Dihybrid Krysnings Løser: Genetikk Punnett Kvadrat Kalkulator

Hva er en kalkulator for dihybridkryss?

En kalkulator for dihybridkryss forutsier genotypene og fenotypene til avkom for to gener samtidig. Den bygger et Punnett-kvadrat basert på genotypene til de to foreldrene og viser forholdet mellom de resulterende egenskapene. Biologistudenter, lærere og oppdrettere bruker den til å kontrollere oppgaver om dihybridkryss uten å tegne rutenettet for hånd.

Hva er et dihybridkryss?

Et dihybridkryss følger hvordan to gener overføres fra foreldre til avkom samtidig. Gregor Mendel undersøkte dette først på 1860-tallet, da han krysset erteplanter som var forskjellige i frøform og frøfarge.

Noen få begreper forklarer hvordan det fungerer.

• Allel: én variant av et gen. En stor bokstav (A, B) markerer et dominant allel. En liten bokstav (a, b) markerer et recessivt allel.
• Genotype: en organismes genetiske sammensetning, skrevet som en bokstavkombinasjon, for eksempel AaBb.
• Fenotype: egenskapen en organisme faktisk viser. Et dominant allel skjuler et recessivt allel, så AA og Aa ser like ut.
• Homozygot: begge allelene for et gen er like (AA eller aa).
• Heterozygot: de to allelene for et gen er forskjellige (Aa).

Slik beregnes et dihybridkryss

Et dihybridkryss bygger på uavhengig fordeling: Under dannelsen av kjønnsceller skiller allelene for det ene genet seg uavhengig av allelene for det andre genet. Dermed kan allelene fra hver forelder kombineres fritt.

1. Skriv ned genotypen til hver forelder, for eksempel AaBb.
2. List opp kjønnscellene. Punnett-rutenettmetoden gir hver forelder fire plasser for kjønnsceller, én for hver sammenkobling av et allel fra gen 1 med et allel fra gen 2. En forelder som er heterozygot for begge genene (AaBb), fyller plassene med fire forskjellige kjønnsceller: AB, Ab, aB, ab. En forelder som er homozygot for begge genene (AABB), fyller dem med fire kopier av én kjønnscelle: AB, AB, AB, AB.
3. Bygg et 4×4 Punnett-rutenett. Plasser den ene forelderens fire kjønnsceller øverst og den andre forelderens fire kjønnsceller langs siden, og fyll deretter hver av de 16 cellene med den kombinerte genotypen.
4. Tell fenotypene. Grupper 16 avkom etter hvilke egenskaper de viser, og gjør deretter hver gruppe om til en brøkdel av 16.

For to heterozygote foreldre (AaBb × AaBb) gir dette det klassiske fenotypeforholdet:

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

Understreken står for «et av allelene», siden den ikke endrer fenotypen.

Dette forholdet 9:3:3:1 er også produktet av to separate 3:1-forhold: 3/4 × 3/4 = 9/16 for begge dominante egenskaper, 3/4 × 1/4 = 3/16 for hvert tilfelle med én dominant egenskap, og 1/4 × 1/4 = 1/16 for begge recessive egenskaper.

Eksempel 1: Heterozygot × heterozygot (AaBb × AaBb)

Begge foreldrene produserer fire typer kjønnsceller: AB, Ab, aB, ab.

Fenotypeforhold:

• 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)

Begge foreldrene er homozygote, så hver av dem produserer bare én unik kjønnscelle: AB for forelder 1 og ab for forelder 2. Siden kalkulatoren alltid viser fire kjønnsceller per forelder, gjentas denne ene kjønnscellen ganske enkelt fire ganger: AB, AB, AB, AB og ab, ab, ab, ab. Punnett-rutenettet er fortsatt et 4×4-rutenett med 16 celler, men hver celle inneholder den samme genotypen.

Alt avkom er AaBb og viser begge dominante egenskaper.

Fenotypeforhold:

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

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

Forelder 1 (AaBb) produserer fire forskjellige kjønnsceller: AB, Ab, aB, ab. Forelder 2 (AABB) er homozygot, så den ene typen kjønnscelle, AB, gjentas fire ganger: AB, AB, AB, AB. Resultatet er fortsatt et 4×4-rutenett med 16 celler, der hver av de fire kjønnscellene fra forelder 1 kobles sammen med AB fire ganger, slik at hver rad gjentas i alle fire kolonnene.

Fire forskjellige genotyper forekommer, hver i 4 av de 16 cellene: AABB, AABb, AaBB og AaBb. Alle har minst ett dominant allel for hvert gen, så alt avkom viser begge dominante egenskaper.

Fenotypeforhold:

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

Slik bruker du denne kalkulatoren

1. Skriv inn genotypen til hver forelder i formatet AaBb: store bokstaver for dominante alleler, små bokstaver for recessive alleler, med det første paret for gen 1 og det andre paret for gen 2.
2. Kalkulatoren kontrollerer fire ting. Hver genotype må bestå av nøyaktig fire bokstaver. De to bokstavene i et par må betegne det samme genet, så Aa godtas og Ab godtas ikke. De to genene i én genotype må ha forskjellige bokstaver, så AaAa avvises. Begge foreldrene må angi de samme to genene.
3. De to genene kan skrives i hvilken som helst rekkefølge. BbAa tolkes som samme genotype som AaBb, så AaBb × BbAa er det samme krysset som AaBb × AaBb.
4. Rutenettet og forholdet oppdateres mens du skriver. Det er ikke nødvendig å trykke på en knapp.
5. Forholdet angis etter egenskap, ikke etter bokstav. «Dominant egenskap 1» betyr at gen 1 viser sin dominante form (A_), og «recessiv egenskap 2» betyr at gen 2 viser sin recessive form (bb). For AaBb × AaBb viser verktøyet «Dominant egenskap 1, dominant egenskap 2: 9/16 (56,25 %)».
6. Bruk kopieringsknappen til å lagre rutenettet og forholdet som tekst, eller tilbakestillingsknappen for å gå tilbake til standardkrysset AaBb × AaBb.

Bruksområder for beregning av dihybridkryss

Biologikurs bruker dihybridkryss til å undervise i sannsynlighet og mendelsk arv. Plante- og dyreoppdrettere bruker den samme matematikken til å forutsi hvilke kombinasjoner av egenskaper som vil forekomme hos avkommet, før et faktisk kryss gjennomføres. Genetiske veiledere bruker det underliggende prinsippet, uavhengig fordeling, til å forklare arverisiko for to ubeslektede tilstander. Forskere bruker det til å fastsette forventede forhold før de sammenligner dem med eksperimentelle data.

Punnett-rutenettet er én av flere måter å løse det samme problemet på. En sannsynlighetsberegning multipliserer sannsynligheten for hver egenskap separat, for eksempel 3/4 × 3/4 = 9/16 for to dominante egenskaper i et AaBb × AaBb-kryss. Et forgreningsdiagram eller en metode med forgrenede linjer gir de samme tallene ved å følge utfallet for hvert gen som separate grener. Alle tre metodene bygger på den samme regelen om uavhengig fordeling og gir identiske forhold når de to genene sitter på forskjellige kromosomer.

Arv følger noen ganger ikke denne modellen. Gener som ligger nær hverandre på det samme kromosomet, arves oftere sammen enn det uavhengig fordeling tilsier; dette mønsteret kalles kobling. Noen genpar samspiller slik at det ene genet maskerer virkningen av det andre; dette kalles epistase. Denne kalkulatoren antar to ikke-koblede gener med fullstendig dominans, som er standardtilfellet i undervisningen.

Historikk

Gregor Mendel, en augustinermunk, gjennomførte de første dokumenterte forsøkene med dihybridkryss på erteplanter på 1860-tallet, der han fulgte frøform og frøfarge samtidig. Artikkelen hans fra 1866 beskrev det resulterende forholdet 9:3:3:1 og førte til det som nå kalles loven om uavhengig fordeling. Mendels arbeid ble i stor grad oversett frem til 1900, da Hugo de Vries, Carl Correns og Erich von Tschermak uavhengig av hverandre gjenoppdaget de samme mønstrene og satte i gang moderne genetikk. Thomas Hunt Morgans senere forsøk med bananfluer viste at gener på det samme kromosomet ikke alltid fordeles uavhengig, noe som avdekket unntaket som skyldes genetisk kobling.

Ofte stilte spørsmål

Hva er et dihybridkryss? Et dihybridkryss er et kryss mellom to organismer der to gener følges samtidig. Når to dobbeltheterozygote organismer krysses (AaBb × AaBb), får avkommet et fenotypeforhold på 9:3:3:1 når begge genene viser fullstendig dominans.

Hvorfor er forholdet 9:3:3:1? Det kommer av at to uavhengige 3:1-forhold kombineres, ett for hvert gen: 3/4 × 3/4 = 9/16 for begge dominante egenskaper, 3/4 × 1/4 = 3/16 for hver kombinasjon med én dominant egenskap, og 1/4 × 1/4 = 1/16 for begge recessive egenskaper.

Hva er forskjellen mellom genotype og fenotype? Genotype er settet med alleler en organisme har, for eksempel AaBb. Fenotype er egenskapen genotypen gir opphav til, for eksempel at begge egenskapene viser den dominante varianten.

Gir et dihybridkryss alltid fire forskjellige kjønnsceller per forelder? En forelder får alltid fire plasser for kjønnsceller i Punnett-rutenettmetoden. De fire kjønnscellene fra en heterozygot forelder er faktisk forskjellige (AB, Ab, aB, ab). De fire kjønnscellene fra en homozygot forelder er identiske kopier av én type (for eksempel AB, AB, AB, AB), og derfor reduseres homozygote kryss til én gjentatt genotype selv om rutenettet fortsatt har 16 celler.

Kan denne kalkulatoren håndtere koblede gener eller kodominans? Nei. Den antar at de to genene ligger på forskjellige kromosomer og fordeles uavhengig, og at hvert gen viser fullstendig dominans. Koblede gener og kodominante eller ufullstendig dominante alleler gir andre forhold enn dem dette verktøyet beregner.

Gjelder dette menneskelige egenskaper? Den samme matematikken gjelder for alle to gener med enkel dominant-recessiv arv, også for enkelte menneskelige egenskaper. De fleste menneskelige egenskaper involverer imidlertid mer enn ett gen eller påvirkes av miljøet, så denne enkle modellen vil ikke beskrive dem nøyaktig.

Referanser

1. Klug, W. S., Cummings, M. R., Spencer, C. A. og Palladino, M. A. (2019). Concepts of Genetics (12. utg.). Pearson.
2. Pierce, B. A. (2017). Genetics: A Conceptual Approach (6. utg.). 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