O quadrilátero de Punnett é um dispositivo visual usado na ciência da genética para determinar quais combinações de genes podem ocorrer na concepção. Um quadrado de Punnett é feito de uma grade quadrada simples dividida em uma grade 2x2 (ou maior). Com essa grade e o conhecimento dos genótipos de ambos os pais, os cientistas podem descobrir combinações de genes potenciais para a prole e, possivelmente, até conhecer algumas características herdadas.
Etapa
Antes de começar: algumas definições importantes
“Se você quiser pular a seção de" noções básicas "e ir direto para a discussão sobre o quadrilátero de Punnett, clique aqui."
Etapa 1. Compreender o conceito de genes
Antes de aprender como criar e usar um quadrilátero de Punnett, você deve conhecer alguns princípios básicos importantes. A primeira é a ideia de que todas as coisas vivas (de minúsculos micróbios a gigantescas baleias azuis) têm "genes". Os genes são sequências microscópicas extremamente complexas de instruções que são codificadas em quase todas as células do corpo de todos os organismos. Os genes são responsáveis por todos os aspectos da vida de um organismo, incluindo aparência, comportamento e muito mais.
Um dos conceitos importantes a entender ao trabalhar com quadriláteros de Punnett é que "todas as coisas vivas obtêm seus genes de seus pais". Inconscientemente, você já pode estar ciente disso. Pense nisso - a maioria das pessoas que você conhece não se parece com seus pais na aparência e no comportamento?
Etapa 2. Compreender o conceito de reprodução sexual
A maioria dos organismos (não todos) que você conhece neste mundo produzem descendentes por meio da "reprodução sexual". Condição em que pais machos e fêmeas doam seus respectivos genes para produzir descendentes. Nesse caso, metade dos genes da criança vêm de ambos os pais. O quadrilátero de Punnett é basicamente uma maneira de mostrar as várias possibilidades dessa troca de gene meio-meio em forma gráfica.
A reprodução sexual não é a única forma de reprodução que existe. Alguns organismos (como as bactérias) se reproduzem por "reprodução assexuada", uma condição na qual os pais produzem seus próprios filhos, sem a ajuda de um parceiro. Na reprodução assexuada, todos os genes de uma criança vêm de apenas um dos pais, tornando-os cópias mais ou menos exatas do pai
Etapa 3. Compreender o conceito de alelos em genética
Como mencionado acima, os genes em um organismo são basicamente uma série de instruções que governam todas as células do corpo sobre como sobreviver. Na verdade, ao contrário de um manual, os genes também são divididos em capítulos, seções e subseções, com diferentes seções do gene regulando funções separadas individualmente. Se qualquer uma dessas "subseções" diferir entre dois organismos, os dois terão aparência e comportamento diferentes - por exemplo, diferenças genéticas tornam uma pessoa negra e a outra loira. Essas diferentes formas no mesmo gene (gene humano) são chamadas de "alelos".
Uma vez que cada criança obtém dois conjuntos de genes - cada pai masculino e feminino - a criança obterá duas cópias para cada alelo
Etapa 4. Compreender o conceito de alelos dominantes e recessivos
O alelo de uma criança nem sempre "compartilha" o poder do gene. Alguns alelos, chamados de alelos dominantes, se manifestam na aparência física e no comportamento da criança (os chamamos de "expressos") por padrão. Outros alelos, chamados de alelos “recessivos”, só podem ser expressos se não forem emparelhados com um alelo dominante, que é capaz de “ultrapassá-los”. O quadrado de Punnett é frequentemente usado para ajudar a determinar a probabilidade de uma criança receber um alelo dominante ou recessivo.
Como esses genes podem ser "superados" por ales dominantes, os alelos recessivos tendem a ser expressos com menos frequência. Em geral, uma criança deve herdar o alelo recessivo de ambos os pais para que o alelo seja expresso. As doenças do sangue são um exemplo frequentemente usado de um traço recessivo - mas observe que um alelo recessivo não significa "ruim"
Método 1 de 2: Mostrando Cruzamentos Mono-híbridos (Gene Único)
Etapa 1. Crie uma grade 2x2
Os quadrados de Punnett mais básicos são bastante fáceis de fazer. Comece desenhando um retângulo equilátero e, em seguida, divida o interior em quatro grades iguais. Quando terminar, deve haver duas grades em cada coluna e duas grades em cada linha.
Etapa 2. Use letras para representar o alelo pai ou fonte em cada linha e coluna
Em um quadrilátero de Punnett, as colunas são atribuídas às mães e as linhas aos pais, ou vice-versa. Escreva as letras ao lado de cada linha e coluna que representam cada um dos alelos paternos e maternos. Use letras maiúsculas para alelos dominantes e letras minúsculas para alelos recessivos.
Será muito mais fácil entender com um exemplo. Por exemplo, digamos que você queira determinar a probabilidade de que os filhos de um determinado casal sejam capazes de rolar a língua. Representamos isso com as letras "R" e "r" - uma letra maiúscula para o gene dominante e uma letra minúscula para o recessivo. Se ambos os pais fossem heterozigotos (tendo uma cópia de cada alelo), escreveríamos um "R" e um "r" ao longo do topo da grade e um "R" e um "r" ao longo do lado esquerdo da grade
Etapa 3. Escreva as letras para cada grade nas linhas e colunas
Depois de preencher os alelos fornecidos por cada pai, o preenchimento do quadrado de Punnett se torna fácil. Em cada grade, escreva as combinações de genes de duas letras dos alelos paternos e maternos. Em outras palavras, pegue as letras da grade na coluna e linha e escreva-as na caixa em branco de conexão.
- Neste exemplo, preencha nossa grade quadrilateral de Punnett da seguinte forma:
- A caixa no canto superior esquerdo: “RR”
- A caixa no canto superior direito: “Rr”
- Caixa no canto inferior esquerdo: “Rr”
- A caixa no canto inferior direito: “rr”
- Observe que geralmente o alelo dominante (letra maiúscula) é escrito primeiro.
Etapa 4. Determine o genótipo de cada filho em potencial
Cada caixa preenchida no quadrado de Punnett representa a prole que os pais podem ter. Cada quadrado (e, portanto, cada filho) é igualmente provável - em outras palavras, em uma grade 2x2, há uma chance de 1/4 para cada quatro possibilidades. As diferentes combinações de alelos representados no quadrilátero de Punnett são chamadas de "genótipos". Embora os genótipos representem diferenças genéticas, a descendência não difere necessariamente para cada rede (veja as etapas abaixo).
- Em nosso quadrilátero de Punnett de exemplo, os genótipos possíveis para a prole desses dois pais são:
- "Dois alelos dominantes" (dois R's)
- “Um alelo dominante e um recessivo” (R e r)
- “Um alelo dominante e um recessivo” (R e r) - observe que existem duas grades com este genótipo.
- “Dois alelos recessivos” (dois r's)
Etapa 5. Determine o fenótipo de cada filho em potencial
O fenótipo em um organismo é a característica física real mostrada com base em seu genótipo. Alguns exemplos de fenótipos, como cor dos olhos, cor do cabelo e presença de células de doenças do sangue - são características físicas "determinadas" por genes, mas não combinações reais dos próprios genes. O fenótipo que um descendente potencial terá é determinado pelas características do gene. Genes diferentes terão regras diferentes em termos de sua manifestação como fenótipo.
- Em nosso exemplo, digamos que o gene que permite a uma pessoa rolar a língua seja o gene dominante. Isso significa que cada filho será capaz de girar a língua, mesmo que apenas um alelo seja dominante. Neste caso, os fenótipos da prole potencial são:
- Superior esquerdo: “Capaz de rolar a língua (dois R's)”
- Superior direito: “Capaz de rolar a língua (um R)”
- Inferior esquerdo: “Capaz de rolar a língua (um R)”
- Inferior direito: “Incapaz de rolar a língua (sem R)”
Etapa 6. Use a grade para determinar a probabilidade de aparecimento dos diferentes fenótipos
Um dos usos mais comuns do quadrilátero de Punnett é determinar a probabilidade de um filho ter um fenótipo específico. Uma vez que cada grade representa um genótipo possível equivalente, você pode encontrar os fenótipos possíveis por "dividir o número de grades contendo aquele fenótipo pelo número total de reticulados presentes."
- O quadrilátero de Punnett em nosso exemplo afirma que existem quatro combinações possíveis de genes para qualquer prole desses dois pais. Três dessas combinações criam descendentes capazes de rolar a língua. Portanto, as probabilidades para o nosso fenótipo são:
- Filhos capazes de rolar a língua: 3/4 = “0,75 = 75%”
- Filhos incapazes de rolar a língua: 1/4 = “0,25 = 25%”
Método 2 de 2: Mostrando uma Cruz Diíbrida (Dois Genes)
Etapa 1. Duplique cada lado da grade 2x2 básica para cada gene adicional
Nem todas as combinações de genes são tão fáceis quanto o mono-híbrido básico (gene único) cruza da seção acima. Alguns fenótipos são determinados por mais de um gene. Nesse caso, você deve levar em conta todas as combinações possíveis, o que significa desenhar uma grade maior.
- A regra básica do quadrilátero de Punnett quando há mais de um gene é: "multiplique cada lado da grade para cada gene diferente do primeiro". Em outras palavras, como a grade de um gene é 2x2, a grade de dois genes é 4x4, a grade de três genes é 8x8 e assim por diante.
- Para tornar esse conceito mais fácil de entender, vamos seguir o exemplo do problema dos dois genes. Isso significa que temos que desenhar uma grade “4x4”. Os conceitos nesta seção também se aplicam a três ou mais genes - esse problema simplesmente requer uma grade maior e trabalho adicional.
Etapa 2. Atribuir genes parentais contribuintes
Em seguida, encontre os genes que ambos os pais compartilham para a característica que está sendo estudada. Por causa dos muitos genes envolvidos, o genótipo de cada pai receberá duas letras adicionais para cada gene além do primeiro - com a palavra pano, quatro letras para dois genes, seis letras para três genes e assim por diante. Pode ser útil escrever o genótipo da mãe no topo da grade e o genótipo do pai à esquerda (ou vice-versa) como um lembrete visual.
Vamos usar um exemplo clássico para ilustrar esse conflito. Uma planta de ervilha pode ter grãos lisos ou enrugados, de cor amarela ou verde. Liso e amarelo são características dominantes. Nesse caso, use M e m para representar dominante e recessivo para suavidade e K e k para amarelo. Digamos que a mãe tenha um genótipo "MmKk" e o gene do pai tenha um genótipo "MmKK"
Etapa 3. Escreva as várias combinações de genes nos lados superior e esquerdo
Agora, acima da linha superior da grade e à esquerda da coluna da extrema esquerda, anote os diferentes alelos com os quais cada pai pode contribuir. Como ao lidar com um único gene, cada alelo tem a mesma probabilidade de ser herdado. No entanto, como há tantos genes, cada coluna e linha receberá mais de uma letra: duas letras para dois genes, três letras para três genes e assim por diante.
- Neste exemplo, devemos listar as diferentes combinações de genes que os pais podem herdar de seu genótipo MmKk. Se tivermos o gene MmKk da mãe ao longo da rede superior e o gene MmKk do pai na rede esquerda, então os alelos para cada gene são:
- Ao longo da grade superior: “MK, Mk, mK, mk”
- Abaixo no lado esquerdo: “MK, MK, mK, mK”
Etapa 4. Preencha cada grade com cada combinação de alelos
Preencha a grade como ao lidar com um único gene. Desta vez, porém, cada grade terá duas letras adicionais para cada gene, além da primeira: quatro letras para dois genes, seis letras para três genes. Em geral, o número de letras em cada grade deve ser igual ao número de letras no genótipo de cada pai.
- Neste exemplo, preencheremos a grade existente da seguinte maneira:
- Linha superior: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Segunda linha: “MMKK, MMKk, MmKK, MmKk”
- Terceira linha: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
- Linha inferior: “MmKK, MmKk, mmKK, mmKk”
Etapa 5. Encontre o fenótipo para cada filho em potencial
Quando confrontado com vários genes, cada rede no quadrilátero de Punnett ainda representa o genótipo de cada prole potencial - há mais opções do que um único gene. O fenótipo para cada rede, novamente, depende do gene exato que está sendo manipulado. No entanto, em geral, os traços dominantes precisam de apenas um alelo para serem expressos, enquanto os traços recessivos requerem "todos" os alelos recessivos.
- Neste exemplo, porque suavidade (M) e amarelo (K) são as características ou características dominantes para a planta de ervilha no exemplo, cada grade contendo pelo menos um M maiúsculo representa uma planta com o fenótipo suave, e cada grade contendo pelo menos um grande K representa um fenótipo amarelo de cultura. As plantas enrugadas precisam de dois alelos s minúsculos, e as plantas verdes precisam de dois alelos k minúsculos. A partir dessa condição, obtemos:
- Linha superior: “Sem costura / amarelo, sem costura / amarelo, liso / amarelo, sem costura / amarelo”
- Segunda linha: “Sem costura / amarelo, liso / amarelo, liso / amarelo, liso / amarelo”
- Terceira linha: “Liso / amarelo, Liso / amarelo, enrugado / amarelo, enrugado / amarelo”
- Linha inferior: "Liso / amarelo, Liso / amarelo, enrugado / amarelo, enrugado / amarelo"
Etapa 6. Use a grade para determinar a probabilidade de cada fenótipo
Use a mesma técnica usada para lidar com um único gene para encontrar a probabilidade de que cada filho de ambos os pais possa ter um fenótipo diferente. Em outras palavras, o número de grades contendo o fenótipo dividido pelo número total de grades é igual à probabilidade de cada fenótipo.
- Neste exemplo, as probabilidades para cada fenótipo são:
- A descendência é lisa e amarela: 12/16 = “3/4 = 0,75 = 75%”
- A descendência é enrugada e amarela: 4/16 = “1/4 = 0,25 = 25%”
- A prole é lisa e verde: 0/16 = “0%”
- Filhos caracterizados por rugas e verdes: 0/16 = “0%”
- Observe que, como é impossível para todos os descendentes ter dois alelos k recessivos, nenhum dos descendentes é verde (0%).
Pontas
- Com pressa? Tente usar a calculadora quadrilateral online de Punnett (por exemplo, nesta), que é capaz de criar e preencher uma grade quadrada de Punnett com base nos genes parentais que você especificou.
- Em geral, os traços recessivos não são tão comuns quanto os traços dominantes. No entanto, existem situações em que essa característica rara pode aumentar a aptidão de um organismo e, assim, se tornar mais prevalente por meio da seleção natural. Por exemplo, o traço recessivo que causa doenças hereditárias no sangue também confere imunidade à malária, tornando-a necessária em climas tropicais.
- Nem todos os genes têm apenas dois fenótipos. Por exemplo, existem vários genes que possuem fenótipos separados para combinações heterozigotas (um dominante, um recessivo).
