Паннетт-сквер
Квадрат Пеннета — это квадратная диаграмма, которая используется для прогнозирования генотипов конкретного скрещивания или селекционного эксперимента. Он назван в честь Реджинальда К. Паннета , который разработал этот подход в 1905 году. [3] [4] [5] [6] [7] [8] Диаграмма используется биологами для определения вероятности появления у потомка определенного генотипа . Квадрат Пеннета представляет собой сводную таблицу возможных комбинаций материнских аллелей с отцовскими аллелями. [9] Эти таблицы можно использовать для изучения вероятностей генотипического результата потомства с одним признаком (аллелем) или при скрещивании нескольких признаков от родителей.
Квадрат Пеннета является визуальным представлением менделевской наследственности , фундаментальной концепции генетики, которая является открытием Грегора Менделя . [10] Для нескольких признаков использовать «метод раздвоенной линии» обычно намного проще, чем квадрат Пеннета. Фенотипы можно предсказать, по крайней мере, с большей, чем случайно, точностью, используя квадрат Пеннета, но фенотип, который может появиться при наличии данного генотипа, в некоторых случаях может зависеть от многих других факторов, например, когда полигенное наследование и/или эпигенетика находятся на работе.
Зиготность
[ редактировать ]Зиготность относится к степени сходства между аллелями , которые определяют один конкретный признак в организме . В простейшей форме пара аллелей может быть как гомозиготной , так и гетерозиготной . Гомозиготность, при которой относится к одному и тому же, гомо а зигота относится к зиготе , наблюдается, когда комбинация двух доминантных или двух рецессивных аллелей кодирует один и тот же признак. Рецессивные – это всегда строчные буквы. Например, если использовать «А» в качестве репрезентативного признака для каждой аллели, гомозиготной доминантной пары генотип будет обозначен как «АА», а гомозиготный рецессивный генотип будет обозначен как «аа». Гетерозиготность, при которой гетерозиготность связана с разными , может быть только «Аа» (по соглашению первой всегда ставится заглавная буква). Фенотип доминантный гомозиготной доминантной пары — «А», или , верно обратное тогда как для гомозиготной рецессивной пары . Гетерозиготные пары всегда имеют доминантный фенотип. [11] В меньшей степени гемизиготность [12] и нульзиготность [13] также можно увидеть в парах генов.
Моногибридный крест
[ редактировать ]«Моно-» означает «один»; этот крест указывает на изучение одного признака. Это может означать (например) цвет глаз. Каждый генетический локус всегда обозначается двумя буквами. Итак, в случае цвета глаз скажите «B = карие глаза» и «b = зеленые глаза». В этом примере оба родителя имеют генотип Bb . На примере цвета глаз это будет означать, что у них обоих карие глаза. Они могут производить гаметы , содержащие либо аллель B , либо аллель b . принято (В генетике использовать заглавные буквы для обозначения доминантных аллелей и строчные буквы для обозначения рецессивных аллелей.) Вероятность наличия у отдельного потомка генотипа BB составляет 25%, Bb - 50% и bb - 25%. Соотношение фенотипов 3:1, типичное для моногибридного скрещивания . При оценке фенотипа по этому признаку «3» потомка имеют «карие» глаза и только один потомок имеет «зеленые» глаза. (3 — «Б?» и 1 — «бб»)
по отцовской линии Материнский | Б | б |
|---|---|---|
| Б | ББ | Бб |
| б | Бб | бб |
То, как аллели B и b взаимодействуют друг с другом, влияя на внешний вид потомства, зависит от того, как взаимодействуют продукты генов ( белки ) (см. Менделевское наследование ). Это может включать летальные эффекты и эпистаз (когда один аллель маскирует другой, независимо от доминантного или рецессивного статуса).
Дигибридный крест
[ редактировать ]Более сложные скрещивания можно сделать, взглянув на два или более гена. Однако квадрат Пеннета работает только в том случае, если гены независимы друг от друга, а это означает, что наличие определенной аллели гена «А» не меняет вероятность наличия аллели гена «В». Это эквивалентно утверждению, что гены не связаны , поэтому два гена не имеют тенденции объединяться во время мейоза.
Следующий пример иллюстрирует дигибридное скрещивание двух двугетерозиготных растений гороха. R представляет собой доминантный аллель формы (круглый), а r представляет собой рецессивный аллель (морщинистый). А представляет собой доминантный аллель цвета (желтый), а представляет собой рецессивный аллель (зеленый). Если каждое растение имеет генотип RrAa , и поскольку аллели генов формы и цвета независимы, то они могут давать четыре типа гамет со всеми возможными комбинациями: RA , Ra , rA и ra .
| ДА | Солнце | РА | день | |
|---|---|---|---|---|
| ДА | РРАА | РРАа | РрАА | РрАа |
| Солнце | РРАа | РРаа | РрАа | Рраа |
| РА | РрАА | РрАа | ррАА | рраа |
| день | РрАа | Рраа | рраа | из рра |
Поскольку доминантные признаки маскируют рецессивные признаки (при условии отсутствия эпистаза), существует девять комбинаций фенотипа кругло-желтого цвета, три — кругло-зеленого, три — морщинисто-желтого и одна — морщинисто-зеленого. Соотношение 9:3:3:1 является ожидаемым результатом при скрещивании двух двойных гетерозиготных родителей с несвязанными генами. Любое другое соотношение указывает на то, что произошло что-то еще (например, летальные аллели, эпистаз, сцепленные гены и т. д.).
Метод раздвоенной линии
[ редактировать ]Метод раздвоенных линий (также известный как метод дерева и система ветвления) также позволяет решать дигибридные и мультигибридные скрещивания. Задача преобразуется в серию моногибридных скрещиваний, а результаты объединяются в дерево. Однако дерево дает тот же результат, что и квадрат Пеннета, за меньшее время и с большей ясностью. В приведенном ниже примере оценивается еще одно скрещивание двойной гетерозиготы с использованием RrYy x RrYy. Как указано выше, ожидается, что фенотипическое соотношение составит 9:3:3:1 при скрещивании несвязанных генов от двух двойных гетерозигот. Соотношение генотипов было получено на диаграмме ниже, на этой диаграмме будет больше ветвей, чем при анализе только фенотипического соотношения.
См. также
[ редактировать ]- Менделевское наследование
- Карта Карно , аналогичная диаграмма, используемая для упрощения булевой алгебры.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мендель, Грегор Иоганн (1866) [1865]. Опыты над гибридами растений . Переговоры ассоциации естественных исследований (на немецком и английском языках). Том IV (Отдельное изд.). Брно: Издательство общества естественных исследований в Брно /типография Георга Гастла/. п. 14. Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 1 июня 2020 г.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Мендель, Грегор Иоганн (1866) [1865]. Опыты над гибридами растений . Переговоры ассоциации естественных исследований (на немецком и английском языках). Том IV (Отдельное изд.). Брно: Издательство Брненского общества естественных исследований / Типография Георга Гастла. п. 47. Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 1 июня 2020 г.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Паннетт, Реджинальд Крандалл (1907). Менделизм (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Макмиллан . (Примечание: первое издание этой книги 1905 года не содержит квадрата Пеннета. В третьем издании 1911 года дается более подробное объяснение.)
- ^ Эдвардс, Энтони Уильям Фэрбанк (март 2012 г.). «Площадь Пеннета» . Исследования по истории и философии науки. Часть C: Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук . 43 (1): 219–224. дои : 10.1016/j.shpsc.2011.11.011 . ПМИД 22326091 . Аннотация:
Описано возникновение и развитие квадрата Пеннета для подсчета и отображения генотипов, возникающих при скрещивании в менделевской генетике. Благодаря Р. К. Паннетту, идея развилась в работе «кембриджских генетиков», включая коллег Паннета Уильяма Бейтсона, Э. Р. Сондерса и Р. Х. Локка, вскоре после повторного открытия статьи Менделя в 1900 году. Эти генетики были хорошо знакомы со статьей Менделя, которая сам содержал аналогичную квадратную диаграмму. Затем описывается ранее не публиковавшаяся трехфакторная диаграмма сэра Фрэнсиса Гальтона, существующая в переписке Бейтсона в библиотеке Кембриджского университета. Наконец, подчеркивается связь между квадратом Паннета и диаграммами Венна, а также указывается, что Паннетт, Лок и Джон Венн пересекались как члены Гонвилля и колледжа Кая в Кембридже.
- ^ Эдвардс, Энтони Уильям Фэрбанк (сентябрь 2012 г.). «Реджинальд Крандалл Паннетт: первый профессор генетики Артура Бальфура, Кембридж, 1912» . Перспективы. Генетика . 192 (1). Колледж Гонвилля и Кая, Кембридж, Великобритания: Американское генетическое общество : 3–13. дои : 10.1534/genetics.112.143552 . ПМЦ 3430543 . ПМИД 22964834 . стр. 5–6:
[...] квадрат Паннета, кажется, был развитием 1905 года, слишком поздно для первого издания его менделизма (май 1905 года), но многое отражено в отчете III Комитету по эволюции Королевского общества. [(Бейтсон и др. 1906b) «получено 16 марта 1906 г.»]. Самое раннее упоминание содержится в письме Фрэнсиса Гальтона Бэйтсону от 1 октября 1905 года (Эдвардс 2012). У нас есть свидетельство Бейтсона (1909, стр. 57), что «Введением этой системы [графического метода], которая значительно упрощает сложные случаи, я обязан г-ну Паннетту». [...] Первые опубликованные диаграммы появились в 1906 году. [...] когда Паннетт опубликовал второе издание своего «Менделизма» , он использовал немного другой формат ([...] Паннетт 1907, стр. 45) [.. .] В третьем издании (Пуннетт 1911, стр. 34) он вернулся к расположению [...] с описанием построения того, что он назвал методом «шахматной доски» (хотя на самом деле это больше похоже на таблицу умножения ). [...]
(11 страниц) - ^ Вимсатт, Уильям К. (15 мая 2012 г.), «Аналитическая геометрия генетики: Часть I: структура, функции и ранняя эволюция квадратов Пеннета», Архив истории точных наук , 66 (66): 359– 396 [359], номер документа : 10.1007/s00407-012-0096-7 , S2CID 119557681
- ^ Эдвардс, Энтони Уильям Фэрбанк (июнь 2016 г.). «Квадрат Пеннета: постскриптум» . Исследования по истории и философии науки. Часть C: Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук . 57 . ООО «Эльзевир» : 69–70. дои : 10.1016/j.shpsc.2016.01.001 . Проверено 29 марта 2021 г. (2 страницы)
- ^ Мюллер-Вилле, Стаффан; Паролини, Джудитта (09 декабря 2020 г.). «Квадраты Пеннета и гибридные кресты: как менделисты научились своему ремеслу по книге». Обучение по книге: Учебники и справочники по истории науки . Темы BJHS. Том. 5. Британское общество истории науки / Издательство Кембриджского университета . стр. 149–165. дои : 10.1017/bjt.2020.12 . S2CID 229344415 . Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 29 марта 2021 г.
[...] Нильссон-Эле экспериментировал с визуальной аранжировкой, которая стала очень популярной в менделевской генетике. Нижняя половина его заметок близка к так называемому «квадрату Пеннета». [...] Паннетт представил эту квадратную диаграмму в литературе в 1906 году в статье, написанной в соавторстве с Бейтсоном и Эдит Р. Сондерс, и включил ее в статью. во втором издании своего «Менделизма». В третьем издании (1911 г.) он добавил словесное описание того, как построить диаграмму, и квадрат Пеннета стал стандартной чертой менделевской литературы. Как показала детальная реконструкция, проведенная А. Ф. Эдвардсом, диаграмма впервые сформировалась в результате обмена письмами между Бейтсоном и Гальтоном по поводу более сложного случая тригибридного скрещивания и вполне могла быть вдохновлена тем, как Мендель представил случай тригибридного скрещивания. трехфакторное наследование окраски цветков у фасоли. [...]
- ^ Гриффитс, Энтони Дж. Ф.; Миллер, Джеффри Х.; Сузуки, Дэвид Т.; Левонтин, Ричард С.; Гелбарт, Уильям М. (2000). Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк, США: WH Freeman .
- ^ Басу, Аркатаппа. « Индуистская электронная газета | Ежедневные новости и текущие события" " . epaper.thehindu.com . № 1, апрель 2024 г. Индус . Проверено 1 апреля 2024 г.
- ^ АфинаМиф (16 июня 2014 г.). «Доминантный/рецессивный против гетеро/гомозиготного» . ДевиантАрт . Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 19 ноября 2017 г.
- ^ Шил-младший, Уильям К. (12 декабря 2018 г.) [2017]. «Медицинское определение гемизиготности» . МедицинаНет . MedicineNet, Inc. Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 19 ноября 2017 г.
- ^ Роблес, Иван Суарес (16 ноября 2010 г.). «нульзиготный» . Информационно-пропагандистский проект Хантингтона в области образования в Стэнфорде (надеется) . Веб-сайт Stanford.edu. Архивировано из оригинала 29 марта 2021 г. Проверено 19 ноября 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кэмпбелл, Нил Эллисон (2005). Биология (7-е изд.). Издательская компания Бенджамина-Каммингса . ISBN 978-0-8053-7146-8 . OCLC 71890442 .