چهارضلعی پونت یک دستگاه بصری است که در علم ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرد تا تعیین کند که ترکیب ژن ها در هنگام لقاح ممکن است رخ دهد. مربع Punnett از یک شبکه مربع ساده ساخته شده است که به یک شبکه 2x2 (یا بزرگتر) تقسیم شده است. با استفاده از این شبکه و آگاهی از ژنوتیپ های هر دو والدین ، دانشمندان می توانند ترکیبات ژنی بالقوه برای فرزندان را کشف کنند و احتمالاً حتی برخی از ویژگی های ارثی را نیز بشناسند.
گام
قبل از شروع: چند تعریف مهم
"اگر می خواهید از بخش" اساسی "بگذرید و مستقیماً به بحث درباره چهارضلعی پونت بروید ، اینجا را کلیک کنید."
مرحله 1. درک مفهوم ژن ها
قبل از یادگیری نحوه ایجاد و استفاده از چهارضلعی پونت ، باید برخی از اصول مهم را بدانید. اولین مورد این ایده است که همه موجودات زنده (از میکروب های کوچک گرفته تا نهنگ های آبی غول پیکر) دارای "ژن" هستند. ژن ها توالی میکروسکوپی بسیار پیچیده ای از دستورالعمل ها هستند که تقریباً در تمام سلول های بدن همه موجودات رمزگذاری می شوند. ژن ها مسئول تمام جنبه های زندگی یک ارگانیسم از جمله ظاهر ، رفتار و موارد دیگر هستند.
یکی از مفاهیم مهمی که هنگام کار با چهارضلعی پونت باید بدانید این است که "همه موجودات زنده ژن های خود را از والدین خود دریافت می کنند." به طور ناخودآگاه ، ممکن است خودتان قبلاً از این موضوع آگاه باشید. به این فکر کنید - آیا بیشتر افرادی که می شناسید از نظر ظاهر و رفتار شبیه والدین خود نیستند؟
مرحله 2. درک مفهوم تولید مثل جنسی
اکثر موجودات زنده (نه همه) که در این جهان می شناسید از طریق "تولید مثل جنسی" فرزندان تولید می کنند. شرایطی که والدین زن و مرد ژن های مربوطه خود را برای تولید فرزندان اهدا می کنند. در این مورد ، نیمی از ژن های کودک از هر دو والدین است. چهارضلعی پونت اساساً راهی است برای نشان دادن امکانات مختلف این تعویض ژنی نیم به شکل گرافیکی.
تولید مثل جنسی تنها شکل تولید مثل نیست. برخی از موجودات زنده (مانند باکتری ها) با "تولید مثل غیرجنسی" تولید می شوند ، شرایطی که در آن والدین فرزندان خود را بدون کمک شریک خود تولید می کنند. در تولید مثل بدون جنسیت ، همه ژن های کودک فقط از یک والد است ، که آنها را کپی هایی دقیقاً از والدین می کند
مرحله 3. درک مفهوم آلل ها در ژنتیک
همانطور که در بالا ذکر شد ، ژن های موجود در بدن اساساً مجموعه ای از دستورالعمل ها هستند که بر هر سلول بدن در مورد نحوه بقا حکمفرما هستند. در حقیقت ، بر خلاف یک دفترچه راهنما ، ژن ها نیز به فصل ها ، بخش ها و زیربخش ها تقسیم می شوند که بخش های مختلف ژن عملکردهای جداگانه را به صورت جداگانه تنظیم می کند. اگر هر یک از این "زیربخش" ها بین دو موجود زنده متفاوت باشد ، ظاهر و رفتار متفاوت این دو وجود خواهد داشت - به عنوان مثال ، تفاوت های ژنتیکی باعث می شود که یک نفر سیاه پوست و دیگری بلوند باشد. این اشکال مختلف در یک ژن (ژن انسانی) "آلل" نامیده می شوند.
از آنجا که هر کودک دو مجموعه ژن - هر یک از والدین مرد و زن - دریافت می کند ، کودک برای هر آلل دو نسخه دریافت می کند
مرحله 4. درک مفهوم آللهای غالب و مغلوب
آلل کودک همیشه قدرت ژن را "به اشتراک نمی گذارد". برخی از آلل ها ، که به آنها آلل های غالب گفته می شود ، به طور پیش فرض در ظاهر و رفتار کودک ظاهر می شود (ما آنها را "بیان شده" می نامیم). آلل های دیگر ، که آلل های "مغلوب" نامیده می شوند ، تنها در صورتی می توانند بیان شوند که با آلل غالب ، که قادر به "غلبه" آنها است ، جفت نشوند. مربع پونت اغلب برای کمک به تعیین میزان احتمال دریافت کودک از آلل غالب یا مغلوب استفاده می شود.
از آنجا که این ژنها توسط آلهای غالب قابل "غلبه" هستند ، آللهای مغلوب به ندرت بیان می شوند. به طور کلی ، یک کودک باید آلل مغلوب را از هر دو والد به ارث ببرد تا آلل بیان شود. بیماریهای خونی نمونه ای است که اغلب از یک ویژگی مغلوب استفاده می شود - اما لطفاً توجه داشته باشید که آلل مغلوب به معنای "بد" نیست
روش 1 از 2: نمایش صلیب های مونوهیبرید (تک ژنی)
مرحله 1. یک شبکه 2x2 ایجاد کنید
ساختن اساسی ترین مربع های پونت نسبتاً آسان است. با رسم یک مستطیل متساوی الاضلاع شروع کنید ، سپس قسمت داخلی را به چهار شبکه مساوی تقسیم کنید. پس از اتمام کار ، باید در هر ستون دو شبکه و در هر سطر دو شبکه وجود داشته باشد.
مرحله 2. از حروف برای نشان دادن آلل اصلی یا منبع در هر سطر و ستون استفاده کنید
در یک چهارضلعی پونت ، ستونها به مادران و ردیفها به پدرها یا بالعکس اختصاص داده می شوند. حروف را در کنار هر سطر و ستون که هر کدام از آلل های پدری و مادری را نشان می دهند بنویسید. برای آللهای غالب از حروف بزرگ و برای آللهای مغلوب استفاده کنید.
درک آن با یک مثال بسیار ساده تر خواهد بود. برای مثال ، فرض کنید شما می خواهید احتمال اینکه فرزندان یک زوج خاص بتوانند زبان خود را به هم بزنند را تعیین کنید. ما این را با حروف "R" و "r" نشان می دهیم - یک حرف بزرگ برای ژن غالب و یک حرف کوچک برای مغلوب. اگر هر دو والد هتروزیگوت بودند (دارای یک نسخه از هر آلل) ، ما یک "R" و یک "r" در بالای شبکه شبکه و یک "R" و یک "r" در سمت چپ شبکه می نویسیم..
مرحله 3. حروف هر شبکه را در سطرها و ستون ها بنویسید
پس از پر کردن آلل های داده شده از هر یک از والدین ، پر کردن مربع پونت آسان می شود. در هر شبکه ، ترکیب ژن دو حرفی آلل های پدری و مادری را بنویسید. به عبارت دیگر ، حروف را از شبکه در ستون و سطر بردارید و سپس هر دو را در کادر خالی متصل بنویسید.
- در این مثال ، شبکه چهار ضلعی Punnett ما را به صورت زیر پر کنید:
- کادر بالا سمت چپ: "RR"
- کادر بالا سمت راست: "Rr"
- کادر پایین سمت چپ: "Rr"
- کادر پایین سمت راست: "rr"
- توجه داشته باشید که معمولاً آلل غالب (حرف بزرگ) ابتدا نوشته می شود.
مرحله 4. تعیین ژنوتیپ هر یک از فرزندان بالقوه
هر جعبه ای که در مربع پونت پر شده است نشان دهنده فرزندان والدین است. هر مربع (و بنابراین هر فرزندی) به یک اندازه محتمل است - به عبارت دیگر ، در شبکه 2x2 ، 1/4 شانس برای هر چهار احتمال وجود دارد. ترکیبات مختلف آللهای نشان داده شده در چهارضلعی پونت "ژنوتیپ" نامیده می شود. در حالی که ژنوتیپ ها نشان دهنده تفاوت های ژنتیکی هستند ، فرزندان لزوماً برای هر شبکه متفاوت نیستند (مراحل زیر را ببینید).
- در مثال ما چهار ضلعی Punnett ، ژنوتیپ های احتمالی برای فرزندان این دو والد عبارتند از:
- "دو آلل غالب" (دو R)
- "یک آلل غالب و یک مغلوب مغلوب" (R و r)
- "یک آلل غالب و یک مغلوب" (R و r) - توجه داشته باشید که دو شبکه با این ژنوتیپ وجود دارد.
- "دو آلل مغلوب" (دو r)
مرحله 5. فنوتیپ هر یک از فرزندان بالقوه را تعیین کنید
فنوتیپ موجود در بدن یک ویژگی فیزیکی واقعی است که بر اساس ژنوتیپ آن نشان داده می شود. برخی از نمونه های فنوتیپ ها مانند رنگ چشم ، رنگ مو و وجود سلول های بیماری خونی - اینها ویژگی های فیزیکی هستند که توسط ژن ها تعیین می شوند ، اما ترکیب واقعی خود ژن ها نیستند. فنوتیپی که یک فرزند بالقوه خواهد داشت با ویژگی های ژن تعیین می شود. ژن های مختلف قوانین متفاوتی از نظر بروز به عنوان یک فنوتیپ خواهند داشت.
- در مثال ما ، فرض کنید ژنی که به فرد اجازه می دهد زبان خود را بچرخاند ، ژن غالب است. این بدان معناست که هر یک از فرزندان قادر خواهند بود زبان خود را بچرخانند ، حتی اگر تنها یک آلل غالب باشد. در این مورد ، فنوتیپ های فرزندان بالقوه عبارتند از:
- بالا سمت چپ: "قادر به چرخاندن زبان (دو عدد R)"
- بالا سمت راست: "قابلیت چرخاندن زبان (یک R)"
- پایین سمت چپ: "قادر به چرخاندن زبان (یک R)"
- پایین سمت راست: "چرخاندن زبان امکان پذیر نیست (بدون R)"
مرحله 6. از شبکه برای تعیین احتمال ظهور فنوتیپ های مختلف استفاده کنید
یکی از رایج ترین موارد استفاده از چهار ضلعی پونت این است که تعیین کنیم که فرزندان دارای فنوتیپ خاصی هستند. از آنجا که هر شبکه نشان دهنده یک ژنوتیپ احتمالی معادل است ، می توانید فنوتیپ های احتمالی را با "تقسیم تعداد شبکه های حاوی آن فنوتیپ بر تعداد کل شبکه های موجود" پیدا کنید.
- چهار ضلعی پونت در مثال ما بیان می کند که چهار ترکیب احتمالی ژن برای هر فرزند ، از این دو والد وجود دارد. سه مورد از این ترکیبها فرزندی ایجاد می کنند که قادر به چرخاندن زبان است. بنابراین ، احتمالات فنوتیپ ما عبارتند از:
- فرزندان قادر به چرخاندن زبان: 3/4 = "0.75 = 75٪"
- فرزندان قادر به چرخاندن زبان نیستند: 1/4 = "0.25 = 25٪"
روش 2 از 2: نشان دادن صلیب دی هیبرید (دو ژن)
مرحله 1. هر طرف شبکه اصلی 2x2 را برای هر ژن اضافی کپی کنید
همه ترکیبات ژنی به آسانی مونوهیبرید اصلی (تک ژنی) از بخش بالا آسان نیست. برخی فنوتیپ ها توسط بیش از یک ژن تعیین می شوند. در این مورد ، شما باید برای هر ترکیب احتمالی ، که به معنی رسم یک شبکه بزرگتر است ، حساب کنید.
- قانون اساسی چهارضلعی پونت وقتی بیش از یک ژن وجود دارد این است: "هر طرف شبکه را برای هر ژنی غیر از ژن اول ضرب کنید". به عبارت دیگر ، از آنجا که شبکه یک ژنی 2x2 است ، شبکه دو ژنی 4x4 ، شبکه سه ژنی 8x8 و غیره است.
- برای سهولت درک این مفهوم ، بیایید مثال مسئله دو ژن را دنبال کنیم. این بدان معناست که ما باید یک شبکه "4x4" بکشیم. مفاهیم این بخش در مورد سه یا چند ژن نیز کاربرد دارد - این مشکل به سادگی نیاز به شبکه بزرگتر و کار اضافی دارد.
مرحله 2. اختصاص ژن های والدین مشارکت کننده
در مرحله بعد ، ژن هایی را که هر دو والد برای ویژگی مورد مطالعه به اشتراک می گذارند ، بیابید. به دلیل ژن های متعدد درگیر ، ژنوتیپ هر والدین علاوه بر حرف اول ، دو حرف اضافی برای هر ژن دریافت می کند - با کلمه پارچه ، چهار حرف برای دو ژن ، شش حرف برای سه ژن و غیره. نوشتن ژنوتیپ مادر در بالای شبکه و ژنوتیپ پدر در سمت چپ (یا بالعکس) به عنوان یک یادآوری بصری می تواند مفید باشد.
بیایید از یک مثال کلاسیک برای نشان دادن این تضاد استفاده کنیم. یک گیاه نخود فرنگی می تواند لوبیا صاف یا چروکیده ، رنگ زرد یا سبز داشته باشد. صاف و زرد صفات غالب هستند. در این مورد ، از M و m برای نشان دادن غالب و مغلوب برای صافی و K و k برای زردی استفاده کنید. فرض کنید مادر دارای ژنوتیپ "MmKk" و ژن پدر دارای ژنوتیپ "MmKK" است
مرحله 3. ترکیبهای مختلف ژنها را در دو طرف بالا و چپ بنویسید
اکنون ، در بالای ردیف بالای شبکه و در سمت چپ ستون سمت چپ ، آلل های مختلفی را که ممکن است هر یک از والدین در آن نقش داشته باشند ، بنویسید. همانطور که هنگام برخورد با یک ژن واحد ، هر آلل به یک اندازه به ارث می رسد. با این حال ، از آنجا که ژن های زیادی وجود دارد ، هر ستون و ردیف بیش از یک حرف دریافت می کند: دو حرف برای دو ژن ، سه حرف برای سه ژن و غیره.
- در این مثال ، ما باید ترکیبات مختلف ژن هایی را که والدین از ژنوتیپ MmKk خود به ارث برده اند ، لیست کنیم. اگر ژن MmKk از مادر در طول شبکه بالا و ژن MmKk پدر در شبکه چپ داشته باشیم ، آلل های هر ژن عبارتند از:
- در امتداد شبکه بالا: "MK ، Mk ، mK ، mk"
- پایین در سمت چپ: "MK ، MK ، mK ، mK"
مرحله 4. هر شبکه را با هر ترکیب آلل پر کنید
شبکه را مانند یک ژن واحد پر کنید. اما این بار ، هر شبکه علاوه بر ژن اول ، دو حرف اضافی برای هر ژن خواهد داشت: چهار حرف برای دو ژن ، شش حرف برای سه ژن. به طور کلی ، تعداد حروف در هر شبکه باید برابر با تعداد حروف در ژنوتیپ هر والد باشد.
- در این مثال ، ما شبکه موجود را به صورت زیر پر می کنیم:
- ردیف بالا: "MMKK ، MMKk ، MmKK ، MmKk"
- خط دوم: "MMKK ، MMKk ، MmKK ، MmKk"
- خط سوم: "MmKK ، MmKk ، mmKK ، mmKk"
- ردیف پایین: "MmKK ، MmKk ، mmKK ، mmKk"
مرحله 5. فنوتیپ را برای هر یک از فرزندان بالقوه پیدا کنید
هنگامی که با چندین ژن مواجه می شوید ، هر شبکه در چهارضلعی پونت هنوز ژنوتیپ مربوط به هر یک از فرزندان بالقوه را نشان می دهد - انتخاب های بیشتری از یک ژن واحد وجود دارد. فنوتیپ برای هر شبکه ، بستگی به ژن دقیق مورد استفاده دارد. با این حال ، به طور کلی ، صفات غالب تنها برای بیان نیاز به یک آلل دارند ، در حالی که صفات مغلوب نیاز به "همه" آللهای مغلوب دارند.
- در این مثال ، از آنجا که صافی (M) و زردی (K) صفات یا صفات غالب گیاه نخود در مثال هستند ، هر شبکه حاوی حداقل یک M بزرگ نشان دهنده گیاهی با فنوتیپ صاف است و هر شبکه حاوی حداقل یک K بزرگ نشان دهنده یک محصول است. فنوتیپ زرد. گیاهان چین خورده به دو آلل کوچک و گیاهان سبز به دو آلل کوچک k نیاز دارند. از این شرایط به دست می آوریم:
- ردیف بالا: "بدون درز/زرد ، بدون درز/زرد ، صاف/زرد ، بدون درز/زرد"
- ردیف دوم: "بدون درز/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"
مرحله 6. برای تعیین احتمال هر فنوتیپ از شبکه استفاده کنید
هنگام برخورد با یک ژن واحد ، از همان تکنیک استفاده کنید تا این احتمال را پیدا کنید که هر فرزندی از هر دو والدین بتواند فنوتیپ متفاوتی داشته باشد. به عبارت دیگر ، تعداد شبکه های حاوی فنوتیپ بر تعداد کل شبکه ها برابر با احتمال هر فنوتیپ است.
- در این مثال ، احتمالات برای هر فنوتیپ عبارتند از:
- فرزندان صاف و زرد هستند: 12/16 = "3/4 = 0.75 = 75٪"
- فرزندان چروکیده و زرد رنگ هستند: 4/16 = "1/4 = 0.25 = 25٪"
- فرزندان صاف و سبز هستند: 0/16 = "0٪"
- فرزندان دارای چین و چروک و سبز: 16/0 = "0٪"
- توجه داشته باشید که از آنجایی که برای هر فرزندی دو آلل k مغلوب وجود ندارد ، هیچ یک از فرزندان سبز (0٪) نیستند.
نکات
- با عجله؟ سعی کنید از ماشین حساب آنلاین چهار ضلعی Punnett (برای مثال در این مورد) استفاده کنید ، که قادر است یک شبکه مربع Punnett را بر اساس ژن های والدین که مشخص کرده اید ایجاد و پر کند.
- به طور کلی ، صفات مغلوب به اندازه صفات غالب رایج نیستند. با این حال ، شرایطی وجود دارد که این ویژگی نادر می تواند تناسب اندام را افزایش داده و در نتیجه از طریق انتخاب طبیعی شایع تر شود. به عنوان مثال ، ویژگی مغلوب که باعث بیماریهای ارثی خون می شود ، همچنین به مالاریا مصونیت می بخشد و این امر در آب و هوای گرمسیری ضروری است.
- همه ژنها تنها دو فنوتیپ ندارند. به عنوان مثال ، چندین ژن وجود دارد که دارای فنوتیپ های جداگانه برای ترکیبات هتروزیگوت (یکی غالب ، دیگری مغلوب) است.
