Υπολογιστής Τριυβριδικής Διασταύρωσης - Δωρεάν Γεννήτρια Πίνακα Punnett

Τι είναι ένας υπολογιστής τριυβριδικής διασταύρωσης;

Ένας υπολογιστής τριυβριδικής διασταύρωσης προβλέπει τους γονότυπους και τους φαινότυπους των απογόνων όταν δύο γονείς διαφέρουν σε τρία ξεχωριστά γονίδια. Δημιουργεί το πλήρες τετράγωνο Punnett 8×8 για τη διασταύρωση και υπολογίζει τα συνολικά αναλογικά ποσοστά των φαινοτύπων, μια εργασία που απαιτεί πολύ χρόνο όταν γίνεται χειροκίνητα.

Μια τριυβριδική διασταύρωση εξετάζει ταυτόχρονα τρία ζεύγη γονιδίων, σε αντίθεση με μια μονοϋβριδική διασταύρωση (ένα γονίδιο) ή μια διυβριδική διασταύρωση (δύο γονίδια). Επειδή κάθε γονίδιο κληρονομείται ανεξάρτητα, τρία γονίδια δημιουργούν πολύ περισσότερους πιθανούς συνδυασμούς απογόνων από ό,τι ένα ή δύο γονίδια.

Βασικοί όροι γενετικής

• Γονίδιο: τμήμα DNA που περιέχει οδηγίες για ένα χαρακτηριστικό, όπως το χρώμα των σπόρων.
• Αλληλόμορφο: μία εκδοχή ενός γονιδίου. Ένα γονίδιο μπορεί να έχει ένα επικρατές και ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο.
• Επικρατές αλληλόμορφο: γράφεται με κεφαλαίο γράμμα (A, B, C). Ένα αντίγραφο αρκεί για να εμφανιστεί το επικρατές χαρακτηριστικό.
• Υπολειπόμενο αλληλόμορφο: γράφεται με πεζό γράμμα (a, b, c). Απαιτούνται δύο αντίγραφα για να εμφανιστεί το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό.
• Γονότυπος: το ζεύγος αλληλομόρφων που φέρει ένας οργανισμός για κάθε γονίδιο, όπως AaBbCc.
• Φαινότυπος: το χαρακτηριστικό που εμφανίζεται στην πράξη, με βάση τον γονότυπο.
• Ομόζυγος: και τα δύο αλληλόμορφα ενός γονιδίου είναι ίδια, όπως AA ή aa.
• Ετερόζυγος: τα δύο αλληλόμορφα διαφέρουν, όπως Aa.

Πώς να διαμορφώσετε έναν γονότυπο για τον υπολογιστή

Κάθε γονότυπος χρειάζεται ακριβώς έξι γράμματα: τρία ζεύγη γονιδίων, αποτελούμενα από δύο γράμματα το καθένα. Κάθε ζεύγος πρέπει να χρησιμοποιεί το ίδιο γράμμα, ένα κεφαλαίο και ένα πεζό, ή δύο γράμματα της ίδιας μορφής.

Μέσα σε ένα ζεύγος, το κεφαλαίο γράμμα πρέπει να προηγείται. Ο υπολογιστής δέχεται το Aa αλλά απορρίπτει το aA ως μη έγκυρη μορφή, επειδή ελέγχει τη σειρά πεζών και κεφαλαίων και χαρακτηρίζει ως μη έγκυρο κάθε ζεύγος στο οποίο προηγείται το υπολειπόμενο γράμμα. Αν ο γονότυπος οποιουδήποτε γονέα αποτύχει σε αυτόν τον έλεγχο, το εργαλείο εμφανίζει σφάλμα και δεν δημιουργεί τετράγωνο Punnett.

Έγκυρα παραδείγματα: AaBbCc, AABBCC, aabbcc, AABbcc. Μη έγκυρα παραδείγματα: aAbBcC (λανθασμένη σειρά γραμμάτων), AaBb (μόνο δύο γονίδια), AaBbCcDd (τέσσερα γονίδια), AbCdef (τα γράμματα μέσα σε ένα ζεύγος δεν ταιριάζουν), AaBb1c (ένα ψηφίο δεν είναι σύμβολο αλληλομόρφου).

Η επιλογή των γραμμάτων είναι ελεύθερη. Τα A, B και C είναι τα συνηθισμένα σύμβολα στα σχολικά εγχειρίδια, αλλά το RrYyGg λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο και τα αποτελέσματα επισημαίνονται με όποια γράμματα καταχωρίστηκαν. Και οι δύο γονείς πρέπει να δηλώνουν τα ίδια τρία γονίδια με την ίδια σειρά, επειδή το τετράγωνο αντιστοιχίζει το πρώτο γονίδιο του ενός με το πρώτο του άλλου, το δεύτερο με το δεύτερο και το τρίτο με το τρίτο. Η διασταύρωση AaBbCc με DdEeFf περιλαμβάνει έξι διαφορετικά γονίδια, επομένως το εργαλείο αναφέρει σφάλμα αντί να σχεδιάσει τετράγωνο.

Πώς υπολογίζεται μια τριυβριδική διασταύρωση

1. Βρείτε τους γαμέτες κάθε γονέα. Ένας γονέας με τρία ετερόζυγα ζεύγη γονιδίων (AaBbCc) μπορεί να μεταβιβάσει ένα αλληλόμορφο από κάθε ζεύγος. Αυτό δίνει 2 × 2 × 2 = 8 πιθανούς συνδυασμούς γαμετών: ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC και abc.

2. Κατασκευάστε το τετράγωνο Punnett. Τοποθετήστε τους 8 γαμέτες του ενός γονέα στην επάνω πλευρά και τους 8 γαμέτες του άλλου γονέα στην αριστερή πλευρά. Έτσι προκύπτει ένα πλέγμα 8×8 με 64 κελιά, ένα για κάθε πιθανό γονότυπο απογόνου.

3. Καταγράψτε τους φαινότυπους. Για κάθε γονίδιο στον γονότυπο ενός κελιού, ο απόγονος εμφανίζει το επικρατές χαρακτηριστικό αν τουλάχιστον ένα αλληλόμορφο του ζεύγους είναι κεφαλαίο. Διαφορετικά εμφανίζει το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό. Ο φαινότυπος γράφεται με τα ίδια γράμματα γονιδίων με αυτά της διασταύρωσης: οι απόγονοι AaBbCc λαμβάνουν ετικέτες όπως ABc, ενώ οι απόγονοι DdEeFf ετικέτες όπως DEf.

4. Αθροίστε τους φαινότυπους. Μετρήστε πόσα από τα 64 κελιά ανήκουν σε καθεμία από τις 8 πιθανές φαινοτυπικές συνδυαστικές κατηγορίες (ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc).

Η μέθοδος αυτή βασίζεται στον ανεξάρτητο διαχωρισμό: τα τρία γονίδια πρέπει να βρίσκονται σε διαφορετικά χρωμοσώματα ή αρκετά μακριά μεταξύ τους στο ίδιο χρωμόσωμα, ώστε να κληρονομούνται ανεξάρτητα. Τα γονίδια που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους στο ίδιο χρωμόσωμα (συνδεδεμένα γονίδια) δεν ακολουθούν αυτές τις αναλογίες.

Τύπος τριυβριδικής διασταύρωσης

Επειδή τα τρία γονίδια κληρονομούνται ανεξάρτητα, η πιθανότητα ενός συγκεκριμένου συνδυασμού χαρακτηριστικών είναι το γινόμενο της πιθανότητας για κάθε γονίδιο ξεχωριστά:

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

όπου τα A, B και C είναι τα τρία χαρακτηριστικά, το P είναι η πιθανότητα εμφάνισης ενός χαρακτηριστικού και η αριστερή πλευρά είναι η πιθανότητα να εμφανιστούν και τα τρία μαζί.

Σε διασταύρωση δύο τριπλά ετερόζυγων (AaBbCc × AaBbCc), κάθε γονίδιο ξεχωριστά δίνει την τυπική μονοϋβριδική αναλογία 3 επικρατές : 1 υπολειπόμενο. Ο συνδυασμός τριών γονιδίων σημαίνει ότι υψώνουμε αυτή την αναλογία στην τρίτη δύναμη:

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

Αυτοί οι οκτώ αριθμοί αθροίζονται σε 64, όπως και τα 64 κελιά του τετραγώνου Punnett. Σε αυτή την ομάδα των 64:

• 27 απόγονοι (42,19%) εμφανίζουν και τα τρία επικρατή χαρακτηριστικά
• 9 απόγονοι (14,06%) εμφανίζουν καθέναν από τους τρεις συνδυασμούς με ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό
• 3 απόγονοι (4,69%) εμφανίζουν καθέναν από τους τρεις συνδυασμούς με δύο υπολειπόμενα χαρακτηριστικά
• 1 απόγονος (1,56%) εμφανίζει και τα τρία υπολειπόμενα χαρακτηριστικά

Παράδειγμα: AaBbCc × AaBbCc

Διασταυρώστε δύο γονείς που είναι ετερόζυγοι και για τα τρία γονίδια. Και οι δύο παράγουν τους ίδιους 8 τύπους γαμετών (ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, abc), επομένως το τετράγωνο Punnett έχει 64 κελιά, τα οποία προκύπτουν από κάθε ζεύξη αυτών των γαμετών.

Η καταμέτρηση των φαινοτύπων και στα 64 κελιά δίνει:

Αυτή είναι η κλασική αναλογία 27:9:9:9:3:3:3:1. Ισχύει μόνο όταν και οι δύο γονείς είναι ετερόζυγοι και για τα τρία γονίδια και κάθε γονίδιο εμφανίζει πλήρη επικράτηση.

Πότε δεν ισχύει η αναλογία

Ορισμένες περιπτώσεις διαταράσσουν την τυπική αναλογία 27:9:9:9:3:3:3:1:

• Συνδεδεμένα γονίδια: τα γονίδια που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους στο ίδιο χρωμόσωμα κληρονομούνται μαζί συχνότερα από όσο προβλέπει η τύχη.
• Ατελής επικράτηση ή συνεπικράτηση: ορισμένα γονίδια δεν ακολουθούν απλό μοτίβο επικρατούς-υπολειπόμενου, επομένως αλλάζουν οι φαινοτυπικές κατηγορίες.
• Επίσταση: ένα γονίδιο μπορεί να καλύψει ή να τροποποιήσει την επίδραση ενός άλλου γονιδίου.
• Μικρά μεγέθη δείγματος: μια πραγματική γέννα ή παρτίδα σπόρων είναι πολύ μικρότερη από 64, επομένως οι παρατηρούμενες μετρήσεις μπορεί να διαφέρουν τυχαία από τη θεωρητική αναλογία.

Ιστορικό

Το τετράγωνο Punnett πήρε το όνομά του από τον Reginald Punnett, Βρετανό γενετιστή που ανέπτυξε τη μέθοδο του πλέγματος περίπου το 1905, ενώ συνεργαζόταν με τον William Bateson. Απεικονίζει τις διασταυρώσεις που περιέγραψε πρώτος μαθηματικά ο Gregor Mendel, του οποίου η εργασία για τα μπιζέλια, που δημοσιεύτηκε το 1866, διατύπωσε τους κανόνες κληρονομικότητας που εφαρμόζει αυτός ο υπολογιστής.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι μια τριυβριδική διασταύρωση; Διασταύρωση δύο οργανισμών κατά την οποία εξετάζονται ταυτόχρονα τρία ξεχωριστά γονίδια, καθένα με ένα επικρατές και ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο.

Πόσους γαμέτες παράγει ένας τριπλά ετερόζυγος οργανισμός; Οκτώ. Ένας γονέας με γονότυπο AaBbCc παράγει 2³ = 8 τύπους γαμετών, επειδή καθένα από τα τρία ζεύγη γονιδίων μπορεί να συνεισφέρει ανεξάρτητα οποιοδήποτε από τα δύο αλληλόμορφα.

Ποια είναι η φαινοτυπική αναλογία για AaBbCc × AaBbCc; 27:9:9:9:3:3:3:1, σε σύνολο 64 απογόνων. Αυτό προϋποθέτει ανεξάρτητο διαχωρισμό και πλήρη επικράτηση και στα τρία γονίδια.

Πώς πρέπει να γράψω έναν γονότυπο στον υπολογιστή; Χρησιμοποιήστε ακριβώς έξι γράμματα, με το κεφαλαίο να προηγείται του πεζού μέσα σε κάθε ζεύγος, όπως στο AaBbCc. Ο υπολογιστής απορρίπτει έναν γονότυπο όπως aAbBcC, επειδή το υπολειπόμενο γράμμα εμφανίζεται πριν από το επικρατές στο συγκεκριμένο ζεύγος.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω γράμματα διαφορετικά από τα A, B και C; Ναι. Επιτρέπονται οποιαδήποτε γράμματα, αρκεί και οι δύο γονείς να χρησιμοποιούν τα ίδια τρία γράμματα με την ίδια σειρά. Οι ετικέτες των φαινοτύπων χρησιμοποιούν τότε αυτά τα γράμματα, επομένως μια διασταύρωση RrYyGg αναφέρει RYG, RYg, RyG και ούτω καθεξής.

Ισχύει αυτό για γονίδια που είναι συνδεδεμένα στο ίδιο χρωμόσωμα; Όχι. Ο υπολογιστής υποθέτει ανεξάρτητο διαχωρισμό. Τα συνδεδεμένα γονίδια κληρονομούνται μαζί συχνότερα από όσο προβλέπει η τυπική αναλογία και χρειάζονται διαφορετική μέθοδο υπολογισμού.

Τι είναι μια δοκιμαστική διασταύρωση; Διασταύρωση ενός οργανισμού που εμφανίζει τον επικρατή φαινότυπο με έναν οργανισμό τριπλά ομόζυγο ως προς τα υπολειπόμενα αλληλόμορφα (aabbcc), για να διαπιστωθεί αν ο άγνωστος γονέας είναι ομόζυγος ή ετερόζυγος για κάθε γονίδιο. Ένας ετερόζυγος γονέας παράγει απογόνους με αρκετούς διαφορετικούς φαινοτύπους, ενώ ένας ομόζυγος επικρατής γονέας παράγει απογόνους που εμφανίζουν όλοι τους επικρατείς φαινότυπους.