Продукт: Генетический калькулятор
Версия: 4.0 final
Размер: 14.3 Mb
Язык: En / Ru
Лицензия: Бесплатная
ОС: Win XP/Vista/7/8
Скачать

Решетка Пеннета : практика и примеры

Информация о материале
Просмотров: 82500

SHARE

Что такое решетка Пеннета?

    Хорошо известно, что составление решеток Пеннета широко используется для решения генетических задач в менделевской генетике. Умение правильно составлять решетку Пеннета пригодится школьникам и студентам на уроках биологии. Но и профессиональные генетики используют эти навыки в своей работе. Что же такое решетка Пеннета?

    Решетка Пеннета - это графический метод, предложенный британским генетиком Реджинальдом Пеннетом в 1906 году, который в наглядной форме демонстрирует все возможные комбинаций различных типов гамет в конкретных скрещиваниях или в экспериментах по выведению пород (каждая гамета это комбинация одного материнского и одного отцовского аллелей для каждого, исследуемого в скрещивании, гена).

   Решетка Пеннета выглядит как двухмерная таблица, где в верхней части записаны гаметы одного родителя, а в левой части - вертикально, гаметы второго родителя. А в клетках таблицы на пересечении строк и колонок записываются генотипы потомства в виде комбинаций этих гамет. Таким образом становится очень легко определить вероятности для каждого генотипа в определенном скрещивании.

Составление решетки Пеннета в моногибридном скрещивании

    При моногибридном скрещивании исследуется наследование одного гена. В классическом моногибридном скрещивании каждый ген имеет два аллеля. Для примера мы возьмем материнский и отцовский организмы с одинаковым генотипом - "Gg". В генетике для обозначения доминантного аллеля используются заглавные буквы, а для рецессивного - строчные. Этот генотип может дать только два типа гамет, которые содержат или аллель "G" или аллель "g".

Наша решетка Пеннета будет выглядеть следующим образом:

  G g
G GG Gg
g Gg gg

    Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета для нашего потомства мы получим следующее соотношение по генотипам: 1 (25%) GG: 2 (50%) GG: 1 (25%) GG - это типичное соотношение генотипов (1:02:01) для моногибридного скрещивания. Доминантный аллель будет маскировать рецессивный аллель, что означает, что организмы с генотипами "GG" и "Gg" имеют один и тот же фенотип.

Например, если аллель "G" дает желтый цвет и аллель "g" дает зеленый цвет, то генотип "gg" будет иметь зеленый фенотипа, а генотипы "GG" и "Gg" - желтые фенотип. Суммировав значения в решетке мы будем иметь 3G-(желтый фенотип) и 1gg (зеленый фенотип) - это типичное соотношение по фенотипам (3:1) для моногибридного скрещивания. А соответствующие вероятности для потомства будут 75%G-: 25%gg.

Решетка Пеннета и Менделевское наследование

    В первые эти результаты были получены в опытах Грегора Менделя с растением - горохом огородным (Pisum sativum). Интерпретируя полученные результаты Мендель сделал следующие выводы:

  • Каждый признак данного организма контролируется парой аллелей.
  • Если организм содержит два различных аллеля для данного признака, то один из них (доминантный) может проявляться, полностью подавляя проявление другого (рецессивного).
  • При мейозе каждая пара аллелей разделяется (расщепляется) и каждая гамета получает по одному из каждой пары аллелей (принцип расщепления).

Без этих основных законов мы не сможем решить ни одну генетическую задачу. Установив возможность предсказывать результаты по одной паре альтернативных признаков, Мендель перешел к изучению наследования двух пар таких признаков.

Составление решетки Пеннета в дигибридном скрещивании

    При дигибридных скрещиваниях исследуется наследование двух генов. Для дигибридных скрещиваний мы можем составить решетку Пеннета только в случае, если гены наследуются независимо друг от друга - это означает, что при образовании материнских и отцовских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары. Этот принцип независимого распределения был открыт Менделем в экспериментах по дигибридным и полигибридным скрещиваниям.

Мы имеем два гена - Формы и Цвета. Для формы: "R" - это доминантный аллель, определяющий гладкую форму и "w" - это рецессивный аллель, который дает морщинистую форму горошин. Для цвета: "Y" - это доминантный аллель, определяющий желтую окраску и "g" это рецессивный аллель дающий зеленую окраску горошин. Мужское и женское растения имеют одинаковый генотип - "RwYg"(гладкие, желтые).

Сперва необходимо определить все возможные комбинации гамет, для этого также можно использовать решетку Пеннета:

  R w
R RR Rw
w Rw ww

Таким образом гетерозиготные растения могут дать четыре типа гамет со всеми возможными комбинациями: RY, Rg, wY, wg. Теперь составим решетку Пеннета для генотипов:

  RY Rg wY wg
RY RRYY RRYg RwYY RwYg
Rg RRYg RRgg RwYg Rwgg
wY RwYY RwYg wwYY wwYg
wg RwYg Rwgg wwYg wwgg

   Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета для нашего потомства мы получим следующее соотношение и вероятности по генотипам: 1(6,25%) RRYY : 2(12,5%) RwYY : 1(6,25%) wwYY : 2(12,5% )RRYg : 4(25%) RwYg : 2(12,5%) wwYg : 1(6,25%) RRgg : 2(12,5%) Rwgg : 1(6,25%) wwgg.    А так как доминантные признаки маскируют рецессивные, то соотношение и вероятности по фенотипам мы получим такие: 9(56,25%) R-Y- (гладкие, желтые) : 3(18,75%) R-gg (гладкие,зеленые) : 3(18,75%) wwY- (морщинистые, желтые) : 1(6,25% )wwgg (морщинистые,зеленые). Такое соотношение по фенотипам - 9:3:3:1 является типичным для дигибридного скрещивания.

Составление решетки Пеннета в тригибридном скрещивании.

Составить решетку Пеннета для скрещивания между двумя растениями гетерозиготными по трем генам будет более сложно. Для решения этой задачи мы можем воспользоваться нашими знаниями по математике. Чтобы определить все возможные комбинации гамет для тригибридного скрещивания мы должны вспомнить решение полиномов.

  • Составим полином для этого скрещивания: (A + a) X (B + b) X (C + c).
  • Умножим выражение в первой скобке на выражение во второй - получим: (AB + Ab + aB + ab) X (C + c).
  • Теперь умножим это выражение на выражение в третьей скобке - получим: ABC + ABc + AbC + Abc + aBC + aBc + abC + abc.

Соответственно они могут дать восемь типов гамет со всеми возможными комбинациями. Это решение можно проиллюстрировать с помощью решетки Пеннета:

  A a
B AB aB
b Ab ab

 

  C c
AB ABC ABc
Ab AbC Abc
aB aBC aBc
ab abC abc

Теперь составим решетку Пеннета для генотипов (таблица будет иметь 64 клетки):

  ABC aBC AbC abC ABc aBc Abc abc
ABC AABBCC AaBBCC AABbCC AaBbCC AABBCc AaBBCc AABbCc AaBbCc
aBC AaBBCC aaBBCC AaBbCC aaBbCC AaBBCc aaBBCc AaBbCc aaBbCc
AbC AABbCC AaBbCC AAbbCC AabbCC AABbCc AaBbCc AAbbCc AabbCc
abC AaBbCC aaBbCC AabbCC aabbCC AaBbCc aaBbCc AabbCc aabbCc
ABc AABBCc AaBBCc AABbCc AaBbCc AABBcc AaBBcc AABbcc AaBbcc
aBc AaBBCc aaBBCc AaBbCc aaBbCc AaBBcc aaBBcc AaBbcc aaBbcc
Abc AABbCc AaBbCc AAbbCc AabbCc AABbcc AaBbcc AAbbcc Aabbcc
abc AaBbCc aaBbCc AabbCc aabbCc AaBbcc aaBbcc Aabbcc aabbcc

Соотношение и вероятности по генотипам для тригибридного скрещивания

Но как нам подсчитать соотношение по генотипам. Снова воспользуемся полиномами.

  • Мы знаем, что соотношение по генотипам для моногибридного скрещивания составляет: 1AA: 2Aa: 1aa.
  • Теперь составим полином для нашего случая: (1AA + 2Aa + 1aa) X (1BB + 2Bb + 1bb) X (1CC + 2Cc + 1cc).
  • Умножим два первых выражения мы получим: (1AABB + 2AABb + 1AAbb + 2AaBB + 4AaBb + 2Aabb + 1aaBB + 2aaBb + 1aabb) X (1CC + 2Cc + 1cc).
  • Умножив полученное выражение на третье мы получим результаты для генотипов : 1AABBCC : 2AABbCC : 1AAbbCC : 2AaBBCC : 4AaBbCC : 2AabbCC : 1aaBBCC : 2aaBbCC : 1aabbCC : 2AABBCc : 4AABbCc : 2AAbbCc : 4AaBBCc : 8AaBbCc : 4AabbCc : 2aaBBCc : 4aaBbCc : 2aabbCc : 1AABBcc : 2AABbcc : 1AAbbcc : 2AaBBcc : 4AaBbcc : 2Aabbcc : 1aaBBcc : 2aaBbcc : 1aabbcc

Соотношение и вероятности по фенотипам для тригибридного скрещивания.

И мы также можем получить соотношение по фенотипам.

  • Мы знаем, что соотношение по фенотипам для моногибридного скрещивания составляет: 3A-: 1aa.
  • Теперь составим полином для нашего случая: (3A- + 1aa) X (3B- + 1bb) X (3C- + 1cc).
  • Умножим два первых выражения мы получим: (9A-B-+ 3A-bb + 3aaB-+ 1aabb) X (3C-+ 1cc).
  • Умножив полученное выражение на третье мы получим результаты для фенотипов: 27A-B-C- : 9A-bbC- : 9aaB-C- :3aabbC- : 9A-B-cc : 3A-bbcc : 3aaB-cc : 1aabbcc

Все эти результаты мы получили с помощью метода полиномов, и без составления решеток Пеннета.

Решение задач для более сложных полигибридных скрещиваний

Но что мы должны делать если нам нужно решить задачу с большим количеством генов. Даже используя полиномы будет трудно не ошибиться и получить правильные результаты. Кроме того это может отнять много времени. И если вы не хотите делать всю эту работу вручную, то вы можете использовать для решения генетических задач компьютерную программу - генетический калькулятор.

Хочешь больше интересных статей?