Як працювати з гратами Пеннета (з ілюстраціями)

Решітка Пеннета є візуальним інструментом, який допомагає генетикам визначати можливі комбінації генів при заплідненні. Решітка Пеннета є простою таблицю з 2x2 (або більше) осередків. За допомогою цієї таблиці і знання генотипів обох батьків вчені можуть передбачити, які комбінації генів можливі у нащадків, і навіть визначити ймовірність успадкування тих чи інших ознак.

кроки

Основні відомості та визначення

Щоб пропустити цей розділ і перейти безпосередньо до опису решітки Пеннета, натисніть тут.

1. Дізнайтеся більше про поняття генів. Перш ніж приступити до освоєння і використання решітки Пеннета, слід ознайомитися з деякими основними принципами і поняттями. Першим таким принципом є те, що всі, хто живе істоти (від крихітних мікробів до гігантських синіх китів) мають генами. Гени являють собою неймовірно складні мікроскопічні набори інструкцій, які вбудовані практично в кожну клітину живого організму. По суті, в тій чи іншій мірі гени відповідають за кожен аспект життя організму, в тому числі за те, як він виглядає, яким чином поводиться, і за багато, багато іншого.

При роботі з гратами Пеннета слід пам`ятати також про те принципі, що живі організми успадковують гени від своїх батьків. Можливо, ви і раніше підсвідомо розуміли це. Подумайте самі: адже не дарма діти, як правило, схожі на своїх батьків?

2. Дізнайтеся більше про поняття статевого розмноження. Більшість (але не всі) відомих вам живих організмів виробляють потомство за допомогою статевого розмноження. Це означає, що жіноча і чоловіча особина вносять свої гени, і їх потомство успадковує приблизно по половині генів від кожного з батьків. Решітка Пеннета служить для того, щоб наочно зобразити різні комбінації генів батьків.

Статеве розмноження є не єдиним способом відтворення живих організмів. Деякі організми (наприклад, багато видів бактерій) відтворюють себе за допомогою безстатевого розмноження, коли потомство створюється одним батьком. При безстатевому розмноженні всі гени успадковуються від одного з батьків, і нащадок є майже точною його копією.

3. Дізнайтеся про поняття алелей. Як зазначалося вище, гени живого організму є набором інструкцій, які вказують кожній клітині, що слід робити. Фактично, як і звичайні інструкції, які розділені на окремі розділи, пункти і підпункти, різні частини генів вказують на те, як слід робити різні речі. Якщо два організму мають різні "підрозділами", вони будуть по-різному виглядати або вести себе - наприклад, генетичні відмінності можуть привести до того, що в однієї людини буде темне, а в іншого світле волосся. Такі різні види одного гена називаються алелями.

Оскільки дитина отримує два набори генів - по одному від кожного з батьків - у нього буде дві копії кожної аллели.

4. Дізнайтеся про поняття домінантних і рецесивних алелей. Аллели не завжди мають однакову генетичну "силою". Деякі аллели, які називають домінантними, обов`язково проявляться в зовнішньому вигляді дитини і його поведінці. Інші, так звані рецесивні аллели, проявляються лише в тому випадку, якщо не стикуються з домінантними алелями, які "пригнічують" їх. Решітка Пеннета часто використовується для того, щоб визначити, з якою ймовірністю дитина отримає домінантну або рецесивну аллель.

Оскільки рецесивні аллели "придушуються" домінантними, вони проявляються рідше, і в цьому випадку дитина зазвичай отримує рецесивні аллели від обох батьків. Як приклад успадковане особливості часто призводять серповидноклеточную анемію, однак при цьому слід врахувати, що рецесивні аллели далеко не завжди бувають "поганими".

Метод 1 з 2:

Подання моногибридного схрещування (один ген)

1. Накресліть квадратну сітку 2x2. Найпростіший варіант решітки Пеннета робиться дуже легко. Намалюйте досить великий квадрат і розділіть його на чотири рівних квадрата. Таким чином у вас вийде таблиця з двох рядків і двох стовпців.

2. У кожному рядку і стовпці відзначте буквами батьківські аллели. В решітці Пеннета стовпці відведені для материнських алелів, а рядки - для батьківських, або навпаки. У кожен рядок і колонку запишіть літери, які представляють аллели матері і батька. При цьому використовуйте великі літери для домінантних алелів і малі для рецесивних.

Це легко зрозуміти з прикладу. Припустимо, ви хочете визначити ймовірність того, що у даної пари народиться дитина, який зможе згортати язик трубочкою. Можна позначити це властивість латинськими буквами R і r - прописна буква відповідає домінантною, а рядкова рецессивной аллели. Якщо обоє батьків гетерозиготні (мають по одному примірнику кожній аллели), то слід написати одну букву "R" і одну "r" над гратами і одну "R" і одну "r" зліва від решітки.

3. Напишіть відповідні літери в кожному осередку. Ви легко зможете заповнити грати Пеннета після того, як зрозумієте, які алелі увійдуть від кожного з батьків. Впишіть в кожну клітинку комбінацію генів з двох букв, які представляють собою аллели від матері і батька. Іншими словами, візьміть літери у відповідному рядку і стовпці і впишіть їх в дану комірку.

У нашому прикладі слід заповнити комірки наступним чином:

Верхня ліва комірка: RR

Верхня права осередок: Rr

Нижня ліва комірка: Rr

Нижня права осередок: rr

Зауважте, що домінантні аллели (великі літери) слід писати попереду.

4. Визначте можливі генотипи нащадка. Кожна осередок заповненої решітки Пеннета містить набір генів, який можливий у дитини даних батьків. Кожна клітинка (тобто кожен набір алелей) володіє однаковою ймовірністю - іншими словами, в решітці 2x2 кожен з чотирьох можливих варіантів має ймовірність 1/4. Представлені в решітці Пеннета різні комбінації алелей називаються генотипами. Хоча генотипи є генетичні відмінності, це не обов`язково означає, що в будь-якому вигляді вийде різний потомство (дивіться нижче).

У нашому прикладі решітки Пеннета у даної пари батьків можуть виникнути такі генотипи:

Дві домінантні аллели (Осередок з двома буквами R)

Одна домінантна і одна рецессивная аллель (Осередок з однією літерою R і однієї r)

Одна домінантна і одна рецессивная аллель (Осередок з R і r) - зауважте, що даний генотип представлений двома осередками

Дві рецесивні аллели (Осередок з двома буквами r)

5. Визначте можливі фенотипи нащадка. фенотип організму є дійсні фізичні риси, які засновані на його генотипі. Прикладом фенотипу служать колір очей, колір волосся, наявність серповидноклітинної анемії і так далі - хоча всі ці фізичні риси визначаються генами, жодна з них не задається своєю особливою комбінацією генів. Можливий фенотип нащадка визначається характеристиками генів. Різні гени по-різному проявляють себе в фенотипі.

Припустимо в нашому прикладі, що відповідальний за здатність згортати язик ген є домінантним. Це означає, що згортати язик трубочкою зможуть навіть ті нащадки, в чий генотип входить лише одна домінантна аллель. В цьому випадку виходять наступні можливі фенотипи:

Верхня ліва комірка: може згортати мову (дві літери R)

Верхня права осередок: може згортати мову (одна R)

Нижня ліва комірка: може згортати мову (одна R)

Нижня права осередок: не може згортати мову (немає заголовних R)

6. Визначте ймовірність різних фенотипів за кількістю осередків. Одне з найбільш поширених застосувань решітки Пеннета полягає в тому, щоб з її допомогою знаходити ймовірність появи того чи іншого фенотипу в потомстві. Оскільки кожна клітинка відповідає певному генотипу і ймовірність появи кожного генотипу однакова, для знаходження ймовірності фенотипу досить поділити число осередків з даними фенотипом на загальне число осередків.

У нашому прикладі решітка Пеннета говорить нам про те, що для даних батьків можливі чотири види комбінації генів. Три з них відповідають нащадку, який здатний згортати мову, і одна відповідає відсутності такої можливості. Таким чином, ймовірність двох можливих фенотипів складають:

Нащадок може згортати мову: 3/4 = 0,75 = 75%

Нащадок не може згортати мову: 1/4 = 0,25 = 25%

Метод 2 з 2:

Подання дигибридного схрещування (два гена)

1. Поділіть кожну клітинку решітки 2x2 ще на чотири квадрати. Не всі комбінації генів настільки прості, як описане вище моногибридное (моногенне) схрещування. Деякі фенотип визначаються більш ніж одним геном. У таких випадках слід врахувати всі можливі комбінації, для чого буде потрібно бпробільша таблиця.

Основне правило застосування решітки Пеннета в тому випадку, коли генів більше, ніж один, полягає в наступному: для кожного додаткового гена слід подвоювати число осередків. Іншими словами, для випадку одного гена використовуються ґрати 2x2, для двох генів підходить таблиця 4x4, при розгляді трьох генів слід накреслити грати 8x8, і так далі.
Щоб було легше зрозуміти цей принцип, розглянемо приклад для двох генів. Для цього нам доведеться накреслити грати 4x4. Викладений в даному розділі метод підходить і для трьох або більшої кількості генів - просто знадобиться бпроБільша решітка і більше роботи.

2. Визначте гени з боку батьків. Наступний крок полягає в тому, щоб знайти гени батьків, які відповідають за що цікавить вас властивість. Оскільки ви маєте справу з декількома генами, до генотипу кожного з батьків слід додати ще одну букву - іншими словами, необхідно використовувати чотири літери для двох генів, шість букв для трьох генів і так далі. Як нагадування корисно записати генотип матері над гратами, а генотип батька - зліва від неї (або навпаки).

Для ілюстрації розглянемо класичний приклад. Рослина гороху може мати гладкі або зморшкуваті зерна, і зерна можуть бути жовтого або зеленого кольору. Жовтий колір і гладкість горошин є домінантними рисами. В цьому випадку гладкість горошин позначимо буквами S і s для домінантного і рецесивного гена відповідно, а для їх жовтизни використовуємо букви Y і y. Припустимо, що жіноче рослина має генотип SsYy, а чоловіче характеризується генотипом SsYY.

3. Запишіть різні комбінації генів вздовж верхнього і лівого країв решітки. Тепер ми можемо записати над гратами і зліва від неї різні аллели, які можуть передатися нащадкам від кожного з батьків. Як і в разі одного гена, кожна аллель може передатися з однаковою ймовірністю. Однак оскільки ми розглядаємо кілька генів, у кожного рядка або стовпця буде стояти кілька букв: дві букви в разі двох генів, три букви для трьох генів і так далі.

У нашому випадку слід виписати різні комбінації генів, які кожен батько здатний передати зі свого генотипу. Якщо зверху розташований генотип матері SsYy, а зліва - генотип батька SsYY, то для кожного гена у нас вийдуть наступні аллели:

Уздовж верхнього краю: SY, Sy, sY, sy

Уздовж лівого краю: SY, SY, sY, sY

4. Заповніть комірки відповідними комбінаціями алелів. Впишіть в кожну клітинку решітки букви так само, як робили це для одного гена. Однак в даному випадку для кожного додаткового гена в осередках з`явиться по дві додаткові літери: разом, в кожному осередку буде чотири літери для двох генів, шість букв для чотирьох генів і так далі. Згідно із загальним правилом, число букв в кожному осередку відповідає числу букв в генотипі одного з батьків.

У нашому прикладі осередку заповняться наступним чином:

Верхній ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy

Другий ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy

Третій ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

Нижній ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

5. Знайдіть фенотип для кожного можливого варіанту потомства. У разі декількох генів кожна клітинка в решітці Пеннета також відповідає окремому генотипу можливого потомства, просто цих генотипів більше, ніж при одному гені. І в даному випадку фенотип для тієї чи іншої комірки визначаються тим, які гени ми розглядаємо. Існує загальне правило, згідно з яким для прояву домінантних ознак достатньо наявності хоча б однієї домінантною аллели, в той час як для рецесивних ознак необхідно, щоб Усе відповідні аллели були рецесивними.

Оскільки для гороху домінантними є гладкість і жовтизна зерен, в нашому прикладі будь-яка осередок хоча б з однією великою літерою S відповідає рослині з гладкими горошинами, і будь-яка осередок хоча б з однією великою літерою Y відповідає рослині з жовтим фенотипом зерен. Рослини з зморшкуватими горошинами будуть представлені осередками з двома малими алелями s, а для того, щоб зерна мали зелений колір, необхідна наявність лише малі літери y. Таким чином, отримуємо можливі варіанти форми і кольору горошин:

Верхній ряд: гладкі / жовті, гладкі / жовті, гладкі / жовті, гладкі / жовті

Другий ряд: гладкі / жовті, гладкі / жовті, гладкі / жовті, гладкі / жовті

Третій ряд: гладкі / жовті, гладкі / жовті, зморшкуваті / жовті, зморшкуваті / жовті

Нижній ряд: гладкі / жовті, гладкі / жовті, зморшкуваті / жовті, зморшкуваті / жовті

6. Визначте по осередках ймовірність кожного фенотипу. Щоб знайти ймовірність різних фенотипів у потомстві даних батьків, використовуйте той же метод, що і в разі одного гена. Іншими словами, ймовірність того чи іншого фенотипу дорівнює кількості відповідних йому осередків, поділеному на загальне число осередків.

У нашому прикладі ймовірність кожного фенотипу становить:

Нащадок з гладкими і жовтими горошинами: 12/16 = 3/4 = 0,75 = 75%

Нащадок з зморшкуватими і жовтими горошинами: 4/16 = 1/4 = 0,25 = 25%

Нащадок з гладкими і зеленими горошинами: 0/16 = 0%

Нащадок з зморшкуватими і зеленими горошинами: 0/16 = 0%

Зауважте, що неможливість успадкувати дві рецесивні аллели y привела до того, що серед можливого потомства немає рослин із зеленими зернами.

Поради

поспішайте? Спробуйте скористатися онлайн-калькулятором решітки Пеннета (наприклад, цим), Який заповнює осередки решітки для заданих вами батьківських генів.
Як правило, рецесивні ознаки зустрічаються рідше, ніж домінантні. Однак існують ситуації, в яких рецесивні ознаки можуть підвищити пристосованість організму, і такі особини стають більш поширеними в результаті природного відбору. Наприклад, рецесивний ознака, який викликає таке захворювання крові, як серповидноклітинна анемія, підвищує також опірність малярії, що виявляється корисним в тропічному кліматі.
Не всі гени характеризуються лише двома фенотипами. Наприклад, деякі гени мають окремий фенотип для гетерозиготною (одна домінантна і одна рецессивная аллель) комбінації.

попередження

Пам`ятайте про те, що кожен новий батьківський ген призводить до того, що кількість осередків в решітці Пеннета збільшується вдвічі. Наприклад, при одному гені від кожного з батьків у вас вийде грати 2x2, для двох генів- 4x4, і так далі. У разі п`яти генів розмір таблиці буде 32x32!