Trihybrider Kreuzungsrechner - Kostenloser Punnett-Quadrat-Generator

Was ist ein Trihybridkreuzungsrechner?

Ein Rechner für trihybride Kreuzungen sagt die Genotypen und Phänotypen der Nachkommen voraus, wenn sich zwei Eltern in drei verschiedenen Genen unterscheiden. Er erstellt das vollständige 8×8-Punnett-Quadrat der Kreuzung und summiert die daraus resultierenden Phänotypverhältnisse – eine Arbeit, die von Hand viel Zeit in Anspruch nimmt.

Eine Trihybridkreuzung verfolgt gleichzeitig drei Genpaare, im Gegensatz zu einer Monohybridkreuzung (ein Gen) oder einer Dihybridkreuzung (zwei Gene). Da jedes Gen unabhängig vererbt wird, ergeben drei Gene wesentlich mehr mögliche Kombinationen bei den Nachkommen als ein oder zwei Gene.

Grundlegende Begriffe der Genetik

• Gen: ein DNA-Abschnitt, der die Information für ein Merkmal trägt, etwa die Samenfarbe.
• Allel: eine Variante eines Gens. Ein Gen kann ein dominantes und ein rezessives Allel besitzen.
• Dominantes Allel: wird durch einen Großbuchstaben dargestellt (A, B, C). Eine Kopie genügt, damit das dominante Merkmal ausgeprägt wird.
• Rezessives Allel: wird durch einen Kleinbuchstaben dargestellt (a, b, c). Für die Ausprägung des rezessiven Merkmals sind zwei Kopien erforderlich.
• Genotyp: das Allelpaar, das ein Organismus für jedes Gen trägt, etwa AaBbCc.
• Phänotyp: das tatsächlich ausgeprägte Merkmal, das auf dem Genotyp beruht.
• Homozygot: Beide Allele eines Gens stimmen überein, etwa AA oder aa.
• Heterozygot: Die beiden Allele unterscheiden sich, etwa Aa.

So wird ein Genotyp für den Rechner formatiert

Jeder Genotyp benötigt genau sechs Buchstaben: drei Genpaare mit jeweils zwei Buchstaben. Jedes Paar muss denselben Buchstaben verwenden, einmal groß und einmal klein oder zweimal in derselben Schreibweise.

Innerhalb eines Paares muss der Großbuchstabe zuerst stehen. Der Rechner akzeptiert Aa, weist aber aA als ungültiges Format zurück, weil er die Reihenfolge der Groß- und Kleinbuchstaben prüft und jedes Paar mit dem rezessiven Buchstaben an erster Stelle als ungültig markiert. Wenn der Genotyp eines Elternteils diese Prüfung nicht besteht, zeigt das Werkzeug einen Fehler an und erstellt kein Punnett-Quadrat.

Gültige Beispiele: AaBbCc, AABBCC, aabbcc, AABbcc. Ungültige Beispiele: aAbBcC (falsche Reihenfolge der Buchstaben), AaBb (nur zwei Gene), AaBbCcDd (vier Gene), AbCdef (nicht übereinstimmende Buchstaben innerhalb eines Paares), AaBb1c (eine Ziffer ist kein Allelsymbol).

Die Wahl der Buchstaben ist frei. A, B und C sind die üblichen Symbole in Lehrbüchern, aber RrYyGg funktioniert genauso, und die Ergebnisse werden mit den eingegebenen Buchstaben bezeichnet. Beide Eltern müssen dieselben drei Gene in derselben Reihenfolge angeben, weil das Quadrat das erste Gen mit dem ersten, das zweite mit dem zweiten und das dritte mit dem dritten Gen paart. Bei der Kreuzung AaBbCc mit DdEeFf werden sechs verschiedene Gene angegeben, daher meldet das Werkzeug einen Fehler, statt ein Quadrat zu zeichnen.

So wird eine Trihybridkreuzung berechnet

1. Die Gameten jedes Elternteils bestimmen. Ein Elternteil mit drei heterozygoten Genpaaren (AaBbCc) kann aus jedem Paar ein Allel weitergeben. Dadurch ergeben sich 2 × 2 × 2 = 8 mögliche Gametenkombinationen: ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC und abc.

2. Das Punnett-Quadrat erstellen. Die 8 Gameten eines Elternteils werden oben und die 8 Gameten des anderen Elternteils an der Seite angeordnet. So entsteht ein 8×8-Raster mit 64 Feldern, je eines für jeden möglichen Genotyp der Nachkommen.

3. Die Phänotypen ablesen. Für jedes Gen im Genotyp eines Feldes zeigt der Nachkomme das dominante Merkmal, wenn mindestens ein Allel des Paares großgeschrieben ist. Andernfalls zeigt er das rezessive Merkmal. Der Phänotyp wird mit denselben Genbuchstaben wie bei der Kreuzung angegeben: Nachkommen von AaBbCc erhalten Bezeichnungen wie ABc, Nachkommen von DdEeFf Bezeichnungen wie DEf.

4. Die Phänotypen zusammenzählen. Zählen Sie, wie viele der 64 Felder auf jede der 8 möglichen Phänotypkombinationen entfallen (ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc).

Diese Methode beruht auf der unabhängigen Verteilung der Allele: Die drei Gene müssen auf verschiedenen Chromosomen liegen oder auf demselben Chromosom weit genug voneinander entfernt sein, damit sie unabhängig vererbt werden. Gene, die auf demselben Chromosom nahe beieinander liegen (gekoppelte Gene), folgen diesen Verhältnissen nicht.

Formel für die Trihybridkreuzung

Da sich die drei Gene unabhängig verteilen, ist die Wahrscheinlichkeit jeder bestimmten Merkmalskombination das Produkt der Wahrscheinlichkeit für jedes einzelne Gen:

$P(A \cap B \cap C) = P(A) \times P(B) \times P(C)$

wobei A, B und C für die drei Merkmale stehen, P die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Merkmals bezeichnet und die linke Seite die Wahrscheinlichkeit für das gemeinsame Auftreten aller drei Merkmale angibt.

Bei einer Kreuzung zweier dreifach heterozygoter Eltern (AaBbCc × AaBbCc) ergibt jedes Gen für sich das standardmäßige Monohybridverhältnis von 3 dominant : 1 rezessiv. Die Kombination von drei Genen bedeutet, dass dieses Verhältnis hoch drei genommen wird:

(3 : 1)³ = 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1

Diese acht Zahlen ergeben zusammen 64 und entsprechen den 64 Feldern des Punnett-Quadrats. In dieser Gruppe von 64:

• 27 Nachkommen (42,19 %) zeigen alle drei dominanten Merkmale.
• 9 Nachkommen (14,06 %) zeigen jeweils eine von drei Kombinationen mit einem rezessiven Merkmal.
• 3 Nachkommen (4,69 %) zeigen jeweils eine von drei Kombinationen mit zwei rezessiven Merkmalen.
• 1 Nachkomme (1,56 %) zeigt alle drei rezessiven Merkmale.

Beispiel: AaBbCc × AaBbCc

Kreuzt man zwei Eltern, die für alle drei Gene heterozygot sind. Beide erzeugen dieselben 8 Gametentypen (ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc), daher hat das Punnett-Quadrat 64 Felder, die aus jeder Paarung dieser Gameten entstehen.

Die Auszählung der Phänotypen in allen 64 Feldern ergibt:

Dies ist das klassische Verhältnis 27:9:9:9:3:3:3:1. Es gilt nur, wenn beide Eltern für alle drei Gene heterozygot sind und jedes Gen vollständige Dominanz zeigt.

Wann das Verhältnis nicht gilt

Einige Situationen weichen vom Standardverhältnis 27:9:9:9:3:3:3:1 ab:

• Gekoppelte Gene: Gene, die auf demselben Chromosom nahe beieinander liegen, werden häufiger gemeinsam vererbt, als es der Zufall erwarten lässt.
• Unvollständige Dominanz oder Kodominanz: Einige Gene folgen keinem einfachen dominant-rezessiven Muster, daher ändern sich die Phänotypkategorien.
• Epistase: Ein Gen kann die Wirkung eines anderen Gens maskieren oder verändern.
• Kleine Stichproben: Ein tatsächlicher Wurf oder eine Samenpartie ist viel kleiner als 64, daher können die beobachteten Häufigkeiten zufallsbedingt vom theoretischen Verhältnis abweichen.

Hintergrund

Das Punnett-Quadrat ist nach Reginald Punnett benannt, einem britischen Genetiker, der die Rastermethode um 1905 bei seiner Arbeit mit William Bateson entwickelte. Es veranschaulicht die Kreuzungen, die Gregor Mendel zuerst mathematisch beschrieben hat. Mendels 1866 veröffentlichte Arbeit über Erbsen legte die Vererbungsregeln dar, die dieser Rechner anwendet.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine trihybride Kreuzung? Eine Kreuzung zwischen zwei Organismen, bei der gleichzeitig drei verschiedene Gene betrachtet werden, jeweils mit einem dominanten und einem rezessiven Allel.

Wie viele Gameten erzeugt ein dreifach heterozygoter Organismus? Acht. Ein Elternteil mit dem Genotyp AaBbCc erzeugt 2³ = 8 Gametentypen, weil jedes der drei Genpaare unabhängig entweder das eine oder das andere Allel beitragen kann.

Wie lautet das phänotypische Verhältnis für AaBbCc × AaBbCc? 27:9:9:9:3:3:3:1 von insgesamt 64 Nachkommen. Dies setzt eine unabhängige Verteilung und vollständige Dominanz bei allen drei Genen voraus.

Wie sollte ich einen Genotyp in den Rechner eingeben? Verwenden Sie genau sechs Buchstaben, wobei innerhalb jedes Paares der Großbuchstabe vor dem Kleinbuchstaben steht, zum Beispiel AaBbCc. Der Rechner weist einen Genotyp wie aAbBcC zurück, weil das rezessive Allel in diesem Paar vor dem dominanten steht.

Kann ich andere Buchstaben als A, B und C verwenden? Ja. Beliebige Buchstaben sind möglich, solange beide Eltern dieselben drei Buchstaben in derselben Reihenfolge verwenden. Die Phänotypbezeichnungen verwenden dann diese Buchstaben, sodass eine RrYyGg-Kreuzung RYG, RYg, RyG und so weiter ausgibt.

Funktioniert dies auch bei Genen, die auf demselben Chromosom gekoppelt sind? Nein. Der Rechner setzt eine unabhängige Verteilung voraus. Gekoppelte Gene werden häufiger gemeinsam vererbt, als es das Standardverhältnis vorhersagt, und erfordern eine andere Berechnungsmethode.

Was ist eine Testkreuzung? Die Kreuzung eines Organismus mit dominantem Phänotyp mit einem dreifach rezessiven Organismus (aabbcc), um festzustellen, ob der unbekannte Elternteil bei jedem Gen homozygot oder heterozygot ist. Ein heterozygoter Elternteil erzeugt Nachkommen mit mehreren verschiedenen Phänotypen; ein homozygoter dominanter Elternteil erzeugt Nachkommen, die alle die dominanten Phänotypen zeigen.