Яка основна функція площі Пунетта?

Зміст

• TL; DR (Занадто довго; Не читав)
• Менделівські риси
• Чиста лінія розведення
• Послідовне співвідношення від 3 до 1
• Риси, що приховуються в рецесивних алелях
• Як працює площа Пеннетта
• Не менделівські риси
• Неповне панування
• Кодомінантний алель
• Коли площа Пунетта не буде корисною

Площа Пуннета - це схема, яку в першій половині 20 століття розробив англійський генетик на ім'я Регінальд Пунетт, щоб визначити статистичну ймовірність кожного можливого генотипу потомства двох батьків. Він застосовував закони ймовірності, щоб піонерував Грегор Мендель у середині 1800-х років. Дослідження Менделя були зосереджені на рослинах гороху, але воно є узагальненим для всіх складних форм життя. Квадратні пункти - це загальний вигляд у дослідженні та освіті при вивченні спадкових ознак. Для прогнозування однієї ознаки, яка відома як моногібридний хрест, буде квадрат з двома перпендикулярними лініями, що ділять його подібно до віконного вікна, створюючи всередині нього чотири менші квадрати. При прогнозуванні двох ознак разом, відомих як дигибридний хрест, зазвичай в межах великого квадрата замість однієї кожної буде дві вертикальні та дві горизонтальні лінії, створюючи 16 менших квадратів замість чотирьох. У тригібридному хресті площа Пуннета складе вісім квадратів на вісім квадратів. (Див. Ресурси для прикладів)

TL; DR (Занадто довго; Не читав)

Квадрат Пуннета - це діаграма, яка використовується для визначення статистичної вірогідності кожного можливого генотипу потомства двох батьків за заданою ознакою або ознаками. Регінальд Пуннетт застосовував закони ймовірності, щоб працювати вперше Грегором Менделем у середині 1800-х років.

Менделівські риси

Площі Пунетта широко застосовуються, від прогнозування ймовірності того, що у потомства рослини будуть білі або червоні квіти, до визначення, наскільки ймовірно, що у дитини чоловічої пари будуть карі або блакитні очі. Однак, квадрати Punnett - це лише корисні інструменти за певних умов. Особливо важливо, щоб відповідні гени контролювали ті, що відомі як менделівські риси. Коли Мендель вивчав свої рослини гороху у 1850-х та 1860-х роках, він не знав про існування генів, хоча його інноваційні дослідження дозволили йому зробити висновок про їх існування. Він вирішив зосередити увагу на особливостях рослин гороху - або фенотипів -, які мали лише два варіанти, які відомі як диморфна ознака. Іншими словами, рослини гороху дали лише жовті або зелені насіння. Ніколи не було винятків, коли вони мали насіння апельсина, або насіння, які були кольором десь між жовтим та зеленим. Він вивчав сім рис, що поводилися так, у яких кожна ознака мала два варіанти, без жодних випадків потомства рослини, що показували б варіант між або третій, альтернативний варіант.

Це характерно для менделівської риси. У людей більшість успадкованих ознак не менделівські, хоча є багато таких, як альбінізм, хвороба Хантінгтона та група крові. Мендель виявив, що не знаючи ДНК та не маючи доступу до мікроскопів, якими сьогодні є вчені, що у кожної материнської рослини було два "фактори", а один з кожного був скопійований та переданий нащадкам. "Фактори" Мендел мав на увазі те, що зараз відомо як хромосоми.Риси, які він вивчав у рослинах гороху, належали відповідним алелям на кожній хромосомі.

Чиста лінія розведення

Мендель розробив «чисті лінії» рослин гороху для кожної ознаки, що означало, що кожна чиста рослина гомозиготна за своїм варіантом. На відміну від гетерозиготного організму, гомозиготний організм має однаковий алель (за якою б ознакою не спостерігалося) на обох хромосомах, хоча, звичайно, Мендель не думав про це таким чином, оскільки не знав про сферу генетики, якою він був батьком. . Наприклад, протягом кількох поколінь він розводив рослини гороху, які мали два алелі жовтого насіння: YY, а також рослини гороху, які мали два алелі зеленого насіння: yy. З точки зору Менделя, це просто означало, що він розводив рослини, які постійно мали потомство з тим самим точним варіантом ознак неодноразово, достатньо разів, щоб він був впевнений, що вони "чисті". Гомозиготні рослини гороху чистої лінії YY постійно мали лише насіння жовтого насіння, а гомозиготні, чисті рослини гороху чистої лінії постійно мали лише потомство зеленого насіння. За допомогою цих рослин чистої лінії він зміг експериментувати зі спадковістю та домінуванням.

Послідовне співвідношення від 3 до 1

Мендель зауважив, що якщо він разом розводить рослину гороху з жовтими насінням, а горох із зеленими насінням разом, все їх потомство має жовте насіння. Однак, коли він схрестив потомство, 25 відсотків наступного покоління мали зелене насіння. Він зрозумів, що інформація про отримання зеленого насіння повинна міститися десь у рослинах через перше, все-жовте покоління. Так чи інакше, перше покоління потомства було не таким чистим, як батьківське покоління. Його особливо цікавило, чому в його експериментах одного варіанту ознаки одного варіанту ознаки було інше в другому поколінні потомства, незалежно від того, яку з семи ознак він вивчав, чи це колір насіння, квітка колір, довжина стебла або інші.

Риси, що приховуються в рецесивних алелях

Шляхом повторних експериментів Мендель розробив свій принцип сегрегації. Це правило стверджувало, що два “фактори” у кожного з батьків розлучаються в процесі статевого розмноження. Він також розробив свій принцип незалежного асортименту, який створював цей випадковий випадок, який визначав, який окремий фактор від кожної батьківської пари копіюється та передається нащадкам, так що кожне потомство виявилося лише двома факторами, а не чотирма. Зараз генетики розуміють, що незалежний асортимент трапляється під час I фази мейозу. Ці два закони стали основоположними принципами в галузі генетики, і як такі вони є основоположними вказівками щодо використання квадратів Пуннета.

Розуміння Менделя статистичної вірогідності змусило його визначити, що певні варіанти ознак у рослинах гороху є домінуючими, тоді як їхні аналоги були рецесивними. У семи диморфних ознаках, які він вивчав, наприклад, колір насіння, один з двох варіантів завжди був домінуючим. Домінування призвело до більшої ймовірності потомства з таким варіантом ознаки, про яку йдеться. Ця статистична закономірність успадкування також стосується людських менделівських рис. Коли два гомозиготних рослини гороху - YY та yy - були розведені разом, усі потомства першого покоління мали генотип Yy та Yy, відповідно до принципів поділу та незалежного асортименту Менделя. Оскільки жовтий алель був домінуючим, усі насіння були жовтими. Однак алель зеленого насіння був рецесивним, але інформація про зелений фенотип все ще зберігалася в генетичному синьому кольорі, навіть якщо він не проявляв себе в морфології рослин.

У наступному поколінні, коли Мендель схрестив усі рослини Yy, було декілька можливих генотипів, які могли б призвести. Для того, щоб визначити, що це таке, і обчислити ймовірність кожного, простий квадрат Пунетта з чотирма меншими квадратами всередині нього найкорисніший засіб.

Як працює площа Пеннетта

Почніть з написання генотипів батьків вздовж зовнішньої горизонтальної та вертикальної осей квадрата Пунетта. Оскільки одним із батьківських генотипів є Yy, напишіть “Y” над верхньою лівою верхньою площею та “y” над верхньою лінією квадрата праворуч. Оскільки другий батьківський генотип також є Yy, також напишіть “Y” зліва від зовнішньої лінії верхнього лівого квадрата, а “y” зліва від зовнішньої лінії квадрата під ним.

У кожному квадраті комбінуйте алелі, які зустрічаються у відповідній вершині та збоку. У верхньому лівому куті пишіть YY всередині квадрата, вгорі праворуч пишіть Yy, в нижньому лівому пишіть Yy, а в нижньому правому квадраті пишіть yy. Кожен квадрат представляє ймовірність того, що генотип успадкував потомство батьків. Генотипи:

Отже, існує три з чотирма шансами другого покоління потомства гороху, що має жовте насіння, і один із чотирьох шансів, що потомство має зелене насіння. Закони ймовірності підтверджують спостереження Менделя про послідовне співвідношення трьох до одного варіантів ознак у другому поколінні потомства, а також його умовиводи про алелі.

Не менделівські риси

На щастя для Менделя та наукового прогресу, він вирішив провести своє дослідження на рослині гороху: організмі, чиї риси чітко диморфні та легко розрізнені, і коли один із варіантів кожного ознаки відрізняється своїм домінуванням над іншим. Це не норма; він досить легко міг обрати іншу садову рослину з рисами, які не відповідають тим, що зараз відомі як менделівські риси. Наприклад, багато пар алелів демонструють різні типи домінування, ніж простий домінантний і рецесивний вид, що зустрічається у горохової рослини. З менделівськими ознаками, коли є як домінантний, так і рецесивний алель, присутній як гетерозиготна пара, домінантний алель має повний контроль над фенотипом. Наприклад, для рослин гороху генотип Yy означав, що рослина матиме жовте насіння, а не зелене, хоча «y» було алелем для зеленого насіння.

Неповне панування

Однією з альтернатив є неповне домінування, коли рецесивний алель все ще частково виражений у фенотипі, навіть у поєднанні з домінантним алелем у гетерозиготній парі. Неповне домінування існує у багатьох видів, включаючи людину. Добре відомий приклад неповного домінування існує в квітучій рослині, що називається оснащення. За допомогою площі Пуннета можна було визначити, що гомозиготний червоний (C^RС^R) і гомозиготний білий (С^WС^W) схрещені між собою створювали б 100-відсотковий шанс потомства гетерозиготним генотипом С^RС^W. Цей генотип має рожеві квіти для оснащення, оскільки алель С^R має лише неповне панування над С^W. Цікаво, що відкриття Менделя були першовідкриваючими для розвінчання давніх переконань, що риси злилися батьками з потомством. Увесь час Мендел пропускав той факт, що багато форм домінування насправді пов'язані з деяким змішуванням.

Кодомінантний алель

Іншою альтернативою є кодомінантність, в якій обидва алелі є одночасно домінуючими і однаково виражені у фенотипі потомства. Найвідоміший приклад - форма крові людини, яка називається MN. МН-група крові відрізняється від групи крові АВО; натомість він відображає маркер М або N, який сидить на поверхні еритроцитів. Квадрат Пуннета для двох батьків, кожен з яких гетерозиготний за своєю групою крові (кожен з МН типу), призведе до наступного потомства:

З менделіанськими ознаками це говорить про те, що існує 75-відсоткова ймовірність того, що їх потомство має фенотип М-групи крові, якщо М домінує. Але оскільки це не менделівська ознака, а M і N є кодомінантними, ймовірності фенотипу виглядають по-різному. З групою крові MN існує 25-відсотковий шанс M-групи крові, 50-відсотковий шанс MN-групи крові та 25-відсотковий шанс NN-групи крові.

Коли площа Пунетта не буде корисною

Квадратні пункти корисні значну частину часу, навіть якщо порівнювати кілька ознак або ті, які мають складні відносини домінування. Але іноді прогнозувати фенотипічні результати можуть бути складною практикою. Наприклад, більшість рис серед складних життєвих форм включає більше двох алелів. Люди, як і більшість інших тварин, диплоїдні, це означає, що вони мають по дві хромосоми у кожному наборі. Зазвичай існує велика кількість алелів серед усієї популяції виду, незважаючи на те, що у будь-якої особини є лише дві, або в одних випадках лише одна хромосома. Величезна можливість фенотипічних результатів особливо ускладнює обчислення ймовірностей для певних ознак, тоді як для інших, таких як колір очей у людей, варіанти обмежені, а тому простіше увійти до площі Пуннета.