組織與生理

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(2)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(2)
國立新竹高級中學生物科顏孝修實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


●教學疑難問題5

輔助色素用甚麼方式將所吸收的能量傳給葉綠素a?

討論建議:
輔助色素吸收光能使電子激發到高能階,如果緊鄰有一個接受者,透過共振,高能階的電子回到基態時放出的能量,能激發緊鄰接受者的電子到高能階(這個過程叫作resonance energy transfer)。輔助色素的空間排列只允許單一方向的一一傳遞,全部朝向反應中心,達到匯集能量的目的。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(1)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(1)
國立新竹高級中學顏孝修實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


●教學疑難問題1
光合作用中的光反應教學主軸與重點為何?其中提及能量從物理能轉換為化學能的概念,與物質的氧化還原過程,這些部分在高一要如何教?

討論建議:
在進行光合作用或呼吸作用教學時,主軸為生物能量的轉換與利用,建議先以生物能量學觀點作切入引導,再搭配合適的比喻方式作講解。可先從生活中常見的生物能量轉換例子作引導,如電鰻將化學能轉換為電能、螢火蟲將化學能轉換為光能等,建立學生能量轉換的概念。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】葉綠素a(chlorophyll a)為反應中心的光系統與電子傳遞鏈(electron transfer chain)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】葉綠素a(chlorophyll a)為反應中心的光系統與電子傳遞鏈(electron transfer chain, ETC)
國立新竹高級中學生物科盛維安實習老師、傅慧鳳老師/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2
主題:光合作用光反應


葉綠素a為反應中心的光系統

光系統依主要的吸收波長不同分為光系統P680和P700,此兩種的反應中心都是葉綠素a。所謂反應中心,就是由輔助色素圍繞、最後匯集輔助色素所吸收的光能而激發出高能量電子的中心。輔助色素和反應中心本身都利用葉綠素a吸收光能、激發電子,前者以共振的方式將能量傳給反應中心,輔助色素的電子則由激發態回到基態。而反應中心「成對葉綠素分子」吸收了這些能量,使得其中一個電子躍升到激發態,立刻傳給電子傳遞鏈中的色素及蛋白質複合物,而失去電子的「成對葉綠素分子」帶正電的空洞,可藉由水的裂解搶回電子,恢復電荷平衡。光系統及輔助色素的作用有賴於兩者在空間中的排列關係,卽兩者在葉綠囊表面的分布。

生理時鐘( Circadian rhythm)

生理時鐘( Circadian rhythm)
新竹縣立竹東高級中學生物科何淑媛老師/國立臺灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

人類的褪黑激素對黑色素細胞並無顯著作用,而是與人類活動的日週期性有關。(圖片來源:flickr用戶troy)

依照地球的公轉及自轉等的運行速度,我們計算出一天的長度有24小時;在這一天之內,環境中的日照、溫度等因子會有週期性的變化,奇妙的是在我們身體內的心跳、血壓、覓食、體溫、睡眠等,也有週期性的起伏!但是,我們體內的週期長短,與一天日昇日落的時間長短,是一致的嗎?

氣喘(Asthma)-下

氣喘(Asthma)-下
台北縣私立南山中學生物科楊瀅涓老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

氣喘的因素
罹患氣喘通常跟個人體質、遺傳和環境有關。當一個人的免疫系統較為敏感,或體內抗體比一般人多時,容易因環境刺激而產生劇烈反應,如皮膚、呼吸道或消化系統的過敏症狀,常見如異位性皮膚炎、過敏性鼻炎、氣喘等。若患者的父母有過敏體質時,小孩也容易遺傳到相同的體質,罹患氣喘的機率會比一般人高。但氣喘並不像其他遺傳疾病一樣有必然的關係,可能會有過敏體質但不一定會發病,這也是為什麼在同樣的家庭裡,兄弟姊妺中並非每個人都會有氣喘。在環境當中,溫度、溼度、空氣污染、接觸化學物質或過敏源等因素,都可能引起患者的發炎反應,所以住在工業區或都市的人,得到氣喘的機會比較高。

氣喘(Asthma)-上

氣喘(Asthma)-上
台北縣私立南山中學生物科楊瀅涓老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

什麼是氣喘
氣喘,是一種慢性呼吸道疾病,發作時可導致患者呼吸困難、喘鳴(呼吸時胸腔有共鳴的聲音)、胸悶與慢性咳嗽。嚴重時可能導致窒息。知名歌星鄧麗君就因為氣喘而香消玉殞。

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期(下)

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期 (Photoperiodism)-下
高雄市立瑞祥高級中學生物科李逸萱老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在短光照和短黑暗的處理下,短日照植物不會開花而長日照植物開花,顯示光週期中影響開花反應的是「黑暗時間」而非「光照時間」;而長光照和長黑暗處理植物也可以得到相同的結論。

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期(上)

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期 (Photoperiodism)-上
高雄市立瑞祥高級中學生物科李逸萱老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

光週期

因為地軸傾斜,夏季日長(day length)較長而夜長(night length)較短;冬季日長較短而夜長較長,因此,除了赤道地區外,四季的交替會伴隨有日長和夜長的週期性變化,這種現象稱為「光週 期」(Photoperiodism)。許多動物和植物皆有感受光週期變化的能力,因而能在特定季節表現適當的反應。

思覺失調症(Schizophrenia)的分子機制-上

思覺失調症的英文為Schizophrenia,是希臘文字根skhizein (分裂)與phren(心靈)的合體字。雖然思覺失調症是屬於認知上的疾病,但是仍會造成一些生理或心理上的慢性症狀,使行為與情緒受到影響。 思覺失調症的典型症狀包含了幻覺(Hallucination)、妄想(Delusion),及其他依據標準等讓醫生們作診斷。不過、臨床上的症狀交給醫生,而我們就來了解這些症狀背後的成因是腦袋裡面發生了什麼事。 醫學上的研究發現思覺失調症的病患有許多蛋白質的表現和正常人不同,於是學界便提出了幾個相關的機制來說明 多巴胺假說(Dopamine hypothesis): 多巴胺是神經傳遞物質的一種,負責在中樞 神經系統中穿針引線,使訊息可以傳遞下去。 許多的研究發現,安非他命或古柯鹼等毒品所引起的幻視、幻聽、妄想等症狀與思覺失調症類似,而這些毒品正可以激活腦內多巴胺的含量。 另一方面,治療思覺失調症的藥物如金普薩(Zyprexa)、思樂康(Seroquel)等則可以阻斷多巴胺在神經元(neuron,即神經細胞)上的受體進而抑制活性。

思覺失調症(Schizophrenia)的分子機制-下

麩胺酸(glutamate)的影響: Glutamate是腦中屬於興奮性的神經物質,但對於思覺失調症的影響並不是直接作用,而是造成多巴胺改變所致。近年來的研究指出,腦中glutamate的受體如果功能低下也是會致病,其原因在於glutamate正常情況會抑制多巴胺中腦邊緣路徑(藍色箭號),並活化中腦-皮質路徑(紅色箭號),所以當glutamate無法傳遞訊息,藍色興奮,紅色也會減少,造成多巴胺分泌的不協調而致病。針對這個更上游的病因的治療,也成了目前藥物的開發方向。 除了以上這幾個神經傳遞分子,病患也常藉由遺傳得到思覺失調症。人類基因解碼至今,學者們也致力於找出與思覺失調症相關的基因,目前也有數個與心理疾病有關的基因被發現,科學家們也希望能夠藉由研究這些基因來提供思覺失調症的治療方法。
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