إن رباعي بونت هو جهاز مرئي يستخدم في علم الوراثة لتحديد مجموعات الجينات التي قد تحدث عند الحمل. يتكون مربع Punnett من شبكة مربعة بسيطة مقسمة إلى شبكة 2x2 (أو أكبر). مع هذه الشبكة ، ومعرفة الأنماط الجينية لكلا الوالدين ، يمكن للعلماء اكتشاف تركيبات جينية محتملة للنسل وربما حتى معرفة بعض الصفات الموروثة.
خطوة
قبل أن تبدأ: بعض التعريفات المهمة
"إذا كنت تريد تخطي قسم" الأساسيات "والانتقال مباشرة إلى المناقشة حول رباعي Punnett ، انقر هنا."
الخطوة 1. فهم مفهوم الجينات
قبل أن تتعلم كيفية إنشاء واستخدام Punnett الرباعي ، يجب أن تعرف بعض الأساسيات المهمة. الأول هو فكرة أن جميع الكائنات الحية (من الميكروبات الصغيرة إلى الحيتان الزرقاء العملاقة) لها "جينات". الجينات عبارة عن سلاسل مجهرية معقدة للغاية من التعليمات التي يتم تشفيرها في كل خلية تقريبًا في جسم جميع الكائنات الحية. الجينات مسؤولة عن جميع جوانب حياة الكائن الحي ، بما في ذلك المظهر والسلوك وغير ذلك.
أحد المفاهيم المهمة التي يجب فهمها عند العمل مع أشكال Punnett الرباعية هو أن "جميع الكائنات الحية تحصل على جيناتها من والديها". لا شعوريًا ، قد تكون على دراية بهذا بنفسك. فكر في الأمر - ألا يبدو معظم الأشخاص الذين تعرفهم مثل آبائهم في المظهر والسلوك؟
الخطوة الثانية: فهم مفهوم التكاثر الجنسي
معظم الكائنات الحية (وليس كلها) التي تعرف عنها في هذا العالم تنتج ذرية من خلال "التكاثر الجنسي". حالة يتبرع فيها الآباء والأمهات بجيناتهم لإنتاج النسل. في هذه الحالة ، يأتي نصف جينات الطفل من كلا الوالدين. إن رباعي Punnett هو في الأساس طريقة لإظهار الاحتمالات المختلفة لمبادلة الجينات نصف النصف في شكل رسومي.
التكاثر الجنسي ليس هو الشكل الوحيد للتكاثر الموجود. تتكاثر بعض الكائنات الحية (مثل البكتيريا) عن طريق "التكاثر اللاجنسي" ، وهي حالة ينتج فيها الآباء أطفالهم دون مساعدة الشريك. في التكاثر اللاجنسي ، تأتي جميع جينات الطفل من أحد الوالدين فقط ، مما يجعلها نسخًا مطابقة تقريبًا للوالد
الخطوة 3. فهم مفهوم الأليلات في علم الوراثة
كما ذكرنا أعلاه ، فإن الجينات الموجودة في الكائن الحي هي في الأساس سلسلة من التعليمات التي تحكم كل خلية في الجسم حول كيفية البقاء على قيد الحياة. في الواقع ، على عكس الدليل ، تنقسم الجينات أيضًا إلى فصول وأقسام وأقسام فرعية ، مع أقسام مختلفة من الجين تنظم وظائف منفصلة بشكل فردي. إذا كان أي من هذه "الأقسام الفرعية" يختلف بين كائنين ، فسيبدو كلاهما ويتصرفان بشكل مختلف - على سبيل المثال ، الاختلافات الجينية تجعل أحدهما أسود والآخر أشقر. هذه الأشكال المختلفة في نفس الجين (الجين البشري) تسمى "الأليلات".
نظرًا لأن كل طفل يحصل على مجموعتين من الجينات - كل والد ذكر وأنثى - سيحصل الطفل على نسختين لكل أليل
الخطوة 4. فهم مفهوم الأليلات السائدة والمتنحية
لا يشترك أليل الطفل دائمًا في قوة الجين. ستظهر بعض الأليلات ، التي يشار إليها باسم الأليلات السائدة ، في المظهر الجسدي للطفل وسلوكه (نسميها "معبرًا") بشكل افتراضي. الأليلات الأخرى ، المسماة الأليلات "المتنحية" ، لا يمكن التعبير عنها إلا إذا لم يتم إقرانها بأليل سائد قادر على "تجاوزها". غالبًا ما يستخدم مربع بونت للمساعدة في تحديد مدى احتمالية تلقي الطفل لأليل سائد أو متنحي.
نظرًا لأن هذه الجينات يمكن "تجاوزها" بواسطة الجرة السائدة ، تميل الأليلات المتنحية إلى التعبير بشكل أقل تكرارًا. بشكل عام ، يجب أن يرث الطفل الأليل المتنحي من كلا الوالدين حتى يتم التعبير عن الأليل. تعتبر حالات أمراض الدم من الأمثلة المستخدمة بشكل متكرر للسمات المتنحية - ولكن يرجى ملاحظة أن الأليل المتنحي لا يعني "سيئ"
طريقة 1 من 2: عرض تقاطعات أحادية الهجين (جين واحد)
الخطوة 1. إنشاء شبكة 2x2
من السهل جدًا صنع مربعات Punnett الأساسية. ابدأ برسم مستطيل متساوي الأضلاع ، ثم قسّم الجزء الداخلي إلى أربع شبكات متساوية. عند الانتهاء ، يجب أن يكون هناك شبكتان في كل عمود وشبكتين في كل صف.
الخطوة 2. استخدم الحروف لتمثيل الأصل أو أليل المصدر في كل صف وعمود
في شكل رباعي بونت ، يتم تخصيص الأعمدة للأمهات والصفوف للآباء أو العكس. اكتب الحروف بجانب كل صف وعمود يمثلان كل من الأليلات الأب والأم. استخدم الأحرف الكبيرة للأليلات السائدة والأحرف الصغيرة للأليلات المتنحية.
سيكون من الأسهل بكثير فهمه بمثال. على سبيل المثال ، لنفترض أنك تريد تحديد احتمالية أن يتمكن أطفال الزوجين من دحرجة ألسنتهم. نحن نمثل هذا بالحرفين "R" و "r" - حرف كبير للجين السائد وحرف صغير للجين المتنحي. إذا كان كلا الوالدين متغاير الزيجوت (لديهما نسخة واحدة من كل أليل) ، فسنكتب "R" و "r" على طول الجزء العلوي من شبكة الشبكة و "R" و "r" على طول الجانب الأيسر من الشبكة
الخطوة 3. اكتب الحروف لكل شبكة في الصفوف والأعمدة
بعد ملء الأليلات المعطاة من كل والد ، يصبح ملء مربع بونت أمرًا سهلاً. على كل شبكة ، اكتب مجموعات الجينات المكونة من حرفين للأليلات الأب والأم. بمعنى آخر ، خذ الأحرف من الشبكة في العمود والصف ، ثم اكتبها في المربع الفارغ للربط.
- في هذا المثال ، املأ شبكة Punnett الرباعية كما يلي:
- المربع الموجود أعلى اليسار: "RR"
- المربع أعلى اليسار: "Rr"
- المربع في أسفل اليسار: "Rr"
- المربع الموجود أسفل اليسار: "rr"
- لاحظ أنه عادة ما يتم كتابة الأليل السائد (الحرف الكبير) أولاً.
الخطوة 4. تحديد النمط الجيني لكل نسل محتمل
يمثل كل صندوق مملوء في ميدان Punnett النسل الذي قد يكون للوالدين. كل مربع (وبالتالي كل نسل) هو احتمال متساوٍ - بمعنى آخر ، في شبكة 2 × 2 ، هناك فرصة 1/4 لكل أربعة احتمالات. تسمى التركيبات المختلفة للأليلات الممثلة في رباعي بونت "الأنماط الجينية". في حين أن الأنماط الجينية تمثل الاختلافات الجينية ، إلا أن النسل لا يختلف بالضرورة لكل شبكة (انظر الخطوات أدناه).
- في مثالنا الرباعي Punnett ، الأنماط الجينية المحتملة للنسل من هذين الوالدين هي:
- "أليلين مهيمنين" (اثنان R)
- "أليل مهيمن وآخر متنحي" (R و r)
- "أليل مهيمن وآخر متنحي" (R و r) - لاحظ أن هناك شبكتين مع هذا النمط الجيني.
- "اثنان من الأليلات المتنحية" (اثنان r)
الخطوة 5. حدد النمط الظاهري لكل نسل محتمل
النمط الظاهري في الكائن الحي هو السمة الجسدية الفعلية الموضحة بناءً على التركيب الوراثي. بعض الأمثلة على الأنماط الظاهرية مثل لون العين ولون الشعر ووجود خلايا أمراض الدم - هذه سمات جسدية "تحددها" الجينات ، ولكنها ليست مجموعات فعلية من الجينات نفسها. يتم تحديد النمط الظاهري الذي سيحصل عليه النسل المحتمل من خلال خصائص الجين. سيكون للجينات المختلفة قواعد مختلفة من حيث مظهرها كنمط ظاهري.
- في مثالنا ، لنفترض أن الجين الذي يسمح للشخص بلف لسانه هو الجين السائد. هذا يعني أن كل نسل سيكون قادرًا على دحرجة لسانه ، حتى لو كان هناك أليل واحد فقط هو المسيطر. في هذه الحالة ، فإن الأنماط الظاهرية للنسل المحتمل هي:
- أعلى اليسار: "قادر على دحرجة اللسان (حرفان من حرف R)"
- أعلى اليمين: "قادر على دحرجة اللسان (واحد يمين)"
- أسفل اليسار: "قادر على دحرجة اللسان (واحد يمين)"
- أسفل اليمين: "يتعذر دحرجة اللسان (بدون حرف R)"
الخطوة 6. استخدم الشبكة لتحديد احتمالية ظهور الطرز المظهرية المختلفة
أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا لـ Punnett الرباعي هو تحديد مدى احتمالية أن يكون للنسل نمط ظاهري معين. نظرًا لأن كل شبكة تمثل تركيبًا وراثيًا محتملًا مكافئًا ، يمكنك العثور على الأنماط الظاهرية المحتملة عن طريق "قسمة عدد الشبكات التي تحتوي على هذا النمط الظاهري على العدد الإجمالي للشبكات الموجودة".
- يوضح نموذج Punnett الرباعي في مثالنا أن هناك أربع مجموعات محتملة من الجينات لأي نسل ، من هذين الوالدين. ثلاثة من هذه المجموعات تخلق نسلًا قادرًا على دحرجة اللسان. لذلك ، فإن احتمالات النمط الظاهري لدينا هي:
- النسل قادر على دحرجة اللسان: 3/4 = "0.75 = 75٪"
- النسل غير قادر على دحرجة اللسان: 1/4 = "0.25 = 25٪"
طريقة 2 من 2: إظهار تقاطع ثنائي الهجين (جينان)
الخطوة 1. كرر كل جانب من شبكة 2x2 الأساسية لكل جين إضافي
ليست كل تركيبات الجينات سهلة مثل تهجين أحادي الهجين الأساسي (جين واحد) من القسم أعلاه. يتم تحديد بعض الطرز المظهرية بواسطة أكثر من جين واحد. في هذه الحالة ، عليك حساب كل مجموعة ممكنة ، مما يعني رسم شبكة أكبر.
- القاعدة الأساسية لمربع بونت الرباعي عندما يكون هناك أكثر من جين واحد هي: "اضرب كل جانب من جوانب الشبكة لكل جين غير الأول". بمعنى آخر ، نظرًا لأن شبكة الجين الواحد هي 2 × 2 ، فإن شبكة الجينين هي 4 × 4 ، والشبكة المكونة من ثلاثة جينات هي 8 × 8 ، وهكذا.
- لتسهيل فهم هذا المفهوم ، دعنا نتبع مثال مشكلة الجينين. هذا يعني أنه يتعين علينا رسم شبكة "4x4". تنطبق المفاهيم الواردة في هذا القسم أيضًا على ثلاثة جينات أو أكثر - تتطلب هذه المشكلة ببساطة شبكة أكبر وعملًا إضافيًا.
الخطوة 2. تعيين الجينات الأبوية المساهمة
بعد ذلك ، ابحث عن الجينات التي يشترك فيها كلا الوالدين للخاصية التي تتم دراستها. بسبب الجينات العديدة المعنية ، سيحصل التركيب الوراثي لكل من الوالدين على حرفين إضافيين لكل جين بالإضافة إلى الحرف الأول - بكلمة قماش ، وأربعة أحرف لجينين ، وستة أحرف لثلاثة جينات ، وما إلى ذلك. قد يكون من المفيد كتابة التركيب الوراثي للأم أعلى الشبكة ، والنمط الجيني للأب على اليسار (أو العكس) كتذكير مرئي.
دعنا نستخدم مثالًا كلاسيكيًا لتوضيح هذا الصراع. يمكن أن يحتوي نبات البازلاء على حبوب ناعمة أو مجعدة ، صفراء أو خضراء اللون. السلس والأصفر هي السمات السائدة. في هذه الحالة ، استخدم M و m لتمثيل المهيمنة والمتنحية للنعومة و K و k للصفرة. لنفترض أن الأم لديها نمط وراثي من "MmKk" وأن جين الأب لديه نمط وراثي من "MmKK"
الخطوة 3. اكتب المجموعات المختلفة للجينات على طول الجانبين العلوي والأيسر
الآن ، أعلى الصف العلوي من الشبكة وعلى يسار العمود أقصى اليسار ، اكتب الأليلات المختلفة التي قد يساهم بها كل من الوالدين. كما هو الحال عند التعامل مع جين واحد ، من المرجح أن يتم توريث كل أليل بشكل متساوٍ. ومع ذلك ، نظرًا لوجود العديد من الجينات ، سيحصل كل عمود وصف على أكثر من حرف واحد: حرفان لجينين ، وثلاثة أحرف لثلاثة جينات ، وما إلى ذلك.
- في هذا المثال ، يجب أن ندرج المجموعات المختلفة من الجينات التي قد يرثها الآباء من النمط الجيني MmKk. إذا كان لدينا جين MmKk من الأم على طول الشبكة العلوية وجين الأب MmKk في الشبكة اليسرى ، فإن الأليلات لكل جين هي:
- على طول الشبكة العلوية: "MK ، Mk ، mK ، MK"
- أسفل الجانب الأيسر: "MK ، MK ، MK ، MK"
الخطوة 4. املأ كل شبكة بكل مجموعة من الأليل
املأ الشبكة كما هو الحال عند التعامل مع جين واحد. لكن هذه المرة ، ستحتوي كل شبكة على حرفين إضافيين لكل جين بالإضافة إلى الحرف الأول: أربعة أحرف لجينين وستة أحرف لثلاثة جينات. بشكل عام ، يجب أن يساوي عدد الأحرف في كل شبكة عدد الأحرف في التركيب الوراثي لكل من الوالدين.
- في هذا المثال ، سنقوم بتعبئة الشبكة الحالية على النحو التالي:
- الصف العلوي: "MMKK ، MMKk ، MmKK ، MmKk"
- السطر الثاني: "MMKK، MMKk، MmKK، MmKk"
- السطر الثالث: "MmKK ، MmKk ، mmKK ، mmKk"
- الصف السفلي: "MmKK ، MmKk ، mmKK ، mmKk"
الخطوة 5. أوجد الصفة الظاهرية لكل نسل محتمل
عند مواجهة جينات متعددة ، فإن كل شبكة في رباعي بونت لا تزال تمثل النمط الجيني لكل نسل محتمل - هناك خيارات أكثر من جين واحد. يعتمد النمط الظاهري لكل شبكة ، مرة أخرى ، على الجين الدقيق الذي يتم التعامل معه. ومع ذلك ، بشكل عام ، تحتاج الصفات السائدة إلى أليل واحد فقط للتعبير عنها ، بينما تتطلب الصفات المتنحية "جميع" الأليلات المتنحية.
- في هذا المثال ، نظرًا لأن النعومة (M) والصفرة (K) هي السمات أو السمات السائدة لنبات البازلاء في المثال ، فإن كل شبكة تحتوي على رأس مال واحد على الأقل M تمثل نباتًا بنمط ظاهري أملس ، وكل شبكة تحتوي على الأقل يمثل K واحد كبير محصولًا.النمط الظاهري الأصفر. تحتاج النباتات المجعدة إلى أليلين صغيرين من نوع s ، بينما تحتاج النباتات الخضراء إلى أليلين حرفين صغيرين k. من هذه الحالة نحصل على:
- الصف العلوي: "سلس / أصفر ، سلس / أصفر ، ناعم / أصفر ، سلس / أصفر"
- الصف الثاني: "سلس / أصفر ، ناعم / أصفر ، ناعم / أصفر ، ناعم / أصفر"
- الصف الثالث: "أملس / أصفر ، ناعم / أصفر ، مجعد / أصفر ، مجعد / أصفر"
- الصف السفلي: "أملس / أصفر ، ناعم / أصفر ، مجعد / أصفر ، مجعد / أصفر"
الخطوة 6. استخدم الشبكة لتحديد احتمال كل صفة
استخدم نفس الأسلوب عند التعامل مع جين واحد لإيجاد احتمالية أن يكون لكل نسل من كلا الوالدين نمط ظاهري مختلف. بمعنى آخر ، عدد الشبكات التي تحتوي على النمط الظاهري مقسومًا على العدد الإجمالي للشبكات يساوي الاحتمال لكل صفة.
- في هذا المثال ، الاحتمالات لكل صفة هي:
- النسل ناعم وأصفر: 12/16 = "3/4 = 0.75 = 75٪"
- النسل متجعد وأصفر: 4/16 = "1/4 = 0.25 = 25٪"
- النسل ناعم وخضراء: 0/16 = "0٪"
- ذرية تتميز بالتجاعيد والأخضر: 0/16 = "0٪"
- لاحظ أنه نظرًا لأنه من المستحيل أن يكون لكل نسل اثنين من أليلات k المتنحية ، فإن أيًا من النسل لا يكون أخضر (0٪).
نصائح
- في عجلة من امرنا؟ حاول استخدام آلة حاسبة Punnett الرباعية عبر الإنترنت (على سبيل المثال في هذه الآلة) ، القادرة على إنشاء وملء شبكة مربعة Punnett بناءً على الجينات الأبوية التي حددتها.
- بشكل عام ، الصفات المتنحية ليست شائعة مثل السمات المهيمنة. ومع ذلك ، هناك حالات يمكن فيها لهذه السمة النادرة أن تزيد من لياقة الكائن الحي ، وبالتالي تصبح أكثر انتشارًا من خلال الانتقاء الطبيعي. على سبيل المثال ، فإن السمة المتنحية التي تسبب أمراض الدم الوراثية تمنح أيضًا مناعة ضد الملاريا ، مما يجعلها ضرورية في المناخات المدارية.
- لا تحتوي كل الجينات على نمطين ظاهريين فقط. على سبيل المثال ، توجد العديد من الجينات التي لها أنماط ظاهرية منفصلة لتركيبات متغايرة الزيجوت (واحد مهيمن والآخر متنحي).
