12.2: Kwadraty Punneta

Przegląd

Kwadrat Punneta pokazuje możliwe genotypy, które potomstwo może odziedziczyć z dwóch genotypów rodzicielskich. Jeśli znany jest wzorzec dziedziczenia cechy (np. dominujący lub recesywny), kwadraty Punneta można również wykorzystać do określenia prawdopodobieństwa odziedziczenia fenotypu. Kwadraty Punneta mają zastosowanie w sytuacjach, gdy dziedziczenie cech jest determinowane przez pojedynczy locus genu, a cechy są dziedziczone niezależnie. Nie są jednak w stanie przewidzieć prawdopodobieństwa cech w przypadku bardziej złożonych scenariuszy dziedziczenia genetycznego.

Kwadraty Punneta pokazują prawdopodobieństwo odziedziczenia jednej lub więcej cech

Kwadraty Punneta to wizualne reprezentacje, które pokazują możliwe genotypy potomstwa wynikające ze skrzyżowania dwóch genotypów rodzicielskich. Mogą one przedstawiać dziedziczenie jednego lub wielu fenotypów lub cech, chociaż inne narzędzia są bardziej odpowiednie do badania dziedziczenia więcej niż dwóch cech.

Kwadraty Punneta można wykorzystać do określenia prawdopodobieństwa odziedziczenia przez potomstwo określonego genotypu lub pary alleli powodujących określoną cechę (tj. fenotyp lub cechę), pod warunkiem, że fenotyp jest spowodowany przez pojedynczy locus genu i jest niezależnie sortowany podczas mejozy. Innymi słowy, kwadraty Punneta są przydatne do określania prawdopodobieństwa dziedziczenia w scenariuszach, w których prawdopodobieństwo odziedziczenia jednej cechy nie wpływa na prawdopodobieństwo odziedziczenia innej. Chociaż istnieje wiele wyjątków od tych założeń (np. cechy kodowane przez sąsiednie geny na tym samym chromosomie), kwalifikatory te są prawdziwe dla wielu cech roślinnych i zwierzęcych.

Eksperymenty Mendla zainspirowały powstanie kwadratu Punneta

Kwadraty Punneta zostały stworzone na początku XX wieku przez Reginalda Punnetta, kilkadziesiąt lat po przełomowych eksperymentach Gregora Mendla z grochem, które ujawniły podstawowe prawa dziedziczenia. Współcześnie kwadraty Punneta są często używane do zilustrowania zasad leżących u podstaw eksperymentów Mendla.

Mendel badał dziedziczenie kilku cech roślin grochu, w tym kształtu i koloru grochu i strąków, koloru i pozycji kwiatów oraz wielkości rośliny. Mendel badał również cechy dziedziczne dla każdej cechy. Na przykład fioletowy i biały są możliwymi cechami charakterystyki koloru kwiatów. U roślin grochu fioletowe i białe kwiaty są determinowane przez odrębne warianty genów lub allele w locus genu koloru kwiatu.

Kwadraty Punneta to siatki, które organizują informację genetyczną

Każde pudełko w kwadracie Punneta reprezentuje możliwe zdarzenie zapłodnienia lub genotyp potomstwa, powstały z dwóch gamet rodzicielskich. Kwadraty Punneta są zwykle ułożone w konfiguracje 2×2 lub 4×4, aby zwizualizować dziedziczenie odpowiednio jednej lub dwóch cech.

Jeśli chodzi o nomenklaturę, allele są oznaczone pierwszą literą cechy spowodowanej przez allel dominujący. Na przykład, ponieważ żółty jest dominującą cechą koloru grochu, allele kodujące kolor grochu są oznaczone kursywą literą “y”. Wielkie i małe litery reprezentują odpowiednio allele dominujące i recesywne. Zatem Y reprezentuje dominujący żółty allel, a y oznacza recesywny zielony allel.

Aby utworzyć kwadrat Punneta 2×2 badający jedną cechę, jeden genotyp rodzicielski jest wymieniony nad diagramem, z jednym allelem w każdej kolumnie. Drugi genotyp rodzicielski jest wyświetlany pionowo po lewej stronie diagramu, z jednym allelem obok każdego rzędu. Każde kwadratowe pudełko Punneta zawiera dwa allele rodzicielskie (po jednym od każdego rodzica) odpowiadające wierszowi i kolumnie pola, reprezentujące jeden możliwy wynik zapłodnienia. Pełna zawartość kwadratu Punneta może być wykorzystana do określenia prawdopodobieństwa odziedziczenia przez potomstwo określonej cechy.

Kwadraty Punneta są narzędziami informacyjnymi dla doradców genetycznych i hodowców

Pomimo tego, że zostały stworzone ponad 100 lat temu, kwadraty Punneta nadal mają kilka istotnych zastosowań. W przypadku pary korzystającej z poradnictwa genetycznego, kwadraty Punneta mogą pomóc w określeniu ryzyka choroby dziedzicznej u ich dziecka. Na przykład, jeśli jeden rodzic ma mukowiscydozę (dwa recesywne, przyczynowe allele), a drugi ani jej nie ma, ani nie jest nosicielem, ich dziecko będzie nosicielem (tj. będzie miało jeden allel przyczynowy), ale nie będzie miało ryzyka mukowiscydozy. Kwadraty Punneta mogą również pomóc hodowcom zwierząt i roślin w wyborze organizmów o określonych cechach do dalszej hodowli.

Chociaż kwadraty Punneta są przydatne w wielu kontekstach, nie mogą dokładnie zobrazować złożonego dziedziczenia genetycznego. Na przykład cechy kodowane przez sąsiednie geny na tym samym chromosomie są często dziedziczone razem od jednego rodzica, zjawisko to nazywa się sprzężeniem. Cechy te nie są wybierane niezależnie, więc kwadrat Punneta nie może dokładnie przewidzieć ich wzorców dziedziczenia. Niektóre cechy, takie jak wzrost, są nieodpowiednie dla kwadratów Punneta, ponieważ są determinowane przez kilka genów i wpływają na nie warunki środowiskowe (np. dieta). Kwadraty Punneta są również nieskuteczne w przewidywaniu dziedziczności cech nabytych tylko od jednego rodzica.