1. 基礎から学ぶ統計学
2. 生化学実験
3. 小説みたいに楽しく読める免疫学講義
基礎から学ぶ
統計学
中原 治/著
本書の使い方
統計学を学ぶ心がけ/予備知識/本書の学び方/のんびり取り組む/本書の難所/練習問題を解く/数学が得意なら/ご協力ください
序章 はじめに
1.統計学の必要性
2.散らばり(バラツキ)
3.基本的な用語と概念
(1)観測値と標本(2)母集団(3)統計学の目的(4)統計学の理論を支える土台(5)単純無作為標本
4.本書の2本柱
(1)平均の比較(2)2変数の関係
5.検定統計量
第I部 統計的仮説検定の論理
1章 検定の論理(二項検定を教材として)
1.例題1:B薬はA薬より有効か?
(1)例題1.1:18人に効果がある場合(2)例題1.2:14人に効果がある場合(3)例題の解答
2.二項分布
(1)二項係数 nCx(2)コブ斜面を降りる(3)ゴール2へ降りる確率(4)二項分布(5)二項分布の応用
3.期待値 E[X]
4.練習問題 A
5.二項検定
(1)STEP1:帰無仮説H0と対立仮説HA(2)STEP2:検定統計量(3)STEP3:帰無分布(4)二項分布の特徴(5)STEP4:棄却域と有意水準(6)STEP5:有意差の有無の判断
6.検定の論理(まとめ)
7.練習問題 B
2章 検定統計量(Wilcoxon-Mann-Whitney検定を教材として)
1.例題2:肥料Aと肥料Bの収量に差はあるか?
(1)栽培実験(2)基本的な用語と記号
2.WMW検定の目的
(1)2つの母集団(2)2つの標本(3)2つの可能性
3.検定統計量
4.WMW検定の手順
(1)帰無仮説H0と対立仮説HA(2)ノンパラメトリック統計(3)WMW検定の手順(4)STEP1:検定統計量Uの計算(5)Uの定義(6)STEP 2:Uの臨界値U0.05(7)STEP3:有意差の有無の判断
5.練習問題 C
6.数学者たちに感謝
7.WMW検定の定性的理解
(1)可能な結果の全て(2)検定統計量Uの性質(3)帰無分布(4)棄却域
8.WMW検定の実践的な技術
(1)標本サイズnが大きい場合のU1とU2の計算(2)タイ(等しい値)がある場合のUの計算
9.WMW検定を発明した自然科学者たち
(1)Frank Wilcoxon(2)Henry Berthold Mann と Donald Ransom Whitney
10.統計学を学ぶための心がけ
11.WMW検定の手順(まとめ)
12.練習問題 D
3章 第1種の過誤と第2種の過誤
1.検定の論理の復習
(1)二項検定の復習(2)説明のスタイル
2.4つの可能性
3.第1種の過誤
(1)帰無仮説H0が間違っているとき(2)帰無仮説H0が正しいときの「有意差なし」(3)帰無仮説H0が正しいときの「有意差あり(P<0.05)」(4)「有意差あり(P<0.05)」の意味
4.第2種の過誤
(1)帰無仮説H0が正しいとき(2)帰無仮説H0が間違っているときの「有意差あり(P<0.05)」(3)帰無仮説H0が間違っているときの「有意差なし」(4)第1種の過誤と第2種の過誤の性質の違い(5)「有意差なし」は帰無仮説H0の証明ではない
5.データの解釈と言葉遣いに、気をつける
(1)「有意差あり(P<0.05)」のとき(2)「有意差なし」のとき
第II部 統計学の理論的基礎
4章 平均・分散・標準偏差・自由度
1.例題4:3つの観測値
2.母集団と標本
3.平均
(1)母平均μ(算術平均)(2)母平均μ(期待値)(3)標本平均■ C不偏推定量
4.分散と標準偏差の基礎
(1)μが既知だと仮定する(2)偏差(3)平均偏差(偏差を絶対値で正にする)(4)分散(偏差を2乗で正にする)(5)標準偏差
5.母分散σ 2と母標準偏差σ
(1)偏差と偏差平方和SS(2)母分散σ2(算術平均)(3)母分散σ2(期待値)(4)母標準偏差σ
6.標本分散s2と標本標準偏差s
(1)偏差の起点に代役を使う(2)偏差平方和SSと自由度df
7.母数と統計量
(1)母数(2)統計量
8.自由度dfの概念を確立してきた自然科学者たち
(1)Friedrich Bessel(2)Ronald Aylmer Fisher
9.自由度df
(1)制約条件と自由度(2)偏差に課された制約条件(3)統計学における自由度の意味
10.標本分散s2の計算の手順(まとめ)
11.練習問題 E
5章 正規分布と統計理論の初歩
1.正規分布
(1)二項分布から正規分布へ(2)確率密度(3)母数(パラメータ)(4)±σ・± 2 σ・± 3 σの範囲
2.標準正規分布
(1)μ =0 でσ =1 の正規分布(2)標準正規分布表(3)臨界値 z0.05
3.練習問題 F
4.標準化
(1)標準化の簡単な例題(2)標準化の視覚的な理解(3)標準化して得たzが従う確率分布
5.練習問題 G
6.定理1:標本平均が従う確率分布
(1)標本平均は散らばりが小さい(2)散らばりが小さくなる理由(3)標本平均■が従う確率分布(4)大数の法則(5)標本分布と標準誤差
7.練習問題 H
8.定理2:中心極限定理
9.定理3:正規分布の再生性
10.練習問題 I
11.定理4:2つの標本平均の差が従う確率分布
12.練習問題 J
13.定理(まとめ)
6章 t分布と母平均μの95% 信頼区間
1.例題6:7つの観測値の背後にいる母平均μは?
2.母標準偏差σが既知の場合の95% 信頼区間
(1)前提条件(2)標本平均の確率分布(3)標本平均の標準化(4)σが既知の95% 信頼区間(5)例題の解答(σが既知の場合)
3.練習問題 K
4.σをsで代用してみる
(1)σはsで代用するしかないが(2)σをsで代用した標準化
5.Gosset が発明したt分布
(1)Karl Pearson(2)William Sealy Gosset
6.標準化とStudent 化(まとめ)
7.t分布の定性的理解
(1)t分布は背が低くて幅が広い(2)t分布は標本サイズnによって形が少しずつ変化する(3)母数(パラメータ)は自由度df(4)臨界値 t0.05(df)
8.母標準偏差σが未知の場合の95% 信頼区間
(1)公式の導出(2)例題の解答(σが未知の場合)
9.95% 信頼区間の「95%」の意味
10.母平均μの95% 信頼区間の手順(まとめ)
11.練習問題 L
第III部 母平均μに対する統計解析
7章 関連2群のt検定(対応のあるt検定)
1.関連2群(対応のあるデータ)の特徴
(1)例題7.1:サプリメントの効果(2)例題7.2:肥料の効果
2.対応する2つの観測値の差d
(1)観測値の差に注目(2)2つの可能性
3.帰無仮説H0と対立仮説HA
(1)前提条件(2)帰無仮説H0と対立仮説HA
4.σ dが既知の場合
(1)検定統計量と帰無分布(2)例題の解答(σ dが既知の場合)
5.練習問題 M
6.σ dが未知の場合
(1)検定統計量tと帰無分布(2)関連2群のt検定の手順(まとめ)(3)例題の解答(σ dが未知の場合)
7.練習問題 N
8.検定統計量tの定性的理解(3つの判断基準)
(1)差dの標本平均の効果(2)差dの標本標準偏差の効果(3)標本サイズの効果
9.検定統計量tの性質(まとめ)
8章 独立2群のt検定(対応のないt検定)
1.独立2群(対応のないデータ)の特徴
(1)例題8.1:サプリメントの効果(2)例題8.2:精神障害
2.標本平均の差
(1)2つの可能性(2)独立2群のt検定の前提条件(3)標本平均の差の確率分布
3.帰無仮説H0と対立仮説HA
4.σが既知の場合
(1)検定統計量zと帰無分布(2)例題の解答(σが既知の場合)
5.練習問題 O
6.σが未知の場合
(1)σの推定(その1):2つの標本標準偏差(2)σの推定(その2):合算標準偏差sp(3)検定統計量tと帰無分布(4)独立2群のt検定の手順(まとめ)(5)例題の解答(σが未知の場合)
7.練習問題 P
8.検定統計量tは煩雑
9.練習問題 Q:Studentのtをシンプルにする
10.検定統計量tの定性的理解(3つの判断基準)
(1)標本平均の差(2)標本標準偏差(3)標本サイズ
11.検定統計量tの性質(まとめ)
9章 P値
1.検定の枠組み
2.2 択だけの判断は不十分
(1)有意差がない場合(2)有意差がある場合
3.P値
(1)P値の定義(2)P値を得たら、まず0.05と比較する(3)例題8.1の場合(4)「有意差あり」の表記法(5)「有意差なし」の表記法
10章 一元配置分散分析
1.一元配置分散分析のデータの特徴
(1)例題10.1:サプリメントの効果(2)例題10.2:ニジマスに与える餌
2.2つの可能性
3.一元配置分散分析の前提条件
4.帰無仮説H0と対立仮説HA
5.新しい記号:k, N, ■
(1)標本の数(群)k(2)観測値の総数Nと総平均■
6.一元配置分散分析の大まかな流れ
(1)誤差平均平方(群内分散)MSwithin(2)処理平均平方(群間分散)MSbetween(3)全平均平方MStotal(4)分散分析表(5)検定統計量F
7.誤差平均平方(群内分散)MSwithin
(1)偏差平方和 SSwithin(2)自由度 dfwithin(3)誤差平均平方(群内分散)MSwithin
8.練習問題 R
9.処理平均平方(群間分散)MSbetween
(1)予備知識の復習(2)母分散σ 2の推定(3)処理平均平方(群間分散)MSbetween(4)偏差平方和SSbetweenと自由度dfbetween
10.練習問題 S
11.全平均平方 MStotal
12.練習問題 T
13.分散分析表と検定統計量F
14.検定統計量Fの定性的理解
(1)分母のMSwithinの役割(2)分子のMSbetweenの役割(3)例題10.1の場合(4)F分布と臨界値F0.05
15.一元配置分散分析の手順(まとめ)
16.練習問題 U
17.標本サイズが不揃いのときの計算
11章 多重比較(Bonferroni 補正とTukey-Kramer 法)
1.多重比較のデータの特徴
(1)例題11.1:サプリメントの効果(2)例題:11.2.ニジマスに与える餌
2.アルファベットを使った結果の表示
3.多重比較の出発点
4.多重性という課題
(1)帰無仮説H0が正しいとき(2)第1種の過誤と有意水準α(3)FWER(全体としての有意水準)(4)ライフルで的を狙う(5)多重性(まとめ)
5.Bonferroni 補正
(1)Bonferroni補正の方法(2)多重比較の欠点
6.Tukey-Kramer法
(1)Tukey-Kramer法の前提条件(2)帰無仮説H0と対立仮説HA(3)検定統計量q
7.Tukey-Kramer法の計算
(1)対戦表(2)検定統計量qの分子(3)検定統計量qの分母(4)検定統計量q(5)臨界値q0.05(k,dfwithin)
8.Tukey-Kramer法の手順(まとめ)
9.アルファベットの割り当て
(1)割り当ての方法(2)アルファベットの役割(まとめ)
10.練習問題 V
第IV部 2つの変数x とy の間の関係
12章 相関分析
1.例題12:2つの変数の関係は?
(1)例題12.1:かき氷の売上と気温(2)例題12.2:ホタルと農薬
2.新しい記号:(xi, yi)
3.正の相関と負の相関
4.強い相関と弱い相関
5.相関係数rの性質
6.標本共分散sxy
(1)偏差の積(2)偏差の積の和(3)自由度(4)共分散の性質(その1):無相関のとき(5)共分散の性質(その2):正の相関があるとき(6)共分散の性質(その3):負の相関があるとき
7.相関係数r
(1)共分散sxyは単位に依存する(2)sxyを標準偏差sxとsyで割る理由
8.相関係数rの計算
9.練習問題W
10.相関の検定
(1)相関分析の前提条件(2)母相関係数ρ(3)帰無仮説H0と対立仮説HA(4)検定統計量tと帰無分布(5)例題12.1 の解答
11.より簡便な検定方法
12.練習問題 X
13.線形 vs. 非線形(相関係数rの苦手な状況)
14.対数変換
(1)実例(その1):北海道の湖沼(2)実例(その2):ガラパゴス諸島
15.Spearman の順位相関係数
(1)順位で散布図を描く(2)順位相関係数rsの計算
16.相関は因果関係の証明にはならない
13章 単回帰分析
1.例題13:他の変数から予測できるか?
(1)例題13.1:かき氷の売上と気温(2)例題13.2:定量実験における基本的な作業
2.単回帰分析の前提条件
3.最小2乗法
4.回帰直線の性質
(1)回帰直線が通る点(2)回帰直線の傾き
5.xとyを逆にしない
6.y-切片aと傾きbの計算
7.内挿と外挿
8.決定係数 r2
(1)全平方和 SStotal(2)残差平方和 SSresidual(3)回帰平方和 SSregression(4)回帰の恒等式(5)決定係数(その1):一般的な定義(6)決定係数(その2):もう1つの定義(7)決定係数(その3):実際の計算方法
9.練習問題 Y
10.単回帰分析における検定と推定
(1)計算に必要な2つの統計量SSxとMSresidual(2)傾きbの必要性を確認する検定(3)母回帰係数βの95% 信頼区間(4)条件付き期待値E[y|x] の95% 信頼区間(信頼帯)(5)観測値y の95% 予測区間(予測帯)
付録 解答と付表
解答
付表
索引
Column
●片側検定は要注意!
● レポートや学術論文、研究につなぐ
● 期待値を使った母平均μをもう少し詳しく
● 「不偏分散」という隠語
● 離散型と連続型の母平均μと母分数σ2の定義
● 別々の偏差平方和を計算する理由
● 合算標準偏差spのもう1つの定義式
● SSwithinの実際の計算
● SSbetweenの実際の計算
● SStotalの実際の計算
栄養科学イラストレイテッド
生化学実験
鈴木敏和,杉浦千佳子,高野 栞/著
序
【鈴木敏和】
動画
【高野 栞】
第1章 生化学実験をはじめる前に
【鈴木敏和】
1 生化学実験を行う意義
2 安全に実験を行うために
A 服装など
B 実験前
C 実験中
D 実験終了後
E 緊急時または災害時の対応
3 生化学実験で使用する水について
4 生化学実験で使用する単位,有効数字
A 質量パーセント濃度(%)
B モル(mol)
C モル濃度(体積モル濃度,mol/L)
D 規程度(N)
E pH(水素イオン指数)
F 体積質量濃度(g/L, μg/mL など),ユニット濃度(U/mL など)
G 有効数字
5 実験記録とレポートの書き方
A 実験実習で持参するもの
B 実験記録
C レポート
第2章 基本操作
【鈴木敏和】
1 マイクロピペットの操作方法
A 容量設定
B 吸入(フォワード法)
C 排出
D 参考
2 ビュレットの操作方法
3 その他の実験器具の使用方法で参考となるサイト
第3章 中和滴定
【鈴木敏和】
1 滴定とは
2 酸および塩基とは
3 中和とは
実験3-1 食酢の中和滴定
第4章 緩衝液
【鈴木敏和】
1 緩衝液とは
2 緩衝液のpHの求め方
3 アミノ酸の性質
実験4-1 緩衝液の性質
実験4-2 アミノ酸の滴定によるpH緩衝作用の観察
第5章 タンパク質の等電点
【鈴木敏和】
1 タンパク質の等電点
実験5-1 タンパク質水溶液のpHを変化させたときの状態観察
第6章 吸光光度分析(比色定量法)
【鈴木敏和】
1 色について
2 吸光光度分析について
実験6-1 合成着色料の比色定量
第7章 酵素の性質
【鈴木敏和】
1 酵素とは
2 酵素反応
実験7-1 西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)活性の観察
実験7-2 ウレアーゼの反応速度に及ぼす酵素および基質濃度の効果
実験7-3 ウレアーゼの反応速度に及ぼす阻害剤の効果
第8章 酵素分析法による生体成分の分析
【鈴木敏和】
1 酵素分析法とは
実験8-1 GOD-POD法とインベルターゼを利用した,清涼飲料水に含まれる糖の定量
第9章 細胞分画法
【杉浦千佳子】
1 細胞と細胞小器官
実験9-1 ニワトリの肝臓から細胞小器官の分離
実験9-2 核画分の定性―DNAの確認―
実験9-3 ミトコンドリア画分の定性
第10章 DNAの性質
【杉浦千佳子】
1 核酸とは
実験10-1 ニワトリの肝臓からのDNA抽出および純度の測定
実験10-2 DNAの定量
実験10-3 DNAの化学的性質
第11章 PCRと制限酵素
【鈴木敏和】
1 PCRとは
2 制限酵素とは
3 PCRの原理
A PCR
B 制限酵素
C 制限酵素断片長多型法
実験11-1 PCRと制限酵素を使用したALDH2遺伝子多型の検出とアルコール感受性
第12章 抗原抗体反応
【鈴木敏和】
1 免疫とは
2 抗体反応の応用
実験12-1 ELISA法による抗原の検出
第13章 生体分子の分離・分析
【鈴木敏和】
1 混合物からの物質の分離
2 カラムクロマトグラフィー
3 SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)
実験13-1 CM-セファロースカラムを用いたタンパク質の分離
実験13-2 SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動によるタンパク質の展開
第14章 ビタミンCの定量と抗酸化活性
1 ビタミンCの性質
【鈴木敏和】
2 ビタミンCの定量
【鈴木敏和】
3 抗酸化機構
【杉浦千佳子】
実験14-1 モリブデンブルー発色法による食品のビタミンC定量
【鈴木敏和】
実験14-2 ビタミンCの抗酸化活性 ―DPPHラジカル消去活性の測定―
【杉浦千佳子】
索引
小説みたいに楽しく読める
免疫学講義
小安重夫/著
はじめに
序章 新型コロナウイルスと戦う免疫を知ろう
第1章 それは伝染病からはじまった
1 伝染病と二度なし―獲得免疫
2 生まれつきもっている武器―自然免疫
3 免疫はよいことばかりじゃない―アレルギー
4 小児科医の大きな貢献
第2章 免疫の謎に挑んだ偉大な先人たち
1 二度なしのしくみの考察
2 一卵性双生児でも免疫は同じではない―柔軟なシステム
3 パズルへの挑戦―謎解きのはじまり
第3章 解き明かされた数々の謎
1 数多くのウイルスや細菌と戦える理由―特異性と多様性のしくみ
2 自分を自分とわかるのはなぜだろう―拒絶反応のからくり
第4章 免疫はものを見分ける
1 目立つ異物を見つけ出す方法
2 目立たない異物まで見つけ出す方法―遺伝子を組換えてできるリンパ球の目
第5章 自分が自分とわかる仕掛け
1 入学は楽だけど卒業が難しい胸腺大学―自己寛容の秘密
2 自分を攻撃しないための第二・第三の策略
第6章 免疫の登場人物とその履歴
1 外敵と戦う戦士たち―多彩な顔つきの白血球と自然免疫
2 免疫の隠れた司令塔―樹状細胞とリンパ組織
3 分子ミサイル「抗体」の誕生―液性免疫
4 ツベルクリン検査が教えるもう一つの戦い方―細胞性免疫
5 リンパ球の役割分担―二一世紀になって見つかった(!)自然リンパ球
7章 病気と免疫
1 感染症を予防するワクチン
2 免疫は両刃の剣―アレルギーと自己免疫疾患
3 ゲノムが教える病気との関係
4 臓器移植と再生医療
5 がんは免疫で治る時代が来た
6 微生物の逆襲―エイズウイルスの驚きの戦略
終章 残された疑問:まだまだわからないこと
あとがき
参考図書
免疫のしくみを明らかにしたさまざまな発見の年表
さくいん
コラム
(1)細菌の分離培養とコッホの三原則
(2)インターフェロンの命名
(3)注目されなかったグリックの研究
(4)制限酵素からCRISPR-Cas9:細菌の免疫!
(5)ヤーネと利根川
(6)部外者にはややこしいCD分子の命名法A
(7)NK細胞と潜水艦?
(8)インターロイキンの命名法
(9)Fasの思い出
(10)免疫学者の有名な背中
(11)山中のiPS細胞