Mriežka Punnett pre dihybridné kríženie. Punnettova mriežka – jednoduché riešenie zložitých problémov

Materiál z Wikipédie – voľnej encyklopédie

Punnettova mriežka, alebo Mriežka pannet, - tabuľka navrhnutá anglickým genetikom Reginaldom Punnettom (1875-1967) ako nástroj, ktorý je grafickým záznamom na určenie kompatibility alel z rodičovských genotypov. Pozdĺž jednej strany námestia sú ženské gaméty, pozdĺž druhej - mužské. Vďaka tomu je jednoduchšie a názornejšie prezentovať genotypy získané krížením rodičovských gamét.

Monohybridný kríženec

V tomto príklade majú oba organizmy genotyp Bb. Môžu produkovať gaméty obsahujúce alelu B alebo b (prvá znamená dominanciu, druhá recesívnu). Pravdepodobnosť potomka s genotypom BB je 25%, Bb - 50%, bb - 25%.

Fenotypy sa získavajú v kombinácii 3:1. Klasickým príkladom je farba srsti potkana: napríklad B - čierna srsť, b - biela. V tomto prípade bude mať 75 % potomkov čiernu srsť (BB alebo Bb), zatiaľ čo iba 25 % bude mať bielu srsť (bb).

Dihybridný kríž

Nasledujúci príklad ilustruje dihybridné kríženie medzi heterozygotnými rastlinami hrachu. A predstavuje dominantnú alelu pre tvar (okrúhly hrášok), a predstavuje recesívnu alelu (vrásčitý hrášok). B predstavuje dominantnú alelu pre farbu (žltý hrášok), b je recesívna alela (zelená). Ak má každá rastlina genotyp AaBb, potom, keďže alely tvaru a farby sú nezávislé, môžu existovať štyri typy gamét vo všetkých možných kombináciách: AB, Ab, aB a ab.

Vytvára 9 okrúhlych žltých hrách, 3 okrúhle zelené hrášky, 3 zvrásnené žlté hrášky, 1 zvrásnený zelený hrášok. Fenotypy v dihybridnom krížení sú kombinované v pomere 9:3:3:1.

Stromová metóda

Existuje alternatívna metóda založená na stromoch, ktorá však nezobrazuje genotypy gamét správne:

Je výhodné použiť pri krížení

český prieskumník Gregor Mendel(1822-1884) uvažoval zakladateľ genetiky, keďže ako prvý, ešte predtým, ako sa táto veda sformovala, sformuloval základné zákony dedičnosti. Mnoho vedcov pred Mendelom, vrátane vynikajúceho nemeckého hybridizátora z 18. storočia. I. Kelreuter poznamenal, že pri krížení rastlín patriacich k rôznym odrodám sa pozoruje veľká variabilita hybridného potomstva. Nikto však nedokázal vysvetliť zložité štiepenie a navyše ho zredukovať na presné vzorce kvôli chýbajúcej vedeckej metóde hybridologickej analýzy.

Vďaka vývoju hybridologickej metódy sa Mendelovi podarilo vyhnúť sa ťažkostiam, ktoré zmiatli skorších výskumníkov. O výsledkoch svojej práce referoval G. Mendel v roku 1865 na stretnutí Spoločnosti prírodovedcov v Brünne. Samotná práca s názvom „Experimenty on Plant Hybrids“ bola neskôr publikovaná v „Proceedings“ tejto spoločnosti, ale nedostala náležité hodnotenie od súčasníkov a zostala zabudnutá na 35 rokov.

G. Mendel ako mních robil svoje klasické pokusy kríženia rôznych odrôd hrachu v kláštornej záhrade v Brünne. Vybral 22 odrôd hrachu, ktoré mali jasné alternatívne rozdiely v siedmich charakteristikách: semená žlté a zelené, hladké a vrásčité, kvety červené a biele, rastliny vysoké a nízke atď. Dôležitou podmienkou hybridologickej metódy bolo povinné používanie čistých, t.j. ako rodičov. formy, ktoré sa neštiepia podľa študovaných charakteristík.

Úspešný výber objektu zohral hlavnú úlohu v úspechu Mendelovho výskumu. Hrach je samoopeľovač. Na získanie hybridov prvej generácie Mendel vykastroval kvety materskej rastliny (odstránil prašníky) a piestiky umelo opelil peľom samčieho rodiča. Pri získavaní hybridov druhej generácie už tento postup nebol potrebný: jednoducho nechal hybridy F 1 na samoopelenie, vďaka čomu bol experiment menej náročný na prácu. Rastliny hrachu sa rozmnožovali výlučne sexuálne, takže žiadne odchýlky nemohli skresliť výsledky experimentu. A nakoniec, v hrášku Mendel objavil dostatočný počet párov výrazne kontrastných (alternatívnych) a ľahko rozlíšiteľných párov znakov na analýzu.

Mendel začal svoju analýzu najjednoduchším typom kríženia - monohybridom, v ktorom sa rodičovské jedince líšia v jednom páre znakov. Prvým vzorom dedičnosti, ktorý objavil Mendel, bolo, že všetky hybridy prvej generácie mali rovnaký fenotyp a zdedili črtu jedného z rodičov. Mendel túto vlastnosť nazval dominantnou. Alternatívny znak druhého rodiča, ktorý sa u krížencov nevyskytoval, sa nazýval recesívny. Objavený vzor bol pomenovaný I Mendelovho zákona, alebo zákon uniformity krížencov 1. generácie. Počas analýzy druhej generácie bol stanovený druhý vzorec: rozdelenie hybridov do dvoch fenotypových tried (s dominantným znakom a s recesívnym znakom) v určitých číselných pomeroch. Spočítaním počtu jedincov v každej fenotypovej triede Mendel zistil, že rozdelenie v monohybridnom krížení zodpovedá vzorcu 3: 1 (tri rastliny s dominantným znakom, jedna s recesívnym znakom). Tento vzor sa nazýva Mendelov zákon II alebo zákon segregácie. Pri analýze všetkých siedmich párov charakteristík sa objavili otvorené vzory, na základe ktorých autor dospel k záveru o ich univerzálnosti. Pri samoopelení F 2 hybridov Mendel získal nasledujúce výsledky. Rastliny s bielymi kvetmi produkovali potomstvo iba s bielymi kvetmi. Rastliny s červenými kvetmi sa správali inak. Iba tretina z nich dala jednotné potomstvo s červenými kvetmi. Potomkovia zvyšku boli rozdelení v pomere červenej a bielej farby v pomere 3: 1.

Nižšie je uvedený diagram dedičnosti farby kvetu hrachu, ktorý ilustruje Mendelove zákony I a II.

V snahe vysvetliť cytologický základ otvorených vzorov Mendel sformuloval myšlienku diskrétnych dedičných sklonov obsiahnutých v gamétach a určujúcich vývoj párových alternatívnych znakov. Každá gaméta nesie jedno dedičné ložisko, t.j. je „čistý“. Po oplodnení dostane zygota dve dedičné ložiská (jedno od matky, druhé od otca), ktoré sa nemiešajú a neskôr, keď sa hybridom tvoria gaméty, končia aj v rôznych gamétach. Táto Mendelova hypotéza sa nazývala pravidlo „čistoty gamét“. Kombinácia dedičných sklonov v zygote určuje, aký charakter bude mať hybrid. Mendel označil sklon, ktorý určuje rozvoj dominantného znaku, veľkým písmenom ( A) a recesívne sú veľké písmená ( A). Kombinácia AA A Aha v zygote určuje vývoj dominantného znaku u hybrida. Recesívny znak sa objaví len vtedy, keď sa skombinuje aha.

V. Betson v roku 1902 navrhol označiť fenomén párových znakov pojmom „alelomorfizmus“ a samotné znaky podľa toho „alelomorfné“. Podľa jeho návrhu sa organizmy obsahujúce rovnaké dedičné sklony začali nazývať homozygotné a tie, ktoré obsahujú odlišné sklony - heterozygotné. Neskôr bol termín „alelomorfizmus“ nahradený kratším termínom „alelizmus“ (Johansen, 1926) a dedičné sklony (gény) zodpovedné za vývoj alternatívnych znakov sa nazývali „alelické“.

Hybridologický rozbor zahŕňa recipročné kríženie rodičovských foriem, t.j. použitím toho istého jedinca najprv ako rodiča z matky (dopredné kríženie) a potom ako rodiča z otcovej strany (spätné kríženie). Ak oba kríženia prinesú rovnaké výsledky zodpovedajúce Mendelovým zákonom, znamená to, že analyzovaný znak je určený autozomálnym génom. V opačnom prípade je táto vlastnosť spojená s pohlavím v dôsledku lokalizácie génu na pohlavnom chromozóme.

Označenie písmen: P - rodičovský jedinec, F - hybridný jedinec, ♀ a ♂ - samica alebo samec jedinec (alebo gaméta),
veľké písmeno (A) je dominantná dedičná dispozícia (gén), malé písmeno (a) je recesívny gén.

Medzi hybridmi druhej generácie so žltou farbou semien sú dominantní homozygoti aj heterozygoti. Na určenie špecifického genotypu hybridu Mendel navrhol kríženie hybridu s homozygotnou recesívnou formou. Hovorí sa tomu analýza. Pri krížení heterozygota ( Aha) s čiarou analyzátora (aa) sa štiepenie pozoruje podľa genotypu aj fenotypu v pomere 1: 1.

Ak je jeden z rodičov homozygotná recesívna forma, potom sa analyzované kríženie súčasne stáva spätným krížením - spätným krížením hybridu s rodičovskou formou. Potomkovia z takéhoto kríženia sú určení Fb.

Vzory, ktoré Mendel objavil vo svojej analýze monohybridných krížení, sa objavili aj u dihybridných krížení, v ktorých sa rodičia líšili v dvoch pároch alternatívnych znakov (napríklad žltá a zelená farba semien, hladký a zvrásnený tvar). Počet fenotypových tried v F 2 sa však zdvojnásobil a vzorec fenotypového rozdelenia bol 9: 3: 3: 1 (pre 9 jedincov s dvoma dominantnými znakmi, traja jedinci, každý s jedným dominantným a jedným recesívnym znakom, a jeden jedinec s dvoma recesívne črty).

Na uľahčenie analýzy štiepenia v F 2 anglický genetik R. Punnett navrhol jeho grafické znázornenie vo forme mriežky, ktorá sa začala nazývať po jeho mene ( Punnettova mriežka). Vľavo vertikálne obsahuje ženské gaméty hybridu F1 a vpravo - mužské. Vnútorné štvorce mriežky obsahujú kombinácie génov, ktoré vznikajú, keď sa spájajú, a fenotyp zodpovedajúci každému genotypu. Ak sú gaméty umiestnené v mriežke v poradí znázornenom na diagrame, potom si v mriežke môžete všimnúť poradie v usporiadaní genotypov: všetci homozygoti sa nachádzajú pozdĺž jednej uhlopriečky a heterozygoti pre dva gény (diheterozygoti) sa nachádzajú pozdĺž ostatný. Všetky ostatné bunky sú obsadené monoheterozygotmi (heterozygotmi pre jeden gén).

Štiepenie v F2 môže byť znázornené pomocou fenotypových radikálov, t.j. označujúci nie celý genotyp, ale iba gény, ktoré určujú fenotyp. Tento záznam vyzerá takto:

Čiarky v radikáloch znamenajú, že druhé alelické gény môžu byť dominantné alebo recesívne a fenotyp bude rovnaký.

Schéma dihybridného kríženia
(mriežka Punnet)

Celkový počet genotypov F2 v Punnettovej mriežke je 16, ale existuje 9 rôznych genotypov, pretože niektoré genotypy sa opakujú. Frekvencia rôznych genotypov je opísaná pravidlom:

Pri F2 dihybridnom krížení sa všetci homozygoti vyskytujú raz, monoheterozygoti sa vyskytujú dvakrát a diheterozygoti sa vyskytujú štyrikrát. Punnettova mriežka obsahuje 4 homozygotov, 8 monoheterozygotov a 4 diheterozygotov.

Segregácia podľa genotypu zodpovedá nasledujúcemu vzorcu:

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

Skrátene 1:2:1:2:4:2:1:2:1.

Spomedzi F2 hybridov iba dva genotypy opakujú genotypy rodičovských foriem: AABB A aabb; vo zvyšku došlo k rekombinácii rodičovských génov. Viedlo to k vzniku dvoch nových fenotypových tried: žlté zvrásnené semená a zelené hladké semená.

Po analýze výsledkov dihybridného kríženia pre každý pár znakov samostatne, Mendel stanovil tretí vzor: nezávislú povahu dedičnosti rôznych párov znakov ( Mendelov zákon III). Nezávislosť je vyjadrená v skutočnosti, že rozdelenie pre každý pár charakteristík zodpovedá vzorcu monohybridného kríženia 3: 1. Dihybridné kríženie teda možno reprezentovať ako dva súčasne sa vyskytujúce monohybridné.

Ako sa zistilo neskôr, nezávislý typ dedičnosti je spôsobený lokalizáciou génov v rôznych pároch homológnych chromozómov. Cytologickým základom mendelovskej segregácie je správanie sa chromozómov pri delení buniek a následné splynutie gamét pri oplodnení. V profáze I redukčného delenia meiózy sa homológne chromozómy konjugujú a potom sa v anafáze I rozchádzajú na rôzne póly, vďaka čomu alelické gény nemôžu vstúpiť do rovnakej gaméty. Keď sa rozchádzajú, nehomologické chromozómy sa navzájom voľne spájajú a presúvajú sa k pólom v rôznych kombináciách. To určuje genetickú heterogenitu zárodočných buniek a po ich fúzii počas procesu oplodnenia genetickú heterogenitu zygot a v dôsledku toho genotypovú a fenotypovú diverzitu potomstva.

Nezávislá dedičnosť rôznych párov vlastností uľahčuje výpočet segregačných vzorcov v di- a polyhybridných kríženiach, pretože sú založené na jednoduchých monohybridných krížových vzorcoch. Pri výpočte sa používa zákon pravdepodobnosti (pravdepodobnosť výskytu dvoch alebo viacerých javov súčasne sa rovná súčinu ich pravdepodobností). Dihybridný kríženec sa dá rozložiť na dva a trihybridný na tri nezávislé monohybridné krížence, pri každom z nich je pravdepodobnosť prejavu dvoch rôznych znakov v F 2 rovná 3: 1. Preto vzorec na rozdelenie fenotypu v dihybridnom krížení F2 bude:

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

trihybrid (3: 1) 3 = 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1 atď.

Počet fenotypov v F2 polyhybridnom krížení sa rovná 2 n, kde n je počet párov charakteristík, v ktorých sa líšia rodičovské jedince.

Vzorce na výpočet ďalších charakteristík hybridov sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Kvantitatívne vzorce segregácie u hybridných potomkov
pre rôzne typy prechodov

Prejav vzorcov dedičnosti objavených Mendelom je možný len za určitých podmienok (nezávisle od experimentátora). Oni sú:

1. Rovnako pravdepodobná tvorba hybridómami všetkých odrôd gamét.
2. Všetky možné kombinácie gamét počas procesu oplodnenia.
3. Rovnaká životaschopnosť všetkých odrôd zygot.

Ak tieto podmienky nie sú splnené, mení sa povaha segregácie u hybridných potomkov.

Prvá podmienka môže byť porušená v dôsledku neživotaschopnosti jedného alebo druhého typu gaméty, možno z rôznych dôvodov, napríklad negatívny účinok iného génu prejavujúci sa na hernej úrovni.

Druhá podmienka je porušená v prípade selektívneho oplodnenia, pri ktorom dochádza k prednostnému splynutiu určitých typov gamét. Okrem toho sa gaméta s rovnakým génom môže počas procesu oplodnenia správať odlišne v závislosti od toho, či ide o samicu alebo samca.

Tretia podmienka je zvyčajne porušená, ak má dominantný gén v homozygotnom stave letálny účinok. V tomto prípade v F 2 monohybridné kríženie v dôsledku smrti dominantných homozygotov AA namiesto štiepenia 3 : 1 sa pozoruje štiepenie 2 : 1. Príkladmi takýchto génov sú: gén pre platinovú farbu srsti u líšok, gén pre sivú farbu srsti u oviec Shirazi. (Bližšie informácie v ďalšej prednáške.)

Príčinou odchýlky od mendelovských segregačných vzorcov môže byť aj neúplný prejav znaku. Stupeň prejavu pôsobenia génov vo fenotype označujeme pojmom expresivita. Pre niektoré gény je nestabilný a veľmi závislý od vonkajších podmienok. Príkladom je recesívny gén pre čiernu farbu tela u Drosophila (mutácia eben), ktorého expresivita závisí od teploty, v dôsledku čoho môžu mať jedinci heterozygotní pre tento gén tmavú farbu.

Mendelov objav zákonov dedičnosti predbehol o viac ako tri desaťročia vývoj genetiky. Dielo „Skúsenosť s rastlinnými hybridmi“, ktoré vydal autor, nebolo chápané a ocenené jeho súčasníkmi, vrátane Charlesa Darwina. Hlavným dôvodom je to, že v čase publikovania Mendelovej práce ešte neboli objavené chromozómy a proces bunkového delenia, ktorý, ako už bolo spomenuté vyššie, predstavoval cytologický základ Mendelových vzorcov, ešte nebol opísaný. O univerzálnosti vzorov, ktoré objavil, navyše pochyboval aj sám Mendel, keď na radu K. Nägeliho začal preverovať výsledky získané na inom objekte – jastrabine. Keďže nevedel, že jastrabník sa rozmnožuje partenogeneticky, a preto z neho nie je možné získať hybridy, výsledky experimentov, ktoré nezapadali do rámca jeho zákonov, Mendela úplne odradili. Pod vplyvom neúspechu svoj výskum opustil.

Uznanie prišlo k Mendelovi na samom začiatku dvadsiateho storočia, keď v roku 1900 traja výskumníci - G. de Vries, K. Correns a E. Cermak - nezávisle publikovali výsledky svojich štúdií, reprodukovali Mendelove experimenty a potvrdili správnosť jeho závery . Keďže v tom čase bola úplne opísaná mitóza, takmer úplná meióza (jej úplný popis bol dokončený v roku 1905), ako aj proces oplodnenia, vedci dokázali spojiť správanie mendelovských dedičných faktorov so správaním chromozómov počas buniek. divízie. Znovuobjavenie Mendelových zákonov sa stalo východiskom pre rozvoj genetiky.

Prvé desaťročie dvadsiateho storočia. sa stalo obdobím víťazného pochodu mendelizmu. Vzory objavené Mendelom sa potvrdili pri štúdiu rôznych charakteristík v rastlinných aj živočíšnych objektoch. Vznikla myšlienka univerzálnosti Mendelových zákonov. Zároveň sa začali hromadiť skutočnosti, ktoré nezapadali do rámca týchto zákonov. Ale práve hybridologická metóda umožnila objasniť povahu týchto odchýlok a potvrdiť správnosť Mendelových záverov.

Všetky dvojice znakov, ktoré Mendel používal, sa dedili podľa typu úplnej dominancie. V tomto prípade recesívny gén u heterozygota nemá žiadny účinok a fenotyp heterozygota je určený výlučne dominantným génom. Veľké množstvo vlastností u rastlín a zvierat sa však dedí podľa typu neúplnej dominancie. V tomto prípade F1 hybrid úplne nereprodukuje znak jedného alebo druhého rodiča. Prejav znaku je stredný, s väčšou alebo menšou odchýlkou ​​v jednom alebo druhom smere.

Príkladom neúplnej dominancie môže byť stredná ružová farba kvetov hybridov nočnej krásy získaná krížením rastlín s dominantnou červenou a recesívnou bielou farbou (pozri obrázok).

Schéma neúplnej dominancie v dedičnosti farby kvetov v nočnej kráse

Ako vidno z diagramu, pri krížení platí zákon uniformity hybridov prvej generácie. Všetky hybridy majú rovnakú farbu - ružovú - v dôsledku neúplnej dominancie génu A. V druhej generácii majú rôzne genotypy rovnakú frekvenciu ako v Mendelovom experimente a mení sa iba vzorec fenotypovej segregácie. Zhoduje sa so vzorcom na segregáciu podľa genotypu - 1: 2: 1, pretože každý genotyp má svoju vlastnú charakteristiku. Táto okolnosť uľahčuje analýzu, pretože nie je potrebné analytické kríženie.

U heterozygota existuje iný typ správania alelických génov. Nazýva sa to kodominancia a je opísaná pri štúdiu dedenia krvných skupín u ľudí a množstva domácich zvierat. V tomto prípade hybrid, ktorého genotyp obsahuje oba alelické gény, vykazuje oba alternatívne znaky rovnako. Kodominancia sa pozoruje pri dedení krvných skupín systému A, B, 0 u ľudí. Ľudia so skupinou AB(IV. skupina) sa v krvi nachádzajú dva rôzne antigény, ktorých syntézu riadia dva alelické gény.

Mriežka Punnett je vizuálny nástroj, ktorý pomáha genetikom určiť možné kombinácie génov počas oplodnenia. Punnettova mriežka je jednoduchá tabuľka 2x2 (alebo viacerých) buniek. Pomocou tejto tabuľky a znalosti genotypov oboch rodičov môžu vedci predpovedať, aké kombinácie génov sú možné u potomkov, a dokonca určiť pravdepodobnosť zdedenia určitých vlastností.

Kroky

Základné informácie a definície

Ak chcete preskočiť túto časť a prejsť priamo na popis mriežky Punnett, .

Prečítajte si viac o koncepte génov. Skôr ako sa začnete učiť a používať Punnettovu mriežku, mali by ste sa oboznámiť s niektorými základnými princípmi a konceptmi. Prvým takýmto princípom je, že všetky živé veci (od drobných mikróbov až po obrovské modré veľryby) majú génov. Gény sú neuveriteľne zložité mikroskopické súbory inštrukcií, ktoré sú zabudované prakticky do každej bunky živého organizmu. V podstate sú gény do tej či onej miery zodpovedné za každý aspekt života organizmu, vrátane toho, ako vyzerá, ako sa správa a oveľa, oveľa viac.

Prečítajte si viac o koncepte sexuálnej reprodukcie. Väčšina (ale nie všetky) vám známe živé organizmy produkujú potomstvo sexuálnej reprodukcie. To znamená, že ženy a muži prispievajú svojimi vlastnými génmi a ich potomkovia zdedia približne polovicu génov od každého rodiča. Punnettova mriežka sa používa na vizualizáciu rôznych kombinácií rodičovských génov.

• Sexuálne rozmnožovanie nie je jediným spôsobom rozmnožovania živých organizmov. Niektoré organizmy (napríklad mnohé druhy baktérií) sa rozmnožujú prostredníctvom asexuálna reprodukcia, keď potomstvo vytvorí jeden rodič. Pri nepohlavnom rozmnožovaní sa všetky gény dedia od jedného rodiča a potomstvo je jeho takmer presnou kópiou.

1. Získajte informácie o koncepte alel. Ako je uvedené vyššie, gény živého organizmu sú súborom pokynov, ktoré každej bunke hovoria, čo má robiť. V skutočnosti, rovnako ako bežné pokyny, ktoré sú rozdelené do samostatných kapitol, klauzúl a článkov, rôzne časti génov naznačujú, ako robiť rôzne veci. Ak majú dva organizmy rôzne „pododdelenia“, budú vyzerať alebo sa správať odlišne – napríklad genetické rozdiely môžu spôsobiť, že jedna osoba bude mať tmavé vlasy a druhá svetlé. Tieto rôzne typy jedného génu sa nazývajú alely.

   • Pretože dieťa dostane dve sady génov – jednu od každého rodiča – bude mať dve kópie každej alely.

2. Získajte informácie o koncepte dominantných a recesívnych alel. Alely nemajú vždy rovnakú genetickú „silu“. Niektoré alely, ktoré sú tzv dominantný, sa určite prejavia na vzhľade a správaní dieťaťa. Iné, tzv recesívny alely sa objavia iba vtedy, ak sa nezhodujú s dominantnými alelami, ktoré ich „potláčajú“. Punnettova mriežka sa často používa na určenie toho, aká je pravdepodobnosť, že dieťa dostane dominantnú alebo recesívnu alelu.

   Zastúpenie monohybridného kríženia (jeden gén)

   1. Nakreslite štvorcovú sieť 2x2. Najjednoduchšia verzia mriežky Punnett je veľmi jednoduchá na výrobu. Nakreslite dostatočne veľký štvorec a rozdeľte ho na štyri rovnaké štvorce. Takto budete mať tabuľku s dvoma riadkami a dvoma stĺpcami.

      V každom riadku a stĺpci označte rodičovské alely písmenom. V Punnettovej mriežke sú stĺpce vyhradené pre materské alely a riadky sú vyhradené pre otcovské alely alebo naopak. Do každého riadku a stĺpca napíšte písmená, ktoré predstavujú alely matky a otca. Pritom používajte veľké písmená pre dominantné alely a malé písmená pre recesívne.

      • To sa dá ľahko pochopiť z príkladu. Predpokladajme, že chcete určiť pravdepodobnosť, že daný pár bude mať dieťa, ktoré dokáže skrútiť jazyk. Táto vlastnosť môže byť označená latinkou R A r- veľké písmeno zodpovedá dominantnej alele a malé písmeno recesívnej alele. Ak sú obaja rodičia heterozygoti (majú jednu kópiu každej alely), mali by ste napísať jedno písmeno "R" a jedno "r" nad krížikom A jedno "R" a jedno "r" naľavo od mriežky.

   2. Do každej bunky napíšte zodpovedajúce písmená. Keď pochopíte, ktoré alely sú zahrnuté od každého rodiča, môžete jednoducho doplniť mriežku Punnett. Napíšte do každej bunky dvojpísmenovú kombináciu génov, ktoré predstavujú alely od matky a otca. Inými slovami, zoberte písmená v príslušnom riadku a stĺpci a napíšte ich do danej bunky.

      Určite možné genotypy potomstva. Každá bunka vyplnenej Punnettovej mriežky obsahuje súbor génov, ktoré sú možné u dieťaťa týchto rodičov. Každá bunka (teda každá množina alel) má rovnakú pravdepodobnosť – inými slovami, v mriežke 2x2 má každá zo štyroch možných možností pravdepodobnosť 1/4. Rôzne kombinácie alel zastúpené v Punnettovej mriežke sa nazývajú genotypy. Hoci genotypy predstavujú genetické rozdiely, nemusí to nevyhnutne znamenať, že každý variant bude produkovať iné potomstvo (pozri nižšie).

      • V našom príklade Punnettovej mriežky môže daný pár rodičov produkovať nasledujúce genotypy:
      • Dve dominantné alely(bunka s dvoma R)
      • (bunka s jedným R a jedným r)
      • Jedna dominantná a jedna recesívna alela(bunka s R a r) - všimnite si, že tento genotyp predstavujú dve bunky
      • Dve recesívne alely(bunka s dvoma r)

   3. Určite možné fenotypy potomstva. fenotyp skutočné fyzické vlastnosti organizmu, ktoré sú založené na jeho genotype. Príkladom fenotypu je farba očí, farba vlasov, prítomnosť kosáčikovitej anémie atď. – hoci všetky tieto fyzikálne črty sú určené génov, žiadny z nich nie je určený jeho špeciálnou kombináciou génov. Možný fenotyp potomstva je určený charakteristikami génov. Rôzne gény sa vo fenotype prejavujú odlišne.

      • Predpokladajme v našom príklade, že gén zodpovedný za schopnosť gúľať jazykom je dominantný. To znamená, že aj tí potomkovia, ktorých genotyp obsahuje iba jednu dominantnú alelu, budú môcť zrolovať jazyk do skúmavky. V tomto prípade sa získajú nasledujúce možné fenotypy:
      • Ľavá horná bunka: môže krčiť jazyk (dve R)
      • Pravá horná bunka:
      • Ľavá dolná bunka: môže sa zrolovať jazyk (jedno R)
      • Pravá dolná bunka: jazyk sa nedá otáčať (žiadne veľké R)

   4. Určte pravdepodobnosť rôznych fenotypov na základe počtu buniek. Jedným z najbežnejších použití Punnettovej mriežky je nájsť pravdepodobnosť výskytu daného fenotypu u potomstva. Keďže každá bunka zodpovedá špecifickému genotypu a pravdepodobnosť výskytu každého genotypu je rovnaká, na nájdenie pravdepodobnosti fenotypu stačí vydeliť počet buniek s daným fenotypom celkovým počtom buniek.

      • V našom príklade nám Punnettova mriežka hovorí, že pre daných rodičov sú možné štyri typy kombinácií génov. Tri z nich zodpovedajú potomkovi, ktorý je schopný gúľať jazyk, a jeden zodpovedá absencii takejto schopnosti. Pravdepodobnosti dvoch možných fenotypov sú teda:
      • Potomok môže valiť jazyk: 3/4 = 0,75 = 75%
      • Potomok nemôže vyvaliť jazyk: 1/4 = 0,25 = 25%

   Reprezentácia dihybridného kríženia (dva gény)

   1. Rozdeľte každú bunku mriežky 2x2 na ďalšie štyri štvorce. Nie všetky kombinácie génov sú také jednoduché ako monohybridný (monogénny) kríž opísaný vyššie. Niektoré fenotypy sú určené viac ako jedným génom. V takýchto prípadoch by sa mali brať do úvahy všetky možné kombinácie, čo si bude vyžadovať O väčší stôl.

      • Základné pravidlo pre použitie Punnettovej mriežky, keď existuje viac ako jeden gén, je nasledovné: Pre každý ďalší gén by sa mal počet buniek zdvojnásobiť. Inými slovami, pre jeden gén je vhodná mriežka 2x2, pre dva gény mriežka 4x4, pre tri gény mriežka 8x8 atď.
      • Aby ste tento princíp ľahšie pochopili, zvážte príklad dvoch génov. Aby sme to dosiahli, budeme musieť nakresliť mriežku 4x4. Metóda načrtnutá v tejto časti je vhodná aj pre tri alebo viac génov - len potrebujete O Väčšia mriežka a viac práce.

   2. Identifikujte gény na strane rodičov.Ďalším krokom je nájsť rodičovské gény, ktoré sú zodpovedné za vlastnosť, ktorá vás zaujíma. Pretože máte čo do činenia s viacerými génmi, musíte ku genotypu každého rodiča pridať ešte jedno písmeno – inými slovami, musíte použiť štyri písmená pre dva gény, šesť písmen pre tri gény atď. Pre pripomenutie je užitočné napísať genotyp matky nad značku hash a genotyp otca vľavo od nej (alebo naopak).

   3. Napíšte rôzne kombinácie génov pozdĺž horného a ľavého okraja mriežky. Teraz môžeme nad a naľavo od mriežky napísať rôzne alely, ktoré môžu byť odovzdané potomkom od každého rodiča. Rovnako ako pri jedinom géne je pravdepodobnosť prenosu každej alely rovnaká. Keďže sa však pozeráme na viacero génov, každý riadok alebo stĺpec bude mať viacero písmen: dve písmená pre dva gény, tri písmená pre tri gény atď.

      • V našom prípade by sme si mali zapísať rôzne kombinácie génov, ktoré je každý rodič schopný odovzdať zo svojho genotypu. Ak je genotyp matky SsYy navrchu a genotyp otca SsYY je vľavo, potom pre každý gén dostaneme nasledujúce alely:
      • Pozdĺž horného okraja: SY, Sy, sY, sy
      • Pozdĺž ľavého okraja: SY, SY, sY, sY

   4. Vyplňte bunky vhodnými kombináciami alel. Napíšte písmená do každej bunky mriežky rovnakým spôsobom, ako ste to urobili pre jeden gén. V tomto prípade sa však pre každý ďalší gén objavia v bunkách dve ďalšie písmená: celkovo v každej bunke budú štyri písmená pre dva gény, šesť písmen pre štyri gény atď. Podľa všeobecného pravidla počet písmen v každej bunke zodpovedá počtu písmen v genotype jedného z rodičov.

      • V našom príklade budú bunky vyplnené takto:
      • Horný rad: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Druhý riadok: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Tretí riadok: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
      • Spodný riadok: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

   5. Nájdite fenotypy pre každého možného potomka. V prípade viacerých génov každá bunka v Punnettovej mriežke zodpovedá aj samostatnému genotypu možného potomstva, jednoducho týchto genotypov je viac ako pri jednom géne. A v tomto prípade sú fenotypy pre konkrétnu bunku určené tým, ktoré gény uvažujeme. Existuje všeobecné pravidlo, že na to, aby sa dominantné črty prejavili, postačuje prítomnosť aspoň jednej dominantnej alely, kým pre recesívne črty je potrebné, aby Všetky zodpovedajúce alely boli recesívne.

      • Keďže hladkosť a žlté jadrá sú u hrachu dominantné, v našom príklade každá bunka s aspoň jedným veľkým S zodpovedá rastline s hladkým hráškom a každá bunka s aspoň jedným veľkým Y zodpovedá rastline s fenotypom žltého jadra. Rastliny s vrásčitým hráškom budú reprezentované bunkami s dvoma alelami s malými písmenami, ale na to, aby boli jadrá zelené, je potrebné iba malé ys. Získame tak možné možnosti tvaru a farby hrášku:
      • Horný rad:
      • Druhý riadok: hladká/žltá, hladká/žltá, hladká/žltá, hladká/žltá
      • Tretí riadok:
      • Spodný riadok: hladká/žltá, hladká/žltá, vráskavá/žltá, vráskavá/žltá

   6. Určite bunkovú pravdepodobnosť každého fenotypu. Na zistenie pravdepodobnosti rôznych fenotypov u potomkov daných rodičov použite rovnakú metódu ako pre jeden gén. Inými slovami, pravdepodobnosť určitého fenotypu sa rovná počtu buniek, ktoré mu zodpovedajú, vydelenému celkovým počtom buniek.

      • V našom príklade je pravdepodobnosť každého fenotypu:
      • Potomok s hladkým a žltým hráškom: 12/16 = 3/4 = 0,75 = 75%
      • Potomok s vrásčitým a žltým hráškom: 4/16 = 1/4 = 0,25 = 25%
      • Potomok s hladkým a zeleným hráškom: 0/16 = 0%
      • Potomok s vrásčitým a zeleným hráškom: 0/16 = 0%
      • Všimnite si, že neschopnosť zdediť dve recesívne alely y viedla k tomu, že medzi možnými potomkami nie sú žiadne rastliny so zelenými zrnami.
   • Pamätajte, že každý nový rodičovský gén zdvojnásobuje počet buniek v Punnettovej mriežke. Napríklad s jedným génom od každého rodiča získate mriežku 2x2, pre dva gény mriežku 4x4 atď. V prípade piatich génov bude veľkosť stola 32x32!

Je dobre známe, že zloženie Punnettových mriežok sa široko používa na riešenie genetických problémov v mendelovskej genetike. Schopnosť správne zostaviť Punnettovu mriežku bude užitočná pre školákov a študentov na hodinách biológie. Ale aj profesionálni genetici využívajú tieto zručnosti pri svojej práci. Čo je to Punnettova mriežka?

Punnettova mriežka je grafická metóda navrhnutá britským genetikom Reginaldom Punnettom v roku 1906, ktorá vizuálne demonštruje všetky možné kombinácie rôznych typov gamét v špecifických kríženiach alebo šľachtiteľských experimentoch (každá gaméta je kombináciou jednej materskej a jednej otcovskej alely pre každého, gén skúmaný pri krížení).

Mriežka Punnett vyzerá ako dvojrozmerná tabuľka, kde sú gaméty jedného rodiča napísané v hornej časti a gaméty druhého rodiča sú napísané vertikálne v ľavej časti. A v bunkách tabuľky na priesečníku riadkov a stĺpcov sú genotypy potomkov zaznamenané vo forme kombinácií týchto gamét. Vďaka tomu je veľmi jednoduché určiť pravdepodobnosti pre každý genotyp v danom krížení.

Zostavenie Punnettovej mriežky v monohybridnom kríži

Pri monohybridnom krížení sa skúma dedičnosť jedného génu. Pri klasickom monohybridnom krížení má každý gén dve alely. Napríklad vezmeme materské a otcovské organizmy s rovnakým genotypom - „Gg“. V genetike sa veľké písmená používajú na označenie dominantnej alely a malé písmená na recesívnu alelu. Tento genotyp môže produkovať iba dva typy gamét, ktoré obsahujú buď alelu „G“ alebo alelu „g“.

Naša Punnettova mriežka bude vyzerať takto:

Zhrnutím rovnakých genotypov v Punnettovej mriežke pre našich potomkov dostaneme nasledujúci pomer genotypov: 1 (25 %) GG: 2 (50 %) GG: 1 (25 %) GG je typický pomer genotypov (1:02). :01) pre monohybridné kríženie. Dominantná alela bude maskovať recesívnu alelu, čo znamená, že organizmy s genotypmi „GG“ a „Gg“ majú rovnaký fenotyp.

Napríklad, ak alela „G“ vytvára žltú farbu a alela „g“ vytvára zelenú farbu, potom genotyp „gg“ bude mať zelený fenotyp a genotypy „GG“ a „Gg“ budú mať žltú farbu. fenotyp. Sčítaním hodnôt v mriežke dostaneme 3G- (žltý fenotyp) a 1gg (zelený fenotyp) - to je typický fenotypový pomer (3:1) pre monohybridné kríženie. A zodpovedajúce pravdepodobnosti pre potomkov budú 75%G-: 25%gg.

Punnettova mriežka a mendelovská dedičnosť

Tieto výsledky prvýkrát dosiahol pri pokusoch Gregor Mendel s rastlinou hrachorom záhradným (Pisum sativum). Mendel pri interpretácii výsledkov dospel k týmto záverom:

• Každý znak daného organizmu je riadený párom alel.
• Ak organizmus obsahuje dve rôzne alely pre danú vlastnosť, potom sa jedna z nich (dominantná) môže prejaviť a úplne potlačiť prejav druhej (recesívnej).
• Počas meiózy sa každý pár alel oddelí (rozdelí) a každá gaméta dostane jednu z každého páru alel (princíp štiepenia).

Bez týchto základných zákonov nebudeme schopní vyriešiť žiadny genetický problém. Po zistení schopnosti predpovedať výsledky z jedného páru alternatívnych čŕt, Mendel pokračoval v štúdiu dedičnosti dvoch párov takýchto čŕt.

Zostavenie Punnettovej mriežky v dihybridnom kríži

Dihybridné kríženia skúmajú dedičnosť dvoch génov. Pre dihybridné kríženia môžeme vytvoriť Punnettovu mriežku iba vtedy, ak sú gény zdedené nezávisle od seba - to znamená, že keď sa vytvoria materské a otcovské gaméty, akákoľvek alela z jedného páru sa môže dostať do každej z nich spolu s akoukoľvek inou z iného páru . Tento princíp nezávislej distribúcie objavil Mendel v experimentoch na dihybridných a polyhybridných krížencoch.

Máme dva gény – tvar a farbu. Pre tvar: „R“ je dominantná alela, ktorá dáva hladký tvar hrášku, a „w“ je recesívna alela, ktorá dáva zvrásnený tvar hrášku. Pre farbu: "Y" je dominantná alela, ktorá určuje žltú farbu a "g" je recesívna alela, ktorá dáva zelenú farbu hrášku. Samčie a samičie rastliny majú rovnaký genotyp – „RwYg“ (hladký, žltý).

Najprv musíte určiť všetky možné kombinácie gamét, na to môžete použiť aj mriežku Punnett:

Heterozygotné rastliny teda môžu produkovať štyri typy gamét so všetkými možnými kombináciami: RY, Rg, wY, wg. Teraz vytvorte Punnettovu mriežku pre genotypy:

Sčítaním rovnakých genotypov v Punnettovej mriežke pre našich potomkov získame nasledujúci pomer a pravdepodobnosti podľa genotypu: 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. A keďže dominantné črty maskujú recesívne črty, dostaneme nasledujúci pomer a pravdepodobnosti pre fenotypy: 9 (56,25 %) R-Y- (hladký, žltý): 3 (18,75 %) R-gg (hladký, zelený): 3 (18,75 %) wwY- (vráskavá, žltá): 1 (6,25 %) wwgg (vráskavá, zelená). Tento fenotypový pomer, 9:3:3:1, je typický pre dihybridné kríženie.

Konštrukcia mriežky Punnett v trihybridnom kríži.

Zostrojenie Punnettovej mriežky pre kríženie dvoch rastlín heterozygotných pre tri gény bude zložitejšie. Na vyriešenie tohto problému môžeme využiť naše znalosti matematiky. Na určenie všetkých možných kombinácií gamét pre trihybridné kríženie si musíme pripomenúť riešenie polynómov.

• Urobme polynóm pre toto kríženie: (A + a) X (B + b) X (C + c).
• Vynásobme výraz v prvej zátvorke výrazom v druhej – dostaneme: (AB + Ab + aB + ab) X (C + c).
• Teraz vynásobte tento výraz výrazom v tretej zátvorke - dostaneme: ABC + ABc + AbC + Abc + aBC + aBc + abC + abc.

V súlade s tým môžu produkovať osem typov gamét so všetkými možnými kombináciami. Toto riešenie možno ilustrovať pomocou Punnettovej mriežky:

Teraz vytvorte Punnettovu mriežku pre genotypy (tabuľka bude mať 64 buniek):

Jednotlivci v F 1 generácii sú výsledkom kríženia dvoch rodičovských organizmov: samca a samice. Každá z nich môže tvoriť určitý počet typov gamét. Každá gaméta jedného organizmu sa počas oplodnenia rovnako pravdepodobne stretne s akoukoľvek gamétou iného organizmu. Preto je možné celkový počet možných zygot vypočítať vynásobením všetkých typov gamét oboch organizmov.

Monohybridný kríženec

Príklad 7.1. Zapíšte si genotyp jedincov prvej generácie pri krížení dvoch jedincov: homozygotný pre dominantný gén a homozygotný pre recesívny gén.

Napíšme písmenkové označenie genotypov rodičovských párov a gamét, ktoré tvoria.

R AA x aa

Gamety A a

V tomto prípade každý z organizmov produkuje gaméty rovnakého typu, preto pri splynutí gamét sa vždy vytvoria jedinci s genotypom Aa. Hybridné jedince vyvinuté z takýchto gamét budú jednotné nielen v genotype, ale aj vo fenotype: všetci jedinci budú niesť dominantnú vlastnosť (podľa prvého Mendelovho zákona o uniformite prvej generácie).

Na uľahčenie zaznamenávania genotypov potomstva je stretnutie gamét zvyčajne označené šípkou alebo priamkou spájajúcou gaméty mužského a ženského organizmu.

Príklad 7.2. Určte a zaznamenajte genotypy jedincov prvej generácie pri krížení dvoch heterozygotných jedincov analyzovaných pre rovnakú vlastnosť.

R Aa x Aa

gaméty A; a A; A

F1AA; Aa Aa; aha

Každý rodič produkuje dva typy gamét. Šípky ukazujú, že ktorákoľvek z dvoch gamét ženského jedinca sa môže stretnúť s ktoroukoľvek z dvoch gamét mužského jedinca. Preto sú možné štyri varianty gamét a v potomstve sa tvoria jedince s týmito genotypmi: AA, Aa, Aa, aa.

Príklad 7.3. Vlasy môžu mať svetlú alebo tmavú farbu. Dominantný je gén pre tmavú farbu. Do manželstva vstúpili heterozygotná žena a homozygotný muž s tmavými vlasmi. Aké genotypy možno očakávať u detí prvej generácie?

vlastnosť: gén

tmavá farba: A

farba svetla: a

R Aa x AA

tmavé tmavé

gaméty A; A

tmavé tmavé

Dihybridný kríž

Počet a typy zygotov v dihybridnom krížení závisia od toho, ako sú usporiadané nealelické gény.

Ak sa nealelické gény zodpovedné za rôzne znaky nachádzajú v jednom páre homológnych chromozómov, potom sa počet typov gamét v diheterozygotnom organizme s genotypom Aa BB bude rovnať dvom: AB a ab. Keď sa skrížia dva takéto organizmy, oplodnenie povedie k vytvoreniu štyroch zygot. Zaznamenávanie výsledkov takéhoto kríženia bude vyzerať takto:

R AVav x Avav

gaméty AB; av av; au

F 1 ABAB; ABav; ABav; Avaw

Diheterozygotné organizmy obsahujúce nealelické gény na nehomologických chromozómoch majú genotyp AaBb a tvoria štyri typy gamét.

Pri krížení dvoch takýchto jedincov dávajú kombinácie ich gamét 4x4 = 16 genotypových možností. Genotyp výsledných jedincov možno zaznamenať postupne jeden po druhom, ako sme to urobili pri monohybridnom krížení. Takýto záznam po riadkoch však bude príliš ťažkopádny a náročný na následnú analýzu. Anglický genetik Punnett navrhol zaznamenať výsledok kríženia vo forme tabuľky, ktorá je pomenovaná po vedcovi – Punnettova mriežka.

Najprv sa ako obvykle zaznamenajú genotypy rodičovských párov a typy ich gamét, potom sa nakreslí mriežka, v ktorej počet zvislých a vodorovných stĺpcov zodpovedá počtu typov gamét rodičovských jedincov. Gaméty ženského jedinca sú napísané horizontálne hore a gaméty mužského jedinca sú napísané vertikálne vľavo. Na priesečníku pomyselných vertikálnych a horizontálnych čiar vychádzajúcich z gamét rodičov sa zaznamenávajú genotypy potomkov.