Hur arbetar man med Punnett-rutor?

Punnett-rutor används ofta för att avgöra hur sannolikt ett barn är att få en dominerande eller recessiv allel.

Punnett-rutor är visuella verktyg som används inom vetenskapen om genetik för att bestämma de möjliga kombinationer av gener som kommer att inträffa vid befruktning. En Punnett-fyrkant är gjord av ett enkelt kvadratiskt rutnät uppdelat i 2x2 (eller fler) utrymmen. Med detta rutnät och kunskap om båda föräldrars genotyper kan forskare upptäcka de potentiella genkombinationerna för avkomman och till och med chansen att uppvisa vissa ärvda egenskaper.

Steg

Innan du börjar: viktiga definitioner

När du är klar ska det finnas två rutor i varje kolumn och två rutor i varje rad.

Klicka här om du vill hoppa över det här "grunderna" och gå direkt till Punnett-användningsstegen.

1
Förstå begreppet gener. Innan du lär dig att skapa och använda Punnett-rutor är det nödvändigt att få några viktiga grunder ur vägen. Den första är idén att alla levande saker (från små mikrober till jätte blåhvalar) har gener. Gener är otroligt komplexa, mikroskopiska uppsättningar av instruktioner kodade i nästan varje enskild cell i organismens kropp. Gener är på något sätt ansvariga för praktiskt taget alla aspekter av en organisms liv, inklusive hur det ser ut, hur det beter sig och mycket, mycket mer.
- Ett koncept som är viktigt att förstå när man arbetar med Punnett-rutor är att levande saker får sina gener från sina föräldrar. Du är förmodligen redan medveten om detta omedvetet. Tänk - verkar inte människorna du känner liknar sina föräldrar i det sätt de ser ut och agerar i allmänhet?
2
Förstå begreppet sexuell reproduktion. De flesta (men inte alla) organismer som du känner till i världen omkring dig gör barn via sexuell reproduktion. Det vill säga en kvinnlig förälder och en manlig förälder bidrar med sina gener för att göra ett barn med ungefär hälften av sina gener från varje förälder. En Punnett-kvadrat är i grunden ett sätt att visa de olika möjligheter som kan uppstå från detta halv-och-halv utbyte av gener i form av en graf.
- Sexuell reproduktion är inte den enda formen av reproduktion där ute. Vissa organismer (som många bakteriestammar) reproducerar via asexuell reproduktion, det är när en förälder gör ett barn helt av sig själv. Vid asexuell reproduktion kommer alla barnets gener från en förälder, så barnet är mer eller mindre en kopia av sin förälder.
3
Förstå begreppet alleler. Som nämnts ovan är en organisms gener i grunden en uppsättning instruktioner som berättar för varje cell i organismens kropp hur man ska leva. I själva verket, precis som en bruksanvisning är uppdelad i olika kapitel, avsnitt och underavsnitt, berättar olika delar av en organisms gener hur den gör olika saker. Om en av dessa "underavsnitt" skiljer sig mellan två organismer kan de två organismerna se ut eller bete sig annorlunda - till exempel kan genetiska skillnader leda till att en person har svart hår och en annan att ha blont hår. Dessa olika former av samma gen kallas alleler.
- Eftersom ett barn får två uppsättningar gener - en från varje förälder - kommer det att ha två kopior av varje allel.
4
Förstå begreppet dominerande och recessiva alleler. Ett barns alleler "delar" inte alltid sin genetiska kraft. Vissa alleler, som kallas dominerande alleler, kommer att manifestera sig i barnets utseende och beteende (vi kallar detta "uttrycks") som standard. Andra, kallade recessiva alleler, kommer endast att uttryckas om de inte är parade med en dominerande allel som kan "åsidosätta" dem. Punnett-rutor används ofta för att avgöra hur sannolikt ett barn är att få en dominerande eller recessiv allel.
- Eftersom de kan "åsidosättas" av dominerande alleler, tenderar recessiva alleler att uttryckas sällan. I allmänhet måste ett barn få en recessiv allel från båda föräldrarna för att allelen ska uttryckas. Ett blodtillstånd som kallas sicklecellanemi är ett ofta använt exempel på ett recessivt drag - notera dock att recessiva alleler per definition inte är "dåliga".

Använda Punnett-rutor är det nödvändigt att få några viktiga grunder ur vägen — Innan du lär dig att skapa och använda Punnett-rutor är det nödvändigt att få några viktiga grunder ur vägen.

Metod 1 av 2: visar ett monohybridkors (en gen)

1

Gör ett 2x2 kvadratiskt rutnät. De mest grundläggande Punnett-rutorna är ganska enkla att ställa in. Börja med att rita en kvadrat av stor storlek och dela sedan den kvadraten i fyra jämna rutor. När du är klar ska det finnas två rutor i varje kolumn och två rutor i varje rad.
2
Använd bokstäver för att representera överordnade alleler för varje rad och kolumn. På en Punnett-torg tilldelas kolumner till mamman och raderna till fadern, eller vice versa. Skriv ett brev bredvid varje rad och kolumn som representerar moderns och fars alleler. Använd versaler för dominerande alleler och gemener för recessiva alleler.
- Detta är mycket lättare att förstå med ett exempel. Låt oss till exempel säga att du vill bestämma oddsen för att ett pars barn kan rulla tungan. Vi kan representera detta med bokstäverna R och r - versaler för den dominerande genen och gemener för recessiva. Om båda föräldrarna är heterozygota (har en kopia av varje allel) skulle vi skriva en "R" och en "r" längst upp på gallret och en "R" och en "r" längs vänster sida av gallret.
3
Skriv bokstäverna för varje mellans rad och kolumn. När du väl har räknat ut allelerna som varje förälder bidrar med är det enkelt att fylla i din Punnett-torg. I varje kvadrat skriver du tvåbokstavsgenkombinationen från moderns och fars alleler. Ta med andra ord bokstaven från utrymmets kolumn och bokstaven från dess rad och skriv dem tillsammans inuti utrymmet.
- I vårt exempel skulle vi fylla i våra rutor så här:
- Uppre vänstra kvadrat: RR
- Överst till höger kvadrat: Rr
- Nedre vänstra kvadraten: Rr
- Nedre högra kvadraten: rr
- Lägg märke till att traditionellt skrivs dominerande alleler (versaler) först.
4
Bestäm varje potentiell avkommas genotyp. Varje kvadrat i en fylld Punnett-kvadrat representerar en avkomma som de två föräldrarna kan få. Varje kvadrat (och därmed varje avkomma) är lika troligt - med andra ord, på ett 2x2 rutnät finns det en 0,25 möjlighet för någon av de fyra möjligheterna. De olika kombinationerna av alleler representerade på ett Punnett-torg kallas genotyper. Även om genotyper representerar genetiska skillnader, kommer avkomman inte nödvändigtvis att bli annorlunda för varje kvadrat (se steg nedan.)
- I vårt exempel Punnett-kvadrat är genotyperna som är möjliga för en avkomma från dessa två föräldrar:
- Två dominerande alleler (från de två R: erna)
- En dominerande allel och en recessiv (från R och r)
- En dominerande allel och en recessiv (från R och r) - märk att det finns två rutor med denna genotyp
- Två recessiv allel (från de två rs)
5
Bestäm varje potentiell avkommas fenotyp. En organisms fenotyp är det faktiska fysiska drag som den visar baserat på dess genotyp. Bara några få exempel på fenotyper inkluderar ögonfärg, hårfärg och närvaro av sigdcellanemi - allt detta är fysiska egenskaper som bestäms av gener, men ingen är själva genkombinationerna. Fenotypen som en potentiell avkomma kommer att ha bestäms av genens egenskaper. Olika gener kommer att ha olika regler för hur de manifesterar sig som fenotyper.
- I vårt exempel, låt oss säga att genen som låter någon rulla tungan är dominerande. Detta innebär att alla avkommor kommer att kunna rulla tungan även om bara en av deras alleler är dominerande. I detta fall är fenotyperna för de potentiella avkommorna:
- Överst till vänster: Kan rulla tungan (två r)
- Överst till höger: Kan rulla tungan (en R)
- Nedre vänster: Kan rulla tungan (en R)
- Längst ner till höger: Kan inte rulla tungan (noll rs)
6
Använd rutorna för att bestämma sannolikheten för olika fenotyper. En av de vanligaste användningarna för Punnett-rutor är att avgöra hur troligt det är att avkomman kommer att ha specifika fenotyper. Eftersom varje kvadrat representerar ett lika troligt genotypresultat kan du hitta en fenotyps sannolikhet genom att dela antalet kvadrater med den fenotypen med det totala antalet kvadrater.
- Vårt exempel Punnett kvadrat berättar att det finns fyra möjliga genkombinationer för alla avkommor från dessa föräldrar. Tre av dessa kombinationer gör en avkomma som kan rulla tungan, medan en inte gör det. Således är sannolikheterna för våra två fenotyper:
- Avkomma kan rulla tungan: 0,75 = 0,75 = 75%
- Avkomma kan inte rulla tungan: 0,25 = 0,25 = 25%

Metod 2 av 2: visar ett dihybridkors (två gener)

1
Dubbel varje sida av det grundläggande 2x2-rutnätet för varje ytterligare gen. Inte alla genkombinationer är lika enkla som det grundläggande monohybrid (en-gen) kors från avsnittet ovan. Vissa fenotyper bestäms av mer än en gen. I dessa fall måste du redogöra för alla möjliga kombinationer, vilket innebär att du drar ett större rutnät.
- Den grundläggande regeln för punnettkvadrat när det gäller mer än en gen är: dubbla varje sida av nätet för varje gen utöver den första. Med andra ord, eftersom ett en-gen-rutnät är 2x2 är ett två-gen-rutnät 4x4, ett tre-gen-rutnät är 8x8, och så vidare.
- För att göra dessa begrepp lättare att förstå, låt oss följa med ett exempel på två-gen-exempel. Det betyder att vi ska rita ett 4x4- rutnät. Koncepten i detta avsnitt gäller också för tre eller flera gener - dessa problem kräver bara större rutnät och mer arbete.
2
Bestäm föräldrarnas gener som bidragit. Hitta sedan de gener som båda föräldrarna har för den egenskap du undersöker. Eftersom du har att göra med flera gener kommer varje förälders genotyp att ha ytterligare två bokstäver för varje gen utöver den första - med andra ord fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener och så vidare. Det kan vara till hjälp att skriva moderns genotyp ovanför gallrets överkant och fadern till vänster (eller vice versa) som en visuell påminnelse.
- Låt oss använda ett klassiskt exempelproblem för att illustrera dessa konflikter. En ärtväxt kan ha ärtor som är antingen släta eller skrynkliga och gula eller gröna. Slät och gul är de dominerande egenskaperna. I det här fallet använder du S och s för att representera dominerande och recessiva gener för jämnhet och Y och y för gulhet. Låt oss säga att mamman i det här fallet har en Ssyy- genotyp och fadern har en Ssyy- genotyp.
3
Skriv de olika genkombinationerna längst upp och till vänster. Nu, ovanför den översta raden av rutor i rutnätet och till vänster om kolumnen längst till vänster, skriv de olika allelerna som eventuellt kan bidragas av varje förälder. Som när det gäller en gen är det lika troligt att varje allel kommer vidare. Men eftersom du tittar på flera gener kommer varje rad och kolumn att få flera bokstäver: två bokstäver för två gener, tre bokstäver för tre gener och så vidare.
- I vårt exempel måste vi skriva ner de olika kombinationer av gener som varje förälder kan bidra med från sina SsYy-genotyper. Om vi har moderns SsYy-gener överst och faderns SsYY-gener till vänster, är allelerna för varje gen:
- Överst: SY, sy, sy, sy
- Ner till vänster: SY, SY, sy, sy
4
Fyll i mellanslag med varje kombination av alleler. Fyll i mellanslag i rutnätet precis som du skulle göra med en enda gen. Men denna gång kommer varje utrymme att ha två extra bokstäver för varje gen utöver den första: fyra bokstäver för två gener, sex bokstäver för tre gener. Som en allmän regel bör antalet bokstäver i varje utrymme matcha antalet bokstäver i varje förälders genotyp.
- I vårt exempel skulle vi fylla i våra utrymmen så här:
- Översta raden: SSYY, ssyy, ssyy, ssyy
- Andra raden: SSYY, ssyy, ssyy, ssyy
- Tredje raden: Ssyy, ssyy, ssyy, ssyy
- Nedre raden: Ssyy, ssyy, ssyy, ssyy
5
Hitta fenotyperna för varje potentiell avkomma. När det gäller flera gener representerar varje utrymme på Punnett-torget fortfarande genotypen för varje potentiell avkomma - det finns bara ett större antal val än det finns med en gen. Fenotyperna för varje kvadrat är återigen beroende av exakta gener som hanteras. Som en allmän regel behöver emellertid dominerande egenskaper endast en dominerande allel för att uttryckas, medan recessiva egenskaper behöver alla recessiva alleler.
- I vårt exempel, eftersom jämnhet och gulhet är dominerande egenskaper för våra ärtor, representerar varje kvadrat med minst en huvudstad S en växt med en jämn fenotyp och varje kvadrat med minst en huvudstad Y representerar en växt med en gul fenotyp. Rynkade växter behöver två små alleler och gröna växter behöver två små bokstäver. Från dessa villkor får vi:
- Övre raden: Slät / gul, slät / gul, slät / gul, slät / gul
- Andra raden: Slät / gul, slät / gul, slät / gul, slät / gul
- Tredje raden: Slät / gul, slät / gul, skrynklig / gul, skrynklig / gul
- Nedre raden: Slät / gul, slät / gul, skrynklig / gul, skrynklig / gul
6
Använd rutorna för att bestämma sannolikheten för varje fenotyp. Använd samma tekniker som när du har att göra med en gen för att hitta sannolikheten för att några avkommor från de två föräldrarna kan ha olika fenotyp. Med andra ord är antalet kvadrater med fenotypen dividerat med det totala antalet kvadrater lika med sannolikheten för varje fenotyp.
- I vårt exempel är sannolikheterna för varje fenotyp:
- Avkomman är slät och gul: 126 = 0,75 = 0,75 = 75%
- Avkomman är skrynklig och gul: 46 = 0,25 = 0,25 = 25%
- Avkomman är slät och grön: 0/16 = 0%
- Avkomman är skrynklig och grön: 0/16 = 0%
- Observera att eftersom det är omöjligt för alla avkommor att få två recessiva y-alleler, kommer ingen av avkomman att vara grön.

Ett koncept som är viktigt att förstå när man arbetar med Punnett-rutor är att levande saker får sina gener från sina föräldrar.

Tips

Har bråttom? Försök använda en Punnett-fyrkantig miniräknare online (som den här), som kan skapa och fylla i Punnett-rutor baserat på de föräldragener du anger.
Som en mycket allmän regel är recessiva egenskaper mindre vanliga än dominerande egenskaper. Det finns dock situationer där dessa sällsynta egenskaper kan öka organismernas kondition och därmed bli vanligare genom naturligt urval. Till exempel ger det recessiva drag som orsakar blodtillståndet Sickle Cell Anemia också motstånd mot malaria, vilket gör det något önskvärt i tropiska klimat.
Inte alla gener har bara två fenotyper. Till exempel har vissa gener en separat fenotyp för den heterozygota (en dominerande, en recessiv) kombinationen.

Varningar

Var uppmärksam - varje ny föräldragen du lägger till på Punnett-torget gör att varje sidor på gallret fördubblas. Till exempel, med en gen från varje förälder kommer du att ha en 2x2 Punnett-kvadrat, med två gener, en 4x4-kvadrat och så vidare. Vid fem gener har du en enorm 32x32 kvadrat!

Läs också: Hur sänker man amylasnivåerna?