Jaringan Punnett untuk persilangan dihibrid. Kisi Punnett - solusi sederhana untuk masalah yang kompleks

Bahan dari Wikipedia - ensiklopedia gratis

Jaringan Punnett, atau jaringan pannet, - tabel yang diusulkan oleh ahli genetika Inggris Reginald Punnett (1875-1967) sebagai alat yang merupakan catatan grafis untuk menentukan kompatibilitas alel dari genotipe induk. Di satu sisi alun-alun terdapat gamet betina, di sisi lain - gamet jantan. Hal ini membuat penyajian genotipe yang diperoleh dengan menyilangkan gamet induk menjadi lebih mudah dan visual.

Persilangan monohibrid

Dalam contoh ini, kedua organisme memiliki genotipe Bb. Mereka dapat menghasilkan gamet yang mengandung alel B atau b (yang pertama berarti dominan, yang kedua berarti resesif). Peluang mendapatkan keturunan dengan genotipe BB adalah 25%, Bb - 50%, bb - 25%.

Fenotip diperoleh dengan kombinasi 3:1. Contoh klasiknya adalah warna bulu tikus: misalnya B - bulu hitam, b - putih. Dalam hal ini, 75% keturunannya akan berjas hitam (BB atau Bb), sedangkan hanya 25% yang berjas putih (bb).

Persilangan dihibrid

Contoh berikut menggambarkan persilangan dihibrid antara tanaman kacang polong heterozigot. A mewakili alel dominan untuk bentuk (kacang polong bulat), a mewakili alel resesif (kacang polong keriput). B mewakili alel dominan untuk warna (kacang polong kuning), b adalah alel resesif (hijau). Jika setiap tanaman memiliki genotipe AaBb, maka karena alel bentuk dan warna tidak bergantung satu sama lain, maka terdapat empat jenis gamet dalam semua kemungkinan kombinasi: AB, Ab, aB, dan ab.

Buat 9 kacang polong kuning bulat, 3 kacang hijau bulat, 3 kacang kuning keriput, 1 kacang hijau keriput. Fenotip pada persilangan dihibrid digabungkan dengan perbandingan 9:3:3:1.

Metode pohon

Ada metode alternatif berbasis pohon, tetapi metode ini tidak menampilkan genotipe gamet dengan benar:

Bermanfaat untuk digunakan saat menyeberang

Penjelajah Ceko Gregor Mendel(1822-1884) dipertimbangkan pendiri genetika, karena dialah orang pertama, bahkan sebelum ilmu ini terbentuk, yang merumuskan hukum-hukum dasar waris. Banyak ilmuwan sebelum Mendel, termasuk ahli hibridisasi Jerman terkemuka abad ke-18. I. Kelreuter mencatat bahwa ketika menyilangkan tanaman dari varietas yang berbeda, variabilitas besar diamati pada keturunan hibrida. Namun, tidak ada yang mampu menjelaskan pemisahan kompleks dan, terlebih lagi, mereduksinya menjadi rumus yang tepat karena kurangnya metode ilmiah untuk analisis hibridologi.

Berkat pengembangan metode hibridologi Mendel berhasil menghindari kesulitan yang membingungkan para peneliti sebelumnya. G. Mendel melaporkan hasil karyanya pada tahun 1865 pada pertemuan Society of Natural Scientist di Brünn. Karyanya sendiri yang diberi judul “Eksperimen Tanaman Hibrida” kemudian diterbitkan dalam “Prosiding” masyarakat ini, namun tidak mendapat penilaian yang layak dari orang-orang sezamannya dan tetap terlupakan selama 35 tahun.

Sebagai seorang biarawan, G. Mendel melakukan eksperimen klasiknya dalam menyilangkan berbagai varietas kacang polong di taman biara di Brünn. Ia memilih 22 varietas kacang polong yang memiliki perbedaan alternatif yang jelas dalam tujuh ciri: biji berwarna kuning dan hijau, halus dan keriput, bunga merah dan putih, tanaman tinggi dan pendek, dll. Kondisi penting dari metode hibridologi adalah wajibnya penggunaan murni, yaitu sebagai orang tua. bentuk yang tidak terpecah sesuai dengan ciri-ciri yang dipelajari.

Pemilihan objek yang berhasil berperan besar dalam keberhasilan penelitian Mendel. Kacang polong adalah penyerbuk sendiri. Untuk mendapatkan hibrida generasi pertama, Mendel mengebiri bunga tanaman induk (menghilangkan kepala sari) dan melakukan penyerbukan buatan pada putik dengan serbuk sari dari induk jantan. Saat memperoleh hibrida generasi kedua, prosedur ini tidak lagi diperlukan: ia membiarkan hibrida F 1 melakukan penyerbukan sendiri, sehingga eksperimen ini tidak terlalu memakan waktu. Tanaman kacang polong berkembang biak secara eksklusif secara seksual, sehingga tidak ada penyimpangan yang dapat merusak hasil percobaan. Dan terakhir, pada kacang polong, Mendel menemukan sejumlah pasangan karakter yang sangat kontras (alternatif) dan mudah dibedakan untuk dianalisis.

Mendel memulai analisisnya dengan jenis persilangan paling sederhana - monohibrid, di mana individu induk berbeda dalam satu pasang sifat. Pola pewarisan pertama yang ditemukan Mendel adalah semua hibrida generasi pertama mempunyai fenotipe yang sama dan mewarisi sifat salah satu tetuanya. Mendel menyebut sifat ini dominan. Sifat alternatif dari orangtua lain, yang tidak muncul pada hibrida, disebut resesif. Pola yang ditemukan diberi nama Hukum Mendel I, atau hukum keseragaman hibrida generasi pertama. Selama analisis generasi kedua, pola kedua ditetapkan: pemisahan hibrida menjadi dua kelas fenotipik (dengan sifat dominan dan sifat resesif) dalam rasio numerik tertentu. Dengan menghitung jumlah individu dalam setiap kelas fenotipik, Mendel menetapkan bahwa pembelahan pada persilangan monohibrid sesuai dengan rumus 3:1 (tiga tumbuhan bersifat dominan, satu tumbuhan bersifat resesif). Pola ini disebut Hukum Mendel II, atau hukum segregasi. Pola terbuka muncul dalam analisis ketujuh pasang karakteristik, yang menjadi dasar penulis sampai pada kesimpulan tentang universalitasnya. Ketika melakukan penyerbukan sendiri hibrida F 2, Mendel memperoleh hasil sebagai berikut. Tumbuhan yang bunganya berwarna putih menghasilkan keturunan yang hanya berbunga putih saja. Tanaman dengan bunga merah berperilaku berbeda. Hanya sepertiganya yang menghasilkan keturunan seragam dengan bunga berwarna merah. Keturunan sisanya dibelah dengan perbandingan warna merah dan putih dengan perbandingan 3:1.

Di bawah ini adalah diagram pewarisan warna bunga kacang polong yang menggambarkan hukum Mendel I dan II.

Dalam upaya menjelaskan dasar sitologi pola terbuka, Mendel merumuskan gagasan kecenderungan herediter diskrit yang terdapat dalam gamet dan menentukan perkembangan karakter alternatif berpasangan. Setiap gamet membawa satu simpanan turun-temurun, yaitu. adalah “murni”. Setelah pembuahan, zigot menerima dua simpanan keturunan (satu dari ibu, yang lain dari ayah), yang tidak bercampur dan kemudian, ketika gamet dibentuk oleh hibrida, mereka juga berakhir di gamet yang berbeda. Hipotesis Mendel ini disebut aturan “kemurnian gamet”. Kombinasi kecenderungan turun-temurun pada zigot menentukan karakter apa yang akan dimiliki hibrida tersebut. Mendel melambangkan kecenderungan yang menentukan berkembangnya suatu sifat dominan dengan huruf kapital ( A), dan resesif menggunakan huruf kapital ( A). Kombinasi A A Dan Ahh dalam zigot menentukan perkembangan sifat dominan pada hibrida. Sifat resesif hanya muncul jika digabungkan ahh.

Pada tahun 1902, V. Betson mengusulkan untuk menyebut fenomena karakter berpasangan dengan istilah "alelomorfisme", dan karakter itu sendiri, dengan demikian, "alelomorfik". Menurut usulannya, organisme yang mengandung kecenderungan turun-temurun yang sama mulai disebut homozigot, dan organisme yang mengandung kecenderungan berbeda - heterozigot. Belakangan, istilah “alelomorfisme” diganti dengan istilah yang lebih pendek “alelisme” (Johansen, 1926), dan kecenderungan turun-temurun (gen) yang bertanggung jawab atas perkembangan sifat-sifat alternatif disebut “alel”.

Analisis hibridologi melibatkan persilangan timbal balik bentuk induk, yaitu. menggunakan individu yang sama terlebih dahulu sebagai induk dari pihak ibu (forward crossing) dan kemudian sebagai induk dari pihak ayah (backcrossing). Jika kedua persilangan memberikan hasil yang sama, sesuai dengan hukum Mendel, maka ini menunjukkan bahwa sifat yang dianalisis ditentukan oleh gen autosom. Jika tidak, sifat tersebut terkait dengan jenis kelamin, karena lokalisasi gen pada kromosom seks.

Sebutan huruf: P - individu induk, F - individu hibrida, ♀ dan ♂ - individu betina atau jantan (atau gamet),
huruf kapital (A) menunjukkan kecenderungan turun-temurun (gen) yang dominan, huruf kecil (a) menunjukkan gen resesif.

Di antara hibrida generasi kedua dengan warna biji kuning terdapat homozigot dominan dan heterozigot. Untuk menentukan genotipe spesifik suatu hibrida, Mendel mengusulkan persilangan hibrida dengan bentuk resesif homozigot. Itu disebut menganalisis. Saat menyilangkan heterozigot ( Ahh) dengan garis penganalisis (aa), pemisahan diamati baik berdasarkan genotipe maupun fenotipe dengan perbandingan 1:1.

Jika salah satu tetuanya adalah bentuk homozigot resesif, maka persilangan analisis secara bersamaan menjadi persilangan balik - persilangan balik antara hibrida dengan bentuk induknya. Keturunan dari persilangan tersebut ditunjuk Facebook.

Pola yang ditemukan Mendel dalam analisisnya tentang persilangan monohibrid juga muncul pada persilangan dihibrid di mana tetuanya berbeda dalam dua pasang sifat alternatif (misalnya warna biji kuning dan hijau, bentuk halus dan keriput). Namun jumlah kelas fenotipik pada F 2 menjadi dua kali lipat, dan rumus pemisahan fenotipiknya adalah 9:3:3:1 (untuk 9 individu dengan dua sifat dominan, tiga individu masing-masing dengan satu sifat dominan dan satu sifat resesif, dan satu individu dengan dua sifat dominan. sifat resesif).

Untuk memudahkan analisis pembelahan pada F 2, ahli genetika Inggris R. Punnett mengusulkan representasi grafisnya dalam bentuk kisi, yang kemudian dinamai menurut namanya ( Jaringan Punnett). Di sebelah kiri, secara vertikal, berisi gamet betina dari hibrida F1, dan di sebelah kanan - gamet jantan. Kotak bagian dalam kisi berisi kombinasi gen yang muncul ketika mereka bergabung, dan fenotipe yang sesuai dengan setiap genotipe. Jika gamet ditempatkan dalam suatu kisi dalam urutan yang ditunjukkan pada diagram, maka dalam kisi tersebut Anda dapat melihat urutan susunan genotipe: semua homozigot terletak di sepanjang satu diagonal, dan heterozigot untuk dua gen (diheterozigot) terletak di sepanjang yang lain. Semua sel lainnya ditempati oleh monoheterozigot (heterozigot untuk satu gen).

Pembelahan pada F 2 dapat direpresentasikan dengan menggunakan radikal fenotipik, yaitu. menunjukkan tidak keseluruhan genotipe, tetapi hanya gen yang menentukan fenotipe. Entri ini terlihat seperti ini:

Tanda hubung pada radikal berarti gen alel kedua dapat bersifat dominan atau resesif, dan fenotipnya akan sama.

Skema persilangan dihibrid
(Kotak punnet)

Jumlah genotipe F2 dalam kisi Punnett adalah 16, tetapi ada 9 genotipe yang berbeda, karena beberapa genotipe berulang. Frekuensi genotipe yang berbeda dijelaskan dengan aturan:

Pada persilangan dihibrid F2, semua homozigot muncul satu kali, monoheterozigot muncul dua kali, dan diheterozigot muncul empat kali. Grid Punnett berisi 4 homozigot, 8 monoheterozigot, dan 4 diheterozigot.

Pemisahan berdasarkan genotipe sesuai dengan rumus berikut:

1AABB: 2AABBb: 1AAbb: 2AaBB: 4AaBBb: 2Aabb: 1aaBB: 2aaBBb: 1aabb.

Disingkat 1:2:1:2:4:2:1:2:1.

Di antara hibrida F2, hanya dua genotipe yang mengulangi genotipe bentuk induknya: AABB Dan aabb; selebihnya, terjadi rekombinasi gen orang tua. Hal ini menyebabkan munculnya dua kelas fenotipik baru: biji kuning keriput dan biji hijau halus.

Setelah menganalisis hasil persilangan dihibrid untuk setiap pasangan karakter secara terpisah, Mendel menetapkan pola ketiga: sifat independen pewarisan pasangan karakter yang berbeda ( hukum Mendel III). Independensi dinyatakan dalam kenyataan bahwa pemisahan untuk setiap pasangan karakteristik sesuai dengan rumus persilangan monohibrid 3:1. Dengan demikian, persilangan dihibrid dapat direpresentasikan sebagai dua persilangan monohibrid yang terjadi secara bersamaan.

Seperti yang kemudian diketahui, jenis pewarisan independen disebabkan oleh lokalisasi gen pada pasangan kromosom homolog yang berbeda. Dasar sitologi segregasi Mendel adalah perilaku kromosom selama pembelahan sel dan fusi gamet selanjutnya selama pembuahan. Pada profase I pembelahan reduksi meiosis, kromosom homolog berkonjugasi, dan kemudian pada anafase I mereka menyimpang ke kutub yang berbeda, sehingga gen alelik tidak dapat memasuki gamet yang sama. Ketika mereka menyimpang, kromosom non-homolog dengan bebas bergabung satu sama lain dan berpindah ke kutub dalam kombinasi yang berbeda. Hal ini menentukan heterogenitas genetik sel germinal, dan setelah fusinya selama proses pembuahan, heterogenitas genetik zigot, dan sebagai konsekuensinya, keragaman genotipik dan fenotipik keturunannya.

Pewarisan independen dari pasangan sifat yang berbeda memudahkan penghitungan rumus segregasi pada persilangan di- dan polihibrid, karena rumus tersebut didasarkan pada rumus persilangan monohibrid sederhana. Saat menghitung, hukum probabilitas digunakan (probabilitas terjadinya dua atau lebih fenomena pada saat yang sama sama dengan produk dari probabilitasnya). Persilangan dihibrid dapat diuraikan menjadi dua, dan persilangan trihibrid menjadi tiga persilangan monohibrid independen, yang masing-masing peluang munculnya dua sifat berbeda pada F 2 adalah 3:1. Oleh karena itu, rumus pemisahan fenotip pada persilangan dihibrid F 2 akan menjadi:

(3: 1) 2 = 9: 3: 3: 1,

trihibrid (3:1) 3 = 27:9:9:9:3:3:3:1, dst.

Banyaknya fenotip pada persilangan polihibrid F2 sama dengan 2 n, dimana n adalah banyaknya pasangan sifat yang membedakan individu induknya.

Rumus untuk menghitung karakteristik hibrida lainnya disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Pola kuantitatif segregasi pada keturunan hibrida
untuk berbagai jenis penyeberangan

Perwujudan pola pewarisan yang ditemukan Mendel hanya mungkin terjadi dalam kondisi tertentu (tidak tergantung pada pelaku eksperimen). Mereka:

1. Kemungkinan pembentukan semua jenis gamet oleh hibridoma sama besarnya.
2. Semua kemungkinan kombinasi gamet selama proses pembuahan.
3. Kelangsungan hidup yang sama dari semua jenis zigot.

Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi, maka sifat segregasi pada keturunan hibrida akan berubah.

Kondisi pertama dapat dilanggar karena tidak dapat bertahannya satu atau beberapa jenis gamet, kemungkinan karena berbagai alasan, misalnya pengaruh negatif gen lain yang muncul pada tingkat gamet.

Kondisi kedua dilanggar dalam kasus pembuahan selektif, di mana terdapat peleburan preferensi jenis gamet tertentu. Selain itu, gamet dengan gen yang sama dapat berperilaku berbeda selama proses pembuahan, tergantung apakah ia betina atau jantan.

Kondisi ketiga biasanya dilanggar jika gen dominan mempunyai efek mematikan dalam keadaan homozigot. Dalam hal ini, persilangan monohibrid pada F 2 mengakibatkan matinya homozigot dominan A A alih-alih pembelahan 3:1, yang diamati adalah pembelahan 2:1. Contoh gen tersebut adalah: gen warna bulu platinum pada rubah, gen warna bulu abu-abu pada domba Shirazi. (Lebih jelasnya pada kuliah berikutnya.)

Alasan penyimpangan dari rumus segregasi Mendel juga bisa jadi karena manifestasi sifat yang tidak lengkap. Derajat manifestasi aksi gen dalam fenotipe dilambangkan dengan istilah ekspresivitas. Untuk beberapa gen, hal ini tidak stabil dan sangat bergantung pada kondisi eksternal. Contohnya adalah gen resesif untuk warna tubuh hitam pada Drosophila (mutasi kayu eboni), yang ekspresivitasnya bergantung pada suhu, akibatnya individu heterozigot untuk gen ini dapat memiliki warna gelap.

Penemuan hukum pewarisan Mendel lebih dari tiga dekade sebelum perkembangan genetika. Karya “Pengalaman dengan Tanaman Hibrida” yang diterbitkan oleh penulis tidak dipahami dan diapresiasi oleh orang-orang sezamannya, termasuk Charles Darwin. Alasan utamanya adalah pada saat karya Mendel diterbitkan, kromosom belum ditemukan dan proses pembelahan sel, yang sebagaimana disebutkan di atas, merupakan dasar sitologi pola Mendel, belum dijelaskan. Selain itu, Mendel sendiri meragukan universalitas pola yang ditemukannya ketika, atas saran K. Nägeli, ia mulai menguji hasil yang diperoleh pada objek lain - hawkweed. Tidak mengetahui bahwa penyu sisik berkembang biak secara partenogenetik dan, oleh karena itu, tidak mungkin mendapatkan hibrida darinya, Mendel benar-benar putus asa dengan hasil eksperimennya, yang tidak sesuai dengan kerangka hukumnya. Di bawah pengaruh kegagalan, dia meninggalkan penelitiannya.

Pengakuan datang ke Mendel pada awal abad kedua puluh, ketika pada tahun 1900 tiga peneliti - G. de Vries, K. Correns dan E. Cermak - secara independen menerbitkan hasil penelitian mereka, mereproduksi eksperimen Mendel, dan mengkonfirmasi kebenaran penelitiannya. kesimpulan. Karena mitosis, hampir seluruhnya meiosis (deskripsi lengkapnya selesai pada tahun 1905), serta proses pembuahan, telah dijelaskan secara lengkap, para ilmuwan dapat menghubungkan perilaku faktor keturunan Mendel dengan perilaku kromosom selama sel. divisi. Penemuan kembali hukum Mendel menjadi titik tolak perkembangan ilmu genetika.

Dekade pertama abad kedua puluh. menjadi periode pawai kemenangan Mendelisme. Pola-pola yang ditemukan Mendel ditegaskan dalam studi berbagai ciri baik pada benda tumbuhan maupun hewan. Muncullah gagasan tentang universalitas hukum Mendel. Pada saat yang sama, fakta-fakta mulai menumpuk yang tidak sesuai dengan kerangka undang-undang tersebut. Namun metode hibridologilah yang memungkinkan untuk memperjelas sifat penyimpangan ini dan memastikan kebenaran kesimpulan Mendel.

Semua pasangan karakter yang digunakan Mendel diwariskan menurut tipe dominasi penuh. Dalam hal ini, gen resesif pada heterozigot tidak berpengaruh, dan fenotipe heterozigot hanya ditentukan oleh gen dominan. Namun, sejumlah besar sifat pada tumbuhan dan hewan diwariskan menurut jenis dominasi tidak lengkap. Dalam hal ini, hibrida F 1 tidak sepenuhnya mereproduksi sifat salah satu induknya. Ekspresi sifat tersebut bersifat perantara, dengan penyimpangan yang lebih besar atau lebih kecil dalam satu arah atau yang lain.

Contoh dominasi tidak lengkap adalah warna bunga merah muda perantara pada hibrida kecantikan malam yang diperoleh dengan menyilangkan tanaman dengan warna dominan merah dan putih resesif (lihat diagram).

Skema dominasi tidak lengkap dalam pewarisan warna bunga pada keindahan malam

Terlihat dari diagram, hukum keseragaman hibrida generasi pertama berlaku dalam persilangan. Semua hibrida memiliki warna yang sama - merah muda - sebagai akibat dari dominasi gen yang tidak lengkap A. Pada generasi kedua, genotipe yang berbeda memiliki frekuensi yang sama seperti pada eksperimen Mendel, dan hanya rumus segregasi fenotipiknya yang berubah. Hal ini sesuai dengan rumus segregasi berdasarkan genotipe - 1:2:1, karena setiap genotipe memiliki ciri khasnya masing-masing. Keadaan ini memudahkan analisis, karena tidak diperlukan persilangan analitis.

Ada jenis lain dari perilaku gen alelik dalam heterozigot. Hal ini disebut kodominan dan dijelaskan dalam studi tentang pewarisan golongan darah pada manusia dan sejumlah hewan peliharaan. Dalam hal ini, hibrida yang genotipenya mengandung kedua gen alelik menunjukkan kedua sifat alternatif tersebut secara setara. Kodominan diamati ketika mewarisi golongan darah sistem A, B, 0 pada manusia. Orang-orang dengan kelompok AB(Grup IV) terdapat dua antigen berbeda dalam darah, yang sintesisnya dikendalikan oleh dua gen alelik.

Kisi Punnett adalah alat visual yang membantu ahli genetika menentukan kemungkinan kombinasi gen selama pembuahan. Grid Punnett adalah tabel sederhana yang terdiri dari sel 2x2 (atau lebih). Dengan menggunakan tabel ini dan pengetahuan tentang genotipe kedua orang tuanya, para ilmuwan dapat memprediksi kombinasi gen apa yang mungkin terjadi pada keturunannya, dan bahkan menentukan kemungkinan pewarisan sifat-sifat tertentu.

Langkah

Informasi dan definisi dasar

Untuk melewati bagian ini dan langsung ke deskripsi kisi Punnett, .

Pelajari lebih lanjut tentang konsep gen. Sebelum Anda mulai mempelajari dan menggunakan grid Punnett, Anda harus memahami beberapa prinsip dan konsep dasar. Prinsip pertama adalah bahwa semua makhluk hidup (dari mikroba kecil hingga paus biru raksasa) memilikinya gen. Gen adalah serangkaian instruksi mikroskopis yang sangat kompleks yang tertanam di hampir setiap sel organisme hidup. Intinya, pada tingkat tertentu, gen bertanggung jawab atas setiap aspek kehidupan suatu organisme, termasuk tampilannya, perilakunya, dan masih banyak lagi.

Pelajari lebih lanjut tentang konsep reproduksi seksual. Sebagian besar (tetapi tidak semua) organisme hidup yang Anda kenal menghasilkan keturunan melalui reproduksi seksual. Artinya, individu betina dan jantan menyumbangkan gennya masing-masing, dan keturunannya mewarisi sekitar setengah gen dari masing-masing orang tuanya. Grid Punnett digunakan untuk memvisualisasikan berbagai kombinasi gen orang tua.

• Reproduksi seksual bukanlah satu-satunya cara organisme hidup bereproduksi. Beberapa organisme (misalnya, banyak jenis bakteri) berkembang biak dengan sendirinya reproduksi aseksual, ketika keturunan diciptakan oleh salah satu orang tua. Dalam reproduksi aseksual, semua gen diwarisi dari satu orang tua, dan keturunannya hampir merupakan salinan persisnya.

1. Pelajari tentang konsep alel. Seperti disebutkan di atas, gen organisme hidup adalah serangkaian instruksi yang memberi tahu setiap sel apa yang harus dilakukan. Faktanya, seperti instruksi biasa yang dibagi menjadi beberapa bab, klausa, dan subklausul terpisah, bagian gen yang berbeda menunjukkan cara melakukan hal yang berbeda. Jika dua organisme memiliki "subdivisi" yang berbeda, mereka akan terlihat atau berperilaku berbeda - misalnya, perbedaan genetik dapat menyebabkan satu orang berambut hitam dan yang lain berambut terang. Berbagai jenis gen yang berbeda ini disebut alel.

   • Karena anak menerima dua set gen – satu dari masing-masing orang tua – ia akan memiliki dua salinan dari setiap alel.

2. Pelajari tentang konsep alel dominan dan resesif. Alel tidak selalu memiliki “kekuatan” genetik yang sama. Beberapa alel yang disebut dominan, tentu akan terwujud dalam penampilan dan perilaku anak. Lainnya, disebut terdesak alel hanya muncul jika tidak cocok dengan alel dominan yang “menekan” alel tersebut. Grid Punnett sering digunakan untuk menentukan seberapa besar kemungkinan seorang anak menerima alel dominan atau resesif.

   Representasi persilangan monohibrid (satu gen)

   1. Gambarlah kotak persegi 2x2. Versi paling sederhana dari kisi Punnett sangat mudah dibuat. Gambarlah sebuah persegi yang cukup besar dan bagilah menjadi empat persegi yang sama besar. Dengan cara ini Anda akan memiliki tabel dengan dua baris dan dua kolom.

      Pada setiap baris dan kolom, beri label alel induk dengan huruf. Dalam grid Punnett, kolom dicadangkan untuk alel ibu dan baris dicadangkan untuk alel ayah, atau sebaliknya. Pada setiap baris dan kolom, tulislah huruf-huruf yang mewakili alel ibu dan ayah. Saat melakukannya, gunakan huruf kapital untuk alel dominan dan huruf kecil untuk alel resesif.

      • Ini mudah dipahami dari sebuah contoh. Misalkan Anda ingin menentukan peluang suatu pasangan mempunyai anak yang dapat menjulurkan lidah. Properti ini dapat dilambangkan dengan huruf Latin R Dan R- huruf kapital menunjukkan alel dominan, dan huruf kecil menunjukkan alel resesif. Jika kedua orang tuanya heterozigot (memiliki satu salinan untuk setiap alel), maka Anda harus menulis satu huruf "R" dan satu "r" di atas hash Dan satu "R" dan satu "r" di sebelah kiri kisi-kisi.

   2. Tulis huruf yang sesuai di setiap sel. Anda dapat dengan mudah menyelesaikan kisi Punnett setelah Anda memahami alel mana yang disertakan dari masing-masing induk. Tuliskan di setiap sel kombinasi dua huruf gen yang mewakili alel dari ibu dan ayah. Dengan kata lain, ambil huruf-huruf di baris dan kolom yang sesuai dan tuliskan di sel yang ditentukan.

      Tentukan kemungkinan genotipe keturunannya. Setiap sel dari kotak Punnett yang terisi berisi sekumpulan gen yang mungkin dimiliki anak dari orang tua tersebut. Setiap sel (yaitu, setiap kumpulan alel) memiliki probabilitas yang sama - dengan kata lain, dalam kisi 2x2, masing-masing dari empat opsi yang mungkin memiliki probabilitas 1/4. Berbagai kombinasi alel yang direpresentasikan dalam grid Punnett disebut genotipe. Meskipun genotipe mewakili perbedaan genetik, hal ini tidak berarti bahwa setiap varian akan menghasilkan keturunan yang berbeda (lihat di bawah).

      • Dalam contoh grid Punnett, sepasang tetua tertentu dapat menghasilkan genotipe berikut:
      • Dua alel dominan(sel dengan dua R)
      • (sel dengan satu R dan satu r)
      • Satu alel dominan dan satu alel resesif(sel dengan R dan r) - perhatikan bahwa genotipe ini diwakili oleh dua sel
      • Dua alel resesif(sel dengan dua r)

   3. Tentukan kemungkinan fenotipe keturunannya. Fenotipe ciri fisik aktual suatu organisme yang didasarkan pada genotipenya. Contoh fenotipe adalah warna mata, warna rambut, adanya anemia sel sabit, dan sebagainya – meskipun semua ciri fisik ini ditentukan gen, tidak ada satupun yang ditentukan oleh kombinasi gen khususnya. Kemungkinan fenotip suatu keturunan ditentukan oleh karakteristik gennya. Gen yang berbeda mengekspresikan dirinya secara berbeda dalam fenotipe.

      • Mari kita asumsikan dalam contoh kita bahwa gen yang bertanggung jawab atas kemampuan menggulung lidah adalah gen yang dominan. Artinya, keturunan yang genotipenya hanya mencakup satu alel dominan pun akan mampu menggulung lidahnya menjadi tabung. Dalam hal ini, kemungkinan fenotipe berikut diperoleh:
      • Sel kiri atas: bisa menggulung lidah (dua R)
      • Sel kanan atas:
      • Sel kiri bawah: bisa menggulung lidah (satu R)
      • Sel kanan bawah: tidak bisa memutar lidah (tidak ada huruf R kapital)

   4. Tentukan probabilitas fenotipe yang berbeda berdasarkan jumlah sel. Salah satu kegunaan paling umum dari jaringan Punnett adalah untuk mencari kemungkinan terjadinya fenotipe tertentu pada keturunannya. Karena setiap sel bersesuaian dengan genotipe tertentu dan peluang kemunculan setiap genotipe adalah sama, maka untuk mencari peluang suatu fenotipe saja sudah cukup. membagi jumlah sel dengan fenotipe tertentu dengan jumlah total sel.

      • Dalam contoh kita, kisi Punnett memberi tahu kita bahwa untuk orang tua tertentu, ada empat jenis kombinasi gen yang mungkin terjadi. Tiga di antaranya berhubungan dengan keturunan yang mampu memutar lidahnya, dan satu lagi berhubungan dengan tidak adanya kemampuan tersebut. Jadi, peluang kedua kemungkinan fenotip adalah:
      • Keturunan bisa menggulung lidah : 3/4 = 0,75 = 75%
      • Keturunan tidak bisa memutar lidah: 1/4 = 0,25 = 25%

   Representasi persilangan dihibrid (dua gen)

   1. Bagilah setiap sel dari kisi 2x2 menjadi empat kotak lagi. Tidak semua kombinasi gen sesederhana persilangan monohibrid (monogenik) yang dijelaskan di atas. Beberapa fenotipe ditentukan oleh lebih dari satu gen. Dalam kasus seperti itu, semua kemungkinan kombinasi yang diperlukan harus diperhitungkan HAI meja yang lebih besar.

      • Aturan dasar penggunaan kisi Punnett bila terdapat lebih dari satu gen adalah sebagai berikut: Untuk setiap gen tambahan, jumlah sel harus digandakan. Dengan kata lain, untuk satu gen, kisi-kisi 2x2 sudah sesuai, untuk dua gen, kisi-kisi 4x4 sudah sesuai, untuk tiga gen, kisi-kisi 8x8 sudah sesuai, dan seterusnya.
      • Untuk mempermudah memahami prinsip ini, perhatikan contoh dua gen. Untuk melakukan ini kita harus menggambar kisi 4x4. Metode yang dijelaskan di bagian ini juga cocok untuk tiga gen atau lebih - Anda hanya perlu HAI Jaringan lebih besar dan lebih banyak pekerjaan.

   2. Identifikasi gen dari pihak orang tua. Langkah selanjutnya adalah menemukan gen orang tua yang bertanggung jawab atas sifat yang Anda minati. Karena Anda berurusan dengan banyak gen, Anda perlu menambahkan satu huruf lagi ke setiap genotipe orang tua—dengan kata lain, Anda perlu menggunakan empat huruf untuk dua gen, enam huruf untuk tiga gen, dan seterusnya. Sebagai pengingat, ada gunanya menuliskan genotipe ibu di atas tanda pagar dan genotipe ayah di sebelah kirinya (atau sebaliknya).

   3. Tuliskan berbagai kombinasi gen di sepanjang tepi atas dan kiri kisi. Sekarang kita dapat menulis di atas dan di sebelah kiri grid berbagai alel yang dapat diwariskan kepada keturunan dari masing-masing orangtua. Seperti halnya satu gen, setiap alel mempunyai kemungkinan yang sama untuk diturunkan. Namun, karena kita melihat banyak gen, setiap baris atau kolom akan memiliki banyak huruf: dua huruf untuk dua gen, tiga huruf untuk tiga gen, dan seterusnya.

      • Dalam kasus kita, kita harus menuliskan berbagai kombinasi gen yang dapat diwariskan oleh setiap orang tua dari genotipenya. Jika genotipe ibu SsYy di atas, dan genotipe ayah SsYY di kiri, maka untuk setiap gen diperoleh alel sebagai berikut:
      • Sepanjang tepi atas: K, K, K, K
      • Di sepanjang tepi kiri: SY, SY, SY, SY

   4. Isi sel dengan kombinasi alel yang sesuai. Tuliskan huruf ke dalam setiap sel kisi dengan cara yang sama seperti yang Anda lakukan untuk satu gen. Namun, dalam kasus ini, untuk setiap gen tambahan, dua huruf tambahan akan muncul di dalam sel: secara total, di setiap sel akan ada empat huruf untuk dua gen, enam huruf untuk empat gen, dan seterusnya. Menurut aturan umum, jumlah huruf dalam setiap sel sesuai dengan jumlah huruf dalam genotipe salah satu tetua.

      • Dalam contoh kita, sel akan diisi sebagai berikut:
      • Baris teratas: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Baris kedua: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Baris ketiga: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
      • Baris bawah: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

   5. Temukan fenotipe untuk setiap kemungkinan keturunan. Dalam kasus beberapa gen, setiap sel dalam kisi Punnett juga berhubungan dengan genotipe terpisah dari kemungkinan keturunan, jumlah genotipe ini lebih banyak dibandingkan dengan satu gen. Dan dalam hal ini, fenotipe sel tertentu ditentukan oleh gen mana yang kita pertimbangkan. Ada aturan umum bahwa agar sifat dominan dapat terwujud, kehadiran setidaknya satu alel dominan sudah cukup, sedangkan untuk sifat resesif perlu adanya Semua alel yang sesuai bersifat resesif.

      • Karena kehalusan dan biji kuning dominan pada kacang polong, dalam contoh kita, setiap sel dengan setidaknya satu huruf kapital S sama dengan tanaman dengan kacang polong halus, dan sel apa pun dengan setidaknya satu huruf besar Y sama dengan tanaman dengan fenotip biji kuning. Tanaman dengan kacang polong keriput akan diwakili oleh sel-sel dengan dua alel huruf kecil, tetapi hanya huruf kecil y yang diperlukan agar bijinya berwarna hijau. Jadi, kita mendapatkan opsi yang memungkinkan untuk bentuk dan warna kacang polong:
      • Baris teratas:
      • Baris kedua: halus/kuning, halus/kuning, halus/kuning, halus/kuning
      • Baris ketiga:
      • Baris bawah: halus/kuning, halus/kuning, keriput/kuning, keriput/kuning

   6. Tentukan probabilitas sel demi sel dari setiap fenotipe. Untuk mengetahui kemungkinan perbedaan fenotipe pada keturunan dari orang tua tertentu, gunakan metode yang sama seperti untuk gen tunggal. Dengan kata lain, probabilitas suatu fenotipe tertentu sama dengan jumlah sel yang bersesuaian dibagi dengan jumlah total sel.

      • Dalam contoh kita, probabilitas setiap fenotipe adalah:
      • Keturunan kacang polong halus dan kuning : 16/12 = 3/4 = 0,75 = 75%
      • Keturunan kacang polong keriput dan kuning : 16/4 = 1/4 = 0,25 = 25%
      • Keturunan dengan kacang polong halus dan hijau: 0/16 = 0%
      • Keturunan dengan kacang keriput dan hijau: 0/16 = 0%
      • Perhatikan bahwa ketidakmampuan untuk mewarisi dua alel resesif y mengakibatkan tidak ada tanaman dengan butiran hijau di antara kemungkinan keturunannya.
   • Ingatlah bahwa setiap gen orang tua baru menggandakan jumlah sel dalam jaringan Punnett. Misalnya, dengan satu gen dari masing-masing orangtua Anda mendapatkan kotak 2x2, untuk dua gen Anda mendapatkan kotak 4x4, dan seterusnya. Dalam kasus lima gen, ukuran tabelnya adalah 32x32!

Telah diketahui bahwa komposisi kisi Punnett banyak digunakan untuk memecahkan masalah genetika dalam genetika Mendel. Kemampuan membangun kisi Punnett dengan benar akan berguna bagi anak sekolah dan siswa dalam pelajaran biologi. Namun ahli genetika profesional juga menggunakan keterampilan ini dalam pekerjaan mereka. Apa itu jaringan Punnett?

Kisi Punnett adalah metode grafis yang diusulkan oleh ahli genetika Inggris Reginald Punnett pada tahun 1906, yang secara visual menunjukkan semua kemungkinan kombinasi berbagai jenis gamet dalam persilangan atau eksperimen pemuliaan tertentu (setiap gamet adalah kombinasi dari satu alel ibu dan satu alel ayah untuk masing-masing, gen dipelajari dalam persilangan).

Grid Punnett tampak seperti tabel dua dimensi, di mana gamet dari salah satu induk ditulis di bagian atas, dan gamet dari induk kedua ditulis secara vertikal di bagian kiri. Dan pada sel tabel pada perpotongan baris dan kolom, genotipe keturunannya dicatat dalam bentuk kombinasi gamet tersebut. Hal ini membuatnya sangat mudah untuk menentukan probabilitas setiap genotipe dalam suatu persilangan.

Menyusun grid Punnett dalam persilangan monohibrid

Dalam persilangan monohibrid, pewarisan satu gen diperiksa. Pada persilangan monohibrid klasik, setiap gen mempunyai dua alel. Misalnya, kita akan mengambil organisme ibu dan ayah dengan genotipe yang sama - “Gg”. Dalam genetika, huruf kapital digunakan untuk menunjukkan alel dominan, dan huruf kecil untuk alel resesif. Genotipe ini hanya dapat menghasilkan dua jenis gamet, yang mengandung alel “G” atau alel “g”.

Kisi Punnett kita akan terlihat seperti ini:

Dengan menjumlahkan genotipe yang sama dalam kisi Punnett untuk keturunan kita, kita mendapatkan rasio genotipe berikut: 1 (25%) GG: 2 (50%) GG: 1 (25%) GG adalah rasio genotipe tipikal (1:02 :01) untuk persilangan monohibrid. Alel dominan akan menutupi alel resesif, artinya organisme dengan genotipe “GG” dan “Gg” mempunyai fenotipe yang sama.

Misalnya, jika alel “G” menghasilkan warna kuning dan alel “g” menghasilkan warna hijau, maka genotipe “gg” akan berfenotipe hijau, dan genotipe “GG” dan “Gg” akan berfenotipe kuning. fenotip. Dengan menjumlahkan nilai-nilai dalam grid, kita akan mendapatkan 3G- (fenotipe kuning) dan 1gg (fenotipe hijau) - ini adalah rasio fenotipik tipikal (3:1) untuk persilangan monohibrid. Dan probabilitas yang sesuai untuk keturunannya adalah 75%G-: 25%gg.

Kisi Punnett dan pewarisan Mendel

Hasil ini pertama kali diperoleh dalam percobaan Gregor Mendel dengan tanaman – kacang polong (Pisum sativum). Menafsirkan hasil, Mendel membuat kesimpulan sebagai berikut:

• Setiap sifat suatu organisme dikendalikan oleh sepasang alel.
• Jika suatu organisme mengandung dua alel berbeda untuk suatu sifat tertentu, maka salah satunya (dominan) dapat memanifestasikan dirinya, sepenuhnya menekan manifestasi yang lain (resesif).
• Selama meiosis, setiap pasangan alel berpisah (split) dan setiap gamet menerima satu dari setiap pasangan alel (prinsip pembelahan).

Tanpa hukum-hukum dasar ini kita tidak akan mampu menyelesaikan masalah genetik apa pun. Setelah menetapkan kemampuan untuk memprediksi hasil dari sepasang sifat alternatif, Mendel melanjutkan mempelajari pewarisan dua pasang sifat tersebut.

Menyusun grid Punnett dalam persilangan dihibrid

Persilangan dihibrid menguji pewarisan dua gen. Untuk persilangan dihibrid, kita dapat membuat kisi Punnett hanya jika gen diwariskan secara independen satu sama lain - ini berarti bahwa ketika gamet ibu dan ayah terbentuk, alel apa pun dari satu pasangan dapat masuk ke masing-masing gen bersama dengan alel lain dari pasangan lainnya. . Prinsip distribusi independen ini ditemukan oleh Mendel dalam percobaan persilangan dihibrid dan polihibrid.

Kami memiliki dua gen - Bentuk dan Warna. Untuk bentuk: "R" adalah alel dominan yang menghasilkan bentuk kacang polong halus, dan "w" adalah alel resesif yang menghasilkan bentuk kacang polong keriput. Untuk warna: "Y" adalah alel dominan yang menentukan warna kuning, dan "g" adalah alel resesif yang memberi warna hijau pada kacang polong. Tanaman jantan dan betina memiliki genotipe yang sama - "RwYg" (halus, kuning).

Pertama, Anda perlu menentukan semua kemungkinan kombinasi gamet, untuk ini Anda juga dapat menggunakan grid Punnett:

Jadi, tumbuhan heterozigot dapat menghasilkan empat jenis gamet dengan semua kemungkinan kombinasi: RY, Rg, wY, wg. Sekarang mari kita buat kisi Punnett untuk genotipe:

Dengan menjumlahkan genotipe yang sama dalam kisi Punnett untuk keturunan kita, kita memperoleh rasio dan probabilitas berdasarkan genotipe berikut: 1(6,25%) RRYY: 2(12,5%) RwYY: 1(6,25%) wwYY: 2(12,5 %) RRYg: 4(25%) RwYg: 2(12.5%) wwYg: 1(6.25%) RRgg: 2(12.5%) Rwgg: 1(6.25%) wwgg. Dan karena sifat dominan menutupi sifat resesif, kita memperoleh rasio dan probabilitas fenotipe berikut: 9(56,25%) R-Y- (halus, kuning): 3(18,75%) R-gg (halus, hijau): 3 (18,75%) wwY- (keriput, kuning) : 1(6,25%)wwgg (keriput, hijau). Rasio fenotipik ini, 9:3:3:1, merupakan ciri khas persilangan dihibrid.

Konstruksi jaringan Punnett pada persilangan trihibrid.

Membangun jaringan Punnett untuk persilangan antara dua tanaman heterozigot untuk tiga gen akan lebih sulit. Untuk mengatasi masalah ini kita dapat menggunakan pengetahuan kita tentang matematika. Untuk menentukan semua kemungkinan kombinasi gamet pada persilangan trihibrid, kita harus mengingat kembali penyelesaian polinomial.

• Mari kita buat polinomial untuk persilangan ini: (A + a) X (B + b) X (C + c).
• Mari kalikan ekspresi di tanda kurung pertama dengan ekspresi di tanda kurung kedua - kita mendapatkan: (AB + Ab + aB + ab) X (C + c).
• Sekarang kalikan ekspresi ini dengan ekspresi di braket ketiga - kita mendapatkan: ABC + ABc + AbC + Abc + aBC + aBc + abC + abc.

Dengan demikian, mereka dapat menghasilkan delapan jenis gamet dengan semua kemungkinan kombinasi. Solusi ini dapat diilustrasikan menggunakan kisi Punnett:

Sekarang mari kita buat kisi Punnett untuk genotipe (tabel akan memiliki 64 sel):

Individu pada generasi F 1 merupakan hasil persilangan dua organisme induk yaitu jantan dan betina. Masing-masing dapat membentuk sejumlah jenis gamet tertentu. Setiap gamet dari satu organisme memiliki kemungkinan yang sama untuk bertemu dengan gamet dari organisme lain selama pembuahan. Oleh karena itu, jumlah total zigot yang mungkin dapat dihitung dengan mengalikan semua jenis gamet dari kedua organisme.

Persilangan monohibrid

Contoh 7.1. Tuliskan genotipe individu generasi pertama pada persilangan dua individu: homozigot untuk gen dominan dan homozigot untuk gen resesif.

Mari kita tuliskan huruf penunjukan genotipe pasangan induk dan gamet yang dibentuknya.

R AA x aa

Gamet A a

Dalam hal ini masing-masing organisme menghasilkan gamet yang sejenis, oleh karena itu bila gamet bergabung akan selalu terbentuk individu dengan genotipe Aa. Individu hibrida yang dikembangkan dari gamet tersebut akan seragam tidak hanya dalam genotipe, tetapi juga dalam fenotipe: semua individu akan membawa sifat dominan (menurut hukum keseragaman pertama Mendel pada generasi pertama).

Untuk memudahkan pencatatan genotipe keturunannya, pertemuan gamet biasanya ditandai dengan tanda panah atau garis lurus yang menghubungkan gamet organisme jantan dan betina.

Contoh 7.2. Tentukan dan catat genotipe individu generasi pertama ketika menyilangkan dua individu heterozigot yang dianalisis untuk sifat yang sama.

R Aa x Aa

Gamet A; A A; A

F 1 AA; Aa Aa; ahh

Setiap induk menghasilkan dua jenis gamet. Tanda panah menunjukkan bahwa salah satu dari dua gamet individu betina dapat bertemu dengan salah satu dari dua gamet individu jantan. Oleh karena itu, empat varian gamet dimungkinkan dan individu dengan genotipe berikut terbentuk pada keturunannya: AA, Aa, Aa, aa.

Contoh 7.3. Rambut bisa berwarna terang atau gelap. Gen warna gelap bersifat dominan. Seorang wanita heterozigot dan seorang pria homozigot berambut hitam mengadakan pernikahan. Genotipe apa yang diharapkan pada anak generasi pertama?

sifat: gen

warna gelap: A

warna terang: a

R Aa x AA

gelap gelap

Gamet A; A A

gelap gelap

Persilangan dihibrid

Jumlah dan jenis zigot pada persilangan dihibrid bergantung pada susunan gen non-alel.

Jika gen non-alel yang bertanggung jawab atas sifat-sifat berbeda terletak pada satu pasang kromosom homolog, maka jumlah jenis gamet pada organisme diheterozigot dengan genotipe Aa BB akan sama dengan dua: AB dan ab. Ketika dua organisme tersebut disilangkan, pembuahan akan menghasilkan pembentukan empat zigot. Pencatatan hasil persilangan tersebut akan terlihat seperti ini:

R AVav x Avav

Gamet AB; av av; aduh

F 1 ABAB; ABav; ABav; Benar

Organisme diheterozigot yang mengandung gen non-alel pada kromosom non-homolog memiliki genotipe AaBb dan membentuk empat jenis gamet.

Bila dua individu tersebut disilangkan, kombinasi gametnya akan menghasilkan 4x4 = 16 pilihan genotipe. Genotipe individu yang dihasilkan dapat dicatat secara berurutan satu demi satu, seperti yang kita lakukan pada persilangan monohibrid. Namun, pencatatan baris demi baris seperti itu akan terlalu rumit dan sulit untuk dianalisis selanjutnya. Ahli genetika Inggris Punnett mengusulkan untuk mencatat hasil persilangan dalam bentuk tabel, yang dinamai menurut nama ilmuwannya - jaringan Punnett.

Pertama, genotipe pasangan induk dan jenis gametnya dicatat seperti biasa, kemudian dibuat kisi-kisi yang jumlah kolom vertikal dan horizontalnya sesuai dengan jumlah jenis gamet individu induk. Gamet individu betina ditulis secara horizontal di bagian atas, dan gamet individu jantan ditulis secara vertikal di sebelah kiri. Pada perpotongan garis imajiner vertikal dan horizontal yang berasal dari gamet induk, genotipe keturunannya dicatat.