Tứ giác Punnett là một thiết bị trực quan được sử dụng trong khoa học di truyền học để xác định những tổ hợp gen nào có thể xảy ra khi thụ thai. Hình vuông Punnett được làm bằng một lưới hình vuông đơn giản được chia thành lưới 2x2 (hoặc lớn hơn). Với lưới này, và kiến thức về kiểu gen của cả bố và mẹ, các nhà khoa học có thể phát hiện ra các tổ hợp gen tiềm năng cho thế hệ con cái và thậm chí có thể biết một số đặc điểm di truyền.
Bươc chân
Trước khi bạn bắt đầu: Một số định nghĩa quan trọng
“Nếu bạn muốn bỏ qua phần" khái niệm cơ bản "và chuyển thẳng đến phần thảo luận về tứ giác Punnett, hãy nhấp vào đây."
Bước 1. Tìm hiểu khái niệm gen
Trước khi tìm hiểu về cách tạo và sử dụng tứ giác Punnett, bạn nên biết một số điều cơ bản quan trọng. Đầu tiên là ý tưởng cho rằng tất cả các sinh vật (từ vi sinh vật nhỏ bé đến cá voi xanh khổng lồ) đều có "gen". Gen là những chuỗi lệnh cực nhỏ phức tạp được mã hóa vào hầu hết các tế bào trong cơ thể của tất cả các sinh vật. Gen chịu trách nhiệm cho tất cả các khía cạnh của cuộc sống của một sinh vật, bao gồm cả ngoại hình, hành vi và hơn thế nữa.
Một trong những khái niệm quan trọng cần hiểu khi làm việc với tứ giác Punnett là “mọi sinh vật đều nhận được gen từ cha mẹ của chúng.” Trong tiềm thức, bạn có thể đã tự nhận thức được điều này. Hãy nghĩ về điều đó - không phải hầu hết những người bạn biết đều giống cha mẹ của họ về ngoại hình và hành vi?
Bước 2. Hiểu khái niệm sinh sản hữu tính
Hầu hết các sinh vật (không phải tất cả) mà bạn biết trên thế giới này sinh ra con cái thông qua "sinh sản hữu tính". Một tình trạng khi bố mẹ nam và nữ hiến tặng các gen tương ứng của họ để tạo ra con cái. Trong trường hợp này, một nửa số gen của đứa trẻ đến từ cả cha và mẹ. Tứ giác Punnett về cơ bản là một cách thể hiện các khả năng khác nhau của hoán đổi nửa gen này ở dạng đồ thị.
Sinh sản hữu tính không phải là hình thức sinh sản duy nhất tồn tại. Một số sinh vật, (chẳng hạn như vi khuẩn) sinh sản bằng cách "sinh sản vô tính", một điều kiện trong đó cha mẹ sinh ra con cái của chính họ, mà không cần sự giúp đỡ của bạn tình. Trong sinh sản vô tính, tất cả các gen của đứa trẻ chỉ đến từ một bố hoặc mẹ, khiến chúng trở thành những bản sao chính xác hơn hoặc ít hơn của bố hoặc mẹ
Bước 3. Hiểu khái niệm về alen trong di truyền
Như đã đề cập ở trên, các gen trong một sinh vật về cơ bản là một loạt các hướng dẫn chi phối mọi tế bào trong cơ thể về cách tồn tại. Trên thực tế, không giống như sách hướng dẫn, gen cũng được chia thành các chương, mục và tiểu mục, với các phần khác nhau của gen quy định các chức năng riêng biệt riêng lẻ. Nếu bất kỳ "phần phụ" nào này khác nhau giữa hai sinh vật, thì cả hai sẽ trông và hành vi khác nhau - ví dụ, sự khác biệt về gen khiến một người da đen và người kia tóc vàng. Các dạng khác nhau này trong cùng một gen (gen người) được gọi là "alen".
Vì mỗi đứa trẻ nhận được hai bộ gen - mỗi bố mẹ nam và nữ - nên đứa trẻ sẽ nhận được hai bản sao cho mỗi alen
Bước 4. Hiểu khái niệm về alen trội và alen lặn
Alen của một đứa trẻ không phải lúc nào cũng "chia sẻ" sức mạnh của gen. Một số alen, được gọi là alen trội, sẽ biểu hiện trong ngoại hình và hành vi của đứa trẻ (chúng tôi gọi chúng là "biểu hiện") theo mặc định. Các alen khác, được gọi là alen “lặn”, chỉ có thể được biểu hiện nếu chúng không kết hợp với alen trội có khả năng “lấn át” chúng. Hình vuông Punnett thường được sử dụng để giúp xác định khả năng đứa trẻ nhận alen trội hoặc lặn.
Bởi vì các gen này có thể bị các alen trội "lấn át", các alen lặn có xu hướng được biểu hiện ít thường xuyên hơn. Nói chung, một đứa trẻ phải thừa hưởng alen lặn từ cả bố và mẹ để alen đó được biểu hiện. Tình trạng bệnh máu là một ví dụ thường được sử dụng về tính trạng lặn - nhưng xin lưu ý rằng alen lặn không có nghĩa là "xấu"
Phương pháp 1/2: Hiển thị lai đơn tính (gen đơn)
Bước 1. Tạo lưới 2x2
Các hình vuông Punnett cơ bản nhất khá dễ tạo. Bắt đầu bằng cách vẽ một hình chữ nhật đều, sau đó chia bên trong thành bốn ô bằng nhau. Khi bạn hoàn tất, nên có hai lưới trong mỗi cột và hai lưới trong mỗi hàng.
Bước 2. Sử dụng các chữ cái để đại diện cho bố mẹ hoặc alen nguồn trong mỗi hàng và cột
Trong tứ giác Punnett, các cột được gán cho mẹ và các hàng cho bố hoặc ngược lại. Viết các chữ cái bên cạnh mỗi hàng và cột đại diện cho mỗi alen của ông bố và bà mẹ. Sử dụng chữ in hoa đối với alen trội và chữ thường đối với alen lặn.
Nó sẽ dễ hiểu hơn nhiều với một ví dụ. Ví dụ, giả sử bạn muốn xác định xác suất để con cái của một cặp vợ chồng cụ thể có thể cuộn lưỡi. Chúng tôi thể hiện điều này bằng các chữ cái "R" và "r" - một chữ cái viết hoa cho gen trội và một chữ thường cho gen lặn. Nếu cả bố và mẹ đều dị hợp tử (có một bản sao của mỗi alen), chúng ta sẽ viết một chữ "R" và một chữ "r" dọc theo đầu của lưới ô vuông và một chữ "R" và "r" dọc theo phía bên trái của ô lưới.
Bước 3. Viết các chữ cái cho mỗi lưới trong các hàng và cột
Sau khi điền vào các alen được cung cấp từ mỗi cha mẹ, việc điền vào ô vuông Punnett trở nên dễ dàng. Trên mỗi ô vuông, hãy viết tổ hợp gen gồm hai chữ cái của các alen của bố và mẹ. Nói cách khác, lấy các chữ cái từ lưới trong cột và hàng, sau đó viết cả hai vào ô trống nối.
- Trong ví dụ này, hãy điền vào lưới hình tứ giác Punnett của chúng tôi như sau:
- Hộp ở trên cùng bên trái: “RR”
- Hộp ở trên cùng bên phải: “Rr”
- Hộp ở dưới cùng bên trái: “Rr”
- Hộp ở dưới cùng bên phải: “rr”
- Lưu ý rằng thường thì alen trội (chữ in hoa) được viết đầu tiên.
Bước 4. Xác định kiểu gen của từng thế hệ con
Mỗi ô được điền vào ô vuông Punnett đại diện cho con cái mà bố mẹ có thể có. Mỗi ô vuông (và do đó mỗi con cái) đều có khả năng xảy ra như nhau - nói cách khác, trong lưới 2x2, cứ bốn khả năng thì có 1/4 cơ hội. Các tổ hợp khác nhau của các alen biểu hiện trong tứ giác Punnett được gọi là "kiểu gen". Trong khi kiểu gen đại diện cho sự khác biệt di truyền, con cái không nhất thiết phải khác nhau đối với mỗi mạng (xem các bước bên dưới).
- Trong ví dụ về tứ giác Punnett, các kiểu gen có thể có cho con của hai bố mẹ này là:
- "Hai alen trội" (hai R)
- “Một alen trội và một alen lặn” (R và r)
- “Một alen trội và một alen lặn” (R và r) - lưu ý rằng có hai lưới có kiểu gen này.
- "Hai alen lặn" (hai r)
Bước 5. Xác định kiểu hình của từng thế hệ con
Kiểu hình ở một sinh vật là đặc điểm vật lý thực tế được biểu hiện dựa trên kiểu gen của nó. Một số ví dụ về kiểu hình như màu mắt, màu tóc và sự hiện diện của các tế bào bệnh máu - đây là những đặc điểm vật lý do gen "xác định", nhưng không phải là sự kết hợp thực tế của bản thân gen. Kiểu hình mà một thế hệ con sẽ có được xác định bởi các đặc điểm của gen. Các gen khác nhau sẽ có các quy luật khác nhau về sự biểu hiện của chúng như một kiểu hình.
- Trong ví dụ của chúng ta, giả sử rằng gen cho phép một người cuộn lưỡi của họ là gen trội. Điều này có nghĩa là mỗi con cái sẽ có thể cuộn lưỡi của chúng, ngay cả khi chỉ có một alen trội. Trong trường hợp này, kiểu hình của thế hệ con là:
- Trên cùng bên trái: “Có thể cuộn lưỡi (hai chữ R)”
- Trên cùng bên phải: “Có thể cuộn lưỡi (một R)”
- Dưới cùng bên trái: "Có thể cuộn lưỡi (một R)"
- Dưới cùng bên phải: "Không thể cuộn lưỡi (không có R)"
Bước 6. Sử dụng lưới để xác định xác suất xuất hiện các kiểu hình khác nhau
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của tứ giác Punnett là xác định khả năng con cái có kiểu hình cụ thể như thế nào. Vì mỗi lưới đại diện cho một kiểu gen có thể có tương đương, bạn có thể tìm thấy các kiểu hình có thể có bằng cách "chia số lưới chứa kiểu hình đó cho tổng số lưới có mặt".
- Tứ giác Punnett trong ví dụ của chúng tôi nói rằng có bốn tổ hợp gen có thể có cho bất kỳ con cái nào, từ hai bố mẹ này. Ba trong số những sự kết hợp này tạo ra con cái có khả năng cuộn lưỡi. Do đó, xác suất cho kiểu hình của chúng ta là:
- Con cái có thể cuộn lưỡi: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Con cái không thể cuộn lưỡi: 1/4 = “0,25 = 25%”
Phương pháp 2/2: Hiển thị Thập tự giá Dihybrid (Hai gen)
Bước 1. Nhân đôi mỗi bên của lưới 2x2 cơ bản cho mỗi gen bổ sung
Không phải tất cả các tổ hợp gen đều dễ dàng như phép lai đơn gen cơ bản (gen đơn) từ phần trên. Một số kiểu hình được xác định bởi nhiều hơn một gen. Trong trường hợp này, bạn phải tính đến mọi sự kết hợp có thể có, nghĩa là vẽ một lưới lớn hơn.
- Quy tắc cơ bản của tứ bội Punnett khi có nhiều hơn một gen là: "nhân mỗi bên của lưới cho mọi gen khác với gen thứ nhất". Nói cách khác, vì lưới một gen là 2x2, lưới hai gen là 4x4, lưới ba gen là 8x8, v.v.
- Để làm cho khái niệm này dễ hiểu hơn, chúng ta hãy theo dõi bài toán ví dụ về hai gen. Điều này có nghĩa là chúng ta phải vẽ một lưới "4x4". Các khái niệm trong phần này cũng áp dụng cho ba gen trở lên - vấn đề này chỉ đơn giản là yêu cầu một lưới lớn hơn và công việc bổ sung.
Bước 2. Chỉ định các gen cha mẹ đóng góp
Tiếp theo, tìm các gen mà cả bố và mẹ đều chia sẻ cho đặc điểm đang được nghiên cứu. Do có nhiều gen liên quan, nên kiểu gen của mỗi bố mẹ sẽ có thêm hai chữ cái cho mỗi gen ngoài chữ cái đầu tiên - với từ vải, bốn chữ cái cho hai gen, sáu chữ cái cho ba gen, v.v. Có thể hữu ích nếu bạn viết kiểu gen của mẹ ở trên cùng của lưới và kiểu gen của bố ở bên trái (hoặc ngược lại) như một lời nhắc nhở trực quan.
Hãy sử dụng một ví dụ cổ điển để minh họa xung đột này. Cây đậu có thể có hạt nhẵn hoặc nhăn, màu vàng hoặc xanh. Trơn và vàng là tính trạng trội. Trong trường hợp này, sử dụng M và m để biểu thị tính trội và lặn cho tính trơn và K và k cho tính vàng. Giả sử mẹ có kiểu gen "MmKk" và gen của bố có kiểu gen "MmKK"
Bước 3. Viết các tổ hợp gen khác nhau dọc theo mặt trên và mặt trái
Bây giờ, phía trên hàng trên cùng của lưới và ở bên trái của cột ngoài cùng bên trái, hãy viết ra các alen khác nhau mà mỗi phụ huynh có thể đóng góp. Giống như khi xử lý một gen duy nhất, mỗi alen đều có khả năng được di truyền như nhau. Tuy nhiên, vì có rất nhiều gen, mỗi cột và hàng sẽ có nhiều hơn một chữ cái: hai chữ cái cho hai gen, ba chữ cái cho ba gen, v.v.
- Trong ví dụ này, chúng ta phải liệt kê các tổ hợp gen khác nhau mà bố mẹ có thể thừa hưởng từ kiểu gen MmKk của họ. Nếu chúng ta có gen MmKk của mẹ ở trên mạng tinh thể và gen MmKk của bố ở mạng tinh thể bên trái, thì các alen của mỗi gen là:
- Dọc theo lưới trên cùng: “MK, Mk, mK, mk”
- Xuống phía bên trái: “MK, MK, mK, mK”
Bước 4. Điền vào mỗi ô lưới với mỗi tổ hợp alen
Điền vào lưới như khi xử lý một gen đơn lẻ. Tuy nhiên, lần này, mỗi ô sẽ có thêm hai chữ cái cho mỗi gen ngoài chữ cái đầu tiên: bốn chữ cái cho hai gen, sáu chữ cái cho ba gen. Nói chung, số chữ cái trong mỗi ô vuông phải bằng số chữ cái trong mỗi kiểu gen của bố mẹ.
- Trong ví dụ này, chúng tôi sẽ điền vào lưới hiện có như sau:
- Hàng trên cùng: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Dòng thứ hai: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Dòng thứ ba: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Hàng dưới cùng: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Bước 5. Tìm kiểu hình cho mỗi thế hệ con
Khi đối mặt với nhiều gen, mỗi mạng trong tứ giác Punnett vẫn đại diện cho kiểu gen của mỗi con tiềm năng - có nhiều sự lựa chọn hơn là một gen đơn lẻ. Kiểu hình cho mỗi mạng, một lần nữa, phụ thuộc vào gen chính xác được xử lý. Tuy nhiên, nói chung, các tính trạng trội chỉ cần một alen để biểu hiện, trong khi các tính trạng lặn cần tất cả các alen lặn.
- Trong ví dụ này, vì tính trạng trơn (M) và tính trạng vàng (K) là các tính trạng hoặc tính trạng trội đối với cây đậu trong ví dụ này, nên mỗi ô lưới chứa ít nhất một chữ M biểu thị một cây có kiểu hình trơn và mỗi ô lưới chứa ít nhất một K lớn đại diện cho một loại cây trồng. kiểu hình màu vàng. Cây nhăn nheo cần hai alen viết thường và cây xanh cần hai alen k viết thường. Từ điều kiện này, chúng tôi nhận được:
- Hàng trên cùng: “Liền mạch / vàng, Liền mạch / vàng, Trơn / vàng, Liền mạch / vàng”
- Hàng thứ hai: "Liền mạch / vàng, Mượt / vàng, Mượt / vàng, Mượt / vàng"
- Hàng thứ ba: "Mượt / vàng, Mượt / vàng, nhăn / vàng, nhăn / vàng"
- Hàng dưới cùng: "Mượt / vàng, Mượt / vàng, nhăn / vàng, nhăn / vàng"
Bước 6. Sử dụng lưới để xác định xác suất của mỗi kiểu hình
Sử dụng kỹ thuật tương tự như khi xử lý một gen đơn lẻ để tìm xác suất để mỗi con của cả bố và mẹ có thể có kiểu hình khác nhau. Nói cách khác, số ô chứa kiểu hình chia cho tổng số ô bằng xác suất cho mỗi kiểu hình.
- Trong ví dụ này, xác suất cho mỗi kiểu hình là:
- Con cái màu vàng trơn: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- Con cái nhăn nheo, vàng vọt: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- Con cái nhẵn và xanh: 0/16 = “0%”
- Con cái có đặc điểm là có nếp nhăn và xanh lá cây: 0/16 = “0%”
- Lưu ý rằng vì không thể có mọi con lai có hai alen lặn k nên cả hai con đều không có màu xanh lục (0%).
Lời khuyên
- Đang vội? Hãy thử sử dụng máy tính trực tuyến hình tứ giác Punnett (ví dụ trong máy tính này), có thể tạo và điền vào lưới hình vuông Punnett dựa trên các gen cha mẹ bạn đã chỉ định.
- Nhìn chung, tính trạng lặn không phổ biến bằng tính trạng trội. Tuy nhiên, có những tình huống mà đặc điểm hiếm này có thể làm tăng sức khỏe của một sinh vật và do đó trở nên phổ biến hơn thông qua chọn lọc tự nhiên. Ví dụ, tính trạng lặn gây ra các tình trạng bệnh máu di truyền cũng tạo ra khả năng miễn dịch đối với bệnh sốt rét, điều này cần thiết ở các vùng khí hậu nhiệt đới.
- Không phải tất cả các gen đều chỉ có hai kiểu hình. Ví dụ, một số gen tồn tại có kiểu hình riêng biệt cho các tổ hợp dị hợp tử (một trội, một lặn).
