Aprēķiniet konkrētu alelu (gēnu variantu) frekvenci populācijā, ievadot kopējo indivīdu skaitu un alelu gadījumus. Būtiski populāciju ģenētikā, evolūcijas bioloģijā un ģenētiskās daudzveidības pētījumos.
Šis rīks aprēķina konkrētu alelu (ģenētiskā varianta) biežumu noteiktā populācijā. Ievadiet kopējo indivīdu skaitu populācijā un konkrētā alela gadījumu skaitu, lai aprēķinātu tā biežumu.
Ģenētiskās Variācijas Izsekošanas Rīks ir specializēts rīks, kas izstrādāts, lai aprēķinātu aleļu frekvenci populācijā. Alelu frekvence pārstāv konkrēta gēna varianta (aleļa) proporciju starp visiem šī gēna kopijām populācijā, kalpojot par pamata mērījumu populācijas ģenētikā. Šis kalkulators nodrošina vienkāršu metodi, lai noteiktu, cik izplatīti ir konkrēti ģenētiskie varianti grupā, kas ir būtiski, lai izprastu ģenētisko daudzveidību, evolūciju un slimību risku populācijās. Neatkarīgi no tā, vai esat students, kurš apgūst ģenētikas principus, pētnieks, kurš analizē populācijas datus, vai veselības aprūpes speciālists, kurš pēta slimību izplatību, šis rīks piedāvā vienkāršu, tomēr jaudīgu veidu, kā kvantificēt ģenētisko variāciju.
Alelu frekvence attiecas uz konkrēta aleļa (gēna varianta) relatīvo proporciju starp visiem aleļiem šajā ģenētiskajā lokusā populācijā. Lielākajā daļā organismu, tostarp cilvēkos, katrs indivīds nes divas katra gēna kopijas (vienu manto no katra vecāka), padarot tos par diploīdiem organismiem. Tādējādi populācijā ar N indivīdiem ir 2N katra gēna kopijas.
Alel frekvence tiek aprēķināta, izmantojot sekojošo formulu:
Kur:
Piemēram, ja mums ir 100 indivīdi populācijā un novēroti 50 konkrētā aleļa gadījumi, frekvence būtu:
Tas nozīmē, ka 25% no visām alelēm šajā ģenētiskajā lokusā populācijā ir šis konkrētais variants.
Mūsu Alelu Frekvenču Kalkulators ir izstrādāts, lai būtu intuitīvs un lietotājam draudzīgs. Izpildiet šos vienkāršos soļus, lai aprēķinātu konkrētā aleļa frekvenci jūsu populācijā:
Ievadiet kopējo indivīdu skaitu populācijā pirmajā ievades laukā.
Ievadiet konkrētā aleļa gadījumu skaitu, ko izsekojat, otrajā ievades laukā.
Skatiet aprēķināto alelu frekvenci, kas tiek parādīta rezultātu sadaļā.
Pārbaudiet vizualizāciju, lai redzētu grafisku aleļu sadalījumu.
Izmantojiet kopēšanas pogu, lai kopētu rezultātu uz jūsu starpliktuvi, lai izmantotu ziņojumos vai turpmākai analīzei.
Kalkulators veic vairākas validācijas pārbaudes, lai nodrošinātu precīzus rezultātus:
Ja kāda no šīm validācijām neizdodas, kļūdas ziņojums norādīs, kā labot jūsu ievadi.
Alel frekvence rezultāts tiek prezentēts kā decimāldaļa starp 0 un 1, kur:
Piemēram:
Kalkulators arī nodrošina vizuālu frekvences attēlojumu, lai palīdzētu jums viegli interpretēt rezultātus.
Diploīdiem organismiem (piemēram, cilvēkiem) pamata formula alelu frekvences aprēķināšanai ir:
Kur:
Ir vairākas metodes alelu frekvences aprēķināšanai atkarībā no pieejamajiem datiem:
Ja zināt katra genotipa skaitu, varat aprēķināt:
Kur:
Ja zināt katra genotipa frekvences:
Kur:
Lai gan mūsu kalkulators ir izstrādāts diploīdiem organismiem, koncepciju var paplašināt uz organismiem ar atšķirīgiem ploidu līmeņiem:
Alel frekvenču aprēķini ir pamata populācijas ģenētikas pētniecībā, lai:
Izsekotu ģenētisko daudzveidību populācijās un starp tām
Pētītu evolūcijas procesus
Analizētu gēnu plūsmu starp populācijām
Izpētītu ģenētisko dreifu
Alel frekvenču dati ir būtiski medicīniskajā ģenētikā, lai:
Novērtētu slimību risku
Farmakogenētika
Ģenētiskā konsultēšana
Sabiedrības veselības plānošana
Alel frekvenču aprēķini ir vērtīgi:
Kultūru un lopkopības audzēšanā
Apdraudētu sugu saglabāšanā
Invazīvo sugu pārvaldībā
Ģenētiskās Variācijas Izsekošanas Rīks ir lielisks izglītības rīks:
Pamatu ģenētikas principu mācīšanai
Laboratoriju vingrinājumi
Lai gan alelu frekvence ir pamata mērījums populācijas ģenētikā, vairāki alternatīvi vai papildinoši rādītāji var sniegt papildu ieskatus:
Genotipu Frekvence
Heterozigotība
Fiksācijas Indekss (FST)
Efektīvā Populācijas Izmērs (Ne)
Saistīto Aleļu Neizlīdzība
Alel frekvence koncepcijai ir bagāta vēsture ģenētikas jomā un tā ir pamats mūsu izpratnei par mantošanu un evolūciju.
Pamats alelu frekvenču izpratnei tika likts 20. gadsimta sākumā:
1908: G.H. Hardy un Vilhelms Veinbergs neatkarīgi izstrādāja to, kas kļuva pazīstams kā Hardy-Weinberg princips, kas apraksta attiecības starp alelu un genotipu frekvencēm neattīstošā populācijā.
1918: R.A. Fisher publicēja savu revolucionāro rakstu par "Radniecības Korelāciju, pieņemot Mendelisko Mantošanu", kas palīdzēja izveidot populācijas ģenētikas jomu, apvienojot Mendelisko mantošanu ar nepārtrauktu variāciju.
1930. gadi: Sewall Wright, R.A. Fisher un J.B.S. Haldane izstrādāja matemātisko pamatu populācijas ģenētikai, tostarp modeļus, kā alelu frekvences mainās laika gaitā, pateicoties atlasei, mutācijām, migrācijām un ģenētiskam dreifam.
Alel frekvenču pētīšana ir ievērojami attīstījusies ar tehnoloģiju progresu:
1950.-1960. gadi: Olbaltumvielu polimorfismu atklāšana ļāva tieši izmērīt ģenētisko variāciju molekulārā līmenī.
1970.-1980. gadi: Restrikcijas fragmentu garuma polimorfisma (RFLP) analīze ļāva detalizētāk pētīt ģenētisko variāciju.
1990.-2000. gadi: Cilvēka ģenoma projekts un turpmākie sasniegumi DNS secības noteikšanas tehnoloģijā revolucionizēja mūsu spēju izmērīt alelu frekvences visā genoma apjomā.
2010.-Pašreiz: Lielas mēroga ģenomu projekti, piemēram, 1000 Genomu projekts un genoma plaša asociāciju pētījumi (GWAS), ir izveidojuši visaptverošus cilvēku ģenētiskās variācijas un alelu frekvences katalogus dažādās populācijās.
Šodien alelu frekvenču aprēķini paliek centrālie daudzās jomās, sākot no evolūcijas bioloģijas līdz personalizētai medicīnai, un turpina gūt labumu no arvien sarežģītākām datorprogrammu un statistikas metodēm.
1' Excel formula alelu frekvences aprēķināšanai
2' Novietojiet šūnā ar aleļa gadījumu skaitu A1 un indivīdu skaitu B1
3=A1/(B1*2)
4
5' Excel VBA funkcija alelu frekvences aprēķināšanai
6Function AlleleFrequency(instances As Integer, individuals As Integer) As Double
7 ' Validēt ievades
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 ' Aprēķināt frekvenci
19 AlleleFrequency = instances / (individuals * 2)
20End Function
21
1def calculate_allele_frequency(instances, individuals):
2 """
3 Aprēķināt konkrētā aleļa frekvenci populācijā.
4
5 Parametri:
6 instances (int): Konkrētā aleļa gadījumu skaits
7 individuals (int): Kopējais indivīdu skaits populācijā
8
9 Atgriež:
10 float: Alelu frekvence kā vērtība starp 0 un 1
11 """
12 # Validēt ievades
13 if individuals <= 0:
14 raise ValueError("Indivīdu skaitam jābūt pozitīvam")
15
16 if instances < 0:
17 raise ValueError("Gadījumu skaitam nevar būt negatīvs")
18
19 if instances > individuals * 2:
20 raise ValueError("Gadījumu skaits nedrīkst pārsniegt divreiz indivīdu skaitu")
21
22 # Aprēķināt frekvenci
23 return instances / (individuals * 2)
24
25# Piemēra izmantošana
26try:
27 allele_instances = 50
28 population_size = 100
29 frequency = calculate_allele_frequency(allele_instances, population_size)
30 print(f"Alelu frekvence: {frequency:.4f} ({frequency*100:.1f}%)")
31except ValueError as e:
32 print(f"Kļūda: {e}")
33
1calculate_allele_frequency <- function(instances, individuals) {
2 # Validēt ievades
3 if (individuals <= 0) {
4 stop("Indivīdu skaitam jābūt pozitīvam")
5 }
6
7 if (instances < 0) {
8 stop("Gadījumu skaitam nevar būt negatīvs")
9 }
10
11 if (instances > individuals * 2) {
12 stop("Gadījumu skaits nedrīkst pārsniegt divreiz indivīdu skaitu")
13 }
14
15 # Aprēķināt frekvenci
16 instances / (individuals * 2)
17}
18
19# Piemēra izmantošana
20allele_instances <- 50
21population_size <- 100
22frequency <- calculate_allele_frequency(allele_instances, population_size)
23cat(sprintf("Alelu frekvence: %.4f (%.1f%%)\n", frequency, frequency*100))
24
25# Rezultāta attēlošana
26library(ggplot2)
27data <- data.frame(
28 Allele = c("Mērķa Alelis", "Citi Aleļi"),
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("Mērķa Alelis" = "#4F46E5", "Citi Aleļi" = "#D1D5DB")) +
34 labs(title = "Alelu Frekvenču Sadale",
35 y = "Frekvence",
36 x = NULL) +
37 theme_minimal() +
38 scale_y_continuous(labels = scales::percent)
39
1/**
2 * Aprēķināt konkrētā aleļa frekvenci populācijā.
3 *
4 * @param {number} instances - Konkrētā aleļa gadījumu skaits
5 * @param {number} individuals - Kopējais indivīdu skaits populācijā
6 * @returns {number} Alelu frekvence kā vērtība starp 0 un 1
7 * @throws {Error} Ja ievades ir nederīgas
8 */
9function calculateAlleleFrequency(instances, individuals) {
10 // Validēt ievades
11 if (individuals <= 0) {
12 throw new Error("Indivīdu skaitam jābūt pozitīvam");
13 }
14
15 if (instances < 0) {
16 throw new Error("Gadījumu skaitam nevar būt negatīvs");
17 }
18
19 if (instances > individuals * 2) {
20 throw new Error("Gadījumu skaits nedrīkst pārsniegt divreiz indivīdu skaitu");
21 }
22
23 // Aprēķināt frekvenci
24 return instances / (individuals * 2);
25}
26
27// Piemēra izmantošana
28try {
29 const alleleInstances = 50;
30 const populationSize = 100;
31 const frequency = calculateAlleleFrequency(alleleInstances, populationSize);
32 console.log(`Alelu frekvence: ${frequency.toFixed(4)} (${(frequency*100).toFixed(1)}%)`);
33} catch (error) {
34 console.error(`Kļūda: ${error.message}`);
35}
36
1public class AlleleFrequencyCalculator {
2 /**
3 * Aprēķināt konkrētā aleļa frekvenci populācijā.
4 *
5 * @param instances Konkrētā aleļa gadījumu skaits
6 * @param individuals Kopējais indivīdu skaits populācijā
7 * @return Alelu frekvence kā vērtība starp 0 un 1
8 * @throws IllegalArgumentException Ja ievades ir nederīgas
9 */
10 public static double calculateAlleleFrequency(int instances, int individuals) {
11 // Validēt ievades
12 if (individuals <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("Indivīdu skaitam jābūt pozitīvam");
14 }
15
16 if (instances < 0) {
17 throw new IllegalArgumentException("Gadījumu skaitam nevar būt negatīvs");
18 }
19
20 if (instances > individuals * 2) {
21 throw new IllegalArgumentException("Gadījumu skaits nedrīkst pārsniegt divreiz indivīdu skaitu");
22 }
23
24 // Aprēķināt frekvenci
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("Alelu frekvence: %.4f (%.1f%%)\n", frequency, frequency*100);
34 } catch (IllegalArgumentException e) {
35 System.err.println("Kļūda: " + e.getMessage());
36 }
37 }
38}
39
Alel ir gēna varianta forma. Atšķirīgi aleļi rada variāciju mantojamajās iezīmēs, piemēram, matu krāsā vai asins grupā. Katrs cilvēks parasti manto divus aleļus katram gēnam, vienu no katra vecāka. Ja abi aleļi ir vienādi, indivīds ir homozigots šim gēnam. Ja aleļi ir atšķirīgi, indivīds ir heterozigots.
Alel frekvenču aprēķināšana ir svarīga, jo tā palīdz zinātniekiem izprast ģenētisko daudzveidību populācijās, izsekot izmaiņām ģenētiskajā sastāvā laika gaitā, identificēt potenciālos slimību riskus un pētīt evolūcijas procesus. Tā sniedz kvantitatīvu mērījumu, cik izplatīti vai reti ir konkrēti ģenētiskie varianti populācijā.
Paraugu lielums būtiski ietekmē alelu frekvenču novērtējumu precizitāti. Lielāki paraugi parasti sniedz precīzākus novērtējumus ar šaurākiem uzticības intervāliem. Mazie paraugi var neprecīzi atspoguļot patieso populācijas frekvenci, īpaši retu aleļu gadījumā. Kā vispārējs noteikums, lielāki paraugi (parasti >100 indivīdi) ir vēlami uzticamu alelu frekvenču novērtējumu iegūšanai.
Jā, alelu frekvences var mainīties laika gaitā vairāku evolūcijas spēku dēļ:
Ja zināt genotipu (piemēram, AA, Aa, aa) frekvences, varat aprēķināt aleļa A frekvenci kā: Kur ir AA genotipa frekvence un ir heterozigota genotipa frekvence.
Hardy-Weinberg līdzsvars apraksta attiecības starp alelu un genotipu frekvencēm neattīstošā populācijā. Saskaņā ar šo principu, ja p ir aleļa A frekvence un q ir aleļa a frekvence (kur p + q = 1), tad gaidāmās genotipu frekvences ir:
Novirzes no šīm gaidāmajām frekvencēm var liecināt par evolūcijas spēku darbību populācijā.
X saistītiem gēniem vīriešiem ir tikai viena kopija, bet sievietēm ir divas. Lai aprēķinātu alelu frekvenci:
Alel frekvenču dati var palīdzēt novērtēt ģenētisko traucējumu izplatību populācijā. Tomēr individuāla slimību riska prognozēšanai ir nepieciešama papildu informācija par gēna penetranci (iespēja, ka persona ar genotipu attīstīs slimību) un izpausmi (variācija slimību simptomos starp indivīdiem ar to pašu genotipu).
Alel frekvence attiecas uz konkrētā aleļa proporciju starp visiem aleļiem šajā lokusā populācijā. Genotipu frekvence attiecas uz indivīdu proporciju ar konkrētu genotipu. Piemēram, populācijā ar genotipiem AA, Aa un aa aleļa A frekvence tiek aprēķināta no visām A alelēm, savukārt AA genotipa frekvence ir vienkārši attiecība starp indivīdiem ar šo konkrēto genotipu.
Lieliem paraugiem varat aptuveni aprēķināt 95% uzticības intervālu alelu frekvencei (p), izmantojot: Kur N ir paraugu skaits. Maziem paraugiem vai ļoti augstām/zemām frekvencēm sarežģītākas metodes, piemēram, Wilsona vērtējuma intervāls, var būt piemērotākas.
Hartl, D. L., & Clark, A. G. (2007). Populācijas Ģenētikas Principi (4. izdevums). Sinauer Associates.
Hamilton, M. B. (2021). Populācijas Ģenētika (2. izdevums). Wiley-Blackwell.
Nielsen, R., & Slatkin, M. (2013). Ievads Populācijas Ģenētikā: Teorija un Pielietojums. Sinauer Associates.
Hedrick, P. W. (2011). Populāciju Ģenētika (4. izdevums). Jones & Bartlett Learning.
Templeton, A. R. (2006). Populācijas Ģenētika un Mikroevolūcijas Teorija. Wiley-Liss.
1000 Genomu Projekta Konsorcijs. (2015). Globāls atsauce cilvēku ģenētiskai variācijai. Nature, 526(7571), 68-74. https://doi.org/10.1038/nature15393
Alelu Frekvenču Tīkla Datu Bāze. http://www.allelefrequencies.net/
Ensembl Genoma Pārlūks. https://www.ensembl.org/
Nacionālais Cilvēka Ģenoma Pētniecības Institūts. https://www.genome.gov/
Tiešsaistes Mendeliskās Mantošanas Cilvēks (OMIM). https://www.omim.org/
Izprast ģenētisko sastāvu populācijās nekad nav bijis vieglāk. Mūsu Alelu Frekvenču Kalkulators nodrošina vienkāršu, tomēr jaudīgu veidu, kā kvantificēt ģenētisko variāciju jūsu pētījumu populācijā. Neatkarīgi no tā, vai esat students, pētnieks vai veselības aprūpes speciālists, šis rīks palīdzēs jums iegūt vērtīgas atziņas par populācijas ģenētiku.
Sāciet aprēķināt alelu frekvences tagad un atklājiet jūsu populācijas ģenētisko ainavu!
Atklājiet vairāk rīku, kas varētu būt noderīgi jūsu darbplūsmai