مربع های پونت ابزارهای بصری هستند که در علم ژنتیک برای تعیین ترکیب احتمالی ژن هایی که در زمان لقاح رخ می دهند ، استفاده می شوند. یک مربع Punnett از یک شبکه مربع ساده ساخته شده است که به فضاهای 2x2 (یا بیشتر) تقسیم شده است. با این شبکه و آگاهی از ژنوتیپ های هر دو والدین ، دانشمندان می توانند ترکیبات ژنی بالقوه را برای فرزندان و حتی شانس نشان دادن برخی ویژگی های ارثی را کشف کنند.
مراحل
قبل از شروع: تعاریف مهم
برای رد شدن از این بخش "اصول" و رفتن مستقیم به مراحل استفاده از مربع Punnett ، اینجا را کلیک کنید.
مرحله 1. درک مفهوم ژن ها
قبل از یادگیری نحوه ساخت و استفاده از مربع های پونت ، لازم است برخی از اصول مهم را از سر راه بردارید. اولین مورد این ایده است که همه موجودات زنده (از میکروب های ریز گرفته تا نهنگ های آبی غول پیکر) دارای ژن هستند. ژنها مجموعه دستورالعملهای فوق العاده پیچیده و میکروسکوپی هستند که تقریباً در تک تک سلولهای بدن یک ارگانیسم کدگذاری شده اند. ژنها ، به نوعی ، تقریباً در همه جنبه های زندگی یک ارگانیسم ، از جمله ظاهر ، نحوه رفتار و موارد بسیار دیگر ، مسئول هستند.
یکی از مفاهیمی که هنگام کار با مربع پونت باید درک شود این است که موجودات زنده ژن خود را از والدین خود دریافت می کنند. احتمالاً شما قبلاً ناخودآگاه از این موضوع آگاه بوده اید. فکر کنید - آیا ظاهراً افرادی که می شناسید از نظر ظاهر و رفتار شبیه والدین خود نیستند؟
مرحله 2. درک مفهوم تولید مثل جنسی
اکثر (اما نه همه) ارگانیسم هایی که در جهان اطراف شما از آنها آگاه هستید ، از طریق تولید مثل جنسی بچه دار می شوند. به این معنا که یک والد زن و یک والد مرد هر یک ژن های خود را برای ایجاد فرزندی با حدود نیمی از ژن های خود از هر یک از والدین کمک می کنند. مربع پونت اساساً راهی است برای نشان دادن امکانات متفاوتی که از این تبادل نیم و نیم ژن ها در قالب یک نمودار بوجود می آید.
تولید مثل جنسی تنها شکل تولید مثل نیست. برخی از موجودات زنده (مانند بسیاری از گونه های باکتری) از طریق تولید مثل غیرجنسی تولید می شوند ، یعنی زمانی که یکی از والدین به تنهایی فرزند خود را به وجود می آورد. در تولید مثل غیر جنسی ، همه ژن های کودک از یک والد است ، بنابراین کودک کم و بیش کپی از والدین خود است
مرحله 3. درک مفهوم آلل ها
همانطور که در بالا ذکر شد ، ژنهای یک ارگانیسم اساساً مجموعه ای از دستورالعمل ها هستند که به هر سلول در بدن ارگانیسم نحوه زندگی می گویند. در واقع ، درست مانند یک دفترچه راهنمای آموزشی که به فصل ها ، بخش ها و زیربخش های مختلف تقسیم شده است ، قسمت های مختلف ژن های موجودات زنده به او نحوه انجام کارهای مختلف را می گوید. اگر یکی از این "زیربخش" ها بین دو موجود زنده متفاوت باشد ، ممکن است ظاهر و رفتار متفاوت این دو موجود باشد - به عنوان مثال ، تفاوت های ژنتیکی ممکن است باعث شود یک نفر موهای سیاه و دیگری موهای بلوند داشته باشد. به این اشکال مختلف یک ژن یکسان ، آلل گفته می شود.
از آنجا که کودک دو مجموعه ژن دریافت می کند - یکی از هر والدین - از هر آلل دو نسخه دارد
مرحله 4. درک مفهوم آللهای غالب و مغلوب
آلل های کودک همیشه در قدرت ژنتیکی خود "سهیم" نیستند. برخی از آلل ها ، که آلل های غالب نامیده می شوند ، به طور پیش فرض در ظاهر و رفتار کودک (که ما این را "بیان شده" می نامیم) ظاهر می شود. بقیه ، آلل مغلوب نامیده می شوند ، تنها در صورتی بیان می شوند که با آلل غالب که می تواند آنها را "نادیده بگیرد" جفت نشوند. مربع های پونت اغلب برای کمک به تعیین میزان احتمال دریافت کودک از آلل غالب یا مغلوب استفاده می شود.
از آنجا که آنها می توانند توسط آللهای غالب "نادیده گرفته شوند" ، آللهای مغلوب به ندرت بیان می شوند. به طور کلی ، یک کودک باید از هر دو والدین یک آلل مغلوب دریافت کند تا آلل بیان شود. یک بیماری خونی به نام کم خونی داسی شکل نمونه ای است که اغلب از یک ویژگی مغلوب استفاده می شود-با این حال ، توجه داشته باشید که آللهای مغلوب از نظر تعریف "بد" نیستند
روش 1 از 2: نمایش صلیب مونوهیبرید (یک ژن)
مرحله 1. یک شبکه مربع 2x2 درست کنید
راه اندازی ساده ترین مربع های پونت بسیار ساده است. ابتدا با کشیدن یک مربع با اندازه خوب ، سپس آن مربع را به چهار جعبه مساوی تقسیم کنید. پس از اتمام کار ، باید در هر ستون دو مربع و در هر سطر دو مربع وجود داشته باشد.
مرحله 2. برای نشان دادن آلل های اصلی برای هر سطر و ستون از حروف استفاده کنید
در مربع پونت ، ستونها به مادر و ردیفها به پدر اختصاص داده می شود ، یا برعکس. در کنار هر سطر و ستون نامه ای بنویسید که نشان دهنده هر یک از آلل های مادر و پدر باشد. برای آللهای غالب از حروف بزرگ و برای آللهای مغلوب استفاده کنید.
-
درک این مثال با مثال بسیار ساده تر است. به عنوان مثال ، فرض کنید می خواهید شانس این را داشته باشید که فرزند یک زوج بتواند زبان خود را بچرخاند. ما می توانیم این را با حروف نشان دهیم ر و r - حروف بزرگ برای ژن غالب و حروف کوچک برای مغلوب. اگر هر دو والد هتروزیگوت باشند (از هر آلل یک نسخه داشته باشند) ، می نویسیم یک "R" و یک "r" در امتداد بالای شبکه و یک "R" و یک "r" در امتداد سمت چپ شبکه.
کار با مربع های پونت مرحله 7 مرحله 3. حروف ردیف و ستون هر فاصله را بنویسید
هنگامی که آلل هایی را که هر یک از والدین در آن مشارکت می کنند ، تشخیص دادید ، پر کردن مربع پونت شما آسان است. در هر مربع ، ترکیب ژن دو حرفی که از آلل های مادر و پدر داده شده است را بنویسید. به عبارت دیگر ، حرف را از ستون فاصله و حرف را از سطر آن بردارید و آنها را با هم در داخل فضا بنویسید.
- در مثال ما ، مربع های خود را به این صورت پر می کنیم:
- مربع بالا سمت چپ: RR
- مربع بالا سمت راست: Rr
- مربع پایین سمت چپ: Rr
- مربع پایین سمت راست: rr
- توجه داشته باشید که به طور سنتی ابتدا آلل های غالب (حروف بزرگ) نوشته می شوند.
کار با مربع های پونت مرحله 8 مرحله 4. تعیین هر یک از ژنوتیپ های بالقوه فرزندان
هر مربع از یک مربع پونت پر شده نشان دهنده فرزندی است که دو والدین می توانند داشته باشند. هر مربع (و بنابراین هر فرزندی) به یک اندازه محتمل است - به عبارت دیگر ، در شبکه 2x2 ، 1/4 احتمال برای هر یک از چهار احتمال وجود دارد. ترکیبات مختلف آلل های نشان داده شده در مربع پونت را ژنوتیپ می نامند. اگرچه ژنوتیپ ها نشان دهنده تفاوت های ژنتیکی هستند ، فرزندان لزوماً برای هر مربع متفاوت نیستند (مرحله زیر را ببینید.)
- در مثال ما پونت مربع ، ژنوتیپ هایی که برای فرزندان این دو والد ممکن است عبارتند از:
- دو آلل غالب (از دو R)
- یک آلل غالب و یکی مغلوب (از R و R)
- یک آلل غالب و یکی مغلوب (از R و r) - توجه کنید که دو مربع با این ژنوتیپ وجود دارد
- دو آلل مغلوب (از دو rs)
کار با مربع های پونت مرحله 9 مرحله 5. فنوتیپ هر یک از فرزندان بالقوه را تعیین کنید
فنوتیپ یک موجود زنده همان ویژگی فیزیکی واقعی است که بر اساس ژنوتیپ خود نشان می دهد. فقط چند نمونه از فنوتیپ ها شامل رنگ چشم ، رنگ مو و وجود کم خونی داسی شکل است - همه اینها ویژگی های فیزیکی هستند که توسط ژن ها تعیین می شوند ، اما هیچ کدام خود ترکیب ژنی واقعی نیستند. فنوتیپی که فرزندان بالقوه خواهند داشت با ویژگی های ژن تعیین می شود. ژن های مختلف قوانین متفاوتی برای نحوه بروز آنها به عنوان فنوتیپ ها خواهند داشت.
- در مثال ما ، فرض کنید ژنی که به کسی اجازه می دهد زبان خود را بچرخاند غالب است. این بدان معناست که هر فرزندی قادر خواهد بود زبان خود را بچرخاند حتی اگر یکی از آللهای آنها غالب باشد. در این مورد ، فنوتیپ های فرزندان بالقوه عبارتند از:
- بالا سمت چپ: قابلیت چرخاندن زبان (دو ریال)
- بالا سمت راست: قابلیت چرخاندن زبان (یک R)
- پایین سمت چپ: قابلیت چرخاندن زبان (یک R)
- سمت راست پایین: نمی توان زبان را چرخاند (صفر ریال)
کار با مربع های پونت مرحله 10 مرحله 6. از مربع ها برای تعیین احتمال فنوتیپ های مختلف استفاده کنید
یکی از رایج ترین کاربردهای مربع پونت تعیین میزان احتمال فنوتیپ های خاص فرزندان است. از آنجا که هر مربع نشان دهنده یک نتیجه ژنوتیپ به همان اندازه است ، می توانید با استفاده از آن احتمال فنوتیپ را پیدا کنید تقسیم تعداد مربع ها با آن فنوتیپ بر تعداد کل مربع ها.
- مثال ما مربع پونت به ما می گوید که چهار ترکیب ژنی ممکن برای فرزندان این والدین وجود دارد. سه مورد از این ترکیب ها فرزندی ایجاد می کنند که می تواند زبان خود را بچرخاند ، در حالی که یکی اینطور نیست. بنابراین ، احتمالات برای دو فنوتیپ ما عبارتند از:
- فرزندان می توانند زبان خود را بچرخانند: 3/4 = 0.75 = 75%
- فرزندان نمی توانند زبان خود را بچرخانند: 1/4 = 0.25 = 25%
روش 2 از 2: نشان دادن صلیب دی هیبرید (دو ژن)
کار با مربع های پونت مرحله 11 مرحله 1. هر طرف شبکه اصلی 2x2 را برای هر ژن اضافی دو برابر کنید
همه ترکیبات ژنی به سادگی مونوهیبرید اصلی (تک ژنی) از بخش بالا ساده نیستند. برخی فنوتیپ ها توسط بیش از یک ژن تعیین می شوند. در این موارد ، شما باید برای هر ترکیب احتمالی ، که به معنی رسم یک شبکه بزرگتر است ، حساب کنید.
-
قانون اساسی برای مربع های Punnett در مورد بیش از یک ژن این است: دو طرف شبکه برای هر ژن فراتر از ژن اول.
به عبارت دیگر ، از آنجا که یک شبکه تک ژنی 2x2 است ، یک شبکه دو ژنی 4x4 ، یک شبکه سه ژنی 8x8 و غیره است.
- برای سهولت درک این مفاهیم ، بیایید به همراه یک مسئله مثال دو ژنی همراه شویم. این بدان معناست که ما باید a را ترسیم کنیم 4x4 توری. مفاهیم این بخش برای سه یا چند ژن نیز صادق است - این مشکلات فقط به شبکه های بزرگتر و کار بیشتر نیاز دارد.
کار با مربع های پونت مرحله 12 مرحله 2. تعیین ژن های مربوط به والدین
در مرحله بعد ، ژن هایی را که هر دو والد برای ویژگی مورد بررسی شما دارند پیدا کنید. از آنجا که شما با چندین ژن سروکار دارید ، ژنوتیپ هر والدین دو حرف اضافی برای هر ژن فراتر از ژن اول دارد - به عبارت دیگر ، چهار حرف برای دو ژن ، شش حرف برای سه ژن و غیره. نوشتن ژنوتیپ مادر در بالای شبکه و پدر در سمت چپ (یا بالعکس) به عنوان یک یادآوری بصری می تواند مفید باشد.
بیایید از یک مثال کلاسیک برای نشان دادن این تضادها استفاده کنیم. یک گیاه نخود فرنگی می تواند نخودهای صاف یا چین دار و زرد یا سبز داشته باشد. صاف و زرد ویژگی های غالب هستند. در این مورد ، از S و s برای نشان دادن ژنهای غالب و مغلوب برای صافی و Y و y برای زردی استفاده کنید. بگذارید بگوییم که مادر در این مورد دارای یک است SsYy ژنوتیپ و پدر دارای SsYY ژنوتیپ
کار با مربع های پونت مرحله 13 مرحله 3. ترکیب ژن های مختلف را در دو طرف بالا و چپ بنویسید
اکنون ، در بالای سطر بالای مربع ها در شبکه و در سمت چپ ستون سمت چپ ، آلل های مختلف را بنویسید که می تواند به طور بالقوه توسط هر یک از والدین کمک شود. همانطور که هنگام برخورد با یک ژن ، هر آلل به همان اندازه منتقل می شود. با این حال ، از آنجا که شما چندین ژن را بررسی می کنید ، هر سطر و ستون چندین حرف را دریافت می کند: دو حرف برای دو ژن ، سه حرف برای سه ژن و غیره.
- در مثال ما ، ما باید ترکیبات مختلفی از ژن ها را که هر یک از والدین می توانند از ژنوتیپ های SsYy خود کمک کنند ، بنویسیم. اگر ژن های SsYy مادر در بالا و ژن های SsYY پدر در سمت چپ وجود داشته باشد ، آلل های هر ژن عبارتند از:
- در بالای صفحه: SY ، Sy ، sY ، sy
- پایین سمت چپ: SY ، SY ، sY ، sY
کار با مربع های پونت مرحله 14 مرحله 4. فاصله ها را با هر ترکیب آلل پر کنید
هنگام برخورد با یک ژن ، همانطور که می خواهید فضاهای شبکه را پر کنید. با این حال ، این بار ، هر فضا دو حرف اضافی برای هر ژن فراتر از ژن اول خواهد داشت: چهار حرف برای دو ژن ، شش حرف برای سه ژن. به عنوان یک قاعده کلی ، تعداد حروف در هر فضا باید با تعداد حروف در ژنوتیپ هر والد مطابقت داشته باشد.
- در مثال ما ، فضاهای خود را به این شکل پر می کنیم:
- ردیف بالا: SSYY ، SSYy ، SsYY ، SsYy
- سطر دوم: SSYY ، SSYy ، SsYY ، SsYy
- ردیف سوم: اسییییییییییییییییییییییییییییییییی
- ردیف پایین: اسیییییییییییییییییییییییییییییییییی
کار با مربع های پونت مرحله 15 مرحله 5. فنوتیپ ها را برای هر یک از فرزندان بالقوه پیدا کنید
هنگام برخورد با چندین ژن ، هر فضا در مربع پونت هنوز ژنوتیپ مربوط به هر یک از فرزندان بالقوه را نشان می دهد - فقط تعداد بیشتری از انتخاب ها نسبت به یک ژن وجود دارد. فنوتیپ های هر مربع ، بار دیگر به ژن های دقیق مورد بررسی بستگی دارد. با این حال ، به عنوان یک قاعده کلی ، صفات غالب فقط برای بیان یک آلل غالب نیاز دارند ، در حالی که ویژگی های مغلوب به همه آلل های مغلوب نیاز دارند.
- در مثال ما ، از آنجا که صافی و زردی صفات غالب نخود ما هستند ، هر مربع با حداقل یک حرف S نشان دهنده یک گیاه با فنوتیپ صاف و هر مربع با حداقل یک حرف Y نشان دهنده یک گیاه با فنوتیپ زرد است. گیاهان چین دار به دو آلل کوچک و گیاهان سبز به دو عدد کوچک نیاز دارند. از این شرایط به دست می آوریم:
- ردیف بالا: صاف/زرد ، صاف/زرد ، صاف/زرد ، صاف/زرد
- سطر دوم: صاف/زرد ، صاف/زرد ، صاف/زرد ، صاف/زرد
- ردیف سوم: صاف/زرد ، صاف/زرد ، چروکیده/زرد ، چروکیده/زرد
- ردیف پایین: صاف/زرد ، صاف/زرد ، چروکیده/زرد ، چروکیده/زرد
کار با مربع های پونت مرحله 16 مرحله 6. از مربع ها برای تعیین احتمال هر فنوتیپ استفاده کنید
از تکنیک های مشابه هنگام برخورد با یک ژن برای پیدا کردن این احتمال استفاده کنید که هر فرزندی از دو والدین دارای فنوتیپ متفاوت باشد. به عبارت دیگر ، تعداد مربعات با فنوتیپ بر تعداد کل مربع ها برابر با احتمال هر فنوتیپ است.
- در مثال ما ، احتمالات برای هر فنوتیپ عبارتند از:
- فرزندان صاف و زرد هستند: 16/12 = 3/4 = 0.75 = 75%
- فرزندان چروکیده و زرد هستند: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- فرزندان صاف و سبز هستند: 0/16 = 0%
- فرزندان چروکیده و سبز هستند: 0/16 = 0%
- توجه داشته باشید که از آنجایی که هیچ فرزندی نمی تواند دو آلل y مغلوب دریافت کند ، هیچ یک از فرزندان سبز نخواهد بود.
نکات
- با عجله؟ سعی کنید از یک ماشین حساب آنلاین Punnett مربع (مانند این) استفاده کنید ، که می تواند مربعات Punnett را بر اساس ژن های والدینی که تعیین کرده اید ایجاد و پر کند.
- به عنوان یک قاعده بسیار کلی ، صفات مغلوب کمتر از صفات غالب رایج هستند. با این حال ، شرایطی وجود دارد که این ویژگی های نادر می تواند تناسب اندام را افزایش داده و در نتیجه از طریق انتخاب طبیعی رایج شود. به عنوان مثال ، ویژگی مغلوب که باعث بیماری خون کم خونی داسی شکل می شود ، همچنین در برابر مالاریا مقاوم است و در آب و هوای گرمسیری تا حدودی مطلوب است.
- همه ژنها تنها دو فنوتیپ ندارند. به عنوان مثال ، برخی از ژنها فنوتیپ جداگانه ای برای ترکیب هتروزیگوت (یک غالب ، یک مغلوب) دارند.
