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有关原生动物的研究论文

发布时间:2024-07-07 21:23:34

有关原生动物的研究论文

这是姐初一时的日记节选,替你重编了一哈。 为了观察小鱼尾鳍内血液的流动情况,我特意到鱼市买回两条尾鳍色素少俗称玻璃鱼的小鱼。回家后我马上把以前用过的小鱼缸翻出来并且刷干净,然后轻轻将小鱼顺水倒进透明的天蓝鱼缸里。 起先,这两条小鱼很不安定,一直在鱼缸里横冲直撞,大概是由于换了个新环境不适应吧。过了一会儿,小鱼们总算是平静下来了。我透过玻璃看到他们是那么美丽:水晶般通透的身体,小巧的鱼头两侧分别镶嵌着一颗明亮的骨碌碌直转的眼睛,从腮部倒胃根都闪着迷人的蓝绿色的银光,而尾巴却是淡红色的。我猜想这种小鱼的尾巴之所以是红色的可能是因为有血管。 良久,我觉得是时候给小鱼开饭了,就用牙签挑了几条线虫播进鱼缸。可是小鱼没有吃,“也许他们还不饿,也许有人看着他们时他们不敢吃”,我想了想,把鱼缸放在窗台上便去写作业。 晚上六点多,我又去看小鱼,令我出乎意料的是小鱼竟没有吃掉那几条线虫。怎么会这样呢?我冥思苦想,后来觉得小鱼不吃是由于那几条线虫太长太粗了。所以我找出一条又短又细的线虫,用牙签送到小鱼嘴边,果然,小鱼一吸就把虫子吃进肚子里了。谁知小鱼竟然又把虫子吐了出来!难道不是这个原因,而是小鱼根本吃不了线虫?我越来越着急,怕小鱼挨饿,就用我用肉眼能看清的最小的面包屑喂小鱼,小鱼尝了尝又吐了出来。看样子他们是真饿了。我更加着急,最后稀里糊涂地把一条线虫切成很小很小的段儿喂鱼,不料刚好歪打正着,小鱼吃了!我不停地喂他们,直到他们看到牙签上的虫子便扭头游走。 小鱼啊小鱼,你们千万不能有个三长两短呐!(希望能帮到你)

一、指导思想: 以《科学课程标准》为指导,培养小学生科学素养为宗旨。 二、教学目标: 1、培养学生科学的思维方法;2、了解科学探究的过程和方法,让学生亲身经历科学探究的全过程; 3、学习建立解释模型,以验证自己的假设。 4、敢于质疑的科学态度和爱科学、爱家乡、爱祖国的情感; 5、亲近自然、珍爱生命,关心现代科技的发展。 三、学生情况分析: 1、整体学习状况:学生整体学习比较认真,对科学实验比较感兴趣,不喜欢死记硬背的知识,理解不甚深刻,运用能力差。 2、已有知识、经验:独立探究能力和主动探究意识不强。家长和学校偏重于语、数、英教学,使学生没能很好地在观察、实验、调查等实践活动中获取知识、发展能力、培养思想情感。 3、儿童心理分析:儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望,而我们的科学课程内容贴近小学生的的生活,强调用符合小学生年龄特点的方式学习科学,学生必将对科学学科表现出浓厚的兴趣。 四、教材分析: 科学五年级下册教材分四个单元,分别是“运动和力”、“时间”、“生物与环境”、“地球的运动”。 第一单元涉及运动和力的关系。力表现为物体对物体的作用,往往跟运动联系在一起。物体的运动状况的变化都是力作用的结果,力是改变物体运动状态的原因。所涉及的力的概念有:重力、弹力、反作用力、摩擦力,在本单元中,学生要经历一系列的探究活动,预测、控制变量进行对比实验、运用数据进行解释、组装实验装置、设计制作小车等,通过这些探究活动,加深对探究的理解,发展对探究的兴趣,也是教材的意图之一。 第二单元要让学生在“创造”(制作)计时工具的实践过程中,了解人类计时仪器的发展史,感受人类对“时间”的认识过程,从而认识到时间是不以人的意志、以不变的速度缓缓流逝的。同时,在整个单元的学习过程中,还将不断地引导学生去感知、体验一定时间间隔的长短,以帮助他们逐步建立起时、分、秒等时间单位概念。 “生物与环境(二)”第三单元就是要引领学生经历一些有目的的调查、考察活动,在活动的基础上进行科学推理,进一步体验生物与环境之间的关系,认识生物与生物之间是相互依存、相互作用和相互制约的,特别是认识到一种动物或植物可能就是另一种动物或植物生存所依赖的条件,从而在学生心目中建立起初步的生态系统概念,形成“生物与生物之间是相互关联的一个整体”的认识。本单元将侧重研究生物体与生物体之间的关系,初步涉及动植物及微生物之间的依存关系,对动植物间的食物联系进行重点研究。以生态瓶的建造、观察和改变控制条件为线索来进行探究活动,探究食物关系平衡破坏后的生态状况,进一步认识野生动植物及其栖息地。在活动中,需要对学生的探究兴趣进行激发和保护,鼓励学生以事实为基础进行活动记录,体验在实践活动中进行预测和验证的必要性,经历简单的方案设计并实践的过程,在改变控制条件的活动中收集数据和资料进行分析和交流。 第四单元:第一、二课,从同一时刻各地时间不同,世界各地存在时差,北京、纽约昼和夜刚好相反这些现象开始,通过研究得出这是由于地球是不透明的球体,而且在自转造成的。第三、四、五课,从地球上有白天和黑夜,而且昼夜交替,通过分析、推理、计算等,研究得出地球在不停地自转,并且可以通过实验观察到地球的自转。第六课,从北京到底是清晨还是黄昏这个问题,引出地球自转方向的问题,指导学生在模拟太阳东升西落的活动中,运用相对运动的原理,得出地球自转的方向是自西向东。第七课,在以上研究的基础上解释前面提出的各地存在时差,黎明有先有后,新年钟声不会在同一时刻敲响的问题。第八课,继续研究有关地球自转的问题。在学生已经知道地球上各地昼夜交替是地球自转形成的这个基础上,介绍极地有半年的时间白天很长,甚至有极昼的现象。让学生通过模拟实验研究得出:地球自转时,地轴始终是倾斜的,而且倾斜方向和倾斜度不变,很自然地为下面四季的成因作了铺垫。第九课和前面几课的思路刚好相反,是用前课得出的“地球倾斜转动”这个结论去模拟地球围绕太阳公转运动,观察会出现什么现象。由于内容较难,不作为重点,而且教师要加强实验指导。最后一课“昼夜、四季与动植物”是本单元学习的拓展。地球的自转而产生的昼夜交替和因地球的公转而产生的四季变化,使得同一地方不同时间得到的光和热都发生变化,不同地方同一时间得到的光和热也不同。这使地球上产生了多样的环境、气候和多样的生物,也使得地球上的一切生物有节律地生长和生息。 五、基本措施: 1、把科学课程的总目标落实到每一节课; 2、用丰富多彩的亲历活动充实教学过程; 3、让探究成为科学学习的主要方式; 4、悉心地引导学生的科学学习活动; 5、各班建立科学小博士协会,让学生在相互交流、合作、帮助、研讨中学习; 6、给学生提问和假设机会,并指导学生自己动手寻找证据进行验证,经过思维加工,自己得出结论,并把自己的认识用于解决问题的实践; 7、充分运用各类课程资源和现代教育技术; 8、引导学生参加各类有关竞赛以赛促学。 六、主要教学活动类型: 搜集信息 现场考察 自然状态下的观察 实验 专题研究 情境模拟 科学小制作 讨论辩论 种植饲养 科学游戏 信息发布会、报告会、交流会参观访问 竞赛 科学欣赏 社区科学活动家庭科技活动 角色扮演 科学幻想 七、主要导学方法: 探究法演示法参观法实践法讨论法谈话法辩论法实验法列表法暗示法

素材杂乱,但有主线,对于小学生来说语言太深,但可以经过加工变成类似通话的故事事例。希望能帮助到你!有关“互利共生”的素材: 在我们的地球上,生存着千万种形状各异动的物,他们之间存在着各种奇妙的关系,有的“杀机”腾腾,不共戴天;有的则互为友邦,相得益彰,甚至共栖生活,至死与共,永不分离。 在生物界,不仅存在着环环相扣的食物链,而且也存在动物之间的相互依存,互惠互利的共生现象,共生又叫互利共生,是两种生物彼此互利地生存在一起,缺此失彼都不能生存的一类种间关系,是生物之间相互关系的高度发展。 (例如:在海洋之中,海葵和小丑鱼就是很典型的共生现象。海葵有很多毒刺,但不会伤害小丑鱼,海葵保护不受其他鱼类攻击,小丑鱼吃海葵消化完的残渣,帮他清理身体。甚至小丑鱼还可以当作海葵的捕食其他鱼类的“诱饵”。)共生现象的例子:1、共生固氮菌 根瘤菌与豆科植物 根瘤菌与豆科植物共生,形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。当豆科植物在幼苗期,土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有机物吸引而聚集在根毛的周围,并大量繁殖。同时产生一定的分泌物,这些分泌物刺激根毛,使其先端卷曲和膨胀,同时,在根菌瘤分泌的纤维素酶的作用下,根毛细胞壁发生内陷溶解,随即根瘤菌由此侵入根毛。 在根毛内,根瘤菌分裂滋生,聚集成带,外面被一层粘液所包,形成为感染丝,并逐渐向根的中轴延伸。2、原生动物鞭毛虫与白蚁。 鞭毛虫生活在白蚁体内,白蚁喜欢吃各种木头,但白蚁没有消化木质纤维的酶,吃进去的木屑无法消化,生活在它肠内的鞭毛虫能产生分解木质纤维的酶,将木质纤维分解,供白蚁当作养料吸收,同时鞭毛虫也从中得到养料。如果把这两种生物分离,二者都不能独立生存。 3、人和肚子里的大肠杆菌 大肠杆菌是与我们日常生活关系非常密切的一类细菌,学名称作“大肠埃希菌”,属于肠道杆菌大类中的一种。它是寄生在人体大肠里对人体无害的一种单细胞生物,结构简单,繁殖迅速,培养容易,它是生物学上重要的实验材料。在婴儿刚出生的几小时内,大肠杆菌就经过吞咽在肠道内定居了。正常情况下,大多数大肠杆菌是非常安分守己的,他们不但不会给我们的身体健康带来任何危害,反而还能竞争性抵御致病菌的进攻,同时还能帮助合成维生素K2,与人体是互利共生的关系。4、地衣、藻类跟真菌共生 地衣是真菌和光合生物之间稳定而又互利的联合体,真菌是主要成员。地衣中,光合生物分布在内部,形成光合生物层或均匀分布在疏松的髓层中,菌丝缠绕并包围藻类。在共生关系中,光合生物层进行光合作用为整个生物体制造有机养分,而菌类则吸收水分和无机盐,为光合生物提供光合作用的原料,并围裹光合生物细胞,以保持一定的形态和湿度。真菌和光合生物的共生不是对等的,受益多的是真菌,将它们分开培养,光合生物能生长繁殖,但菌类则“饿”死。故有人提出了地衣是寄生在光合生物上的特殊真菌。 5、鳄鱼和牙签鸟共生 凶猛的鳄鱼当饱餐一顿后,就会在河边闭目养神,或爬到沙滩上沐浴阳光。这时,常常有许多牙签鸟在它背上飞来飞去,好像在跟鳄鱼亲切交谈。当鳄鱼酣酣入睡时, 牙签鸟却毫不客气地拍打着翅膀,将它从甜梦中惊醒,鳄鱼便百依百顺地张开大嘴,让牙签鸟飞到口腔里,去啄食它牙缝中残食剩饭。 牙签鸟迅速地把嵌在鳄鱼牙齿缝间的鱼、蚌、蛙、田螺等肉屑一一啄取吞进腹内。牙签鸟因为同鳄鱼的亲密关系,又被称为鳄鱼鸟。6、犀牛和犀牛鸟共生 犀牛的皮肤虽然坚厚,可是皮肤皱褶之间却又嫩又薄,一些体外寄生虫和吸血的蚊虫便趁虚而入,从这里把它们的口器刺进去,吸食犀牛的血液。犀牛又痒又痛,可除了往自己身上涂泥能多少防御一点这些昆虫叮咬外,再没有别的好办法来赶走、消灭这些讨厌的害虫。而犀牛鸟正是捕虫的好手,它们成群地落在犀牛背上,不断地啄食着那些企图吸犀牛血的害虫。犀牛浑身舒服,自然很欢迎这些会飞的小伙伴来帮忙。除了帮助犀牛驱虫外,犀牛鸟对犀牛还有一种特别的贡献。犀牛虽然嗅觉和听觉很灵,可视觉却非常不好,是近视眼。若是有敌人逆风悄悄地前来偷袭,它就很难察觉到。这时候,它忠实的朋友犀牛鸟就会飞上飞下,叫个不停,提醒它注意,犀牛就会意识到危险来临,及时采取防范措施。

上周六,天气晴朗,在妈妈的提议下,我们一家三口来到了东园和动物园游玩。一走进动物园,我们便被一阵喧闹的锣鼓声吸引住了,顺着声音找去,哇,原来在这里即将进行一场动物表演,我高兴的站在那里等待着。表演正式开始,首先上场的是一头英俊漂亮的狗。你可别小看这条狗,它竟然会认字呢。当工作人员把七张写有字的卡片放好后,场外我们这些小朋友随便指定了其中一个字,让小狗找出来。只见它在七个字面前来回的走了一圈,仔细的看了一遍,便正确无误的找出了那个字,观众们都鼓掌为它喝彩。第二次也同样如次。在大家的掌声中,小狗非常得意,它还想为大家露一手——做算术。我们给它出了一道1+2的题目,它认真的想了一会儿,便把一张写有“3”的卡片高高举起,哦!它算对了。在一阵阵热烈的掌声中,小狗摇头摆尾、得意扬扬的离开了表演场地。接着上场的是四只骄傲自大的公鸡。你看,它们在工作人员的手中个个红着脸、竖着毛,一副跃跃欲试、狠不得马上进行比赛的样子,仿佛冠军就一定属于它似的。可是比赛结果冠军只有一个,其他三只公鸡惭愧的低着头走出了赛常鸡刚走,就传来一阵马蹄声,两匹威武雄壮的马飞快的跑进了场地,为我们表演斗马比赛,结果打了个平手,它们友好的一起走出了赛常接下来出现了不可思议的一幕,两只绵羊出场了。大家都知道,绵羊的性情很温和,可今天它们却要进行一嘲厮杀”。当它们斗到一半时,突然停下来,走到一起交谈起来。然后不管工作人员怎么训,它们都不斗了,我想:它们肯定是不想破坏自己在人们心目中温顺的形象吧。表演在欢乐的气氛中结束了。看完表演,我觉得动物园的叔叔阿姨真不简单,能让动物听从他们的指挥。我想:几千年甚至几万年后,会不会有一种生下来就有这种本领的动物呢?

有关动物的研究论文

生物医学动物实验研究论文

1实验设计

在开展生物医学研究时,研究者通过正确地运用统计学知识,可直接影响研究的质量。统计学设计的任务在于对研究的部署、实施,直到研究结果的解释进行系统的安排,力争做到以最少的人力、物力获得可靠的结论和信息。其目的在于确定某种处理是否会表现出某种特定的效应。在实验设计时应遵循惟一差异原则,即在进行两组比较时,两者之间仅有因处理因素不同而引起的差异,而其他实验条件相关的非处理因素都应保持等同。然而,处理组与对照组在反应上表现出的差别并不一定意味着是处理的结果。另有两种引起差别的可能性,即偏倚和偶然性。偏倚是指系统性差别,它不是因组间在处理上的不同所引起。生物医学实验中统计学设计和分析的目标就是消除潜在的偏倚,减少偶然性[2]。

实验的偏倚和控制

偏倚是在研究中从设计到实验实施和结果分析的各环节存在一些人为的、有系统倾向的非随机误差,它不是由于抽样造成的,而是某种偏性使得实验结果偏离它的真值。从所选择的生物医学问题到研究方案的制订与实施、实验的完成过程、实验的分析与解释,乃至实验结果的发表,均可能存在各式各样的偏倚[2]。这种偏倚常常表现为系统误差。偏倚的大小取决于研究的方法和具体的实验条件。常见的偏倚主要有选择性偏倚、观察性偏倚和混杂性偏倚。必须认识实验过程的偏倚,从实验设计起直到整个研究过程结束均要加以控制。正确的实验设计可控制选择性的偏倚,事前人为控制和采取相应的措施可避免和减少观察性的偏倚。对于混杂性偏倚,可将重要的混杂因素在设计阶段进行分层随机设计,使混杂因素在组间分布均衡;在统计分析阶段将混杂因素作为分层因素或采用有协变量分析方法,以消除混杂因素的影响。只有有效地控制或消除偏倚,方可减少结果的假阳性或假阴性。

减少偶然性的潜在影响

偶然性因素的作用可以减少,但不能完全排除。因为即使是在精心实施的研究中,接受同样处理的动物,其反应也不可能完全一样。适当的统计分析可使实验人员评估出现假阳性的概率,即根本不存在处理效应的情况下观察到差异的概率。这种概率越小,实验者发现真实效应的可能性就越大。为了更有把握地检测出真实效应,有必要减少偶然性的作用,并通过实验设计确保能在“噪声”之上识别真正的“信号”。

实验设计的要素

要消除生物医学实验中潜在的偏倚,减少偶然性,就应对实验对象、处理因素和实验效应这三个实验设计要素,按照对照、重复、随机化和均衡四项原则进行周到的设计与控制[3]。实验对象实验中处理因素所作用的对象称为实验对象。不同性质的实验研究需要选取不同种类的实验对象,一个完整的实验设计中所需实验对象的总数称为样本含量。生物医学试验中考虑动物实验对象时应关注以下几个方面:①动物种属的选择:选择实验动物的种属与品系时,尤其需要注意其背景反应的水平。为了将反应“信号”水平最大化,常常意味着应避免选择那些背景反应水平极低的动物种属或品系,但如果采用过度反应的动物种属或品系也同样会出现问题。动物物种选择中的其他问题,无论是实际问题(寿命、体型、易得性、对动物学特征的了解情况)或是理论问题(生化、生理或解剖结构与人的相似性),都需要从专业的角度认真加以考虑和权衡。②动物的数量:虽然从统计设计角度考虑可得出某项实验所需的动物数(样本含量),但所得出的数值往往很大。因此,虽然样本含量估计是保证结论可靠性(精度和检验效能)的前提,但基于实验的可操作性及经济原则方面的考虑,应结合统计学的计算结果与以往的生物医学研究经验予以确定。③动物的体重与年龄:为确保实验对象的同质性,实验中所使用的动物体重与年龄应尽可能相近;动物体重的标准差不应超出平均值的10%;啮齿类等小动物年龄相差不应超出1周,大动物年龄相差不应超出1个月。④动物的分层:为了准确检测一种处理因素引起的差别,各处理组在可能影响实验结果的其他非处理因素方面应尽可能具有同质性。当存在动物亚系间的差别时,有两种方法可得到更为准确的结论。一是在结果分析阶段将亚系作为一个“分层变量”处理,包括对两个亚系的结果进行单独分析,然后将结果综合,得出处理效应的总结论;二是将亚系作为实验设计的“区组因素”,这种情况下可使对照组与处理组中每个亚系动物数量相等。除以上所讨论的“亚系”之外,其他的非处理因素,如性别、窝别、体重段等也可作为分层变量进行局部控制,并据此进行分层随机化分组。处理因素设计实验研究时,要明确研究中的处理因素和影响实验效应的非处理因素。研究者希望通过对研究设计进行有计划的安排,从而能科学地考察其效应大小的因素称为处理因素或实验因素;研究者往往忽略对评价实验因素作用大小有一定干扰的重要的非处理因素或非实验因素(如动物的窝别、体重等);其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差。实验结果是处理因素和非处理因素共同作用而产生的实验效应,因此如何控制和排除非处理因素的干扰,正确显示处理的效应,是实验设计的基本任务。实验效应实验效应是处理因素作用于受试对象的反应和结果,是反映实验因素作用强弱的标志,它通过观察指标(统计学常将指标称为变量)来体现。如果指标选择不当,未能准确反映处理因素的作用,获得的研究结果就缺乏科学性,因此选择好观察指标是关系整个研究成败的重要环节。指标的观察应避免带有偏性或偏倚,要结合专业知识,尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下,应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。对一些半客观(如尿液pH试纸读数值)或主观指标(行为测量、病理观察),一定要事先规定读取数值的严格标准,只有这样才能准确地分析实验结果,从而提高实验结果的可信度。

实验设计的原则

为了防止结果的偏倚,保证实验结果的准确性和最大化的表达,在进行生物医学实验设计时必须遵循统计学设计的对照、重复、随机化和均衡四个基本原则。生物医学实验中对照组的设置必须具备三个条件:①对等原则,即惟一差别原则,除处理因素外,对照组具备与实验组对等的非处理因素。在相互比较的各组间,除了给予的处理因素不同外,其他方面应与实验组具有一致性,如相同的实验单位来源(动物种属、体重等)和相同的实验条件、操作方式和喂养环境等。②同步原则,对照组与实验组设立之后,在整个研究进程中始终处于同一空间和同一时间。③专设原则,任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。不得借用文献上的记载或以往结果或其他研究资料作为本研究之对照。

生物医学中常用的实验设计类型

如果需要在同一实验中同时评价几种不同的效应,实验者应该安排能区别各自效应差别的实验设计方法。生物医学中常用的实验设计有以下几项。完全随机设计完全随机设计是生物医学动物实验中最为常用的一种实验设计方法,它是一种单因素有k个水平(k≥2)组的实验设计。即实验设计可设置一个对照或多个剂量组的实验方案。本设计保证每个实验动物都有相同机会接受任何一种处理,而不受实验人员主观倾向的影响。本设计应用了重复和随机化两个原则,因此能使实验结果受非处理因素的影响基本一致,真实反映出实验的处理效应。随机区组设计随机化完全区组设计,简称随机区组设计,又称配伍组设计,是配对设计的扩展,它将几个条件相同的受试者划分在同一个区组或配伍组,然后再按随机的原则,将同一配伍组的受试者随机分配到各实验组。该设计方法的优点是每个区组内的k个实验单位有较好的同质性,比完全随机设计更容易察觉处理间的差别。这种方法须特别注意的是要求区组内实验单位数与处理数相同,实验结果中若有缺失值,统计分析将损失部分信息。拉丁方设计拉丁方设计从横行和直列两个方向进行双重局部控制,使得横行和直列两向皆成区组,是比随机区组设计多一个区组因素的设计。在拉丁方设计中,每一行或每一列都成为一个完全区组,而每一处理在每一行或每一列都只出现一次,也就是说,在拉丁方设计中,实验处理数=横行区组数=直列区组数=实验处理的重复数。析因设计析因实验设计又称全因子实验设计,属于多因素、多水平单效应的设计。它不仅可以检验每一因素各水平之间的效应差异,而且可以检验各因素之间的交互作用。交互作用是指一个因素不同水平间的效应差受另一因素的影响,包括协同交互作用和拮抗交互作用。析因实验主要用于分析交互作用,当因素及水平数过多时,所需的实验对象数、处理组数和实验次数大幅度增加,故一般采用较简单的析因实验。含有较多因素和水平的实验一般采用正交实验设计[5]。

2生物医学动物实验的描述统计学

生物医学实验资料的类型

生物医学实验对实验对象(动物)进行干预后测定的观测指标通常有以下类型:①连续性数据:测定结果表现为有数字大小和单位的数据,统计上称定量资料,如生理、生化指标,体重值,器官重量等。②分类数据:测定结果表现为按某属性划分的定性类别,统计上称为定性资料,具体又可以分为二值资料、多值名义资料和多值有序资料。如某反应为出现或不出现,死亡或未死亡,有畸形或无畸形;病理损害的严重程度(无、轻度、中度、重度)等。

统计描述指标

描述性统计学(或归纳统计学)是对样本观察/测量数据频率分布的定量研究,描述性统计的目的在于:①对测量值或观察值进行归纳浓缩,用统计量、统计图或统计表的形式表现;②估计总体分布的参数。资料的整理与探索对于某一测量指标,一般应从文献资料中了解其分布类型。如果没有判断概率分布的理论基础,应重复以大样本测定,绘制样本的频数分布图(理论上样本量要大于100),并经统计学检验拟合其分布。数据的描述统计量①连续性数据的频数分布:通过对样本资料编制频数分布表或做茎叶图,以确定资料分布的类型、频数分布的集中趋势和离散趋势、估计总体参数,也便于发现离群值。②中心位置的描述统计量:描述数据分布的集中趋势,常用指标为算术均数、中位数、众数、几何均数等。③离散程度的描述统计量:描述数据分布的离散趋势,常用指标为标准差和方差、极差和四分位数间距、变异系数和离散系数等。④统计学图表:统计图包括连续性数据分布的直方图、茎叶图,表示数据中心位置和离散程度的点杆图(做图时表示均数和标准差)和盒须图(做图时表示中位数、极差、四分位数间距),描述构成比数据资料的百分条图、饼图,描述经时变化趋势的线图,以及预测和检验分布类型的概率-概率图(P-P图)等[6]。统计表具有简单、明了、易于理解、便于比较的优点。编制统计表时原则上应当重点突出、层次分明、避免层次过多或结构混乱。一般的统计表应为三线表,表中只有横线,无竖线和斜线。统计表的标目应层次清楚,不宜过于复杂。

3生物医学动物实验的假设检验

生物医学动物实验中最常见的情况是给予不同受试物后进行组间比较,通过统计学中的假设检验,说明受试物的作用。假设检验时应注意以下问题。

检验方法的选用依据

资料的类型和变量的数目不同类型的资料(定量、定性)的组间比较应采用不同的统计检验方法。单变量、多变量的`统计检验方法也各不相同。实验设计类型应该根据实验设计的具体类型选择对应的统计检验方法,以便得到处理组效应的真实结论。检验方法的前提条件选用假设检验方法前,应了解所分析的数据资料是否满足相应检验方法的前提条件,如t检验和方差分析等参数检验方法要求数据满足正态性和方差齐性,2检验要求样本含量大于40且理论频数大于5。

正态性检验及拟合优度检验

统计学假设检验须判定样本的频数分布是否符合某一理论分布,如符合要求就可按此理论分布来进行统计学处理。对正态分布可采用正态性检验,其他分布可用拟合优度检验。通常可通过查阅文献,了解实验参数符合何种理论分布。

方差齐性检验

连续性数据未达到参数法统计分析前提的第二种原因即为方差不齐。一般而言,数值愈大,其固有的变异性也愈大。例如,若某组动物的平均反应值为100,其数值范围可能为80~120;而另一组动物的平均反应值为300,其数值范围可能会扩大至240~360。解决方差不齐的措施是进行数据转换。若数据的标准差与平均值成正比,在统计分析前宜将数据转换为对数值之后再进行分析,据此,不仅数据的变异度与平均值大小无关,同时还可确保其更符合正态分布。若数据变异度增加幅度与平均值的关系不太明显,采用平方根转换则更易使数据的变异度与平均值大小无关。某些数据经对数或平方根转换后可能仍存在方差不齐,此时宜采用非参数检验。

单侧检验与双侧检验

检验假设选择单侧检验或双侧检验,应事先根据专业知识做出选择。一般而言,若研究目的仅须了解是否存在组间差异、实验者无法预测组间变化的方向以及实验者希望获得正负两方面的结果时,应采用双侧检验。若事先可预测组间差异的变化方向,实验者仅对某一方面的重要性感兴趣,实验者仅希望了解与对照组差异或正或负一个方向,则应采用单侧检验。此外,剂量设计预试验中应采用双侧检验,正式试验在了解相关信息后可采用单侧检验。

多重比较及多重性问题

生物医学实验经常在处理组和对照组之间做多个变量的比较。即使不存在真正的实验效应,也有可能纯粹由于偶然性而有一个或多个变量在5%检验水平出现显著性差别。除了上述均数多重比较导致Ⅰ类错误概率增加的多重性问题之外,其他的多重性问题还包括多次的中期分析、关注多个结局、亚组间的多重比较。处理多重性问题的原则包括:①预先计划进行多重比较;②限制比较的次数;③多重比较时采用更严格的界值标准;④多重比较具有生物学方面的依据。

观察值或实验对象的独立性

许多统计检验方法要求比较的观察值或实验对象相互独立,如二项分布的率检验、t检验和方差分析等。但是,有的生物医学实验中观察单位并不独立。例如,生殖和发育研究中就存在窝效应:由于遗传因素、宫内的发育环境和药物的代谢环境相似,与异窝胎仔相比,同窝胎仔之间对毒性效应的反应概率趋于系统,即同窝内数据为聚集性数据,这就是一种常见的非独立数据。在统计学分析时,忽略数据的窝内相关性具有潜在的风险;因同窝母鼠所产k个胎仔的观察值存在共性,其所提供的信息不及k个独立的来自不同母鼠所产胎仔所提供的信息;窝内相关性愈大,其信息量愈少。聚集性数据的均数标准误小于独立的数据,因此,若基于观察值独立的统计分析方法,就会增加犯Ⅰ类错误的概率,即假阳性的风险增加,降低实验的有效性。

历史对照数据的应用

某些情况下,尤其是在发生率较低的情况下,单项研究可能提示处理可影响肿瘤发生率,但无法得出明确的结论。可能想到的分析办法之一是将处理组的数据与来自其他研究的对照组动物相比较。虽然历史对照数据具有重要意义,但值得强调的是,众多原因可导致不同研究之间的变异度大于研究之内的变异度。动物来源、饲料及饲养条件,研究期限,研究中的动物死亡率、读片的病理学家等均可能影响最终的肿瘤发生率。故此,忽视这些差异,将处理组的肿瘤发生率与合并的对照组发生率相比较,可能得出严重错误的结果,并进而明显夸大统计显著性水平。Tarone[4]曾对历史对照组的比率数据分析进行过综述。

假设检验的局限性

首先,假设检验中的P值并未提供有关处理诱发效应大小的直接信息。某一受试物可诱发一定量的、反应的增加,但增加的幅度是否具有统计显著性则取决于研究的规模和数据的变异性。在规模较小的研究中,有可能错失较大、重要的效应,尤其是在检测终点测量精度不高的情况下。相反,在规模较大的研究中,较小、非重要的效应则具有统计显著性。例如,D药与C药相比,降血压效应相差近30mmHg,但因为例数仅10例,假设检验未发现显著性差异(P=);相反,B药与A药相比,降血压效应仅相差,但因为例数达500例,假设检验却发现存在显著性差异(P<)。由此可见,统计学显著性与效应大小无直接相关性。因此,愈来愈多的统计学家主张以处理组与对照组差异值的95%置信区间表述处理的效应。据此,若处理反应的增加值为10个单位(95%置信区间3~17单位),则该区间包含真实差异的几率为95%。若置信区间的下限大于零,则双侧检验的P值小于。其次,假设检验无法消除实验设计或实施不当所带来的影响。虽然前述的分层分析等有助于发现真实的差异,但若实验设计存在偏倚,或实验实施过程中存在偏差或失误,假设检验方法一般也于事无补。因此,在生物医学实验过程中应注重对实验设计或实施过程进行严格的质量控制和质量保证措施,强化GLP规范意识。其三,对统计学分析本身的质量控制和质量保证也是确保研究质量的重要环节。所用统计分析软件包应经过充分的认证,以确保分析结果的准确、可靠性。数据的录入、核对和分析结果的报告与归档,均应制订并严格执行相关的标准操作规程。综上所述,在动物实验研究的多个环节,统计学中的相关理论和方法都能够发挥重要作用。统计学不仅可以保证结果的科学性和可靠性,在很多情况下也可以极大地提高研究效率,节约研究成本。在这里还必须强调,除了实验后期的数据分析以外,在实验方案的制定阶段也需要统计学人员的早期介入,这样有助于避免实验设计出现大的偏差和漏洞,有利于研究目标的顺利实现。

从20世纪70年代中期开始,就有人尝试用各种办法向动物体内转移外源基因。如将牛奶成分中特有的基因转移到白鼠体内,这些外来基因在白鼠体内重组后,白鼠分泌的乳汁便含有牛奶成分。这种通过人工方法获得外来基因的白鼠,称为转基因鼠。 转基因动物技术的核心,是把遗传的功能单位——基因转移到动物体内,使它成为动物体内的一部分。被转移的基因可以来自同种或异种动物,也可以来自植物或微生物。这样一来,就打破了物种之间的界线,也可以说动物能与植物、微生物杂交了。不过目前的杂交是低水平的,只限于主管一两个性状的一两个基因。随着科学技术的发展,一次可以转移的遗传信息将越来越多,那时就可以实现真正意义上的动植物之间的杂交。从科学上讲,这将是一个大突破。 目前,世界上已报道了多种生产转基因动物的方法,但真正成熟并可以稳定生产转基因动物的方法只有两种,即显微注射DNA的方法和精子介导的基因转移法。 显微注射DNA的方法是对单细胞的胚胎进行基因操作,涉及复杂的操作步骤。首先是要准确掌握母畜的性周期,在此基础上加以人工调节,使母畜在预先确定的时间排卵,保证获得大量的刚刚受精的单细胞胚胎。第二步是用手术或非手术的方法收集单细胞胚胎,经短暂的离心处理后,放在显微镜下用口径1 μm玻璃微管向细胞核注射500~600拷贝基因。然后把经过DNA注射的胚胎移植到另外一头处于相同性周期的母畜的体内。经过这样处理后,在后代中就会出现1%~3%的转基因动物。效率虽然不高,但结果相当稳定。全世界已在各种动物身上进行了上万次的试验,都能生产出转基因动物。 精子介导的基因转移是把精子作适当处理后,使其具有携带外源基因的能力。然后,用携带有外源基因的精子给发情母畜授精。在母畜所生的后代中,就有一定比例的动物是整合了外源基因的转基因动物。同显微注射方法相比,精子介导的基因转移有两个优点:首先是它的成本很低,只有显微注射法成本的1/10。其次,由于它不涉及对动物进行手术处理,因此,可以用生产牛群或羊群进行试验,以保证每次试验都能够获得成功。 生产转基因动物的研究自20世纪90年代以来日趋活跃,转基因动物技术的实用意义是:①生产出性状优良的家畜家禽,如长得快的,繁殖力高的,能抗病的等;②利用动物体作为反应器,生产珍贵的蛋白质,如一些只能从人体内提取的蛋白质;③利用动物作研究模型,比如,知道高血压症是由某种原因造成,可以生产一些高血压小鼠,让医生在小鼠身上试用各种疗法;④生产玩赏动物,如同猫一样大的小马,如同鼠一样大的兔子,以及各种不同毛色和花纹的观赏动物。 在转基因动物方面,我国也取得了许多可喜的成果,目前已获得了转基因鱼、兔、鸡等多种转基因动物。1998年2月中国科学家又获得了在所分泌的乳汁中含有蛋白凝血因子X的转基因山羊。

关于原生动物的国际研究论文题目

动物行为学的形成与发展 贾秀英 20世纪60年代以来,动物行为学的研究就受到各国科学家的关注。欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展作出了重大的贡献。70年代以来,随着人们对动物行为研究重要性的认识,有关的科研项目日益增多,动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。它除了研究动物行为本身外,还把研究内容从行为维系群体的作用,扩展到行为的个体发育进化史、行为的控制及社会性组织等方面。通过这些研究,使动物行为学得到了进一步的发展,并已逐渐发展为一门不仅涉及行为学,而且涉及到生态学、生理学、心理学、遗传学、进化论、社会学和经济学的一门综合性学科。一、动物行为学的研究历史20世纪以前是动物行为学的萌芽时期,是动物行为学经历的一个缓慢发展的阶段。早在旧石器时代(34000~10500年前),人们开始注意观察周围的动物,随着动物家养的开始,人类也需要了解动物的生活周期和行为。在文明时代的早期,古埃及人开始尝试人工孵卵。古希腊的亚里斯多德(384~322BC)开始了观察、描述动物行为的新纪元。在他的论著中,记录了540种动物的生活史和行为,对后人关于生命的认识方面产生了相当大的影响。17、18世纪,研究动物行为的人更多了,开始了比较不同物种行为的研究和行为的理论探讨。如德国人约翰(Johunn Pernaller)研究了不同鸟的行为差异,涉及取食地、社会行为、筑巢、领地、季节性羽毛色彩变化、迁徙、鸣叫和育雏等方面。法国的勒雷(Chorles George Lereg)对狼、狐的捕食行为及野兔的恐惧表现有过生动的描述,提出了动物依靠它们的记忆和生活经验能够聪明地生活。1859年,达尔文的《物种起源》的发表,对动物行为学的研究产生了深远的影响。他的《人类的由来》(1871)一书研究比较了人与动物,及本能行为。19世纪末,人们使用述宫,研究老鼠的学习行为。劳埃德( MOrgun)研究鸡的本能、学习、模拟行为。现代行为学中许多术语,如Behaviour(行为)、Animod Behaviour(动物行为),都首次出现在他的论著中。20世纪是动物行为学迅速发展和真正延伸的世纪。霍布豪斯(Hobhouse)在1901年发现了猴及其它动物能使用一定的工具(棍、箱子)得到食物。1906年,动物学家詹宁斯()对原生动物的行为进行了详细研究,写出了《原生动物的行为》一书,这是第一本专门论述动物行为的著作。柏林的海因罗特(Oskar Heinorth)在1871年至1945年间,详尽研究了多种鸭、鹅,比较了它们的运动方式、解剖学特征、社会行为、鸣叫及繁殖行为,并且发现了灰雁从孵卵箱中孵出后的印记行为。他独自阐述的同源性学说,现在还被许多人认为是行为学真正诞生的标志之一。动物学家罗曼内斯( Reimarus)发展了达尔文的思想,并正式建立了比较行为学这一学科,为现代的行为生物学奠定了基础。随后摩尔根()和杰姆斯(),以及劳埃波()等都在方法、概念上对行为的发展做出了贡献。 1931年至1941年,欧洲著名的行为生物学家廷伯根和劳伦兹在自然和半自然条件下对动物进行了长期的观察,发表了诸如“社会性鸦的行为学”、“鸟类环境世界中的伙伴”、“关于本能的概念”、“对雁鸭类行为的比较研究”等论文,建立了物种的行为图谱,发现了所研究的行为型的功能。提出了显示、位移、仪式化等等新概念和新的研究课题。特别是劳伦兹提出的“印记”这一术语,极好地说明了先天性和后天获得性行为的结合问题。在行为分析、行为生态方面作出了很大的贡献。二、动物行为学的现代进展近年来,动物行为学的研究获得了蓬勃的发展,主要是把动物行为与生命科学中许多其它的许多分支学科相互渗透在一起,形成了许多新的研究领域,从不同的角度进一步完整、系统地阐述动物行为的原因、机制、发生或发育。进化与适应功能等问题。动物行为学的分支很多,不可能在此全面论述,本文仅以行为遗传学和行为生态学为中心,作一简要介绍。1.行为遗传学 行为遗传学是用遗传学方法研究行为的遗传基础。自1960年,美国学者Thompson第一个总结了有关资料,写成《行为遗传学》一书,从而宣布这一新学科的诞生。其后,相关研究大量涌现。10年以后,一份专业期刊,《行为遗传学》问世。1967年,Benzer第一个通过人工诱导和选择的方法得到了果蝇的行为突变体,从而为行为遗传学的研究开辟了道路。从此以后,行为突变体的研究很快在果蝇、线虫、草履虫、细菌及其他生物的研究中大量开展起来。目前,已在分子水平分析的基础上,进一步作行为基因的分离、克隆和转移的研究。行为遗传学为动物行为学的研究开辟了一个新天地,对于阐明行为遗传的规律和机制都具有重要意义。2.行为生态学行为生态学主要是研究生态学中的行为机制、动物行为的生态学意义和进化意义,在理论及方法论方面是动物行为学中发展最快、最为活跃的一个领域。行为生态学主要涉及到取食行为生态学。防御行为生态学、繁殖行为生态学、社会生态学、时空行为生态学(如栖息地的选择、定向和导航、巢域和领域现象等),以及行为生态学预测等内容。其中,在社会生态学或社会生物学方面,近年来取得了突出的进展。对鸟类社会行为的研究、(1974)对人类社会行为的研究,以及 Frisch对蜜蜂社会行为的研究,奠定了社会生物学的基础。1975年, Wilson出版了《社会生物学》一书,系统地介绍了这门学科的观点、理论体系和研究方法。社会生物学把达尔文自然选择的概念应用于社会行为的研究,又把生态学、行为学、遗传学和进化沦加以综合,提出了内在适合度和亲缘选择的新概念。这些新概念把社会行为的研究提高到了一个新的高度。目前,这一领域所展示的迷人前景正吸引着越来越多的科学家。尤其是关于行为经济学和进化稳定对策(ESS)的研究,正显示着强大的生命力。尽管在我国这一领域还几乎是个空白,但随着这一学科的迅猛发展,也必将引起我国学术界的巨大兴趣。动物行为的研究在我国正处于起步阶段,研究的内容主要是描述性的,在理论研究方面,在研究的广度和深度方面,与国外存在着很大的差距。到目前为止,国内仍没有形成专门的动物行为学教材、期刊。但据已公开发表的有关论文和资料显示,我国在动物行为某些领域方面的研究已取得了一定的进展。

王家楫1898年5月5日出生于江苏奉贤从3岁起就在自家书房读四书五经,6岁时开始在父亲任校长的肇文书院接受教育,一直到16岁。此后,他先后在上海江苏省立第一商业学校、江苏南通私立专门纺织学校预科和南京私立金陵大学高中部学习。 1917年7月,王家楫考取南京高等师范学校专攻农学。1920年毕业于南京高等师范学校1920年,当王家楫在南京高等师范学院即将毕业之时,适逢秉志从美回国执教;“在他身上,每句话和每个动作都代表了一种尊严”。流露出王家楫对秉志的崇敬,并在他门下悉心探索。王家楫迷上了达尔文的物种起源与进化,通过显微镜他认识了蛋白质小块和千奇百怪的微小生物,窥见了自然界生命的绚丽多姿。他如饥似渴地拼命吸取书本上和自然界展现在他面前的生命发展进化的知识,并很快地爱上了原生动物,因为在这个生物家族中,他看到了远古动物和植物分化的共同祖先的痕迹。1921年6月毕业后任南京国立东南大学附属中学 自然和生物学教员。1922年7月-1924年11月,被刚创立的中国科学社生物研究所聘为助理员,师从我国当代生物学泰斗秉志教授门下潜心钻研和学习,与此同时,于1921年7月至1923年6月注册在东南大学生物系带职学习,补足大学本科毕业 的学分,1923年6月获国立东南大学农学学士学位。1922年7月—1924年11月,被刚创立的中国科学社生物研究所聘为助理员,师从我国当代生物学泰斗秉志教授潜心钻研和学习。与此同时,于1921年7月至1923年6月注册在东南大学生物系带职学习,补足大学本科毕业的学分。1923年6月获国立东南大学农学学士学位。在秉老指导下,进行原生动物的研究工作。他广泛收集有关文献,对南京地区的原生动物进行了广泛的采集,于1925年发表了他的第一篇论文《南京原生动物之研究》。这篇论文也是我国关于原生动物研究的第一篇论文,标志着我国原生动物学研究的开端。 1924年获国立东南大学农学士学位1925年1月,王家楫以优异成绩考取江苏省公费留学生,赴美国费城宾夕法尼亚大学动物系深造。经过三年刻苦努力,于1928年获哲学博士学位,同时被授予优秀生物工作者金质奖章。1925年首次在我国的刊物上发表了《南京原生动物之研究》,使他在学术界崭露头角,标志着我国原生动物学研究的开端。在此期间,即1925年1月-1928年9月相继被聘为美国韦 斯特生物研究所访问学者和林穴海洋生物研究所客座研究员。1925年1月,王家楫以优异成绩考取江苏省公费留学,赴美国费城宾夕法尼亚大学动物系深造。经过三年刻苦努力,于1928年获哲学博士学位,同时被授予优秀生物工作者金质奖章。他的论文《淡水池塘原生动物季节分布的生态学研究》,是对原生动物生态学研究的继续。在此期间,他还在美国的《科学》(Science)等权威杂志上连续发表了有关原生动物分类、生理、生态的论文,引起美国生物学界的高度重视,于是先后被聘为美国韦斯特生物研究所访问学者和林穴海洋生物研究所客座研究员。1928年9月,美国耶鲁大学以高薪聘他为斯特林研究员。1928年获美国宾夕法尼亚大学哲学博士学位;1929年,王家楫获悉外国要派科学考察团来华采集标本,他深感炎黄子孙的责任,他想:中国的生物资源属于中国人,中国人自己应加强研究。他决定放弃耶鲁大学提供的优越的工作和生活条件,回国开拓中国原生动物学的研究事业。 王家楫回国后被聘为南京中国科学社生物研究所动物学部研究教授兼任中央大学生物系教授,讲授普通动物学、无脊椎动物学、组织学及胚胎学。经4年时间,他的考察足迹北到齐鲁、南抵闽粤、西迄川康、东濒海疆,对江浙、皖赣的调查尤为详尽,率先取得了我国原生动物学研究的第一手资料,并发现了许多海洋与淡水原生动物的新属种,为深入开展我国原生动物区系调查奠定了基础。担任所长后,他立即创刊Sinensia,不仅为我国科学工作者发表科研成果提供了一个宝贵的园地,结束了研究论文只有寄到国外才能发表的历史,同时,使研究所迅速地与世界29个国家的200多个研究机构、国内66个单位建立了广泛的学术交往和业务联系。 1934年,王家楫在江西庐山同我国动物学家一道发起成立中国动物学会。1937年抗日战争爆发,研究所被日军夷为瓦砾,他身为所长,将妻儿家小留置于上海,率动植物研究所人员撤离南京西迁到四川北碚。1944年5月动植物研究所分建为动物研究所和植物研究所,王家楫任动物研究所所长。抗战胜利后,随研究所迁到上海。1948年,他当选为中央研究院院士。同年应英国文化委员会李约瑟教授邀请赴英国考察,历时3个多月。返国后,正值国民党当局命令各研究所迁台。王家楫和大多数研究所所长一道,展开护所斗争,不顾国民党的威逼利诱,毅然留在祖国大陆,为新中国的科技事业保留了一批人才和科研设施。 1949年5月上海解放。8月,上海军管会任命王家楫为中央研究院沪区委员会常务委员兼动物研究所所长。1949年7月,他应邀参加了在北平召开的中华全国第一次自然科学工作者代表会议筹备委员会。此后,他参加了改组中央研究院和筹备中国科学院的工作。1950年组建中国科学院水生生物研究所,王家楫任所长。 1950年他发表的《壁累枝虫之纤维系统》论文,采用蛋白银染色法,最先发现缘毛类纤毛虫虽然虫体纤毛退化,但膜下纤维系统仍然存在,这对研究原生动物的系统发育具有重要意义。1952年参加“九三”学社,任中央常务委员兼上海分社副主 委,1954年兼任“九三”学社武汉分社主任委员,选聘为中国科学院学部委员。1955年6月被聘为中国科学院生物学地学部(后为生物学部)学部委员。 王家楫先生是中国原生动物学的奠基人,早年积极开展生物科学考察,获得中国原生动物、淡水轮虫分类及生态学研究的第一手资料,发现原生动物新种近百种。《珠穆朗玛峰地区的原生动物》是第一篇关于珠峰原生动物的论文,在国际上引起了重视;《中国轮虫志》专著首次对分布在我国沼泽、池塘、湖泊和水库内常见轮虫252个种形态、生理、生态及亲缘关系进行了描述;对中国原生动物学的创建与发展做出了重要贡献。1955年选聘为中国科学院院士(学部委员)。 1960年,由王家楫任主编的《中国淡水轮虫志》正式出版发行。该专著首次对分布在我国沼泽、池塘、湖泊及水库内常见轮虫种类进行详细的分类和描述。内容包括已观察到的种类252种,分隶于79属,15科。其中有4个新种及2个新族,自“目”到“属”的特征都扼要地加以叙述,并附有检索表,对种的描述特别详细。所有的252种都附有一个或一个以上的图像,共计533个,归纳成27幅图版。对轮虫的亲缘关系以及形态、生理、生态等问题,都做了深入的探讨。这项成果获1978年全国科学大会奖和湖北省科学大会奖。 1976年12月19日凌晨,王家楫先生因病在武汉不幸逝世。

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18世纪末、19世纪初,德国诗人、自然科学家 歌德认为有机界的多样性是从物质的神圣统一性与第一原理衍生出来的,即由共同的原型所组成。德国自然哲学家、生物学家L.奥肯根据自然哲学思想与不确切的观察,提出由球状小泡发展成的纤毛虫是构成生命的共同单位。学者们寻找动植物原型的思想对细胞学说的提出有一定影响。19世纪20、30年代,有些学者提出“小球”可能是植物或动植物的基本结构。其中法国生理学家.迪特罗谢曾明确指出所有动植物的组织和器官都由小球构成。但是他所指的小球比较含糊,有时是细胞,有时是细胞核,也有时甚至是早期显微镜缺陷所造成的衍射圈。与此同时,有些学者开始采用消色差显微镜。1831年,英国植物学家R.布朗在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。1835~1837年,捷克生物学家.浦肯野及其学生.瓦伦廷对构成动物某些组织的“小球”进行描述,并提到与植物细胞有相似性。1838年德国植物学家.施莱登发表《植物发生论》,提出只有最低等的植物,如某些藻类和真菌是由一个单细胞组成的。高等植物则是各具特色的、独立的单体即细胞的集合体;因而认为细胞是组成植物的基本生命单位。他还认为细胞的生命现象有两重性:一方面细胞是独立的,只与自身生长有关;另一方面又是附属的,是构成植物整体的一个组成部分。他研究植物的个体发育、发展了R.布朗关于细胞核的看法,认为核与细胞的产生有密切关系,并把它称为细胞形成核(cytoblast)。他描述了先由粘液颗粒长成细胞形成核,再在其表面出现小囊,逐步形成细胞的过程。他认为所有显花植物都具有共同的细胞形成规律。德国动物学家 .施万于 1837年10月,获悉.施莱登的研究成果而受到启发,认识到从细胞核入手对论证植物细胞与动物细胞的一致性有重要意义。他于1839年出版《动植物的结构和生长一致性的显微研究》,提出了细胞学说。他通过对蝌蚪脊索细胞和不同动物软骨细胞的研究,阐述了动物细胞与植物细胞的相似性。他把动物的永久性组织分为5类,分别研究了血细胞,指甲、腱、骨、齿、肌肉、神经等,证明它们都是有核的细胞或是细胞分化的产物。他接受.施莱登的观点,并发展为细胞可由细胞内或细胞间的一种无结构物质即细胞形成质(cytoblastema)产生。他根据研究结果提出一切动物和植物都是由细胞组成的,有机体的各种基本组成都有一个共同的发育原则,即细胞形成的原则,并认为细胞是生命的基本单位。一切有机体都从单个细胞开始生命活动,并随着其他细胞的形成,不断发育成长。他还明确指出细胞有两类现象,一类是塑造现象,与细胞由分子组成有关;另一类是代谢现象,与细胞本身组成成分或周围的细胞形成质中发生的化学变化有关。细胞学说建立后的主要进展是原生质理论的建立和动植物细胞有丝分裂、减数分裂一致性的证实。继1835年法国原生动物学家F.迪雅尔丹将根足虫的内含物称为肉浆,1839年浦肯野把动物胚胎细胞内的物质,称为原生质。1844年 内格利发现植物细胞壁内有一颗粒状的无色粘液层,同年莫尔称它为原囊,1846年又称它为原生质。1850年.科恩证明肉浆和植物原生质为同一物质。以后M.舒尔策于1861年证实植物和动物的原生质和最低等生物的肉浆是同一物质。1844~1846年 内格利和 莫尔提出植物细胞通过分裂形成,但并不排除细胞游离形成。1852年,德国动物学家R.雷马克与德国病理学家.菲尔肖分别明确指出动物细胞分裂的普遍性,并由.菲尔肖于1855年总结提出“一切细胞来自细胞”的名言。但他们并未正确认识细胞分裂过程,而且也未完全排除细胞游离形成。直到19世纪70年代和80年代中期,通过德国植物细胞学家.施特拉斯布格、德国细胞学家W.弗勒明等许多学者的努力,才正确阐明了动、植物细胞有丝分裂的过程,并证明它遵循着共同的规律。比利时胚胎学家贝内登于 1883年发现马蛔虫性细胞染色体数目的减少是对于细胞减数分裂的认识的开始。后来德国动物学家H.亨金于1891年指出减数过程是染色体配对及染色体对之间的分离,并指出了脊椎动物、植物和昆虫细胞减数分裂的一致性。但是H.亨金的研究成果在当时并未得到承认。1905年英国植物学家.法默和生物学家.穆尔在总结前人工作的基础上,进一步证实了动、植物细胞减数分裂的统一性,以及两者之间的某些差异。 本文主要论点是1&2.

有关生物研究的论文

细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!

细胞因子的生物学活性

关键字: 细胞因子

细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。

一、免疫细胞的调节剂

免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)

二、免疫效应分子

在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。

三、造血细胞刺激剂

从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。

四、炎症反应的促进剂

炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。

五、其它

许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。

细胞衰老的分子生物学机制

摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。

关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究

细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。

细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。

衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。

1 细胞衰老的特征

科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。

衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。

2 分子水平的变化

①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。

3 细胞衰老原因

迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。

差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。

自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。

英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。

生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。

端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。

遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。

参考文献:

[1]郭齐,李玉森,陈强,等.脱氧核苷酸钠抗人肾脏细胞衰老的分子机制[J].中国老年学杂志,2013,33(15):3688-3690.

[2]胡玉萍,吴建平.细胞衰老与相关基因的关系[J].中外健康文摘,2012,09(14):35-37.

[3]孔德松,魏东华,张峰,等.肝纤维化进程中细胞衰老的作用及相关机制的研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2012,26(05):688-691.

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有关动物实验的研究论文

动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位。下面是我为大家整理的动物细胞工程论文,供大家参考。

摘 要 动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位,本文就如何提高学生对本门课程的学习兴趣作一探讨,以为动物细胞工程这门课程的教学改革提供参考。

关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学

中图分类号:G424 文献标识码:A

Interesting Teaching of Animal Cell Engineering

XU Yipeng

(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory,

College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)

Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline, animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course, in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.

Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching

细胞工程是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程,是理论与实践相结合的典范,在现代生命科学的研究中,细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台,代表着现代生物工程最新的发展前沿,在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用,在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分,主要内容包括:细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革,笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。

1 合理定位课程,让学生充分认识到本课程的重要性

我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设,学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习,这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程,其教学目的也必然有别于必修课程。因此,教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理,而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造,让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程,而是一门理论和实践结合非常强的课程,是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为,在教授此课程时,需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心,联系现代生物技术产业,使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和 方法 及其应用。

2 上好第一节课,吸引学生眼球

上好第一节课,也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分,大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来,但是却不能引起学生的兴趣,笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时,笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座,以激起学生的兴趣。

3 紧跟时代步伐,更新教学内容

目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、__勇版《细胞工程》(高等 教育 出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等,笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多,但生物技术发展日新月异,教材的更新速度根本无法赶上,因此,必须及时查阅相关文献或信息,传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。

4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识

单纯理论的讲课效果,或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好,因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识,这样一来,学生课上的专注度明显提高,收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时,笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目,其中就有不少抗体制备技术,这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时,引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件,让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时,引入广州“代孕事件”。

5 合理利用多媒体技术

动物细胞工程是一门综合性很高的课程,传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用,通过多媒体技术,我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息,甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时,可以发散学生思维,不但可以补充书本内容,也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时,可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时,可引入《人兽杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时,可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息,可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口,也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来,多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用,否则就主次不分,学生把握不住重点,效果就会适得其反。

6 在讨论中实践实验

笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验,实验内容为细胞培养的基本过程,基本为验证性实验,但这并不妨碍学生对知识的学习,这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前,笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等,让学生思考视频中实验人员的操作规范问题,让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中,引导学生对比实验前后结果,得出自己的结论,比如在做细胞培养基过滤实验时,教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况,判断污染微生物的类型,从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。

7 结语

动物细胞工程是一门综合性非常强的课程,唯有调动其学习的兴趣,学生才有学习积极性,才有可能得到好的教学效果。通过这两三年的兴趣教学法,笔者所教授的动物细胞工程深受学生喜爱,学生有时更简称笔者为“细胞老师”。当然,对于动物细胞工程课程,除了兴趣教学法外应当还有 其它 教学方法 与之相辅相成,共同达到良好的教学效果。

摘要对生物工程专业的动物细胞工程实验进行了开放式实验教学模式探讨,通过实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文 报告 、实验 总结 等5个教学环节的实施,达到了较好的教学效果。同时分析了此种教学模式存在的问题与改进 措施 ,以为切实搞好开放实验教学活动提供参考。

关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学

AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design,project discussion,experiment operation,experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While,existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.

Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology

西南科技大学地处四川省绵阳市,是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业,其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科,对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面,较强的实验、实践能力和创造能力。因此,笔者在优化理论教学的同时,也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学,强化实验与实践能力的训练,培养学生的动手能力,激励学生学习兴趣和创新精神,提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验,且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设,实验方法刻板,学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发,限制了创造性思维的发展,不能充分调动学生的积极性和能动性。因此,生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来,西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入,大大改善了本科生实验条件。2010年,生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机,根据实际情况,申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”,得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中,不仅考虑了实验室软、硬条件的改善,同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。

1课程简介

《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课,主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分,在课程的教学过程中,动物细胞工程的实验周期相对稍短一些,同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些,因此,在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。

2教学形式

教学共分为5部分内容,包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。

实验方案设计

笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中,发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理,在课程结束时,安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立,该设计既是理论课程的一个结课报告,也是本实验的一个实验指导。为节省材料,将学生分成几个大组,每个大组8个人,然后每个大组再分成4个小组,每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠,每个小组的学生根据自己的兴趣,可自由选择目的细胞,包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞,便于同学之间的相互交流和学习,同时也节约了材料。

该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案,包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中,要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项,这就要求学生认真思考自己所需要的材料,因为每组学生所做的细胞不同,采用的培养及纯化方法也不相同,所需要的材料也不相同,包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管,甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性,而不再像以前一样由老师准备好所有器材,自己只需要按照老师指定的步骤,将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。

方案讨论

方案设计好以后,教师进行修改,主要指出一些原则上的错误,让学生进行改进,然后进行交流。挑选一个比较典型的小组,向大家汇报,让同学来指出其设计上的不足,再在老师的指点下,比较自己的方案,这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后,给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像,详细介绍在操作中的注意事项,特别是一些细节问题,让同学们事先有所了解。

实验操作

大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改,经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材,自己进行清洗、包装和灭菌处理,配制所需的试剂,按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中,由于细胞生长的进度不同,同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾,实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式,保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中,要求学生每天来观察细胞生长情况。

实验论文报告

该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告,要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的,由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多,多种方法大多可以使用,学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行,但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细,以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分,要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符,应分析原因,列出改进措施。最后,要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。

实验 总结

课程结束后要对此次实验的情况进行总结,对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节,及操作上的一些不正确的地方,让学生明白自己的不足之处。

3教学效果

此次开放实验教学,总体来说还是取得了较为满意的效果,与以前传统的实验教学方式相比,该教学主要达到了以下目的[3-4]:

真正做到了理论和实践相结合

由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程,在课程讲授过程中,会涉及到许多与实验操作有关的知识,而学生以前并没有相关知识的积累,讲解起来非常空洞。比如,在讲授原代细胞的制备方法中,会包括酶消化法和组织块法2种方法,这2种方法有何优缺点,应怎样根据实际情况进行选用等,这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识,而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。

另外,由于要求学生自己动手设计实验方案,而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上,这就要求学生在实验方案设计的同时,必须理清楚方案设计的理论依据,同时也培养了同学们查阅资料、阅读 文献的能力。

有效培养了学生的动手能力、思维能力,训练了从事科研工作的基本功

由于实验带教老师仅指出实验的名称,提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等,其余由学生通过阅读教材、查阅资料,明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容,并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中,学生始终处于主体位置,教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能,完成整个实验,包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战性,试验结果不是预先知道的,学生必须对实验中出现的异常现象及时分析,并提出相应解决办法,这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的 科学态度,调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作,平时大家都不太重视,而通过实验,就有了切身体会,有的同学在做过滤除菌制备培养基时,由于无菌工作未作好,导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同,也进一步拓宽了学生的知识面,充分挖掘了学生的创造才能,促进学生科学素质的提高,培养学生的综合能力。

实验结束后要求学生按照 论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说,撰写论文是一件遥不可及的事情,现在他们具有了论文的素材,就可以模仿科技论文的写作要求去完成,使学生获得了撰写科研论文的训练,掌握了从事科研工作的基本功。

加强了老师和学生之间的交流,增进了师生感情

由于学生频繁出入实验室,与老师接触的时间增多,师生之间可广泛的进行交流,可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。

培养了责任心和科学态度,提高了兴趣,增强了自信心

实验分小组,做到任务到人,每个人对自己培养的细胞都爱护有加,这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同,同学之间是用自己的劳动成果做比较,都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验,获到了很好的结果,会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气,但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上,在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外,由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行,增进了同学的团结、互助、协调的精神。

提高了师资队伍水平和实验教学质量

开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的 发展水平,涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响,对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用,这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路,是培养学生创新能力的必备条件。

4存在的问题与改进措施

实验室配套设施不完善

由于实验人数剧增、延续时间较长,仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作,所以,大部分操作都在超净台上进行,这样就造成对超净台需求的矛盾。而且,因为同学们大多是新手,操作时非常小心、谨慎,这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验,设备流动速度慢,同学们等待时间较长。另外,由于学生人数多,人流量大,导致无菌室有名无实,也由此使一些同学的实验材料被污染。

增加了教师的实际工作量

设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备,缓解实验室设备紧张的压力,在一个规定的时间段,采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验,同学们无论中午、晚上,只要有时间就可以到实验室做实验,由于学生以前没有受过这样的训练,教师必须随时在场给学生提供帮助,这就要求教师做出更多的奉献。另外,由于学生采用了各种各样的材料,教课老师需要查阅大量的资料,自己做一些预备实验,这样才能更好地指导学生。

加大了实验费用开支

实验要求学生自己准备实验材料和试剂,这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料,从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致,虽然老师在审阅设计方案时,取消了一些耗费较大的项目,但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料,也造成了实验开支的大大增加。

5结语

与课堂理论教学相比,实验教学更有利于培养学生的创新能力,实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所,是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事,综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。

6 参考文献

[1] 常东胜,李涛,李静平.开放式实验教学模式的探讨[J].齐齐哈尔医学院学报,2005,26(7):810-811.

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生物医学动物实验研究论文

1实验设计

在开展生物医学研究时,研究者通过正确地运用统计学知识,可直接影响研究的质量。统计学设计的任务在于对研究的部署、实施,直到研究结果的解释进行系统的安排,力争做到以最少的人力、物力获得可靠的结论和信息。其目的在于确定某种处理是否会表现出某种特定的效应。在实验设计时应遵循惟一差异原则,即在进行两组比较时,两者之间仅有因处理因素不同而引起的差异,而其他实验条件相关的非处理因素都应保持等同。然而,处理组与对照组在反应上表现出的差别并不一定意味着是处理的结果。另有两种引起差别的可能性,即偏倚和偶然性。偏倚是指系统性差别,它不是因组间在处理上的不同所引起。生物医学实验中统计学设计和分析的目标就是消除潜在的偏倚,减少偶然性[2]。

实验的偏倚和控制

偏倚是在研究中从设计到实验实施和结果分析的各环节存在一些人为的、有系统倾向的非随机误差,它不是由于抽样造成的,而是某种偏性使得实验结果偏离它的真值。从所选择的生物医学问题到研究方案的制订与实施、实验的完成过程、实验的分析与解释,乃至实验结果的发表,均可能存在各式各样的偏倚[2]。这种偏倚常常表现为系统误差。偏倚的大小取决于研究的方法和具体的实验条件。常见的偏倚主要有选择性偏倚、观察性偏倚和混杂性偏倚。必须认识实验过程的偏倚,从实验设计起直到整个研究过程结束均要加以控制。正确的实验设计可控制选择性的偏倚,事前人为控制和采取相应的措施可避免和减少观察性的偏倚。对于混杂性偏倚,可将重要的混杂因素在设计阶段进行分层随机设计,使混杂因素在组间分布均衡;在统计分析阶段将混杂因素作为分层因素或采用有协变量分析方法,以消除混杂因素的影响。只有有效地控制或消除偏倚,方可减少结果的假阳性或假阴性。

减少偶然性的潜在影响

偶然性因素的作用可以减少,但不能完全排除。因为即使是在精心实施的研究中,接受同样处理的动物,其反应也不可能完全一样。适当的统计分析可使实验人员评估出现假阳性的概率,即根本不存在处理效应的情况下观察到差异的概率。这种概率越小,实验者发现真实效应的可能性就越大。为了更有把握地检测出真实效应,有必要减少偶然性的作用,并通过实验设计确保能在“噪声”之上识别真正的“信号”。

实验设计的要素

要消除生物医学实验中潜在的偏倚,减少偶然性,就应对实验对象、处理因素和实验效应这三个实验设计要素,按照对照、重复、随机化和均衡四项原则进行周到的设计与控制[3]。实验对象实验中处理因素所作用的对象称为实验对象。不同性质的实验研究需要选取不同种类的实验对象,一个完整的实验设计中所需实验对象的总数称为样本含量。生物医学试验中考虑动物实验对象时应关注以下几个方面:①动物种属的选择:选择实验动物的种属与品系时,尤其需要注意其背景反应的水平。为了将反应“信号”水平最大化,常常意味着应避免选择那些背景反应水平极低的动物种属或品系,但如果采用过度反应的动物种属或品系也同样会出现问题。动物物种选择中的其他问题,无论是实际问题(寿命、体型、易得性、对动物学特征的了解情况)或是理论问题(生化、生理或解剖结构与人的相似性),都需要从专业的角度认真加以考虑和权衡。②动物的数量:虽然从统计设计角度考虑可得出某项实验所需的动物数(样本含量),但所得出的数值往往很大。因此,虽然样本含量估计是保证结论可靠性(精度和检验效能)的前提,但基于实验的可操作性及经济原则方面的考虑,应结合统计学的计算结果与以往的生物医学研究经验予以确定。③动物的体重与年龄:为确保实验对象的同质性,实验中所使用的动物体重与年龄应尽可能相近;动物体重的标准差不应超出平均值的10%;啮齿类等小动物年龄相差不应超出1周,大动物年龄相差不应超出1个月。④动物的分层:为了准确检测一种处理因素引起的差别,各处理组在可能影响实验结果的其他非处理因素方面应尽可能具有同质性。当存在动物亚系间的差别时,有两种方法可得到更为准确的结论。一是在结果分析阶段将亚系作为一个“分层变量”处理,包括对两个亚系的结果进行单独分析,然后将结果综合,得出处理效应的总结论;二是将亚系作为实验设计的“区组因素”,这种情况下可使对照组与处理组中每个亚系动物数量相等。除以上所讨论的“亚系”之外,其他的非处理因素,如性别、窝别、体重段等也可作为分层变量进行局部控制,并据此进行分层随机化分组。处理因素设计实验研究时,要明确研究中的处理因素和影响实验效应的非处理因素。研究者希望通过对研究设计进行有计划的安排,从而能科学地考察其效应大小的因素称为处理因素或实验因素;研究者往往忽略对评价实验因素作用大小有一定干扰的重要的非处理因素或非实验因素(如动物的窝别、体重等);其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差。实验结果是处理因素和非处理因素共同作用而产生的实验效应,因此如何控制和排除非处理因素的干扰,正确显示处理的效应,是实验设计的基本任务。实验效应实验效应是处理因素作用于受试对象的反应和结果,是反映实验因素作用强弱的标志,它通过观察指标(统计学常将指标称为变量)来体现。如果指标选择不当,未能准确反映处理因素的作用,获得的研究结果就缺乏科学性,因此选择好观察指标是关系整个研究成败的重要环节。指标的观察应避免带有偏性或偏倚,要结合专业知识,尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下,应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。对一些半客观(如尿液pH试纸读数值)或主观指标(行为测量、病理观察),一定要事先规定读取数值的严格标准,只有这样才能准确地分析实验结果,从而提高实验结果的可信度。

实验设计的原则

为了防止结果的偏倚,保证实验结果的准确性和最大化的表达,在进行生物医学实验设计时必须遵循统计学设计的对照、重复、随机化和均衡四个基本原则。生物医学实验中对照组的设置必须具备三个条件:①对等原则,即惟一差别原则,除处理因素外,对照组具备与实验组对等的非处理因素。在相互比较的各组间,除了给予的处理因素不同外,其他方面应与实验组具有一致性,如相同的实验单位来源(动物种属、体重等)和相同的实验条件、操作方式和喂养环境等。②同步原则,对照组与实验组设立之后,在整个研究进程中始终处于同一空间和同一时间。③专设原则,任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。不得借用文献上的记载或以往结果或其他研究资料作为本研究之对照。

生物医学中常用的实验设计类型

如果需要在同一实验中同时评价几种不同的效应,实验者应该安排能区别各自效应差别的实验设计方法。生物医学中常用的实验设计有以下几项。完全随机设计完全随机设计是生物医学动物实验中最为常用的一种实验设计方法,它是一种单因素有k个水平(k≥2)组的实验设计。即实验设计可设置一个对照或多个剂量组的实验方案。本设计保证每个实验动物都有相同机会接受任何一种处理,而不受实验人员主观倾向的影响。本设计应用了重复和随机化两个原则,因此能使实验结果受非处理因素的影响基本一致,真实反映出实验的处理效应。随机区组设计随机化完全区组设计,简称随机区组设计,又称配伍组设计,是配对设计的扩展,它将几个条件相同的受试者划分在同一个区组或配伍组,然后再按随机的原则,将同一配伍组的受试者随机分配到各实验组。该设计方法的优点是每个区组内的k个实验单位有较好的同质性,比完全随机设计更容易察觉处理间的差别。这种方法须特别注意的是要求区组内实验单位数与处理数相同,实验结果中若有缺失值,统计分析将损失部分信息。拉丁方设计拉丁方设计从横行和直列两个方向进行双重局部控制,使得横行和直列两向皆成区组,是比随机区组设计多一个区组因素的设计。在拉丁方设计中,每一行或每一列都成为一个完全区组,而每一处理在每一行或每一列都只出现一次,也就是说,在拉丁方设计中,实验处理数=横行区组数=直列区组数=实验处理的重复数。析因设计析因实验设计又称全因子实验设计,属于多因素、多水平单效应的设计。它不仅可以检验每一因素各水平之间的效应差异,而且可以检验各因素之间的交互作用。交互作用是指一个因素不同水平间的效应差受另一因素的影响,包括协同交互作用和拮抗交互作用。析因实验主要用于分析交互作用,当因素及水平数过多时,所需的实验对象数、处理组数和实验次数大幅度增加,故一般采用较简单的析因实验。含有较多因素和水平的实验一般采用正交实验设计[5]。

2生物医学动物实验的描述统计学

生物医学实验资料的类型

生物医学实验对实验对象(动物)进行干预后测定的观测指标通常有以下类型:①连续性数据:测定结果表现为有数字大小和单位的数据,统计上称定量资料,如生理、生化指标,体重值,器官重量等。②分类数据:测定结果表现为按某属性划分的定性类别,统计上称为定性资料,具体又可以分为二值资料、多值名义资料和多值有序资料。如某反应为出现或不出现,死亡或未死亡,有畸形或无畸形;病理损害的严重程度(无、轻度、中度、重度)等。

统计描述指标

描述性统计学(或归纳统计学)是对样本观察/测量数据频率分布的定量研究,描述性统计的目的在于:①对测量值或观察值进行归纳浓缩,用统计量、统计图或统计表的形式表现;②估计总体分布的参数。资料的整理与探索对于某一测量指标,一般应从文献资料中了解其分布类型。如果没有判断概率分布的理论基础,应重复以大样本测定,绘制样本的频数分布图(理论上样本量要大于100),并经统计学检验拟合其分布。数据的描述统计量①连续性数据的频数分布:通过对样本资料编制频数分布表或做茎叶图,以确定资料分布的类型、频数分布的集中趋势和离散趋势、估计总体参数,也便于发现离群值。②中心位置的描述统计量:描述数据分布的集中趋势,常用指标为算术均数、中位数、众数、几何均数等。③离散程度的描述统计量:描述数据分布的离散趋势,常用指标为标准差和方差、极差和四分位数间距、变异系数和离散系数等。④统计学图表:统计图包括连续性数据分布的直方图、茎叶图,表示数据中心位置和离散程度的点杆图(做图时表示均数和标准差)和盒须图(做图时表示中位数、极差、四分位数间距),描述构成比数据资料的百分条图、饼图,描述经时变化趋势的线图,以及预测和检验分布类型的概率-概率图(P-P图)等[6]。统计表具有简单、明了、易于理解、便于比较的优点。编制统计表时原则上应当重点突出、层次分明、避免层次过多或结构混乱。一般的统计表应为三线表,表中只有横线,无竖线和斜线。统计表的标目应层次清楚,不宜过于复杂。

3生物医学动物实验的假设检验

生物医学动物实验中最常见的情况是给予不同受试物后进行组间比较,通过统计学中的假设检验,说明受试物的作用。假设检验时应注意以下问题。

检验方法的选用依据

资料的类型和变量的数目不同类型的资料(定量、定性)的组间比较应采用不同的统计检验方法。单变量、多变量的`统计检验方法也各不相同。实验设计类型应该根据实验设计的具体类型选择对应的统计检验方法,以便得到处理组效应的真实结论。检验方法的前提条件选用假设检验方法前,应了解所分析的数据资料是否满足相应检验方法的前提条件,如t检验和方差分析等参数检验方法要求数据满足正态性和方差齐性,2检验要求样本含量大于40且理论频数大于5。

正态性检验及拟合优度检验

统计学假设检验须判定样本的频数分布是否符合某一理论分布,如符合要求就可按此理论分布来进行统计学处理。对正态分布可采用正态性检验,其他分布可用拟合优度检验。通常可通过查阅文献,了解实验参数符合何种理论分布。

方差齐性检验

连续性数据未达到参数法统计分析前提的第二种原因即为方差不齐。一般而言,数值愈大,其固有的变异性也愈大。例如,若某组动物的平均反应值为100,其数值范围可能为80~120;而另一组动物的平均反应值为300,其数值范围可能会扩大至240~360。解决方差不齐的措施是进行数据转换。若数据的标准差与平均值成正比,在统计分析前宜将数据转换为对数值之后再进行分析,据此,不仅数据的变异度与平均值大小无关,同时还可确保其更符合正态分布。若数据变异度增加幅度与平均值的关系不太明显,采用平方根转换则更易使数据的变异度与平均值大小无关。某些数据经对数或平方根转换后可能仍存在方差不齐,此时宜采用非参数检验。

单侧检验与双侧检验

检验假设选择单侧检验或双侧检验,应事先根据专业知识做出选择。一般而言,若研究目的仅须了解是否存在组间差异、实验者无法预测组间变化的方向以及实验者希望获得正负两方面的结果时,应采用双侧检验。若事先可预测组间差异的变化方向,实验者仅对某一方面的重要性感兴趣,实验者仅希望了解与对照组差异或正或负一个方向,则应采用单侧检验。此外,剂量设计预试验中应采用双侧检验,正式试验在了解相关信息后可采用单侧检验。

多重比较及多重性问题

生物医学实验经常在处理组和对照组之间做多个变量的比较。即使不存在真正的实验效应,也有可能纯粹由于偶然性而有一个或多个变量在5%检验水平出现显著性差别。除了上述均数多重比较导致Ⅰ类错误概率增加的多重性问题之外,其他的多重性问题还包括多次的中期分析、关注多个结局、亚组间的多重比较。处理多重性问题的原则包括:①预先计划进行多重比较;②限制比较的次数;③多重比较时采用更严格的界值标准;④多重比较具有生物学方面的依据。

观察值或实验对象的独立性

许多统计检验方法要求比较的观察值或实验对象相互独立,如二项分布的率检验、t检验和方差分析等。但是,有的生物医学实验中观察单位并不独立。例如,生殖和发育研究中就存在窝效应:由于遗传因素、宫内的发育环境和药物的代谢环境相似,与异窝胎仔相比,同窝胎仔之间对毒性效应的反应概率趋于系统,即同窝内数据为聚集性数据,这就是一种常见的非独立数据。在统计学分析时,忽略数据的窝内相关性具有潜在的风险;因同窝母鼠所产k个胎仔的观察值存在共性,其所提供的信息不及k个独立的来自不同母鼠所产胎仔所提供的信息;窝内相关性愈大,其信息量愈少。聚集性数据的均数标准误小于独立的数据,因此,若基于观察值独立的统计分析方法,就会增加犯Ⅰ类错误的概率,即假阳性的风险增加,降低实验的有效性。

历史对照数据的应用

某些情况下,尤其是在发生率较低的情况下,单项研究可能提示处理可影响肿瘤发生率,但无法得出明确的结论。可能想到的分析办法之一是将处理组的数据与来自其他研究的对照组动物相比较。虽然历史对照数据具有重要意义,但值得强调的是,众多原因可导致不同研究之间的变异度大于研究之内的变异度。动物来源、饲料及饲养条件,研究期限,研究中的动物死亡率、读片的病理学家等均可能影响最终的肿瘤发生率。故此,忽视这些差异,将处理组的肿瘤发生率与合并的对照组发生率相比较,可能得出严重错误的结果,并进而明显夸大统计显著性水平。Tarone[4]曾对历史对照组的比率数据分析进行过综述。

假设检验的局限性

首先,假设检验中的P值并未提供有关处理诱发效应大小的直接信息。某一受试物可诱发一定量的、反应的增加,但增加的幅度是否具有统计显著性则取决于研究的规模和数据的变异性。在规模较小的研究中,有可能错失较大、重要的效应,尤其是在检测终点测量精度不高的情况下。相反,在规模较大的研究中,较小、非重要的效应则具有统计显著性。例如,D药与C药相比,降血压效应相差近30mmHg,但因为例数仅10例,假设检验未发现显著性差异(P=);相反,B药与A药相比,降血压效应仅相差,但因为例数达500例,假设检验却发现存在显著性差异(P<)。由此可见,统计学显著性与效应大小无直接相关性。因此,愈来愈多的统计学家主张以处理组与对照组差异值的95%置信区间表述处理的效应。据此,若处理反应的增加值为10个单位(95%置信区间3~17单位),则该区间包含真实差异的几率为95%。若置信区间的下限大于零,则双侧检验的P值小于。其次,假设检验无法消除实验设计或实施不当所带来的影响。虽然前述的分层分析等有助于发现真实的差异,但若实验设计存在偏倚,或实验实施过程中存在偏差或失误,假设检验方法一般也于事无补。因此,在生物医学实验过程中应注重对实验设计或实施过程进行严格的质量控制和质量保证措施,强化GLP规范意识。其三,对统计学分析本身的质量控制和质量保证也是确保研究质量的重要环节。所用统计分析软件包应经过充分的认证,以确保分析结果的准确、可靠性。数据的录入、核对和分析结果的报告与归档,均应制订并严格执行相关的标准操作规程。综上所述,在动物实验研究的多个环节,统计学中的相关理论和方法都能够发挥重要作用。统计学不仅可以保证结果的科学性和可靠性,在很多情况下也可以极大地提高研究效率,节约研究成本。在这里还必须强调,除了实验后期的数据分析以外,在实验方案的制定阶段也需要统计学人员的早期介入,这样有助于避免实验设计出现大的偏差和漏洞,有利于研究目标的顺利实现。

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