Punnett Squares är visuella verktyg som används inom genetik för att bestämma möjliga kombinationer av gener som kommer att inträffa vid befruktning. En Punnett -kvadrat består av ett enkelt fyrkantigt rutnät uppdelat i 2x2 (eller fler) mellanslag. Med detta rutnät och kunskap om båda föräldrarnas genotyper kan forskare upptäcka de potentiella genkombinationerna för avkomman och till och med chanserna att uppvisa vissa ärftliga egenskaper.
Steg
Innan du börjar: Viktiga definitioner
För att hoppa över detta "grunder" -avsnitt och gå direkt till användningsstegen för Punnett square, klicka här.
Steg 1. Förstå begreppet gener
Innan du lär dig att göra och använda Punnett -rutor är det nödvändigt att få bort några viktiga grunder. Den första är tanken att alla levande saker (från små mikrober till gigantiska blåvalar) har gener. Gener är otroligt komplexa, mikroskopiska uppsättningar instruktioner som kodas in i nästan varenda cell i en organisms kropp. Gener är på något sätt ansvariga för praktiskt taget alla aspekter av en organisms liv, inklusive hur det ser ut, hur det beter sig och mycket, mycket mer.
Ett koncept som är viktigt att förstå när man arbetar med Punnett -rutor är att levande saker får sina gener från sina föräldrar. Du är förmodligen redan medveten om detta omedvetet. Tänk - verkar inte de människor du känner likna sina föräldrar i hur de ser ut och agerar i allmänhet?
Steg 2. Förstå begreppet sexuell reproduktion
De flesta (men inte alla) av de organismer du är medveten om i världen omkring dig gör barn via sexuell reproduktion. Det vill säga en kvinnlig förälder och en manlig förälder bidrar var och en med sina gener för att göra ett barn med ungefär hälften av sina gener från varje förälder. En Punnett-torg är i grunden ett sätt att visa de olika möjligheter som kan uppstå från detta halv-och-halvt utbyte av gener i form av en graf.
Sexuell reproduktion är inte den enda formen för reproduktion där ute. Vissa organismer (som många bakteriestammar) reproducerar sig via asexuell reproduktion, vilket är när en förälder gör ett barn helt själv. Vid asexuell reproduktion kommer alla barnets gener från en förälder, så barnet är mer eller mindre en kopia av sin förälder
Steg 3. Förstå begreppet alleler
Som nämnts ovan är en organisms gener i grunden en uppsättning instruktioner som berättar för varje cell i organismens kropp hur man lever. Faktum är att precis som en bruksanvisning är uppdelad i olika kapitel, avsnitt och undersektioner, berättar olika delar av en organisms gener hur den ska göra olika saker. Om en av dessa "undersektioner" är olika mellan två organismer kan de två organismerna se ut eller bete sig annorlunda - till exempel kan genetiska skillnader leda till att en person har svart hår och en annan att ha blont hår. Dessa olika former av samma gen kallas alleler.
Eftersom ett barn får två uppsättningar gener - en från varje förälder - kommer det att ha två kopior av varje allel
Steg 4. Förstå begreppet dominanta och recessiva alleler
Ett barns alleler "delar" inte alltid sin genetiska kraft. Vissa alleler, som kallas dominanta alleler, kommer att manifestera sig i barnets utseende och beteende (vi kallar detta "uttrycks") som standard. Andra, kallade recessiva alleler, kommer bara att uttryckas om de inte är ihopkopplade med en dominant allel som kan "åsidosätta" dem. Punnett -rutor används ofta för att avgöra hur sannolikt ett barn är att få en dominant eller recessiv allel.
Eftersom de kan "åsidosättas" av dominerande alleler tenderar recessiva alleler att uttryckas mer sällan. I allmänhet måste ett barn få en recessiv allel från båda föräldrarna för att allelen ska kunna uttryckas. Ett blodtillstånd som kallas sicklecellanemi är ett ofta använt exempel på en recessiv egenskap-notera dock att recessiva alleler per definition inte är "dåliga"
Metod 1 av 2: Visar ett monohybridkors (ett gen)
Steg 1. Gör ett 2x2 fyrkantigt rutnät
De mest grundläggande Punnett -rutorna är ganska enkla att sätta upp. Börja med att rita en fyrkant av stor storlek och dela den sedan i fyra jämna rutor. När du är klar ska det finnas två rutor i varje kolumn och två rutor i varje rad.
Steg 2. Använd bokstäver för att representera överordnade alleler för varje rad och kolumn
På ett Punnett -torg tilldelas kolumner till modern och raderna till fadern, eller vice versa. Skriv en bokstav bredvid varje rad och kolumn som representerar var och en av moderns och pappans alleler. Använd versaler för dominanta alleler och gemener för recessiva alleler.
-
Detta är mycket lättare att förstå med ett exempel. Till exempel, låt oss säga att du vill bestämma oddsen för att ett par barn kommer att kunna rulla tungan. Vi kan representera detta med bokstäverna R och r - versaler för den dominerande genen och gemener för recessiva. Om båda föräldrarna är heterozygota (har en kopia av varje allel) skulle vi skriva ett "R" och ett "r" längs toppen av rutnätet och ett "R" och ett "r" längs rutans vänstra sida.
Arbeta med Punnett Squares Steg 7 Steg 3. Skriv bokstäverna för varje mellanslags rad och kolumn
När du väl har räknat ut de alleler som varje förälder bidrar med är det enkelt att fylla i ditt Punnett -torg. På varje ruta skriver du två-bokstaven genkombination som ges från moderns och faderns alleler. Med andra ord, ta bokstaven från rymdens kolumn och bokstaven från dess rad och skriv dem tillsammans inuti utrymmet.
- I vårt exempel skulle vi fylla i våra rutor så här:
- Övre vänstra rutan: RR
- Övre högra rutan: Rr
- Nedre vänstra rutan: Rr
- Nedre högra rutan: rr
- Lägg märke till att traditionellt dominerande alleler (versaler) skrivs först.
Arbeta med Punnett Squares Steg 8 Steg 4. Bestäm varje potentiell avkommas genotyp
Varje kvadrat på ett ifyllt Punnett-torg representerar en avkomma som de två föräldrarna kan ha. Varje kvadrat (och därmed varje avkomma) är lika troligt - med andra ord, på ett 2x2 rutnät finns det en 1/4 möjlighet för någon av de fyra möjligheterna. De olika kombinationer av alleler som representeras på ett Punnett -torg kallas genotyper. Även om genotyper representerar genetiska skillnader, kommer avkomman inte nödvändigtvis att bli annorlunda för varje kvadrat (se steg nedan.)
- I vårt exempel Punnett square är de genotyper som är möjliga för en avkomma från dessa två föräldrar:
- Två dominerande alleler (från de två R)
- En dominerande allel och en recessiv (från R och r)
- En dominerande allel och en recessiv (från R och r) - märk att det finns två rutor med denna genotyp
- Två recessiva alleler (från de två rs)
Arbeta med Punnett Squares Steg 9 Steg 5. Bestäm varje potentiell avkommas fenotyp
En organisms fenotyp är den fysiska egenskap som den visar baserat på dess genotyp. Bara några exempel på fenotyper inkluderar ögonfärg, hårfärg och förekomst av sicklecellanemi - allt detta är fysiska egenskaper som bestäms av gener, men ingen är själva genkombinationerna själva. Fenotypen en potentiell avkomma kommer att ha bestäms av genens egenskaper. Olika gener kommer att ha olika regler för hur de manifesteras som fenotyper.
- I vårt exempel, låt oss säga att genen som tillåter någon att rulla tungan är dominerande. Detta betyder att alla avkommor kommer att kunna rulla tungan även om bara en av deras alleler är dominerande. I detta fall är fenotyperna för de potentiella avkommorna:
- Övre vänstra: Kan rulla tungan (två R)
- Överst till höger: Kan rulla tungan (en R)
- Nedre vänstra: Kan rulla tungan (en R)
- Nere till höger: Kan inte rulla tungan (noll R)
Arbeta med Punnett Squares Steg 10 Steg 6. Använd rutorna för att bestämma sannolikheten för olika fenotyper
En av de vanligaste användningsområdena för Punnett -rutor är att avgöra hur troligt det är att avkomman kommer att ha specifika fenotyper. Eftersom varje kvadrat representerar ett lika troligt genotypresultat kan du hitta en fenotyps sannolikhet med dividera antalet rutor med den fenotypen med det totala antalet rutor.
- Vårt exempel Punnett square berättar att det finns fyra möjliga genkombinationer för alla avkommor från dessa föräldrar. Tre av dessa kombinationer gör en avkomma som kan rulla tungan, medan en inte gör det. Sannolikheten för våra två fenotyper är således:
- Avkomman kan rulla tungan: 3/4 = 0.75 = 75%
- Avkomman kan inte rulla tungan: 1/4 = 0.25 = 25%
Metod 2 av 2: Visa ett Dihybridkors (två gener)
Arbeta med Punnett Squares Steg 11 Steg 1. Dubbla varje sida av det grundläggande 2x2 rutnätet för varje ytterligare gen
Inte alla genkombinationer är lika enkla som den grundläggande monohybrid (en-genen) korsningen från sektionen ovan. Vissa fenotyper bestäms av mer än en gen. I dessa fall måste du redogöra för alla möjliga kombinationer, vilket innebär att du ritar ett större rutnät.
-
Grundregeln för Punnett -rutor när det gäller mer än en gen är följande: dubbla varje sida av rutnätet för varje gen bortom den första.
Med andra ord, eftersom ett en-gen rutnät är 2x2, är ett två-gen rutnät 4x4, ett tre-gen rutnät är 8x8, och så vidare.
- För att göra dessa begrepp lättare att förstå, låt oss följa med ett exempel på tvågeners problem. Det betyder att vi ska rita a 4x4 rutnät. Begreppen i detta avsnitt gäller också tre eller flera gener - dessa problem kräver bara större nät och mer arbete.
Arbeta med Punnett Squares Steg 12 Steg 2. Bestäm föräldrarnas gener som bidrar
Hitta sedan generna som båda föräldrarna har för den egenskap du undersöker. Eftersom du har att göra med flera gener kommer varje förälders genotyp att ha ytterligare två bokstäver för varje gen utöver den första - med andra ord, fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener osv. Det kan vara till hjälp att skriva moderns genotyp ovanför rutnätets överkant och pappans till vänster (eller tvärtom) som en visuell påminnelse.
Låt oss använda ett klassiskt exempelproblem för att illustrera dessa konflikter. En ärtväxt kan ha ärtor som är antingen släta eller skrynkliga och gula eller gröna. Smidig och gul är de dominerande egenskaperna. I detta fall, använd S och s för att representera dominerande och recessiva gener för jämnhet och Y och y för gulhet. Låt oss säga att mamman i det här fallet har en SsYy genotyp och pappan har en SsYY genotyp.
Arbeta med Punnett Squares Steg 13 Steg 3. Skriv de olika genkombinationerna längs den övre och vänstra sidan
Nu, ovanför den översta raden med rutor i rutnätet och till vänster om kolumnen längst till vänster, skriver du de olika alleler som eventuellt kan bidra av varje förälder. Precis som när det gäller en gen är det lika troligt att varje allel överförs. Men eftersom du tittar på flera gener får varje rad och kolumn flera bokstäver: två bokstäver för två gener, tre bokstäver för tre gener, och så vidare.
- I vårt exempel måste vi skriva ner de olika kombinationer av gener som varje förälder kan bidra med från sina SsYy -genotyper. Om vi har moderns SsYy -gener överst och faderns SsYY -gener till vänster, är allelerna för varje gen:
- Överst på toppen: SY, Sy, sY, sy
- Nere till vänster: SY, SY, sY, sY
Arbeta med Punnett Squares Steg 14 Steg 4. Fyll i mellanslag med varje kombination av alleler
Fyll i utrymmena i rutnätet precis som du skulle göra när du hanterar en enda gen. Men den här gången kommer varje utrymme att ha två extra bokstäver för varje gen utöver den första: fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener. Som huvudregel bör antalet bokstäver i varje utrymme matcha antalet bokstäver i varje förälders genotyp.
- I vårt exempel skulle vi fylla i våra utrymmen så här:
- Översta raden: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Andra raden: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Tredje raden: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Nedersta raden: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Arbeta med Punnett Squares Steg 15 Steg 5. Hitta fenotyperna för varje potentiell avkomma
När det handlar om flera gener representerar varje utrymme på Punnett -torget fortfarande genotypen för varje potentiell avkomma - det finns bara ett större antal val än med en gen. Fenotyperna för varje kvadrat är återigen beroende av de exakta gener som hanteras. Som en allmän regel behöver dock dominerande egenskaper endast en dominant allel för att uttryckas, medan recessiva egenskaper behöver alla recessiva alleler.
- I vårt exempel, eftersom mjukhet och gulhet är dominerande egenskaper för våra ärtor, representerar varje kvadrat med minst ett stort S en växt med en slät fenotyp och en kvadrat med minst ett stort Y representerar en växt med en gul fenotyp. Rynkade växter behöver två alleler med små bokstäver och gröna växter behöver två små bokstäver. Av dessa villkor får vi:
- Översta raden: Slät/gul, slät/gul, slät/gul, slät/gul
- Andra raden: Slät/gul, slät/gul, slät/gul, slät/gul
- Tredje raden: Slät/gul, slät/gul, skrynklig/gul, skrynklig/gul
- Nedersta raden: Slät/gul, slät/gul, skrynklig/gul, skrynklig/gul
Arbeta med Punnett Squares Steg 16 Steg 6. Använd rutorna för att bestämma sannolikheten för varje fenotyp
Använd samma tekniker som när du hanterar en gen för att hitta sannolikheten för att alla avkommor från de två föräldrarna kan ha olika fenotyp. Med andra ord är antalet rutor med fenotypen dividerat med det totala antalet rutor lika med sannolikheten för varje fenotyp.
- I vårt exempel är sannolikheterna för varje fenotyp:
- Avkomman är slät och gul: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- Avkomman är skrynklig och gul: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- Avkomman är slät och grön: 0/16 = 0%
- Avkomman är skrynklig och grön: 0/16 = 0%
- Lägg märke till att eftersom det är omöjligt för någon avkomma att få två recessiva y -alleler, kommer ingen av avkomman att vara grön.
Tips
- Har bråttom? Prova att använda en online Punnett -kvadratkalkylator (som den här), som kan skapa och fylla i Punnett -rutor baserat på de överordnade generna du anger.
- Som en mycket allmän regel är recessiva egenskaper mindre vanliga än dominerande egenskaper. Det finns dock situationer där dessa sällsynta drag kan öka organismernas kondition och därmed bli vanligare genom naturligt urval. Till exempel ger den recessiva egenskapen som orsakar blodtillståndet Sickle Cell Anemia också resistens mot malaria, vilket gör det något önskvärt i tropiska klimat.
- Alla gener har inte bara två fenotyper. Till exempel har vissa gener en separat fenotyp för den heterozygota (en dominerande, en recessiv) kombinationen.
