Hoe te werken met Punnett-vierkanten

Inhoud

• stadia
• Enkele definities voordat u begint
• Methode 1 Toon de resultaten van een monohybride kruis (met een enkel gen)
• Methode 2 Toon de resultaten van een bihybride kruis (met twee genen)

Punnett-vierkanten (of Punnett's schaakborden) worden in de genetica gebruikt om de verschillende combinaties van genen van ouders weer te geven die in hun nakomelingen kunnen worden gevonden. Een Punnett-vierkant is een diagram in de vorm van een raster van 4 (2 x 2), 9 (3 x 3), 16 (4 x 4) dozen of vierkanten ... Van de genotypen van beide ouders, dankzij dit rooster is het mogelijk om de mogelijke genetische erfenis van de nakomelingen te bepalen. Soms is het zelfs mogelijk om bepaalde kenmerken zeker te voorspellen.

stadia

Enkele definities voordat u begint

Voor degenen die de woordenschat en concepten van genetica al beheersen, kun je rechtstreeks naar de uitleg van het vierkant van Punnett gaan door hier te klikken.

1. 
   

   
   Begrijp wat genen zijn. Voordat u Punnett-vierkanten instelt en interpreteert, is het verplicht om enige kennis van genetica te hebben. Alle levende wezens, van de meest microscopische (bacteriën) tot de grootste (blauwe vinvissen), hebben allemaal genen. Deze zijn zeer complex omdat het gecodeerde genetische informatie is die in vrijwel alle cellen van het menselijk lichaam wordt gevonden. Deze genen verklaren, geheel of gedeeltelijk, bepaalde fysieke of gedragskenmerken van levende wezens, zoals grootte, gezichtsscherpte, erfelijke pathologieën ...
   • Om de vierkanten van Punnett volledig te begrijpen, moet men dat ook weten alle levende wezens houden hun genen vast van die van hun ouders . Je hebt waarschijnlijk mensen om je heen opgemerkt die eruit zien of zich gedragen als een van hun ouders. Soms is het zelfs flagrant!

2. 
   

   
   
   
   Assimileer het concept van seksuele reproductie. Aantal levende, maar niet alle, rassen door middel van zogenaamde reproductie seksueel. Het gaat om de vereniging van twee gameten, mannelijk en vrouwelijk, duidelijk een mannelijke ouder en een vrouwelijke ouder, die in theorie de helft van hun genetische erfgoed aan hun kinderen geven. Een Punnett-vierkant is een tabelweergave van alle mogelijkheden van dit delen van genen.
   • Seksuele reproductie is niet de enige reproductiemodus in de natuur. Sommige levende organismen (bacteriën bijvoorbeeld) hebben een aseksuele reproductie, een modus waarin een van de ouders alleen de reproductie verzekert. Alle genen van de afstammelingen zijn dus afkomstig van dezelfde ouder, wat verklaart dat alle nakomelingen min of meer, behalve bepaalde mutaties, de exacte kopie ervan zijn.

3. 
   

   
   Begrijp wat allelen zijn. Zoals gezegd, zijn de genen van een organisme instructies die het gedrag beheren van de cellen waarin ze zich bevinden. In de vorm van een instructieboek dat is verdeeld in hoofdstukken, delen en subdelen, organiseren de verschillende delen van de genen het leven van de cellen. Als slechts één van deze "subdelen" verschilt van het ene organisme naar het andere, dan zullen deze twee organismen een ander uiterlijk of gedrag hebben. Het zijn deze genetische verschillen die, als we het menselijke voorbeeld nemen, ervoor zorgen dat de ene persoon blond is en de ander bruin. Deze verschillende versies van hetzelfde gen worden "allelen" genoemd.
   • Elk kind erft twee sets genen, een van elke ouder, zodat ze twee allelen van hetzelfde gen hebben.

4. 
   

   
   
   
   Begrijp wat wordt bedoeld met dominante en recessieve allelen. De allelen van een kind komen uit complexe combinaties. Sommige zogenaamde allelen dominant zal een kind zo'n uiterlijk of gedrag geven: er wordt gezegd dat het allel "sexprimes" verplicht is van de ene generatie op de volgende. De anderen, zogenaamde allelen recessief, wordt niet weergegeven als ze gepaard gaan met een dominant allel, dat wint. De Punnett-vierkanten maken het mogelijk om de verschillende mogelijke scenario's te visualiseren die een nakomeling van een dominant of recessief allel ontvangt.
   • Zoals de naam al aangeeft, hebben dominante allelen de neiging recessieve allelen te overwinnen. Normaal gesproken moeten beide ouders hetzelfde recessieve allel hebben gegeven om een ​​recessief allel seksueel tot uitdrukking te brengen. Een voorbeeld is sikkelcelanemie, een recessieve erfelijke ziekte van het bloed. Recessiviteit wordt echter niet altijd systematisch geassocieerd met ontregeling van cellen.

Methode 1 Toon de resultaten van een monohybride kruis (met een enkel gen)

1. 
   

   
   Maak van 2 een raster van 2 vierkanten. Eenvoudige Punnett-vierkanten zijn gemakkelijk te maken. Maak eerst een groot vierkant dat je in vier gelijke vierkanten verdeelt. U hebt twee dozen per rij en twee dozen per kolom.

2. 
   

   
   Vertegenwoordig de allelen van de ouders in letters. Deze worden naast elke regel en bovenaan elke kolom weergegeven. Op een Punnett-vierkant kunnen de allelen van de moeder worden toegewezen aan de kolommen en de vader aan de rijen (het omgekeerde is ook mogelijk). Schrijf de letters op hun respectievelijke plaatsen. Volgens afspraak worden de dominante allelen gemarkeerd door hoofdletters en de recessieve door kleine.
   • Om ons punt te illustreren, nemen we een concreet en grappig voorbeeld. Stel je voor dat je de waarschijnlijkheid wilt weten dat een kind in staat zal zijn om zijn tong op te rollen. Dit karakter (vreemd, maar echt!), Zullen we het noemen R (voor het dominante gen) en r (voor het recessieve gen) We zullen ook toegeven dat de ouders heterozygoot zijn, dus hebben ze elk een kopie van elk allel. We zullen ons daarom registreren "R" en "r" bovenaan het rooster en links hetzelfde.

3. 
   

   
   Vul de vakken in het rooster in. Nadat de allelen zijn ingevoerd, vult u elk van de vakken in volgens de bijbehorende labels. In elk vak combineert u de twee letters van de allelen van de vader en de moeder. Met andere woorden, u plaatst de twee letters naast het vak naast elkaar.
   • In ons voorbeeld is de vulling als volgt:
   • in het vierkant bovenaan en links: RR,
   • in het vierkant bovenaan en rechts: rr,
   • in de linkerbenedenhoek: rr,
   • in de rechter benedenhoek: rr.
   • Gewoonlijk worden dominante allelen (in hoofdletters) altijd eerst vermeld.

4. 
   

   
   Bepaal de verschillende mogelijke genotypen van de nakomelingen. Elke cel vertegenwoordigt een mogelijke overdracht van ouderallelen. Elk van deze combinaties heeft een gelijke kans op optreden. Hier heeft elke combinatie voor een raster van 2 bij 2 1 kans op 4. Elke combinatie van allelen van een Punnett-vierkant wordt een "genotype" genoemd. Hoewel genotypen kunnen leiden tot genetische verschillen, is het niet zo dat deze verschillen zichtbaar zijn bij de nakomelingen (zie de volgende stap).
   • In ons voorbeeld zijn de genotypen van de potentiële nakomelingen:
   • twee dominante allelen (2 R),
   • een dominant allel en een recessief allel (1 R en 1 r),
   • een dominant allel en een recessief allel (1 R en 1 r) - merk op dat dit hetzelfde genotype is als voorheen,
   • twee recessieve allelen (2 r).

5. 
   

   
   Bepaal elk van de mogelijke fenotypes van de nakomelingen. Het fenotype van een organisme is uiteindelijk alle waarneembare eigenschappen van een individu, zoals de kleur van de ogen of het haar, een eventuele sikkelcelziekte - al deze kenmerken zijn te wijten aan bepaalde specifieke genen en niet aan een combinatie van genen. Het fenotype van een nageslacht zal worden bepaald door de kenmerken van de genen. Genen zullen verschillende manieren hebben om zich uit te drukken om dergelijke en dergelijke fenotypes te geven.
   • In ons voorbeeld gaan we ervan uit dat het gen dat iemand laat weten hoe hij zijn tong moet wikkelen dominant is. Dit betekent duidelijk dat alle nakomelingen in staat zullen zijn om hun tong te rollen, zelfs als slechts een van de allelen dominant is. In dit zeer specifieke geval zouden de fenotypes van de nakomelingen als volgt zijn:
   • vierkant boven en links: kan zijn tong oprollen (twee R),
   • vierkant boven en rechts: kan zijn tong omwikkelen (slechts één R),
   • vierkante bodem en links: kan zijn tong omwikkelen (slechts één R),
   • vierkante bodem en rechts: kan zijn tong niet oprollen (geen R).

6. 
   

   
   Gebruik deze vierkanten om de kans op verschillende fenotypes te hebben. De Punnett-vierkanten worden meestal gebruikt om de mogelijke fenotypes van nakomelingen te bepalen. Omdat elk van de vierkanten een gelijke waarschijnlijkheid heeft om voor te komen, kun je de waarschijnlijkheid van een fenotype vinden in het aantal vierkanten met dit fenotype delen door het totale aantal vierkanten..
   • Ons Punnett-vierkant vertelt ons dat er vier mogelijke gencombinaties zijn onder de nakomelingen van deze ouders. Het laat zien dat drie van de vier kinderen hun tong kunnen oprollen, maar niet de vierde. Als we de mogelijkheden voor deze twee fenotypes vaststellen, verkrijgen we:
   • de nakomelingen kunnen hun tong oprollen: 3/4 = 0,75 = 75 %,
   • de nakomelingen kunnen zijn tong niet oprollen: 1/4 = 0,25 = 25 %.

Methode 2 Toon de resultaten van een bihybride kruis (met twee genen)

1. 
   

   
   Verdubbel de grootte van het vierkant van Punnett tot elk nieuw gen. Het vierkant breidt zich in beide richtingen uit, rechts en onderaan. Gencombinaties zijn niet altijd zo eenvoudig als die van een monohybride kruising. Sommige fenotypes worden bepaald door verschillende genen. In deze gevallen is het noodzakelijk om volgens hetzelfde principe alle mogelijke combinaties te overwegen. Daarom heb je een groter raster nodig.
   • Met verschillende genen is de grootte van een Punnett-schaakbord verdubbeld in vergelijking met de vorige. Daarom is een raster met een enkel gen 2 x 2, een met twee genen, 4 x 4, een met drie genen, 8 x 8, enzovoort.
   • Voor een beter begrip zullen we een voorbeeld nemen met twee genen. Dus tekenen we een raster van 4 x 4. Wat we hier doen, kan worden gereproduceerd met drie genen of meer: ​​het is voldoende om een ​​groter raster te maken en het zal noodzakelijkerwijs een beetje langer zijn om te voltooien.

2. 
   

   
   Bepaal de genen van de betrokken ouders. Vind de genen die beide ouders gemeen hebben en die het karakter geven dat je bestudeert. Omdat er verschillende genen zijn, heeft elk genotype van de ouder nog twee letters voor elk gen, waardoor vier letters voor twee genen, zes letters voor drie genen, enzovoort. Je plaatst het genotype van de moeder bovenaan en dat van de vader links (of omgekeerd).
   • Laten we een klassiek voorbeeld nemen om deze kruisen te illustreren: erwten. Een plant van erwten kan gladde of gerimpelde erwten (voor het uiterlijk), geel of groen (voor kleur) geven. Gesteld wordt dat het zachte uiterlijk en de gele kleur dominant zijn. De letters L en I (vloeiend aspect) worden gebruikt voor de dominante en recessieve genen en de letters J (dominant) en j (recessief) voor de gele kleur. Stel dat de 'moeder' het genotype heeft LlJj en de vader, het genotype LlJJ.

3. 
   

   
   Boven en links, de verschillende combinaties van genen. Voer op deze twee plaatsen alle mogelijke combinaties in (dominant en recessief), gezien de genetische kenmerken van de ouders. Net als bij een enkel gen, heeft elk ouderallel een gelijke waarschijnlijkheid om te combineren met een ander. Het aantal letters in elk vak is afhankelijk van het aantal genen: twee letters voor twee genen, drie letters voor drie genen, enzovoort.
   • In het voorbeeld moet u de verschillende gencombinaties van elke ouder uit hun respectieve genotypen (LlJj) vermelden. Als de genen van de moeder LlJj zijn en die van de vader, LlJJ, hebben we de allelen:
   • die van de moeder hierboven: LJ, Lj, lJ, lj,
   • die van de vader links: LJ, LJ, lJ, lJ.

4. 
   

   
   Vul alle vakken in het vierkant van Punnett in. Vul ze op dezelfde manier als in het voorbeeld met een enkel gen. Omdat er twee genen bij betrokken zijn, hebben we hier vier letters in elk vak. Het zouden zes letters met drie genen zijn geweest ... In de regel komt het aantal letters in een doos lechiquier overeen met het aantal letters van elk genotype van de ouders.
   • In ons voorbeeld is de vulling als volgt:
   • bovenste rij: LLJJ, LLJj, LlJJ, LlJj,
   • tweede rij: LLJJ, LLJj, LlJJ, LlJj,
   • derde rij: LlJJ, LlJj, llJJ, llJj,
   • onderste rij: LlJJ, LlJj, llJJ, llJj.

5. 
   

   
   Voorspel de mogelijke fenotypes van de volgende nakomelingen. Wanneer het om meerdere genen gaat, vertegenwoordigt elk vierkant van het Punnett-vierkant de genotypen van de mogelijke afstammelingen. Logischerwijs zijn er meer mogelijke combinaties dan met een enkel gen. Nogmaals, de fenotypes in de vakken zijn afhankelijk van de genen die je neemt. In de overgrote meerderheid van de gevallen volstaat het dat slechts één allel dominant is voor het uitgedrukte karakter om dominant te zijn. Aan de andere kant, om het uitgedrukte karakter recessief te laten zijn, moeten alle allelen recessief zijn.
   • In ons voorbeeld van erwten, omdat het gladde uiterlijk en de gele kleur vooraf dominant zijn, zal elk vierkant met ten minste één hoofdletter L een plant vertegenwoordigen die een fenotype van het gladde uiterlijk geeft en elk vierkant met een hoofdletter J zal een plant vertegenwoordigen die een fenotype geeft geel. Een plant die gerimpelde erwten geeft, heeft twee recessieve allelen (1) en een groene erwten, twee recessieve allelen (1). Dat gezegd hebbende, laten we kijken wat dit oplevert:
   • bovenste rij: glad / geel, glad / geel, glad / geel, glad / geel,
   • tweede rij: glad / geel, glad / geel, glad / geel, glad / geel,
   • derde rij: glad / geel, glad / geel, gerimpeld / geel, gerimpeld / geel,
   • onderste rij: glad / geel, glad / geel, gerimpeld / geel, gerimpeld / geel.

6. 
   

   
   Gebruik vierkanten om de waarschijnlijkheid van elk fenotype te berekenen. Werk zoals u zou doen met een enkel gen. Je hebt hier meer gevallen omdat er twee genen zijn. Het is daarom noodzakelijk om de waarschijnlijkheid van elk fenotype vast te stellen. Daarvoor is het voldoende om de cellen met hetzelfde fenotype te tellen en dit aantal te rapporteren aan het totale aantal dozen.
   • In ons voorbeeld zijn de kansen voor elk fenotype:
   • de nakomelingen zijn glad en geel: 12/16 = 3/4 = 0,75 = 75 %,
   • de nakomelingen zijn gerimpeld en geel: 4/16 = 1/4 = 0,25 = 25 %,
   • de nakomelingen zijn glad en groen: 0/16 = 0 %,
   • de nakomelingen zijn gerimpeld en groen: 0/16 = 0 %.
   • U zult merken dat het onmogelijk is dat er in dit geval een enkele afstammeling is met twee recessieve allelen, dus erwten zijn niet groen.