Punnettovy čtverce jsou vizuální nástroje používané ve vědě genetiky k určení možných kombinací genů, které se vyskytnou při oplodnění. Punnettův čtverec je tvořen jednoduchou čtvercovou mřížkou rozdělenou na 2x2 (nebo více) mezer. Díky této mřížce a znalostem genotypů obou rodičů mohou vědci objevit potenciální genové kombinace pro potomky a dokonce i šance na projev určitých dědičných vlastností.
Kroky
Než začnete: Důležité definice
Chcete -li tuto část „základů“přeskočit a přejít přímo ke krokům využití náměstí Punnett, klikněte sem.
Krok 1. Pochopte koncept genů
Než se naučíte, jak vytvářet a používat čtverce Punnett, je nutné se zbavit některých důležitých základů. První je myšlenka, že všechno živé (od drobných mikrobů po obří modré velryby) má geny. Geny jsou neuvěřitelně složité, mikroskopické sady instrukcí zakódované téměř do každé buňky v těle organismu. Geny jsou určitým způsobem zodpovědné za prakticky každý aspekt života organismu, včetně toho, jak vypadá, jak se chová a mnoho, mnoho dalšího.
Jeden koncept, který je důležité pochopit při práci s náměstí Punnett, je, že živé věci dostávají své geny od svých rodičů. Pravděpodobně jste si toho již vědomi podvědomě. Zamyslete se - nezdá se, že by lidé, které znáte, byli svým rodičům podobní ve vzhledu a chování?
Krok 2. Pochopte pojem sexuální reprodukce
Většina (ale ne všechny) organismy, které znáte ve světě kolem vás, dělají děti prostřednictvím sexuální reprodukce. To znamená, že rodička a mužský rodič přispívají svými geny k tomu, aby dítě mělo přibližně polovinu genů od každého rodiče. Punnettův čtverec je v podstatě způsob, jak ukázat různé možnosti, které mohou nastat z této půl na půl výměny genů, ve formě grafu.
Sexuální reprodukce není jedinou formou reprodukce. Některé organismy (jako mnoho kmenů bakterií) se rozmnožují prostřednictvím nepohlavního rozmnožování, kdy jeden rodič dělá dítě zcela sám. Při asexuální reprodukci pocházejí všechny dětské geny od jednoho rodiče, takže dítě je víceméně kopií svého rodiče
Krok 3. Pochopte koncept alel
Jak bylo uvedeno výše, geny organismu jsou v podstatě souborem instrukcí, které říkají každé buňce v těle organismu, jak má žít. Ve skutečnosti, stejně jako je návod k použití rozdělen do různých kapitol, sekcí a podsekcí, různé části genů organismu říkají, jak dělat různé věci. Pokud je jedna z těchto „podsekcí“mezi dvěma organismy odlišná, mohou tyto dva organismy vypadat nebo se chovat odlišně - například genetické rozdíly mohou vést k tomu, že jedna osoba má černé vlasy a druhá blond vlasy. Tyto různé formy stejného genu se nazývají alely.
Protože dítě dostane dvě sady genů - jeden od každého rodiče - bude mít dvě kopie každé alely
Krok 4. Pochopte koncept dominantních a recesivních alel
Alely dítěte ne vždy „sdílejí“svou genetickou sílu. Některé alely, nazývané dominantní alely, se ve výchozím nastavení projeví na vzhledu a chování dítěte (tomu říkáme „vyjadřování“). Jiné, nazývané recesivní alely, budou vyjádřeny pouze tehdy, pokud nejsou spárovány s dominantní alelou, která je může „přepsat“. Punnettovy čtverce se často používají k určení pravděpodobnosti, že dítě dostane dominantní nebo recesivní alelu.
Protože mohou být „přepsány“dominantními alelami, bývají recesivní alely vyjádřeny vzácněji. Obecně platí, že pro vyjádření alely bude muset dítě získat recesivní alelu od obou rodičů. Krevní stav nazývaný srpkovitá anémie je často používaným příkladem recesivního znaku-všimněte si však, že recesivní alely nejsou podle definice „špatné“
Metoda 1 ze 2: Zobrazení monohybridního kříže (jeden gen)
Krok 1. Vytvořte čtvercovou mřížku 2x2
Nejzákladnější Punnettovy čtverce se nastavují celkem jednoduše. Začněte nakreslením čtverce dobré velikosti a poté tento čtverec rozdělte na čtyři sudá políčka. Až budete hotovi, v každém sloupci by měly být dva čtverce a v každém řádku dva čtverce.
Krok 2. Použijte písmena k reprezentaci nadřazených alel pro každý řádek a sloupec
Na náměstí Punnett jsou sloupce přiřazeny matce a řádky otci, nebo naopak. Vedle každého řádku a sloupce napište písmeno, které představuje každou z alel matky a otce. Pro dominantní alely použijte velká písmena a pro recesivní alely malá písmena.
-
Na příkladu je to mnohem snazší pochopit. Řekněme například, že chcete určit pravděpodobnost, že dítě páru bude schopno otočit jazyk. Můžeme to reprezentovat písmeny R. a r - velká písmena pro dominantní gen a malá písmena pro recesivní. Pokud jsou oba rodiče heterozygotní (mají jednu kopii každé alely), psali bychom jedno „R“a jedno „r“podél horní části mřížky a jedno „R“a jedno „r“podél levé strany mřížky.
Práce s Punnett Squares Krok 7 Krok 3. Napište písmena pro každý řádek a sloupec mezery
Jakmile zjistíte alely, kterými každý rodič přispívá, vyplnění vašeho náměstí Punnett je snadné. Na každý čtverec napište dvoupísmennou genovou kombinaci danou z alel matky a otce. Jinými slovy, vezměte písmeno ze sloupce mezery a písmeno z jeho řádku a napište je společně do mezery.
- V našem příkladu bychom naše čtverce vyplnili takto:
- Levý horní čtverec: RR
- Pravý horní čtverec: Rr
- Levý dolní čtverec: Rr
- Pravý dolní čtverec: rr
- Všimněte si, že tradičně se nejprve píší dominantní alely (velká písmena).
Práce s Punnett Squares Krok 8 Krok 4. Určete genotyp každého potenciálního potomka
Každý čtverec vyplněného náměstí Punnett představuje potomstvo, které mohou mít oba rodiče. Každý čtverec (a tedy každý potomek) je stejně pravděpodobný - jinými slovy, na mřížce 2x2 existuje 1/4 možnosti pro kteroukoli ze čtyř možností. Různé kombinace alel zastoupených na Punnettově náměstí se nazývají genotypy. Ačkoli genotypy představují genetické rozdíly, potomci nemusí nutně dopadnout jinak pro každý čtverec (viz krok níže.)
- V našem příkladu náměstí Punnett jsou genotypy, které jsou možné pro potomky z těchto dvou rodičů, následující:
- Dvě dominantní alely (od dvou R)
- Jedna dominantní alela a jedna recesivní (z R a R)
- Jedna dominantní alela a jedna recesivní (z R a r) - všimněte si, že existují dva čtverce s tímto genotypem
- Dvě recesivní alely (od dvou rs)
Práce s Punnett Squares Krok 9 Krok 5. Určete fenotyp každého potenciálního potomka
Fenotyp organismu je skutečný fyzický rys, který zobrazuje na základě svého genotypu. Jen několik příkladů fenotypů zahrnuje barvu očí, barvu vlasů a přítomnost srpkovité anémie - to vše jsou fyzické rysy určené geny, ale žádný z nich není skutečnou kombinací genů. Fenotyp, který bude mít potenciální potomek, je určen charakteristikami genu. Různé geny budou mít různá pravidla, jak se projevují jako fenotypy.
- V našem příkladu řekněme, že gen, který umožňuje někomu otočit jazyk, je dominantní. To znamená, že jakýkoli potomek bude moci kroutit jazykem, i když dominuje pouze jedna z jeho alel. V tomto případě jsou fenotypy potenciálních potomků:
- Vlevo nahoře: Může válet jazyk (dvě R)
- Vpravo nahoře: Může rolovat jazyk (jeden R)
- Vlevo dole: Může rolovat jazyk (jeden R)
- Vpravo dole: Nelze otočit jazyk (nula Rs)
Práce s Punnett Squares Krok 10 Krok 6. Pomocí čtverců určete pravděpodobnost různých fenotypů
Jedním z nejběžnějších použití Punnettových čtverců je určit, jak je pravděpodobné, že potomci budou mít specifické fenotypy. Protože každý čtverec představuje stejně pravděpodobný výsledek genotypu, můžete najít pravděpodobnost fenotypu podle vydělením počtu čtverců s tímto fenotypem celkovým počtem čtverců.
- Náš příklad Punnettova čtverce nám říká, že existují čtyři možné genové kombinace pro jakékoli potomky těchto rodičů. Tři z těchto kombinací dělají potomka, který může kroutit jazykem, zatímco jeden ne. Pravděpodobnosti našich dvou fenotypů jsou tedy:
- Potomci mohou kroutit jazykem: 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomci nemohou převracet jazyk: 1/4 = 0.25 = 25%
Metoda 2 ze 2: Ukazování Dihybridního kříže (dva geny)
Práce s Punnett Squares Krok 11 Krok 1. Zdvojnásobte každou stranu základní mřížky 2x2 pro každý další gen
Ne všechny kombinace genů jsou tak jednoduché jako základní monohybridní (jeden gen) křížený z výše uvedené části. Některé fenotypy jsou určeny více než jedním genem. V těchto případech musíte počítat s každou možnou kombinací, což znamená nakreslit větší mřížku.
-
Základní pravidlo pro Punnettovy čtverce, pokud jde o více než jeden gen, je toto: zdvojnásobte každou stranu mřížky pro každý gen za první.
Jinými slovy, protože mřížka jednoho genu je 2x2, mřížka dvou genů je 4x4, mřížka tří genů je 8x8 atd.
- Abychom tyto pojmy snáze pochopili, pojďme se řídit příkladem problému dvou genů. To znamená, že bychom měli nakreslit a 4x4 mřížka. Pojmy v této části platí také pro tři nebo více genů - tyto problémy vyžadují pouze větší mřížky a více práce.
Práce s Punnett Squares Krok 12 Krok 2. Určete, jak budou přispívat geny rodičů
Dále najděte geny, které mají oba rodiče pro charakteristiku, kterou zkoumáte. Protože máte co do činění s více geny, genotyp každého rodiče bude mít další dvě písmena pro každý gen nad rámec prvního - jinými slovy čtyři písmena pro dva geny, šest písmen pro tři geny atd. Může být užitečné napsat genotyp matky nad horní část mřížky a otec vlevo (nebo naopak) jako vizuální připomínku.
Pro ilustraci těchto konfliktů použijme klasický příklad problému. Hrachová rostlina může mít hrách buď hladký nebo vrásčitý a žlutý nebo zelený. Hladké a žluté jsou dominantní rysy. V tomto případě použijte S a s k reprezentaci dominantních a recesivních genů pro hladkost a Y a y pro žlutost. Řekněme, že matka v tomto případě má SsYy genotyp a otec má an SsYY genotyp.
Práce s Punnett Squares Krok 13 Krok 3. Napište různé kombinace genů podél horní a levé strany
Nyní, nad horní řadu čtverců v mřížce a nalevo od sloupce zcela vlevo, napište různé alely, kterými může potenciálně přispívat každý rodič. Stejně jako při jednání s jedním genem je stejně pravděpodobné, že každá alela bude přenesena. Protože se však díváte na více genů, každý řádek a sloupec dostane více písmen: dvě písmena pro dva geny, tři písmena pro tři geny atd.
- V našem příkladu musíme zapsat různé kombinace genů, které může každý rodič přispět ze svých genotypů SsYy. Pokud máme matčiny SsYy geny v horní části a otcovské SsYY geny vlevo, alely pro každý gen jsou:
- Přes vrchol: SY, Sy, sY, sy
- Po levé straně: SY, SY, sY, sY
Práce s Punnett Squares Krok 14 Krok 4. Vyplňte mezery každou kombinací alel
Vyplňte mezery v mřížce stejně, jako když pracujete s jediným genem. Tentokrát však bude mít každý prostor dvě další písmena navíc pro každý gen nad rámec prvního: čtyři písmena pro dva geny, šest písmen pro tři geny. Obecným pravidlem je, že počet písmen v každém prostoru by měl odpovídat počtu písmen v genotypu každého rodiče.
- V našem příkladu bychom vyplnili naše mezery takto:
- Horní řádek: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Druhá řada: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Třetí řada: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Spodní řada: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Práce s Punnett Squares Krok 15 Krok 5. Najděte fenotypy pro každé potenciální potomstvo
Pokud jde o více genů, každý prostor na náměstí Punnett stále představuje genotyp pro každé potenciální potomstvo - existuje jen větší počet možností, než je u jednoho genu. Fenotypy pro každý čtverec jsou opět závislé na přesných genech, se kterými se pracuje. Obecně však platí, že dominantní znaky potřebují k vyjádření pouze jednu dominantní alelu, zatímco recesivní znaky všechny recesivní alely.
- V našem případě, protože hladkost a nažloutlost jsou dominantními rysy našeho hrášku, jakýkoli čtverec s alespoň jedním velkým S představuje rostlinu s hladkým fenotypem a jakýkoli čtverec s alespoň jedním velkým Y představuje rostlinu se žlutým fenotypem. Vrásčité rostliny potřebují dvě malé alely a zelené rostliny dvě malé y. Z těchto podmínek získáváme:
- Horní řádek: Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, Hladký/žlutý
- Druhá řada: Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, Hladký/žlutý
- Třetí řada: Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, vrásčitý/žlutý, vrásčitý/žlutý
- Spodní řada: Hladký/žlutý, Hladký/žlutý, vrásčitý/žlutý, vrásčitý/žlutý
Práce s Punnett Squares Krok 16 Krok 6. Pomocí čtverců určete pravděpodobnost každého fenotypu
Použijte stejné techniky jako při jednání s jedním genem, abyste zjistili pravděpodobnost, že každý potomek dvou rodičů může mít každý jiný fenotyp. Jinými slovy, počet čtverců s fenotypem děleno celkovým počtem čtverců se rovná pravděpodobnosti pro každý fenotyp.
- V našem příkladu jsou pravděpodobnosti pro každý fenotyp následující:
- Potomstvo je hladké a žluté: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Potomstvo je vrásčité a žluté: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Potomstvo je hladké a zelené: 0/16 = 0%
- Potomstvo je vrásčité a zelené: 0/16 = 0%
- Všimněte si, že jelikož není možné, aby jakýkoli potomek získal dvě recesivní alely y, žádný z potomků nebude zelený.
Tipy
- Ve spěchu? Zkuste použít online kalkulačku Punnettových čtverců (jako je tato), která dokáže vytvářet a vyplňovat Punnettovy čtverce na základě rodičovských genů, které zadáte.
- Velmi obecným pravidlem je, že recesivní rysy jsou méně časté než dominantní rysy. Existují však situace, kdy tyto vzácné vlastnosti mohou zvýšit kondici organismů, a tak se stávají běžnějšími díky přirozenému výběru. Například recesivní rys, který způsobuje krevní stav srpkovité anémie, také dává odolnost vůči malárii, což je v tropickém podnebí poněkud žádoucí.
- Ne všechny geny mají pouze dva fenotypy. Některé geny mají například samostatný fenotyp pro heterozygotní (jedna dominantní, jedna recesivní) kombinace.
