Dihybrid Kryds Løser: Genetik Punnett Kvadrat Beregner

Hvad er en beregner til dihybrid krydsning?

En beregner til dihybrid krydsning forudsiger afkoms genotyper og fænotyper for to gener på én gang. Den konstruerer et Punnett-felt på grundlag af de to forældres genotyper og viser forholdet mellem de resulterende egenskaber. Biologistuderende, lærere og avlere bruger den til at kontrollere opgaver om dihybrid krydsning uden at tegne feltet i hånden.

Hvad er en dihybrid krydsning?

En dihybrid krydsning følger, hvordan to gener nedarves fra forældre til afkom på samme tid. Gregor Mendel fandt først frem til dette i 1860'erne, da han krydsede ærteplanter, der var forskellige med hensyn til frøform og frøfarve.

Nogle få begreber forklarer, hvordan det fungerer.

• Allel: én udgave af et gen. Et stort bogstav (A, B) markerer en dominant allel. Et lille bogstav (a, b) markerer et recessivt allel.
• Genotype: en organismes genetiske sammensætning, skrevet som en bogstavkombination såsom AaBb.
• Fænotype: den egenskab, en organisme faktisk viser. Et dominant allel skjuler et recessivt allel, så AA og Aa ser ens ud.
• Homozygot: begge alleler ved et gen er ens (AA eller aa).
• Heterozygot: de to alleler ved et gen er forskellige (Aa).

Sådan beregnes en dihybrid krydsning

En dihybrid krydsning er baseret på uafhængig fordeling: Under dannelsen af kønsceller adskilles allelerne for det ene gen uafhængigt af allelerne for det andet gen. Det gør, at hver forælders alleler kan kombineres frit.

1. Skriv hver forælders genotype ned, f.eks. AaBb.
2. Angiv kønscellerne. Punnett-feltmetoden giver hver forælder fire pladser til kønsceller, én for hver parring af et allel fra gen 1 med et allel fra gen 2. En forælder, der er heterozygot ved begge gener (AaBb), udfylder pladserne med fire forskellige kønsceller: AB, Ab, aB, ab. En forælder, der er homozygot ved begge gener (AABB), udfylder dem med fire kopier af én kønscelle: AB, AB, AB, AB.
3. Opbyg et Punnett-felt på 4×4. Placér den ene forælders fire kønsceller øverst og den anden forælders fire kønsceller langs siden, og udfyld derefter hver af de 16 celler med den kombinerede genotype.
4. Tæl fænotyperne. Gruppér 16 afkom efter de egenskaber, de viser, og omregn derefter hver gruppe til en brøkdel af 16.

For to heterozygote forældre (AaBb × AaBb) giver dette det klassiske fænotypeforhold:

• 9/16 viser begge dominante egenskaber (A_B_)
• 3/16 viser den dominante egenskab 1 og den recessive egenskab 2 (A_bb)
• 3/16 viser den recessive egenskab 1 og den dominante egenskab 2 (aaB_)
• 1/16 viser begge recessive egenskaber (aabb)

Understregningstegnet står for »et hvilket som helst allel«, eftersom det ikke ændrer fænotypen.

Dette 9:3:3:1-forhold er også produktet af to separate 3:1-forhold: 3/4 × 3/4 = 9/16 for begge dominante egenskaber, 3/4 × 1/4 = 3/16 for hvert tilfælde med én dominant egenskab, og 1/4 × 1/4 = 1/16 for begge recessive egenskaber.

Eksempel 1: Heterozygot × heterozygot (AaBb × AaBb)

Begge forældre danner fire typer kønsceller: AB, Ab, aB, ab.

Fænotypeforhold:

• A_B_ (begge dominante): 9/16 (56,25 %)
• A_bb (dominant 1, recessiv 2): 3/16 (18,75 %)
• aaB_ (recessiv 1, dominant 2): 3/16 (18,75 %)
• aabb (begge recessive): 1/16 (6,25 %)

Eksempel 2: Homozygot dominant × homozygot recessiv (AABB × aabb)

Hver forælder er homozygot, så hver danner kun én særskilt kønscelle: AB for forælder 1 og ab for forælder 2. Da beregneren altid opfører fire kønsceller pr. forælder, gentages den enkelte kønscelle blot fire gange: AB, AB, AB, AB og ab, ab, ab, ab. Punnett-feltet er stadig et 4×4-felt med 16 celler, men alle celler indeholder den samme genotype.

Alt afkom er AaBb og viser begge dominante egenskaber.

Fænotypeforhold:

• A_B_ (begge dominante): 16/16 (100,00 %)

Eksempel 3: Heterozygot × homozygot dominant (AaBb × AABB)

Forælder 1 (AaBb) danner fire forskellige kønsceller: AB, Ab, aB, ab. Forælder 2 (AABB) er homozygot, så dens ene type kønscelle, AB, gentages fire gange: AB, AB, AB, AB. Resultatet er stadig et 4×4-felt med 16 celler, hvor hver af forælder 1's fire kønsceller parres med AB fire gange, så hver række gentages på tværs af alle fire kolonner.

Fire forskellige genotyper forekommer, hver i 4 af de 16 celler: AABB, AABb, AaBB og AaBb. Alle har mindst ét dominant allel ved hvert gen, så alt afkom viser begge dominante egenskaber.

Fænotypeforhold:

• A_B_ (begge dominante): 16/16 (100,00 %)

Sådan bruges denne beregner

1. Indtast hver forælders genotype i formatet AaBb: store bogstaver for dominante alleler, små bogstaver for recessive, med det første par for gen 1 og det andet par for gen 2.
2. Beregneren kontrollerer fire ting. Hver genotype skal bestå af præcis fire bogstaver. De to bogstaver i et par skal være det samme genbogstav, så Aa accepteres, mens Ab ikke gør. De to gener i én genotype skal være forskellige bogstaver, så AaAa afvises. Begge forældre skal angive de samme to gener.
3. De to gener kan skrives i begge rækkefølger. BbAa læses som den samme genotype som AaBb, så AaBb × BbAa er den samme krydsning som AaBb × AaBb.
4. Feltet og forholdet opdateres, mens du skriver. Der kræves ikke et tryk på en knap.
5. Forholdet angives efter egenskab, ikke efter bogstav. »Dominant egenskab 1« betyder, at gen 1 viser sin dominante form (A_), og »Recessiv egenskab 2« betyder, at gen 2 viser sin recessive form (bb). For AaBb × AaBb viser værktøjet »Dominant egenskab 1, dominant egenskab 2: 9/16 (56,25 %)«.
6. Brug kopieringsknappen til at gemme feltet og forholdet som tekst, eller nulstillingsknappen til at vende tilbage til standardkrydsningen AaBb × AaBb.

Anvendelser af beregninger af dihybride krydsninger

Biologikurser bruger dihybride krydsninger til at undervise i sandsynlighed og mendelsk nedarvning. Plante- og dyreavlere bruger den samme matematik til at forudsige, hvilke kombinationer af egenskaber der vil forekomme hos afkommet, før de gennemfører en faktisk krydsning. Genetiske rådgivere bruger det underliggende princip, uafhængig fordeling, til at forklare risikoen for nedarvning af to ubeslægtede tilstande. Forskere bruger det til at fastlægge forventede forhold, før de sammenligner dem med eksperimentelle data.

Punnett-feltet er én af flere måder at løse det samme problem på. En sandsynlighedsberegning multiplicerer sandsynligheden for hver egenskab separat, f.eks. 3/4 × 3/4 = 9/16 for to dominante egenskaber i en AaBb × AaBb-krydsning. Et forgreningsdiagram eller en metode med forgrenede linjer når frem til de samme tal ved at følge hvert gens udfald som separate grene. Alle tre metoder bygger på den samme regel om uafhængig fordeling og giver identiske forhold, når de to gener sidder på forskellige kromosomer.

Virkelig nedarvning afviger undertiden fra denne model. Gener, der ligger tæt på hinanden på det samme kromosom, nedarves oftere sammen, end uafhængig fordeling forudsiger; dette mønster kaldes kobling. Nogle genpar interagerer, så det ene gen maskerer det andets virkning; dette kaldes epistasi. Denne beregner antager to ukoblede gener med fuldstændig dominans, som i standardtilfældet i undervisningen.

Historie

Gregor Mendel, en augustinermunk, gennemførte de første dokumenterede forsøg med dihybride krydsninger på ærteplanter i 1860'erne, hvor han fulgte frøform og frøfarve samtidig. Hans artikel fra 1866 beskrev det resulterende 9:3:3:1-forhold og førte til det, der nu kaldes loven om uafhængig fordeling. Mendels arbejde gik stort set ubemærket hen indtil 1900, hvor Hugo de Vries, Carl Correns og Erich von Tschermak uafhængigt genopdagede de samme mønstre, hvilket satte gang i den moderne genetik. Thomas Hunt Morgans senere forsøg med bananfluer viste, at gener på det samme kromosom ikke altid fordeles uafhængigt, og afslørede dermed undtagelsen i form af genetisk kobling.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er en dihybrid krydsning? En dihybrid krydsning er en krydsning mellem to organismer, hvor to gener følges på én gang. Når to dobbeltheterozygoter (AaBb × AaBb) krydses, giver det afkom i et 9:3:3:1-fænotypeforhold, når begge gener udviser fuldstændig dominans.

Hvorfor er forholdet 9:3:3:1? Det skyldes kombinationen af to uafhængige 3:1-forhold, ét for hvert gen: 3/4 × 3/4 = 9/16 for begge dominante egenskaber, 3/4 × 1/4 = 3/16 for hver kombination med én dominant egenskab, og 1/4 × 1/4 = 1/16 for begge recessive egenskaber.

Hvad er forskellen mellem genotype og fænotype? Genotypen er det sæt alleler, en organisme bærer, såsom AaBb. Fænotypen er den egenskab, genotypen frembringer, såsom at vise den dominante udgave af begge egenskaber.

Danner en dihybrid krydsning altid fire forskellige kønsceller pr. forælder? En forælder har altid fire pladser til kønsceller i Punnett-feltmetoden. En heterozygot forælders fire kønsceller er reelt forskellige (AB, Ab, aB, ab). En homozygot forælders fire kønsceller er identiske kopier af én type (f.eks. AB, AB, AB, AB), og derfor reduceres homozygote krydsninger til én gentaget genotype, selv om feltet stadig har 16 celler.

Kan denne beregner håndtere koblede gener eller kodominans? Nej. Den antager, at de to gener sidder på forskellige kromosomer og fordeles uafhængigt, og at hvert gen udviser fuldstændig dominans. Koblede gener samt kodominante eller ufuldstændigt dominante alleler giver andre forhold end dem, dette værktøj beregner.

Gælder dette for menneskelige egenskaber? Den samme matematik gælder for alle to gener med enkel dominant-recessiv nedarvning, herunder nogle menneskelige egenskaber. De fleste menneskelige egenskaber involverer dog mere end ét gen eller påvirkes af miljøet, så denne enkle model beskriver dem ikke nøjagtigt.

Referencer

1. Klug, W. S., Cummings, M. R., Spencer, C. A. og Palladino, M. A. (2019). Concepts of Genetics (12. udg.). Pearson.
2. Pierce, B. A. (2017). Genetics: A Conceptual Approach (6. udg.). W.H. Freeman.
3. Mendel, G. (1866). »Experiments on Plant Hybridization.« Proceedings of the Natural History Society of Brünn.
4. National Human Genome Research Institute. »Dihybrid Cross.« genome.gov/genetics-glossary/Dihybrid-Cross