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基础生物实验 3 - 实验一模拟(中翻):Experimental Design 实验设计

2021-01-30 17:55 作者:追寻花火の久妹Riku  | 我要投稿

本期是实验一的模拟部分(中文),内容是实验设计:Ex-P药物是否是导致肾损伤的原因?

本部分内容来自 University of California, Berkeley - UC Berkeley Extension, 虚拟实验的内容来自 Labster. 本部分内容均不会标记为为原创,但由于是UP主购买的课程,因此不接受非授权的转载,谢谢您的理解。

每一个生物基础实验均会分为三部分:第一部分为实验的生物理论;第二部分为实验的指导手册;第三部分为 Labster 的虚拟实验模拟。第一部分的基本信息由 Ying Liu, Ph.D. 提供,第二部分的实验手册来自 Labster, 第三部分的实验模拟过程由UP主操作。


本期的模拟过程会包括虚拟实验室的图片以及UP主的中文。


文中的第一人称是AI机器人 Dr. One.

先是背景介绍:

Dr. One 说最近有不少肾病患者,机器人怀疑一种名为Ex-P的药物导致了这种肾损伤。不懂英文的可以跳过前面这几张图。

也就是说,这个机器人怀疑这个名为Ex-P的药物导致了这种肾损伤。Ex-P含有三种物质,其中的每一种都不能单独造成健康问题。


接着,穿上白大褂带上手套。


接下来是显微镜观察。

这里有两个切片,拿起健康的人类肾脏组织
把健康的人类肾脏组织放在显微镜台上 
观察健康的人类肾脏组织
换高倍焦
看仔细点 - 健康的
拿起Ex-D患者的肾脏活检切片
有问题的切片图像,注意实心的部分
密集收缩的细胞核
密集收缩的细胞核 - 疑似镇痛性肾病 


我们刚刚完成了“观察”,现在开始提出问题:

应当提出的问题是:c) 这种肾损伤是由Ex-P造成的吗?
依据数据,得出猜想:Ex-P可能是导致这种肾损伤的原因。我们现在要设计一个实验来测试这个猜想。
来到模型工作台
我们选择:d) 肾上皮细胞 作为实验对象
孵化器/恒温箱 内的 肾上皮细胞培养板
Ex-P 内有三种不同的物质,三种物质的浓度就是本次实验的变量。现在来准备血浆溶液(因为这三种物质是存在于血液中)
最右边的是一些15mL的试管,取出一支放在最左边的试管架上。中间的试管架上放有不同的物质:绿色的是Ex-P中的物质A,蓝色的是Ex-P中的物质B,黄色的是Ex-P中的物质C. 透明的是缓冲剂。红色的物质X是一定能造成阵痛性肾病的物质。

将物质A、B、C分别加入不同的试管后,分别再加入缓冲剂,获得物质A、B、C的血浆溶液。

淡绿色:物质A的血浆溶液;淡蓝色:物质B的血浆溶液,淡黄色:物质C的血浆溶液。
我们的实验自变量:Ex-P的物质浓度;因变量:肾脏上皮细胞的死亡数量。

现在将三种(ABC)血浆溶液一起用吸管/移液器加入到一个肾上皮细胞培养板中:

拿起吸管/移液器 
移液器吸头(注意用过一次都要换一个吸头,并将使用过的吸头扔到红色的垃圾桶内)
加入物质A的血浆溶液
加入了三种物质的血浆溶液之后

将其放入恒温箱:

放入恒温箱,按下START即可开始,然后等待48小时。

等待恒温箱慢慢培养。总结一下:

我们的实验自变量:Ex-P的物质浓度;因变量:肾脏上皮细胞的死亡数量;
恒温箱的温度、时间及其它固定条件就是控制变量。

培养好了,取出来观察观察:

取出并放在荧光显微镜下观察

荧光显微镜:可以回顾上期,看不懂英文的朋友就别去看了。荧光显微镜简单来说可以看到荧光染色。在本次实验中,荧光染色可以进入已经死亡的细胞,因为死亡的细胞的细胞膜已经不具备保护隔离的功能。我们刚刚培养的细胞还没有染色,因此在荧光显微镜下应当看不出细胞的区别。

每个细胞都一样,什么都看不出来。

因此我们现在来给细胞染色再观察。

加入 4% 多聚甲醛 
多聚甲醛 可以让细胞固定在原来的位置上。

等待15分钟,让多聚甲醛充分反应。之后用PBS缓冲液来清洗培养的细胞以获得更好的成像。

加入PBS缓冲液

吸出PBS缓冲液,并倒入液体废物瓶中
加入粉色荧光染料
放入恒温箱并等待30分钟。荧光染料可以穿透死亡细胞的细胞膜并固定它们的细胞核。

之后,吸出荧光染料并倒入液体废物瓶中,再次用PBS缓冲剂清洗培养细胞。

现在再放在荧光显微镜下观察:

荧光显微镜:37.6%的细胞被染上粉色 - 37.6%的细胞死亡
但是现在还不能给出结论,因为我们还没有实验的对照组,无法与其它情况进行比较。

实验对照:

为什么需要实验对照?选择 a) 确保因变量的变化是源于自变量的变化
再准备三组培养细胞,详细见下文

实验样品:肾上皮细胞 + 加入物质A、B、C(来自Ex-P)的血浆溶液,与之前的培养一致。

阴性对照:肾上皮细胞 + 缓冲剂:不造成刻意的肾损伤。

阳性对照:肾上皮细胞 + 红色物质X,确定造成肾损伤。

将三组培养细胞都放入恒温箱中。等待48小时(与之前的控制条件一致)。

从恒温箱中取出后,再对它们进行染色。

我们的期待应该是:

阴性对照:没有大量细胞被染色;

阳性对照:有细胞死亡且被染色。

如果在阴性对照中发现大量染色细胞,则意味着实验是有缺陷的。


阴性对照结果:

阴性对照:几乎没有细胞被染色,实验是正确有效的。

阳性对照结果:

阳性对照:80%左右的细胞都被染色,因此实验可以检测肾损伤。

实验样品结果:

实验样品:大约31.2%的细胞被染色。

实验做完了,现在你被叫去开会:

神奇的教授们

他们问了你几个问题:

1. 你的结果是什么?

2. 你的结果可靠吗?

你的结果是什么?选 b):看起来Ex-P造成了肾损伤。

“看起来” - 看来这一结果还不够确凿。怎么样才能证明Ex-P的问题呢?

怎么样才能证明Ex-P的问题呢?选d) 多次实验.

最后一个问题:当你重复实验之后,你需要怎么做?

当你重复实验之后,你需要怎么做?选c): 分析数据并得出结论。


好啦!本次实验模拟就到此结束啦!希望大家喜欢!也请大家多多给我反馈喔!

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