El quadrilàter de Punnett és un dispositiu visual utilitzat en la ciència de la genètica per determinar quines combinacions de gens es poden produir a la concepció. Un quadrat de Punnett està format per una quadrícula quadrada simple dividida en una quadrícula de 2x2 (o més gran). Amb aquesta quadrícula i el coneixement dels genotips d’ambdós progenitors, els científics poden descobrir combinacions de gens potencials per a la descendència i, fins i tot, conèixer fins i tot alguns trets heretats.
Pas
Abans de començar: algunes definicions importants
"Si voleu ometre la secció" bàsica "i accedir directament a la discussió sobre el quadrilàter de Punnett, feu clic aquí."
Pas 1. Comprendre el concepte de gens
Abans d’aprendre sobre com crear i utilitzar un quadrilàter de Punnett, heu de conèixer alguns aspectes bàsics importants. La primera és la idea que tots els éssers vius (des de petits microbis fins a balenes blaves gegants) tenen "gens". Els gens són seqüències microscòpiques d’instruccions extremadament complexes que es codifiquen en gairebé totes les cèl·lules del cos de tots els organismes. Els gens són responsables de tots els aspectes de la vida d’un organisme, inclosos l’aspecte, el comportament i molt més.
Un dels conceptes importants que cal entendre quan es treballa amb els quadrilàters de Punnett és que "tots els éssers vius obtenen els gens dels seus pares". Inconscientment, és possible que ja en tingueu consciència. Penseu-hi: la majoria de la gent que coneixeu no s’assembla als seus pares en aspecte i comportament?
Pas 2. Comprendre el concepte de reproducció sexual
La majoria dels organismes (no tots) que coneixeu en aquest món produeixen descendència mitjançant la "reproducció sexual". Una condició quan els pares homes i dones donen els seus respectius gens per produir descendència. En aquest cas, la meitat dels gens del nen provenen dels dos pares. El quadrilàter de Punnett és bàsicament una manera de mostrar les diverses possibilitats d’aquest intercanvi de gens mig en forma gràfica.
La reproducció sexual no és l’única forma de reproducció que existeix. Alguns organismes (com els bacteris) es reprodueixen per "reproducció asexual", una condició en què els pares produeixen els seus propis fills, sense l'ajut d'una parella. En la reproducció asexual, tots els gens d’un nen provenen només d’un pare, fent-los còpies més o menys exactes del pare
Pas 3. Comprendre el concepte d’al·lels en genètica
Com s’ha esmentat anteriorment, els gens d’un organisme són bàsicament una sèrie d’instruccions que regeixen totes les cèl·lules del cos sobre com sobreviure. De fet, a diferència d’un manual, els gens també es divideixen en capítols, seccions i subseccions, amb diferents seccions del gen que regulen funcions separades individualment. Si alguna d'aquestes "subseccions" difereix entre dos organismes, els dos es veuran i es comportaran de manera diferent, per exemple, les diferències genètiques fan que una persona sigui negra i l'altra rossa. Aquestes diferents formes d’un mateix gen (gen humà) s’anomenen "al·lels".
Com que cada nen obté dos grups de gens (cada progenitor masculí i femení), el nen obtindrà dues còpies per a cada al·lel
Pas 4. Comprendre el concepte d’al·lels dominants i recessius
L’al·lel d’un nen no sempre “comparteix” el poder del gen. Alguns al·lels, denominats al·lels dominants, es manifestaran per defecte en l’aspecte físic i el comportament del nen (els anomenem "expressats"). Altres al·lels, anomenats al·lels “recessius”, només es poden expressar si no s’aparellen amb un al·lel dominant, que és capaç de “superar-los”. La plaça de Punnett s'utilitza sovint per ajudar a determinar la probabilitat que un nen rebi un al·lel dominant o recessiu.
Com que aquests gens poden ser "superats" per ales dominants, els al·lels recessius solen expressar-se amb menys freqüència. En general, un nen ha d’heretar l’al·lel recessiu d’ambdós progenitors perquè s’expressi l’al·lel. Les malalties de la sang són un exemple d'ús freqüent d'un tret recessiu, però tingueu en compte que un al·lel recessiu no significa "dolent"
Mètode 1 de 2: mostrant creus monohíbrides (d'un sol gen)
Pas 1. Creeu una quadrícula de 2x2
Els quadres més bàsics de Punnett són bastant fàcils de fer. Comenceu dibuixant un rectangle equilàter i, a continuació, dividiu l’interior en quatre quadrícules iguals. Quan hàgiu acabat, hi hauria d'haver dues quadrícules a cada columna i dues quadrícules a cada fila.
Pas 2. Utilitzeu lletres per representar l’al·lel pare o font de cada fila i columna
En un quadrilàter de Punnett, les columnes s’assignen a les mares i les files als pares, o viceversa. Escriviu les lletres al costat de cada fila i columna que representin cadascun dels al·lels paterns i materns. Utilitzeu majúscules per a al·lels dominants i minúscules per a al·lels recessius.
Serà molt més fàcil d’entendre amb un exemple. Per exemple, suposem que voleu determinar la probabilitat que els fills d’una parella concreta puguin rodar la llengua. Ho representem amb les lletres "R" i "r": una majúscula per al gen dominant i una minúscula per al recessiu. Si els dos pares fossin heterocigots (tinguessin una còpia de cada al·lel), escriuríem una "R" i una "r" a la part superior de la quadrícula i una "R" i una "r" al costat esquerre de la quadrícula.
Pas 3. Escriviu les lletres de cada quadrícula a les files i columnes
Després d’omplir els al·lels donats per cada pare, és fàcil omplir la casella Punnett. A cada quadrícula, escriviu les combinacions gèniques de dues lletres dels al·lels paterns i materns. En altres paraules, agafeu les lletres de la quadrícula de la columna i la fila i, a continuació, escriviu-les totes al quadre en blanc de connexió.
- En aquest exemple, empleneu la quadrícula quadril·lera de Punnett de la següent manera:
- El quadre de la part superior esquerra: "RR"
- El quadre a la part superior dreta: "Rr"
- Quadre a la part inferior esquerra: "Rr"
- El quadre de la part inferior dreta: "rr"
- Tingueu en compte que normalment s’escriu l’al·lel dominant (majúscula).
Pas 4. Determineu el genotip de cada descendència potencial
Cada casella emplenada a la casella Punnett representa la descendència que poden tenir els pares. Cada quadrat (i, per tant, cada descendent) és igual de probable; en altres paraules, en una quadrícula de 2x2 hi ha 1/4 de probabilitat per cada quatre possibilitats. Les diferents combinacions d’al·lels representats al quadrilàter de Punnett s’anomenen "genotips". Tot i que els genotips representen diferències genètiques, la descendència no és necessàriament diferent per a cada gelosia (vegeu els passos següents).
- En el nostre exemple quadrilàter de Punnett, els possibles genotips per a la descendència d’aquests dos pares són:
- "Dos al·lels dominants" (dos R)
- "Un al·lel dominant i un recessiu" (R i r)
- "Un al·lel dominant i un al·lès recessiu" (R i r): tingueu en compte que hi ha dues quadrícules amb aquest genotip.
- "Dos al·lels recessius" (dos r)
Pas 5. Determineu el fenotip de cada descendència potencial
El fenotip en un organisme és el tret físic real que es mostra en funció del seu genotip. Alguns exemples de fenotips com el color dels ulls, el color dels cabells i la presència de cèl·lules de malalties de la sang, són trets físics "determinats" pels gens, però no combinacions reals de gens. El fenotip que tindrà una descendència potencial està determinat per les característiques del gen. Els diferents gens tindran regles diferents quant a la seva manifestació com a fenotip.
- En el nostre exemple, diguem que el gen que permet que una persona faci rodar la llengua és el gen dominant. Això significa que cada descendència serà capaç de fer rodar la llengua, encara que només un al·lel sigui dominant. En aquest cas, els fenotips de la descendència potencial són:
- A la part superior esquerra: "Capaç de fer rodar la llengua (dues R)"
- A la part superior dreta: "Capaç de fer rodar la llengua (una R)"
- Part inferior esquerra: "Capaç de fer rodar la llengua (una R)"
- A la part inferior dreta: "No es pot rodar la llengua (sense R)"
Pas 6. Utilitzeu la quadrícula per determinar la probabilitat que apareguin els diferents fenotips
Un dels usos més comuns del quadrilàter de Punnett és determinar la probabilitat que una descendència tingui un fenotip específic. Com que cada quadrícula representa un possible genotip equivalent, podeu trobar els possibles fenotips "dividint el nombre de quadrícules que contenen aquest fenotip pel nombre total de gelosies presents".
- El quadrilàter de Punnett al nostre exemple afirma que hi ha quatre combinacions possibles de gens per a qualsevol descendència d’aquests dos pares. Tres d’aquestes combinacions creen descendents capaços de fer rodar la llengua. Per tant, les probabilitats del nostre fenotip són:
- Cries capaços de fer rodar la llengua: 3/4 = "0,75 = 75%"
- La descendència no pot rodar la llengua: 1/4 = "0,25 = 25%"
Mètode 2 de 2: mostrar una creu dihíbrida (dos gens)
Pas 1. Dupliqueu cada costat de la quadrícula bàsica 2x2 per a cada gen addicional
No totes les combinacions de gens són tan fàcils com els creuaments bàsics monohíbrids (monogen) de la secció anterior. Alguns fenotips estan determinats per més d’un gen. En aquest cas, heu de tenir en compte totes les combinacions possibles, el que significa dibuixar una quadrícula més gran.
- La regla bàsica del quadrilàter de Punnett quan hi ha més d'un gen és: "multiplicar cada costat de la quadrícula per cada gen que no sigui el primer". Dit d’una altra manera, com que la quadrícula d’un gen és 2x2, la quadrícula de dos gens és 4x4, la quadrícula de tres gens és 8x8, etc.
- Per fer més fàcil d’entendre aquest concepte, seguim l’exemple del problema dels dos gens. Això significa que hem de dibuixar una quadrícula "4x4". Els conceptes d'aquesta secció també s'apliquen a tres o més gens: aquest problema simplement requereix una quadrícula més gran i un treball addicional.
Pas 2. Assigneu gens parentals que contribueixen
A continuació, trobeu els gens que comparteixen els dos pares per a la característica que s'està estudiant. A causa dels nombrosos gens implicats, el genotip de cada pare obtindrà dues lletres addicionals per a cada gen a més del primer, amb la paraula tela, quatre lletres per a dos gens, sis lletres per a tres gens, etc. Pot ser útil escriure el genotip de la mare a la part superior de la graella i el genotip del pare a l’esquerra (o viceversa) com a recordatori visual.
Utilitzem un exemple clàssic per il·lustrar aquest conflicte. Una planta de pèsols pot tenir mongetes llises o arrugades, de color groc o verd. El llis i el groc són trets dominants. En aquest cas, utilitzeu M i m per representar dominants i recessius per a la suavitat i K i k per al groc. Diguem que la mare té un genotip de "MmKk" i que el gen del pare té un genotip de "MmKK"
Pas 3. Escriviu les diverses combinacions de gens al costat superior i esquerre
Ara, a sobre de la fila superior de la quadrícula i a l’esquerra de la columna de l’extrem esquerre, escriviu els diferents al·lels que podrien aportar cada pare. Com quan es tracta d’un sol gen, és probable que cada al·lel sigui heretat. Tanmateix, com que hi ha tants gens, cada columna i fila obtindrà més d’una lletra: dues lletres per a dos gens, tres lletres per a tres gens, etc.
- En aquest exemple, hem d’enumerar les diferents combinacions de gens que els pares poden heretar del seu genotip MmKk. Si tenim el gen MmKk de la mare al llarg de la xarxa superior i el gen MmKk del pare a la xarxa esquerra, els al·lels de cada gen són:
- Al llarg de la graella superior: "MK, Mk, mK, mk"
- A la part esquerra: "MK, MK, mK, mK"
Pas 4. Empleneu cada quadrícula amb cada combinació d’al·lels
Empleneu la graella com si es tractés d’un sol gen. Aquesta vegada, però, cada quadrícula tindrà dues lletres addicionals per a cada gen a més de la primera: quatre lletres per a dos gens, sis lletres per a tres gens. En general, el nombre de lletres de cada quadrícula ha de ser igual al nombre de lletres del genotip de cada pare.
- En aquest exemple, omplirem la quadrícula existent de la següent manera:
- Fila superior: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Segona línia: "MMKK, MMKk, MmKK, MmKk"
- Tercera línia: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
- Fila inferior: "MmKK, MmKk, mmKK, mmKk"
Pas 5. Cerqueu el fenotip de cada descendència potencial
Davant de múltiples gens, cada gelosia del quadrilàter de Punnett encara representa el genotip de cada descendència potencial: hi ha més opcions que un sol gen. El fenotip de cada gelosia, de nou, depèn del gen exacte que es manegi. No obstant això, en general, els trets dominants necessiten només un al·lel per expressar-se, mentre que els trets recessius requereixen "tots" els al·lels recessius.
- En aquest exemple, com que la suavitat (M) i el groc (K) són els trets o trets dominants de la planta de pèsols de l’exemple, cada quadrícula que conté almenys un capital M representa una planta amb el fenotip suau i cada quadrícula que conté almenys un gran K representa un cultiu: fenotip groc. Les plantes arrugades necessiten dos al·lels en minúscula i les plantes verdes necessiten dos al·lels en minúscula. Amb aquesta condició, obtenim:
- Fila superior: "Sense costures / groc, sense costures / groc, suau / groc, sense costures / groc"
- Segona fila: "Sense costures / groc, Suau / groc, Suau / groc, Suau / groc"
- Tercera fila: "Suau / groc, Suau / groc, arrugat / groc, arrugat / groc"
- Fila inferior: "Llis / groc, Llis / groc, arrugat / groc, arrugat / groc"
Pas 6. Utilitzeu la quadrícula per determinar la probabilitat de cada fenotip
Utilitzeu la mateixa tècnica que quan es tracta d’un sol gen per trobar la probabilitat que cada descendència d’ambdós progenitors pugui tenir un fenotip diferent. En altres paraules, el nombre de quadrícules que contenen el fenotip dividit pel nombre total de quadrícules és igual a la probabilitat de cada fenotip.
- En aquest exemple, les probabilitats de cada fenotip són:
- La descendència és llisa i groga: 12/16 = "3/4 = 0,75 = 75%"
- Els descendents són arrugats i grocs: 4/16 = "1/4 = 0,25 = 25%"
- La descendència és llisa i verda: 0/16 = "0%"
- Cries caracteritzades per arrugues i verd: 0/16 = "0%"
- Tingueu en compte que atès que és impossible que cada descendència tingui dos al·lels k recessius, cap de les descendents és verda (0%).
Consells
- Tenir pressa? Proveu d’utilitzar la calculadora en línia quadrilàtera de Punnett (per exemple en aquesta), que és capaç de crear i omplir una quadrícula de Punnett basada en els gens parentals que heu especificat.
- En general, els trets recessius no són tan comuns com els trets dominants. No obstant això, hi ha situacions en què aquest tret rar pot augmentar la forma física d’un organisme i, per tant, fer-se més freqüent mitjançant la selecció natural. Per exemple, el tret recessiu que provoca malalties hereditàries de la sang també confereix immunitat a la malària, cosa que la fa necessària en climes tropicals.
- No tots els gens tenen només dos fenotips. Per exemple, existeixen diversos gens que tenen fenotips separats per a combinacions heterozigotes (un dominant, un recessiu).
