احسب تركيبات الجينات والصفات في التقاطعات الجينية باستخدام مولد مربع بونيت البسيط هذا. أدخل جينات الوالدين لتصور أنماط الوراثة.
تساعد هذه الأداة في توقع تركيبات الجينوم والظواهر في التقاطعات الوراثية.
أدخل الجينومات للوالدين (مثل Aa، AaBb).
Examples:
مربع بونيت هو رسم يساعد في توقع احتمالية تركيبات الجينوم المختلفة في النسل.
تمثل الحروف الكبيرة الأليلات السائدة، بينما تمثل الحروف الصغيرة الأليلات المتنحية.
الظاهرة هي التعبير الفيزيائي للجينوم. ستخفي الأليل السائد الأليل المتنحي في الظاهرة.
مربع بونيت هو أداة قوية للتنبؤ الجيني تساعد في تصور احتمالية الأنماط الجينية المختلفة في النسل بناءً على التركيب الجيني لوالديهم. سُمي على اسم عالم الوراثة البريطاني ريجينالد بونيت، يوفر هذا المخطط وسيلة منهجية لتحديد التركيبات الجينية المحتملة التي يمكن أن تنتج عن عبور جيني. يُبسط محلل مربع بونيت هذه العملية، مما يتيح لك إنشاء مربعات بونيت دقيقة بسرعة لكل من عبور أحادي الصفة (صفة واحدة) وعبور ثنائي الصفة (صفتين) دون حسابات معقدة.
سواء كنت طالبًا يتعلم عن الوراثة الجينية، أو معلمًا يشرح الوراثة المندلية، أو باحثًا يحلل أنماط التربية، يوفر لك هذا الآلة الحاسبة لمربع بونيت وسيلة بسيطة لتوقع النتائج الجينية. من خلال إدخال الجينات الأبوية لكائنين، يمكنك على الفور تصور التركيبات الجينية والظاهرة الممكنة في نسلهم.
قبل استخدام محلل مربع بونيت، من المفيد فهم بعض المصطلحات الجينية الرئيسية:
تم تصميم أداة محلل مربع بونيت لتكون بديهية وسهلة الاستخدام. اتبع هذه الخطوات البسيطة لإنشاء توقعات جينية دقيقة:
أدخل الجينات الأبوية: أدخل التركيب الجيني لكل كائن أبوي في الحقول المخصصة.
عرض النتائج: تقوم الأداة تلقائيًا بإنشاء:
نسخ أو حفظ النتائج: استخدم زر "نسخ النتائج" لحفظ مربع بونيت لسجلاتك أو لتضمينه في التقارير والواجبات.
جرب تركيبات مختلفة: جرب تركيبات جينية مختلفة لترى كيف تؤثر على نتائج النسل.
تعمل مربعات بونيت بناءً على مبادئ الوراثة المندلية، التي تصف كيفية انتقال الصفات الجينية من الآباء إلى النسل. تشمل هذه المبادئ:
قانون الفصل: أثناء تشكيل الجاميتات، تنفصل الأليلات الاثنان لكل جين عن بعضها، لذا يحمل كل جاميت أليل واحد فقط لكل جين.
قانون التوزيع المستقل: تتوزع الجينات لصفات مختلفة بشكل مستقل عن بعضها البعض أثناء تشكيل الجاميتات (تنطبق على عبور ثنائي الصفة).
قانون السائدة: عندما تكون هناك أليلات مختلفة لجين ما، يتم التعبير عن الأليل السائد في الظاهرة بينما يتم إخفاء الأليل المتنحي.
تعتبر طريقة مربع بونيت في الأساس تطبيقًا لنظرية الاحتمالات على علم الوراثة. بالنسبة لكل جين، تكون احتمالية وراثة أليل معين 50% (بافتراض وراثة مندلية طبيعية). تساعد مربع بونيت في تصور هذه الاحتمالات بشكل منهجي.
في عبور أحادي الصفة (Aa × Aa)، تكون الجاميتات الممكنة هي:
هذا يؤدي إلى أربع تركيبات ممكنة:
بالنسبة لنسب الظاهرة في هذا المثال، إذا كان A سائدًا على a، نحصل على:
هذا يعطي نسبة الظاهرة الكلاسيكية 3:1 لعبور غير متماثل × غير متماثل.
الخطوة الأولى في إنشاء مربع بونيت هي تحديد الجاميتات الممكنة التي يمكن أن ينتجها كل والد:
بالنسبة لعبور أحادي الصفة (مثل Aa):
بالنسبة لعبور ثنائي الصفة (مثل AaBb):
بالنسبة للجينات المتماثلة (مثل AA أو aa):
بعد تحديد جميع التركيبات الجينية الممكنة، يتم تحديد الظاهرة لكل تركيبة بناءً على علاقات السائدة:
بالنسبة للجينات التي تحتوي على أليل سائد واحد على الأقل (مثل AA أو Aa):
بالنسبة للجينات التي تحتوي فقط على أليلات متنحية (مثل aa):
ثم يتم حساب نسبة الظاهرة من خلال حساب عدد النسل الذي يحمل كل ظاهرة والتعبير عنها ككسر أو نسبة.
تنتج أنواع مختلفة من العبور الجيني نسبًا مميزة يستخدمها علماء الوراثة لتوقع وتحليل أنماط الوراثة:
متماثل سائد × متماثل سائد (AA × AA)
متماثل سائد × متماثل متنحي (AA × aa)
متماثل سائد × غير متماثل (AA × Aa)
غير متماثل × غير متماثل (Aa × Aa)
غير متماثل × متماثل متنحي (Aa × aa)
متماثل متنحي × متماثل متنحي (aa × aa)
أشهر عبور ثنائي الصفة هو بين فردين غير متماثلين (AaBb × AaBb)، والذي ينتج نسبة الظاهرة الكلاسيكية 9:3:3:1:
تعتبر هذه النسبة نمطًا أساسيًا في علم الوراثة وتوضح مبدأ التوزيع المستقل.
تمتلك مربعات بونيت العديد من التطبيقات في علم الوراثة، والتعليم، والزراعة، والطب:
تعليم المبادئ الجينية: توفر مربعات بونيت وسيلة بصرية لشرح الوراثة المندلية، مما يجعل المفاهيم الجينية المعقدة أكثر وصولًا للطلاب.
حل المشكلات في دورات علم الوراثة: يستخدم الطلاب مربعات بونيت لحل مشكلات احتمالات الوراثة وتوقع صفات النسل.
تصوير المفاهيم المجردة: يساعد المخطط في تصور المفهوم المجرد لوراثة الجينات والاحتمالات.
تربية النباتات والحيوانات: يستخدم المربون مربعات بونيت لتوقع نتائج عبور محدد واختيار الصفات المرغوبة.
الاستشارة الجينية: بينما تستخدم أدوات أكثر تعقيدًا لعلم الوراثة البشرية، تساعد مبادئ مربعات بونيت في شرح أنماط الوراثة للاضطرابات الجينية للمرضى.
علم الوراثة في الحفظ: يستخدم الباحثون أدوات التنبؤ الجيني لإدارة برامج التربية للأنواع المهددة بالانقراض والحفاظ على التنوع الجيني.
تطوير الزراعة: يستخدم علماء المحاصيل التنبؤ الجيني لتطوير أصناف ذات إنتاجية محسنة أو مقاومة للأمراض أو محتوى غذائي أفضل.
بينما تعتبر مربعات بونيت أدوات قيمة، إلا أن لها قيودًا:
أنماط الوراثة المعقدة: تعمل مربعات بونيت بشكل أفضل مع الوراثة المندلية البسيطة لكنها أقل فعالية مع:
قيود الحجم: بالنسبة للعبورات التي تشمل العديد من الجينات، تصبح مربعات بونيت غير عملية.
تشمل الطرق البديلة للتحليل الجيني الأكثر تعقيدًا:
حسابات الاحتمالات: حسابات مباشرة باستخدام قواعد الضرب والجمع للاحتمالات.
تحليل النسب: تتبع أنماط الوراثة من خلال أشجار العائلة.
علم الوراثة الإحصائية: استخدام طرق إحصائية لتحليل وراثة الصفات المعقدة.
المحاكاة الحاسوبية: برامج متقدمة يمكنها نمذجة التفاعلات الوراثية المعقدة وأنماط الوراثة.
تم تطوير مربع بونيت بواسطة ريجينالد كروندال بونيت، عالم الوراثة البريطاني الذي قدم هذا المخطط حوالي عام 1905 كأداة تعليمية لشرح أنماط الوراثة المندلية. كان بونيت معاصرًا لويليام بيتسون، الذي جلب أعمال مندل إلى انتباه أوسع في العالم الناطق باللغة الإنجليزية.
1865: ينشر غريغور مندل ورقته حول تهجين النباتات، مؤسسًا قوانين الوراثة، على الرغم من أن عمله كان مُهملًا في ذلك الوقت.
1900: يُعاد اكتشاف عمل مندل بشكل مستقل من قبل ثلاثة علماء: هوجو دي فريس، كارل كورينس، وإريك فون تشرماك.
1905: يطور ريجينالد بونيت مخطط مربع بونيت لتصور وتوقع نتائج العبور الجيني.
1909: ينشر بونيت "الوراثة"، كتابًا يساعد في نشر علم الوراثة المندلية ويقدم مربع بونيت لجمهور أوسع.
1910-1915: يوفر عمل توماس هانت مورغان مع ذباب الفاكهة تحققًا تجريبيًا للعديد من المبادئ الجينية التي يمكن التنبؤ بها باستخدام مربعات بونيت.
1930s: يجمع التركيب الحديث بين علم الوراثة المندلية ونظرية داروين في التطور، مؤسسًا مجال علم الوراثة السكانية.
1950s: توفر اكتشاف بنية الحمض النووي بواسطة واتسون وكريك الأساس الجزيئي للوراثة.
اليوم: بينما توجد أدوات حسابية أكثر تعقيدًا للتحليل الجيني المعقد، لا تزال مربعات بونيت أداة تعليمية أساسية ونقطة انطلاق لفهم الوراثة الجينية.
قدم بونيت نفسه مساهمات كبيرة في علم الوراثة تتجاوز المربع الذي يحمل اسمه. كان من أوائل الذين أدركوا الارتباط الجيني (ميل الجينات الموجودة بالقرب من بعضها على الكروموسوم إلى الوراثة معًا)، والذي يمثل في الواقع قيدًا على نموذج مربع بونيت البسيط.
يستخدم مربع بونيت للتنبؤ باحتمالية التركيبات الجينية والظاهرة المختلفة في النسل بناءً على التركيب الجيني لوالديهم. يوفر تمثيلًا بصريًا لجميع التركيبات الممكنة للأليلات التي يمكن أن تنتج عن عبور جيني، مما يجعل من السهل حساب احتمالية ظهور صفات معينة في الجيل التالي.
يشير التركيب الجيني إلى التركيب الجيني لكائن حي (الجينات الفعلية التي يحملها، مثل Aa أو BB)، بينما تشير الظاهرة إلى الخصائص الفيزيائية الملحوظة التي تنتج عن التركيب الجيني. على سبيل المثال، قد يكون للنبات الذي يحمل التركيب الجيني "Tt" للارتفاع الظاهرة "طويل" إذا كانت T هي الأليل السائد.
عادةً ما تنتج نسبة الظاهرة 3:1 من عبور بين فردين غير متماثلين (Aa × Aa). يعني ذلك أنه لكل أربعة نسل، سيكون تقريبًا ثلاثة منهم يظهرون الصفة السائدة (A_) وواحد سيظهر الصفة المتنحية (aa). هذه النسبة هي واحدة من الأنماط الكلاسيكية التي اكتشفها غريغور مندل في تجاربه مع نباتات البازلاء.
توفر مربعات بونيت احتمالات إحصائية، وليست ضمانات للنتائج الفردية. تظهر احتمالية التركيبات الجينية المختلفة، لكن التركيب الجيني الفعلي لكل طفل يتحدد بالصدفة. على سبيل المثال، حتى إذا أظهر مربع بونيت احتمال 50% لصفة معينة، يمكن أن يكون لدى الزوجين عدة أطفال يحملون (أو لا يحملون) تلك الصفة، تمامًا كما قد لا تؤدي عدة مرات من رمي عملة إلى تقسيم متساوٍ للرؤوس والذيل.
بالنسبة لأكثر من صفتين، يصبح مربع بونيت الأساسي غير عملي بسبب الحجم. بالنسبة لثلاث صفات، ستحتاج إلى مكعب ثلاثي الأبعاد يحتوي على 64 خلية. بدلاً من ذلك، يستخدم علماء الوراثة عادةً:
تعمل مربعات بونيت بشكل أفضل مع أنماط الوراثة المندلية البسيطة ولكن لها عدة قيود:
بالنسبة للوراثة غير المكتملة (حيث تظهر الهجائن ظاهرة متوسطة)، لا تزال تنشئ مربع بونيت بشكل طبيعي ولكن تفسر الظواهر بشكل مختلف. على سبيل المثال، في عبور ينطوي على لون الزهور حيث يمثل R اللون الأحمر و r اللون الأبيض، سيكون الهجين Rr ورديًا. ستكون نسبة الظاهرة من عبور Rr × Rr 1:2:1 (أحمر: وردي: أبيض) بدلاً من نسبة 3:1 المعتادة للصفة السائدة: المتنحية.
يستخدم العبور الاختباري لتحديد ما إذا كان كائن حي يظهر صفة سائدة متماثلًا (AA) أو غير متماثل (Aa). يتم عبور الكائن المعني مع فرد متماثل متنحي (aa). في مربع بونيت:
بالنسبة للصفات المرتبطة بالجنس (الجينات الموجودة على الكروموسومات الجنسية)، يجب أن يأخذ مربع بونيت في الاعتبار الكروموسومات الجنسية المختلفة. في البشر، تمتلك الإناث الكروموسومات XX بينما يمتلك الذكور الكروموسومات XY. بالنسبة للصفات المرتبطة بـ X، يمتلك الذكور أليل واحد فقط (نقص الأليل)، بينما تمتلك الإناث أليلين. هذا يخلق أنماط وراثية مميزة حيث لا يمكن للآباء نقل الصفات المرتبطة بـ X إلى الأبناء، ومن المرجح أن يعبر الذكور عن الصفات المتنحية المرتبطة بـ X.
نعم، لكنها تصبح أكثر تعقيدًا. بالنسبة للمنظمات متعددة الصبغيات (التي تحتوي على أكثر من مجموعتين من الكروموسومات)، تحتاج إلى أخذ الأليلات المتعددة في الاعتبار في كل موضع جيني. على سبيل المثال، يمكن أن يكون للكائن الثلاثي الصبغيات تركيبات مثل AAA، AAa، Aaa، أو aaa لجين واحد، مما يخلق المزيد من التركيبات الممكنة في مربع بونيت.
إليك بعض أمثلة التعليمات البرمجية التي توضح كيفية حساب الاحتمالات الجينية وإنشاء مربعات بونيت برمجيًا:
1def generate_monohybrid_punnett_square(parent1, parent2):
2 """إنشاء مربع بونيت لعبور أحادي الصفة."""
3 # استخراج الأليلات من الآباء
4 p1_alleles = [parent1[0], parent1[1]]
5 p2_alleles = [parent2[0], parent2[1]]
6
7 # إنشاء مربع بونيت
8 punnett_square = []
9 for allele1 in p1_alleles:
10 row = []
11 for allele2 in p2_alleles:
12 # دمج الأليلات، مع التأكد من أن الأليل السائد يأتي أولاً
13 genotype = ''.join(sorted([allele1, allele2], key=lambda x: x.lower() != x))
14 row.append(genotype)
15 punnett_square.append(row)
16
17 return punnett_square
18
19# مثال للاستخدام
20square = generate_monohybrid_punnett_square('Aa', 'Aa')
21for row in square:
22 print(row)
23# الناتج: ['AA', 'Aa'], ['aA', 'aa']
24
1function generatePunnettSquare(parent1, parent2) {
2 // استخراج الأليلات من الآباء
3 const p1Alleles = [parent1.charAt(0), parent1.charAt(1)];
4 const p2Alleles = [parent2.charAt(0), parent2.charAt(1)];
5
6 // إنشاء مربع بونيت
7 const punnettSquare = [];
8
9 for (const allele1 of p1Alleles) {
10 const row = [];
11 for (const allele2 of p2Alleles) {
12 // فرز الأليلات بحيث يأتي السائد (الحرف الكبير) أولاً
13 const combinedAlleles = [allele1, allele2].sort((a, b) => {
14 if (a === a.toUpperCase() && b !== b.toUpperCase()) return -1;
15 if (a !== a.toUpperCase() && b === b.toUpperCase()) return 1;
16 return 0;
17 });
18 row.push(combinedAlleles.join(''));
19 }
20 punnettSquare.push(row);
21 }
22
23 return punnettSquare;
24}
25
26// مثال للاستخدام
27const square = generatePunnettSquare('Aa', 'Aa');
28console.table(square);
29// الناتج: [['AA', 'Aa'], ['Aa', 'aa']]
30
1import java.util.Arrays;
2
3public class PunnettSquareGenerator {
4 public static String[][] generateMonohybridPunnettSquare(String parent1, String parent2) {
5 // استخراج الأليلات من الآباء
6 char[] p1Alleles = {parent1.charAt(0), parent1.charAt(1)};
7 char[] p2Alleles = {parent2.charAt(0), parent2.charAt(1)};
8
9 // إنشاء مربع بونيت
10 String[][] punnettSquare = new String[2][2];
11
12 for (int i = 0; i < 2; i++) {
13 for (int j = 0; j < 2; j++) {
14 // دمج الأليلات
15 char[] combinedAlleles = {p1Alleles[i], p2Alleles[j]};
16 // فرز لضمان أن الأليل السائد يأتي أولاً
17 Arrays.sort(combinedAlleles, (a, b) -> {
18 if (Character.isUpperCase(a) && Character.isLowerCase(b)) return -1;
19 if (Character.isLowerCase(a) && Character.isUpperCase(b)) return 1;
20 return 0;
21 });
22 punnettSquare[i][j] = new String(combinedAlleles);
23 }
24 }
25
26 return punnettSquare;
27 }
28
29 public static void main(String[] args) {
30 String[][] square = generateMonohybridPunnettSquare("Aa", "Aa");
31 for (String[] row : square) {
32 System.out.println(Arrays.toString(row));
33 }
34 // الناتج: [AA, Aa], [Aa, aa]
35 }
36}
37
1' دالة VBA في Excel لحساب نسبة الظاهرة من مربع بونيت
2Function PhenotypeRatio(dominantCount As Integer, recessiveCount As Integer) As String
3 Dim total As Integer
4 total = dominantCount + recessiveCount
5
6 PhenotypeRatio = dominantCount & ":" & recessiveCount & " (" & _
7 dominantCount & "/" & total & " سائد، " & _
8 recessiveCount & "/" & total & " متنحي)"
9End Function
10
11' مثال للاستخدام:
12' =PhenotypeRatio(3, 1)
13' الناتج: "3:1 (3/4 سائد، 1/4 متنحي)"
14
بونيت، ر.ك. (1905). "الوراثة". ماكميلان وشركاه.
كلوج، و.س.، كامينغز، م.ر.، سبنسر، ك.أ.، وبالادينو، م.أ. (2019). "مفاهيم الوراثة" (الطبعة 12). بيرسون.
بيرس، ب.أ. (2017). "الوراثة: نهج مفاهيمي" (الطبعة 6). دبليو.ه. فريمان.
جريفيثس، أ.ج.ف.، ويسلر، س.ر.، كارول، س.ب.، ودوبيلي، ج. (2015). "مقدمة في التحليل الجيني" (الطبعة 11). دبليو.ه. فريمان.
المعهد الوطني للوراثة البشرية. "مربع بونيت." https://www.genome.gov/genetics-glossary/Punnett-Square
أكاديمية خان. "مربعات بونيت والاحتمالات." https://www.khanacademy.org/science/biology/classical-genetics/mendelian--genetics/a/punnett-squares-and-probability
هارتل، د.ل.، وروفولو، م. (2011). "الوراثة: تحليل الجينات والجينومات" (الطبعة 8). جونز وبارتلت للتعلم.
سنوستاد، د.ب.، وسيمونز، م.ج. (2015). "مبادئ الوراثة" (الطبعة 7). وايلي.
هل أنت مستعد لاستكشاف أنماط الوراثة الجينية؟ يجعل محلل مربع بونيت لدينا من السهل توقع التركيبات الجينية والظاهرة للعبورات الجينية البسيطة والمعقدة. سواء كنت تدرس لامتحان في علم الأحياء، أو تدرس مفاهيم الوراثة، أو تخطط لبرامج التربية، يوفر لك هذه الأداة توقعات جينية سريعة ودقيقة.
ما عليك سوى إدخال الجينات الأبوية، وسينشئ حاسبتنا على الفور مربع بونيت كامل مع نسب الظاهرة. جرب تركيبات مختلفة لترى كيف تؤثر عبورات جينية متنوعة على صفات النسل!
اكتشف المزيد من الأدوات التي قد تكون مفيدة لسير عملك