מרובע הפאנאט הוא מכשיר ויזואלי המשמש במדע הגנטיקה כדי לקבוע אילו צירופי גנים עשויים להתרחש בעת ההתעברות. ריבוע Punnett עשוי מרשת מרובעת פשוטה המחולקת לרשת 2x2 (או גדולה יותר). בעזרת רשת זו, והכרת הגנוטיפים של שני ההורים, מדענים יכולים לגלות שילובי גנים פוטנציאליים לצאצאים ואולי אפילו להכיר כמה תכונות תורשתיות.
שלב
לפני שתתחיל: כמה הגדרות חשובות
"אם אתה רוצה לדלג על סעיף" היסודות "ולגשת ישר לדיון על מרובע הפונט, לחץ כאן."
שלב 1. להבין את מושג הגנים
לפני שתלמד כיצד ליצור ולהשתמש מרובע של Punnett, עליך לדעת כמה יסודות חשובים. הראשון הוא הרעיון שלכל היצורים החיים (החל מחיידקים זעירים ועד לווייתנים כחולים ענקיים) יש "גנים". גנים הם רצפים מיקרוסקופיים מורכבים ביותר של הוראות המקודדים כמעט לכל תא בגוף של כל האורגניזמים. הגנים אחראים לכל ההיבטים של חיי האורגניזם, כולל מראה, התנהגות ועוד.
אחד המושגים החשובים שיש להבין כאשר עובדים עם מרובעי פונט הוא ש"כל היצורים החיים מוציאים את הגנים שלהם מהוריהם. "באופן לא מודע, ייתכן שאתה כבר מודע לכך בעצמך. תחשוב על זה - האם רוב האנשים שאתה מכיר אינם דומים להוריהם במראה ובהתנהגות?
שלב 2. להבין את המושג רבייה מינית
רוב האורגניזמים (לא כולם) שאתה מכיר בעולם הזה מייצרים צאצאים באמצעות "רבייה מינית". מצב בו הורים ונקבות תורמים את הגנים שלהם כדי לייצר צאצאים. במקרה זה, מחצית מהגנים של הילד מגיעים משני ההורים. מרובע הפאנט הוא בעצם דרך להראות את האפשרויות השונות של החלפת גנים חצי-למחצה בצורה גרפית.
רבייה מינית אינה צורת ההתרבות היחידה הקיימת. חלק מהאורגניזמים (כגון חיידקים) מתרבים על ידי "רבייה א -מינית", מצב בו ההורים מייצרים את ילדיהם בעצמם, ללא עזרת בן זוג. ברבייה א -מינית, כל הגנים של הילד מגיעים מהורה אחד בלבד, מה שהופך אותם לעותקים מדויקים פחות או יותר של ההורה
שלב 3. להבין את מושג האללים בגנטיקה
כפי שצוין לעיל, הגנים באורגניזם הם בעצם סדרה של הוראות השולטות בכל תא בגוף כיצד לשרוד. למעשה, בניגוד למדריך, גנים מתחלקים גם לפרקים, מקטעים ותתי -חלקים, כאשר חלקים שונים של הגן מסדירים פונקציות נפרדות בנפרד. אם אחד מ"סעיפי המשנה "הללו שונה בין שני אורגניזמים, השניים יראו ויתנהגו אחרת - למשל, הבדלים גנטיים הופכים את האדם האחד לשחור ואת השני לבלונדיני. צורות שונות אלה באותו הגן (הגן האנושי) נקראות "אללים".
מכיוון שכל ילד מקבל שתי קבוצות של גנים - כל הורה זכר ונקבה - הילד יקבל שני עותקים עבור כל אלל
שלב 4. להבין את הרעיון של אללים דומיננטיים ורסיסיביים
אלל של ילד לא תמיד "חולק" את כוחו של הגן. חלק מהאללים, המכונים אללים דומיננטיים, יתבטאו במראהו הפיזי ובהתנהגותו של הילד (אנו מכנים אותם "באים לידי ביטוי") כברירת מחדל. אללים אחרים, הנקראים אללים "רצסיביים", יכולים לבוא לידי ביטוי רק אם אינם משויכים לאל דומיננטי, המסוגל "לעקוף" אותם. ריבוע פנט משמש לעתים קרובות כדי לסייע לקבוע את הסיכוי שילד יקבל אלל דומיננטי או רצסיבי.
מכיוון שגנים אלה יכולים להיות "מוצפים" על ידי איילים דומיננטיים, אללים רצסיביים נוטים להתבטא בתדירות נמוכה יותר. באופן כללי, ילד חייב לרשת את האלל הרצסיבי משני ההורים כדי שהאלל יתבטא. מחלות דם הן דוגמה נפוצה לתכונה רצסיבית - אך שים לב כי אלל רצסיבי אינו אומר "רע"
שיטה 1 מתוך 2: הצגת צלבים מונוהיברידיים (יחיד גן)
שלב 1. צור רשת 2x2
הכיכרות הבסיסיות ביותר של פונט פשוטות להכנה. התחל על ידי ציור מלבן שווה צלעות ולאחר מכן חלק את החלק הפנימי לארבע רשתות שוות. בסיום, אמורות להיות שני רשתות בכל עמודה ושתי רשתות בכל שורה.
שלב 2. השתמש באותיות כדי לייצג את האלל האב או המקור בכל שורה ועמודה
ברביעייה של פאנט, עמודים מוקצים לאמהות, ושורות לאבות, או להיפך. כתוב את האותיות ליד כל שורה ועמודה המייצגות כל אחד מהאללים האבהיים והאמהיים. השתמש באותיות גדולות עבור אללים דומיננטיים ואותיות קטנות עבור אללים רצסיביים.
יהיה הרבה יותר קל להבין עם דוגמה. לדוגמה, נניח שאתה רוצה לקבוע את ההסתברות שילדי זוג מסוים יצליחו לגלגל את הלשון. אנו מייצגים זאת באמצעות האותיות "R" ו- "r" - אות גדולה לגן הדומיננטי ואות קטנה עבור הרצסיבי. אם שני ההורים היו הטרוזיגוטים (עם עותק אחד של כל אלל), היינו כותבים "R" ו- "r" בחלק העליון של רשת הרשת ו- "R" ו- "r" בצד השמאלי של הרשת. …
שלב 3. כתוב את האותיות עבור כל רשת בשורות ובעמודות
לאחר מילוי האללים שניתנו מכל הורה, מילוי הכיכר של פונט הופך להיות קל. על כל רשת כתוב את שילובי הגן של שתי האותיות של האללים האבהיים והאמהיים. במילים אחרות, קח את האותיות מהרשת בעמודה ובשורה, ולאחר מכן כתוב את שתיהן בתיבה הריקה המחברת.
- בדוגמה זו, מלא את הרשת המרובעת שלנו ב- Punnett כדלקמן:
- התיבה בצד שמאל למעלה: "RR"
- התיבה בצד ימין למעלה: "Rr"
- תיבה בצד שמאל למטה: "Rr"
- התיבה בצד ימין למטה: "rr"
- שים לב שבדרך כלל האלל הדומיננטי (אות גדולה) נכתב תחילה.
שלב 4. קבע את הגנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי
כל קופסה הממוקמת בכיכר פאנט מייצגת את הצאצאים שאולי יש להורים. כל ריבוע (ולכן כל צאצא) סביר באותה מידה - במילים אחרות, ברשת 2x2, יש סיכוי של 1/4 לכל ארבע אפשרויות. צירופי האללים השונים המיוצגים ברביעייה הפאנטית נקראים "גנוטיפים". בעוד שגנוטיפים מייצגים הבדלים גנטיים, הצאצאים אינם בהכרח שונים בכל סריג (ראה שלבים להלן).
- בדוגמה שלנו מרובע פאנט, הגנוטיפים האפשריים לצאצאים משני ההורים האלה הם:
- "שני אללים דומיננטיים" (שני R)
- "אלל אחד דומיננטי ואחד רצסיבי" (R ו- r)
- "אלל אחד דומיננטי ואחד רצסיבי" (R ו- r) - שימו לב שישנן שתי רשתות עם הגנוטיפ הזה.
- "שני אללים רצסיביים" (שני ר ')
שלב 5. קבע את הפנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי
הפנוטיפ באורגניזם הוא התכונה הפיזית האמיתית המוצגת על בסיס הגנוטיפ שלו. כמה דוגמאות לפנוטיפים כגון צבע עיניים, צבע שיער ונוכחות תאי מחלת דם - אלו תכונות פיזיות ש"נקבעות "על ידי גנים, אך לא שילובים של ממש של גנים עצמם. הפנוטיפ שיהיה לצאצא פוטנציאלי נקבע על פי מאפייני הגן. לגנים שונים יהיו כללים שונים מבחינת הביטוי שלהם כפנוטיפ.
- בדוגמה שלנו, נניח שהגן המאפשר לאדם לגלגל את לשונו הוא הגן הדומיננטי. המשמעות היא שכל צאצא יוכל לגלגל את לשונו, גם אם רק אלל אחד דומיננטי. במקרה זה, הפנוטיפים של הצאצאים הפוטנציאליים הם:
- למעלה משמאל: "מסוגל לגלגל לשון (שני R's)"
- למעלה מימין: "מסוגל לגלגל לשון (R אחד)"
- משמאל למטה: "מסוגל לגלגל לשון (R אחד)"
- מימין למטה: "לא ניתן לגלגל לשון (ללא R)"
שלב 6. השתמש ברשת כדי לקבוע את ההסתברות להופעת הפנוטיפים השונים
אחד השימושים הנפוצים ביותר של מרובע הפאנאט הוא לקבוע את הסיכוי שלצאצא יהיה פנוטיפ ספציפי. מכיוון שכל רשת מייצגת גנוטיפ אפשרי שווה ערך, אתה יכול למצוא את הפנוטיפים האפשריים על ידי "לחלק את מספר הרשתות המכילות את הפנוטיפ הזה במספר הכולל של הסריגים הקיימים".
- מרובע הפונט בדוגמה שלנו קובע כי ישנם ארבעה צירופי גנים אפשריים לכל צאצא, משני ההורים הללו. שלושה משילובים אלה יוצרים צאצאים המסוגלים לגלגל לשון. לכן, ההסתברויות לפנוטיפ שלנו הן:
- צאצאים מסוגלים לגלגל לשון: 3/4 = "0.75 = 75%"
- צאצאים לא מסוגלים לגלגל לשון: 1/4 = "0.25 = 25%"
שיטה 2 מתוך 2: הצגת צלב דיהיברידי (שני גנים)
שלב 1. שכפל כל צד של רשת 2x2 הבסיסית עבור כל גן נוסף
לא כל שילובי הגנים קלים כמו החוצה מונוהיבריד (גן יחיד) הבסיסי מהקטע למעלה. חלק מהפנוטיפים נקבעים על ידי יותר מגן אחד. במקרה זה, עליך לתת דין וחשבון על כל שילוב אפשרי, כלומר ציור רשת גדולה יותר.
- הכלל הבסיסי של מרובע הפאנט כאשר יש יותר מגן אחד הוא: "הכפל כל צד של הרשת עבור כל גן אחר מאשר הראשון". במילים אחרות, מכיוון שרשת הגן האחד היא 2x2, רשת הדו-גנים היא 4x4, רשת שלושת הגן היא 8x8 וכן הלאה.
- כדי להפוך את המושג לקל יותר להבנה, בואו נעקוב אחר הבעיה הדוגמא של שני גנים. המשמעות היא שעלינו לצייר רשת "4x4". המושגים בסעיף זה חלים גם על שלושה גנים או יותר - בעיה זו פשוט דורשת רשת גדולה יותר ועבודה נוספת.
שלב 2. הקצה גנים הורים תורמים
לאחר מכן, מצא את הגנים ששני ההורים חולקים עבור המאפיין הנלמד. בגלל הגנים הרבים המעורבים, הגנוטיפ של כל הורה יקבל שתי אותיות נוספות לכל גן בנוסף לאחד - עם המילה בד, ארבע אותיות לשני גנים, שש אותיות לשלושה גנים וכן הלאה. זה יכול להיות מועיל לכתוב את הגנוטיפ של האם בחלק העליון של הרשת, ואת הגנוטיפ של האב משמאל (או להיפך) כתזכורת ויזואלית.
הבה נשתמש בדוגמה קלאסית להמחשת קונפליקט זה. צמח אפונה יכול להיות עם שעועית חלקה או מקומטת, בצבע צהוב או ירוק. חלק וצהוב הם תכונות דומיננטיות. במקרה זה, השתמש ב- M ו- m כדי לייצג דומיננטיות ורסיסיות לחלקות ו- K ו- k לצהובות. נניח לאם יש גנוטיפ של "ממק"ק ולגן האב יש גנוטיפ של" ממק"ק
שלב 3. כתוב את שילובי הגנים השונים לאורך הצד העליון והשמאלי
כעת, מעל השורה העליונה של הרשת ומשמאל לעמודה השמאלית הקיצונית, רשום את האללים השונים שכל הורה עשוי לתרום. כמו כאשר מתמודדים עם גן יחיד, כל אלל סביר להניח שהוא יורש. אולם מכיוון שיש כל כך הרבה גנים, כל טור ושורה יקבלו יותר מאות אחת: שתי אותיות לשני גנים, שלוש אותיות לשלושה גנים וכן הלאה.
- בדוגמה זו, עלינו לפרט את שילובי הגנים השונים שהורים יכולים לרשת מהגנוטיפ MmKk שלהם. אם יש לנו את הגן MmKk מהאם לאורך הסריג העליון והגן MmKk של האב בסריג השמאלי, אז האללים לכל גן הם:
- לאורך הרשת העליונה: "MK, Mk, mK, mk"
- למטה בצד שמאל: "MK, MK, mK, mK"
שלב 4. מלא כל רשת בכל שילוב אלל
מלא את הרשת כמו כאשר מתמודדים עם גן יחיד. אולם הפעם לכל רשת יהיו שתי אותיות נוספות לכל גן בנוסף לאחת: ארבע אותיות לשני גנים, שש אותיות לשלושה גנים. באופן כללי, מספר האותיות בכל רשת צריך להיות שווה למספר האותיות בגנוטיפ של כל הורה.
- בדוגמה זו, נאכלס את הרשת הקיימת כדלקמן:
- השורה העליונה: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- שורה שנייה: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- שורה שלישית: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
- שורה תחתונה: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
שלב 5. מצא את הפנוטיפ עבור כל צאצא פוטנציאלי
כאשר הם מתמודדים עם מספר גנים, כל סריג ברביעייה של פאנט עדיין מייצג את הגנוטיפ של כל צאצא פוטנציאלי - יש יותר אפשרויות מאשר גן בודד. הפנוטיפ של כל סריג, שוב, תלוי בגן המדויק המטופל. עם זאת, באופן כללי, תכונות דומיננטיות צריכות לבוא לידי ביטוי רק באלל אחד, בעוד שתכונות רצסיביות דורשות "כל" אללים רצסיביים.
- בדוגמה זו, מכיוון שחלקות (M) וצהובה (K) הן התכונות או התכונות הדומיננטיות של צמח האפונה בדוגמה, כל רשת המכילה לפחות M הון אחד מייצגת צמח בעל הפנוטיפ החלק, וכל רשת המכילה לפחות K אחד גדול מייצג יבול. פנוטיפ צהוב. צמחים מקומטים זקוקים לשני אללים קטנים, וצמחים ירוקים זקוקים לשני אללים k קטנים. ממצב זה 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"
- שורה תחתונה: "חלק/צהוב, חלק/צהוב, מקומט/צהוב, מקומט/צהוב"
שלב 6. השתמש ברשת כדי לקבוע את ההסתברות של כל פנוטיפ
השתמש באותה טכניקה כמו בהתמודדות עם גן יחיד כדי למצוא את ההסתברות שלכל צאצא משני ההורים יכול להיות פנוטיפ אחר. במילים אחרות, מספר הרשתות המכילות את הפנוטיפ חלקי המספר הכולל של הרשתות שווה לסבירות לכל פנוטיפ.
- בדוגמה זו, 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%"
- צאצאים המאופיינים בקמטים וירוקים: 0/16 = "0%"
- שים לב שמכיוון שאי אפשר שלכל צאצא יהיו שני אללים k רצסיביים, אף אחד מהצאצאים אינו ירוק (0%).
טיפים
- עַל רֶגֶל אַחַת? נסה להשתמש במחשבון המקוון המרובע של Punnett (למשל במחשב זה), המסוגל ליצור ולמלא רשת מרובעת של Punnett המבוססת על הגנים ההוריים שציינת.
- באופן כללי, תכונות רצסיביות אינן שכיחות כמו תכונות דומיננטיות. עם זאת, ישנם מצבים בהם תכונה נדירה זו יכולה להגביר את כשירותו של אורגניזם ובכך להפוך לנפוצה יותר באמצעות הברירה הטבעית. לדוגמה, התכונה הרצסיבית הגורמת למחלות דם תורשתיות מעניקה גם היא חסינות למלריה, מה שהופך אותה נחוצה באקלים טרופי.
- לא לכל הגנים יש רק שני פנוטיפים. לדוגמה, קיימים מספר גנים בעלי פנוטיפים נפרדים לשילובים הטרוזיגיים (אחד דומיננטי, אחד רצסיבי).
