Genetyka, badanie dziedziczności, zaczęło się od grochu. Badania Gregora Mendla na roślinach grochu wykazały, że pewien czynnik zmieniał cechy, takie jak kolor lub gładkość, z pokolenia na pokolenie w przewidywalne wzory.
Mimo że Mendla przedstawił i opublikował swoje badania, jego prace były ignorowane aż do kilku lat po jego śmierci. Po ponownym odkryciu pracy Mendla i uznaniu jej wartości, badania nad genetyką posunęły się szybko do przodu.
Przegląd słownictwa genetycznego
Genetyka bada wzorce przekazywania cech z pokolenia na pokolenie. Odziedziczone cechy obejmują kolor włosów, kolor oczu, wzrost i grupę krwi. Różne wersje tego samego gen, takie jak niebieski kolor oczu i brązowy kolor oczu, są nazywane allele. Jedna wersja lub allel genu może dominować nad innym allelem recesywnym lub dwa allele mogą być równe lub współdominujący.
Allele są zwykle reprezentowane przez tę samą literę, ale dominujący allel jest pisany wielkimi literami. Na przykład allele brązowego oka, przy wszystkich innych czynnikach równych, dominują nad allelami niebieskiego oka. Allele grupy krwi są wyjątkiem od tej standardowej praktyki.
Genetyka grupy krwi
Grupa krwi A i grupa krwi B są współdominujące, więc osoba dziedzicząca geny dla grup krwi A i B będzie miała krew typu AB. Grupa krwi O jest recesywna w stosunku do A i B, więc osoba dziedzicząca gen dla grupy krwi A i gen dla grupy krwi O będzie miała grupę krwi A. Jeśli oba allele danej cechy są tą samą wersją genu, organizm jest homozygotyczny pod względem tej cechy.
Jeśli allele danej cechy są różnymi allelami, organizm jest heterozygotyczny dla tej cechy. Jeśli organizm jest heterozygotyczny pod względem cechy, zwykle jeden gen będzie dominował nad drugim genem.
Genotyp odnosi się do genetycznej kombinacji organizmu. Fenotyp odnosi się do fizycznej ekspresji kombinacji genetycznej.
Ukończenie Kwadratów Punneta
Kwadraciki Punneta używają stosunkowo prostego formatu siatki, podobnego do planszy w kółko i krzyżyk, aby przewidzieć możliwą budowę genetyczną (genotyp) i fizyczną (fenotyp) potencjalnego potomstwa. Prosty kwadrat Punneta pokazuje krzyżówkę kombinacji genetycznej dla pojedynczej cechy.
Dwa geny dla cechy jednego rodzica są umieszczone nad dwiema prawymi kolumnami kwadratu Punneta, jeden gen nad jedną kolumną, a drugi gen nad drugą kolumną. Dwa geny dla cechy drugiego rodzica zostaną umieszczone po lewej stronie kwadratu Punneta, po jednym dla dwóch dolnych rzędów kwadratu Punneta.
Podobnie jak w przypadku wykresu mnożenia lub przebiegu, symbol genu na górze kolumny i symbol genu po lewej stronie wiersza są kopiowane do przecinającego się kwadratu. To jeden z możliwych genotypów potencjalnego potomstwa. W prostej szachownicy Punneta z tylko jedną cechą będą cztery potencjalne kombinacje genetyczne (dwa geny od każdego rodzica, czyli 2x2 lub 4 możliwe wyniki).
Rozważmy na przykład Kwadrat Punneta za kolor groszku Mendla. Czystorasowy (homozygotyczny) zielony (y) groch skrzyżowany z czystorasowym żółtym (Y) grochem daje cztery możliwe kombinacje koloru dla następnej generacji grochu. Zdarza się, że każdy wynik genetyczny zawiera jeden gen dla zielonego groszku i jeden dla żółtego groszku. Geny nie dotyczą tego samego allelu (ta sama cecha, inna ekspresja fizyczna), więc genetyczny zestaw kolorów każdego potencjalnego grochu potomstwa jest heterozygotyczny (Yy).
Internetowe kalkulatory genetyczne kwadratów Punneta mogą być używane do wyszukiwania genetycznych krzyżówek prostych i złożonych kwadratów Punneta. (Zobacz Zasoby)
Znajdowanie genotypów
Genotypy to kombinacja genów potencjalnego potomstwa. W powyższym przykładzie grochu stosunek genotypów krzyżówki homozygotycznego zielonego (y) i homozygotycznego żółtego (Y) grochu wynosi 100% Yy.
Wszystkie cztery kwadraty zawierają tę samą heterozygotyczną kombinację Yy. Potomstwo będzie wykazywać żółty kolor, ponieważ żółty jest dominujący. Ale każdy z groszków potomnych będzie nosił geny zarówno zielonego, jak i żółtego grochu.
Załóżmy, że krzyżuje się dwa heterozygotyczne potomstwo grochu. Każdy rodzic nosi gen koloru zielonego (y) i gen koloru żółtego (Y). Umieść geny jednego rodzica u góry kwadratu Punneta, a geny drugiego rodzica po lewej stronie. Skopiuj geny w dół kolumn i wierszy.
Każdy z czterech kwadratów pokazuje teraz możliwą kombinację genotypów. Jeden kwadrat pokazuje homozygotyczną kombinację żółtego (YY). Dwa kwadraty pokazują heterozygotyczną kombinację zielono-żółtą (Yy). Jeden kwadrat pokazuje homozygotyczną kombinację żółtego (YY).
Obliczanie stosunku genotypowego
W prostej szachownicy Punneta z tylko jedną cechą istnieją cztery możliwe kombinacje genów. W przykładzie grochu prawdopodobieństwo homozygotycznego zielonego groszku wynosi 1:4, ponieważ tylko jeden z czterech kwadratów zawiera genotyp yy. Prawdopodobieństwo heterozygotycznego genotypu zielono-żółtego wynosi 2:4, ponieważ dwa z czterech kwadratów mają genotyp Yy.
Prawdopodobieństwo żółtego groszku wynosi 1:4, ponieważ tylko jeden z czterech kwadratów ma genotyp YY. Stosunek genotypów wynosi zatem 1 YY: 2Yy: 1yy lub 3Y_: 1y. Stosunek fenotypów to trzy żółte groch: jeden zielony groszek.
Dwuhybrydowa kwadracik Punneta pokazuje możliwe krzyżówki dwóch cech jednocześnie. Każda cecha nadal ma tylko dwa możliwe geny, więc dihybrydowa kwadrat Punneta będzie siatką z czterema rzędami i czterema kolumnami oraz szesnastoma możliwymi wynikami. Ponownie policz liczbę każdej kombinacji genów.
Krzyż Dihybrydowy
Rozważ krzyż dihybrydowy dwóch osób, które są heterozygotycznymi brązowymi włosami (H) z recesywnymi blond włosami (h) z brązowymi oczami (E) z recesywnymi niebieskimi oczami (e). Oba rodzicielskie fenotypy byłyby brązowymi włosami i brązowymi oczami. Krzyż dihybrydowy pokazuje jednak możliwe genotypy HHEE, HHEE, hhEE, HHEe, HhEe, HHee, Hhee, hhEE i hhee.
Stosunek genotypów wynosi 1 HHEE: 2 HhEE: 1 hhEE: 2 HHEe: 4 HhEe: 2 Hhee: 1 HHee: 2 hhEe: 1 hhee, co można również zapisać jako 9 H_E_: 3 h_E_: 3 H_e_: 1 h_e_. Stosunek fenotypów pokazuje, że ci heterozygotyczni rodzice mają jedną szansę na szesnaście posiadania blond włosów i niebieskich oczu.