Punnett Square Определение
Квадрат Паннетта – это графическое представление возможных генотипов потомства, возникающих в результате конкретного скрещивания или размножения. Создание квадрата Паннетта требует знания генетического состава родителей. Различные возможные комбинации их гамет инкапсулированы в табличном формате. Таким образом, каждое поле в таблице представляет один оплодотворение событие.
Исходное предположение состоит в том, что каждая черта определяется одним ген локус и то, что различные признаки сортируются независимо друг от друга. Хотя это верно для многих полезных черт, особенно при выборе персонажей для растение или животноводство, есть много исключений.
Этот инструмент был создан в двадцатом веке, много после оригинальных экспериментов Менделя на генетика, Однако теперь они широко используются для объяснения результатов, полученных Менделем, особенно в сочетании с нашими современными знаниями о ДНК, генах и хромосомах.
Общие термины в генетике
Некоторые термины часто используются при изучении генетики, и они особенно полезны для понимания функции квадратов Паннетта. Среди них есть термин ‘аллель И используется для обозначения варианта гена. Например, растение гороха может иметь красные или белые цветы, и варианты генов, кодирующих каждый из них, называются аллелем.
Когда организм содержит две копии одного и того же аллеля, его генетический состав или генотип называется гомозиготным. Их также называют истинно размножающимися образцами. Например, растения с белыми цветами гомозиготны по генетическим локусам, кодирующим цвет цветка.
Люди, у которых есть два разных аллеля гетерозиготный в этом месте Многие растения с красными цветами могут иметь один аллель для красного цвета, а другой – для белого. Наблюдаемая снаружи особенность человека называется фенотип, Говорят, что фенотип у гетерозиготного индивида является «доминантной» формой гена, а подавляемый признак рассматривается как «рецессивный» аллель. В примере цвета цветка аллель, кодирующий красный цвет, является доминирующим по сравнению с аллелем для белого.
При скрещивании между доминантным гомозиготом и рецессивным гомозиготом все потомство будет иметь гетерозиготный генотип и доминантный фенотип.
Некоторые генные локусы включены половые хромосомы и называются признаками, связанными с полом, в то время как все остальные, как говорят, являются аутосомными.
Функции квадратов Пуннетта
В крупномасштабных экспериментах, таких как проводимые Менделем, квадраты Пуннетта могут точно предсказать соотношения различных наблюдаемых признаков, а также их базовый генетический состав. Например, когда настоящее высокорослое растение гороха взаимно удобряется Цветочная пыльца из истинно размножающегося растения короткого гороха квадрат Пуннета может предсказать, что все потомство будет высоким, и все они будут гетерозиготными как по аллелю как по короткости, так и по высоте. Кроме того, можно предсказать, что если этим гетерозиготным растениям будет позволено самооплодотворяться, примерно семьдесят пять процентов растений второго поколения будут высокими, а оставшиеся двадцать пять процентов будут короткими. Среди высоких растений одна треть останется истинно размножающейся, а оставшиеся две трети будут гетерозиготными. Поэтому этот инструмент используется селекционерами растений и животных для выбора подходящих образцов, чтобы получить потомство, несущее желаемую особенность.
Они также используются в генетическом консультировании, чтобы помочь парам принять решение о рождении детей. Например, в тех случаях, когда оба родителя являются носителями аутосомно-рецессивного заболевания, такого как муковисцидоз, вероятность того, что их ребенок страдает от этого заболевания, составляет двадцать пять процентов, а вероятность того, что их дети станут носителями, составляет двадцать пять процентов. Однако, если один из родителей имеет заболевание, а другой не является ни носителем, ни страдает от болезни, пара может быть заверена, что у их ребенка не будет развиваться муковисцидоз, поскольку она будет нести только одну копию аномального гена.
Типы квадратов Пуннетта
Обычно используются два типа квадратов Пуннетта. Первое относится к случаю, когда наблюдается один признак, определяемый одним генетическим локусом. Это называется моногибридный крест и примеры включают некоторые из оригинальных экспериментов Менделя, где он выбрал истинных заводчиков для одной черты и скрестил их с членами, несущими другой аллель. Для моногибридного креста это квадраты 2X2 с четырьмя прямоугольниками, каждый из которых представляет одно событие оплодотворения между родительскими гаметами.
Второй тип используется для прогнозирования результатов экспериментов по разведению, где следуют две черты, а квадрат Паннетта больше, с шестнадцатью клетками. Квадрат 4X4 необходим, поскольку каждый из родителей может продуцировать четыре типа гамет в зависимости от распределения аллелей двух генов.
Когда наблюдается более двух признаков, квадрат Пуннетта становится громоздким, и для прогнозирования результатов таких скрещиваний используются другие инструменты.
Примеры квадратов Пуннетта
Большинство людей знакомятся с квадратами Пуннета через эксперименты Менделя. Среди различных признаков обычного гороха, который он наблюдал, одним был цвет гороха. Другими распространенными примерами, используемыми для выяснения предсказательной силы этого инструмента, являются наследование кровь типы и цвет глаз у людей.
Цвет семян у гороха обыкновенного Pisum sativum
Мендель создал настоящие гомозиготные растения для аллелей – семена желтого и зеленого цвета. Когда он скрестил опыление этих гомозигот, он обнаружил, что у всех потомков были желтые семена. Когда он позволил этим желтым потомкам пройти самоопыление, он с удивлением обнаружил, что почти двадцать пять процентов растений гороха второго поколения содержат зеленые семена. Он пришел к выводу, что желтый аллель доминирует над зеленым. Чтобы лучше понять это явление, он скрестил некоторые растения первого поколения с желтыми семенами с истинно размножающимся зеленым растением. Это позже будет известно как тестовый кросс.
В каждом квадрате Паннетта аллель представлен первой буквой доминирующего фенотипа. В этом случае доминирующий аллель желтого цвета обозначается заглавной буквой «Y» и рецессивный аллель с маленькой буквы “у”. Каждому аллелю разрешено выделяться независимо в гамета и гаметы представлены за пределами таблицы 2X2.
Каждый из блоков показывает один возможный генотип для потомства. В этом тестовом скрещивании половина потомства имеет желтые семена и является генотипически гетерозиготной. Другая половина гомозиготная и имеет зеленые семена.
Хвост и цвет волос у кошек
Когда гомозиготная короткошерстная седовласая кошка спаривается с длиннохвостой шатеной кошкой, все дети, по-видимому, наследуют одну черту от каждого родителя. Все они имеют короткие хвосты и коричневые волосы, показывая, что коричневый цвет доминирует над белым, а аллель для короткого хвоста доминирует над аллелем для длинного хвоста.
Когда члены этого первого поколения спариваются друг с другом, у подавляющего большинства их потомства будут короткие хвосты и шатенка. Кроме того, существует вероятность того, что родительские комбинации появятся три раза в шестнадцать: короткий хвост с белыми волосами или длинный хвост с каштановыми волосами. Наконец, существует вероятность того, что может появиться новая шестнадцатая комбинация – длиннохвостая и белого цвета.
Если бы животновод искал длиннохвостого экземпляра с белыми волосами, он знал бы, что он появится только во втором поколении.
Ограничения Пуннетт-Скверс
Хотя квадраты Пуннетта являются удобным инструментом для понимания менделевской генетики, их нельзя использовать во многих ситуациях, связанных со сложным генетическим наследованием. Например, они не эффективны при оценке распределения генотипов и фенотипов, когда есть связь между двумя генами. Генетическая связь – это феномен, когда два гена существуют близко друг к другу на одном хромосома, Следовательно, во время формирования гамет шансы на то, что эти две черты наследуются вместе, в той же комбинации, что и у родителя, высоки. Одним из примеров этого является связь между локусом гена, вызывающего синдром Nail-patella (NPS), и тем, который определяет группу крови. Анализ одной семьи, члены которой страдают от НПВ, показал, что он часто наследуется вместе с группой крови В-типа. Эти связи изменят случайное распределение этих двух черт среди потомков, поэтому квадрат Пеннетта станет ненадежным средством предсказания.
Кроме того, когда один признак определяется несколькими генами и влияние каждого из этих генов оценивается, квадраты Пуннетта не могут точно предсказать распределение фенотипов у потомства. Рост человека определяется более чем четырьмя генами, распределенными по геному. Кроме того, на эту черту также влияют такие факторы окружающей среды, как питание.
Наконец, гены, которые полностью унаследованы от одного из родителей, таких как митохондрии или на Y-хромосоме, а также на генотипах, которые являются летальными для плода, смешивают результаты из квадрата Пуннета.
- кодоминантность – Ситуация, когда два аллеля не являются ни доминантными, ни рецессивными по отношению друг к другу и оба выражаются как фенотип.
- диплоид – А клетка содержащий два набора хромосом, один набор от каждого родителя. Диплоидные клетки содержат две копии почти каждого гена.
- Половые клетки – зрелый, гаплоидный половые клетки мужского и женского пола, которые могут сливаться друг с другом, образуя зигота,
- гаплоидных – клетка, содержащая один набор хромосом.
викторина
1. Что из этого полностью унаследовано от матери?A. Гены для цвета глазB. Гены при муковисцидозеC. Гены из Y-хромосомыD. Митохондриальные гены
Ответ на вопрос № 1
D верно. Митохондриальные гены. Все митохондрии для потомства происходят полностью из материнской гаметы или яйцеклетки. Следовательно, геном митохондрий наследуется неповрежденным от матери. Гены для цвета глаз и муковисцидоза присутствуют на аутосом, Y-хромосома наследуется от отцовской гаметы.
2. Какие из них являются предположениями при создании квадрата Паннетта?A. Аллели для каждого признака выделяются во время мейоз B. Каждая черта сортируется независимо от другихC. Только один локус гена вовлечен в конкретную чертуD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
D верно.
3. Сколько строк и столбцов потребуется для создания квадрата Паннетта для тригибридного креста?A. 3X3B. 6X6C. 8X8D. 9X9
Ответ на вопрос № 3
С верно. Когда задействованы три генных локуса, каждый родитель может генерировать восемь различных комбинаций аллелей в своих гаметах. Таким образом, эти гаметы могут привести к шестидесяти четырем различным событиям оплодотворения.