《病原生物学实验设计与数据分析》课件

实验设计病原生物学与数据分析探索微观世界中的病原体课程概述课标习程目学内容掌握病原生物学实验设计基本涵盖实验设计、数据分析、生原理物安全考核方式第一章病原生物学概述义围义定与范研究意研究致病微生物的生物学特性防控传染病爆发包括形态、生理、遗传和致病机制开发新型诊断和治疗手段类病原微生物分细菌病毒单细胞原核生物非细胞结构寄生虫真菌需依赖宿主生存真核微生物病原微生物特性致病性引起疾病的能力传播性在宿主间传播扩散能力药抗性对抗生素等药物的抵抗能力实验第二章室生物安全级生物安全一BSL-1对健康成人无危害的微生物级生物安全二BSL-2对人体有中等危害的病原体级生物安全三BSL-3可能导致严重疾病的病原体级生物安全四BSL-4致命且无有效治疗手段的病原体实验设室施要求实验室布局单向流动设计，气闸室隔离风统通系负压环境，高效空气过滤废处物理高压灭菌，专业处理流程规生物安全操作程标护应预准操作程序个人防急案规范化实验流程防护服、手套、面罩正确使用暴露处理，泄漏应对实验设计础第三章基1实验设计的重要性2研究问题明确化确保结果可靠，结论有效具体、可测量、可实现3实验方案优化资源合理分配，效率最大化对组设计照阳对阴对对性照性照空白照已知结果为阳性的样本已知结果为阴性的样本不含任何目标物质的样本复随机化与重统减系性偏差少防止选择偏差影响结果结果可靠性提高多次重复降低随机误差统计强功效增提高检测微小差异的能力变量控制样处第四章本采集与理样计划样执采制定本采集行明确样本量和采集位点无菌操作，防止污染样处样运输本前理本保存与离心、过滤、提取温度控制，专用容器样运输本保存与样本类型保存温度最长保存时间血液4°C24小时组织-80°C1年微生物培养物室温/4°C48小时核酸-20°C6个月样处本前理离离心分分离不同密度组分过滤净化去除杂质和干扰物浓缩富集提高检测灵敏度裂解提取释放内部组分如核酸检测第五章病原微生物方法养显镜检查培法微免疫学方法微生物在特定培养基上生长形态学鉴定抗原抗体特异性识别•直接反映活菌数量•操作简便迅速•特异性强•时间长，要求高•敏感性低•灵敏度适中检测分子生物学方法术测组测PCR技基因序宏基因序核酸特异性扩增检测精确读取病原体基因组不依赖培养检测全部微序列生物兴检测术新技第六章数据收集与管理100%24/7记录备准确数据份实验全过程无遗漏多重备份防止丢失5年+数据保存长期保存确保可追溯质数据量控制验数据校确保准确无误值筛查异常识别并处理离群值查随机抽定期验证数据质量标处准化理统一格式与单位隐护数据安全与私保数据加密高强度加密算法保护访问权限控制分级授权，最小权限原则审计安全全程记录操作留痕处匿名化理去除个人身份识别信息统计础第七章学基统计统计描述性推断总结和描述数据集特征通过样本推断总体特征•集中趋势均值，中位数，众数•参数估计•离散程度方差，标准差，范围•假设检验•置信区间设检验假设计统计提出假算量零假设与备择假设基于样本数据值做出决策确定P接受或拒绝零假设概率评估检验t单样检验样检验对检验本t双本t配t样本均值与已知总体均值比较两组独立样本均值比较同一样本在不同条件下比较方差分析关相分析归回分析变关量系量化建立数学模型预测值新基于已知变量估计未知值释响解影因素识别关键预测变量第八章生物信息学分析对统发库序列比系育分析基因数据搜索寻找序列相似性和同源性构建进化关系树鉴定新发现序列组基因学分析测1DNA序获取全基因组序列序列拼接将短序列组装成完整基因组释基因注识别基因及其功能较组比基因学不同菌株间基因组比较转录组学分析质组蛋白学分析质鉴质译饰蛋白定蛋白定量翻后修质谱法识别未知蛋白测定蛋白表达水平分析蛋白质化学修饰•肽指纹图谱•标记定量•磷酸化•串联质谱•非标记定量•糖基化组宏基因学分析计预测微生物群落分丰度估功能析计算各微生物相对推断微生物群落代识别复杂样本中所比例谢能力有微生物络网互作分析揭示微生物间相互关系视第九章数据可化观现直呈复杂数据简化展示发现洞察揭示隐藏模式和趋势沟有效通增强结果解释和传播图线图散点与图饼图柱状与热图类图与聚络图网络谢图传络相互作用网代通路播网展示分子间物理连接和功能关联描述生化反应流程和调控关系展示疾病在人群中的扩散路径实验结释第十章果解总结数据提炼关键结果设验证假结果是否支持原假设较背景比与已有研究对比分析义阐释意结果在更广泛背景中的含义结义果的生物学意释功能解结果反映的生物学机制和作用临关床相性对疾病诊断和治疗的启示进义化意反映的物种进化和适应过程态响生影对微生物群落和环境的影响实验局限性分析实验方法敏感性条件检测方法的阈值限制体外实验与实际情况差异样统计本代表性功效样本数量和来源的限制样本量对检测效应大小影响论第十一章科研文写作题目摘要简明扼要概括研究内容引言背景研究问题和意义阐述材料方法详细实验过程描述结讨论果发现解释和意义分析引言撰写研究背景领域现状和已有知识识知空白尚未解决的科学问题问题研究明确具体的研究目标义研究意填补知识空白的价值材料与方法1材料来源样本采集、试剂获取渠道2实验设计分组、对照、变量控制3实验流程详细步骤和参数设置4数据分析统计方法和软件版本结果展示视统计结图数据可化果表排版选择合适图表形式精确报告统计量和P值统一格式，清晰标记讨论结论与结释果解现象背后的机制和原因较与已有研究比支持或挑战现有理论创总结新点研究的独特贡献参考文献规文献引用范文献管理工具遵循特定期刊格式要求高效组织和格式化参考文献•APA格式•EndNote•Vancouver格式•Zotero•CSE格式•Mendeley伦第十二章科研理伦审查理知情同意保障参与者权益和安全充分告知研究风险和权益隐护数据共享私保开放透明促进科学进步严格保密个人信息诚科研信数据造假伪造或篡改实验数据的严重后果袭抄剽窃未经授权使用他人成果不当署名不符合贡献度的作者排序利益冲突未披露可能影响研究的经济关系识产权护知保术应第十三章新技用人工智能深度学习预测病原体特性测高通量序大规模平行测序技术生物信息学平台自动化分析流程单细测术胞序技术应技原理用案例单个细胞基因组或转录组测定揭示病原体异质性•细胞分离•耐药性进化•核酸扩增•混合感染分析•高通量测序•宿主反应差异间转录组空学1000+μm单间次分析基因数空分辨率全面覆盖表达谱精确定位到单细胞水平3D立体重建构建感染组织三维图谱热第十四章病原微生物研究点发传药编辑新染病抗生素耐性基因新型冠状病毒、埃博拉病毒研究耐多药细菌防控策略CRISPR技术应用于病原体研究组微生物研究宿主-病原相互作用免疫逃逸病原体躲避宿主防御机制细胞入侵病原体识别和进入宿主细胞谢调代控病原体劫持宿主代谢资源第十五章病原生物学研究展望疗精准医个性化疫苗基于病原体基因组的个性化治根据病原体变异定制防护策略疗诊快速断即时检测技术突破合成生物学设计基因回路构建人工调控网络组元件装拼接功能性生物元件验证功能测试工程化微生物性能应用部署疫苗开发、生物传感器、治疗载体全球健康课总结程实验设计则原数据分析方法科学规范设计是基础合适统计方法保证结论可靠续习态识持学度生物安全意3跟踪前沿技术和方法保障研究者和环境安全结语谢与致课团队程重要性教学学生参与为防控传染病提供科研基础感谢全体老师的辛勤付出感谢同学们的积极互动。