Punnettin nelikulmio on visuaalinen laite, jota käytetään genetiikan tieteessä määrittämään, mitkä geenien yhdistelmät voivat esiintyä hedelmöityksessä. Punnett -neliö koostuu yksinkertaisesta neliömäisestä ruudukosta, joka on jaettu 2x2 (tai suurempi) ruudukkoon. Tämän ruudukon ja molempien vanhempien genotyyppien tuntemuksen avulla tutkijat voivat löytää mahdollisia geeniyhdistelmiä jälkeläisille ja mahdollisesti jopa tietää joitain perinnöllisiä piirteitä.
Vaihe
Ennen kuin aloitat: Jotkut tärkeät määritelmät
"Jos haluat ohittaa" perusasiat "-osan ja siirtyä suoraan keskusteluun Punnett -nelikulmasta, napsauta tätä."
Vaihe 1. Ymmärrä geenien käsite
Ennen kuin opit luomaan ja käyttämään Punnett -nelikulmaa, sinun on tiedettävä joitakin tärkeitä perusasioita. Ensimmäinen on ajatus siitä, että kaikilla elävillä olennoilla (pienistä mikrobeista jättiläisiin sinivalaisiin) on "geenejä". Geenit ovat erittäin monimutkaisia mikroskooppisia käskyjä, jotka on koodattu lähes jokaiseen soluun kaikkien organismien kehossa. Geenit ovat vastuussa kaikista organismin elämän osa -alueista, mukaan lukien ulkonäkö, käyttäytyminen ja paljon muuta.
Yksi tärkeistä käsitteistä, jotka on ymmärrettävä työskenneltäessä Punnett -nelikulmioiden kanssa, on se, että "kaikki elävät olennot saavat geeninsä vanhemmiltaan." Alitajuisesti saatat jo olla tietoinen tästä. Ajattele sitä - eikö useimmat tuntemasi ihmiset näyttävät vanhemmiltaan ulkonäöltään ja käytökseltään?
Vaihe 2. Ymmärtää seksuaalisen lisääntymisen käsitteen
Suurin osa organismeista (ei kaikki), joista tiedät tässä maailmassa, tuottaa jälkeläisiä "seksuaalisen lisääntymisen" kautta. Ehto, jossa mies- ja naisvanhemmat lahjoittavat vastaavat geeninsä jälkeläisten saamiseksi. Tässä tapauksessa puolet lapsen geeneistä tulee molemmilta vanhemmilta. Punnett-nelikulmio on pohjimmiltaan tapa näyttää tämän puoli-puolisen geeninvaihdon eri mahdollisuudet graafisessa muodossa.
Seksuaalinen lisääntyminen ei ole ainoa olemassa oleva lisääntymismuoto. Jotkut organismit (kuten bakteerit) lisääntyvät "aseksuaalisella lisääntymisellä", jossa vanhemmat tuottavat omia lapsiaan ilman kumppanin apua. Aseksuaalisessa lisääntymisessä kaikki lapsen geenit ovat peräisin vain yhdeltä vanhemmalta, mikä tekee heistä enemmän tai vähemmän tarkkoja kopioita vanhemmasta
Vaihe 3. Ymmärtää alleelien käsite genetiikassa
Kuten edellä mainittiin, organismin geenit ovat pohjimmiltaan sarja ohjeita, jotka ohjaavat jokaista kehon solua selviytymisestä. Itse asiassa, toisin kuin käsikirja, geenit on myös jaettu lukuihin, osioihin ja alajaksoihin, joissa eri geeniosat säätelevät erillisiä toimintoja erikseen. Jos jokin näistä "alaluokista" eroaa kahden organismin välillä, ne näyttävät ja käyttäytyvät eri tavalla - esimerkiksi geneettiset erot tekevät toisesta mustan ja toisesta blondin. Näitä eri muotoja samassa geenissä (ihmisen geeni) kutsutaan "alleeleiksi".
Koska jokainen lapsi saa kaksi geenisarjaa - kukin mies- ja naispuolinen vanhempi - lapsi saa kaksi kopiota kutakin alleelia varten
Vaihe 4. Ymmärrä hallitsevien ja resessiivisten alleelien käsite
Lapsen alleeli ei aina "jaa" geenin voimaa. Jotkin alleelit, joita kutsutaan hallitseviksi alleeleiksi, ilmenevät oletuksena lapsen fyysisessä ulkonäössä ja käyttäytymisessä (kutsumme niitä "ilmaistuksi"). Muita alleeleja, joita kutsutaan "resessiivisiksi" alleeleiksi, voidaan ilmaista vain, jos niitä ei ole yhdistetty hallitsevaan alleeliin, joka pystyy "ohittamaan" ne. Punnett -neliötä käytetään usein määrittämään, kuinka todennäköisesti lapsi saa hallitsevan tai resessiivisen alleelin.
Koska hallitsevat aleet voivat "ylittää" nämä geenit, resessiiviset alleelit ilmaistaan yleensä harvemmin. Yleensä lapsen on perittävä resessiivinen alleeli molemmilta vanhemmilta, jotta alleeli voidaan ilmaista. Verisairaudet ovat usein käytetty esimerkki resessiivisestä ominaisuudesta - mutta huomaa, että resessiivinen alleeli ei tarkoita "huonoa"
Menetelmä 1/2: Näytetään monohybridi (yhden geenin) ristit
Vaihe 1. Luo 2x2 -ruudukko
Yksinkertaisimmat Punnett -neliöt on melko helppo tehdä. Aloita piirtämällä tasasivuinen suorakulmio ja jaa sisustus neljään yhtä suureen ruudukkoon. Kun olet valmis, jokaisessa sarakkeessa pitäisi olla kaksi ruudukkoa ja jokaisella rivillä kaksi ruudukkoa.
Vaihe 2. Käytä kirjaimia edustaaksesi pää- tai lähdealleelia jokaisella rivillä ja sarakkeessa
Punnett -nelikulmiossa sarakkeet on määritetty äideille ja rivit isille tai päinvastoin. Kirjoita jokaisen rivin ja sarakkeen viereen kirjaimet, jotka edustavat kutakin isän ja äidin alleelia. Käytä isoja kirjaimia hallitseville alleeleille ja pieniä kirjaimia resessiivisille alleeleille.
Se on paljon helpompi ymmärtää esimerkin avulla. Oletetaan esimerkiksi, että haluat määrittää todennäköisyyden, että tietyn pariskunnan lapset voivat kääntää kieltään. Edustamme tätä kirjaimilla "R" ja "r" - isolla kirjaimella hallitsevalle geenille ja pienellä kirjaimella resessiiviselle. Jos molemmat vanhemmat olivat heterotsygoottisia (heillä oli yksi kopio jokaisesta alleelista), kirjoittaisimme "R" ja "r" ruudukon yläosaan ja "R" ja "r" ruudukon vasempaan reunaan …
Vaihe 3. Kirjoita kunkin ruudukon kirjaimet riveihin ja sarakkeisiin
Kun olet täyttänyt kultakin vanhemmalta annetut alleelit, Punnett -neliön täyttäminen on helppoa. Kirjoita jokaiseen ruudukkoon isän ja äidin alleelien kaksikirjaiminen geeniyhdistelmä. Toisin sanoen, ota kirjaimet sarakkeen ja rivin ruudukosta ja kirjoita ne sitten molemmat tyhjään ruutuun.
- Täytä tässä esimerkissä Punnettin nelikulmainen ruudukko seuraavasti:
- Vasemmassa yläkulmassa oleva ruutu: "RR"
- Laatikko oikeassa yläkulmassa: "Rr"
- Laatikko vasemmassa alakulmassa: "Rr"
- Laatikko oikeassa alakulmassa: "rr"
- Huomaa, että yleensä hallitseva alleeli (iso kirjain) kirjoitetaan ensin.
Vaihe 4. Määritä kunkin mahdollisen jälkeläisen genotyyppi
Jokainen Punnett -neliöön täytetty laatikko edustaa vanhempien jälkeläisiä. Jokainen neliö (ja siten jokainen jälkeläinen) on yhtä todennäköinen - toisin sanoen 2x2 -ruudukossa on 1/4 mahdollisuus jokaiselle neljälle mahdollisuudelle. Punnettin nelikulmiossa esitettyjä eri alleelien yhdistelmiä kutsutaan "genotyypeiksi". Vaikka genotyypit edustavat geneettisiä eroja, jälkeläiset eivät välttämättä eroa kunkin ristikon osalta (katso alla olevat vaiheet).
- Esimerkissämme Punnett -nelikulmio, näiden kahden vanhemman jälkeläisten mahdolliset genotyypit ovat:
- "Kaksi hallitsevaa alleelia" (kaksi R: ää)
- "Yksi hallitseva ja yksi resessiivinen alleeli" (R ja r)
- "Yksi hallitseva ja yksi resessiivinen alleeli" (R ja r) - huomaa, että tällä genotyypillä on kaksi ruudukkoa.
- "Kaksi resessiivistä alleelia" (kaksi r: ää)
Vaihe 5. Määritä kunkin mahdollisen jälkeläisen fenotyyppi
Fenotyyppi organismissa on todellinen fyysinen ominaisuus, joka esitetään sen genotyypin perusteella. Joitakin esimerkkejä fenotyypeistä, kuten silmien väri, hiusten väri ja verisairaussolujen läsnäolo - nämä ovat fyysisiä piirteitä, jotka "määrittävät" geenit, mutta eivät todellisia geenien yhdistelmiä. Potentiaalisen jälkeläisen fenotyyppi määräytyy geenin ominaisuuksien mukaan. Eri geeneillä on erilaisia sääntöjä niiden ilmenemisen suhteen fenotyypinä.
- Esimerkissämme sanotaan, että geeni, joka sallii henkilön rullata kieltään, on hallitseva geeni. Tämä tarkoittaa sitä, että jokainen jälkeläinen voi kääntää kieltään, vaikka vain yksi alleeli olisi hallitseva. Tässä tapauksessa mahdollisten jälkeläisten fenotyypit ovat:
- Ylhäällä vasemmalla: "Kiertää kieltä (kaksi R -kirjainta)"
- Ylhäällä oikealla: "Pystyy kääntämään kieltä (yksi R)"
- Vasemmassa alakulmassa: "Kiertää kieltä (yksi R)"
- Oikeassa alakulmassa: "Kielen kääntäminen ei onnistu (ei R)"
Vaihe 6. Määritä ruudukon avulla eri fenotyyppien esiintymisen todennäköisyys
Yksi Punnett -nelikulmion yleisimmistä käyttötarkoituksista on määrittää, kuinka todennäköisesti jälkeläisellä on tietty fenotyyppi. Koska jokainen ruudukko edustaa vastaavaa mahdollista genotyyppiä, löydät mahdolliset fenotyypit jakamalla "fenotyyppiä sisältävien verkkojen lukumäärä läsnä olevien hilajen kokonaismäärällä".
- Esimerkissämme oleva Punnett -nelikulmio toteaa, että näiden kahden vanhemman jälkeläisille on neljä mahdollista geenien yhdistelmää. Kolme näistä yhdistelmistä luo jälkeläisiä, jotka pystyvät kääntämään kielen. Siksi fenotyyppimme todennäköisyydet ovat:
- Jälkeläiset voivat kääntää kielen: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Jälkeläiset eivät pysty rullaamaan kieltä: 1/4 =”0,25 = 25%”
Tapa 2/2: Dihybridiristin näyttäminen (kaksi geeniä)
Vaihe 1. Kopioi 2x2 -perusruudukon molemmat puolet kullekin lisägeenille
Kaikki geeniyhdistelmät eivät ole niin helppoja kuin perusmonohybridi (yhden geenin) ristit yllä olevasta osasta. Joitakin fenotyyppejä määrittää useampi kuin yksi geeni. Tässä tapauksessa sinun on otettava huomioon kaikki mahdolliset yhdistelmät, mikä tarkoittaa suuremman ruudukon piirtämistä.
- Punnett -nelikulmion perussääntö, kun geenejä on enemmän kuin yksi, on: "moninkertaista ruudukon molemmat puolet jokaisen muun geenin osalta kuin ensimmäinen". Toisin sanoen, koska yhden geenin ruudukko on 2x2, kahden geenin ruudukko on 4x4, kolmen geenin ruudukko on 8x8 ja niin edelleen.
- Jotta tämä käsite olisi helpompi ymmärtää, seurataan esimerkkiä kahden geenin ongelmasta. Tämä tarkoittaa, että meidän on piirrettävä 4x4 -ruudukko. Tämän osan käsitteet koskevat myös kolmea tai useampaa geeniä - tämä ongelma vaatii yksinkertaisesti suuremman ruudukon ja lisätyötä.
Vaihe 2. Määritä myötävaikuttavat vanhempien geenit
Etsi seuraavaksi geenit, jotka molemmat vanhemmat jakavat tutkittavalle ominaisuudelle. Monien mukana olevien geenien vuoksi kunkin vanhemman genotyyppi saa kaksi lisäkirjainta kullekin geenille ensimmäisen lisäksi - sanalla kangas, neljä kirjainta kahdelle geenille, kuusi kirjainta kolmelle geenille ja niin edelleen. Voi olla hyödyllistä kirjoittaa äidin genotyyppi ruudukon yläosaan ja isän genotyyppi vasemmalle (tai päinvastoin) visuaaliseksi muistutukseksi.
Käytämme klassista esimerkkiä havainnollistamaan tätä ristiriitaa. Hernekasvissa voi olla sileitä tai ryppyisiä papuja, keltaisia tai vihreitä. Sileä ja keltainen ovat hallitsevia piirteitä. Käytä tässä tapauksessa M ja m edustamaan hallitsevaa ja resessiivistä sileyttä ja K ja k keltaisuutta. Oletetaan, että äidillä on "MmKk" ja isän geenillä "MmKK"
Vaihe 3. Kirjoita erilaiset geenien yhdistelmät ylä- ja vasempaan reunaan
Kirjoita nyt ruudukon ylärivin yläpuolelle ja vasemmanpuoleisen sarakkeen vasemmalle puolelle eri alleelit, joihin kukin vanhempi saattaa vaikuttaa. Kuten yhden geenin käsittelyssä, jokainen alleeli on yhtä todennäköisesti perinnöllinen. Koska geenejä on kuitenkin niin paljon, jokainen sarake ja rivi saavat enemmän kuin yhden kirjaimen: kaksi kirjainta kahdelle geenille, kolme kirjainta kolmelle geenille ja niin edelleen.
- Tässä esimerkissä meidän on lueteltava eri geenien yhdistelmät, jotka vanhemmat voivat periä MmKk -genotyypiltään. Jos meillä on MmKk -geeni äidiltä ylähilaa pitkin ja isän MmKk -geeni vasemmassa hilassa, niin kunkin geenin alleelit ovat:
- Yläverkkoa pitkin: “MK, Mk, mK, mk”
- Alas vasemmalla: "MK, MK, mK, mK"
Vaihe 4. Täytä jokainen ruudukko jokaisella alleeliyhdistelmällä
Täytä ruudukko kuten käsiteltäessä yksittäistä geeniä. Tällä kertaa jokaisessa ruudukossa on kuitenkin kaksi lisäkirjainta kullekin geenille ensimmäisen lisäksi: neljä kirjainta kahdelle geenille, kuusi kirjainta kolmelle geenille. Yleensä kunkin ruudukon kirjainten määrän tulee olla sama kuin kunkin vanhemman genotyypin kirjainten määrä.
- Tässä esimerkissä täytetään olemassa oleva ruudukko seuraavasti:
- Ylärivi: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Toinen rivi: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Kolmas rivi: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
- Alarivi: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
Vaihe 5. Etsi kunkin mahdollisen jälkeläisen fenotyyppi
Kun kohtaat useita geenejä, jokainen Punnett -nelikulmion hila edustaa edelleen kunkin mahdollisen jälkeläisen genotyyppiä - vaihtoehtoja on enemmän kuin yksi geeni. Kunkin hilan fenotyyppi riippuu jälleen käsiteltävästä geenistä. Yleensä kuitenkin hallitsevat piirteet tarvitsevat vain yhden alleelin ilmaistakseen, kun taas resessiiviset piirteet edellyttävät "kaikkia" resessiivisiä alleeleja.
- Tässä esimerkissä, koska sileys (M) ja keltaisuus (K) ovat esimerkissä herneen kasvin hallitsevia piirteitä, jokainen ruudukko, joka sisältää vähintään yhden ison M: n, edustaa laitetta, jolla on sileä fenotyyppi, ja jokainen ruudukko sisältää vähintään yksi suuri K edustaa satoa, keltainen fenotyyppi. Ryppyiset kasvit tarvitsevat kaksi pientä s -alleelia ja vihreät kasvit kaksi pientä k -alleelia. Tästä ehdosta saamme:
- Ylärivi: "Saumaton/keltainen, saumaton/keltainen, sileä/keltainen, saumaton/keltainen"
- Toinen rivi: "Saumaton/keltainen, sileä/keltainen, sileä/keltainen, sileä/keltainen"
- Kolmas rivi: "Sileä/keltainen, sileä/keltainen, ryppyinen/keltainen, ryppyinen/keltainen"
- Alarivi: "Sileä/keltainen, sileä/keltainen, ryppyinen/keltainen, ryppyinen/keltainen"
Vaihe 6. Määritä ruudukon avulla kunkin fenotyypin todennäköisyys
Käytä samaa tekniikkaa kuin yksittäisen geenin käsittelyssä löytääksesi todennäköisyys, että molempien vanhempien jokaisella jälkeläisellä voi olla erilainen fenotyyppi. Toisin sanoen fenotyyppiä sisältävien verkkojen määrä jaettuna ruudukkojen kokonaismäärällä on yhtä suuri kuin kunkin fenotyypin todennäköisyys.
- Tässä esimerkissä kunkin fenotyypin todennäköisyydet ovat:
- Jälkeläiset ovat sileitä ja keltaisia: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Jälkeläiset ovat ryppyisiä ja keltaisia: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Jälkeläiset ovat sileitä ja vihreitä: 0/16 = “0%”
- Jälkeläiset, joille on tunnusomaista ryppyjä ja vihreää: 0/16 = “0%”
- Huomaa, että koska jokaisella jälkeläisellä on mahdotonta saada kaksi resessiivistä k -alleelia, kumpikaan jälkeläisistä ei ole vihreä (0%).
Vinkkejä
- Kiireessä? Kokeile käyttää Punnett -nelikulmaista online -laskinta (esimerkiksi tässä), joka pystyy luomaan ja täyttämään Punnett -neliöruudukon määrittämiesi vanhempigeenien perusteella.
- Yleensä resessiiviset piirteet eivät ole yhtä yleisiä kuin hallitsevat piirteet. On kuitenkin tilanteita, joissa tämä harvinainen ominaisuus voi parantaa organismin kuntoa ja siten yleistyä luonnollisen valinnan kautta. Esimerkiksi perinnöllisiä verisairauksia aiheuttava resessiivinen piirre antaa myös immuniteetin malarialle, mikä tekee sen tarpeelliseksi trooppisessa ilmastossa.
- Kaikilla geeneillä ei ole vain kahta fenotyyppiä. Esimerkiksi olemassa on useita geenejä, joilla on erilliset fenotyypit heterotsygoottisille yhdistelmille (yksi hallitseva, yksi resessiivinen).
