mums ir jāuzskaita dažādas gēnu kombinācijas, kuras vecāki var mantot no sava MmKk genotipa. Ja mums ir MmKk gēns no mātes gar augšējo režģi un tēva MmKk gēns kreisajā režģī, tad katra gēna alēles ir:
- Gar augšējo režģi: “MK, Mk, mK, mk”
- Lejā kreisajā pusē: “MK, MK, mK, mK”
4. solis. Aizpildiet katru režģi ar katru alēļu kombināciju
Aizpildiet režģi tāpat kā tad, ja strādājat ar vienu gēnu. Tomēr šoreiz katrā režģī papildus pirmajam katram gēnam būs divi papildu burti: četri burti diviem gēniem, seši burti trim gēniem. Parasti burtu skaitam katrā režģī jābūt vienādam ar burtu skaitu katra vecāka genotipā.
- Šajā piemērā mēs aizpildīsim esošo tīklu šādi:
- Augšējā rinda: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Otrā rinda: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Trešā rinda: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Apakšējā rinda: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Solis 5. Atrodiet fenotipu katram potenciālajam pēcnācējam
Saskaroties ar vairākiem gēniem, katrs režģis Punnett četrstūrī joprojām attēlo katra potenciālā pēcnācēja genotipu - ir vairāk izvēles iespēju nekā viens gēns. Katra režģa fenotips atkal ir atkarīgs no apstrādātā gēna. Tomēr kopumā dominējošajām pazīmēm ir nepieciešama tikai viena alēle, lai izteiktu, savukārt recesīvajām iezīmēm ir vajadzīgas "visas" recesīvās alēles.
- Šajā piemērā, tā kā gludums (M) un dzeltenums (K) ir dominējošās zirņu auga iezīmes vai iezīmes, katrs režģis, kas satur vismaz vienu lielo burtu M, ir augs ar gludu fenotipu, un katrs režģis satur vismaz viens liels K apzīmē kultūru, dzeltens fenotips. Grumbu augiem ir vajadzīgas divas mazās s alēles, bet zaļajiem augiem - divas mazās k alēles. No šī nosacījuma mēs iegūstam:
- Augšējā rinda: “Bezšuvju/dzeltena, bezšuvju/dzeltena, gluda/dzeltena, bezšuvju/dzeltena”
- Otrā rinda: “Bezšuvju/dzeltena, gluda/dzeltena, gluda/dzeltena, gluda/dzeltena”
- Trešā rinda: “Gluda/dzeltena, gluda/dzeltena, saburzīta/dzeltena, saburzīta/dzeltena”
- Apakšējā rinda: “Gluda/dzeltena, gluda/dzeltena, saburzīta/dzeltena, saburzīta/dzeltena”
6. solis. Izmantojiet režģi, lai noteiktu katra fenotipa varbūtību
Izmantojiet to pašu paņēmienu, kā strādājot ar vienu gēnu, lai atrastu varbūtību, ka katram pēcnācējam no abiem vecākiem var būt atšķirīgs fenotips. Citiem vārdiem sakot, režģu skaits, kas satur fenotipu, dalīts ar kopējo režģu skaitu, ir vienāds ar katra fenotipa varbūtību.
- Šajā piemērā katra fenotipa varbūtības ir šādas:
- Pēcnācēji ir gludi un dzelteni: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Pēcnācēji ir saburzīti un dzelteni: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Pēcnācēji ir gludi un zaļi: 0/16 = “0%”
- Pēcnācēji, kam raksturīgas grumbas un zaļa krāsa: 0/16 = “0%”
- Ņemiet vērā: tā kā katram pēcnācējam nav iespējams iegūt divas recesīvās k alēles, neviens no pēcnācējiem nav zaļš (0%).
Padomi
- Steigā? Mēģiniet izmantot Punnett četrstūra tiešsaistes kalkulatoru (piemēram, šajā), kas spēj izveidot un aizpildīt Punnett kvadrātveida režģi, pamatojoties uz jūsu norādītajiem vecāku gēniem.
- Kopumā recesīvās iezīmes nav tik izplatītas kā dominējošās. Tomēr ir situācijas, kad šī retā iezīme var uzlabot organisma piemērotību un tādējādi kļūt izplatītāka dabiskās atlases rezultātā. Piemēram, recesīvā iezīme, kas izraisa iedzimtas asins slimības, arī piešķir imunitāti pret malāriju, padarot to nepieciešamu tropu klimatā.
- Ne visiem gēniem ir tikai divi fenotipi. Piemēram, pastāv vairāki gēni, kuriem ir atsevišķi fenotipi heterozigotiskām kombinācijām (viens dominējošs, viens recesīvs).
