Punnett քառանկյունը տեսողական սարք է, որն օգտագործվում է գենետիկայի գիտության մեջ ՝ որոշելու, թե գեների որ համակցությունները կարող են առաջանալ բեղմնավորման ժամանակ: Punnett քառակուսին կազմված է պարզ քառակուսի ցանցից, որը բաժանված է 2x2 (կամ ավելի մեծ) ցանցի: Այս ցանցի և երկու ծնողների գենոտիպերի իմացության շնորհիվ գիտնականները կարող են սերունդների համար հայտնաբերել պոտենցիալ գենային համակցություններ և, հնարավոր է, նույնիսկ իմանալ որոշ ժառանգական հատկություններ:
Քայլ
Նախքան սկսելը. Որոշ կարևոր սահմանումներ
«Եթե ցանկանում եք բաց թողնել« հիմնական »բաժինը և անմիջապես անցնել Punnett քառանկյունի քննարկմանը, կտտացրեք այստեղ»:
Քայլ 1. Հասկացեք գեների հասկացությունը:
Նախքան սովորել, թե ինչպես ստեղծել և օգտագործել Punnett քառանկյունը, դուք պետք է իմանաք որոշ կարևոր հիմունքներ: Առաջինը այն գաղափարն է, որ բոլոր կենդանի էակները (մանր մանրէներից մինչև հսկա կապույտ կետեր) ունեն «գեներ»: Գեները հրահանգների չափազանց բարդ մանրադիտակային հաջորդականություններ են, որոնք կոդավորված են բոլոր օրգանիզմների մարմնի գրեթե յուրաքանչյուր բջիջում: Գեները պատասխանատու են օրգանիզմի կյանքի բոլոր ասպեկտների համար, ներառյալ արտաքին տեսքը, վարքը և այլն:
Պունետի քառանկյունների հետ աշխատելիս հասկանալու կարևոր հասկացություններից մեկն այն է, որ «բոլոր կենդանի էակներն իրենց գեները ստանում են ծնողներից»: Ենթագիտակցորեն, դուք ինքներդ արդեն կարող եք տեղյակ լինել դրա մասին: Մտածեք դրա մասին. Մի՞թե ձեր ճանաչած մարդկանցից շատերն արտաքինով և վարքով նման չեն իրենց ծնողներին:
Քայլ 2. Հասկացեք սեռական վերարտադրության հայեցակարգը:
Օրգանիզմների մեծ մասը (ոչ բոլորը), որոնց մասին դուք գիտեք այս աշխարհում, սերունդ են տալիս «սեռական վերարտադրության» միջոցով: Պայման, երբ արական և իգական սեռի ծնողները նվիրաբերում են իրենց համապատասխան գեները ՝ սերունդ տալու համար: Այս դեպքում երեխայի գեների կեսը գալիս են երկու ծնողներից: Punnett քառանկյունը հիմնականում գենային այս կիսով չափ փոխանակման տարբեր հնարավորությունները գրաֆիկական տեսքով ցույց տալու միջոց է:
Սեռական վերարտադրումը վերարտադրության միակ ձևը չէ, որը գոյություն ունի: Որոշ օրգանիզմներ, (օրինակ ՝ բակտերիաները) բազմանում են «անսեռ բազմանալու» միջոցով, այն պայմանը, երբ ծնողները ծնում են իրենց երեխաներին ՝ առանց զուգընկերոջ օգնության: Անսեռ բազմացման դեպքում երեխայի բոլոր գեները գալիս են միայն մեկ ծնողից ՝ դրանք դարձնելով ծնողի քիչ թե շատ ճշգրիտ պատճենները:
Քայլ 3. Հասկացեք գենետիկայի մեջ ալելների հասկացությունը:
Ինչպես նշվեց վերևում, օրգանիզմի գեները հիմնականում մի շարք հրահանգներ են, որոնք ղեկավարում են մարմնի յուրաքանչյուր բջիջ ՝ գոյատևման եղանակների վերաբերյալ: Իրականում, ի տարբերություն ձեռնարկի, գեները նույնպես բաժանվում են գլուխների, բաժինների և ենթաբաժինների, որոնցում գենի տարբեր բաժինները առանձին կարգավորում են առանձին գործառույթները: Եթե այս «ենթաբաժիններից» որևէ մեկը տարբերվի երկու օրգանիզմների միջև, երկուսն այլ տեսք և վարք կունենան. Օրինակ ՝ գենետիկական տարբերությունները մեկին դարձնում են սևամորթ, իսկ մյուսը ՝ շիկահեր: Նույն գենի (մարդու գենի) այս տարբեր ձևերը կոչվում են «ալելներ»:
Քանի որ յուրաքանչյուր երեխա ստանում է գեների երկու փաթեթ `յուրաքանչյուր տղամարդ և կին ծնող, երեխան կստանա երկու օրինակ` յուրաքանչյուր ալելի համար:
Քայլ 4. Հասկացեք գերիշխող և հեռացվող ալելների հայեցակարգը:
Երեխայի ալելը միշտ չէ, որ «կիսում» է գենի ուժը: Որոշ ալելներ, որոնք կոչվում են գերակշռող ալելներ, լռելյայնորեն դրսևորվելու են երեխայի ֆիզիկական տեսքի և վարքի մեջ (մենք դրանք անվանում ենք «արտահայտված»): Այլ ալելները, որոնք կոչվում են «ռեցեսիվ» ալելներ, կարող են արտահայտվել միայն այն դեպքում, եթե դրանք զուգորդված չեն գերիշխող ալելի հետ, որն ունակ է դրանք «հաղթահարել»: Պունետ հրապարակը հաճախ օգտագործվում է որոշելու համար, թե որքան հավանական է, որ երեխան կստանա գերիշխող կամ ռեցեսիվ ալել:
Քանի որ այս գեները կարող են «գերակշռել» գերիշխող ալլերի կողմից, ռեցեսիվ ալելները հակված են արտահայտվելու ավելի հազվադեպ: Ընդհանրապես, երեխան պետք է ժառանգի ռեցեսիվ ալելը երկու ծնողներից, որպեսզի ալելը արտահայտվի: Արյան հիվանդության պայմանները հաճախակի օգտագործվում են ռեցեսիվ հատկության օրինակ, բայց խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ ռեցեսիվ ալելը չի նշանակում «վատ»:
Մեթոդ 1 2 -ից. Մոնոհիբրիդային (մեկ գեն) խաչերի ցուցադրում
Քայլ 1. Ստեղծեք 2x2 ցանց:
Ամենահիմնական Punnett հրապարակները բավականին հեշտ է պատրաստել: Սկսեք նկարել հավասարակողմ ուղղանկյուն, այնուհետև ինտերիերը բաժանեք չորս հավասար ցանցերի: Ավարտելուց հետո յուրաքանչյուր սյունակում պետք է լինի երկու ցանց և յուրաքանչյուր շարքում `երկու ցանց:
Քայլ 2. Օգտագործեք տառեր `յուրաքանչյուր տողում և սյունակում մայր կամ սկզբնաղբյուր ալելը ներկայացնելու համար:
Punnett քառանկյունում սյուները վերագրվում են մայրերին, իսկ տողերը `հայրերին, կամ հակառակը: Յուրաքանչյուր տողի և սյունակի կողքին գրեք այն տառերը, որոնք ներկայացնում են հայրական և մայրական ալելներից յուրաքանչյուրը: Գերիշխող ալելների համար օգտագործեք մեծատառեր, իսկ հեռացվող ալելների համար ՝ փոքրատառեր:
Շատ ավելի հեշտ կլինի հասկանալ օրինակով: Օրինակ, ենթադրենք, դուք ցանկանում եք որոշել հավանականությունը, որ որոշակի զույգի երեխաները կկարողանան գլորել իրենց լեզուն: Մենք դա ներկայացնում ենք «R» և «r» տառերով `գերիշխող գենի մեծատառ և հեռացվող փոքրատառ: Եթե երկու ծնողներն էլ հետերոզիգոտ լինեին (յուրաքանչյուր ալելի մեկական օրինակ), մենք ցանցի վերևի երկայնքով կգրեինք «R» և «r», իսկ ցանցի ձախ կողմում ՝ «R» և «r»: …
Քայլ 3. Յուրաքանչյուր ցանցի տառերը գրեք տողերում և սյունակներում:
Յուրաքանչյուր ծնողից տրված ալելները լրացնելուց հետո Պունետի քառակուսին լրացնելը դառնում է հեշտ: Յուրաքանչյուր ցանցի վրա գրեք հայրական և մայրական ալելների երկու տառից բաղկացած գենային համակցությունները: Այլ կերպ ասած, սյունակի և տողի ցանցից վերցրեք տառերը, ապա դրանք երկուսն էլ գրեք միացնող դատարկ վանդակում:
- Այս օրինակում լրացրեք մեր Punnett քառանկյուն ցանցը հետևյալ կերպ.
- Վերին ձախ կողմում գտնվող տուփը ՝ «RR»
- Վերին աջ անկյունում ՝ «Rr»
- Ներքևի ձախ անկյուն ՝ «Rr»
- Ներքևի աջ մասում գտնվող տուփը ՝ «rr»
- Նկատի ունեցեք, որ սովորաբար առաջինը գրվում է գերիշխող ալելը (մեծատառ):
Քայլ 4. Որոշեք յուրաքանչյուր պոտենցիալ սերնդի գենոտիպը:
Պունետ հրապարակում լրացված յուրաքանչյուր տուփ ներկայացնում է այն սերունդը, որը կարող են ունենալ ծնողները: Յուրաքանչյուր քառակուսի (և, հետևաբար, յուրաքանչյուր սերունդ) հավասարապես հավանական է. Այլ կերպ ասած, 2x2 ցանցում յուրաքանչյուր չորս հնարավորության համար կա 1/4 հնարավորություն: Պունետի քառանկյան մեջ ներկայացված ալելների տարբեր համակցությունները կոչվում են «գենոտիպեր»: Թեև գենոտիպերը ներկայացնում են գենետիկական տարբերություններ, սերունդները պարտադիր չէ, որ տարբերվեն յուրաքանչյուր վանդակի համար (տես ստորև բերված քայլերը):
- Մեր օրինակում ՝ Punnett քառանկյուն, այս երկու ծնողներից սերունդների հնարավոր գենոտիպերն են.
- «Երկու գերիշխող ալել» (երկու R)
- «Մեկ գերիշխող և մեկ ռեցեսիվ ալել» (R և r)
- «Մեկ գերիշխող և մեկ ռեցեսիվ ալել» (R և r) - նշեք, որ այս գենոտիպով կա երկու ցանց:
- «Երկու ռեցեսիվ ալել» (երկու ռ)
Քայլ 5. Որոշեք յուրաքանչյուր պոտենցիալ սերնդի ֆենոտիպը:
Ֆենոտիպը օրգանիզմում իրական ֆիզիկական հատկությունն է, որը ցուցադրվում է նրա գենոտիպի հիման վրա: Ֆենոտիպերի որոշ օրինակներ, ինչպիսիք են աչքերի գույնը, մազերի գույնը և արյան հիվանդությունների բջիջների առկայությունը, դրանք ֆիզիկական հատկանիշներ են, որոնք «որոշվում են» գեներով, բայց ոչ գեների իրական համակցություններ: Ֆենոտիպը, որը կունենա պոտենցիալ սերունդ, որոշվում է գենի հատկանիշներով: Տարբեր գեներ կունենան տարբեր կանոններ ՝ որպես ֆենոտիպի դրսևորման առումով:
- Մեր օրինակում ասենք, որ այն գենը, որը թույլ է տալիս մարդուն գլորել լեզուն, գերիշխող գենն է: Սա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր սերունդ կկարողանա գլորել իր լեզուն, նույնիսկ եթե գերիշխող է միայն մեկ ալելը: Այս դեպքում պոտենցիալ սերնդի ֆենոտիպերն են.
- Վերև ձախ ՝ «Լեզուն գլորելու ունակություն (երկու R)»
- Վերևի աջ ՝ «Լեզուն գլորելու ունակություն (մեկ R)»)
- Ստորին ձախ. «Կարողանում է լեզու գլորել (մեկ R)»
- Ստորին աջ ՝ «Լեզուն հնարավոր չէ գլորել (առանց R)»)
Քայլ 6. Useանցի միջոցով որոշեք տարբեր ֆենոտիպերի ի հայտ գալու հավանականությունը:
Punnett քառանկյան ամենատարածված օգտագործումից մեկն այն է, թե որքանով է հավանական, որ սերունդը կունենա որոշակի ֆենոտիպ: Քանի որ յուրաքանչյուր ցանց ներկայացնում է համարժեք հնարավոր գենոտիպ, դուք կարող եք գտնել հնարավոր ֆենոտիպերը ՝ «այդ ֆենոտիպը պարունակող ցանցերի թիվը բաժանել առկա վանդակապատերի ընդհանուր թվի վրա»:
- Մեր օրինակի Punnett քառանկյունը նշում է, որ այս երկու ծնողներից յուրաքանչյուրի սերնդի համար գեների չորս հնարավոր համադրություն կա: Այս համակցություններից երեքը ստեղծում են լեզու պտտելու ունակ սերունդ: Հետևաբար, մեր ֆենոտիպի հավանականություններն են.
- Սերունդները կարողանում են լեզու գլորել. 3/4 = «0.75 = 75%»
- Սերունդները չեն կարողանում լեզու գլորել. 1/4 = "0.25 = 25%"
Մեթոդ 2 -ից 2 -ը. Դիհիբրիդային խաչի ցուցադրում (երկու գեն)
Քայլ 1. Կրկնօրինակեք հիմնական 2x2 ցանցի յուրաքանչյուր կողմը յուրաքանչյուր լրացուցիչ գենի համար:
Ոչ բոլոր գենային համակցություններն են այդքան հեշտ, որքան հիմնական միահիբրիդային (մեկ գենի) հատումները վերը նշված հատվածից: Որոշ ֆենոտիպեր որոշվում են մեկից ավելի գենի կողմից: Այս դեպքում դուք պետք է հաշվի առնեք յուրաքանչյուր հնարավոր համադրություն, ինչը նշանակում է ավելի մեծ ցանց գծել:
- Պունետի քառանկյան հիմնական կանոնը, երբ մեկից ավելի գեն կա, հետևյալն է. Այլ կերպ ասած, քանի որ մեկ գենային ցանցը 2x2 է, երկգենային ցանցը 4x4 է, երեք գենային ցանցը ՝ 8x8 և այլն:
- Այս հասկացությունն ավելի հասկանալի դարձնելու համար եկեք հետևենք երկու գեների խնդրի օրինակին: Սա նշանակում է, որ մենք պետք է նկարենք «4x4» ցանց: Այս բաժնի հասկացությունները վերաբերում են նաև երեք կամ ավելի գեների. Այս խնդիրը պարզապես պահանջում է ավելի մեծ ցանց և լրացուցիչ աշխատանք:
Քայլ 2. Նշանակեք նպաստող ծնողական գեներ:
Հաջորդը, գտեք այն գեները, որոնք երկու ծնողներն էլ կիսում են ուսումնասիրվող բնութագրի համար: Ներառված բազմաթիվ գեների պատճառով յուրաքանչյուր ծնողի գենոտիպը կստանա երկու լրացուցիչ տառեր յուրաքանչյուր գենի համար, բացի առաջինից ՝ կտոր բառով, չորս տառ երկու գենի համար, վեց տառ երեք գենի համար և այլն: Կարող է օգտակար լինել ցանցի վերևում գրել մոր գենոտիպը, իսկ ձախում ՝ հոր (կամ հակառակը) գենոտիպը ՝ որպես տեսողական հիշեցում:
Եկեք դասական օրինակ օգտագործենք ՝ այս հակամարտությունը լուսաբանելու համար: Սիսեռի բույսը կարող է ունենալ հարթ կամ կնճռոտ լոբի ՝ դեղին կամ կանաչ գույնի: Հարթ և դեղին գույնը գերիշխող հատկություններ են: Այս դեպքում, M- ի և m- ի օգնությամբ ներկայացրեք գերիշխող և հեռացվող հարթության համար, իսկ K- ն և դեղնության համար: Ասենք, մայրն ունի «MmKk» գենոտիպ, իսկ հոր գենը ՝ «MmKK» գենոտիպ:
Քայլ 3. Գրեք գեների տարբեր համակցություններ վերևի և ձախ կողմերի երկայնքով:
Այժմ, ցանցի վերին տողի վերևում և ձախ սյունակի ձախ կողմում, գրեք տարբեր ալելներ, որոնցից յուրաքանչյուր ծնող կարող է նպաստել: Ինչպես մեկ գենի հետ գործ ունենալիս, յուրաքանչյուր ալել հավասարապես հավանական է ժառանգել: Այնուամենայնիվ, քանի որ գեները շատ են, յուրաքանչյուր սյունակ և տող կստանա մեկից ավելի տառեր ՝ երկու տառ երկու գենի համար, երեք տառ երեք գենի համար և այլն:
- Այս օրինակում մենք պետք է նշենք այն գեների տարբեր համակցությունները, որոնք ծնողները կարող են ժառանգել իրենց MmKk գենոտիպից: Եթե մենք ունենք մայրիկի MmKk գենը վերին վանդակի երկայնքով, իսկ հոր MmKk գենը `ձախ վանդակի մեջ, ապա յուրաքանչյուր գենի ալելներն են.
- Վերին ցանցի երկայնքով ՝ «MK, Mk, mK, mk»
- Ձախ կողմում ՝ «MK, MK, mK, mK»
Քայլ 4. Լրացրեք յուրաքանչյուր ցանց ալելների յուրաքանչյուր համադրությամբ:
Լրացրեք ցանցը, ինչպես մեկ գենի հետ գործ ունենալիս: Այս անգամ, սակայն, յուրաքանչյուր ցանց կունենա առաջին լրացուցիչ երկու լրացուցիչ տառեր յուրաքանչյուր գենի համար `չորս տառ երկու գենի համար, վեց տառ` երեք գենի համար: Ընդհանուր առմամբ, յուրաքանչյուր ցանցի տառերի թիվը պետք է հավասար լինի յուրաքանչյուր ծնողի գենոտիպի տառերին:
- Այս օրինակում մենք գոյություն ունեցող ցանցը կլրացնենք հետևյալ կերպ.
- Վերին տող ՝ «MMKK, MMKk, MmKK, MmKk»
- Երկրորդ տող ՝ «MMKK, MMKk, MmKK, MmKk»
- Երրորդ տող ՝ «MmKK, MmKk, mmKK, mmKk»
- Ստորին տող ՝ «MmKK, MmKk, mmKK, mmKk»
Քայլ 5. Գտեք ֆենոտիպը յուրաքանչյուր պոտենցիալ սերնդի համար:
Երբ բախվում են բազմաթիվ գեների, Punnett քառանկյան յուրաքանչյուր վանդակ դեռ ներկայացնում է յուրաքանչյուր պոտենցիալ սերնդի գենոտիպը. Ավելի շատ ընտրություններ կան, քան մեկ գենը: Յուրաքանչյուր վանդակի ֆենոտիպը կրկին կախված է մշակվող ճշգրիտ գենից: Այնուամենայնիվ, ընդհանուր առմամբ, գերիշխող հատկությունների համար արտահայտման համար անհրաժեշտ է միայն մեկ ալել, մինչդեռ ռեցեսիվ հատկությունները պահանջում են «բոլոր» ռեցեսիվ ալելներ:
- Այս օրինակում, քանի որ սահունությունը (M) և դեղնությունը (K) սիսեռի բույսի համար գերիշխող հատկություններ են, ապա առնվազն մեկ մեծ M պարունակող ցանց ներկայացնում է հարթ ֆենոտիպով բույս, և յուրաքանչյուր ցանց պարունակում է առնվազն մեկ մեծ K ներկայացնում է բերք: դեղին ֆենոտիպ: Rալքավոր բույսերին պետք է երկու փոքրատիպ ալել, իսկ կանաչ բույսերինը ՝ երկու փոքր կ – ի ալելլ: Այս պայմանից մենք ստանում ենք.
- Վերին տող ՝ «Անթերի/դեղին, Անթերի/դեղին, Հարթ/դեղին, Անթերի/դեղին»
- Երկրորդ շարքը ՝ «Անթերի/դեղին, Հարթ/դեղին, Հարթ/դեղին, Հարթ/դեղին»
- Երրորդ շարքը ՝ «Հարթ/դեղին, Հարթ/դեղին, կնճռոտ/դեղին, կնճռոտ/դեղին»
- Ստորին տող ՝ «Հարթ/դեղին, Հարթ/դեղին, կնճռոտ/դեղին, կնճռոտ/դեղին»
Քայլ 6. phenանցի միջոցով որոշեք յուրաքանչյուր ֆենոտիպի հավանականությունը:
Օգտագործեք նույն տեխնիկան, ինչ վերաբերում է մեկ գենի հետ գործ ունենալուն ՝ հավանականությունը գտնելու համար, որ երկու ծնողներից յուրաքանչյուր սերունդ կարող է ունենալ տարբեր ֆենոտիպ: Այլ կերպ ասած, ֆենոտիպ պարունակող ցանցերի թիվը բաժանված ցանցերի ընդհանուր թվին հավասար է յուրաքանչյուր ֆենոտիպի հավանականությանը:
- Այս օրինակում յուրաքանչյուր ֆենոտիպի հավանականություններն են.
- Սերունդները հարթ և դեղին են ՝ 12/16 = «3/4 = 0,75 = 75%»
- Սերունդները կնճռոտ և դեղին են ՝ 4/16 = «1/4 = 0,25 = 25%»
- Սերունդները հարթ և կանաչ են ՝ 0/16 = «0%»
- Սերունդ, որը բնութագրվում է կնճիռներով և կանաչով. 0/16 = «0%»
- Նկատի ունեցեք, որ քանի որ անհնար է, որ յուրաքանչյուր սերունդ ունենա երկու ռեցեսիվ k ալել, սերունդներից և ոչ մեկը կանաչ չէ (0%):
Խորհուրդներ
- Շտապո՞ւմ եք: Փորձեք օգտագործել Punnett քառակողմ առցանց հաշվիչը (օրինակ ՝ այս մեկում), որն ունակ է ստեղծել և լրացնել Punnett քառակուսի ցանց ՝ հիմնված ձեր նշած ծնողական գեների վրա:
- Ընդհանրապես, հեռացվող հատկությունները այնքան տարածված չեն, որքան գերիշխող հատկությունները: Այնուամենայնիվ, կան իրավիճակներ, երբ այս հազվագյուտ հատկությունը կարող է բարձրացնել օրգանիզմի պատրաստվածությունը և դրանով իսկ ավելի տարածված դառնալ բնական ընտրության միջոցով: Օրինակ, ռեցեսիվ հատկությունը, որը առաջացնում է ժառանգական արյան հիվանդություններ, նաև անձեռնմխելիություն է տալիս մալարիայի նկատմամբ ՝ այն անհրաժեշտ դարձնելով արևադարձային կլիմայական պայմաններում:
- Ոչ բոլոր գեներն ունեն միայն երկու ֆենոտիպ: Օրինակ, գոյություն ունեն մի քանի գեներ, որոնք ունեն առանձին ֆենոտիպեր հետերոզիգոտ համակցությունների համար (մեկը ՝ գերիշխող, մեկը ՝ ռեցեսիվ):
