Četverokut Punnett vizualni je uređaj koji se koristi u znanosti o genetici kako bi se utvrdilo koje kombinacije gena mogu nastati pri začeću. Punnettov kvadrat napravljen je od jednostavne kvadratne rešetke podijeljene na mrežu 2x2 (ili veću). Pomoću ove rešetke i poznavanjem genotipova oba roditelja, znanstvenici mogu otkriti potencijalne kombinacije gena za potomstvo, a možda čak i znati neke naslijeđene osobine.
Korak
Prije nego počnete: Neke važne definicije
"Ako želite preskočiti odjeljak" osnove "i prijeći izravno na raspravu o četverokutu 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 iznimno složeni mikroskopski nizovi uputa koji su kodirani u gotovo svaku stanicu u tijelu svih organizama. Geni su odgovorni za sve aspekte života organizma, uključujući izgled, ponašanje i drugo.
Jedan od važnih pojmova koje treba razumjeti pri radu s Punnettovim četverostranicama jest da "sva živa bića dobivaju gene od roditelja." Podsvjesno ste toga možda već sami svjesni. Razmislite - zar većina ljudi koje poznajete ne izgledaju poput svojih roditelja po izgledu i ponašanju?
Korak 2. Shvatite pojam spolne reprodukcije
Većina organizama (ne svi) za koje znate na ovom svijetu proizvode potomstvo "seksualnom reprodukcijom". Stanje kada muški i ženski roditelji doniraju svoje gene za proizvodnju potomstva. U ovom slučaju polovica djetetovih gena dolazi od oba roditelja. Četverokut Punnett u osnovi je način prikazivanja različitih mogućnosti ove zamjene pola-pola gena u grafičkom obliku.
Seksualna reprodukcija nije jedini oblik reprodukcije koji postoji. Neki se organizmi (poput bakterija) razmnožavaju "aseksualnom reprodukcijom", stanjem u kojem roditelji proizvode svoju djecu, bez pomoći partnera. U aseksualnoj reprodukciji, svi dječji geni potječu samo od jednog roditelja, što ih čini više ili manje 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 o tome 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. Ti 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 zadanom će se očitovati u fizičkom izgledu i ponašanju djeteta (nazivamo ih "izraženim"). Drugi aleli, nazvani "recesivni" aleli, mogu se izraziti samo ako nisu upareni s dominantnim alelom, koji ih može "pregaziti". Punnettov kvadrat često se koristi kako bi se utvrdilo koliko je vjerojatno da će dijete primiti 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. Uvjeti 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. Izradite mrežu 2x2
Najosnovnije Punnettove kvadrate prilično je jednostavno napraviti. Počnite crtanjem jednakostraničnog pravokutnika, a zatim podijelite unutrašnjost na četiri jednake rešetke. Kad završite, u svakom stupcu trebaju biti dvije rešetke i svaki u svakom retku.
Korak 2. Koristite slova za predstavljanje nadređenog ili izvornog alela u svakom retku i stupcu
U četverokutu Punnett stupci se dodjeljuju majkama, a redovi očevima ili obrnuto. Napišite slova pored svakog retka i stupca koji predstavljaju svaki od očevih i majčinskih alela. Koristite velika slova za dominantne alele, a mala slova za recesivne alele.
To će biti puno lakše razumjeti primjerom. Na primjer, recimo da želite utvrditi vjerojatnost da će djeca određenog para moći prevrnuti jezik. Predstavljamo to slovima "R" i "r" - velikim slovom za dominantni gen i malim slovom za recesivno. Da su oba roditelja heterozigota (s po jednom kopijom svakog alela), napisali bismo "R" i "r" uz vrh rešetke, a "R" i "r" uz lijevu stranu rešetke …
Korak 3. U retke i stupce upišite slova za svaku mrežu
Nakon popunjavanja alela danih od svakog roditelja, popunjavanje Punnettovog kvadrata postaje jednostavno. Na svaku rešetku napišite dvoslovne kombinacije gena očevih i majčinskih alela. Drugim riječima, uzmite slova iz mreže u stupac i redak, 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 stoga i svaki potomak) podjednako je vjerojatan - 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 temelju njegovog genotipa. Neki primjeri fenotipova kao što su boja očiju, boja kose i prisutnost stanica bolesti krvi - 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 imat će različita pravila u smislu njihove manifestacije kao fenotipa.
- U našem primjeru recimo da je gen koji dopušta osobi da zakotrlja 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: "Sposoban kotrljati jezik (dva slova R)"
- Gore desno: "Može kotrljati jezik (jedan R)"
- Dolje lijevo: "Može se kotrljati jezik (jedan R)"
- Dolje desno: "Ne može se kotrljati jezik (nema R)"
Korak 6. Pomoću rešetke odredite vjerojatnost pojavljivanja različitih fenotipova
Jedna od najčešćih upotreba četverokuta Punnett je odrediti koliko je vjerojatno da će potomstvo imati određeni fenotip. Budući da svaka rešetka predstavlja ekvivalentan mogući genotip, moguće fenotipe možete pronaći tako da "broj rešetki koje sadrže taj fenotip podijelite 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 potomke sposobne za valjanje jezika. Stoga su vjerojatnosti za naš fenotip:
- Potomci mogu valjati 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 rešetke za svaki dodatni gen
Nisu sve kombinacije gena tako jednostavne kao osnovni monohibridni (jednogeni) križanja iz gornjeg odjeljka. Neke fenotipe određuje više gena. U tom slučaju morate uzeti u obzir svaku moguću kombinaciju, što znači crtanje veće rešetke.
- Osnovno pravilo četverokuta Punnett kada postoji više gena glasi: "pomnožite svaku stranu rešetke za svaki gen osim za prvi". Drugim riječima, budući da je jednogenska rešetka 2x2, dvogenenska je 4x4, trogenska je 8x8 itd.
- Da bismo ovaj koncept učinili lakšim za razumjeti, slijedimo primjer problema dva gena. To znači da moramo nacrtati rešetku "4x4". Koncepti u ovom odjeljku također se odnose na tri ili više gena - ovaj problem jednostavno zahtijeva veću rešetku i dodatni rad.
Korak 2. Dodijelite doprinoseće roditeljske gene
Zatim pronađite gene koje oba roditelja dijele za karakteristiku koja se proučava. 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 vrh rešetke, a genotip oca s lijeve strane (ili obrnuto) kao vizualni podsjetnik.
Za ilustraciju ovog sukoba poslužimo se klasičnim primjerom. Biljka graška može imati glatki ili naborani grah, žute ili zelene boje. Glatka i žuta dominantne su 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 rešetke i lijevo od krajnjeg lijevog stupca, zapišite različite alele koje bi svaki roditelj mogao pridonijeti. Kao i kad se radi o jednom genu, svaki alel ima jednaku vjerojatnost nasljeđivanja. Međutim, budući da ima toliko mnogo gena, svaki stupac i redak 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 uz gornju rešetku 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. Ispunite svaku mrežu svakom kombinacijom alela
Popunite rešetku kao kad radite s jednim genom. Ovaj put će, međutim, svaka rešetka 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 ćemo primjeru postojeću mrežu popuniti na sljedeći način:
- Gornji red: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Drugi redak: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Treći redak: "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 izraziti samo jedan alel, dok recesivna svojstva 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 uvjeta dobivamo:
- 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 svaki potomak od oba roditelja može imati različit fenotip. Drugim riječima, broj rešetki koje sadrže fenotip podijeljen s ukupnim brojem mreža jednak je vjerojatnosti 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%"
- Potomstvo koje karakteriziraju bore i zeleno: 0/16 = "0%"
- Imajte na umu da budući da je nemoguće da svaki potomak ima dva recesivna k alela, niti jedno potomstvo nije zeleno (0%).
Savjeti
- U žurbi? Pokušajte upotrijebiti četverokutni internetski kalkulator Punnett (na primjer u ovom), koji može stvoriti i ispuniti kvadratnu mrežu Punnett na temelju roditeljskih gena koje ste naveli.
- Općenito, recesivne osobine nisu toliko 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 nasljedne bolesti krvi također daje imunitet na malariju, što ga čini nužnim u tropskim podnebljima.
- Nemaju svi geni samo dva fenotipa. Na primjer, postoji nekoliko gena koji imaju odvojene fenotipe za heterozigotne kombinacije (jedan dominantan, jedan recesivan).
