ריבועי פאנט הם כלים חזותיים המשמשים במדע הגנטיקה כדי לקבוע את שילובי הגנים האפשריים שיתרחשו בהפריה. ריבוע Punnett עשוי מרשת מרובעת פשוטה המחולקת לרווחים 2x2 (או יותר). בעזרת רשת זו וידע על הגנוטיפים של שני ההורים, מדענים יכולים לגלות את שילובי הגנים הפוטנציאליים עבור הצאצאים ואף את הסיכויים להציג תכונות מסוימות תורשתיות.
צעדים
לפני שתתחיל: הגדרות חשובות
כדי לדלג על סעיף "יסודות" זה ולעבור ישירות לשלבי השימוש בריבוע של פונט, לחץ כאן.
שלב 1. להבין את מושג הגנים
לפני שלומדים כיצד ליצור ולהשתמש בריבועי פאנט, יש צורך להוציא כמה יסודות חשובים מהדרך. הראשון הוא הרעיון שלכל היצורים החיים (מחיידקים זעירים ועד לווייתנים כחולים ענקיים) יש גנים. גנים הם קבוצות מורכבות ומיקרוסקופיות מורכבות להפליא המקודדות כמעט לכל תא בודד בגוף האורגניזם. הגנים אחראים, באופן כלשהו, כמעט לכל היבט בחייו של האורגניזם, כולל איך שהוא נראה, איך שהוא מתנהג והרבה, הרבה יותר.
מושג אחד שחשוב להבין בעבודה עם ריבועי פאנט הוא שיצורים חיים מקבלים את הגנים שלהם מהוריהם. אתה בטח כבר מודע לכך בתת מודע. חשבו - האם האנשים שאתם מכירים לא דומים להוריהם בדרך שבה הם נראים ומתנהגים באופן כללי?
שלב 2. להבין את המושג רבייה מינית
רוב האורגניזמים שאתה מודע אליהם בעולם הסובב אותך (אך לא כולם) יוצרים ילדים באמצעות רבייה מינית. כלומר, הורה נקבה והורה זכר תורמים כל אחד מהגנים שלהם כדי להפוך ילד עם כמחצית מהגנים שלו מכל הורה. ריבוע של פונט הוא בעצם דרך להראות את האפשרויות השונות שיכולות להתרחש מחילופי גנים וחצי בצורה זו של גרף.
רבייה מינית היא לא צורת ההתרבות היחידה שיש. כמה אורגניזמים (כמו זנים רבים של חיידקים) מתרבים באמצעות רבייה א -מינית, כלומר כאשר אחד ההורים גורם לילד לבדו. ברבייה א -מינית, כל הגנים של הילד מגיעים מהורה אחד, כך שהילד הוא פחות או יותר עותק של ההורה שלו
שלב 3. הבין את מושג האללים
כפי שצוין לעיל, גנים של אורגניזם הם בעצם מערכת הוראות המסבירות לכל תא בגוף האורגניזם כיצד לחיות. למעשה, ממש כמו שמדריך ההוראות מחולק לפרקים, חלקים ותתי -חלקים שונים, חלקים שונים בגנים של האורגניזם אומרים לו כיצד לעשות דברים שונים. אם אחד מ"סעיפי המשנה "הללו הוא שונה בין שני אורגניזמים, שני האורגניזמים עשויים להיראות או להתנהג אחרת - למשל, הבדלים גנטיים עשויים לגרום לאדם אחד להיות שיער שחור ולאדם אחר שיער בלונדיני. צורות שונות של אותו הגן נקראות אללים.
מכיוון שילד מקבל שתי קבוצות של גנים - אחד מכל הורה - יהיו לו שני עותקים של כל אלל
שלב 4. להבין את הרעיון של אללים דומיננטיים ורסיסיביים
אללים של ילד לא תמיד "חולקים" את הכוח הגנטי שלהם. חלק מהאללים, הנקראים אללים דומיננטיים, יתבטאו במראהו ובהתנהגותו של הילד (אנו מכנים זאת "ביטוי") כברירת מחדל. אחרים, הנקראים אללים רצסיביים, יבואו לידי ביטוי רק אם הם אינם מזווגים עם אלל דומיננטי שיכול "לעקוף" אותם. ריבועי פאנט משמשים לעתים קרובות כדי לקבוע את הסיכוי שילד יקבל אלל דומיננטי או רצסיבי.
מכיוון שהם יכולים להיות "מוחלפים" על ידי אללים דומיננטיים, אללים רצסיביים נוטים להתבטא לעתים רחוקות יותר. באופן כללי, ילד יצטרך לקבל אלל רצסיבי משני ההורים כדי שהאלל יתבטא. מצב דם הנקרא אנמיה חרמשית הוא דוגמה נפוצה לתכונה רצסיבית-שים לב, עם זאת, אללים רצסיביים אינם "רעים" בהגדרתם
שיטה 1 מתוך 2: הצגת צלב מונוהיברידי (גן אחד)
שלב 1. צור רשת 2x2 מרובעת
הריבועים הבסיסיים ביותר של פונט פשוטים למדי להתקנה. התחל על ידי ציור ריבוע בגודל טוב, ולאחר מכן חלק את הריבוע לארבע תיבות שוות. לאחר שתסיים, אמורים להיות שני ריבועים בכל עמודה ושני ריבועים בכל שורה.
שלב 2. השתמש באותיות כדי לייצג את אללי האב לכל שורה ועמודה
בכיכר של פונט, עמודים מוקצים לאם והשורות לאב, או להיפך. כתוב אות ליד כל שורה ועמודה המייצגת כל אחד מהאללים של האם והאב. השתמש באותיות גדולות עבור אללים דומיננטיים ובקטנים באללים רצסיביים.
-
זה הרבה יותר קל להבין עם דוגמה. לדוגמה, נניח שאתה רוצה לקבוע את הסיכויים שילד זוג יצליח לגלגל את הלשון. אנו יכולים לייצג זאת באמצעות האותיות ר ו r - רישיות של הגן הדומיננטי ואותיות קטנות עבור הרצסיביות. אם שני ההורים הטרוזיגוטיים (יש עותק אחד של כל אלל), היינו כותבים אחד "R" ואחד "r" לאורך החלק העליון של הרשת ו אחד "R" ואחד "r" לאורך הצד השמאלי של הרשת.
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 7 שלב 3. כתוב את האותיות עבור כל שורה ועמודה של כל רווח
לאחר שהבנת את האללים שכל הורה תורם, מילוי הכיכר שלך בפונט הוא קל. בכל ריבוע כתוב את שילוב הגנים בן שתי האותיות שניתן מהאללים של האם והאב. במילים אחרות, קח את האות מעמוד החלל ואת האות משורתו וכתוב אותם יחד בתוך החלל.
- בדוגמה שלנו, היינו ממלאים את הריבועים שלנו כך:
- ריבוע שמאל למעלה: RR
- ריבוע למעלה מימין: Rr
- ריבוע שמאל למטה: Rr
- ריבוע ימין למטה: rr
- שימו לב שבאופן מסורתי אללים דומיננטיים (אותיות גדולות) נכתבים תחילה.
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 8 שלב 4. קבע את הגנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי
כל ריבוע של ריבוע מלא בפונט מייצג צאצא ששני ההורים יכולים לקבל. כל ריבוע (וכך כל צאצא) סביר באותה מידה - במילים אחרות, על רשת 2x2, יש 1/4 אפשרות לכל אחת מארבע האפשרויות. שילובי האללים השונים המיוצגים בריבוע של פונט נקראים גנוטיפים. למרות שגנוטיפים מייצגים הבדלים גנטיים, הצאצאים לא בהכרח יתגלו אחרת עבור כל ריבוע (ראה שלב להלן.)
- בדוגמה שלנו ריבוע פונט, הגנוטיפים שאפשר לצאצא משני ההורים האלה הם:
- שני אללים דומיננטיים (משני ה Rs)
- אלל דומיננטי ואחד רצסיבי (מה- R ו- r)
- אלל דומיננטי ואחד רצסיבי (מה- R ו- r) - שימו לב שיש שני ריבועים עם הגנוטיפ הזה
- שני אלל רצסיבי (משני ה- r)
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 9 שלב 5. קבע את הפנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי
פנוטיפ של אורגניזם הוא התכונה הפיזית האמיתית שהוא מציג על בסיס הגנוטיפ שלו. רק כמה דוגמאות לפנוטיפים כוללות צבע עיניים, צבע שיער ונוכחות של אנמיה חרמשית - כל אלה הם תכונות פיזיות שנקבעות על ידי גנים, אך אף אחת מהן אינן שילובי הגנים עצמם. הפנוטיפ שיהיה לצאצא פוטנציאלי נקבע על פי מאפייני הגן. לגנים שונים יהיו כללים שונים כיצד הם מתבטאים כפנוטיפים.
- בדוגמה שלנו, נניח שהגן המאפשר למישהו לגלגל את הלשון הוא דומיננטי. המשמעות היא שכל צאצא יוכל לגלגל את לשונו גם אם רק אחד מהאללים שלו דומיננטי. במקרה זה, הפנוטיפים של הצאצאים הפוטנציאליים הם:
- שמאלי עליון: יכול לגלגל לשון (שני Rs)
- למעלה מימין: יכול לגלגל לשון (R אחד)
- שמאל תחתון: יכול לגלגל לשון (R אחד)
- למטה מימין: לא ניתן לגלגל לשון (אפס Rs)
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 10 שלב 6. השתמש בריבועים כדי לקבוע את ההסתברות לפנוטיפים שונים
אחד השימושים הנפוצים ביותר לריבועי פאנט הוא לקבוע עד כמה סביר שלצאצאים יהיו פנוטיפים ספציפיים. מכיוון שכל ריבוע מייצג תוצאה גנוטיפ סבירה לא פחות, אתה יכול למצוא את הסבירות של פנוטיפ לפי לחלק את מספר הריבועים עם הפנוטיפ הזה במספר הריבועים הכולל.
- הדוגמה שלנו מרובע פונט אומרת לנו שיש ארבעה שילובי גנים אפשריים לכל צאצא מהורים אלה. שלושה מצירופים אלה יוצרים צאצא שיכול לגלגל את לשונו, ואילו אחד לא. לפיכך, ההסתברויות לשני הפנוטיפים שלנו הן:
- צאצאים יכולים לגלגל את הלשון: 3/4 = 0.75 = 75%
- צאצאים אינם יכולים לגלגל את לשונו: 1/4 = 0.25 = 25%
שיטה 2 מתוך 2: הצגת צלב דיהיברידי (שני גנים)
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 11 שלב 1. הכפיל כל צד של רשת 2x2 הבסיסית עבור כל גן נוסף
לא כל שילובי הגנים פשוטים כמו הצלב המונוהיברידי (גן אחד) הבסיסי מהקטע למעלה. חלק מהפנוטיפים נקבעים על ידי יותר מגן אחד. במקרים אלה, עליך לתת דין וחשבון על כל שילוב אפשרי, כלומר ציור רשת גדולה יותר.
-
הכלל הבסיסי לריבועי פאנט כשמדובר ביותר מגן אחד הוא זה: להכפיל כל צד של הרשת עבור כל גן מעבר לראשון.
במילים אחרות, מכיוון שרשת של גן אחד היא 2x2, רשת של שני גנים היא 4x4, רשת של שלושה גנים היא 8x8 וכן הלאה.
- כדי להקל על ההבנה של מושגים אלה, בואו נלך יחד עם בעיה דוגמא של שני גנים. המשמעות היא שעלינו לצייר א 4x4 רֶשֶׁת. המושגים בסעיף זה נכונים גם לשלושה גנים או יותר - בעיות אלה פשוט דורשות רשתות גדולות יותר ויותר עבודה.
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 12 שלב 2. קבע את הגנים של ההורים שתרמו
לאחר מכן, מצא את הגנים שיש לשני ההורים למאפיין שאתה בוחן. מכיוון שאתה מתמודד עם מספר גנים, לגנוטיפ של כל הורה יהיו שתי אותיות נוספות לכל גן מעבר לגן הראשון - במילים אחרות, ארבע אותיות לשני גנים, שש אותיות לשלושה גנים וכן הלאה. זה יכול להיות מועיל לכתוב את הגנוטיפ של האם מעל החלק העליון של הרשת ואת האבא משמאל (או להיפך) כתזכורת חזותית.
הבה נשתמש בבעיה דוגמא קלאסית להמחשת קונפליקטים אלה. צמח אפונה יכול להכיל אפונה חלקה או מקומטת וצהובה או ירוקה. חלק וצהוב הם התכונות הדומיננטיות. במקרה זה, השתמש ב- S ו- s לייצוג גנים דומיננטיים ורסיסיביים לחלקות ו- Y ו- y לצהובים. נניח כי לאם במקרה זה יש SsYy גנוטיפ ולאבא יש SsYY גנוטיפ.
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 13 שלב 3. כתוב את שילובי הגנים השונים לאורך הצד העליון והשמאלי
כעת, מעל שורת הריבועים העליונה ברשת ומשמאל לעמודה השמאלית ביותר, כתוב את האללים השונים שעלולים לתרום כל הורה. כמו בהתמודדות עם גן אחד, סביר להניח שכל אלל יועבר הלאה. עם זאת, מכיוון שאתה מסתכל על מספר גנים, כל שורה ועמודה יקבלו מספר אותיות: שתי אותיות לשני גנים, שלוש אותיות לשלושה גנים וכן הלאה.
- בדוגמה שלנו, עלינו לרשום את שילובי הגנים השונים שכל הורה יכול לתרום מהגנוטיפים SsYy שלהם. אם יש לנו את הגנים SsYy של האם בחלק העליון והגנים של SsYY של האב בצד שמאל, האללים של כל גן הם:
- בחלק העליון: SY, Sy, sY, sy
- למטה בצד שמאל: SY, SY, sY, sY
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 14 שלב 4. מלא את הרווחים בכל שילוב אללים
מלא את הרווחים ברשת בדיוק כפי שהיית מתמודד עם גן יחיד. עם זאת, הפעם, לכל שטח יהיו שתי אותיות נוספות נוספות עבור כל גן מעבר לאחד: ארבע אותיות לשני גנים, שש אותיות לשלושה גנים. ככלל, מספר האותיות בכל שטח צריך להתאים למספר האותיות בגנוטיפ של כל הורה.
- בדוגמה שלנו, היינו ממלאים את החללים שלנו כך:
- שורה עליונה: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- שורה שניה: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- שורה שלישית: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- בשורה התחתונה: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 15 שלב 5. מצא את הפנוטיפים לכל צאצא פוטנציאלי
כאשר מתמודדים עם מספר גנים, כל שטח בריבוע פונט עדיין מייצג את הגנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי - יש רק מספר גדול יותר של אפשרויות מאשר עם גן אחד. הפנוטיפים לכל ריבוע תלויים שוב בגנים המדויקים בהם מטפלים. עם זאת, ככלל, תכונות דומיננטיות צריכות לבוא לידי ביטוי אלל דומיננטי אחד, בעוד שתכונות רצסיביות צריכות את כל האללים הרצסיביים.
- בדוגמה שלנו, מאחר וחלקות וצהובות הן תכונות דומיננטיות עבור האפונה שלנו, כל ריבוע בעל לפחות S הון מייצג צמח בעל פנוטיפ חלק וכל ריבוע עם לפחות Y גדול מייצג צמח בעל פנוטיפ צהוב. צמחים מקומטים זקוקים לשני אללים קטנים וצמחים ירוקים זקוקים לשני ys קטנים. מתנאים אלה אנו מקבלים:
- שורה עליונה: חלק/צהוב, חלק/צהוב, חלק/צהוב, חלק/צהוב
- שורה שניה: חלק/צהוב, חלק/צהוב, חלק/צהוב, חלק/צהוב
- שורה שלישית: חלק/צהוב, חלק/צהוב, מקומט/צהוב, מקומט/צהוב
- בשורה התחתונה: חלק/צהוב, חלק/צהוב, מקומט/צהוב, מקומט/צהוב
עבודה עם ריבועי פאנט שלב 16 שלב 6. השתמש בריבועים כדי לקבוע את הסבירות של כל פנוטיפ
השתמש באותן טכניקות כמו בהתמודדות עם גן אחד כדי למצוא את הסבירות שלכל צאצא משני ההורים יכול להיות כל פנוטיפ שונה. במילים אחרות, מספר הריבועים עם הפנוטיפ חלקי המספר הכולל של הריבועים שווה את ההסתברות לכל פנוטיפ.
- בדוגמה שלנו, ההסתברויות לכל פנוטיפ הן:
- הצאצאים חלקים וצהובים: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
- הצאצאים מקומטים וצהובים: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
- הצאצאים חלקים וירוקים: 0/16 = 0%
- הצאצאים מקומטים וירוקים: 0/16 = 0%
- שים לב שמכיוון שאי אפשר לצאצא כלשהו לקבל שני אללים רצסיביים y, אף אחד מהצאצאים לא יהיה ירוק.
טיפים
- עַל רֶגֶל אַחַת? נסה להשתמש במחשבון מרובע מקוון של Punnett (כמו זה), שיכול ליצור ולמלא ריבועים של Punnett המבוססים על גני האב שאתה מציין.
- ככלל מאוד, תכונות רצסיביות פחות שכיחות מתכונות דומיננטיות. עם זאת, ישנם מצבים בהם תכונות נדירות אלה יכולות להגביר את כשירותם של האורגניזמים ובכך להפוך לשכיחות יותר באמצעות הברירה הטבעית. לדוגמה, התכונה הרצסיבית הגורמת למצב הדם אנמיה חרמשית גם נותנת עמידות למלריה, מה שהופך אותה למבוקשת במידה מסוימת באקלים טרופי.
- לא לכל הגנים יש רק שני פנוטיפים. לדוגמה, לגנים מסוימים יש פנוטיפ נפרד לשילוב הטרוזיגטי (אחד דומיננטי, אחד רצסיבי).
