Come lavorare con i quadrati di Punnett (con immagini)

2024 Autore: Louis Wesley | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-15 08:47

I Punnett Squares sono strumenti visivi utilizzati nella scienza della genetica per determinare le possibili combinazioni di geni che si verificheranno al momento della fecondazione. Un quadrato di Punnett è costituito da una semplice griglia quadrata divisa in 2x2 (o più) spazi. Con questa griglia e la conoscenza dei genotipi di entrambi i genitori, gli scienziati possono scoprire le potenziali combinazioni di geni per la prole e persino le possibilità di esibire determinati tratti ereditati.

Passi

Prima di iniziare: definizioni importanti

Per saltare questa sezione "basi" e andare direttamente ai passaggi di utilizzo di Punnett Square, fai clic qui.

Passaggio 1. Comprendere il concetto di geni

Prima di imparare a creare e utilizzare i quadrati di Punnett, è necessario chiarire alcune importanti nozioni di base. La prima è l'idea che tutti gli esseri viventi (dai piccoli microbi alle balene blu giganti) abbiano geni. I geni sono insiemi microscopici di istruzioni incredibilmente complessi codificati in quasi ogni singola cellula del corpo di un organismo. I geni sono responsabili, in qualche modo, di praticamente ogni aspetto della vita di un organismo, compreso il suo aspetto, il modo in cui si comporta e molto, molto altro.

Un concetto importante da capire quando si lavora con i quadrati di Punnett è che gli esseri viventi prendono i loro geni dai genitori. Probabilmente ne sei già consapevole inconsciamente. Pensa: le persone che conosci non sembrano essere simili ai loro genitori nel modo in cui appaiono e si comportano, in generale?

Passaggio 2. Comprendi il concetto di riproduzione sessuale

La maggior parte (ma non tutti) degli organismi di cui sei a conoscenza nel mondo intorno a te genera figli attraverso la riproduzione sessuale. Cioè, un genitore femmina e un genitore maschio contribuiscono ciascuno con i propri geni per creare un bambino con circa la metà dei suoi geni da ciascun genitore. Un quadrato di Punnett è fondamentalmente un modo per mostrare le diverse possibilità che possono verificarsi da questo mezzo e mezzo scambio di geni sotto forma di grafico.

La riproduzione sessuale non è l'unica forma di riproduzione là fuori. Alcuni organismi (come molti ceppi di batteri) si riproducono tramite riproduzione asessuata, ovvero quando un genitore fa un figlio da solo. Nella riproduzione asessuata, tutti i geni del bambino provengono da un genitore, quindi il bambino è più o meno una copia del genitore

Passaggio 3. Comprendere il concetto di alleli

Come accennato in precedenza, i geni di un organismo sono fondamentalmente un insieme di istruzioni che dicono a ogni cellula del corpo dell'organismo come vivere. Infatti, proprio come un manuale di istruzioni è diviso in diversi capitoli, sezioni e sottosezioni, diverse parti dei geni di un organismo gli dicono come fare cose diverse. Se una di queste "sottosezioni" è diversa tra due organismi, i due organismi possono apparire o comportarsi in modo diverso - ad esempio, le differenze genetiche possono portare una persona ad avere i capelli neri e un'altra ad avere i capelli biondi. Queste diverse forme dello stesso gene sono chiamate alleli.

Poiché un bambino riceve due serie di geni, uno da ciascun genitore, avrà due copie di ogni allele

Passaggio 4. Comprendere il concetto di alleli dominanti e recessivi

Gli alleli di un bambino non sempre "condividono" il loro potere genetico. Alcuni alleli, chiamati alleli dominanti, si manifesteranno nell'aspetto e nel comportamento del bambino (che chiamiamo "essere espresso") per impostazione predefinita. Altri, chiamati alleli recessivi, saranno espressi solo se non sono accoppiati con un allele dominante che può "scavalcarli". I quadrati di Punnett sono spesso usati per aiutare a determinare la probabilità che un bambino riceva un allele dominante o recessivo.

Poiché possono essere "sovrascritti" dagli alleli dominanti, gli alleli recessivi tendono ad essere espressi più raramente. In generale, un bambino dovrà ottenere un allele recessivo da entrambi i genitori affinché l'allele possa essere espresso. Una condizione del sangue chiamata anemia falciforme è un esempio usato frequentemente di un tratto recessivo - si noti, tuttavia, che gli alleli recessivi non sono "cattivi" per definizione

Metodo 1 di 2: Mostrare un incrocio monoibrido (un gene)

Passaggio 1. Crea una griglia quadrata 2x2

I quadrati Punnett di base sono abbastanza semplici da configurare. Inizia disegnando un quadrato di buone dimensioni, quindi dividendo quel quadrato in quattro caselle pari. Quando hai finito, dovrebbero esserci due quadrati in ogni colonna e due quadrati in ogni riga.

Passaggio 2. Utilizzare le lettere per rappresentare gli alleli genitori per ogni riga e colonna

Su un quadrato di Punnett le colonne sono assegnate alla madre e le righe al padre, o viceversa. Scrivi una lettera accanto a ogni riga e colonna che rappresenta ciascuno degli alleli della madre e del padre. Usa lettere maiuscole per alleli dominanti e minuscole per alleli recessivi.

• Questo è molto più facile da capire con un esempio. Ad esempio, supponiamo che tu voglia determinare le probabilità che il figlio di una coppia sia in grado di far rotolare la lingua. Possiamo rappresentarlo con le lettere R e R - maiuscolo per il gene dominante e minuscolo per il recessivo. Se entrambi i genitori sono eterozigoti (hanno una copia di ogni allele), scriveremmo una "R" e una "r" lungo la parte superiore della griglia e una "R" e una "r" lungo il lato sinistro della griglia.

  

  Passaggio 3. Scrivi le lettere per riga e colonna di ogni spazio

  Una volta che hai capito gli alleli a cui ogni genitore sta contribuendo, riempire il tuo quadrato di Punnett è facile. In ogni quadrato, scrivi la combinazione di geni di due lettere data dagli alleli della madre e del padre. In altre parole, prendi la lettera dalla colonna dello spazio e la lettera dalla sua riga e scrivile insieme all'interno dello spazio.

  • Nel nostro esempio, riempiremmo i nostri quadrati in questo modo:
  • Riquadro in alto a sinistra: RR
  • Riquadro in alto a destra: Rr
  • Riquadro in basso a sinistra: Rr
  • Riquadro in basso a destra: rr
  • Notare che, tradizionalmente, gli alleli dominanti (lettere maiuscole) vengono scritti per primi.

  

  Passaggio 4. Determinare il genotipo di ogni potenziale prole

  Ogni quadrato di un quadrato di Punnett pieno rappresenta una prole che i due genitori possono avere. Ogni quadrato (e quindi ogni figlio) è ugualmente probabile - in altre parole, su una griglia 2x2, c'è una possibilità 1/4 per ognuna delle quattro possibilità. Le diverse combinazioni di alleli rappresentate su un quadrato di Punnett sono chiamate genotipi. Sebbene i genotipi rappresentino differenze genetiche, la prole non risulterà necessariamente diversa per ogni quadrato (vedi il passaggio sotto).

  • Nel nostro esempio quadrato di Punnett, i genotipi possibili per una progenie di questi due genitori sono:
  • Due alleli dominanti (dalle due R)
  • Un allele dominante e uno recessivo (da R e r)
  • Un allele dominante e uno recessivo (dalla R e r) - nota che ci sono due quadrati con questo genotipo
  • Due alleli recessivi (dalle due r)

  

  Passaggio 5. Determinare il fenotipo di ogni potenziale prole

  Il fenotipo di un organismo è il tratto fisico effettivo che mostra in base al suo genotipo. Solo alcuni esempi di fenotipi includono il colore degli occhi, il colore dei capelli e la presenza di anemia falciforme: tutti questi sono tratti fisici determinati dai geni, ma nessuno è la reale combinazione di geni. Il fenotipo che avrà una potenziale prole è determinato dalle caratteristiche del gene. Geni diversi avranno regole diverse su come si manifestano come fenotipi.

  • Nel nostro esempio, diciamo che il gene che permette a qualcuno di far rotolare la lingua è dominante. Ciò significa che qualsiasi figlio sarà in grado di far rotolare la lingua anche se solo uno dei suoi alleli è dominante. In questo caso, i fenotipi della potenziale prole sono:
  • In alto a sinistra: Può rotolare la lingua (due R)
  • In alto a destra: Può rotolare la lingua (una R)
  • In basso a sinistra: Può rotolare la lingua (una R)
  • In basso a destra: Non riesco a far rotolare la lingua (zero Rs)

  

  Passaggio 6. Utilizzare i quadrati per determinare la probabilità di diversi fenotipi

  Uno degli usi più comuni dei quadrati di Punnett è determinare la probabilità che la prole abbia fenotipi specifici. Poiché ogni quadrato rappresenta un risultato genotipico ugualmente probabile, puoi trovare la verosimiglianza di un fenotipo con dividendo il numero di quadrati con quel fenotipo per il numero totale di quadrati.

  • Il nostro esempio quadrato di Punnett ci dice che ci sono quattro possibili combinazioni di geni per ogni figlio di questi genitori. Tre di queste combinazioni creano una prole che può rotolare la lingua, mentre una no. Pertanto, le probabilità per i nostri due fenotipi sono:
  • La prole può rotolare la lingua: 3/4 = 0.75 = 75%
  • La prole non può arrotolare la lingua: 1/4 = 0.25 = 25%

  Metodo 2 di 2: Mostrare un incrocio diibrido (due geni)

  

  Passaggio 1. Raddoppia ciascun lato della griglia 2x2 di base per ogni gene aggiuntivo

  Non tutte le combinazioni di geni sono semplici come l'incrocio monoibrido di base (un gene) della sezione precedente. Alcuni fenotipi sono determinati da più di un gene. In questi casi, devi tenere conto di ogni possibile combinazione, il che significa disegnare una griglia più grande.

  • La regola di base per i quadrati di Punnett quando si tratta di più di un gene è questa: raddoppiare ciascun lato della griglia per ogni gene oltre il primo.

    In altre parole, poiché una griglia di un gene è 2x2, una griglia di due geni è 4x4, una griglia di tre geni è 8x8 e così via.

  • Per rendere questi concetti più facili da capire, seguiamo un problema di esempio con due geni. Questo significa che dovremmo disegnare a 4x4 griglia. I concetti in questa sezione sono validi anche per tre o più geni: questi problemi richiedono solo griglie più grandi e più lavoro.

  

  Passaggio 2. Determinare i geni dei genitori che vengono forniti

  Quindi, trova i geni che entrambi i genitori hanno per la caratteristica che stai esaminando. Dato che hai a che fare con più geni, il genotipo di ciascun genitore avrà altre due lettere per ogni gene oltre al primo - in altre parole, quattro lettere per due geni, sei lettere per tre geni e così via. Può essere utile scrivere il genotipo della madre sopra la parte superiore della griglia e quello del padre a sinistra (o viceversa) come promemoria visivo.

  Usiamo un classico problema di esempio per illustrare questi conflitti. Una pianta di pisello può avere piselli lisci o rugosi e gialli o verdi. Liscio e giallo sono i tratti dominanti. In questo caso, usa S e s per rappresentare i geni dominanti e recessivi per la levigatezza e Y e y per il giallo. Diciamo che la madre in questo caso ha un SsYy genotipo e il padre ha un SsYY genotipo.

  

  Passaggio 3. Scrivi le diverse combinazioni di geni lungo i lati superiore e sinistro

  Ora, sopra la riga superiore di quadrati nella griglia ea sinistra della colonna più a sinistra, scrivi i diversi alleli che possono potenzialmente essere forniti da ciascun genitore. Come quando si tratta di un gene, ogni allele ha la stessa probabilità di essere trasmesso. Tuttavia, poiché stai guardando più geni, ogni riga e colonna otterrà più lettere: due lettere per due geni, tre lettere per tre geni e così via.

  • Nel nostro esempio, dobbiamo annotare le diverse combinazioni di geni che ogni genitore può contribuire dai loro genotipi SsYy. Se abbiamo i geni SsYy della madre in alto e i geni SsYY del padre a sinistra, gli alleli per ciascun gene sono:
  • In alto: SY, Sy, sY, sy
  • In basso a sinistra: SY, SY, sY, sY

  

  Passaggio 4. Riempi gli spazi con ogni combinazione di alleli

  Riempi gli spazi nella griglia proprio come faresti quando hai a che fare con un singolo gene. Tuttavia, questa volta, ogni spazio avrà due lettere in più per ogni gene oltre al primo: quattro lettere per due geni, sei lettere per tre geni. Come regola generale, il numero di lettere in ogni spazio dovrebbe corrispondere al numero di lettere nel genotipo di ciascun genitore.

  • Nel nostro esempio, riempiremmo i nostri spazi in questo modo:
  • Riga superiore: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Seconda fila: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
  • Terza riga: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
  • Riga inferiore: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

  

  Passaggio 5. Trova i fenotipi per ogni potenziale prole

  Quando si ha a che fare con più geni, ogni spazio nel quadrato di Punnett rappresenta ancora il genotipo per ogni potenziale prole - ci sono solo un numero maggiore di scelte rispetto a un gene. I fenotipi per ogni quadrato sono, ancora una volta, dipendenti dai geni esatti trattati. Tuttavia, come regola generale, i caratteri dominanti necessitano di un solo allele dominante per essere espressi, mentre i caratteri recessivi necessitano di tutti gli alleli recessivi.

  • Nel nostro esempio, poiché levigatezza e giallo sono tratti dominanti per i nostri piselli, ogni quadrato con almeno una S maiuscola rappresenta una pianta con fenotipo liscio e qualsiasi quadrato con almeno una Y maiuscola rappresenta una pianta con fenotipo giallo. Le piante rugose hanno bisogno di due alleli s minuscole e le piante verdi hanno bisogno di due y minuscole. Da queste condizioni si ottiene:
  • Riga superiore: Liscio/giallo, Liscio/giallo, Liscio/giallo, Liscio/giallo
  • Seconda fila: Liscio/giallo, Liscio/giallo, Liscio/giallo, Liscio/giallo
  • Terza riga: Liscio/giallo, Liscio/giallo, rugoso/giallo, rugoso/giallo
  • Riga inferiore: Liscio/giallo, Liscio/giallo, rugoso/giallo, rugoso/giallo

  

  Passaggio 6. Utilizzare i quadrati per determinare la probabilità di ciascun fenotipo

  Utilizzare le stesse tecniche di quando si ha a che fare con un gene per trovare la probabilità che qualsiasi figlio dei due genitori possa avere ciascun fenotipo diverso. In altre parole, il numero di quadrati con il fenotipo diviso per il numero totale di quadrati è uguale alla probabilità per ciascun fenotipo.

  • Nel nostro esempio, le probabilità per ogni fenotipo sono:
  • La prole è liscia e gialla: 12/16 = 3/4 = 0.75 = 75%
  • La prole è rugosa e gialla: 4/16 = 1/4 = 0.25 = 25%
  • La prole è liscia e verde: 0/16 = 0%
  • La prole è rugosa e verde: 0/16 = 0%
  • Si noti che poiché è impossibile per qualsiasi progenie ottenere due alleli y recessivi, nessuno dei discendenti sarà verde.

  Suggerimenti

  • Di fretta? Prova a utilizzare un calcolatore quadrato di Punnett online (come questo), che può creare e compilare quadrati di Punnett in base ai geni genitori specificati.
  • Come regola molto generale, i tratti recessivi sono meno comuni dei tratti dominanti. Tuttavia, ci sono situazioni in cui questi tratti rari possono aumentare l'idoneità degli organismi e quindi diventare più comuni attraverso la selezione naturale. Ad esempio, il tratto recessivo che causa la condizione del sangue L'anemia falciforme conferisce anche resistenza alla malaria, rendendola in qualche modo desiderabile nei climi tropicali.
  • Non tutti i geni hanno solo due fenotipi. Ad esempio, alcuni geni hanno un fenotipo separato per la combinazione eterozigote (uno dominante, uno recessivo).