Les carrés de Punnett sont des outils visuels utilisés dans la science de la génétique pour déterminer les combinaisons possibles de gènes qui se produiront lors de la fécondation. Un carré Punnett est constitué d'une simple grille carrée divisée en 2x2 (ou plus) espaces. Avec cette grille et la connaissance des génotypes des deux parents, les scientifiques peuvent découvrir les combinaisons potentielles de gènes pour la progéniture et même les chances de présenter certains traits héréditaires.
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Avant de commencer: définitions importantes
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Étape 1. Comprendre le concept de gènes
Avant d'apprendre à créer et à utiliser des carrés de Punnett, il est nécessaire de 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 ensembles d'instructions incroyablement complexes et microscopiques codés dans presque toutes les cellules du corps d'un organisme. Les gènes sont responsables, d'une certaine manière, de pratiquement tous les aspects de la vie d'un organisme, y compris son apparence, son comportement et bien plus encore.
Un concept qu'il est important de comprendre lorsque l'on travaille avec des carrés de Punnett est que les êtres vivants tirent leurs gènes de leurs parents. Vous en êtes probablement déjà conscient inconsciemment. Réfléchissez - les personnes que vous connaissez ne ressemblent-elles pas à leurs parents dans leur apparence et leur comportement en général ?
Étape 2. Comprendre le concept de reproduction sexuée
La plupart (mais pas tous) des organismes que vous connaissez dans le monde qui vous entoure font des enfants via la reproduction sexuée. C'est-à-dire qu'un parent féminin et un parent masculin apportent chacun leurs gènes pour faire un enfant avec environ la moitié de ses gènes de chaque parent. Un carré de Punnett est essentiellement un moyen de montrer les différentes possibilités qui peuvent survenir à partir de cet échange moitié-moitié de gènes sous la forme d'un graphique.
La reproduction sexuée n'est pas la seule forme de reproduction qui existe. Certains organismes (comme de nombreuses souches de bactéries) se reproduisent par reproduction asexuée, c'est-à-dire lorsqu'un parent fait un enfant tout seul. Dans la reproduction asexuée, tous les gènes de l'enfant proviennent d'un parent, donc l'enfant est plus ou moins une copie de son parent
Étape 3. Comprendre le concept d'allèles
Comme mentionné ci-dessus, les gènes d'un organisme sont essentiellement un ensemble d'instructions qui indiquent à chaque cellule du corps de l'organisme comment vivre. En fait, tout comme un manuel d'instructions est divisé en différents chapitres, sections et sous-sections, différentes parties des gènes d'un organisme lui indiquent comment faire différentes choses. Si l'une de ces "sous-sections" est différente entre deux organismes, les deux organismes peuvent avoir une apparence ou un comportement différent - par exemple, des différences génétiques peuvent amener une personne à avoir les cheveux noirs et une autre à avoir les cheveux blonds. Ces différentes formes d'un même gène sont appelées allèles.
Parce qu'un enfant reçoit deux ensembles de gènes - un de chaque parent - il aura deux copies de chaque allèle
Étape 4. Comprendre le concept d'allèles dominants et récessifs
Les allèles d'un enfant ne « partagent » pas toujours leur pouvoir génétique. Certains allèles, appelés allèles dominants, se manifesteront par défaut dans l'apparence et le comportement de l'enfant (nous appelons cela "être exprimé"). D'autres, appelés allèles récessifs, ne s'exprimeront que s'ils ne sont pas associés à un allèle dominant qui peut les « outrepasser ». Les carrés de Punnett sont souvent utilisés pour aider à déterminer la probabilité qu'un enfant reçoive un allèle dominant ou récessif.
Parce qu'ils peuvent être « outrepassés » par les allèles dominants, les allèles récessifs ont tendance à être exprimés plus rarement. En général, un enfant devra obtenir un allèle récessif des deux parents pour que l'allèle s'exprime. Une maladie du sang appelée anémie falciforme est un exemple fréquemment utilisé de trait récessif - notez, cependant, que les allèles récessifs ne sont pas "mauvais" par définition
Méthode 1 sur 2: Affichage d'un croisement monohybride (un gène)
Étape 1. Faites une grille carrée 2x2
Les carrés Punnett les plus basiques sont assez simples à mettre en place. Commencez par dessiner un carré de bonne taille, puis divisez ce carré en quatre cases paires. Lorsque vous avez terminé, il devrait y avoir deux carrés dans chaque colonne et deux carrés dans chaque rangée.
Étape 2. Utilisez des lettres pour représenter les allèles parents pour chaque ligne et colonne
Sur un carré Punnett, les colonnes sont attribuées à la mère et les lignes au père, ou vice versa. Écrivez une lettre à côté de chaque ligne et colonne qui représente chacun des allèles de la mère et du père. Utilisez des majuscules pour les allèles dominants et des minuscules pour les allèles récessifs.
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C'est beaucoup plus facile à comprendre avec un exemple. Par exemple, disons que vous voulez déterminer les chances que l'enfant d'un couple puisse rouler la langue. Nous pouvons représenter cela avec les lettres R et r - majuscule pour le gène dominant et minuscule pour le gène récessif. Si les deux parents sont hétérozygotes (avoir une copie de chaque allèle), on écrirait un "R" et un "r" en haut de la grille et un "R" et un "r" le long du côté gauche de la grille.
Travailler avec des carrés Punnett Étape 7 Étape 3. Écrivez les lettres pour la ligne et la colonne de chaque espace
Une fois que vous avez déterminé les allèles auxquels chaque parent contribue, il est facile de remplir votre carré de Punnett. Dans chaque carré, écrivez la combinaison de gènes à deux lettres donnée par les allèles de la mère et du père. En d'autres termes, prenez la lettre de la colonne de l'espace et la lettre de sa rangée et écrivez-les ensemble à l'intérieur de l'espace.
- Dans notre exemple, nous remplirions nos carrés comme ceci:
- Carré en haut à gauche: RR
- Carré en haut à droite: Rr
- Carré en bas à gauche: Rr
- Carré en bas à droite: rr
- Notez que, traditionnellement, les allèles dominants (lettres majuscules) sont écrits en premier.
Travailler avec des carrés Punnett Étape 8 Étape 4. Déterminez le génotype de chaque progéniture potentielle
Chaque carré d'un carré de Punnett rempli représente une progéniture que les deux parents peuvent avoir. Chaque carré (et donc chaque progéniture) est également probable - en d'autres termes, sur une grille 2x2, il y a 1/4 de possibilité pour n'importe laquelle des quatre possibilités. Les différentes combinaisons d'allèles représentées sur un carré de Punnett sont appelées génotypes. Bien que les génotypes représentent des différences génétiques, la progéniture ne se révélera pas nécessairement différemment pour chaque carré (voir l'étape ci-dessous.)
- Dans notre exemple carré de Punnett, les génotypes possibles pour une descendance de ces deux parents sont:
- Deux allèles dominants (des deux R)
- Un allèle dominant et un récessif (à partir du R et r)
- Un allèle dominant et un récessif (à partir du R et r) - notez qu'il y a deux carrés avec ce génotype
- Deux allèles récessifs (des deux rs)
Travailler avec des carrés Punnett Étape 9 Étape 5. Déterminez le phénotype de chaque progéniture potentielle
Le phénotype d'un organisme est le trait physique réel qu'il présente en fonction de son génotype. Quelques exemples de phénotypes incluent la couleur des yeux, la couleur des cheveux et la présence d'anémie falciforme - tous sont des traits physiques déterminés par les gènes, mais aucun n'est les combinaisons de gènes elles-mêmes. Le phénotype qu'une progéniture potentielle aura est déterminé par les caractéristiques du gène. Différents gènes auront des règles différentes pour la façon dont ils se manifestent en tant que phénotypes.
- Dans notre exemple, disons que le gène qui permet à quelqu'un de rouler la langue est dominant. Cela signifie que toute progéniture pourra rouler sa langue même si un seul de ses allèles est dominant. Dans ce cas, les phénotypes de la progéniture potentielle sont:
- En haut à gauche: Peut rouler la langue (deux R)
- En haut à droite: Peut rouler la langue (un R)
- En bas à gauche: Peut rouler la langue (un R)
- En bas à droite: Impossible de rouler la langue (zéro Rs)
Travailler avec des carrés Punnett Étape 10 Étape 6. Utilisez les carrés pour déterminer la probabilité de différents phénotypes
L'une des utilisations les plus courantes des carrés de Punnett est de déterminer la probabilité que la progéniture ait des phénotypes spécifiques. Étant donné que chaque carré représente un résultat de génotype également probable, vous pouvez trouver la probabilité d'un phénotype en en divisant le nombre de carrés avec ce phénotype par le nombre total de carrés.
- Notre exemple carré de Punnett nous dit qu'il existe quatre combinaisons de gènes possibles pour toute progéniture de ces parents. Trois de ces combinaisons forment une progéniture qui peut rouler la langue, alors qu'une ne le fait pas. Ainsi, les probabilités pour nos deux phénotypes sont:
- La progéniture peut rouler sa langue: 3/4 = 0.75 = 75%
- La progéniture ne peut pas rouler sa langue: 1/4 = 0.25 = 25%
Méthode 2 sur 2: Affichage d'un croisement dihybride (deux gènes)
Travailler avec des carrés Punnett Étape 11 Étape 1. Doublez chaque côté de la grille de base 2x2 pour chaque gène supplémentaire
Toutes les combinaisons de gènes ne sont pas aussi simples que le croisement de base monohybride (un gène) de la section ci-dessus. Certains phénotypes sont déterminés par plus d'un gène. Dans ces cas, vous devez tenir compte de toutes les combinaisons possibles, ce qui signifie dessiner une grille plus grande.
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La règle de base pour les carrés de Punnett lorsqu'il s'agit de plus d'un gène est la suivante: doubler chaque côté de la grille pour chaque gène au-delà du premier.
En d'autres termes, puisqu'une grille à un gène est 2x2, une grille à deux gènes est 4x4, une grille à trois gènes est 8x8, et ainsi de suite.
- Pour rendre ces concepts plus faciles à comprendre, suivons un exemple de problème à deux gènes. Cela signifie que nous devrions dessiner un 4x4 la grille. Les concepts de cette section sont également valables pour trois gènes ou plus - ces problèmes nécessitent simplement des grilles plus grandes et plus de travail.
Travailler avec des carrés Punnett Étape 12 Étape 2. Déterminez les gènes des parents qui contribuent
Ensuite, trouvez les gènes que les deux parents possèdent pour la caractéristique que vous examinez. Puisque vous avez affaire à plusieurs gènes, le génotype de chaque parent aura deux lettres supplémentaires pour chaque gène au-delà du premier - en d'autres termes, 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 au-dessus du haut de la grille et celui du père à gauche (ou vice versa) comme rappel visuel.
Utilisons un exemple de problème classique pour illustrer ces conflits. Un plant de pois peut avoir des pois lisses ou ridés et jaunes ou verts. Lisse et jaune sont les traits dominants. Dans ce cas, utilisez S et s pour représenter les gènes dominants et récessifs pour la douceur et Y et y pour le jaunissement. Disons que la mère dans ce cas a un SsYy génotype et le père a un SsYY génotype.
Travailler avec des carrés Punnett Étape 13 Étape 3. Écrivez les différentes combinaisons de gènes en haut et à gauche
Maintenant, au-dessus de la rangée supérieure de carrés de la grille et à gauche de la colonne la plus à gauche, écrivez les différents allèles qui peuvent potentiellement être apportés par chaque parent. Comme lorsqu'il s'agit d'un gène, chaque allèle est également susceptible d'être transmis. Cependant, puisque vous examinez plusieurs gènes, chaque ligne et colonne obtiendra plusieurs lettres: deux lettres pour deux gènes, trois lettres pour trois gènes, et ainsi de suite.
- Dans notre exemple, nous devons noter les différentes combinaisons de gènes que chaque parent peut apporter à partir de ses génotypes SsYy. Si nous avons les gènes SsYy de la mère en haut et les gènes SsYY du père à gauche, les allèles de chaque gène sont:
- À travers le haut: SY, Sy, sY, sy
- En bas à gauche: SY, SY, sY, sY
Travailler avec des carrés Punnett Étape 14 Étape 4. Remplissez les espaces avec chaque combinaison d'allèles
Remplissez les espaces de la grille comme vous le feriez pour un seul gène. Cependant, cette fois, chaque espace aura deux lettres supplémentaires supplémentaires pour chaque gène au-delà du premier: quatre lettres pour deux gènes, six lettres pour trois gènes. En règle générale, le nombre de lettres dans chaque espace doit correspondre au nombre de lettres dans le génotype de chaque parent.
- Dans notre exemple, nous remplirions nos espaces comme ceci:
- Rangée du haut: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Deuxième rang: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
- Troisième rangée: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
- Rangée du bas: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
Travailler avec des carrés Punnett Étape 15 Étape 5. Trouvez les phénotypes pour chaque progéniture potentielle
Lorsqu'il s'agit de plusieurs gènes, chaque espace du carré Punnett représente toujours le génotype de chaque progéniture potentielle - il y a juste un plus grand nombre de choix qu'il n'y en a avec un seul gène. Les phénotypes pour chaque carré dépendent, encore une fois, des gènes exacts traités. Cependant, en règle générale, les traits dominants n'ont besoin que d'un seul allèle dominant pour être exprimés, tandis que les traits récessifs ont besoin de tous les allèles récessifs.
- Dans notre exemple, puisque la douceur et le jaunissement sont des traits dominants pour nos pois, tout carré avec au moins un S majuscule représente une plante avec un phénotype lisse et tout carré avec au moins un Y majuscule représente une plante avec un phénotype jaune. Les plantes ridées ont besoin de deux allèles minuscules et les plantes vertes ont besoin de deux y minuscules. De ces conditions, on obtient:
- Rangée du haut: Lisse/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune
- Deuxième rang: Lisse/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune, Lisse/jaune
- Troisième rangée: Lisse/jaune, Lisse/jaune, froissé/jaune, froissé/jaune
- Rangée du bas: Lisse/jaune, Lisse/jaune, froissé/jaune, froissé/jaune
Travailler avec des carrés Punnett Étape 16 Étape 6. Utilisez les carrés pour déterminer la probabilité de chaque phénotype
Utilisez les mêmes techniques que lorsque vous traitez avec un gène pour trouver la probabilité qu'une progéniture des deux parents puisse avoir chacun un phénotype différent. En d'autres termes, le nombre de carrés avec le phénotype divisé par le nombre total de carrés est égal à la probabilité pour chaque phénotype.
- Dans notre 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%
- La progéniture est ridée et verte: 0/16 = 0%
- Notez que puisqu'il est impossible pour une progéniture d'obtenir deux allèles y récessifs, aucune des progénitures ne sera verte.
Des astuces
- Pressé? Essayez d'utiliser une calculatrice de carrés de Punnett en ligne (comme celle-ci), qui peut créer et remplir des carrés de Punnett en fonction des gènes parents que vous spécifiez.
- En règle générale, les traits récessifs sont moins fréquents que les traits dominants. Cependant, il existe des situations où ces traits rares peuvent augmenter la valeur adaptative des organismes et ainsi devenir plus courants grâce à la sélection naturelle. Par exemple, le trait récessif qui cause la maladie du sang, l'anémie falciforme, confère également une résistance au paludisme, ce qui le rend quelque peu souhaitable dans les climats tropicaux.
- Tous les gènes n'ont pas que deux phénotypes. Par exemple, certains gènes ont un phénotype distinct pour la combinaison hétérozygote (un dominant, un récessif).
