Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
في هذا النشاط ، ستقوم بنمذجة ترددات أليلين في مجموعة افتراضية في ظل عدة ظروف باستخدام برنامج جداول البيانات والخرز الملون. ابدأ بفتح ملف جدول بيانات جديد. باتباع معادلة هاردي واينبرغ ، حيث p هو تردد الأليل السائد A في مجموعة سكانية و q يتم تعريفه على أنه تردد الأليل المتنحي B ، وتردد الإدخال p للأليل A في الخلية B2 والتردد q للأليل B في الخلية B3. قم بتعيين القيمة 0.5 للخلية C2. باتباع واحد ناقص p يساوي q المعادلة ، أدخل الصيغة 1-C2 في الخلية C3 لحساب التردد q للأليل B.Cells C2 و C3 سيمثلان مجموعة الجينات المستخدمة في الخطوات القليلة التالية.
تسمية الخلايا E2 و F2 أليل واحد والأليل الثاني ، على التوالي. ثم أدخل رمز RAND هذا للصيغة العشوائية في الخلية E3. ستقوم الصيغ العشوائية بإنشاء قيم جديدة في كل مرة يتم فيها تعديل جدول البيانات ، وترجع عبارة IF الحرف A إذا كان الرقم الذي تم إنشاؤه عشوائيا أقل من أو يساوي p و B إذا كان أكبر من p. ستحاكي هذه الوظيفة تردد أحد الأليلات في جيلنا القادم.
حدد الخلية E3 ، واسحب الزاوية اليمنى السفلية من الخلية لأسفل إلى E27 لتكرار الصيغة إلى 25 خلية ، وإنشاء أليل للنسل الآخر ، وأدخل نفس الصيغة التي تم استخدامها في الخلية E3 في الخلية F3. أضف عمودا ثالثا من البيانات يبدأ بالنمط الجيني الوصف في الخلية G2 ، وأضف الدالة CONCATENATE إلى الخلية G3 لدمج الأليلين اللذين تم إنشاؤهما عشوائيا ولإنشاء نمط جيني. اسحب هذه الصيغة لأسفل ل 25 خلية، وقم بتسمية الخلايا H2 وI2 وJ2 AA وAB وBB على التوالي. بعد ذلك ، أدخل دالة IF واحدة كما هو موضح هنا في الخلايا H3 و I3 و J3. اسحب الصيغ لأسفل ل 25 صفا لكل عمود.
ستعرض الصيغ واحدة إذا كان النمط الجيني في هذا الصف يتطابق مع النمط الجيني في صف الرأس وصفر إذا كان النمط الجيني في هذا الصف أحد النمطين الجينيين الآخرين. بعد ذلك ، قم بتسمية الخلية D28 ك SUM ، وأضف الصيغة إلى الخلية H28 ، واسحب الصيغة إلى الخليتين I28 و J28 للحصول على العدد الإجمالي لكل نمط جيني. بعد ذلك ، قم بتسمية الخلايا H30 و J30 A و B ، على التوالي ، وقم بتسمية عدد الأليلات D31 الخلية.
أضف رمزا إلى الخليتين H31 و J31 للحصول على العدد الإجمالي للأليلات في الجيل المحاكي ، وهو ضعف تكرار النمط الجيني متماثل اللواقح المعني بالإضافة إلى تكرار النمط الجيني متغاير الزيجوت. بعد ذلك ، قم بتسمية الخلية E32 تردد أليل الجيل التالي ، وأضف رمزا إلى الخلايا H32 و J32 للحصول على نسبة الأليلات في الجيل التالي. باستخدام ترددات الجينات التي تم إنشاؤها في النموذج الرياضي الذي قمت بإنشائه للتو ، اضبط قيم تجمع الجينات في الخليتين C2 و C3 إلى تلك الموجودة في H32 و J32 ، وقم بتشغيل 10 أجيال أخرى ، وقم بتحديث مجموعة الجينات بتردد الأليل الناتج في كل مرة.
سجل نسبة المتغيرين في كل نقطة زمنية في جدول البيانات والجدول، وأنشئ رسما بيانيا خطيا لمعرفة كيفية تغير عدد قليل من السكان بمرور الوقت. الفرضية التجريبية في هذه الدراسة هي أن المجموعات السكانية الأصغر ستنحرف عن ترددات هاردي واينبرغ المتوقعة للأليلات أكثر من المجموعات السكانية الأكبر ، لأن المجموعات السكانية الأصغر أكثر عرضة للانجراف الجيني. الفرضية الصفرية هي أن ترددات الأليل داخل السكان لن تختلف عن الترددات المتوقعة لمعادلة توازن هاردي-واينبرغ ، مما يعني أن ترددات الأليل ستكون هي نفسها من جيل إلى جيل.
اضبط تردد الجين A على 0.3 والجين B على 0.7 ، وقم بتشغيل النموذج 10 مرات أخرى ، وتسجيل نسبة الجينات في الجيل التالي في الجدول بعد كل تشغيل. بعد ذلك ، اسحب صيغ الخلايا لأسفل لتغيير النموذج ليشمل 100 زيجوت ، وقم بتشغيل النموذج 10 مرات أخرى. بعد التشغيل الأخير ، احفظ جميع بيانات العمل على جهاز تخزين شخصي ، واخرج من برنامج جداول البيانات.
للبدء ، ابحث عن شريك ، ثم اجمع حقيبة واحدة من المدرب. تحقق من أن الحقيبة تحتوي على حبات بلونين مختلفين وعدد زوجي من كل لون. قم بتعيين لون واحد على أنه رأس الأليل A والآخر صغير.
الفرضية التجريبية لهذه المحاكاة هي أن ترددات الأليل لن تتغير على مدى 10 أجيال من التجربة وسيتم ملاحظة توازن هاردي-واينبرغ. الفرضية الصفرية هي أن التوازن لن يظهر في السكان. لاحظ التردد الأولي في الجدول الأول بجوار الجيل صفر.
باستخدام معادلة هاردي واينبرغ ، احسب ترددات النمط الجيني الأولية للسكان ، ولاحظ ذلك في الجدول الأول. بعد ذلك ، ناقش مع شريكك حول الأليل النهائي المتوقع وترددات النمط الجيني بعد 10 أجيال من توازن هاردي-واينبرغ. لاحظ هذا بجوار التنبؤ في الجدول الأول.
ارسم زوجا من الخرز من الحقيبة. يمثل هذا النمط الجيني لفرد واحد في الجيل التالي. ضع علامة إحصاء في العمود المناسب بجوار الجيل الأول.
الآن ، مع إبقاء كل زوج من الخرزات خارج الكيس في كل مرة ، كرر الرسم 20 مرة لملء صف الجيل الأول من الجدول الأول. باستخدام الأرقام ، احسب تردد الأليل لهذا الجيل ، وتذكر حساب كلا الأليلين في كل نمط وراثي. قم بتدوين تردد الأليل الجديد ، ثم اضبط 100 حبة لتعكس السكان بعد الجيل الأول عن طريق إضافة الخرز وإزالته حسب الضرورة.
كرر رسم الأزواج من هذه المجموعة المعدلة لجيل آخر من 20 اختيارا ، وسجل جميع الملاحظات في الجدول الأول. بعد حساب تردد الأليل لهذا الجيل ، اضبط السكان مرة أخرى لإعداد سحب الجيل الثالث. استمر في الرسم وحساب ترددات الأليل وضبط عدد السكان الأوليين ، حتى يتم تسجيل 10 أجيال في المجموع.
لاختبار تأثير السيناريوهات الفيزيائية والبيئية المختلفة على توازن هاردي-واينبرغ ، ارسم أولا قصاصة من الورق لتحديد افتراض هاردي واينبرغ الذي ستختبره. قم بعمل تنبؤ بما تعتقد أنه قد يحدث في السيناريو الذي اخترته قبل بدء التجربة ، وقم بتسجيل ذلك على السبورة. إذا حددت سيناريو الطفرة ، فحدد خمسة أليلات عشوائيا من المجموعة ، واستبدلها بخمسة من لون ثالث ، B.As أليل كبير من قبل ، وقم بإجراء المحاكاة عن طريق سحب أزواج من الخرز من الكيس لجيل من 20 اختيارا ، وتسجيل النتائج.
بعد كل جيل ، قم بإجراء تعديلات لجعل السكان المبتدئين يتطابقون مع تردد الأليل الجديد كما كان من قبل. بعد ذلك ، استبدل خمسة أليلات عشوائية مرة أخرى باللون الجديد ، وقم بمحاكاة الجيل الجديد ل 20 اختيارا. إذا اخترت اختبار التزاوج غير العشوائي ، فارسم أليل واحد في كل مرة بدلا من اثنين ، ثم قم بإقرانه بآخر من نفس اللون تم سحبه من الحقيبة.
كما هو الحال مع المحاكاة السابقة ، اضبط السكان لتتناسب مع ترددات الأليل الجديدة في نهاية الجيل السابق ، وقم بإجراء المحاكاة لمدة 10 أجيال في المجموع. بالنسبة لحالة تدفق الجينات ، ابدأ بإزالة 10 أليلات من السكان واستبدالها ب 10 أليلات مختارة عشوائيا من مجموعة أخرى من 100 خرزة. اضبط تردد الأليل ، وكرر تدفق الجينات لإزالة 10 حبات وإضافة 10 حبات من كيس آخر في بداية كل جيل.
إذا رسمت حجما صغيرا للسكان ، فما عليك سوى بدء كل جيل ب 60 أليلا بدلا من 100. كالعادة ، اضبط ترددات الأليل كل جيل ، وسجل 10 أجيال. في حالة الاختيار ، ارسم من كيس الخرز الأصلي ، لكن لا تحسب أي أزواج متنحية متماثلة اللواقح يتم رسمها عند حساب تردد الأليل في نهاية كل جيل.
ارسم قصاصة من الورق لتحديد افتراض هاردي واينبرغ الذي ستختبره. سيتم تشغيل كل من عمليات المحاكاة لمدة 10 أجيال. قم بعمل تنبؤاتك قبل تشغيل عمليات المحاكاة ، وقم بتسجيلها على السبورة.
إذا كان لديك اختبار الحجم السكاني الصغير ، فقم بتشغيل محاكاة Hardy-Weinberg القياسية كما كان من قبل ، ولكن بدلا من ذلك ابدأ كل جيل ب 30 أليلا وليس 100. إذا قمت برسم تأثير المؤسس باختبار أليلين ، فابدأ الجيل الأول برسم خمسة أزواج فقط من الخرز من الحقيبة. بعد ذلك ، قم بإنشاء مجموعة الجينات للجيل الثاني ، بما في ذلك 50 خرزة فقط بتردد الأليل المحدد في الجيل الأول.
تشكل مجموعة الجينات للجيل الثالث وجميع الأجيال اللاحقة ، وتشمل 100 خرزة. للحصول على تأثير المؤسس مع 10 أليلات ، ستحتاج إلى جمع كيس يحتوي على كميات عشوائية من 10 حبات ملونة مختلفة. قم بتعيين اسم أليل لكل من الأليلات الجديدة ، ثم احسب تردد الأليل الأولي.
الآن ، قم بإجراء التجربة بنفس طريقة تأثير المؤسس مع أليلين عن طريق رسم خمسة أزواج فقط بشكل عشوائي للجيل الأول ثم إنشاء الجيل الثاني مع 50 أليلا والأجيال الثالثة واللاحقة مع 100. إذا كان لديك كارثة طبيعية مع أليلين ، فستحتاج إلى جمع طبق ورقي من معلمك. ارسم خطا أسفل منتصف اللوحة.
قبل الجيل الأول ، اسكب كل الخرزات من إعداد قياسي مكون من 100 حبة على الطبق ، واخلطها بشكل عشوائي ، ووزعها بالتساوي. اختر جانبا واحدا من الطبق ، وخذ كل الخرز من هذا الجانب. يجب أن تستفيد من هذه لإنشاء الجيل الأول.
بالنسبة للجيل الثاني وما بعده ، اضبط السكان ، واستخدم ما مجموعه 100 خرزة. أخيرا ، إذا اخترت الكارثة الطبيعية مع اختبار 10 أليلات ، فستحتاج إلى جمع كيس يحتوي على 10 حبات ملونة مختلفة. قم بتعيين اسم لكل أليل جديد ، ثم ضعه على اللوحة وحدد النصف.
استفد من هذه الخرزات ال 50 للجيل الأول ، ثم احسب ترددات الأليل ليصبح عدد السكان 100 في كل جولة لاحقة. باستخدام الدوال المدخلة ، احسب عدد كل أليل بضرب عدد الأنماط الجينية متماثلة اللواقح في اثنين وإضافة عدد الأنماط الجينية متغايرة الزيجوت. يمكن بعد ذلك حساب التردد بقسمة عدد الأليل المعني على العدد الإجمالي للأليلات.
أدخل النتائج في الجدول. بعد ذلك ، استخدم معادلة هاردي-واينبرغ لحساب تردد النمط الجيني المتوقع للجيل التالي ، ومقارنة نتائج المحاكاة بالتردد المتوقع ، باستخدام الجدول كدليل. ارسم التغييرات في ترددات الجينات السكانية بمرور الوقت التي سجلتها في الجدول.
هل تظل ترددات الأليل كما هي تقريبا ، أم أن أليل واحد ينخفض في التردد لدرجة أنه يختفي من السكان؟ ارسم التغيرات في مجموعات 25 و 100 زيجوت بترددات جينية أولية تبلغ 0.5 لكل أليل. هل تظل المجموعات ذات الحجم الأصغر أو الأكبر أقرب إلى التردد الأولي؟
هل يغير حجم السكان وتيرة الحصول على النتائج المتوقعة؟ من المتوقع أن تختلف ترددات الأليل المرصودة قليلا عن القيم المتوقعة ل Hardy-Weinberg نتيجة للصدفة من وظيفة RAND. باستخدام خطوط منفصلة لكل أليل ، قم برسم ترددات الأليل الموجودة لتجربة Hardy-Weinberg الأصلية على مدى 10 أجيال.
قارن النتائج عبر الفصل ، ومعرفة ما إذا كانت نتائجك تتفق. لماذا تعتقد هذا؟ بعد ذلك ، مرة أخرى باستخدام سطر واحد لكل أليل ، قم برسم بياني لنتائج تجربتك الثانية ، واختبر انتهاكات توازن هاردي-واينبرغ ، وشارك نتائجك مع الفصل.
هل تطابقت نتيجتك مع توقعاتك؟ إذا رسم أي من زملاء الدراسة الآخرين نفس الشرط ، فهل حصلوا على نفس النتيجة؟ إذا لم يكن كذلك ، فلماذا تعتقد أن هذا هو؟
أخيرا ، قم برسم بياني لنتائج سيناريو محاكاة الانجراف الجيني بنفس الطريقة. مرة أخرى ، قدم نتائجك للمجموعة ، وافترض سبب تطابق نتائجك أو عدم تطابقها مع توقعاتك. هل حصل زملاء الدراسة الذين يعانون من نفس الحالة على نفس النتيجة؟
