化學工程、生物化學、綠色化學、環境化學、核化學
污漬去除劑(Cleaning Products)
台北縣立三民高級中學化學科林妙津老師 / 國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
東西髒了怎麼辦？洗乾淨。用什麼洗？「水和清潔劑」，這是大多數人的回答。清潔劑種類繁多，如何選擇正確的清潔劑，首先就必須瞭解清潔劑是如何清潔物品。
清潔劑(Detergent)是泛稱「具有清潔能力的物質或產品」。清潔劑用物理或化學的方法來去除污漬。如利用去污劑成分與髒污的互溶的性質，就是屬於物理的方式； 例如巧克力或油膩食物造成的污漬一般可由四氯乙烯(Cl2C=CCl2)去除，但因含氯的溶劑具有毒性，所以最好交由專業的洗衣業者來執行。另外，有些汙垢會和清潔劑中的某些成份發生化學反應（一般為氧化反應）來去除衣物上的污漬；如實驗課時，若實驗衣沾上棕色的碘溶液(
)時，很難用清水或一般清潔劑去除，此時，選用硫代硫酸鈉水溶液當作去污劑可將
還原成無色的
，其反應方程式如下：
光化學霧 (Photochemical Smog)
臺北縣立三民高級中學化學科林妙津老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
太陽下山了，天色昏暗夜空低垂，但是台灣都市的夜空為什麼不是黑的，這是因為空氣中有太多的污染物，這些污染物包含了許多微小顆粒懸浮物反射光線，讓夜空呈現詭異的顏色。因為這些空氣污染物為煙霧態，我們稱這些污染物為「光化學霧(Photochemical smog)」，英文名 smog 即是由smoke + fog兩單字合併而成。「光化學霧」學術上的正式的解釋為經光化學反應所產生之微粒狀物質而懸浮於空氣中能造成視程障礙者。
光化學霧的主要來源是：工業革命後，大量使用石化燃料，工廠與汽機車引擎排放大量排放NOx及揮發性有機污染物至大氣中，這些物質在光照及氣象條件下，於大氣中進行光化反應，生成二次污染物，包括臭氧(Ozone, O3)、過氧硝酸酯(Peroxyakylnitrates, PAN)等。隨著污染源的不同，光化學煙霧的組成也因地有所不同，譬如產煤和以煤為能源的火力發電廠，光化學煙霧主要成份為二氧化硫。
代謝(Metabolism)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
代謝是生物體為了維持生命所進行的一系列化學反應，這些反應使生物體能成長、繁殖、維持身體結構並對環境做適當的反應。代謝通常分為兩個範疇：異化代謝（catabolism）將有機物質分解，例如利用細胞呼吸以獲取能量；同化代謝（anabolism）消耗能量以建構細胞的成分如蛋白質與胺基酸。
代謝的化學反應被組織成代謝途徑，在代謝途徑中，化合物被一連串的酶催化，經由一系列的步驟轉化為另一種化合物。在代謝過程中，酶十分重要，酶可使生物體進行必要的反應，這些反應因需消耗能量，本身不會自然發生，酶可將這些反應與某些可釋出能量的自發反應結合。以酶作為催化劑，可使這些反應快速而有效的進行，酶也可因應細胞環境的變化及其他細胞發出的信號而調整代謝途徑。
生物體的代謝決定何種物質為營養素，何種物質有毒。例如某些原核生物（prokaryote）使用硫化氫為營養素，然而對動物而言，此種氣體有毒。代謝的速率，又稱代謝率（metabolic rate）也會影響生物體需要多少食物。代謝有一項值得注意的特色，在非常不同的物種間具有相似的代謝途徑及代謝物質。例如作為檸檬酸循環中間物的數種羧酸，在所有生物體中均可發現，其中包含單細胞細菌大腸桿菌及體積龐大的多細胞生物如大象等。可能由於這些代謝途徑的高效率，而且在演化史的早期，這些途徑即已存在，所以不同生物間的代謝才會有如此驚人的相似性。
構成動物、植物與微生物的大部分組織是由三類基本分子組成：胺基酸、醣和脂質（通常稱為脂肪）。因為這些分子是生命不可或缺的，代謝反應主要的工作，即在建構細胞與組織時製造這些分子，或在消化與利用食物時，將這些分子分解，並以其作為能源。許多重要的化合物可以結合在一起，製造如DNA和蛋白質等聚合物。這些巨分子是所有生物體必要的物質，下表中列出了一些最常見的生化聚合物。
核苷酸（Nucleotide）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
核苷酸是RNA與DNA的結構單位，由數個連接在一起的分子組成（如圖1）。而且核苷酸在代謝作用中扮演重要角色，在代謝過程中，核苷酸作為能量來源（腺苷三磷酸和鳥苷三磷酸（guanosine triphosphate））、參與細胞傳訊（環單磷酸鳥苷（cyclic guanosine monophosphate）和環單磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate）），而且被納入重要酵素性反應的輔因子中（輔酶A、黃素腺嘌呤二核苷酸、黃素單核苷酸和菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）。
圖1 最常見的核苷酸之結構元件
核苷酸結構
核苷酸由鹼基（含氮鹼基）、五碳糖（不是核糖（如圖2）就是2’去氧核糖）和一至三個磷酸根構成。鹼基與糖構成核苷，磷酸根與糖的２，３或5號碳形成化學鍵，其中以與5號碳鍵結最常見。當磷酸根與糖的兩個羥基連接時，會形成環核苷酸。如果核苷酸的糖是核糖就稱為核糖核苷酸；而去氧核糖核苷酸含有的糖是去氧核糖。核苷酸的鹼基可以是嘌呤或嘧啶。
磷脂（Phospholipid）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
磷脂是某類脂質的總稱，因為能形成脂雙層，而成為細胞膜的主要成分。大多數磷脂含有二醯甘油、磷酸根和簡單有機分子，如膽鹼（choline）；不過有一種磷脂叫神經磷脂（sphingomyelin）並不遵循此原則，神經磷脂的組成中含神經胺基醇（shingosine）而非甘油。
磷脂
兩親媒性
磷脂的一端為親水性（可吸引水），然而它具疏水性的另一端卻排斥水。親水端含有帶負電的磷酸根，也可能含有其他極性原子團；疏水端通常由長的脂肪酸烴鏈所構成。磷脂被放入水中後，會隨各種磷脂的特殊性質而形成不同的結構。這些特殊性質使磷脂在磷脂雙層扮演重要的角色。在生物系統的雙層結構──如細胞膜──中，磷脂經常與其他分子（如蛋白質、醣脂、膽固醇）一起出現。當許多磷脂分子的疏水端並排在一起對準另一些磷脂分子的疏水端，脂雙層就生成了，這種方式形成的薄膜，兩面都有親水端可接觸水。
核糖核酸 (RNA)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
核糖核酸 (RNA) 是生物學上重要的分子類型，由一長串的核苷酸為組成單位。每一個核苷酸都含有鹼基、核糖和磷酸根。RNA與DNA非常類似，但二者在結構的細節上有少許差異：在細胞中，RNA通常是單股，而DNA通常是雙股；RNA的核苷酸含有核糖，而DNA含有去氧核糖（缺少一個氧原子的核糖）；而且，RNA含有尿嘧啶 (uracil)，而DNA則含有胸嘧啶 (thymine)。RNA聚合酶將DNA轉錄為RNA，通常再由其他酶進一步催化。在合成蛋白質的過程中，RNA十分重要。名為傳訊者RNA的某種RNA攜帶來自DNA的資訊至核糖體，這些核糖體由蛋白質與核糖體RNA化合而成，形成可閱讀傳訊者RNA的分子機器，並把傳訊者RNA攜帶的訊息轉譯為蛋白質。還有很多種RNA，各有不同的任務，例如調控基因表現，而且RNA也可作為大多數病毒的基因體。
與DNA之比較
RNA與DNA都是核酸，但二者主要有三點不同。第一點，DNA為雙股，而RNA在大多數的生物功能上，都是單股分子，其核苷酸的鏈也比DNA短得多。第二點，DNA含有去氧核糖，RNA含有核糖（在DNA中，五碳糖環狀的2’位置沒有羥基）。因為這些羥基使得RNA容易水解，造成RNA比DNA不穩定。第三點，在DNA中，與腺嘌呤互補的是胸嘧啶，而在RNA中，則為尿嘧啶，尿嘧啶是胸嘧啶脫去甲基後的產物。
結構
在RNA中的每一個核苷酸都含有核糖，其碳原子編號為1’至5’。鹼基連接在1’位置，通常為腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）或尿嘧啶（U）。腺嘌呤和鳥嘌呤屬於嘌呤，胞嘧啶和尿嘧啶屬於嘧啶。磷酸根連接在核糖的3’位置和下一個核糖的5’位置。在生理條件下的酸鹼值，每個磷酸根都帶有負電荷，因此RNA為帶電分子（多電荷陰離子），如圖1。胞嘧啶與鳥嘌呤，腺嘌呤與尿嘧啶之間會形成氫鍵。然而，也有可能發生其他交互作用，例如一團腺嘌呤互相黏結而形成凸塊，或如GNRA四鹼環 (tetraloop) 中有鳥嘌呤－腺嘌呤鹼基對。
圖1 RNA的化學結構
固醇 (Sterol)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
固醇是某一類重要的有機分子之總稱，存在於植物、動物與菌類中，動物的固醇中最為人熟知的就是膽固醇。膽固醇在細胞的多項功能中擔任不可或缺的角色，也是脂溶性維生素與類固醇荷爾蒙的前驅物。
固醇的化學結構
固醇的種類
植物的固醇稱為植物固醇 (phytosterol)，動物的固醇稱為動物固醇 (zoosterol)。重要的動物固醇有膽固醇和某些類固醇荷爾蒙；有名的植物固醇包括菜油固醇 (campesterol)、豆固醇 (sitosterol)和豆甾醇 (stigmasterol)。麥角甾醇 (ergosterol)是菌類細胞膜的固醇，其生理功能類似動物細胞中的膽固醇。
硒半胱胺酸（Selenocysteine）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
硒半胱胺酸是存在於許多種酶（例如麩胺基硫過氧化酶（glutathione peroxidases）、四碘甲狀腺胺酸 5’脫碘酶（tetraiodothyronine 5′ deiodinases）、雙硫氧還還原酶（thioredoxin reductases）、甲酸脫氫酶（formate dehydrogenases）、甘胺酸還原酶（glycine reductases）和某些氫化酶）中的一種胺基酸。
命名
IUPAC/IUBMB的聯合命名委員會已正式建議以三字母 Sec作為硒半胱胺酸的簡寫，以單字母U作為其代碼。IUBMB為國際生化與分子生物聯合會（International Union of Biochemistry and Molecular Biology）。
結構
硒半胱胺酸的結構與半胱胺酸相似，不過原來半胱胺酸中硫的位置被硒原子取代（圖1）。含有一個或多個硒半胱胺酸的蛋白質，稱為含硒蛋白質。
圖1 硒半胱胺酸
RNA聚合酶（RNA Polymerase）（II）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
RNA聚合酶的作用
結合與起始期
在原核生物中，RNA聚合酶的結合，包含α次單元辨認出DNA的上游單元（upstream element）（40至-70鹼基對），以及σ因子辨認出-10至-35區塊。有數個σ因子調控基因表現。舉例而言，在正常條件下，σ70會表現，使RNAP與管家基因結合，而σ32誘使RNAP與熱休克基因結合。
與DNA結合之後，RNA聚合酶由閉合複合體切換成開放複合體。此一變化包括DNA兩股分離，形成解螺旋的DNA區段，長度約有13 bp（鹼基對之縮寫）。根據華生－克里克鹼基對交互作用，核苷酸和模板DNA股之間以鹼基配對。因為DNA要解旋及重旋，所以超線圈（supercoiling）在聚合酶的活性中，占有重要地位。在RNAP前方的DNA區段要解旋，有一補償性正超線圈存在。在RNAP後方的DNA區段要重旋，存在著負超線圈。
延長期
轉錄延長期包含進一步加入核糖核苷酸，以及開放式複合體變成轉錄複合體。因為RNAP與啟動子的結合很強，無法開始形成完整長度的轉錄本。此一階段的轉錄，生成較短的RNA片段，大約只有9 bp，此一步驟稱為退化轉錄。一旦RNAP開始形成較長的轉錄本，它會清除啟動子。此時，-10至-35啟動子區塊瓦解，σ因子脫離RNAP。當σ因子抓緊RNAP的適當位置時，剩餘的RNAP複合體向前移動。17-bp轉錄複合體有8-bp的DNA-RNA混成體，也就是說，有8個鹼基對參與RNA轉錄本與DNA模板股的結合。當進行轉錄時，核糖核苷酸由RNA轉錄本的3’端加入，而且RNAP複合體沿著DNA移動。雖然RNAP看起來沒有3’末端核酸酶（exonuclease）的活性，不會像DNA聚合酶那樣有校對的功能，但有證據顯示，RNAP遇到配對錯誤的鹼基對會暫停，並將錯誤更正。