分子與細胞

蛋白質立體結構（protein structure）的解析–下

2011/07/17
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蛋白質立體結構（protein structure）的解析–下
台北市立成功高級中學生物科洪敬承老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

接下來要利用蛋白質晶體來解析三級結構，在光學顯微鏡下先檢測晶體的形狀及品質是否合格，如果結晶水準達到一定標準，則將樣品放置於於探針末端混有甘油（一般會使用甘油，但是不同的蛋白質晶體，需要的化合物也不盡相同）的緩衝液中，高壓噴上氣態的低溫液態氮，將X光集結成束開始進行X光繞射，加入甘油是避免蛋白質在如此低溫的條件下形成冰晶的雜訊，且液態氮的低溫可保護晶體在X光的照射下，不至於被破壞並促使X光的光束更為集中。因為純度高的結晶蛋白質會依一定的順序堆疊成結晶，所以X光的光子打在固定角度的蛋白質上時，會依特定方向折射於儀器末端的感光影片上，於是在底片上形成黑點。晶體品質越高和大小越大則晶體堆疊越好，黑點顏色將會越深，代表光子折射於感光器底片上的數目較高。蛋白質的角度 “一度” 進行X光顯影的時間約在40分甚至一小時以上，時間長短取決於特定的蛋白質晶體和光束的強弱，此時間是一般實驗室等級規模的X-ray機器。立體結構完成水平面90度的X光繞射通常需要3天以上，由於蛋白質常擁有特定形式的對稱性，所以以90度旋轉蛋白質所得的X光繞射資料，再以電腦模擬即可得到360度的蛋白質電子分佈圖。由於蛋白質堆疊形式有很多可能，不同的蛋白質，有不同的堆疊狀況，所以有的蛋白質晶體需要收集120度、150度、180度、360 度，完全取決當時蛋白質晶體的堆疊狀況。

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蛋白質立體結構（protein structure）的解析–上

2011/07/17
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蛋白質立體結構（protein structure）的解析–上
台北市立成功高級中學生物科洪敬承老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

蛋白質結構：依序為一級到四級結構

分析蛋白質立體結構的程序大致如下，先以基因轉殖的大腸桿菌大量生產標的蛋白質，其方法為利用分子選殖技術將研究標的基因DNA，置入大腸桿菌的表現載體，之後利用轉型技術將表現載體轉入大腸桿菌中，表現的蛋白質其胺基酸序列可由DNA可以推導出，接下來進行一系列蛋白質的純化步驟，取得高純度的蛋白質後，運用化學試劑將水溶性的蛋白質，轉換成蛋白質晶體，在X光繞射法下，將所得數據經由一系列的數學運算，轉換得其三維立體結構。

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海藻糖（Trehalose）的歷史與應用 – 下

2011/06/03
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海藻糖（Trehalose）的歷史與應用 – 下
國立台灣大學師範大學生命科學系杜欣宜碩士生/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

三、海藻糖的歷史

海藻糖最早於1832年由H.A. Wiggers於黑麥的麥角水溶液中發現，將黑麥的麥角水溶液靜置一段時間後，在容器的內壁形成了無色、不具還原力及微甜的結晶，因而發現了海藻糖。1858年Mitscherlich由菇類中分離出海藻糖，並將它命名為「mycose」。同年，Berthelot由來自中東的一種昆蟲在樹葉上分泌的類似繭的殼 （cocoon-like shell），其乾燥後被當作甜味劑（這分泌物被稱作trehala manna），Berthelot從中萃取出一種醣類，將它命名為trehalique glucose或「trehalose」。

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圖一、海藻糖 (α,α-1,1-trehalose) 結構圖

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海藻糖（Trehalose）的簡介與特性-上

2011/06/03
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海藻糖（Trehalose）的簡介與特性-上
國立台灣大學師範大學生命科學系杜欣宜碩士生/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯


一、海藻糖的簡介

海藻糖（Trehalose，α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside， C12H22O11，Mw = 342.31），廣泛存在於自然界中的非還原性雙醣分子。其結構是由兩個葡萄糖（D-glucose）單醣，透過α,α-1,1-醣苷鍵結合而成。

此外，仍有其他可能的形式，如：α,β-1,1- 以及β,β-1,1- 等鍵結形成的異構物，但在自然界中的含量非常稀少，自然界存在最多的形式大多以α,α-1,1- 鍵結為主。海藻糖亦廣泛分布在許多生物體中，如細菌、真菌、昆蟲、無脊椎動物以及植物中皆可見到海藻糖的存在。

海藻糖水溶液的性質穩定，不易被酸或α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）水解。海藻糖的熔點為97℃，當溫度上升至130℃時，海藻糖會融化失去結晶水形成無水結晶體，最後無水海藻糖於加熱至203℃時融化。

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蛋白質摺疊 –下

2011/05/30
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蛋白質摺疊 (Protein Refolding) –下
國立臺灣大學師範大學生命科學系黃胤榮碩士生/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

在真核微生物中的伴護蛋白 (chaperone) 通常是熱休克蛋白質。雖然大部分的球形蛋白質的原生狀態是不需伴護蛋白輔助的，而伴護蛋白輔助的摺疊通常是必須在擁擠的細胞內環境來作用，可以防止蛋白質堆積；伴護蛋白通常是用來避免曝露在熱或是其它變化的細胞環境而造成錯誤的蛋白質摺疊和堆積。

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蛋白質摺疊 –上

2011/05/30
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蛋白質摺疊 (Protein Refolding) –上
國立臺灣大學師範大學生命科學系黃胤榮碩士生/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

蛋白質摺疊是從任意的多肽鏈摺疊成一個獨特且具有功能性三級結構的物理過程。從一個 mRNA 的序列轉譯成一個線型胺基酸鏈的蛋白質都是以一個未摺疊或是任意的多肽鏈存在。這個多肽鏈缺少任何的三級結構 (圖一)。胺基酸彼此的交互作用摺疊產生一個三級結構的蛋白質，此蛋白質稱為原生 (native) 蛋白質。由此產生的三級結構是由胺基酸序列所決定的 (Anfinsen’s dogma)。

圖一: 蛋白質摺疊前和摺疊後的示意圖

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創傷後壓力症候群（Post-traumatic stress disorder；PTSD）

2011/05/03
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創傷後壓力症候群（Post-traumatic stress disorder；PTSD）
臺北市立成功高級中學生物科張春梅老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

創傷後壓力症候群（Post-traumatic stress disorder；PTSD），又稱為創傷後壓力心理障礙或創傷後壓力反應（post-traumatic stress reaction），係指人在遭遇或對抗重大壓力後，其心理狀態產生失調的後遺症，並非病患心理狀態原來就有問題。創傷後壓力反應主要包括失眠、惡夢、性格大變、情感疏離或麻木、逃避會引發創傷回憶的事物、過度警覺、失憶和易受驚嚇等。可能造成PTSD的經驗包括：孩童時期遭受校園霸凌或身體、心理上的性虐待；經歷強姦、戰爭、打鬥或暴力攻擊；目睹親人的突然死亡；經歷嚴重的人為災難或自然災難，如嚴重車禍、地震和海嘯等。

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腦細胞移行（cell migration）速度與微管調節蛋白的磷酸化有關

2011/05/03
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腦細胞移行（cell migration）速度與微管調節蛋白的磷酸化有關
台北市立成功高級中學生物科張春梅老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

大腦在產生神經元時，神經元並非一直待在相同地點，而是逐漸移行至大腦皮質。細胞移行（cell migration）是各種正、負調節機制的總合結果，雖然正確的神經元移行是腦發育的主要特徵，但調控神經元移動的時期與速率之機制仍然隱晦不明。芬蘭圖爾庫生物科技中心（Turku Centre for Biotechnology, Åbo Akademi University and University of Turku）的研究團隊發現，若老鼠體內缺乏一種稱為JNK1（c-Jun N-terminal kinase 1）的酵素，則新生神經元處在多極階段（multipolar stage）的時間會相對較短，且會以較快的速度移行至目的地，然而新生神經元到達錯誤目的地的機率也因此較正常老鼠高。大腦發育期間發生神經元錯置，會提高某些腦疾病的風險，例如癲癇、智力低下、思覺失調症和誦讀困難等，因此深入了解新生神經元移行的機制，有助於未來對於相關疾病的預防與治療。這項研究成果已刊登在2011年2月的《自然神經科學雜誌（Nature Neuroscience）》。

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褪黑激素仍然是現代仙丹嗎？

2011/04/20
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褪黑激素 (melatonin) 仍然是現代仙丹嗎？
臺北市立第一女子高級中學生物科林玫娟老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

西元1953年，耶魯大學皮膚科醫生艾倫勒納（Aaron Lerner）花了四年的時間，從二十五萬頭牛的松果腺中分離出某種少量激素，發現它可使青蛙皮膚色素細胞內之黑色素顆粒聚集於細胞核附近（故有人叫它聚黑激素），因而使皮膚顏色看起來較淡，故命名為「褪黑激素」。但這個發現卻沒達成他的願望，因為後來的研究顯示：褪黑激素對人類膚色並沒有美白的作用。

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【生物科教學尋疑團隊工作坊】能量分子(ATP及NADPH)

2011/02/18
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【生物科教學尋疑團隊工作坊】能量分子(ATP及NADPH)
國立新竹高級中學生物科陳慕璇老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


2010/11/05 第2次研習活動–學科內容整理4
主題：光合作用光反應

「能」指的是做功的能力，自然界中容易觀察到的有「光能」，「電能」，「熱能」，而生物細胞最常利用的則是「化學能」。當需要做功時，細胞就把化學鍵中蓄積的能量釋放出來。ATP是細胞內許多「放能」反應和「需能」反應之間的共同中間物，細胞利用ATP來儲存「放能」反應所釋放的能量，同時提供給「需能」反應所需要的能量。所以ATP是生物最常利用能量流通的分子。但ATP並非唯一能擔任這類角色的物質，在生物體內也會利用會蓄積電子能量的分子如NADPH、FADH2來作能量流通之用。

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