初一上生物的期末总结资料(基因战者整理) 第一单元 生物和生物圈 第一章 认识生物 第一节 生物的特征 一、 生物的特征: 1、生物的生活需要营养 2、生物能进行呼吸 3、能排泄废物 4、有应激性 5、由细胞构成(病毒除外) 6、生长发育 7、能繁殖 8、遗传变异 二、 观察法 P2 第二节 调查我们身边的生物 一、 调查的一般方法 步骤:明确调查目的、确定调查对象、制定合理的调查方案、调查记录、对调查结果进行整理、撰写调查报告 二、 生物的分类 按照形态结构分:动物、植物、其他生物 按照生活环境分:陆生生物、水生生物 按照用途分:作物、家禽、家畜、宠物 第二章 生物圈是所有生物的家 第一节 生物圈 一、 生物圈的范围:大气圈的底部:可飞翔的鸟类、昆虫、细菌等 水圈的全部:距海平面150米内的水层 岩石圈的表面:是一切陆生生物的“立足点” 二、 生物圈为生物的生存提供了基本条件:营养物质、阳光、空气和水,适宜的温度和一定的生存空间 第二节 环境对生物的影响 一、 非生物因素对生物的影响:光、水分、温度等 二、 光对鼠妇生活影响的实验(中考卷子的题目理解掌握) 三、 探究的过程:1、发现问题、提出问题 2、作出假设 3、制定计划 4、实施计划 5、得出结论 6、表达和交流 四、 对照实验 P15 五、 生物因素对生物的影响: 根据同种或异种的关系,生物因素可分为两种:1、种内关系:种内互助(蚂蚁搬食)、种内斗争(两豹争夺羚羊、争夺栖息地) 2、种间关系:寄生(蛔虫)、竞争(狮子和豹争夺食物)、互助(犀牛和犀牛鸟) 第三节 生物对环境的适应和影响 一、 生物对环境的适应P19的例子 二、 生物对环境的影响:植物的蒸腾作用调节空气湿度、植物的枯叶枯枝腐烂后可调节土壤肥力、动物粪便改良土壤、蚯蚓松土 第四节 生态系统 一、 生态系统的组成: 1、 生物部分:生产者、消费者、分解者 2、 非生物部分:阳光、水、空气、温度 二、 食物链和食物网: 1、 食物链以生产者为起点 2、 物质&能量沿着食物链&食物网流动 3、 营养级越高,生物数量越少;营养级越高,有毒物质积聚更多,譬如日本的水吴病。 三、 生态系统具有一定的自动调节能力 在一般情况下,生态系统中生物的数量和所占比例是相对稳定的。但这种自动调节能力有一定限度,超过则会遭到破坏。 第五节 生物圈是最大的生态系统 一、 生态系统的类型p29 森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、海洋生态系统、城市生态系统等 二、 生物圈是一个统一的整体p30 注意DDT的例子 (平时练习卷子的题目) 第二单元 生物和细胞 第一章 观察细胞的结构 第一节 练习使用显微镜 一、1. 显微镜的结构 镜座:稳定镜身; 镜柱:支持镜柱以上的部分; 镜臂:握镜的部位; 载物台:放置玻片标本的地方。中央有通光孔,两旁各有一个压片夹,用于固定所观察的物体。 遮光器:上面有大小不等的圆孔,叫光圈。每个光圈都可以对准通光孔。光线用来调节光线的强弱: 反光镜:可以转动,使光线经过通光孔反射上来。其两面是不同的: 镜筒:上端装目镜,下端有转换器,在转换器上装有物镜,后方有准焦螺旋。 准焦螺旋:粗准焦螺旋(又称粗调):转动时镜筒升降的幅度大;细准焦螺旋(又称细调)。 转动方向和升降方向的关系:顺时针转动准焦螺旋,镜筒下降;反之则上升 三、 显微镜的使用 P37-38 的图要掌握 1、 观察的物像与实际图像相反。 2、 放大倍数=物镜倍数X目镜倍数 3、 放在显微镜下观察的生物标本,应该薄而透明,光线能透过,才能观察清楚。因此必须加工制成玻片标本。 第二节 观察植物细胞 一、 切片、涂片、装片的区别 P42 二、 实验过程P43-44 三、 植物细胞的基本结构 1、 细胞壁:支持、保护 2、 细胞膜:控制物质的进出 3、 细胞质:液态的,可以流动的 4、 细胞核:贮存&传递遗传信息 5、 叶绿体:进行光合作用的场所 6、 液泡:细胞液 7、 线粒体:呼吸的场所 第三节 观察动物细胞 一、 观察口腔上皮细胞实验P47 二、 动物细胞的结构 1、 细胞膜:控制物质的进出 2、 细胞核:贮存和传递遗传信息 3、 细胞质:液态,可以流动 第二章 细胞的生活 第一节 细胞的生活需要物质和能量 一、 物质由分子组成,分子是在不断运动的。以白糖融解的实验为例说明。 分子并不是构成物质的最小颗粒,分子是由原子构成的。原子是构成物质的最小单位,而细胞是构成生物体的结构和功能单位。 二、 细胞中的物质 有机物(一般含碳,可烧):糖类、脂类、蛋白质、核酸,这些都是大分子 无机物(一般不含碳):水、无机物、氧等,这些都是小分子 三、 细胞膜控制物质的进出,对物质有选择性,有用物质进入,废物排出。 四、 细胞内的能量转换器: 叶绿体:进行光合作用,是细胞内的把二氧化碳和水合成糖,并产生氧。 线粒体:进行呼吸作用,是细胞内的“动力工厂”“发动机”。 第二节 细胞核是遗传信息库 一、 遗传信息存在于细胞核中 多莉羊的例子p55 二、 细胞核中的遗传信息的载体——DNA 1、 DNA的结构像一个螺旋形的梯子 2、 基因是DNA上的一个具有特定遗传信息的片断 三、 DNA和蛋白质组成染色体 1、 不同的生物个体,染色体的形态、数量完全不同 2、 同种生物个体,染色体在形态、数量保持一定 3、 染色体容易被碱性染料染成深色 4、 染色体数量要保持恒定,否则会有严重的遗传病 四、 细胞的控制中心是细胞核 第三节 细胞通过分裂产生新细胞 一、 生物的由小长大是由于:细胞的生长和细胞的分裂 二、 细胞的分裂 1、染色体进行复制 2、细胞核分成等同的两个细胞核 3、细胞质分成两份 4、植物细胞:在原细胞中间形成新的细胞膜和细胞壁 动物细胞:细胞膜逐渐内陷,便形成两个新细胞 期中考后内容(重点复习) 第三章 细胞怎样构成生物体 第一节 动物体的结构层次 一、细胞分裂、细胞分化概念 三、 经细胞分化形成的各种各样的细胞各自聚集在一起才能行使其功能,这些形态结构相似、功能相同的细胞聚集起来所形成的细胞群叫做组织。 四、 几种组织按一定的顺序排列在一起,相互联系,构成一个具有一定形状,能够完成多种功能的结构才能够满足植物体某一方面生命活动的需要,这样的结构叫做器官。 五、 动物和人的基本组织可以分为四种:上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织。 六、 四种组织按照一定的次序构成,并且以其中的一种组织为主,形成器官。 七、 动物或人体内能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官,按照一定的次序构成了系统。 八、 动物和人的基本结构层次:细胞→组织→器官→系统→动物体和人体 九、 P65题3 十、 八大系统的名称 第二节 植物体的结构层次 一、 色开花植物的六大器官 1、 养器官:根、茎、叶 2、生殖器官:花、果实、种子 二、 植物的组织 分生组织、保护组织、营养组织、输导组织等 第三节 只有一个细胞的生物体 一、单细胞生物:酵母菌、草履虫、衣藻、眼虫、变形虫 二、草履虫 结构:纤毛、表膜、收集管、收缩泡、胞肛、口沟、食物泡、细胞质、细胞核(大核、小核) 功能:笔记 三、 单细胞生物与人类的关系 1、 有益方面:笔记 2、 有害方面:笔记 第三单元 生物圈中的绿色植物 第一节 藻类、苔藓和蕨类植物 一、 蕨类植物的地上部分不是茎,而是它的复叶;地下部分是地下茎和根。 二、 蕨类植物出现根、茎、叶等器官的分化,而且还具有输导组织、机械组织,所以植株比较高大。 三、孢子是一种生殖细胞,孢子囊也不是在任何时候都能看到,只是在夏天生殖时可见到,当孢子萌发时可形成原叶体。 四、蕨类植物的经济意义在于:①有些可食用;②有些可供药;③有些可供观赏;④有些可作为优良的绿肥和饲料;⑤古代的蕨类植物的遗体经过漫长的年代,变成了煤。 五、 苔藓植物的植物体有两种类型:一种有茎、叶的分化,但茎很细小,叶又小又薄,如葫芦藓、墙藓;另一种没有茎、叶的分化,植物体只是扁平的叶状体,如地钱。 六、苔藓植物的根是假根,不能吸收水分和无机盐,而苔藓植物的茎和叶中没有输导组织,不能运输水分。所以苔藓植物不能脱离开水的环境。 七、 苔藓植物密集生长,植株之间的缝隙能够涵蓄水分,所以,成片的苔藓植物对林地、山野的水土保持具有一定的作用。 八、 苔藓植物对二氧化硫等有毒气体十分敏感,在污染严重的城市和工厂附近很难生存。人们利用这个特点,把苔藓植物当作监测空气污染程度的指示植物。 九、 藻类植物的主要特征:结构简单,是单细胞或多细胞个体,无根、茎、叶等器官的分化;细胞里有叶绿体,能进行光合作用;大都生活在水中。 十、 藻类植物通过光合作用制造的有机物可以作为鱼的饵料,放出的氧气除供鱼类呼吸外,而且是大气中氧气的重要来源。 十一、 藻类的经济意义:①海带、紫菜、海白菜等可食用②从藻类植物中提取的碘、褐藻胶、琼脂等可供工业、医药上使用 第四章 没有细胞结构的生物——病毒 一、 病毒的种类 以寄主不同分:动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体) 二、 病毒的结构 蛋白质外壳和内部的遗传物质 三、 病毒与人类的关系 看笔记 第二节 种子植物 一、 种子的结构 蚕豆种子:种皮、胚(胚芽、胚轴、胚根)、子叶(2片) 玉米种子:果皮和种皮、胚、子叶(1片)、胚乳 二、 种子植物比苔藓、蕨类更适应陆地的生活,其中一个重要的原因是能产生种子。 三、 裸子植物和被子植物 要求记住常见的裸子植物和被子植物。 四、果皮的作用(看笔记) 第二章 被子植物的一生 第一节 种子的萌发 一、 种子萌发需要的条件 环境条件:适宜的温度、一定的水分、充足的空气 自身条件:子粒饱满,胚完整,具有生命力,已度过休眠期。 二、 测定种子的发芽率和抽样检测 三、 种子萌发的过程 吸收水分——营养物质转运——胚根发育成根——胚芽胚轴发育成茎、叶 第二节 植株的生长 一、 根尖的结构和各部分的功能 二、 幼根的生长 1、 生长最快的部位是:伸长区 2、 根的生长一方面靠分生区增加细胞的数量,一方面要靠伸长区细胞体积的增大。 三、 芽的结构 1、 芽轴——发育成茎 2、 芽原基——发育长成侧芽 3、 生长点——使芽轴不断伸长,并产生出新的芽原基和叶原基 4、 叶原基——发育成幼叶] 四、 植株生长需要的营养物质 氮、磷、钾 第三节 开花和结果 一、 花由花芽发育而来 二、 花的结构 花瓣、花托、花萼、雄蕊(花药、花丝)、雌蕊(子房、花柱、柱头) 三、 传粉和受精 看笔记 四、 果实和种子的形成 子房——果实 受精卵——胚 受精极核——胚乳 胚珠——种子 珠被——种皮 五、 人工受粉 当传粉不足的时候可以人工辅助受粉。 第三章 绿色植物与生物圈的循环 第一节 绿色植物的生活需要水 一、 水分在植物体内的作用 1、 水分是细胞的组成成分 2、 水分可以保持植物的固有姿态 3、 水分是植物体内物质吸收和运输的溶剂 4、 水分参与植物的代谢活动 二、 水影响植物的分布 三、 植物在不同时期需水量不同 P109 第二节 水分进入植物体内的途径 一、 根吸水的主要部位是根尖的成熟区,成熟区有大量的根毛。 二、 根的结构 从外到里:树皮:韧皮部(有筛管)、形成层;木质部(有导管) 三、 水分的运输途径 导管:向上输送水分和无机盐 筛管:向下输送叶片光合作用产生的有机物 第三节 绿色植物参与生物圈的水循环 一、 叶片的结构 上下表皮、叶肉(栅栏组织、海绵组织)、叶脉、气孔 二、 气孔的结构,保卫细胞吸水膨胀,气孔张开;保卫细胞失水收缩,气孔关闭。 白天气孔张开,晚上气孔闭合。 三、 蒸腾作用的意义: 1、 可降低植物的温度,使植物不至于被灼伤 2、 是根吸收水分和促使水分在体内运输的主要动力 3、 可促使溶解在水中的无机盐在体内运输 4、 可增加大气湿度,降低环境温度,提高降水量。 第四章 绿色植物是生物圈中有机物的制造者 第一节 绿色植物通过光合作用制造有机物 一、 天竺葵的实验 1、 暗处理:把天竺葵放到黑暗处一夜 2、 对照实验:将一片叶子的一半的上下面用黑纸片遮盖 3、 脱色:几个小时后把叶片放进水中隔水加热 4、 染色:用碘液染色 5、 结论:淀粉遇碘变蓝,可见光部分进行光合作用,制造有机物 二、 光合作用 1、 产生了淀粉等有机物 2、 并将光能转化成化学能,储存在有机物里 第二节 绿色植物对有机物的利用 一、 绿绿色植物对有机物的利用 1、 用来构建之物体 2、 为植物的生命活动提供能量 二、 呼吸作用 1、 在线粒体里进行 2、 有机物被分解成二氧化碳和水,储存的能量也被释放,供生命活动需要。 第五章 绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡 一、 光合作用产生氧气 光 无机物+水 ———— 有机物+氧气 叶绿体 (储存能量) 二、 光合作用利用二氧化碳作为原料 绿色植物通过光合作用,不断消耗大气中的二氧化碳,产生氧气,维持了生物圈中的碳氧平衡。 三、 栽培作物时要注意合理密植 第六章 爱护植被,绿化祖国 一、我国主要的植被类型 草原、荒漠、热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针叶林 二、我国植被面临的主要问题 1、 植被覆盖率低 2、 森林资源和草原资源破坏严重
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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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