Le quadrilatère de Punnett est un dispositif visuel utilisé dans la science de la génétique pour déterminer quelles combinaisons de gènes peuvent se produire lors de la conception. Un carré Punnett est constitué d'une simple grille carrée divisée en une grille 2x2 (ou plus grande). Avec cette grille et la connaissance des génotypes des deux parents, les scientifiques peuvent découvrir des combinaisons de gènes potentiels pour la progéniture et peut-être même connaître certains traits hérités.
Étape
Avant de commencer: quelques définitions importantes
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Étape 1. Comprendre le concept de gènes
Avant d'apprendre à créer et à utiliser un quadrilatère de Punnett, vous devez connaître quelques notions de base importantes. La première est l'idée que tous les êtres vivants (des microbes minuscules aux baleines bleues géantes) ont des « gènes ». Les gènes sont des séquences microscopiques d'instructions extrêmement complexes qui sont codées dans presque toutes les cellules du corps de tous les organismes. Les gènes sont responsables de tous les aspects de la vie d'un organisme, y compris l'apparence, le comportement, etc.
L'un des concepts importants à comprendre lorsque l'on travaille avec des quadrilatères de Punnett est que "tous les êtres vivants tirent leurs gènes de leurs parents". Pensez-y - la plupart des gens que vous connaissez ne ressemblent-ils pas à leurs parents en termes d'apparence et de comportement ?
Étape 2. Comprendre le concept de reproduction sexuée
La plupart des organismes (pas tous) que vous connaissez dans ce monde produisent une progéniture par « reproduction sexuée ». Une condition lorsque les parents mâles et femelles donnent leurs gènes respectifs pour produire une progéniture. Dans ce cas, la moitié des gènes de l'enfant proviennent des deux parents. Le quadrilatère de Punnett est essentiellement un moyen de montrer les différentes possibilités de cet échange de gènes moitié moitié sous forme graphique.
La reproduction sexuée n'est pas la seule forme de reproduction qui existe. Certains organismes (comme les bactéries) se reproduisent par « reproduction asexuée », une condition dans laquelle les parents produisent leurs propres enfants, sans l'aide d'un partenaire. Dans la reproduction asexuée, tous les gènes d'un enfant proviennent d'un seul parent, ce qui en fait des copies plus ou moins exactes du parent
Étape 3. Comprendre le concept d'allèles en génétique
Comme mentionné ci-dessus, les gènes d'un organisme sont essentiellement une série d'instructions qui régissent chaque cellule du corps sur la façon de survivre. En fait, contrairement à un manuel, les gènes sont également divisés en chapitres, sections et sous-sections, différentes sections du gène régulant des fonctions distinctes individuellement. Si l'une de ces "sous-sections" diffère entre deux organismes, les deux auront une apparence et un comportement différents - par exemple, des différences génétiques rendent une personne noire et l'autre blonde. Ces différentes formes dans un même gène (gène humain) sont appelées « allèles ».
Étant donné que chaque enfant reçoit deux ensembles de gènes - chaque parent mâle et femelle - l'enfant obtiendra deux copies pour chaque allèle
Étape 4. Comprendre le concept d'allèles dominants et récessifs
L'allèle d'un enfant ne « partage » pas toujours le pouvoir du gène. Certains allèles, appelés allèles dominants, se manifesteront par défaut dans l'apparence physique et le comportement de l'enfant (nous les appelons "exprimés"). D'autres allèles, appelés allèles « récessifs », ne peuvent s'exprimer que s'ils ne sont pas couplés à un allèle dominant, capable de les « déborder ». Le carré de Punnett est souvent utilisé pour aider à déterminer la probabilité qu'un enfant reçoive un allèle dominant ou récessif.
Parce que ces gènes peuvent être "débordés" par les ales dominantes, les allèles récessifs ont tendance à être exprimés moins fréquemment. En général, un enfant doit hériter de l'allèle récessif des deux parents pour que l'allèle soit exprimé. Les maladies du sang sont un exemple fréquemment utilisé de trait récessif - mais veuillez noter qu'un allèle récessif ne signifie pas "mauvais"
Méthode 1 sur 2: Affichage des croisements monohybrides (gène unique)
Étape 1. Créez une grille 2x2
Les carrés Punnett les plus basiques sont assez faciles à faire. Commencez par dessiner un rectangle équilatéral, puis divisez l'intérieur en quatre grilles égales. Lorsque vous avez terminé, il devrait y avoir deux grilles dans chaque colonne et deux grilles dans chaque ligne.
Étape 2. Utilisez des lettres pour représenter l'allèle parent ou source dans chaque ligne et colonne
Dans un quadrilatère de Punnett, les colonnes sont attribuées aux mères et les rangées aux pères, ou vice versa. Écrivez les lettres à côté de chaque ligne et colonne qui représentent chacun des allèles paternels et maternels. Utilisez des lettres majuscules pour les allèles dominants et des lettres minuscules pour les allèles récessifs.
Ce sera beaucoup plus facile à comprendre avec un exemple. Par exemple, supposons que vous souhaitiez déterminer la probabilité que les enfants d'un couple particulier soient capables de rouler la langue. Nous représentons cela avec les lettres "R" et "r" - une lettre majuscule pour le gène dominant et une lettre minuscule pour le gène récessif. Si les deux parents étaient hétérozygotes (ayant une copie de chaque allèle), nous écririons un "R" et un "r" en haut de la grille et un "R" et un "r" le long du côté gauche de la grille..
Étape 3. Écrivez les lettres de chaque grille dans les lignes et les colonnes
Après avoir rempli les allèles donnés par chaque parent, remplir le carré de Punnett devient facile. Sur chaque grille, écrivez les combinaisons de gènes à deux lettres des allèles paternel et maternel. En d'autres termes, prenez les lettres de la grille dans la colonne et la ligne, puis écrivez-les toutes les deux dans la case vide de connexion.
- Dans cet exemple, remplissez notre grille quadrilatérale de Punnett comme suit:
- La case en haut à gauche: « RR »
- La case en haut à droite: « Rr »
- Encadré en bas à gauche: « Rr »
- La case en bas à droite: « rr »
- Notez que généralement l'allèle dominant (lettre majuscule) est écrit en premier.
Étape 4. Déterminez le génotype de chaque progéniture potentielle
Chaque case remplie dans le carré Punnett représente la progéniture que les parents peuvent avoir. Chaque carré (et donc chaque progéniture) est également probable - en d'autres termes, dans une grille 2x2, il y a 1/4 de chance pour quatre possibilités. Les différentes combinaisons d'allèles représentées dans le quadrilatère de Punnett sont appelées « génotypes ». Alors que les génotypes représentent des différences génétiques, la progéniture ne diffère pas nécessairement pour chaque réseau (voir les étapes ci-dessous).
- Dans notre exemple quadrilatère de Punnett, les génotypes possibles pour la progéniture de ces deux parents sont:
- "Deux allèles dominants" (deux R)
- « Un allèle dominant et un allèle récessif » (R et r)
- « Un allèle dominant et un allèle récessif » (R et r) - notez qu'il existe deux grilles avec ce génotype.
- « Deux allèles récessifs » (deux r)
Étape 5. Déterminez le phénotype de chaque progéniture potentielle
Le phénotype dans un organisme est le trait physique réel montré en fonction de son génotype. Quelques exemples de phénotypes tels que la couleur des yeux, la couleur des cheveux et la présence de cellules sanguines - ce sont des traits physiques "déterminés" par les gènes, mais pas des combinaisons réelles de gènes eux-mêmes. Le phénotype qu'une progéniture potentielle aura est déterminé par les caractéristiques du gène. Différents gènes auront des règles différentes en termes de manifestation en tant que phénotype.
- Dans notre exemple, disons que le gène qui permet à une personne de rouler la langue est le gène dominant. Cela signifie que chaque progéniture pourra rouler sa langue, même si un seul allèle est dominant. Dans ce cas, les phénotypes de la progéniture potentielle sont:
- En haut à gauche: « Capable de faire rouler la langue (deux R) »
- En haut à droite: « Capable de faire rouler la langue (un R) »
- En bas à gauche: « Capable de faire rouler la langue (un R) »
- En bas à droite: "Impossible de faire rouler la langue (pas de R)"
Étape 6. Utilisez la grille pour déterminer la probabilité d'apparition des différents phénotypes
L'une des utilisations les plus courantes du quadrilatère de Punnett est de déterminer la probabilité qu'une progéniture ait un phénotype spécifique. Puisque chaque grille représente un génotype possible équivalent, vous pouvez trouver les phénotypes possibles en "divisant le nombre de grilles contenant ce phénotype par le nombre total de réseaux présents".
- Le quadrilatère de Punnett dans notre exemple indique qu'il existe quatre combinaisons possibles de gènes pour toute progéniture, de ces deux parents. Trois de ces combinaisons créent une progéniture capable de rouler la langue. Par conséquent, les probabilités pour notre phénotype sont:
- Progéniture capable de rouler la langue: 3/4 = « 0,75 = 75 % »
- Progéniture incapable de rouler la langue: 1/4 = « 0,25 = 25 % »
Méthode 2 sur 2: Affichage d'un croisement dihybride (deux gènes)
Étape 1. Dupliquez chaque côté de la grille de base 2x2 pour chaque gène supplémentaire
Toutes les combinaisons de gènes ne sont pas aussi faciles que les croisements de base monohybrides (à gène unique) de la section ci-dessus. Certains phénotypes sont déterminés par plus d'un gène. Dans ce cas, vous devez tenir compte de toutes les combinaisons possibles, ce qui signifie dessiner une grille plus grande.
- La règle de base du quadrilatère de Punnett lorsqu'il y a plus d'un gène est: "multiplier chaque côté de la grille pour chaque gène autre que le premier". En d'autres termes, puisque la grille à un gène est 2x2, la grille à deux gènes est 4x4, la grille à trois gènes est 8x8, et ainsi de suite.
- Pour rendre ce concept plus facile à comprendre, suivons l'exemple du problème des deux gènes. Cela signifie que nous devons dessiner une grille « 4x4 ». Les concepts de cette section s'appliquent également à trois gènes ou plus - ce problème nécessite simplement une grille plus large et un travail supplémentaire.
Étape 2. Attribuez les gènes parentaux contributeurs
Ensuite, trouvez les gènes que les deux parents partagent pour la caractéristique étudiée. En raison des nombreux gènes impliqués, le génotype de chaque parent recevra deux lettres supplémentaires pour chaque gène en plus du premier - avec le mot tissu, quatre lettres pour deux gènes, six lettres pour trois gènes, et ainsi de suite. Il peut être utile d'écrire le génotype de la mère en haut de la grille et le génotype du père à gauche (ou vice versa) comme rappel visuel.
Prenons un exemple classique pour illustrer ce conflit. Un plant de pois peut avoir des haricots lisses ou ridés, de couleur jaune ou verte. Lisse et jaune sont des traits dominants. Dans ce cas, utilisez M et m pour représenter dominant et récessif pour la douceur et K et k pour le jaunissement. Disons que la mère a un génotype de "MmKk" et que le gène du père a un génotype de "MmKK"
Étape 3. Écrivez les différentes combinaisons de gènes en haut et à gauche
Maintenant, au-dessus de la ligne supérieure de la grille et à gauche de la colonne la plus à gauche, notez les différents allèles que chaque parent pourrait contribuer. Comme lorsqu'il s'agit d'un seul gène, chaque allèle est également susceptible d'être hérité. Cependant, parce qu'il y a tellement de gènes, chaque colonne et chaque ligne contiendra plus d'une lettre: deux lettres pour deux gènes, trois lettres pour trois gènes, et ainsi de suite.
- Dans cet exemple, il faut lister les différentes combinaisons de gènes que les parents peuvent hériter de leur génotype MmKk. Si nous avons le gène MmKk de la mère le long du réseau supérieur et le gène MmKk du père dans le réseau gauche, alors les allèles de chaque gène sont:
- Le long de la grille du haut: « MK, Mk, mK, mk »
- En bas à gauche: "MK, MK, mK, mK"
Étape 4. Remplissez chaque grille avec chaque combinaison d'allèles
Remplissez la grille comme s'il s'agissait d'un seul gène. Cette fois, cependant, chaque grille comportera deux lettres supplémentaires pour chaque gène en plus de la première: quatre lettres pour deux gènes, six lettres pour trois gènes. En général, le nombre de lettres dans chaque grille doit être égal au nombre de lettres dans le génotype de chaque parent.
- Dans cet exemple, nous allons remplir la grille existante comme suit:
- Rangée du haut: « MMKK, MMKk, MmKK, MmKk »
- Deuxième ligne: « MMKK, MMKk, MmKK, MmKk »
- Troisième ligne: « MmKK, MmKk, mmKK, mmKk »
- Rangée du bas: « MmKK, MmKk, mmKK, mmKk »
Étape 5. Trouvez le phénotype de chaque progéniture potentielle
Face à plusieurs gènes, chaque réseau du quadrilatère de Punnett représente toujours le génotype de chaque progéniture potentielle - il y a plus de choix qu'un seul gène. Le phénotype de chaque réseau, encore une fois, dépend du gène exact manipulé. Cependant, en général, les traits dominants n'ont besoin que d'un seul allèle pour être exprimés, tandis que les traits récessifs nécessitent "tous" les allèles récessifs.
- Dans cet exemple, comme le lissé (M) et le jaunissement (K) sont les traits ou traits dominants de la plante de pois de l'exemple, chaque grille contenant au moins un M majuscule représente une plante avec le phénotype lisse, et chaque grille contenant au moins un grand K représente un phénotype jaune. Les plantes ridées ont besoin de deux allèles minuscules et les plantes vertes ont besoin de deux allèles k minuscules. De cette condition, on obtient:
- Rangée du haut: « Sans couture/jaune, Sans couture/jaune, Lisse/jaune, Sans couture/jaune »
- Deuxième rangée: « Sans couture/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune »
- Troisième rangée: « Lisse/jaune, Lisse/jaune, ridée/jaune, ridée/jaune »
- Rangée du bas: « Lisse/jaune, Lisse/jaune, froissé/jaune, froissé/jaune »
Étape 6. Utilisez la grille pour déterminer la probabilité de chaque phénotype
Utilisez la même technique que lorsque vous traitez avec un seul gène pour trouver la probabilité que chaque progéniture des deux parents puisse avoir un phénotype différent. En d'autres termes, le nombre de grilles contenant le phénotype divisé par le nombre total de grilles est égal à la probabilité pour chaque phénotype.
- Dans cet exemple, les probabilités pour chaque phénotype sont:
- La progéniture est lisse et jaune: 12/16 = « 3/4 = 0,75 = 75 % »
- La progéniture est ridée et jaune: 4/16 = « 1/4 = 0,25 = 25 % »
- La progéniture est lisse et verte: 0/16 = "0%"
- Progéniture caractérisée par des rides et du vert: 0/16 = « 0% »
- Notez que puisqu'il est impossible pour chaque progéniture d'avoir deux allèles k récessifs, aucune des progénitures n'est verte (0%).
Des astuces
- Pressé? Essayez d'utiliser la calculatrice en ligne quadrilatère de Punnett (par exemple dans celle-ci), qui est capable de créer et de remplir une grille carrée de Punnett en fonction des gènes parentaux que vous avez spécifiés.
- En général, les traits récessifs ne sont pas aussi courants que les traits dominants. Cependant, il existe des situations où ce trait rare peut augmenter la fitness d'un organisme et ainsi devenir plus répandu grâce à la sélection naturelle. Par exemple, le trait récessif qui provoque des maladies sanguines héréditaires confère également une immunité au paludisme, ce qui le rend nécessaire dans les climats tropicaux.
- Tous les gènes n'ont pas que deux phénotypes. Par exemple, il existe plusieurs gènes qui ont des phénotypes distincts pour les combinaisons hétérozygotes (un dominant, un récessif).
