تكرار الجينات | Equation, Derivation and Rearrangements

Core idea

Overview

يقيس تكرار الأليل النسبة النسبية لمتغير جيني محدد في موقع معين داخل مجموعة الجينات لمجموعة سكانية. يتم حسابه بقسمة العدد الإجمالي لتكرارات هذا الأليل على العدد الإجمالي للأليلات عبر جميع الأفراد في مجموعة سكانية ثنائية الكروموسومات.

When to use: تُطبق هذه الصيغة عند تحليل التركيب الجيني لمجموعة سكانية ثنائية الكروموسومات لمراقبة كيفية توزيع سمات محددة. وهي شرط مسبق لحسابات هاردي-واينبرغ وتُستخدم للكشف عن التغيرات في التنوع الجيني عبر الأجيال.

Why it matters: يتيح تتبع تكرارات الأليلات لعلماء الأحياء مراقبة التطور في الوقت الفعلي، وتحديد العوامل مثل الانتقاء الطبيعي أو الانجراف الوراثي. هذه البيانات حيوية أيضًا في بيولوجيا الحفظ لتقييم الصحة الوراثية وقابلية بقاء الأنواع المهددة بالانقراض.

Symbols

Variables

p = Allele Frequency, A = Copies of Allele, N = Number of Individuals

p

Allele Frequency

Variable

A

Copies of Allele

Variable

N

Number of Individuals

Variable

Walkthrough

Derivation

فهم تردد الجينات

تردد الجينات (يُستخدم غالبًا كتردد للأليلات) هو مدى شيوع الأليل في مجمع جينات السكان.

السكان ثنائيي الصيغة الصبغية.
يُعرف العدد الإجمالي للأفراد N للعينة/السكان الذين تم النظر إليهم.

1

عد نسخ الأليل:

يساهم المتجانسين بصفتين؛ يساهم المتغايرين بنسخة واحدة.

x = number of copies of the allele

2

القسمة على إجمالي الأليلات:

هناك 2N من نسخ الأليل الإجمالية لجين ما في مجتمع ثنائيي الصيغة الصبغية حجمه N.

Frequency = \frac{x}{2 N}

Result

Frequency = \frac{x}{2 N}

Source: AQA A-Level Biology — Populations and Evolution

Free formulas

Rearrangements

Solve for $A$

اجعل A موضوع المعادلة

A = 2 N p

ابدأ من تردد الجينات. قم بتعيين A إلى "نسخ من الأليل"، واضربه بـ 2N لمسح المقام، وأعد الترتيب لعزل A.

Difficulty: 2/5

Solve for $N$

اجعل N موضوع المعادلة

N = \frac{A}{2 p}

أعد ترتيب المعادلة لجعل N موضوع المعادلة.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

الرسم البياني هو خط مستقيم يمر عبر الأصل، ويمثل علاقة مباشرة واحد لواحد حيث يساوي p تردد الأليل. بالنسبة لطالب علم الأحياء، تعني هذه العلاقة الخطية أنه مع زيادة نسبة أليل معين في المجمع الجيني، يرتفع التردد المحسوب بمعدل ثابت. أهم ميزة هي أن الميل يظل ثابتًا، مما يعني أن مضاعفة قيمة A بالنسبة لحجم السكان N تؤدي إلى مضاعفة متناسبة لتردد الأليل.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

تخيل حاوية كبيرة تحتوي على جميع الأليلات لجين معين من كل فرد في السكان؛ تردد الجين 'p' هو نسبة نوع معين من الأليل في تلك الحاوية، مما يمثل

Term

تردد أو نسبة أليل معين داخل مجمع جينات السكان.

يشير 'p' الأعلى إلى أن الأليل أكثر شيوعًا وبالتالي من المرجح أن يتم توريثه للنسل في الجيل القادم.

Term

العدد الإجمالي لأليل معين عبر جميع الأفراد في السكان.

هذا الرقم يحدد بشكل مباشر وجود متغير جيني معين ضمن المجموعة الكاملة لأليلات الجين لذلك في السكان.

Term

العدد الإجمالي للأفراد ثنائيي الصيغة الصبغية في السكان قيد الدراسة.

يمثل حجم السكان الذي تم أخذ عينات الأليلات منه، مما يؤثر على العدد الإجمالي للأليلات المتاحة.

Term

العدد الإجمالي للأليلات لجين معين في مجتمع ثنائيي الصيغة الصبغية يتكون من N فرد.

نظرًا لأن كل فرد ثنائيي الصيغة الصبغية يحمل أليلين لجين معين، فإن ضرب عدد الأفراد في اثنين يعطي العدد الإجمالي للأليلات في المجمع الجيني.

Free study cues

Insight

Canonical usage

تردد الأليل هو نسبة بلا أبعاد تمثل نسبة أليل معين داخل مجمع الجينات للسكان.

Dimension note

تردد الأليل (p) هو كمية بلا أبعاد، لأنه نسبة عدد الأليلات المحددة إلى العدد الكلي للأليلات في السكان.

One free problem

Practice Problem

في مجموعة سكانية مكونة من 500 نبات مزهر، وجد الباحثون 300 نسخة من الأليل ذي البتلات البيضاء. احسب تكرار هذا الأليل في المجموعة السكانية.

Hint: اقسم عدد نسخ الأليل على ضعف عدد الأفراد.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

في سياق تقدير تكرار الأليل من الأنماط الجينية للعينة، تُستخدم معادلة تكرار الجينات لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على مقارنة الحالات الحيوية وتحديد ما تدل عليه القيمة بالنسبة إلى الكائن الحي أو الخلية أو النظام البيئي.

Study smarter

Tips

تذكر أن N يمثل الأفراد، لذا فإن المجموعة الجينية الكلية هي 2N.
يجب أن يكون مجموع جميع تكرارات الأليلات لموقع واحد دائمًا 1.0.
تحقق مما إذا كانت المجموعة السكانية ثنائية الكروموسومات قبل تطبيق المعامل 2N.

Avoid these traps

Common Mistakes

نسيان المقام 2N.
استخدام الأفراد بدلاً من الأليلات.

Keep going

Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

تردد الجينات (يُستخدم غالبًا كتردد للأليلات) هو مدى شيوع الأليل في مجمع جينات السكان.

تُطبق هذه الصيغة عند تحليل التركيب الجيني لمجموعة سكانية ثنائية الكروموسومات لمراقبة كيفية توزيع سمات محددة. وهي شرط مسبق لحسابات هاردي-واينبرغ وتُستخدم للكشف عن التغيرات في التنوع الجيني عبر الأجيال.

يتيح تتبع تكرارات الأليلات لعلماء الأحياء مراقبة التطور في الوقت الفعلي، وتحديد العوامل مثل الانتقاء الطبيعي أو الانجراف الوراثي. هذه البيانات حيوية أيضًا في بيولوجيا الحفظ لتقييم الصحة الوراثية وقابلية بقاء الأنواع المهددة بالانقراض.

نسيان المقام 2N. استخدام الأفراد بدلاً من الأليلات.

في سياق تقدير تكرار الأليل من الأنماط الجينية للعينة، تُستخدم معادلة تكرار الجينات لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على مقارنة الحالات الحيوية وتحديد ما تدل عليه القيمة بالنسبة إلى الكائن الحي أو الخلية أو النظام البيئي.

تذكر أن N يمثل الأفراد، لذا فإن المجموعة الجينية الكلية هي 2N. يجب أن يكون مجموع جميع تكرارات الأليلات لموقع واحد دائمًا 1.0. تحقق مما إذا كانت المجموعة السكانية ثنائية الكروموسومات قبل تطبيق المعامل 2N.

References

Sources

Campbell Biology
Wikipedia: Allele frequency
Griffiths, A. J. F., Wessler, S. R., Carroll, S. B., & Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11th ed.). W. H. Freeman.
IUPAC Gold Book: Allele frequency
Hartl, D. L., & Clark, A. G. (2007). Principles of Population Genetics (4th ed.). Sinauer Associates.
AQA A-Level Biology — Populations and Evolution