Hoe te werken met Punnett-vierkanten (met afbeeldingen)

2024 Auteur: Louis Wesley | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-15 08:49

Punnett Squares zijn visuele hulpmiddelen die in de genetica worden gebruikt om de mogelijke combinaties van genen te bepalen die bij de bevruchting zullen optreden. Een Punnett-vierkant is gemaakt van een eenvoudig vierkant raster verdeeld in 2x2 (of meer) ruimtes. Met dit raster en kennis van de genotypen van beide ouders kunnen wetenschappers de mogelijke gencombinaties voor het nageslacht ontdekken en zelfs de kans om bepaalde erfelijke eigenschappen te vertonen.

Stappen

Voordat u begint: belangrijke definities

Om deze "basis" sectie over te slaan en direct naar de Punnett square gebruiksstappen te gaan, klik hier.

Stap 1. Begrijp het concept van genen

Voordat u leert hoe u Punnett-vierkanten maakt en gebruikt, is het noodzakelijk om enkele belangrijke basisprincipes uit de weg te ruimen. De eerste is het idee dat alle levende wezens (van kleine microben tot gigantische blauwe vinvissen) genen hebben. Genen zijn ongelooflijk complexe, microscopisch kleine sets instructies die in bijna elke cel in het lichaam van een organisme zijn gecodeerd. Genen zijn op de een of andere manier verantwoordelijk voor vrijwel elk aspect van het leven van een organisme, inclusief hoe het eruit ziet, hoe het zich gedraagt en nog veel, veel meer.

Een concept dat belangrijk is om te begrijpen bij het werken met Punnett-vierkanten, is dat levende wezens hun genen van hun ouders krijgen. Onbewust ben je je daar waarschijnlijk al van bewust. Denk na - lijken de mensen die je kent niet op hun ouders in de manier waarop ze eruitzien en handelen, over het algemeen?

Stap 2. Begrijp het concept van seksuele reproductie

De meeste (maar niet alle) organismen die je kent in de wereld om je heen maken kinderen via seksuele voortplanting. Dat wil zeggen, een vrouwelijke ouder en een mannelijke ouder dragen elk hun genen bij om een kind te maken met ongeveer de helft van zijn genen van elke ouder. Een Punnett-vierkant is in feite een manier om de verschillende mogelijkheden die kunnen optreden bij deze half-en-half uitwisseling van genen in de vorm van een grafiek te laten zien.

Seksuele reproductie is niet de enige vorm van reproductie die er is. Sommige organismen (zoals veel bacteriestammen) planten zich voort via ongeslachtelijke voortplanting, wat betekent dat één ouder helemaal alleen een kind maakt. Bij ongeslachtelijke voortplanting komen alle genen van het kind van één ouder, dus het kind is min of meer een kopie van zijn ouder

Stap 3. Begrijp het concept van allelen

Zoals hierboven vermeld, zijn de genen van een organisme in feite een reeks instructies die elke cel in het lichaam van het organisme vertellen hoe te leven. In feite, net zoals een handleiding is verdeeld in verschillende hoofdstukken, secties en subsecties, vertellen verschillende delen van de genen van een organisme het hoe het verschillende dingen moet doen. Als een van deze "subsecties" verschilt tussen twee organismen, kunnen de twee organismen er anders uitzien of zich anders gedragen - genetische verschillen kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat de ene persoon zwart haar heeft en de andere blond haar. Deze verschillende vormen van hetzelfde gen worden allelen genoemd.

Omdat een kind twee sets genen krijgt - één van elke ouder - heeft het twee kopieën van elk allel

Stap 4. Begrijp het concept van dominante en recessieve allelen

De allelen van een kind "delen" niet altijd hun genetische kracht. Sommige allelen, dominante allelen genoemd, manifesteren zich standaard in het uiterlijk en het gedrag van het kind (we noemen dit "uitgedrukt worden"). Andere, recessieve allelen genoemd, komen alleen tot uiting als ze niet gepaard gaan met een dominant allel dat ze kan 'overschrijven'. Punnett-vierkanten worden vaak gebruikt om te bepalen hoe waarschijnlijk het is dat een kind een dominant of recessief allel krijgt.

Omdat ze kunnen worden "overschreven" door dominante allelen, komen recessieve allelen vaker voor. Over het algemeen zal een kind een recessief allel van beide ouders moeten krijgen om het allel tot uiting te brengen. Een bloedaandoening die sikkelcelanemie wordt genoemd, is een veelgebruikt voorbeeld van een recessieve eigenschap - merk echter op dat recessieve allelen niet per definitie "slecht" zijn

Methode 1 van 2: Een monohybride kruising (één gen) tonen

Stap 1. Maak een 2x2 vierkant raster

De meest elementaire Punnett-vierkanten zijn vrij eenvoudig in te stellen. Begin met het tekenen van een groot vierkant en verdeel dat vierkant vervolgens in vier gelijke vakken. Als je klaar bent, moeten er twee vierkanten in elke kolom en twee vierkanten in elke rij zijn.

Stap 2. Gebruik letters om de bovenliggende allelen voor elke rij en kolom weer te geven

Op een Punnett-vierkant worden kolommen toegewezen aan de moeder en de rijen aan de vader, of omgekeerd. Schrijf een letter naast elke rij en kolom die elk van de allelen van de moeder en vader vertegenwoordigt. Gebruik hoofdletters voor dominante allelen en kleine letters voor recessieve allelen.

• Dit is veel gemakkelijker te begrijpen met een voorbeeld. Laten we bijvoorbeeld zeggen dat u de kans wilt bepalen dat het kind van een koppel zijn tong kan rollen. We kunnen dit weergeven met de letters R en R - hoofdletters voor het dominante gen en kleine letters voor het recessieve. Als beide ouders heterozygoot zijn (één kopie van elk allel hebben), zouden we schrijven: een "R" en een "r" langs de bovenkant van het raster en een "R" en een "r" aan de linkerkant van het raster.

  

  Stap 3. Schrijf de letters voor de rij en kolom van elke spatie

  Als je eenmaal de allelen hebt ontdekt die elke ouder bijdraagt, is het eenvoudig om je Punnett-vierkant in te vullen. Schrijf in elk vierkant de tweeletterige gencombinatie van de allelen van de moeder en de vader. Met andere woorden, neem de letter uit de kolom van de ruimte en de letter uit de rij en schrijf ze samen in de ruimte.

  • In ons voorbeeld zouden we onze vierkanten als volgt invullen:
  • Vierkant linksboven: RR
  • Rechtsboven vierkant: Rr
  • Linksonder vierkant: Rr
  • Rechtsonder vierkant: rr
  • Merk op dat traditioneel dominante allelen (hoofdletters) eerst worden geschreven.

  

  Stap 4. Bepaal het genotype van elke potentiële nakomelingen

  Elk vierkant van een ingevuld Punnett-vierkant vertegenwoordigt een nakomeling die de twee ouders kunnen hebben. Elk vierkant (en dus elk nageslacht) is even waarschijnlijk - met andere woorden, op een 2x2 raster is er een 1/4 mogelijkheid voor elk van de vier mogelijkheden. De verschillende combinaties van allelen die op een Punnett-vierkant worden weergegeven, worden genotypen genoemd. Hoewel genotypen genetische verschillen vertegenwoordigen, zullen de nakomelingen niet per se anders zijn voor elk vierkant (zie stap hieronder).

  • In ons voorbeeld Punnett square zijn de genotypen die mogelijk zijn voor een nakomeling van deze twee ouders:
  • Twee dominante allelen (van de twee R's)
  • Eén dominant allel en één recessief (van de R en r)
  • Eén dominant allel en één recessief (van de R en r) - merk op dat er twee vierkanten zijn met dit genotype
  • Twee recessief allel (van de twee rs)

  

  Stap 5. Bepaal het fenotype van elk potentieel nageslacht

  Het fenotype van een organisme is de feitelijke fysieke eigenschap die het vertoont op basis van zijn genotype. Slechts een paar voorbeelden van fenotypes zijn oogkleur, haarkleur en aanwezigheid van sikkelcelanemie - dit zijn allemaal fysieke eigenschappen die door genen worden bepaald, maar geen enkele is de daadwerkelijke gencombinatie zelf. Het fenotype dat een mogelijk nageslacht zal hebben, wordt bepaald door de kenmerken van het gen. Verschillende genen hebben verschillende regels voor hoe ze zich manifesteren als fenotypes.

  • Laten we in ons voorbeeld zeggen dat het gen waarmee iemand zijn tong kan rollen, dominant is. Dit betekent dat elk nageslacht in staat zal zijn om hun tong te rollen, zelfs als slechts één van hun allelen dominant is. In dit geval zijn de fenotypen van de potentiële nakomelingen:
  • Linksboven: Kan tong rollen (twee R's)
  • Rechtsboven: Kan tong rollen (één R)
  • Linksonder: Kan tong rollen (één R)
  • Rechts onder: Kan tong niet rollen (nul Rs)

  

  Stap 6. Gebruik de vierkanten om de waarschijnlijkheid van verschillende fenotypes te bepalen

  Een van de meest voorkomende toepassingen voor Punnett-vierkanten is om te bepalen hoe waarschijnlijk het is dat nakomelingen specifieke fenotypen zullen hebben. Aangezien elk vierkant een even waarschijnlijke genotype-uitkomst vertegenwoordigt, kunt u de waarschijnlijkheid van een fenotype vinden door: het aantal vierkanten met dat fenotype te delen door het totale aantal vierkanten.

  • Ons voorbeeld Punnett square vertelt ons dat er vier mogelijke gencombinaties zijn voor elk nageslacht van deze ouders. Drie van deze combinaties maken een nakomeling die zijn tong kan rollen, terwijl één dat niet doet. De kansen voor onze twee fenotypen zijn dus:
  • Nakomeling kan zijn tong rollen: 3/4 = 0.75 = 75%
  • Nakomelingen kunnen hun tong niet rollen: 1/4 = 0.25 = 25%

  Methode 2 van 2: Een dihybride kruising tonen (twee genen)

  

  Stap 1. Verdubbel elke zijde van het 2x2 basisraster voor elk extra gen

  Niet alle gencombinaties zijn zo eenvoudig als de basis monohybride (één gen) kruising uit de bovenstaande sectie. Sommige fenotypen worden door meer dan één gen bepaald. In deze gevallen moet u rekening houden met elke mogelijke combinatie, wat betekent dat u een groter raster moet tekenen.

  • De basisregel voor Punnett-vierkanten als het gaat om meer dan één gen is dit: verdubbel elke kant van het raster voor elk gen na de eerste.

    Met andere woorden, aangezien een raster met één genen 2x2 is, is een raster met twee genen 4x4, is een raster met drie genen 8x8, enzovoort.

  • Laten we, om deze concepten begrijpelijker te maken, een voorbeeldprobleem met twee genen volgen. Dit betekent dat we een moeten tekenen 4x4 rooster. De concepten in deze sectie gelden ook voor drie of meer genen - deze problemen vereisen alleen grotere rasters en meer werk.

  

  Stap 2. Bepaal de genen van de ouders die worden bijgedragen

  Zoek vervolgens de genen die beide ouders hebben voor de eigenschap die je onderzoekt. Omdat je met meerdere genen te maken hebt, heeft het genotype van elke ouder twee extra letters voor elk gen naast de eerste - met andere woorden, vier letters voor twee genen, zes letters voor drie genen, enzovoort. Het kan handig zijn om het genotype van de moeder boven aan het raster te schrijven en dat van de vader aan de linkerkant (of vice versa) als visuele herinnering.

  Laten we een klassiek voorbeeldprobleem gebruiken om deze conflicten te illustreren. Een erwtenplant kan erwten hebben die glad of gerimpeld en geel of groen zijn. Glad en geel zijn de dominante eigenschappen. Gebruik in dit geval S en s om dominante en recessieve genen voor gladheid en Y en y voor geelheid weer te geven. Laten we zeggen dat de moeder in dit geval een SsYy genotype en de vader heeft een SsYY genotype.

  

  Stap 3. Schrijf de verschillende gencombinaties langs de boven- en linkerkant

  Schrijf nu, boven de bovenste rij vierkanten in het raster en links van de meest linkse kolom, de verschillende allelen die mogelijk door elke ouder kunnen worden bijgedragen. Net als bij één gen, is de kans even groot dat elk allel wordt doorgegeven. Aangezien u echter naar meerdere genen kijkt, krijgt elke rij en kolom meerdere letters: twee letters voor twee genen, drie letters voor drie genen, enzovoort.

  • In ons voorbeeld moeten we de verschillende combinaties van genen opschrijven die elke ouder kan bijdragen vanuit hun SsYy-genotypen. Als we de SsYy-genen van de moeder bovenaan hebben en de SsYY-genen van de vader aan de linkerkant, dan zijn de allelen voor elk gen:
  • Over de piek: SY, Sy, sY, sy
  • Onderaan de linkerkant: SY, SY, sY, sY

  

  Stap 4. Vul de spaties in bij elke combinatie van allelen

  Vul de spaties in het raster in zoals u zou doen bij een enkel gen. Deze keer heeft elke spatie echter twee extra letters voor elk gen naast de eerste: vier letters voor twee genen, zes letters voor drie genen. Als algemene regel geldt dat het aantal letters in elke spatie overeen moet komen met het aantal letters in het genotype van elke ouder.

  • In ons voorbeeld zouden we onze ruimtes als volgt invullen:
  • Bovenste rij: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Tweede rij: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Derde rij: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
  • Onderste rij: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

  

  Stap 5. Zoek de fenotypes voor elk mogelijk nageslacht

  Als het om meerdere genen gaat, vertegenwoordigt elke ruimte in het Punnett-vierkant nog steeds het genotype voor elk potentieel nageslacht - er zijn alleen meer keuzes dan bij één gen. De fenotypes voor elk vierkant zijn wederom afhankelijk van de exacte genen die worden behandeld. Als algemene regel geldt echter dat dominante eigenschappen slechts één dominant allel nodig hebben om tot uitdrukking te komen, terwijl recessieve eigenschappen alle recessieve allelen nodig hebben.

  • In ons voorbeeld, aangezien gladheid en geelheid dominante eigenschappen zijn voor onze erwten, vertegenwoordigt elk vierkant met ten minste één hoofdletter S een plant met een glad fenotype en elk vierkant met ten minste één hoofdletter Y een plant met een geel fenotype. Gerimpelde planten hebben twee kleine s-allelen nodig en groene planten hebben twee kleine letters ys nodig. Uit deze voorwaarden krijgen we:
  • Bovenste rij: Glad/geel, Glad/geel, Glad/geel, Glad/geel
  • Tweede rij: Glad/geel, Glad/geel, Glad/geel, Glad/geel
  • Derde rij: Glad/geel, Glad/geel, gerimpeld/geel, gerimpeld/geel
  • Onderste rij: Glad/geel, Glad/geel, gerimpeld/geel, gerimpeld/geel

  

  Stap 6. Gebruik de vierkanten om de waarschijnlijkheid van elk fenotype te bepalen

  Gebruik dezelfde technieken als bij het omgaan met één gen om de waarschijnlijkheid te vinden dat nakomelingen van de twee ouders elk verschillend fenotype kunnen hebben. Met andere woorden, het aantal vierkanten met het fenotype gedeeld door het totale aantal vierkanten is gelijk aan de waarschijnlijkheid voor elk fenotype.

  • In ons voorbeeld zijn de kansen voor elk fenotype:
  • Nakomeling is glad en geel: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
  • Nakomeling is gerimpeld en geel: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
  • Nakomeling is glad en groen: 0/16 = 0%
  • Nakomeling is gerimpeld en groen: 0/16 = 0%
  • Merk op dat aangezien het voor geen enkel nageslacht mogelijk is om twee recessieve y-allelen te krijgen, geen van de nakomelingen groen zal zijn.

  Tips

  • Haast hebben? Probeer een online Punnett-vierkantencalculator (zoals deze) te gebruiken, die Punnett-vierkanten kan maken en invullen op basis van de oudergenen die u opgeeft.
  • Over het algemeen komen recessieve eigenschappen minder vaak voor dan dominante eigenschappen. Er zijn echter situaties waarin deze zeldzame eigenschappen de fitheid van organismen kunnen vergroten en dus vaker voorkomen door natuurlijke selectie. De recessieve eigenschap die de bloedziekte Sikkelcelanemie veroorzaakt, geeft bijvoorbeeld ook weerstand tegen malaria, waardoor het enigszins wenselijk is in tropische klimaten.
  • Niet alle genen hebben slechts twee fenotypes. Sommige genen hebben bijvoorbeeld een apart fenotype voor de heterozygote (één dominante, één recessieve) combinatie.