19.2: Родовід та квадрати Паннетта

Last updated
Save as PDF

Page ID: 7987

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

родоводів

Успадкування ознаки через покоління можна показати наочно за допомогою родоводу, як показано на малюнку\(\PageIndex{1}\). Квадратні форми представляють самців; кола - самок. Заповнені форми - це особини, які мають будь-яку рису, яка проявляється в родоводі. Дві особини, з'єднані між собою горизонтальною лінією між собою, є батьками особин, які з'єднані вертикальними лініями під ними. Брати і сестри, як правило, показані в порядку народження з найстаршим братом ліворуч.

Ілюстрація простого родоводу. — **Малюнок\(\PageIndex{1}\):** Простий родовід. У цьому родоводу батьки (вгорі) народили трьох дітей: самця і двох самок. Перша самка має стан, показаний в родоводу.

Квадрати Паннетта

Як обговорювалося вище, диплоїдні особи мають дві копії кожної хромосоми: одну від батьків-чоловіків, одну від батьків жіночої статі. Це означає, що вони мають дві копії кожного гена. Вони можуть мати два однакових алелі (гомозиготні) або два різних алелі (гетерозиготні). Незалежно від їх генотипу, вони випадковим чином передадуть лише одну копію кожної хромосоми своєму потомству. Це пов'язано з тим, що мейоз виробляє гаплоїдні гамети, які містять одну копію кожної хромосоми, і ці хромосоми сортуються на гамети випадковим чином. Оскільки гени присутні на хромосомах, це означає, що вони передадуть по одній копії кожного гена своєму потомству. Це означає, що потомство успадковує по одному алелю кожного гена від кожного з двох батьків. Це проілюстровано на малюнку\(\PageIndex{2}\). Це поняття називається Законом Менделя про сегрегацію.

Ілюстрація аутосомно-рецесивного успадкування. — **Малюнок\(\PageIndex{2}\):** Двоє батьків, які є гетерозиготними, передають кожному потомству одну хромосому/ген/алель. Кожне отримане потомство має дві кожної хромосоми/гена. Особа може мати два однакових або два різних алелі. (CC BY-SA 3.0; Кубернетт через Вікісховище)

Простий, організований спосіб ілюструвати потомство, яке може бути результатом двох конкретних батьків, - це використання квадрата Паннетта. Гамети, які можуть бути створені кожним батьком, представлені над рядками та поруч із стовпцями квадрата. Кожна гамета є гаплоїдною для «гена А», тобто вона містить лише одну копію цього гена. У квадраті Пуннетта, показаному на малюнку\(\PageIndex{3}\), гаплоїдні яйцеклітини знаходяться над кожним стовпчиком, а гаплоїдні сперми - поруч із кожним рядком. Коли гаплоїдний сперматозоїд і гаплоїдна яйцеклітина (кожна з 1 копією «гена А») об'єднуються в процесі запліднення, результатом є диплоїдне потомство (з 2 копіями гена А).

Площа Паннетта. — **Малюнок\(\PageIndex{3}\):** Квадрат Пуннетта, що показує щось середнє між двома особами, які є гетерозиготними для А.

Квадрат Пуннетта показує ймовірність потомства з заданим генотипом, що утворився в результаті схрещування. Вона не показує фактичного потомства. Наприклад, квадрат Пуннетта на малюнку\(\PageIndex{3}\) показує, що існує 25% ймовірність того, що гомозиготне рецесивне потомство вийде в результаті хреста Aa x Aa. Це не означає, що ці батьки повинні мати 4 потомства і що вони матимуть співвідношення 1 AA: 2 Aa: 1 aa. Це так само, як гортати монету: ви очікуєте 50% голів, але ви не будете занадто здивовані, побачивши 7 голів з 10 сальто монет. Крім того, ймовірність не змінюється для послідовного потомства. Імовірність того, що перше потомство матиме генотип «аа», становить 25%, а ймовірність другого потомства, що має генотип «аа», ще 25%. Знову ж таки, це так само, як гортати монету: якщо ви перевертаєте голови в перший раз, це не змінює ймовірність отримати голови на наступному сальто.

Організми не просто успадковують одну рису за раз. Вони успадковують відразу всі свої риси. Іноді ми хочемо визначити ймовірність того, що індивід успадковує дві різні риси. Найпростіший спосіб зробити це - визначити ймовірність того, що індивід успадковує кожну рису окремо, а потім помножити ці ймовірності разом. Приклад цього можна побачити на рис\(\PageIndex{4}\). Для того, щоб це спрацювало, ми повинні припустити, що гени не впливають один на одного щодо сортування алелів на гамети, і кожна можлива комбінація алелів для кожного гена однаково ймовірна. Це називається Закон Менделя про незалежний асортимент.

Два квадрата Паннетта, один для гена B і один для гена А. — **Малюнок\(\PageIndex{4}\):** Ці два квадрати Пуннетта показують щось середнє між двома особами, які є гетерозиготними для двох різних генів: bBaA x BBaA. Ми можемо визначити ймовірність того, що потомство має рецесивну рису для «В» і домінуючу рису для «А». Імовірність того, що потомство має рецесивний фенотип для «В» становить 1/4. Імовірність того, що потомство має домінантний фенотип для «А» становить 3/4. 1/4 х 3/4 = 3/16.

Ще один спосіб визначення ймовірності отримання двох різних рис - використання дигібридного квадрата Пуннетта. \(\PageIndex{5}\)На малюнку показано три покоління успадкування насіння гороху за кольором і формою. Горошок може бути як жовтим, так і зеленим, причому вони можуть бути як круглими, так і зморшкуватими. Це дві риси, які Мендель вивчав у своїй роботі з горохом. У першому поколінні (покоління «Р») схрещуються дві істиннородних (гомозиготні) особини. Їх потомство отримає один алель гена Y і один алель гена R від кожного з батьків. Це означає, що все їх потомство (покоління «F ₁») буде гетерозиготним для обох генів. Результати (покоління «F ₂») від схрещування двох гетерозиготних особин можна побачити на квадраті Punnett 4 × 4 на малюнку\(\PageIndex{5}\).

На цій ілюстрації показано дигібридний хрест між рослинами гороху. У поколінні Р рослина, що має гомозиготний домінантний фенотип круглого, жовтого гороху, схрещується з рослиною з гомозиготним рецесивним фенотипом зморшкуватого зеленого горошку. Отримане потомство F_ {1} має гетерозиготний генотип і круглий, жовтий горох. Самозапилення покоління F_ {1} призводить до появи потомства F_ {2} з фенотипічним співвідношенням 9:3:3:1 для жовтого круглого, зеленого круглого, жовтого зморшкуватого та зеленого зморшкуватого горошку відповідно. — **Малюнок\(\PageIndex{5}\):** Цей дигібридний крос показує очікуване потомство з покоління F ₂ після схрещування *YYRR* x *yyrr*. Порівняйте результати цього квадрата Пуннетта з результатами, показаними на попередньому малюнку. Вони відповідають! Фото Кредит: Біологія OpenStax.

Гамети, що виробляються особами F ₁, повинні мати по одному алелю від кожного з двох генів. Наприклад, гамета може отримати R алель для гена форми насіння і або Y або алель у для гена кольору насіння. Він не може отримати як R, так і r алель; кожна гамета може мати лише один алель на ген. Закон незалежного асортименту стверджує, що гамета, в яку сортується алель r, буде однаково ймовірно містити або Y, або алель у. Таким чином, існує чотири однаково ймовірні гамети, які можуть утворитися при самосхрещенні RRyy гетерозиготи, а саме: RY, Ry, Ry та ry. Розміщення цих гамет уздовж верхньої та лівої частини квадрата Punnett 4 × 4 (рис.\(\PageIndex{5}\)) дає нам 16 однаково ймовірних генотипічних комбінацій. З цих генотипів ми знаходимо фенотипічне співвідношення 9 круглих - жовтий: 3 круглий - зелений: 3 зморшкий—жовтий: 1 зморшкий—зелений (рис.\(\PageIndex{5}\)). Це співвідношення потомства, які ми очікували б, припускаючи, що ми виконали схрещування з досить великим розміром вибірки.

Ми можемо шукати людей, які мають рецесивний фенотип для Y і домінантний фенотип для R. Ці особи повинні мати два маленьких y і принаймні один великий R. Можливі генотипи YYrR або YYrR. Розглядаючи квадрат Пуннетта на малюнку\(\PageIndex{5}\), ми можемо знайти 3 особини з цими генотипами (вони круглі і зелені). Якщо ви порівняєте результати з Figure\(\PageIndex{4}\) and\(\PageIndex{5}\) Figure, ви побачите, що ми прийшли до того ж значення: 3/16!

Посилання

Якщо не зазначено інше, текст та зображення Лізи Барті, 2016.