Beräkna DNA-kopiantal genom att ange sekvensdata, målsekvens, koncentration och volym. Enkel, exakt uppskattning av genomisk replikation utan komplexa konfigurationer eller API-integrationer.
Ange hela DNA-sekvensen du vill analysera
Ange den specifika DNA-sekvensen vars förekomster du vill räkna
Beräknat Kopiantal
0
Kopiantalet beräknas baserat på antalet förekomster av målssekvensen, DNA-koncentrationen, provvolymen och DNA:s molekylära egenskaper.
Ange giltiga DNA-sekvenser och parametrar för att se visualisering
Genomisk DNA Kopiantal Kalkylator är ett kraftfullt verktyg som är utformat för att uppskatta antalet kopior av en specifik DNA-sekvens som finns i ett genomiskt prov. DNA kopiantalanalys är en grundläggande teknik inom molekylärbiologi, genetik och klinisk diagnostik som hjälper forskare och kliniker att kvantifiera mängden av specifika DNA-sekvenser. Denna beräkning är avgörande för olika tillämpningar, inklusive genuttrycksstudier, patogendetektion, transgenkvantifiering och diagnostisering av genetiska störningar som kännetecknas av kopitalvariationen (CNVs).
Vår Genomiska Replikations Estimator erbjuder en enkel metod för att beräkna DNA-kopiantal utan att kräva komplexa konfigurationer eller API-integrationer. Genom att mata in dina DNA-sekvensdata och målsökvens, tillsammans med koncentrationsparametrar, kan du snabbt bestämma kopitalet av specifika DNA-sekvenser i ditt prov. Denna information är avgörande för att förstå genetiska variationer, sjukdomsmekanismer och optimera experimentella protokoll inom molekylärbiologisk forskning.
DNA kopiantal avser antalet gånger en specifik DNA-sekvens förekommer i ett genom eller prov. I ett normalt mänskligt genom finns de flesta gener i två kopior (en från varje förälder). Men olika biologiska processer och genetiska tillstånd kan leda till avvikelser från denna standard:
Att noggrant beräkna DNA-kopiantal hjälper forskare att förstå dessa variationer och deras konsekvenser för hälsa och sjukdom.
Kopiantalet av en specifik DNA-sekvens kan beräknas med följande formel:
Där:
Denna formel tar hänsyn till DNA:s molekylära egenskaper och ger en uppskattning av det absoluta kopiantalet i ditt prov.
Förekomster: Detta bestäms genom att räkna hur många gånger målsökvensen förekommer inom hela DNA-sekvensen. Till exempel, om din målsökvens är "ATCG" och den förekommer 5 gånger i ditt DNA-prov, skulle värdet för förekomster vara 5.
DNA-koncentration: Vanligtvis mätt i ng/μL (nanogram per mikroliter), representerar detta mängden DNA som finns i din lösning. Detta värde bestäms vanligtvis med hjälp av spektrofotometriska metoder som NanoDrop eller fluorometriska tester som Qubit.
Provvolym: Den totala volymen av ditt DNA-prov i mikroliter (μL).
Avogadro's Nummer: Denna grundläggande konstant (6.022 × 10²³) representerar antalet molekyler i en mol av ett ämne.
DNA-längd: Den totala längden av din DNA-sekvens i baspar.
Genomsnittlig basparvikt: Den genomsnittliga molekylvikten av en DNA-baspar är cirka 660 g/mol. Detta värde tar hänsyn till den genomsnittliga vikten av nukleotiderna och fosfodiesterbindningarna i DNA.
Vår Genomiska Replikations Estimator erbjuder ett användarvänligt gränssnitt för att snabbt och noggrant beräkna DNA-kopiantal. Följ dessa steg för att få precisa resultat:
I det första inmatningsfältet anger du den fullständiga DNA-sekvensen som du vill analysera. Detta bör vara den fullständiga sekvensen där du vill räkna förekomster av din målsökvens.
Viktiga anteckningar:
Exempel på en giltig DNA-sekvens:
1ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAG
2
I det andra inmatningsfältet anger du den specifika DNA-sekvensen som du vill räkna. Detta är målsökvensen vars kopiantal du vill bestämma.
Krav:
Exempel på en giltig målsökvens:
1ATCG
2
Ange koncentrationen av ditt DNA-prov i ng/μL (nanogram per mikroliter) och volymen i μL (mikroliter).
Typiska värden:
Efter att ha angett all nödvändig information kommer kalkylatorn automatiskt att beräkna kopiantalet av din målsökvens. Resultatet representerar det uppskattade antalet kopior av din målsökvens i hela provet.
Resultatsektionen inkluderar också:
Genom den Genomiska Replikations Estimatorn ingår flera valideringskontroller för att säkerställa noggranna resultat:
Validering av DNA-sekvens: Säkerställer att inmatningen endast innehåller giltiga DNA-baser (A, T, C, G).
Validering av Målsökvens: Kontrollerar att målsökvensen endast innehåller giltiga DNA-baser och inte är längre än huvud-DNA-sekvensen.
Validering av Koncentration och Volym: Verifierar att dessa värden är positiva tal.
DNA kopiantalanalys har många tillämpningar inom olika områden av biologi och medicin:
Genuttrycksstudier: Kvantifiering av antalet kopior av en gen kan hjälpa till att förstå dess uttrycksnivå och funktion.
Analys av Transgena Organismer: Bestämning av kopiantalet av insatta gener i genetiskt modifierade organismer för att bedöma integrations effektivitet.
Mikrobiell Kvantifiering: Mätning av mängden av specifika mikrobiella sekvenser i miljö- eller kliniska prover.
Viral Belastningstestning: Kvantifiering av virala genom i patientprover för att övervaka infektionens progression och behandlingens effektivitet.
Cancerdiagnostik: Identifiering av amplifikationer eller deletioner av onkogener och tumörsupressor-gener.
Diagnos av Genetiska Sjukdomar: Upptäckte kopitalvariationer kopplade till genetiska störningar som Duchenne muskeldystrofi eller Charcot-Marie-Tooth sjukdom.
Farmakogenomik: Förstå hur genkopiantal påverkar läkemedelsmetabolism och respons.
Prenatal Testning: Identifiering av kromosomala avvikelser som trisomier eller mikrodeletioner.
Ett forskarteam som studerar bröstcancer kan använda Genomiska Replikations Estimator för att bestämma kopiantalet av HER2-genen i tumörprover. HER2-amplifikation (ökat kopiantal) är kopplad till aggressiv bröstcancer och påverkar behandlingsbeslut. Genom att beräkna det exakta kopiantalet kan forskarna:
Även om vår kalkylator erbjuder en enkel metod för att uppskatta DNA-kopiantal, används även andra tekniker inom forsknings- och kliniska miljöer:
Kvantitativ PCR (qPCR): Mäter DNA-amplifikation i realtid för att bestämma initialt kopiantal.
Digital PCR (dPCR): Partitionerar provet i tusentals individuella reaktioner för att ge absolut kvantifiering utan standardkurvor.
Fluorescens In Situ Hybridisering (FISH): Visualiserar och räknar specifika DNA-sekvenser direkt i celler eller kromosomer.
Jämförande Genom Hybridisering (CGH): Jämför kopiantalet av DNA-sekvenser mellan ett test- och referensprov.
Next-Generation Sequencing (NGS): Ger genomomfattande kopiantalprofilering med hög upplösning.
Varje metod har sina fördelar och begränsningar när det gäller noggrannhet, kostnad, genomströmning och upplösning. Vår kalkylator erbjuder en snabb och tillgänglig metod för initiala uppskattningar eller när specialiserad utrustning inte är tillgänglig.
Konceptet DNA kopiantal och dess betydelse inom genetik har utvecklats avsevärt under årtiondena:
Grunden för DNA kopiantalanalys lades med upptäckten av DNA-strukturen av Watson och Crick 1953. Men förmågan att upptäcka variationer i kopiantal förblev begränsad tills utvecklingen av molekylärbiologiska tekniker på 1970-talet.
1980-talet såg utvecklingen av Southern blotting och in situ hybridiseringstekniker som gjorde det möjligt för forskare att upptäcka stora kopital förändringar. Dessa metoder gav de första inblickarna i hur kopitalvariationer kunde påverka genuttryck och fenotyp.
Uppfinningen och förfiningen av Polymerase Chain Reaction (PCR) av Kary Mullis revolutionerade DNA-analys. Utvecklingen av kvantitativ PCR (qPCR) på 1990-talet möjliggjorde mer exakt mätning av DNA-kopiantal och blev guldstandarden för många tillämpningar.
Avslutningen av Human Genome Project 2003 och framväxten av mikroarray och next-generation sequencing-teknologier har dramatiskt utökat vår förmåga att upptäcka och analysera kopitalvariationer över hela genomet. Dessa teknologier har visat att kopitalvariationer är mycket vanligare och betydelsefulla än tidigare trott, vilket bidrar till både normal genetisk variation och sjukdom.
Idag har datorbaserade metoder och bioinformatikverktyg ytterligare förbättrat vår förmåga att noggrant beräkna och tolka DNA-kopiantal, vilket gör denna analys tillgänglig för forskare och kliniker över hela världen.
Här är implementationer av DNA kopiantalberäkningen i olika programmeringsspråk:
1def calculate_dna_copy_number(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume):
2 """
3 Beräkna kopiantalet av en målsökvens DNA.
4
5 Parametrar:
6 dna_sequence (str): Den kompletta DNA-sekvensen
7 target_sequence (str): Den målsökvens som ska räknas
8 concentration (float): DNA-koncentration i ng/μL
9 volume (float): Provvolym i μL
10
11 Returerar:
12 int: Uppskattat kopiantal
13 """
14 # Rensa och validera sekvenser
15 dna_sequence = dna_sequence.upper().replace(" ", "")
16 target_sequence = target_sequence.upper().replace(" ", "")
17
18 if not all(base in "ATCG" for base in dna_sequence):
19 raise ValueError("DNA-sekvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken")
20
21 if not all(base in "ATCG" for base in target_sequence):
22 raise ValueError("Målsökvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken")
23
24 if len(target_sequence) > len(dna_sequence):
25 raise ValueError("Målsökvensen kan inte vara längre än DNA-sekvensen")
26
27 if concentration <= 0 or volume <= 0:
28 raise ValueError("Koncentration och volym måste vara större än 0")
29
30 # Räkna förekomster av målsökvens
31 count = 0
32 pos = 0
33 while True:
34 pos = dna_sequence.find(target_sequence, pos)
35 if pos == -1:
36 break
37 count += 1
38 pos += 1
39
40 # Konstanter
41 avogadro = 6.022e23 # molekyler/mol
42 avg_base_pair_weight = 660 # g/mol
43
44 # Beräkna kopiantal
45 total_dna_ng = concentration * volume
46 total_dna_g = total_dna_ng / 1e9
47 moles_dna = total_dna_g / (len(dna_sequence) * avg_base_pair_weight)
48 total_copies = moles_dna * avogadro
49 copy_number = count * total_copies
50
51 return round(copy_number)
52
53# Exempelanvändning
54dna_seq = "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG"
55target_seq = "ATCG"
56conc = 10 # ng/μL
57vol = 20 # μL
58
59try:
60 result = calculate_dna_copy_number(dna_seq, target_seq, conc, vol)
61 print(f"Uppskattat kopiantal: {result:,}")
62except ValueError as e:
63 print(f"Fel: {e}")
64
1function calculateDnaCopyNumber(dnaSequence, targetSequence, concentration, volume) {
2 // Rensa och validera sekvenser
3 dnaSequence = dnaSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
4 targetSequence = targetSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
5
6 // Validera DNA-sekvens
7 if (!/^[ATCG]+$/.test(dnaSequence)) {
8 throw new Error("DNA-sekvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken");
9 }
10
11 // Validera målsökvens
12 if (!/^[ATCG]+$/.test(targetSequence)) {
13 throw new Error("Målsökvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken");
14 }
15
16 if (targetSequence.length > dnaSequence.length) {
17 throw new Error("Målsökvensen kan inte vara längre än DNA-sekvensen");
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 throw new Error("Koncentration och volym måste vara större än 0");
22 }
23
24 // Räkna förekomster av målsökvens
25 let count = 0;
26 let pos = 0;
27
28 while (true) {
29 pos = dnaSequence.indexOf(targetSequence, pos);
30 if (pos === -1) break;
31 count++;
32 pos++;
33 }
34
35 // Konstanter
36 const avogadro = 6.022e23; // molekyler/mol
37 const avgBasePairWeight = 660; // g/mol
38
39 // Beräkna kopiantal
40 const totalDnaNg = concentration * volume;
41 const totalDnaG = totalDnaNg / 1e9;
42 const molesDna = totalDnaG / (dnaSequence.length * avgBasePairWeight);
43 const totalCopies = molesDna * avogadro;
44 const copyNumber = count * totalCopies;
45
46 return Math.round(copyNumber);
47}
48
49// Exempelanvändning
50try {
51 const dnaSeq = "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG";
52 const targetSeq = "ATCG";
53 const conc = 10; // ng/μL
54 const vol = 20; // μL
55
56 const result = calculateDnaCopyNumber(dnaSeq, targetSeq, conc, vol);
57 console.log(`Uppskattat kopiantal: ${result.toLocaleString()}`);
58} catch (error) {
59 console.error(`Fel: ${error.message}`);
60}
61
1calculate_dna_copy_number <- function(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume) {
2 # Rensa och validera sekvenser
3 dna_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(dna_sequence))
4 target_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(target_sequence))
5
6 # Validera DNA-sekvens
7 if (!grepl("^[ATCG]+$", dna_sequence)) {
8 stop("DNA-sekvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken")
9 }
10
11 # Validera målsökvens
12 if (!grepl("^[ATCG]+$", target_sequence)) {
13 stop("Målsökvensen måste endast innehålla A, T, C, G-tecken")
14 }
15
16 if (nchar(target_sequence) > nchar(dna_sequence)) {
17 stop("Målsökvensen kan inte vara längre än DNA-sekvensen")
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 stop("Koncentration och volym måste vara större än 0")
22 }
23
24 # Räkna förekomster av målsökvens
25 count <- 0
26 pos <- 1
27
28 while (TRUE) {
29 pos <- regexpr(target_sequence, substr(dna_sequence, pos, nchar(dna_sequence)))
30 if (pos == -1) break
31 count <- count + 1
32 pos <- pos + 1
33 }
34
35 # Konstanter
36 avogadro <- 6.022e23 # molekyler/mol
37 avg_base_pair_weight <- 660 # g/mol
38
39 # Beräkna kopiantal
40 total_dna_ng <- concentration * volume
41 total_dna_g <- total_dna_ng / 1e9
42 moles_dna <- total_dna_g / (nchar(dna_sequence) * avg_base_pair_weight)
43 total_copies <- moles_dna * avogadro
44 copy_number <- count * total_copies
45
46 return(round(copy_number))
47}
48
49# Exempelanvändning
50tryCatch({
51 dna_seq <- "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG"
52 target_seq <- "ATCG"
53 conc <- 10 # ng/μL
54 vol <- 20 # μL
55
56 result <- calculate_dna_copy_number(dna_seq, target_seq, conc, vol)
57 cat(sprintf("Uppskattat kopiantal: %s\n", format(result, big.mark=",")))
58}, error = function(e) {
59 cat(sprintf("Fel: %s\n", e$message))
60})
61
DNA kopiantal avser antalet gånger en specifik DNA-sekvens förekommer i ett genom eller prov. I människor finns de flesta gener i två kopior (en från varje förälder), men detta antal kan variera på grund av genetiska variationer, mutationer eller sjukdomsprocesser. Att beräkna kopiantal är viktigt för att förstå genetiska störningar, cancerutveckling och normal genetisk variation.
Genomiska Replikations Estimator ger en teoretisk beräkning baserad på molekylära principer och de inmatade parametrarna du tillhandahåller. Dess noggrannhet beror på flera faktorer:
För forskning som kräver extremt noggrann kvantifiering kan tekniker som digital PCR ge högre noggrannhet, men vår kalkylator erbjuder en bra uppskattning för många tillämpningar.
Nej, denna kalkylator är specifikt utformad för DNA-sekvenser och använder DNA-specifika molekylvikter i sina beräkningar. RNA har olika molekylära egenskaper (innehåller uracil istället för tymidin och har en annan molekylvikt). För RNA-kvantifiering bör specialiserade RNA-kopiantal kalkylatorer användas.
Kalkylatorn fungerar med vilket positivt DNA-koncentrationsvärde som helst. Men för de flesta biologiska prover ligger DNA-koncentrationer vanligtvis mellan 1 och 100 ng/μL. Mycket låga koncentrationer (under 1 ng/μL) kan introducera mer osäkerhet i beräkningen på grund av mätbegränsningar.
Kalkylatorn räknar varje förekomst av målsökvensen, även om de överlappar. Till exempel, i sekvensen "ATATAT", skulle målsökvensen "ATA" räknas två gånger (positionerna 1-3 och 3-5). Detta tillvägagångssätt är i linje med hur många molekylärbiologiska tekniker upptäcker sekvenser.
Även om detta verktyg beräknar DNA-kopiantal, mäts genuttryck vanligtvis på RNA-nivå. För genuttrycksanalys är tekniker som RT-qPCR, RNA-seq eller mikroarrayer mer lämpliga. Men DNA kopiantal kan påverka genuttryck, så dessa analyser är ofta komplementära.
Denna kalkylator accepterar endast standard DNA-baser (A, T, C, G). Om din sekvens innehåller oklara baser måste du antingen ersätta dem med specifika baser baserat på din bästa kunskap eller ta bort dessa sektioner innan du använder kalkylatorn.
Kalkylatorn kan hantera mycket stora kopiantal och kommer att visa dem i ett läsbart format. För extremt stora värden kan vetenskaplig notation användas. Den underliggande beräkningen bibehåller full precision oavsett storleken på resultatet.
Ja, du kan använda denna kalkylator för att uppskatta plasmidkopiantal. Ange helt enkelt den fullständiga plasmidsekvensen som din DNA-sekvens och det specifika området av intresse som din målsökvens. Se till att noggrant mäta plasmid-DNA-koncentrationen för tillförlitliga resultat.
DNA-koncentration har en direkt linjär relation till det beräknade kopiantalet. Att dubbla koncentrationen kommer att dubbla det uppskattade kopiantalet, förutsatt att alla andra parametrar förblir konstanta. Detta belyser vikten av noggrann koncentrationsmätning för tillförlitliga resultat.
Bustin, S. A., Benes, V., Garson, J. A., Hellemans, J., Huggett, J., Kubista, M., ... & Wittwer, C. T. (2009). MIQE-riktlinjer: minimi information för publicering av kvantitativa realtids PCR-experiment. Clinical chemistry, 55(4), 611-622.
D'haene, B., Vandesompele, J., & Hellemans, J. (2010). Noggrann och objektiv kopiantprofilering med hjälp av realtids kvantitativ PCR. Methods, 50(4), 262-270.
Hindson, B. J., Ness, K. D., Masquelier, D. A., Belgrader, P., Heredia, N. J., Makarewicz, A. J., ... & Colston, B. W. (2011). Höggenomströmmande droppdigital PCR-system för absolut kvantifiering av DNA-kopiantal. Analytical chemistry, 83(22), 8604-8610.
Zhao, M., Wang, Q., Wang, Q., Jia, P., & Zhao, Z. (2013). Beräkningsverktyg för upptäckten av kopiantvariationer (CNV) med hjälp av data från nästa generations sekvensering: funktioner och perspektiv. BMC bioinformatics, 14(11), 1-16.
Redon, R., Ishikawa, S., Fitch, K. R., Feuk, L., Perry, G. H., Andrews, T. D., ... & Hurles, M. E. (2006). Global variation i kopiantantal i det mänskliga genomet. Nature, 444(7118), 444-454.
Zarrei, M., MacDonald, J. R., Merico, D., & Scherer, S. W. (2015). En kopiantvariationskarta av det mänskliga genomet. Nature reviews genetics, 16(3), 172-183.
Stranger, B. E., Forrest, M. S., Dunning, M., Ingle, C. E., Beazley, C., Thorne, N., ... & Dermitzakis, E. T. (2007). Relativ påverkan av nukleotid- och kopiantvariation på genuttrycksfenotyper. Science, 315(5813), 848-853.
Alkan, C., Coe, B. P., & Eichler, E. E. (2011). Upptäckte genomstrukturella variationer och genotypning. Nature reviews genetics, 12(5), 363-376.
Genomisk DNA Kopiantal Kalkylator erbjuder ett kraftfullt men tillgängligt sätt att uppskatta antalet kopior av specifika DNA-sekvenser i dina prover. Genom att kombinera molekylära principer med användarvänlig design hjälper detta verktyg forskare, studenter och yrkesverksamma att snabbt få värdefulla kvantitativa data utan specialutrustning eller komplexa protokoll.
Att förstå DNA kopiantal är avgörande för många tillämpningar inom genetik, molekylärbiologi och medicin. Oavsett om du studerar genamplifikation vid cancer, kvantifierar transgenintegration eller undersöker kopiantvariationer vid genetiska störningar, erbjuder vår kalkylator en enkel metod för att få den information du behöver.
Vi uppmuntrar dig att prova Genomiska Replikations Estimator med dina egna DNA-sekvenser och utforska hur förändringar i koncentration, volym och målsökvenser påverkar de beräknade kopiantal. Denna praktiska erfarenhet kommer att fördjupa din förståelse för molekylär kvantifieringsprinciper och hjälpa dig att tillämpa dessa koncept på dina specifika forskningsfrågor.
För eventuella frågor eller feedback om kalkylatorn, vänligen hänvisa till FAQ-sektionen eller kontakta vårt supportteam.
Upptäck fler verktyg som kan vara användbara för din arbetsflöde