RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
W tym ćwiczeniu będziesz modelować częstości występowania dwóch alleli w hipotetycznej populacji w kilku warunkach za pomocą arkusza kalkulacyjnego i kolorowych koralików. Zacznij od otwarcia nowego pliku arkusza kalkulacyjnego. Zgodnie z równaniem Hardy'ego-Weinberga, gdzie p jest częstością dominującego allelu A w populacji, a q definiuje się jako częstość recesywnego allelu B, częstotliwość wejściową p allelu A do komórki B2 i częstotliwość q allelu B do komórki B3. Przypisz wartość 0,5 do komórki C2. Postępując zgodnie z równaniem jeden minus p równa się q, wprowadź wzór 1-C2 do komórki C3, aby obliczyć częstotliwość q allelu B. Komórki C2 i C3 będą reprezentować pulę genów użytą w kilku następnych krokach.
Oznacz komórki E2 i F2 odpowiednio allelem pierwszym i allelem drugim. Następnie wprowadź ten kod RAND dla losowej formuły w komórce E3. Formuły losowe będą generować nowe wartości za każdym razem, gdy arkusz kalkulacyjny zostanie zmodyfikowany, a instrukcja IF zwraca literę A, jeśli losowo wygenerowana liczba jest mniejsza lub równa p, i B , jeśli jest większa niż p. Ta funkcja będzie symulować częstość występowania jednego z alleli w naszym następnym pokoleniu.
Zaznacz komórkę E3 i przeciągnij prawy dolny róg komórki w dół do komórki E27, aby zduplikować formułę do 25 komórek, tworząc allel dla drugiego potomstwa, a następnie wprowadź tę samą formułę, która została użyta w komórce E3, do komórki F3. Dodaj trzecią kolumnę danych, zaczynając od opisu genotypu w komórce G2, a następnie dodaj funkcję ZŁĄCZ.TEKSTY do komórki G3, aby połączyć dwa losowo wygenerowane allele i utworzyć genotyp. Przeciągnij tę formułę w dół dla 25 komórek i oznacz komórki odpowiednio H2, I2 i J2 AA, AB i BB. Następnie wprowadź jedną funkcję JEŻELI, jak pokazano tutaj, w komórkach H3, I3 i J3. Przeciągnij formuły w dół, aby wyświetlić 25 wierszy w kolumnie.
Formuły zwrócą jedynkę, jeśli genotyp w tym wierszu pasuje do genotypu w wierszu nagłówka, i zero, jeśli genotyp w tym wierszu jest jednym z pozostałych dwóch genotypów. Następnie oznacz komórkę D28 jako SUMA, dodaj formułę do komórki H28 i przeciągnij formułę do komórek I28 i J28, aby uzyskać łączną liczbę każdego genotypu. Następnie oznacz komórki H30 i J30 odpowiednio A i B oraz oznacz komórkę D31 liczbą alleli.
Dodaj kod do komórek H31 i J31, aby uzyskać całkowitą liczbę alleli w symulowanym pokoleniu, która jest dwukrotnie większa niż częstość odpowiedniego homozygotycznego genotypu plus częstość heterozygotycznego genotypu. Następnie oznacz komórkę E32 częstotliwością alleli następnej generacji i dodaj kod do komórek H32 i J32, aby uzyskać stosunek alleli w następnym pokoleniu. Korzystając z częstotliwości genów wygenerowanych w modelu matematycznym, który właśnie zbudowałeś, dostosuj wartości puli genów w komórkach C2 i C3 do tych z H32 i J32 i uruchom 10 kolejnych pokoleń, za każdym razem aktualizując pulę genów o wynikową częstość alleli.
Zapisz stosunek dwóch zmiennych w każdym punkcie czasowym w arkuszu kalkulacyjnym i tabeli, a następnie utwórz wykres liniowy, aby zobaczyć, jak mała populacja zmienia się w czasie. Hipoteza eksperymentalna w tym badaniu jest taka, że mniejsze populacje będą bardziej odbiegać od oczekiwanych częstości alleli Hardy'ego-Weinberga niż większe populacje, ponieważ mniejsze populacje są bardziej podatne na dryf genetyczny. Hipoteza zerowa mówi, że częstości alleli w populacjach nie będą się różnić od oczekiwanych częstości równania równowagi Hardy'ego-Weinberga, co oznacza, że częstości alleli będą takie same z pokolenia na pokolenie.
Ustaw częstotliwość genu A na 0,3 i genu B na 0,7 i uruchom model jeszcze 10 razy, rejestrując stosunek genów w następnym pokoleniu w tabeli po każdym przebiegu. Następnie przeciągnij formuły dla komórek dalej w dół, aby zmienić model tak, aby zawierał 100 zygot, i uruchom model kolejne 10 razy. Po ostatnim uruchomieniu zapisz wszystkie dane robocze na osobistym urządzeniu pamięci masowej i zamknij program arkusza kalkulacyjnego.
Na początek znajdź partnera, a następnie odbierz jedną torbę od instruktora. Sprawdź, czy torba zawiera koraliki w dwóch różnych kolorach i parzystą liczbę każdego koloru. Oznacz jeden kolor jako duży allel A, a drugi jako mały a.
Hipoteza eksperymentalna dla tej symulacji jest taka, że częstości alleli nie zmienią się w ciągu 10 pokoleń eksperymentu i zostanie zaobserwowana równowaga Hardy'ego-Weinberga. Hipoteza zerowa mówi, że równowaga nie będzie widoczna w populacji. Zwróć uwagę na początkową częstotliwość w tabeli pierwszej obok generacji zero.
Korzystając z równania Hardy'ego-Weinberga, oblicz początkowe częstości genotypów populacji i zanotuj to w tabeli pierwszej. Następnie porozmawiaj ze swoim partnerem o oczekiwanych końcowych częstościach alleli i genotypów po 10 pokoleniach równowagi Hardy'ego-Weinberga. Zwróć na to uwagę obok przewidywania w tabeli pierwszej.
Narysuj parę koralików z torby. Reprezentuje to genotyp jednego osobnika w następnym pokoleniu. Umieść znacznik licznika w odpowiedniej kolumnie obok generacji pierwszej.
Teraz, za każdym razem trzymając każdą parę koralików z dala od torby, powtórz rysunek 20 razy, aby wypełnić pierwszy rząd pierwszej generacji stołu. Korzystając z zestawień, oblicz częstość alleli dla tego pokolenia, pamiętając o policzeniu obu alleli w każdym genotypie. Zanotuj nową częstotliwość alleli, a następnie dostosuj 100 koralików, aby odzwierciedlić populację po pierwszym pokoleniu, dodając i usuwając koraliki w razie potrzeby.
Powtórz losowanie par z tej skorygowanej populacji dla kolejnego pokolenia 20 kilofów, zapisując wszystkie obserwacje w tabeli pierwszej. Po obliczeniu częstości alleli dla tego pokolenia ponownie dostosuj populację, aby ustawić losowanie trzeciej generacji. Kontynuuj rysowanie, obliczanie częstości alleli i dostosowywanie populacji wyjściowej, aż w sumie zostanie zarejestrowanych 10 pokoleń.
Aby przetestować wpływ różnych scenariuszy fizycznych i ekologicznych na równowagę Hardy'ego-Weinberga, najpierw narysuj kartkę papieru, aby określić, które założenie Hardy'ego-Weinberga będziesz testować. Przed rozpoczęciem eksperymentu zastanów się, co Twoim zdaniem może się wydarzyć w wybranym scenariuszu, i zapisz to na tablicy. Jeśli wybrałeś scenariusz mutacji, wybierz losowo pięć alleli z zestawu i zastąp je pięcioma trzeciego koloru, allelu kapitału B.As wcześniej, przeprowadź symulację, wyciągając pary koralików z torby dla pokolenia 20 wyborów, rejestrując wyniki.
Po każdym pokoleniu należy dokonać korekt, aby populacja wyjściowa odpowiadała nowej częstości alleli, tak jak poprzednio. Następnie ponownie zastąp pięć losowych alleli nowym kolorem i zasymuluj nową generację dla 20 wyborów. Jeśli wybrałeś nielosowy test krycia, rysuj jeden allel na raz zamiast dwóch, a następnie sparuj go z innym tego samego koloru wyciągniętym z torby.
Podobnie jak w przypadku poprzedniej symulacji, dostosuj populację tak, aby odpowiadała nowym częstościom alleli na końcu poprzedniej generacji i przeprowadź symulację dla łącznie 10 pokoleń. W przypadku warunku przepływu genów zacznij od usunięcia 10 alleli z populacji i zastąpienia ich 10 losowo wybranymi allelami z innego zestawu 100 koralików. Dostosuj częstotliwość alleli i powtórz przepływ genów, usuwając 10 kulek i dodając 10 koralików z innej torebki na początku każdego pokolenia.
Jeśli narysowałeś małą populację, po prostu rozpocznij każde pokolenie z 60 allelami zamiast 100. Jak zwykle, dostosuj częstość alleli w każdym pokoleniu i zapisz 10 pokoleń. W warunku selekcji dobieraj z oryginalnego worka koralików, ale nie licz żadnych homozygotycznych par recesywnych, które są losowane przy obliczaniu częstości alleli na koniec każdego pokolenia.
Narysuj kartkę papieru, aby określić, które założenie Hardy'ego-Weinberga będziesz testować. Każda z symulacji będzie prowadzona przez 10 generacji. Dokonaj przewidywań przed uruchomieniem symulacji i zapisz je na tablicy.
Jeśli masz test małej populacji, uruchom standardową symulację Hardy'ego-Weinberga jak poprzednio, ale zamiast tego rozpocznij każde pokolenie z 30 allelami, a nie 100. Jeśli narysowałeś efekt założyciela za pomocą testu dwóch alleli, rozpocznij pierwszą generację, rysując tylko pięć par koralików z torby. Następnie, tworząc pulę genową dla drugiego pokolenia, uwzględnij tylko 50 koralików o częstotliwości alleli określonej w pierwszym pokoleniu.
Pula genowa dla trzeciego pokolenia i wszystkich kolejnych pokoleń obejmuje 100 koralików. Aby uzyskać efekt założyciela z 10 allelami, musisz zebrać torbę zawierającą losowe ilości 10 różnokolorowych koralików. Wyznacz nazwę allelu dla każdego z nowych alleli, a następnie oblicz ich początkową częstość alleli.
Teraz przeprowadź eksperyment w taki sam sposób, jak w przypadku efektu założyciela z dwoma allelami, losując losowo tylko pięć par dla pierwszej generacji, a następnie tworząc drugą generację z 50 allelami, a trzecią i kolejne pokolenia ze 100. Jeśli masz klęskę żywiołową z dwoma allelami, będziesz musiał pobrać papierowy talerz od swojego instruktora. Narysuj linię na środku talerza.
Przed pierwszą generacją wylej na talerz wszystkie koraliki ze standardowego zestawu 100 koralików i wymieszaj je losowo, równomiernie rozprowadzając. Wybierz jedną stronę talerza i weź wszystkie koraliki z tej strony. Powinieneś z nich czerpać, aby stworzyć pierwszą generację.
Dla generacji drugiej i późniejszych dostosuj populację i użyj łącznie 100 koralików. Wreszcie, jeśli wybrałeś test na klęskę żywiołową z 10 allelami, będziesz musiał zebrać torbę zawierającą 10 różnokolorowych koralików. Przypisz nazwę każdemu nowemu allelowi, a następnie umieść je na płytce i wybierz połowę.
Wylosuj z tych 50 koralików dla pierwszej generacji, a następnie oblicz częstość alleli, aby uzyskać populację 100 w każdej kolejnej rundzie. Korzystając z wprowadzonych funkcji, oblicz liczbę każdego allelu, mnożąc liczbę genotypów homozygotycznych przez dwa i dodając liczbę genotypów heterozygotycznych. Częstość można następnie obliczyć, dzieląc liczbę danego allelu przez całkowitą liczbę alleli.
Wprowadź wyniki do tabeli. Następnie użyj równania Hardy'ego-Weinberga, aby obliczyć oczekiwaną częstość genotypu następnej generacji i porównaj wyniki symulacji z oczekiwaną częstotliwością, korzystając z tabeli jako przewodnika. Wykreśl zmiany częstości genów populacji w czasie, które zostały zarejestrowane w tabeli.
Czy częstość występowania alleli pozostaje prawie taka sama, czy też częstość występowania jednego allelu zmniejsza się do tego stopnia, że znika z populacji? Wykreśl zmiany w populacjach 25 i 100 zygot z początkową częstością genów 0,5 dla każdego allelu. Czy populacje o mniejszych czy większych rozmiarach pozostają bliższe początkowej częstości występowania w puli genów?
Czy wielkość populacji wpływa na częstotliwość uzyskiwania oczekiwanych wyników? Oczekuje się, że obserwowane częstości alleli będą się nieznacznie różnić od oczekiwanych wartości Hardy'ego-Weinberga w wyniku przypadku z funkcji RAND. Używając oddzielnych linii dla każdego allelu, narysuj na wykresie częstości alleli znalezione w oryginalnym eksperymencie Hardy'ego-Weinberga w ciągu 10 pokoleń.
Porównaj wyniki w całej klasie i sprawdź, czy wyniki są zgodne. Jak myślisz, dlaczego tak jest? Następnie, ponownie używając jednej linii na allel, narysuj na wykresie wyniki drugiego eksperymentu, testując naruszenia równowagi Hardy'ego-Weinberga, i podziel się swoim odkryciem z klasą.
Czy Twój wynik zgadzał się z Twoim przewidywaniem? Jeśli któryś z kolegów z klasy narysował ten sam warunek, czy uzyskali ten sam wynik? Jeśli nie, to jak myślisz, dlaczego tak jest?
Na koniec narysuj na wykresie wyniki scenariusza symulacji dryfu genetycznego w ten sam sposób. Ponownie przedstaw swoje wyniki grupie i zastanów się, dlaczego Twoje wyniki były lub nie zgadzały się z Twoją prognozą. Czy koledzy z klasy z tym samym schorzeniem uzyskali ten sam wynik?