Ģenētika, iedzimtības izpēte, sākās ar zirņiem. Gregora Mendela pētījumi ar zirņu augiem parādīja, ka daži faktori prognozējamos modeļos pārvietoja tādas īpašības kā krāsa vai gludums no paaudzes paaudzē.
Lai gan Mendels iepazīstināja un publicēja savus pētījumus, viņa darbs tika ignorēts tikai dažus gadus pēc viņa nāves. Kad Mendela darbs tika atkārtoti atklāts un atzīta tā vērtība, ģenētikas pētījums ātri virzījās uz priekšu.
Ģenētikas vārdu krājuma pārskats
Ģenētika pēta modeļus, kā iezīmes pāriet no paaudzes paaudzē. Mantotās pazīmes ir matu krāsa, acu krāsa, augums un asins grupa. Dažādas tā paša versijas gēns, piemēram, zilo acu krāsu un brūno acu krāsu, sauc alēles. Viena gēna versija vai alēle var būt dominējoša pār citu recesīvu alēli, vai arī abas alēles var būt vienādas vai kodominants.
Alēles parasti apzīmē ar vienu un to pašu burtu, bet dominējošā alēle ir rakstīts ar lielo burtu. Piemēram, brūno acu alēles, ja visi pārējie faktori ir vienādi, dominē pār zilo acu alēlēm. Asins grupas alēles ir izņēmums no šīs standarta prakses.
Asins grupas ģenētika
A asinsgrupa un B asinsgrupa ir kodominanta, tāpēc personai, kas manto A un B asinsgrupu gēnus, būs AB tipa asinis. O asinsgrupa ir recesīva pret A un B, tāpēc personai, kas manto A asinsgrupas gēnu un O asinsgrupas gēnu, būs A asinsgrupa. Ja abas pazīmes alēles ir viena un tā pati gēna versija, organisms šai iezīmei ir homozigots.
Ja pazīmes alēles ir dažādas alēles, organisms šai iezīmei ir heterozigots. Ja organisms ir heterozigots attiecībā uz kādu pazīmi, parasti viens gēns būs dominējošs pār otru gēnu.
Genotips attiecas uz organisma ģenētisko kombināciju. Fenotips attiecas uz ģenētiskās kombinācijas fizisko izpausmi.
Pabeidzot Punnett laukumus
Punnett kvadrāti izmanto salīdzinoši vienkāršu režģa formātu, kas līdzīgs Tic-Tac-Toe dēlim, lai prognozētu iespējamo pēcnācēju iespējamo ģenētisko sastāvu (genotipu) un fizisko sastāvu (fenotipu). Vienkāršs Punnett kvadrāts parāda vienas iezīmes ģenētiskās kombinācijas krustu.
Divi viena vecāka pazīmes gēni ir novietoti virs divām Punnett kvadrāta labajām kolonnām ar vienu gēnu virs vienas kolonnas un otro gēnu virs otras kolonnas. Abi pazīmes gēni no otra vecāka tiks izvietoti Punnett laukuma kreisajā pusē, pa vienam - Punnett laukuma apakšējām divām rindām.
Tāpat kā reizināšanas vai nobraukuma diagramma, kolonnas augšpusē esošā gēna simbols un rindas kreisajā pusē esošā gēna simbols tiek kopēti krustpunktā esošajā kvadrātā. Tas ir viens iespējamais potenciālās pēcnācēja genotips. Vienkāršā Punnett laukumā, kurā ir tikai viena iezīme, būs četras potenciālās ģenētiskās kombinācijas (divi gēni no katra vecāka, tātad 2x2 vai 4 iespējamie rezultāti).
Piemēram, apsveriet a Punnett laukums par Mendela zirņu krāsu. Tīršķirnes (homozigoti) zaļie (y) zirņi, kas sakrustoti ar tīršķirnes dzeltenajiem (Y) zirņiem, dod četras iespējamās krāsu kombinācijas nākamās zirņu paaudzei. Gadās, ka katrā ģenētiskajā iznākumā ir viens gēns zaļajiem zirņiem un viens gēns dzeltenajiem zirņiem. Gēni neattiecas uz vienu un to pašu alēli (viena iezīme, atšķirīga fiziskā izpausme), tāpēc katras potenciālās pēcnācēja zirņa krāsas ģenētiskais sastāvs ir heterozigots (Yy).
Tiešsaistes Punnett kvadrātveida ģenētiskos kalkulatorus var izmantot, lai atrastu vienkāršu un sarežģītu Punnett kvadrātu ģenētiskos krustojumus. (Skatīt resursus)
Genotipu atrašana
Genotipi ir potenciālo pēcnācēju gēnu kombinācija. Iepriekš sniegtajā zirņu augu piemērā homozigotu zaļo (y) un homozigotu dzelteno (Y) zirņu krustojuma genotipa attiecība ir 100 procenti Yy.
Visos četros laukumos ir viena un tā pati heterozigota kombinācija. Pēcnācējiem būs dzeltena krāsa, jo dominē dzeltenā krāsa. Bet katrs no pēcnācēju zirņiem saturēs gan zaļo, gan dzelteno zirņu gēnus.
Pieņemsim, ka tiek krustoti divi heterozigoti zirņu pēcnācēji. Katram no vecākiem ir zaļās (y) un dzeltenās krāsas (Y) gēns. Novietojiet viena vecāka gēnus gar Punnett laukuma augšdaļu un otra vecāka gēnus pa kreiso pusi. Kopējiet gēnus kolonnās un pāri rindām.
Katrā no četriem laukumiem tagad ir redzama iespējamā genotipa kombinācija. Vienā kvadrātā ir redzama homozigota dzeltena (YY) kombinācija. Divi kvadrāti parāda heterozigotu zaļgani dzeltenu kombināciju (Yy). Vienā kvadrātā ir redzama homozigota dzeltena (YY) kombinācija.
Genotipiskās attiecības aprēķināšana
Vienkāršā Punnett laukumā, kurā ir tikai viena iezīme, ir četras iespējamās gēnu kombinācijas. Zirņu piemērā homozigotu zaļo zirņu varbūtība ir 1: 4, jo tikai vienā no četriem kvadrātiem ir yy genotips. Heterozigota zaļi dzeltena genotipa varbūtība ir 2: 4, jo diviem no četriem kvadrātiem ir Yy genotips.
Dzelteno zirņu varbūtība ir 1: 4, jo tikai vienam no četriem laukumiem ir YY genotips. Tāpēc genotipa attiecība ir 1 YY: 2Yy: 1yy vai 3Y_: 1y. Fenotipa attiecība ir trīs dzeltenie zirņi: viens zaļais zirnis.
Dihibrīds Punnett kvadrāts parāda iespējamos divu pazīmju krustojumus vienlaikus. Katrai iezīmei joprojām ir tikai divi iespējamie gēni, tāpēc divvērtīgais Punnett kvadrāts būs režģis ar četrām rindām un četrām kolonnām un sešpadsmit iespējamiem rezultātiem. Atkal saskaitiet katras gēnu kombinācijas skaitu.
Dihibrīds krusts
Apsveriet a dihibrīds krusts no diviem cilvēkiem, kuri ir heterozigoti brūni mati (H) ar recesīviem gaišiem matiem (h) ar brūnām acīm (E) ar recesīvi zilām acīm (e). Abi vecāku fenotipi būtu brūni mati un brūnas acis. Dihibrīdais krustojums tomēr parāda iespējamos genotipus HHEE, HhEE, hhEE, HHEe, HhEe, HHee, Hhee, hhEE un hhee.
Genotipa attiecība ir 1 HHEE: 2 HhEE: 1 hhEE: 2 HHEe: 4 HhEe: 2 Hhee: 1 HHee: 2 hhEe: 1 hhee, ko var rakstīt arī kā 9 H_E_: 3 h_E_: 3 H_e_: 1 h_e_. Fenotipa attiecība rāda, ka šiem heterozigotajiem vecākiem ir viena iespēja no sešpadsmit piedzīvot bērnu ar gaišmatainu, zilu aci.