Как составить решетку пинета

Шаги

Основные сведения и определения

Чтобы пропустить данный раздел и перейти непосредственно к описанию решетки Пеннета, нажмите здесь.

1. 

   1

   Узнайте больше о понятии генов. Прежде чем приступить к освоению и использованию решетки Пеннета, следует ознакомиться с некоторыми основными принципами и понятиями. Первым таким принципом является то, что все живущие существа (от крохотных микробов до гигантских синих китов) обладают генами. Гены представляют собой невероятно сложные микроскопические наборы инструкций, которые встроены практически в каждую клетку живого организма. В сущности, в той или иной степени гены отвечают за каждый аспект жизни организма, в том числе за то, как он выглядит, каким образом ведет себя, и за многое, многое другое.

   • При работе с решеткой Пеннета следует помнить также о том принципе, что живые организмы наследуют гены от своих родителей.^[1]
     Возможно, вы и раньше подсознательно понимали это. Подумайте сами: ведь не зря дети, как правило, похожи на своих родителей?

2. 

   2

   Узнайте больше о понятии полового размножения. Большинство (но не все) известных вам живых организмов производят потомство посредством полового размножения. Это означает, что женская и мужская особь вносят свои гены, и их потомство наследует примерно по половине генов от каждого родителя. Решетка Пеннета служит для того, чтобы наглядно изобразить различные комбинации генов родителей.

   • Половое размножение является не единственным способом воспроизведения живых организмов. Некоторые организмы (например, многие виды бактерий) воспроизводят себя посредством бесполого размножения, когда потомство создается одним родителем. При бесполом размножении все гены наследуются от одного родителя, и потомок является почти точной его копией.

3. 

   3

   Узнайте о понятии аллелей. Как отмечалось выше, гены живого организма представляют собой набор инструкций, которые указывают каждой клетке, что следует делать. Фактически, как и обычные инструкции, которые разделены на отдельные главы, пункты и подпункты, различные части генов указывают на то, как следует делать разные вещи. Если два организма обладают различными «подразделами», они будут по-разному выглядеть или вести себя — например, генетические различия могут привести к тому, что у одного человека будут темные, а у другого светлые волосы. Такие различные виды одного гена называются аллелями.

   • Поскольку ребенок получает два набора генов — по одному от каждого родителя — у него будет две копии каждой аллели.

4. 

   4

   Узнайте о понятии доминантных и рецессивных аллелей. Аллели не всегда обладают одинаковой генетической «силой». Некоторые аллели, которые называют доминантными, обязательно проявятся во внешнем виде ребенка и его поведении. Другие, так называемые рецессивные аллели, проявляются лишь в том случае, если не стыкуются с доминантными аллелями, которые «подавляют» их. Решетка Пеннета часто используется для того, чтобы определить, с какой вероятностью ребенок получит доминантную или рецессивную аллель.

   • Поскольку рецессивные аллели «подавляются» доминантными, они проявляются реже, и в этом случае ребенок обычно получает рецессивные аллели от обоих родителей. В качестве примера наследуемой особенности часто приводят серповидноклеточную анемию, однако при этом следует учесть, что рецессивные аллели далеко не всегда бывают «плохими».^[2]
     

   Реклама

1. 

   1

   Начертите квадратную сетку 2×2. Простейший вариант решетки Пеннета делается очень легко. Нарисуйте достаточно большой квадрат и разделите его на четыре равных квадрата. Таким образом у вас получится таблица из двух строк и двух столбцов.

2. 

   2

   В каждой строке и столбце отметьте буквами родительские аллели. В решетке Пеннета столбцы отведены для материнских аллелей, а строки — для отцовских, либо наоборот. В каждую строку и колонку запишите буквы, которые представляют аллели матери и отца. При этом используйте заглавные буквы для доминантных аллелей и строчные для рецессивных.

   • Это легко понять из примера. Предположим, вы хотите определить вероятность того, что у данной пары родится ребенок, который сможет сворачивать язык трубочкой. Можно обозначить это свойство латинскими буквами R и r — прописная буква соответствует доминантной, а строчная рецессивной аллели. Если оба родителя гетерозиготны (имеют по одному экземпляру каждой аллели), то следует написать одну букву «R» и одну «r» над решеткой и одну «R» и одну «r» слева от решетки.

3. 

   3

   Напишите соответствующие буквы в каждой ячейке. Вы легко сможете заполнить решетку Пеннета после того, как поймете, какие аллели войдут от каждого родителя. Впишите в каждую ячейку комбинацию генов из двух букв, которые представляют собой аллели от матери и отца. Другими словами, возьмите буквы в соответствующей строке и столбце и впишите их в данную ячейку.

   • В нашем примере следует заполнить ячейки следующим образом:
   • Верхняя левая ячейка: RR
   • Верхняя правая ячейка: Rr
   • Нижняя левая ячейка: Rr
   • Нижняя правая ячейка: rr
   • Заметьте, что доминантные аллели (заглавные буквы) следует писать впереди.^[3]
     

4. 

   4

   Определите возможные генотипы потомка. Каждая ячейка заполненной решетки Пеннета содержит набор генов, который возможен у ребенка данных родителей. Каждая ячейка (то есть каждый набор аллелей) обладает одинаковой вероятностью — другими словами, в решетке 2×2 каждый из четырех возможных вариантов имеет вероятность 1/4. Представленные в решетке Пеннета различные комбинации аллелей называются генотипами. Хотя генотипы представляют собой генетические различия, это не обязательно означает, что в каждом варианте получится разное потомство (смотрите ниже).

   • В нашем примере решетки Пеннета у данной пары родителей могут возникнуть следующие генотипы:
   • Две доминантные аллели (ячейка с двумя буквами R)
   • Одна доминантная и одна рецессивная аллель (ячейка с одной буквой R и одной r)
   • Одна доминантная и одна рецессивная аллель (ячейка с R и r) — заметьте, что данный генотип представлен двумя ячейками
   • Две рецессивные аллели (ячейка с двумя буквами r)

5. 

   5

   Определите возможные фенотипы потомка. Фенотип организма представляет собой действительные физические черты, которые основаны на его генотипе. Примером фенотипа служат цвет глаз, цвет волос, наличие серповидноклеточной анемии и так далее — хотя все эти физические черты определяются генами, ни одна из них не задается своей особой комбинацией генов. Возможный фенотип потомка определяется характеристиками генов. Различные гены по-разному проявляют себя в фенотипе.

   • Предположим в нашем примере, что ответственный за способность сворачивать язык ген является доминантным. Это означает, что сворачивать язык трубочкой смогут даже те потомки, в чей генотип входит лишь одна доминантная аллель. В этом случае получаются следующие возможные фенотипы:
   • Верхняя левая ячейка: может сворачивать язык (две буквы R)
   • Верхняя правая ячейка: может сворачивать язык (одна R)
   • Нижняя левая ячейка: может сворачивать язык (одна R)
   • Нижняя правая ячейка: не может сворачивать язык (нет заглавных R)

6. 

   6

   Определите вероятность различных фенотипов по числу ячеек. Одно из наиболее распространенных применений решетки Пеннета состоит в том, чтобы с ее помощью находить вероятность появления того или иного фенотипа в потомстве. Поскольку каждая ячейка соответствует определенному генотипу и вероятность появления каждого генотипа одинакова, для нахождения вероятности фенотипа достаточно поделить число ячеек с данным фенотипом на общее число ячеек.^[4]
   

   • В нашем примере решетка Пеннета говорит нам о том, что для данных родителей возможны четыре вида комбинации генов. Три из них соответствуют потомку, который способен сворачивать язык, и одна отвечает отсутствию такой способности. Таким образом, вероятности двух возможных фенотипов составляют:
   • Потомок может сворачивать язык: 3/4 = 0,75 = 75%
   • Потомок не может сворачивать язык: 1/4 = 0,25 = 25%

   Реклама

1. 

   1

   Поделите каждую ячейку решетки 2×2 еще на четыре квадрата. Не все комбинации генов настолько просты, как описанное выше моногибридное (моногенное) скрещивание. Некоторые фенотипы определяются более чем одним геном. В таких случаях следует учесть все возможные комбинации, для чего потребуется большая таблица.

   • Основное правило применения решетки Пеннета в том случае, когда генов больше, чем один, состоит в следующем: для каждого дополнительного гена следует удваивать число ячеек. Иными словами, для случая одного гена используется решетка 2×2, для двух генов подходит таблица 4×4, при рассмотрении трех генов следует начертить решетку 8×8, и так далее.
   • Чтобы было легче понять данный принцип, рассмотрим пример для двух генов. Для этого нам придется начертить решетку 4×4. Изложенный в данном разделе метод подходит и для трех или большего количества генов — просто понадобится большая решетка и больше работы.

2. 

   2

   Определите гены со стороны родителей. Следующий шаг состоит в том, чтобы найти гены родителей, которые отвечают за интересующее вас свойство. Поскольку вы имеете дело с несколькими генами, к генотипу каждого родителя следует добавить еще одну букву — другими словами, необходимо использовать четыре буквы для двух генов, шесть букв для трех генов и так далее. В качестве напоминания полезно записать генотип матери над решеткой, а генотип отца — слева от нее (или наоборот).

   • Для иллюстрации рассмотрим классический пример. Растение гороха может иметь гладкие или морщинистые зерна, и зерна могут быть желтого или зеленого цвета. Желтый цвет и гладкость горошин являются доминантными чертами.^[5]
     В этом случае гладкость горошин обозначим буквами S и s для доминантного и рецессивного гена соответственно, а для их желтизны используем буквы Y и y. Предположим, что женское растение имеет генотип SsYy, а мужское характеризуется генотипом SsYY.

3. 

   3

   Запишите различные комбинации генов вдоль верхнего и левого краев решетки. Теперь мы можем записать над решеткой и слева от нее различные аллели, которые могут передаться потомкам от каждого из родителей. Как и в случае одного гена, каждая аллель может передаться с одинаковой вероятностью. Однако поскольку мы рассматриваем несколько генов, у каждой строки или столбца будет стоять несколько букв: две буквы в случае двух генов, три буквы для трех генов и так далее.

   • В нашем случае следует выписать различные комбинации генов, которые каждый родитель способен передать из своего генотипа. Если сверху расположен генотип матери SsYy, а слева — генотип отца SsYY, то для каждого гена у нас получатся следующие аллели:
   • Вдоль верхнего края: SY, Sy, sY, sy
   • Вдоль левого края: SY, SY, sY, sY

4. 

   4

   Заполните ячейки соответствующими комбинациями аллелей. Впишите в каждую ячейку решетки буквы так же, как делали это для одного гена. Однако в данном случае для каждого добавочного гена в ячейках появится по две дополнительные буквы: итого, в каждой ячейке будет четыре буквы для двух генов, шесть букв для четырех генов и так далее. Согласно общему правилу, число букв в каждой ячейке соответствует числу букв в генотипе одного из родителей.

   • В нашем примере ячейки заполнятся следующим образом:
   • Верхний ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
   • Второй ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
   • Третий ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
   • Нижний ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

5. 

   5

   Найдите фенотипы для каждого возможного варианта потомства. В случае нескольких генов каждая ячейка в решетке Пеннета также соответствует отдельному генотипу возможного потомства, просто этих генотипов больше, чем при одном гене. И в данном случае фенотипы для той или иной ячейки определяются тем, какие гены мы рассматриваем. Существует общее правило, согласно которому для проявления доминантных признаков достаточно наличия хотя бы одной доминантной аллели, в то время как для рецессивных признаков необходимо, чтобы все соответствующие аллели были рецессивными.^[6]
   

   • Поскольку для гороха доминантными являются гладкость и желтизна зерен, в нашем примере любая ячейка хотя бы с одной заглавной буквой S соответствует растению с гладкими горошинами, и любая ячейка хотя бы с одной заглавной буквой Y отвечает растению с желтым фенотипом зерен. Растения с морщинистыми горошинами будут представлены ячейками с двумя строчными аллелями s, а для того, чтобы зерна имели зеленый цвет, необходимо наличие лишь строчных букв y. Таким образом, получаем возможные варианты формы и цвета горошин:
   • Верхний ряд: гладкие/желтые, гладкие/желтые, гладкие/желтые, гладкие/желтые
   • Второй ряд: гладкие/желтые, гладкие/желтые, гладкие/желтые, гладкие/желтые
   • Третий ряд: гладкие/желтые, гладкие/желтые, морщинистые/желтые, морщинистые/желтые
   • Нижний ряд: гладкие/желтые, гладкие/желтые, морщинистые/желтые, морщинистые/желтые

6. 

   6

   Определите по ячейкам вероятность каждого фенотипа. Чтобы найти вероятность различных фенотипов в потомстве данных родителей, используйте тот же метод, что и в случае одного гена. Иными словами, вероятность того или иного фенотипа равна количеству соответствующих ему ячеек, поделенному на общее число ячеек.

   • В нашем примере вероятность каждого фенотипа составляет:
   • Потомок с гладкими и желтыми горошинами: 12/16 = 3/4 = 0,75 = 75%
   • Потомок с морщинистыми и желтыми горошинами: 4/16 = 1/4 = 0,25 = 25%
   • Потомок с гладкими и зелеными горошинами: 0/16 = 0%
   • Потомок с морщинистыми и зелеными горошинами: 0/16 = 0%
   • Заметьте, что невозможность унаследовать две рецессивные аллели y привела к тому, что среди возможного потомства нет растений с зелеными зернами.

   Реклама

Советы

• Спешите? Попробуйте воспользоваться онлайн-калькулятором решетки Пеннета (например, этим), который заполняет ячейки решетки для заданных вами родительских генов.^[7]
  
• Как правило, рецессивные признаки встречаются реже, чем доминантные. Однако существуют ситуации, в которых рецессивные признаки могут повысить приспособляемость организма, и такие особи становятся более распространенными в результате естественного отбора. Например, рецессивный признак, который вызывает такое заболевание крови, как серповидноклеточная анемия, повышает также сопротивляемость малярии, что оказывается полезным в тропическом климате.^[8]
  
• Не все гены характеризуются лишь двумя фенотипами. Например, некоторые гены имеют отдельный фенотип для гетерозиготной (одна доминантная и одна рецессивная аллель) комбинации.

Реклама

Предупреждения

• Помните о том, что каждый новый родительский ген приводит к тому, что количество ячеек в решетке Пеннета увеличивается вдвое. К примеру, при одном гене от каждого родителя у вас получится решетка 2×2, для двух генов — 4×4, и так далее. В случае пяти генов размер таблицы будет 32×32!

Реклама

Построение решетки Пеннета

1. 

   Начертите таблицу 2 x 2. Нарисуйте квадрат и разделите его на четыре равных квадрата. Оставьте свободное место над квадратом и слева от него — оно понадобится вам для дальнейших пометок.

   • Если у вас возникли сложности с пониманием какого-либо из приведенных ниже шагов, ознакомьтесь с общими сведениями.
2. 

   Обозначьте рассматриваемые аллели. Каждая ячейка решетки Пеннета описывает определенный вариант гена (сочетание аллелей), который может получиться у потомка при половом размножении двух организмов. Выберите буквы для обозначения аллелей. Для обозначения доминантной аллели используйте заглавную, а для рецессивной — строчную букву. Можно использовать любую букву.

   • Например, обозначим доминантную аллель, которая обусловливает черный окрас шерсти, латинской буквой «F», а рецессивную аллель желтого окраса — буквой «f».
   • Если вы не знаете, какой ген является доминантным, используйте для двух аллелей разные буквы.
3. 

   Проверьте генотипы родителей. Теперь следует узнать генотип каждого родителя для интересующего вас признака. Для того или иного признака у каждого родителя, как и у всех размножающихся половым путем организмов, содержатся две аллели (иногда они одинаковы), поэтому их генотип будет состоять из двух букв. Иногда генотип родителей известен заранее, но в других случаях его приходится получать на основе другой информации:

   • Гетерозигота означает наличие двух разных аллелей (Ff).
   • Доминантная гомозигота означает присутствие двух копий доминантной аллели (FF).
   • Рецессивная гомозигота означает наличие двух копий рецессивной аллели (ff). Если у родителя проявляется рецессивный признак (например, желтая шерсть), он относится именно к этой категории.
4. 

   Пометьте строки генотипом одного из родителей. Выберите одного родителя. Обычно это женская особь (мать), хотя можно взять и мужскую. Поставьте возле верхней строки таблицы первую, а возле нижней — вторую аллель выбранного родителя.

   • Предположим, самка медведя гетерозиготна по окрасу шерсти (Ff). Соответственно, запишите F слева от верхней строки и f слева от нижней строки.
5. 

   Подпишите столбцы таблицы генотипом второго родителя. Запишите второй генотип для того же признака поверх решетки. Обычно столбцы отводят для генов мужской особи, то есть отца.

   • Предположим, самец медведя имеет рецессивную гомозиготу (ff). Запишите букву f над каждым столбцом.
6. 

   Запишите в ячейки решетки соответствующие буквы из строк и столбцов. Ячейки решетки Пеннета заполняются просто. Начните с левой верхней ячейки. Взгляните, какие буквы находятся слева от нее и над ней. Запишите эти буквы в ячейку. Повторите эту же процедуру для остальных трех ячеек. Если присутствуют оба типа аллелей, то принято доминантную аллель писать на первом месте (то есть Ff, а не fF).

   • В нашем примере в верхнюю левую ячейку попадает аллель F от матери и аллель f от отца, и в результате получается Ff.
   • Верхняя правая ячейка наследует F от матери и f от отца, то есть в этой ячейке записываем Ff.
   • В нижнюю левую ячейку попадают f от обоих родителей, в результате имеем ff.
   • В нижней правой ячейке оказываются аллели f от обоих родителей, получаем ff.
7. 

   Интерпретируйте полученные результаты. Решетка Пеннета показывает вероятность наследования потомком определенных аллелей. Существует четыре возможных комбинации родительских аллелей, и все они равновероятны. Это означает, что вероятность каждой комбинации составляет 25%. Если одна и та же комбинация встречается более чем в одной ячейке, то, чтобы найти ее вероятность, следует сложить соответствующие 25% вероятности.

   • В нашем примере получилось две ячейки с комбинацией Ff (гетерозигота). Поскольку 25% + 25% = 50%, каждый потомок может наследовать комбинацию аллелей Ff с вероятностью 50%.
   • В двух других ячейках имеем ff (рецессивная гомозигота). Таким образом, каждый потомок может наследовать гены ff с вероятностью 50%.
8. 

   Опишите фенотип. Часто интересны не гены потомства, а его характерные черты. Их довольно легко определить в большинстве простых случаев, для которых обычно используется решетка Пеннета. Чтобы определить вероятность того, что у потомка будет тот или иной признак, сложите вероятности всех ячеек с одной или несколькими доминантными аллелями, которые соответствуют этому признаку. Чтобы найти вероятность того, что потомок унаследует рецессивный признак, сложите вероятности ячеек с двумя рецессивными аллелями.

   • В нашем примере хотя бы одна большая буква F присутствует в двух ячейках, поэтому вероятность того, что у отпрыска будет черная шерсть, составляет 50%. Две ячейки содержат комбинацию ff, так что вероятность появления потомка с желтой шерстью также составляет 50%.
   • Внимательно изучите задачу и постарайтесь подробнее узнать о фенотипе. Во многих случаях приходится иметь дело с более сложной картиной, чем в приведенном выше примере. Например, цветы могут быть красными при наличии аллелей RR, белыми при комбинации rr или розовыми при Rr. В подобных случаях говорят о неполной доминантности.

Основные понятия

1. 

   Ознакомьтесь с тем, что такое гены, аллели и характерные признаки. Геном называют фрагмент генетического кода, который определяет тот или иной характерный признак живого организма, например цвет глаз. При этом глаза могут быть голубыми, карими или иметь другой цвет. Различные варианты одного и того же гена называются аллелями.

2. 

   Научитесь различать генотип и фенотип. Набор всех генов составляет ваш генотип, то есть полную ДНК, в которой содержится вся необходимая информация о строении организма. В то же время внешний вид и поведение являются вашим фенотипом: они во многом определяются генами, но зависят и от других факторов, таких как питание, образ жизни, возможные прошлые травмы и тому подобное.

3. 

   Узнайте о генетической наследственности. У размножающихся половым путем организмов, в том числе и у людей, каждый родитель передает ребенку по одному гену, отвечающему за тот или иной характерный признак. Ребенок получает гены от обоих родителей. Таким образом, для каждого признака у ребенка оказываются либо две копии одной и той же аллели, либо две разные аллели.

   • Организм с двумя одинаковыми копиями аллелей является гомозиготным для данного гена.
   • Организм с двумя разными аллелями является гетерозиготным для данного гена.
4. 

   Узнайте разницу между доминантными и рецессивными генами. Простейшие гены состоят из двух аллелей: доминантной и рецессивной. Доминантная разновидность проявляется даже в том случае, если наряду с ней присутствует и рецессивная аллель. Биологи говорят, что доминантная аллель «проявляется в фенотипе».

   • Организм с одной доминантной и одной рецессивной аллелью является доминантной гетерозиготой. Такие организмы называют также носителями рецессивной аллели, поскольку они имеют ее, несмотря на то, что она не проявляется.
   • Организм с двумя доминантными аллелями называют доминантной гомозиготой.
   • Организм с двумя рецессивными аллелями называется рецессивной гомозиготой.
   • Если две аллели одного гена при различных комбинациях могут дать три разных цвета, говорят о неполном доминировании. Примером могут служить лошади изабелловой масти: при комбинации cc эти лошади рыжие, сочетание Cc дает золотистые оттенки, а в случае CC лошади имеют светлый кремовый цвет.
5. 

   Оцените пользу решетки Пеннета. Эта решетка позволяет вычислить вероятность. При этом вероятность 25% того, что у потомка будут рыжие волосы, вовсе не означает, что именно 25% детей будут рыжими — следует помнить о том, что это лишь оценка вероятности. Тем не менее, в некоторых случаях полезна и приблизительная оценка:

   • Иногда селекционеры (обычно те, кто выращивает новые породы растений) хотят знать, скрещивание какой пары наиболее перспективно, или стоит ли скрещивать ту или иную пару.
   • Страдающие серьезными генетическими заболеваниями или носители аллели, которая может вызвать такое заболевание, часто хотят узнать вероятность того, что оно передастся их ребенку.

Советы