Punnett -neliöt ovat visuaalisia työkaluja, joita käytetään genetiikan tieteessä määrittämään mahdolliset geenien yhdistelmät, jotka tapahtuvat hedelmöityksessä. Punnett -neliö koostuu yksinkertaisesta neliömäisestä ruudukosta, joka on jaettu 2x2 (tai useampaan) tilaan. Tämän ruudukon ja molempien vanhempien genotyyppien tuntemuksen avulla tutkijat voivat löytää jälkeläisten mahdolliset geeniyhdistelmät ja jopa mahdollisuudet näyttää tiettyjä perinnöllisiä piirteitä.
Askeleet
Ennen kuin aloitat: Tärkeitä määritelmiä
Ohita tämä "perusasiat" -osa ja siirry suoraan Punnett -neliön käyttövaiheisiin napsauttamalla tätä.
Vaihe 1. Ymmärrä geenien käsite
Ennen kuin opit tekemään ja käyttämään Punnett -neliöitä, sinun on saatava pois tärkeitä perusasioita. Ensimmäinen on ajatus siitä, että kaikilla elävillä olennoilla (pienistä mikrobeista jättiläisiin sinivalaisiin) on geenejä. Geenit ovat uskomattoman monimutkaisia, mikroskooppisia ohjeita, jotka on koodattu lähes jokaiseen soluun kehon kehossa. Geenit ovat jollain tapaa vastuussa käytännössä kaikista organismin elämän osa -alueista, mukaan lukien ulkonäkö, käyttäytyminen ja paljon, paljon muuta.
Yksi käsite, joka on tärkeä ymmärtää Punnett -neliöiden kanssa työskenneltäessä, on se, että elävät olennot saavat geeninsä vanhemmiltaan. Olet varmaan jo tietoinen tästä alitajuisesti. Ajattele - eikö tuntemasi ihmiset näyttävät olevan samankaltaisia vanhempiensa kanssa ulkonäöltään ja toiminnaltaan?
Vaihe 2. Ymmärtää seksuaalisen lisääntymisen käsitteen
Suurin osa (mutta ei kaikki) ympärilläsi olevista organismeista, joista tiedät, tekevät lapsia seksuaalisen lisääntymisen kautta. Toisin sanoen naispuolinen vanhempi ja miespuolinen vanhempi osallistuvat kumpikin geeneihinsä saadakseen lapsesta noin puolet sen geeneistä kustakin vanhemmasta. Punnett-neliö on pohjimmiltaan tapa näyttää erilaisia mahdollisuuksia, joita voi esiintyä tästä puolitoista ja puoli geenien vaihtoa kuvaajan muodossa.
Seksuaalinen lisääntyminen ei ole ainoa lisääntymismuoto. Jotkut organismit (kuten monet bakteerikannat) lisääntyvät sukupuolittomalla lisääntymisellä, jolloin toinen vanhemmista tekee lapsen yksin. Aseksuaalisessa lisääntymisessä kaikki lapsen geenit tulevat yhdeltä vanhemmalta, joten lapsi on enemmän tai vähemmän kopio vanhemmistaan
Vaihe 3. Ymmärrä alleelien käsite
Kuten edellä mainittiin, organismin geenit ovat pohjimmiltaan joukko ohjeita, jotka kertovat jokaiselle solulle kehon elimistössä. Itse asiassa aivan kuten käyttöopas on jaettu eri lukuihin, osioihin ja alajaksoihin, organismin geenien eri osat kertovat sille, kuinka tehdä erilaisia asioita. Jos yksi näistä "alajaksoista" on erilainen kahden organismin välillä, nämä kaksi organismia voivat näyttää tai käyttäytyä eri tavalla - esimerkiksi geneettiset erot voivat johtaa siihen, että yhdellä henkilöllä on mustat hiukset ja toisella vaaleat hiukset. Näitä saman geenin eri muotoja kutsutaan alleeleiksi.
Koska lapsi saa kaksi geenisarjaa - yhden kummaltakin vanhemmalta - sillä on kaksi kopiota jokaisesta alleelista
Vaihe 4. Ymmärrä hallitsevien ja resessiivisten alleelien käsite
Lapsen alleelit eivät aina "jaa" geneettistä voimaansa. Jotkin alleelit, joita kutsutaan dominoiviksi alleeleiksi, ilmenevät oletuksena lapsen ulkonäössä ja käyttäytymisessä (kutsumme tätä "ilmaisuksi"). Toiset, resessiiviset alleelit, ilmaistaan vain, jos niitä ei ole yhdistetty hallitsevaan alleeliin, joka voi "ohittaa" ne. Punnett -neliöitä käytetään usein määrittämään, kuinka todennäköisesti lapsi saa hallitsevan tai resessiivisen alleelin.
Koska hallitsevat alleelit voivat "ohittaa" ne, resessiiviset alleelit ilmaistaan yleensä harvemmin. Yleensä lapsen on saatava resessiivinen alleeli molemmilta vanhemmilta, jotta alleeli voidaan ilmaista. Sirppisoluanemiaksi kutsuttu veritila on usein käytetty esimerkki resessiivisestä ominaisuudesta-huomaa kuitenkin, että resessiiviset alleelit eivät ole määritelmän mukaan "huonoja"
Menetelmä 1/2: Monohybridiristin näyttäminen (yksi geeni)
Vaihe 1. Tee 2x2 neliömäinen ruudukko
Yksinkertaisimmat Punnett -neliöt on melko helppo asentaa. Aloita piirtämällä hyvän kokoinen neliö ja jakamalla sitten neliö neljään tasaiseen laatikkoon. Kun olet valmis, jokaisessa sarakkeessa pitäisi olla kaksi ruutua ja jokaisessa rivissä kaksi ruutua.
Vaihe 2. Käytä kirjaimia edustaaksesi alleeleja kullekin riville ja sarakkeelle
Punnett -neliössä sarakkeet on määritetty äidille ja rivit isälle tai päinvastoin. Kirjoita jokaisen rivin ja sarakkeen viereen kirjain, joka edustaa kutakin äidin ja isän alleelia. Käytä isoja kirjaimia hallitseville alleeleille ja pieniä kirjaimia resessiivisille alleeleille.
-
Tämä on paljon helpompi ymmärtää esimerkin avulla. Oletetaan esimerkiksi, että haluat määrittää todennäköisyydet, että pariskunnan lapsi voi kääntää kielensä. Voimme edustaa tätä kirjaimilla R ja r - isot kirjaimet hallitsevalle geenille ja pienet kirjaimet resessiivisille. Jos molemmat vanhemmat ovat heterotsygoottisia (heillä on yksi kopio jokaisesta alleelista), kirjoitamme yksi "R" ja yksi "r" ruudukon yläosassa ja yksi "R" ja yksi "r" ruudukon vasemmalla puolella.
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 7 Vaihe 3. Kirjoita kirjaimet kunkin tilan riville ja sarakkeelle
Kun olet selvittänyt alleelit, joihin kukin vanhempi osallistuu, Punnett -neliön täyttäminen on helppoa. Kirjoita jokaiseen neliöön äidin ja isän alleeleista saatu kaksikirjaiminen geeniyhdistelmä. Toisin sanoen, ota kirjain avaruuden sarakkeesta ja kirjain sen rivistä ja kirjoita ne yhdessä tilan sisään.
- Esimerkissämme täytämme neliöt seuraavasti:
- Vasen yläkulma: RR
- Oikea yläkulma: Rr
- Vasen alakulma: Rr
- Oikea alakulma: rr
- Huomaa, että perinteisesti hallitsevat alleelit (isot kirjaimet) kirjoitetaan ensin.
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 8 Vaihe 4. Määritä kunkin mahdollisen jälkeläisen genotyyppi
Täytetyn Punnett-neliön jokainen neliö edustaa jälkeläisiä, jotka molemmilla vanhemmilla voi olla. Jokainen neliö (ja siten jokainen jälkeläinen) on yhtä todennäköinen - toisin sanoen 2x2 -ruudukossa on 1/4 mahdollisuus mille tahansa neljästä mahdollisuudesta. Punnett -neliössä esitettyjä eri alleelien yhdistelmiä kutsutaan genotyypeiksi. Vaikka genotyypit edustavat geneettisiä eroja, jälkeläiset eivät välttämättä toteudu eri tavalla jokaiselle neliölle (katso vaihe alla.)
- Esimerkissämme Punnett -neliössä näiden kahden vanhemman jälkeläisille mahdolliset genotyypit ovat:
- Kaksi hallitsevaa alleelia (kahdesta R: stä)
- Yksi hallitseva alleeli ja yksi resessiivinen (R ja r)
- Yksi hallitseva alleeli ja yksi resessiivinen (R ja r) - huomaa, että tällä genotyypillä on kaksi neliötä
- Kaksi resessiivistä alleelia (kahdelta rs: ltä)
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 9 Vaihe 5. Määritä kunkin mahdollisen jälkeläisen fenotyyppi
Organismin fenotyyppi on todellinen fyysinen ominaisuus, jonka se näyttää genotyypin perusteella. Vain muutamia esimerkkejä fenotyypeistä ovat silmien väri, hiusten väri ja sirppisoluanemia - kaikki nämä ovat geenien määräämiä fyysisiä piirteitä, mutta yksikään niistä ei ole todellisia geeniyhdistelmiä. Potentiaalisen jälkeläisen fenotyyppi määräytyy geenin ominaisuuksien mukaan. Eri geeneillä on eri säännöt siitä, miten ne ilmenevät fenotyypeinä.
- Esimerkissämme sanotaan, että geeni, joka sallii kielen kääntämisen, on hallitseva. Tämä tarkoittaa, että kaikki jälkeläiset voivat kääntää kieltään, vaikka vain yksi heidän alleeleistaan olisi hallitseva. Tässä tapauksessa mahdollisten jälkeläisten fenotyypit ovat:
- Ylävasen: Voi kääntää kielen (kaksi R)
- Yläoikea: Voi kääntää kielen (yksi R)
- Alhaalla vasemmalla: Voi kääntää kielen (yksi R)
- Ala oikea: Kielen kääntäminen ei onnistu (nolla Rs)
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 10 Vaihe 6. Määritä neliöiden avulla eri fenotyyppien todennäköisyys
Yksi Punnett -neliöiden yleisimmistä käyttötarkoituksista on määrittää, kuinka todennäköistä on, että jälkeläisillä on erityisiä fenotyyppejä. Koska jokainen neliö edustaa yhtä todennäköistä genotyypin tulosta, voit löytää fenotyypin todennäköisyyden jakamalla neliöiden lukumäärä kyseisellä fenotyypillä neliöiden kokonaismäärällä.
- Esimerkkimme Punnett -neliö kertoo meille, että näiden vanhempien jälkeläisille on neljä mahdollista geeniyhdistelmää. Kolme näistä yhdistelmistä muodostaa jälkeläisen, joka voi kääntää kielensä, kun taas yksi ei. Täten kahden fenotyypin todennäköisyydet ovat:
- Jälkeläiset voivat kääntää kielensä: 3/4 = 0.75 = 75%
- Jälkeläiset eivät voi rullata kieltään: 1/4 = 0.25 = 25%
Tapa 2/2: Dihybridiristin näyttäminen (kaksi geeniä)
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 11 Vaihe 1. Kaksinkertaista perus 2x2 -ruudukon molemmat puolet kullekin lisägeenille
Kaikki geeniyhdistelmät eivät ole yhtä yksinkertaisia kuin perusmonohybridi (yhden geenin) risti yllä olevasta osasta. Joitakin fenotyyppejä määrittää useampi kuin yksi geeni. Näissä tapauksissa sinun on otettava huomioon kaikki mahdolliset yhdistelmät, mikä tarkoittaa suuremman ruudukon piirtämistä.
-
Perussääntö Punnett -neliöille, kun kyse on useammasta kuin yhdestä geenistä, on tämä: kaksinkertaista ruudukon molemmat puolet kullekin geenille ensimmäisen jälkeen.
Toisin sanoen, koska yhden geenin ruudukko on 2x2, kahden geenin ruudukko on 4x4, kolmen geenin ruudukko on 8x8 ja niin edelleen.
- Jotta nämä käsitteet olisi helpompi ymmärtää, seurataan kahden geenin esimerkkiongelmaa. Tämä tarkoittaa, että meidän pitäisi piirtää a 4x4 ruudukko. Tämän osion käsitteet pätevät myös kolmelle tai useammalle geenille - nämä ongelmat edellyttävät vain suurempia verkkoja ja enemmän työtä.
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 12 Vaihe 2. Määritä vanhempien geenit
Etsi seuraavaksi molempien vanhempien geenit tutkittavalle ominaisuudelle. Koska olet tekemisissä useiden geenien kanssa, kunkin vanhemman genotyypillä on lisäksi kaksi kirjainta kullekin geenille ensimmäisen jälkeen - toisin sanoen neljä kirjainta kahdelle geenille, kuusi kirjainta kolmelle geenille ja niin edelleen. Voi olla hyödyllistä kirjoittaa äidin genotyyppi ruudukon yläosan yläpuolelle ja isän vasemmalle (tai päinvastoin) visuaaliseksi muistutukseksi.
Käytämme klassista esimerkkitehtävää havainnollistamaan näitä ristiriitoja. Hernekasvissa voi olla herneitä, jotka ovat joko sileitä tai ryppyisiä ja keltaisia tai vihreitä. Sileä ja keltainen ovat hallitsevia piirteitä. Käytä tässä tapauksessa S ja s edustamaan hallitsevia ja resessiivisiä geenejä tasaisuuden saavuttamiseksi ja Y ja y keltaisuutta varten. Oletetaan, että äidillä on tässä tapauksessa SsYy genotyyppi ja isällä on SsYY genotyyppi.
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 13 Vaihe 3. Kirjoita eri geeniyhdistelmät ylä- ja vasempaan reunaan
Kirjoita nyt ruudukon ylimmän neliörivin yläpuolelle ja vasemmanpuoleisimman sarakkeen vasemmalle puolelle eri alleelit, joihin kukin vanhempi voi mahdollisesti vaikuttaa. Kuten yhden geenin käsittelyssä, jokainen alleeli siirtyy yhtä todennäköisesti eteenpäin. Koska katsot kuitenkin useita geenejä, jokainen rivi ja sarake saavat useita kirjaimia: kaksi kirjainta kahdelle geenille, kolme kirjainta kolmelle geenille ja niin edelleen.
- Esimerkissämme meidän on kirjoitettava ylös eri geenien yhdistelmät, joita kukin vanhempi voi edistää SsYy -genotyypeistään. Jos meillä on äidin SsYy -geenit ylhäällä ja isän SsYY -geenit vasemmalla, kunkin geenin alleelit ovat:
- Ylhäältä: SY, Sy, sY, sy
- Alas vasemmalla puolella: SY, SY, sY, sY
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 14 Vaihe 4. Täytä välilyönnit jokaisella alleelien yhdistelmällä
Täytä ruudukon välilyönnit samalla tavalla kuin käsiteltäessä yksittäistä geeniä. Tällä kertaa kuitenkin jokaisessa tilassa on kaksi ylimääräistä kirjainta kullekin geenille ensimmäisen jälkeen: neljä kirjainta kahdelle geenille, kuusi kirjainta kolmelle geenille. Pääsääntöisesti kussakin tilassa olevien kirjainten määrän tulee vastata kunkin vanhemman genotyypin kirjainten määrää.
- Esimerkissämme täytämme tilomme seuraavasti:
- Ylin rivi: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Toinen rivi: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Kolmas rivi: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Alimmainen rivi: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 15 Vaihe 5. Etsi kunkin mahdollisen jälkeläisen fenotyypit
Kun käsitellään useita geenejä, jokainen Punnett -neliön tila edustaa edelleen kunkin mahdollisen jälkeläisen genotyyppiä - vaihtoehtoja on vain enemmän kuin yhdellä geenillä. Kunkin neliön fenotyypit ovat jälleen riippuvaisia tarkasti käsiteltävistä geeneistä. Kuitenkin pääsääntöisesti hallitsevat piirteet tarvitsevat vain yhden hallitsevan alleelin ilmaistakseen, kun taas resessiiviset piirteet tarvitsevat kaikki resessiiviset alleelit.
- Esimerkissämme, koska sileys ja keltaisuus ovat herneidemme hallitsevia piirteitä, mikä tahansa neliö, jossa on vähintään yksi isokokoinen S, edustaa kasvia, jolla on sileä fenotyyppi, ja mikä tahansa neliö, jolla on vähintään yksi isokokoinen Y, kasvi, jolla on keltainen fenotyyppi. Ryppyiset kasvit tarvitsevat kaksi pientä s -alleelia ja vihreät kasvit kaksi pientä y: tä. Näistä olosuhteista saamme:
- Ylin rivi: Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, Sileä/keltainen
- Toinen rivi: Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, Sileä/keltainen
- Kolmas rivi: Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, ryppyinen/keltainen, ryppyinen/keltainen
- Alimmainen rivi: Sileä/keltainen, Sileä/keltainen, ryppyinen/keltainen, ryppyinen/keltainen
Työskentele Punnett -neliöiden kanssa Vaihe 16 Vaihe 6. Määritä kunkin fenotyypin todennäköisyys neliöiden avulla
Käytä samoja tekniikoita kuin käsitellessäsi yhtä geeniä löytääksesi todennäköisyyden, että molempien vanhempien jälkeläisillä voi olla eri fenotyyppi. Toisin sanoen fenotyypin neliöiden lukumäärä jaettuna neliöiden kokonaismäärällä on yhtä suuri kuin todennäköisyys jokaiselle fenotyypille.
- Esimerkissämme 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 ovat ryppyisiä ja vihreitä: 0/16 = 0%
- Huomaa, että koska jälkeläisten on mahdotonta saada kaksi resessiivistä y -alleelia, yksikään jälkeläisistä ei ole vihreä.
Vinkkejä
- Kiireessä? Kokeile käyttää online -Punnett -neliölaskuria (kuten tätä), joka voi luoda ja täyttää Punnett -neliöitä määrittämiesi päägeenien perusteella.
- Yleisesti ottaen recessiiviset piirteet ovat harvinaisempia kuin hallitsevat piirteet. On kuitenkin tilanteita, joissa nämä harvinaiset piirteet voivat parantaa organismien kuntoa ja siten yleistyä luonnonvalinnan kautta. Esimerkiksi recessiivinen ominaisuus, joka aiheuttaa veren sairauden sirppisoluanemia, antaa myös vastustuskyvyn malarialle, mikä tekee siitä jonkin verran toivottavaa trooppisessa ilmastossa.
- Kaikilla geeneillä ei ole vain kahta fenotyyppiä. Esimerkiksi joillakin geeneillä on erillinen fenotyyppi heterotsygoottiselle (yksi hallitseva, yksi resessiivinen) yhdistelmälle.
