Számítsa ki a specifikus allélok (génvariánsok) frekvenciáját egy populációban az egyének összes számának és az allél előfordulásainak megadásával. Alapvető fontosságú a populációgenetikában, evolúciós biológiában és a genetikai sokféleség tanulmányozásában.
Ez az eszköz kiszámítja a specifikus allélek (a gén variánsai) gyakoriságát egy adott populációban. Adja meg a populációban lévő egyének összes számát és a specifikus allél előfordulásainak számát a gyakoriság kiszámításához.
A Genetikai Változat Nyomkövető egy speciális eszköz, amely az alelfrekvencia kiszámítására szolgál egy populáción belül. Az alelfrekvencia a populációban egy adott génváltozat (alel) arányát jelenti az összes génmásolat között, és alapvető mérést szolgáltat a populációgenetikában. Ez a számító egy egyszerű módszert kínál arra, hogy meghatározza, mennyire gyakoriak a specifikus genetikai változatok egy csoporton belül, ami elengedhetetlen a genetikai sokféleség, az evolúció és a betegségkockázat megértéséhez a populációkban. Legyen Ön diák, aki a genetikai elveket tanulmányozza, kutató, aki populációs adatokat elemez, vagy egészségügyi szakember, aki a betegség előfordulását tanulmányozza, ez az eszköz egy egyszerű, mégis hatékony módot kínál a genetikai változatosság mennyiségének meghatározására.
Az alelfrekvencia a specifikus alel (génváltozat) relatív arányát jelenti az összes alel között az adott genetikai lokuszon egy populációban. A legtöbb élőlény, beleértve az embereket is, két másolatot hordoz minden génből (egyet az egyik szülőtől, egyet a másiktól), ami diploid organizmusokká teszi őket. Ezért egy N egyedből álló populációban 2N másolat található minden génből.
Az alelfrekvencia a következő képlettel számítható ki:
Ahol:
Például, ha egy populációban 100 egyed van, és 50 előfordulás figyelhető meg egy adott alelből, a frekvencia a következőképpen alakul:
Ez azt jelenti, hogy a populációban az összes alel 25%-a ennek a specifikus változatnak a változata.
A Alelfrekvencia Számítónk intuitív és felhasználóbarát kialakítású. Kövesse az alábbi egyszerű lépéseket a specifikus alel frekvenciájának kiszámításához a populációjában:
Adja meg a populációban lévő egyének összes számát az első bemeneti mezőben.
Adja meg a nyomon követett specifikus alel előfordulásainak számát a második bemeneti mezőben.
Tekintse meg a kiszámított alelfrekvenciát, amely a találatok szekcióban jelenik meg.
Vizsgálja meg a vizualizációt, hogy lássa az alel eloszlásának grafikus ábrázolását.
Használja a másoló gombot, hogy a találatot a vágólapra másolja, hogy felhasználhassa jelentésekben vagy további elemzéshez.
A számító számos ellenőrzési vizsgálatot végez, hogy biztosítsa a pontos eredményeket:
Ha bármelyik ellenőrzés nem teljesül, egy hibaüzenet útmutatást ad a bemenet javításához.
A alelfrekvencia eredmény tizedes értékként jelenik meg 0 és 1 között, ahol:
Például:
A számító egy vizuális ábrázolást is biztosít a frekvenciáról, hogy segítsen a gyors értelmezésben.
Diploid organizmusok (mint az emberek) esetén az alelfrekvencia kiszámításának alapképlete:
Ahol:
Számos módja van az alelfrekvencia kiszámításának a rendelkezésre álló adatok függvényében:
Ha tudja, hogy hány egyed rendelkezik minden genotípussal, akkor kiszámíthatja:
Ahol:
Ha tudja a genotípusok frekvenciáit:
Ahol:
Bár számítónk diploid organizmusokra van tervezve, a koncepció kiterjeszthető más ploiditási szintekkel rendelkező organizmusokra:
Az alelfrekvencia számítások alapvetőek a populációgenetikai kutatásokban:
Genetikai sokféleség nyomon követése a populációk között és belül
Evolúciós folyamatok tanulmányozása
Genetikai áramlás elemzése a populációk között
Genetikai sodródás vizsgálata
Az alelfrekvencia adatok kulcsfontosságúak az orvosi genetikában:
Betegségkockázat értékelése
Farmakogenetika
Genetikai tanácsadás
Közegészségügyi tervezés
Az alelfrekvencia számítások értékesek a következőkben:
Növény- és állattenyésztés
Veszélyeztetett fajok megőrzése
Invazív fajok kezelése
A Genetikai Változat Nyomkövető kiváló oktatási eszköz:
Alapvető genetikai elvek tanítása
Laboratóriumi gyakorlatok
Bár az alelfrekvencia alapvető mérés a populációgenetikában, számos alternatív vagy kiegészítő mutató is létezik, amelyek további betekintést nyújthatnak:
Genotípus Frekvencia
Heterozigózitás
Fixációs Index (FST)
Hatékony Populáció Méret (Ne)
Kapcsolati Betegség
Az alelfrekvencia fogalma gazdag történelemmel bír a genetika területén, és alapvető szerepet játszik az öröklődés és az evolúció megértésében.
Az alelfrekvenciák megértésének alapjait a 20. század elején fektették le:
1908: G.H. Hardy és Wilhelm Weinberg függetlenül kidolgozta azt, ami a Hardy-Weinberg elv néven vált ismertté, amely leírja az alel és genotípus frekvenciák közötti kapcsolatot egy nem evolúciós populációban.
1918: R.A. Fisher közzétette alapvető cikkét a "Közeli rokonok közötti korreláció Mendeli öröklődés feltételezésével" címmel, amely segített megalapozni a populációgenetika területét a Mendeli öröklődés és a folyamatos variáció összeegyeztetésével.
1930-as évek: Sewall Wright, R.A. Fisher és J.B.S. Haldane kidolgozta a populációgenetika matematikai alapjait, beleértve a modelleket is, amelyek azt mutatják, hogyan változnak az alelfrekvenciák az szelekció, mutáció, migráció és genetikai sodródás hatására.
Az alelfrekvenciák tanulmányozása jelentősen fejlődött a technológiai előrelépésekkel:
1950-es évek-1960-as évek: A fehérje polimorfizmusok felfedezése lehetővé tette a genetikai variáció közvetlen mérését molekuláris szinten.
1970-es évek-1980-as évek: A restrikciós fragmentum hossza polimorfizmus (RFLP) elemzése lehetővé tette a genetikai variáció részletesebb tanulmányozását.
1990-es évek-2000-es évek: Az Emberi Genom Projekt és a DNS szekvenálási technológia fejlődése forradalmasította a genetikai variációk és alelfrekvenciák mérésének képességét az egész genomban.
2010-es évek-jelen: Nagy léptékű genomikai projektek, mint a 1000 Genom Projekt és a genom-széles asszociációs tanulmányok (GWAS) átfogó katalógusokat hoztak létre az emberi genetikai variációkról és alelfrekvenciákról különböző populációkban.
Ma az alelfrekvencia számítások középpontjában állnak számos területen, az evolúciós biológiától a személyre szabott orvoslásig, és továbbra is profitálnak egyre kifinomultabb számítástechnikai eszközökből és statisztikai módszerekből.
1' Excel képlet az alelfrekvencia kiszámítására
2' Helyezze a cellába, ahol az alel előfordulásainak száma az A1-ben és az egyének száma a B1-ben van
3=A1/(B1*2)
4
5' Excel VBA függvény az alelfrekvencia kiszámítására
6Function AlleleFrequency(instances As Integer, individuals As Integer) As Double
7 ' Ellenőrizze a bemenetet
8 If individuals <= 0 Then
9 AlleleFrequency = CVErr(xlErrValue)
10 Exit Function
11 End If
12
13 If instances < 0 Or instances > individuals * 2 Then
14 AlleleFrequency = CVErr(xlErrValue)
15 Exit Function
16 End If
17
18 ' Számítsa ki a frekvenciát
19 AlleleFrequency = instances / (individuals * 2)
20End Function
21
1def calculate_allele_frequency(instances, individuals):
2 """
3 Kiszámítja egy specifikus alel frekvenciáját egy populációban.
4
5 Paraméterek:
6 instances (int): A specifikus alel előfordulásainak száma
7 individuals (int): A populációban lévő egyének összes száma
8
9 Visszatérési érték:
10 float: Az alelfrekvencia 0 és 1 közötti értékként
11 """
12 # Ellenőrizze a bemenetet
13 if individuals <= 0:
14 raise ValueError("Az egyének számának pozitívnak kell lennie")
15
16 if instances < 0:
17 raise ValueError("Az előfordulások száma nem lehet negatív")
18
19 if instances > individuals * 2:
20 raise ValueError("Az előfordulások száma nem haladhatja meg az egyének számának kétszeresét")
21
22 # Számítsa ki a frekvenciát
23 return instances / (individuals * 2)
24
25# Példa használat
26try:
27 allele_instances = 50
28 population_size = 100
29 frequency = calculate_allele_frequency(allele_instances, population_size)
30 print(f"Allelfrekvencia: {frequency:.4f} ({frequency*100:.1f}%)")
31except ValueError as e:
32 print(f"Hiba: {e}")
33
1calculate_allele_frequency <- function(instances, individuals) {
2 # Ellenőrizze a bemenetet
3 if (individuals <= 0) {
4 stop("Az egyének számának pozitívnak kell lennie")
5 }
6
7 if (instances < 0) {
8 stop("Az előfordulások száma nem lehet negatív")
9 }
10
11 if (instances > individuals * 2) {
12 stop("Az előfordulások száma nem haladhatja meg az egyének számának kétszeresét")
13 }
14
15 # Számítsa ki a frekvenciát
16 instances / (individuals * 2)
17}
18
19# Példa használat
20allele_instances <- 50
21population_size <- 100
22frequency <- calculate_allele_frequency(allele_instances, population_size)
23cat(sprintf("Allelfrekvencia: %.4f (%.1f%%)\n", frequency, frequency*100))
24
25# Az eredmény ábrázolása
26library(ggplot2)
27data <- data.frame(
28 Allele = c("Cél Alel", "Egyéb Alelek"),
29 Frequency = c(frequency, 1-frequency)
30)
31ggplot(data, aes(x = Allele, y = Frequency, fill = Allele)) +
32 geom_bar(stat = "identity") +
33 scale_fill_manual(values = c("Cél Alel" = "#4F46E5", "Egyéb Alelek" = "#D1D5DB")) +
34 labs(title = "Alel Frekvencia Eloszlás",
35 y = "Frekvencia",
36 x = NULL) +
37 theme_minimal() +
38 scale_y_continuous(labels = scales::percent)
39
1/**
2 * Kiszámítja egy specifikus alel frekvenciáját egy populációban.
3 *
4 * @param {number} instances - A specifikus alel előfordulásainak száma
5 * @param {number} individuals - A populációban lévő egyének összes száma
6 * @returns {number} Az alelfrekvencia 0 és 1 közötti értékként
7 * @throws {Error} Ha a bemenet érvénytelen
8 */
9function calculateAlleleFrequency(instances, individuals) {
10 // Ellenőrizze a bemenetet
11 if (individuals <= 0) {
12 throw new Error("Az egyének számának pozitívnak kell lennie");
13 }
14
15 if (instances < 0) {
16 throw new Error("Az előfordulások száma nem lehet negatív");
17 }
18
19 if (instances > individuals * 2) {
20 throw new Error("Az előfordulások száma nem haladhatja meg az egyének számának kétszeresét");
21 }
22
23 // Számítsa ki a frekvenciát
24 return instances / (individuals * 2);
25}
26
27// Példa használat
28try {
29 const alleleInstances = 50;
30 const populationSize = 100;
31 const frequency = calculateAlleleFrequency(alleleInstances, populationSize);
32 console.log(`Allelfrekvencia: ${frequency.toFixed(4)} (${(frequency*100).toFixed(1)}%)`);
33} catch (error) {
34 console.error(`Hiba: ${error.message}`);
35}
36
1public class AlleleFrequencyCalculator {
2 /**
3 * Kiszámítja egy specifikus alel frekvenciáját egy populációban.
4 *
5 * @param instances Az adott alel előfordulásainak száma
6 * @param individuals A populációban lévő egyének összes száma
7 * @return Az alelfrekvencia 0 és 1 közötti értékként
8 * @throws IllegalArgumentException Ha a bemenet érvénytelen
9 */
10 public static double calculateAlleleFrequency(int instances, int individuals) {
11 // Ellenőrizze a bemenetet
12 if (individuals <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("Az egyének számának pozitívnak kell lennie");
14 }
15
16 if (instances < 0) {
17 throw new IllegalArgumentException("Az előfordulások száma nem lehet negatív");
18 }
19
20 if (instances > individuals * 2) {
21 throw new IllegalArgumentException("Az előfordulások száma nem haladhatja meg az egyének számának kétszeresét");
22 }
23
24 // Számítsa ki a frekvenciát
25 return (double) instances / (individuals * 2);
26 }
27
28 public static void main(String[] args) {
29 try {
30 int alleleInstances = 50;
31 int populationSize = 100;
32 double frequency = calculateAlleleFrequency(alleleInstances, populationSize);
33 System.out.printf("Allelfrekvencia: %.4f (%.1f%%)\n", frequency, frequency*100);
34 } catch (IllegalArgumentException e) {
35 System.err.println("Hiba: " + e.getMessage());
36 }
37 }
38}
39
Az alel egy gén változata. Különböző alelek öröklődési jellemzők, például hajszín vagy vércsoport variációját okozzák. Minden ember jellemzően két alelt örököl minden génből, egyet az egyik szülőtől és egyet a másiktól. Ha a két alel azonos, az egyén homozigóta az adott génre. Ha az alelek különböznek, az egyén heterozigóta.
Az alelfrekvencia kiszámítása fontos, mert segít a tudósoknak megérteni a genetikai sokféleséget a populációkban, nyomon követni a genetikai összetétel változásait időben, azonosítani a potenciális betegségkockázatokat és tanulmányozni az evolúciós folyamatokat. Kvantitatív mérést nyújt arról, hogy mennyire gyakoriak vagy ritkák a specifikus genetikai változatok egy populációban.
A mintanagyság jelentősen befolyásolja az alelfrekvencia becslések pontosságát. A nagyobb minták általában pontosabb becsléseket adnak, szűkebb megbízhatósági intervallumokkal. A kis minták nem feltétlenül tükrözik pontosan a valódi populációs frekvenciát, különösen a ritka alelek esetében. Általános szabály, hogy a nagyobb minták (általában >100 egyed) előnyben részesítendők a megbízható alelfrekvencia becsléshez.
Igen, az alelfrekvenciák idővel változhatnak számos evolúciós erő hatására:
Ha ismeri a genotípusok (pl. AA, Aa, aa) frekvenciáit, akkor az A alel frekvenciáját a következőképpen számíthatja ki: Ahol az AA genotípus frekvenciája, és a heterozigóta genotípus frekvenciája.
A Hardy-Weinberg egyensúly leírja az alel és genotípus frekvenciák közötti kapcsolatot egy nem evolúciós populációban. Ezen elv alapján, ha p az A alel frekvenciája, és q az a alel frekvenciája (ahol p + q = 1), akkor a várt genotípus frekvenciák a következők:
A várt frekvenciák eltérése az evolúciós erők működését jelezheti a populációban.
X-linkelt gének esetén a hímeknek csak egy másolatuk van, míg a nőstényeknek kettő. Az alelfrekvencia kiszámításához:
Az alelfrekvencia adatok segíthetnek a genetikai rendellenességek előfordulásának becslésében a populációban. Azonban az egyéni betegségkockázat előrejelzéséhez további információkra van szükség a gén penetranciájáról (annak valószínűsége, hogy a genotípussal rendelkező személy megbetegszik) és expresszivitásáról (a betegség tüneteinek változatossága az azonos genotípusú egyének között).
Az alelfrekvencia az adott lokuszon található specifikus alel arányát jelenti az összes alel között. A genotípus frekvencia a specifikus genotípussal rendelkező egyének arányát jelenti. Például egy populációban, ahol AA, Aa és aa genotípusok találhatók, az A alel frekvenciáját az összes A alel számából számítják, míg az AA genotípus frekvenciája egyszerűen az adott genotípussal rendelkező egyének arányát jelenti.
Nagy minták esetén a 95%-os megbízhatósági intervallumot az alelfrekvencia (p) számára a következőképpen lehet megközelíteni: Ahol N az egyének számát jelenti. Kis minták vagy nagyon magas/alacsony frekvenciák esetén a Wilson-score intervallumhoz hasonló bonyolultabb módszerek lehetnek megfelelőbbek.
Hartl, D. L., & Clark, A. G. (2007). A populációgenetika alapelvei (4. kiadás). Sinauer Associates.
Hamilton, M. B. (2021). Populációgenetika (2. kiadás). Wiley-Blackwell.
Nielsen, R., & Slatkin, M. (2013). Bevezetés a populációgenetikába: Elmélet és alkalmazások. Sinauer Associates.
Hedrick, P. W. (2011). Populációk genetikája (4. kiadás). Jones & Bartlett Learning.
Templeton, A. R. (2006). Populációgenetika és mikro-evolúciós elmélet. Wiley-Liss.
The 1000 Genomes Project Consortium. (2015). A globális referencia az emberi genetikai variációra. Nature, 526(7571), 68-74. https://doi.org/10.1038/nature15393
Alelfrekvencia Hálózati Adatbázis. http://www.allelefrequencies.net/
Ensembl Genom Böngésző. https://www.ensembl.org/
Országos Emberi Genom Kutató Intézet. https://www.genome.gov/
Online Mendeli Öröklődés az Emberi Emberben (OMIM). https://www.omim.org/
A populációk genetikai összetételének megértése soha nem volt könnyebb. Az Alelfrekvencia Számítónk egyszerű, mégis hatékony módot kínál a populációjában a genetikai változatosság mennyiségének meghatározására. Legyen Ön diák, kutató vagy egészségügyi szakember, ez az eszköz segít értékes betekintést nyerni a populációgenetikába.
Kezdje el az alelfrekvenciák számítását most, és fedezze fel a populációja genetikai táját!
Fedezzen fel több olyan eszközt, amely hasznos lehet a munkafolyamatához