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電池變變變-葉綠素電池(Chlorophyll Battery)-上

電池變變變-葉綠素電池(Chlorophyll Battery)-上
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在現代生活中,電池的使用已經是不可或缺的日常用品,舉凡手電筒、隨身聽、各式遙控器、照相機、麥克風等等都需要接上電池才能使用。

而電池的種類又可分為只能使用一次「一次電池」(一般又稱為「乾電池」)和能重複充電使用的「二次電池」或「蓄電池」。

但無論是何種電池,基本構造原理都是具有正負極,然後中間充滿電解液,經由電化學反應而產生電力。以可充電的鉛酸電池為例,正極是氧化鉛(PbO2),負極是鉛(Pb),中間的電解液是硫酸溶液(H2SO4)。放電時,由負極的鉛放出電子,形成鉛離子並與硫酸根離子結合成硫酸鉛;接著電子由外部導線流到正極與氧化鉛、氫離子反應,形成硫酸鉛和水。

反應式如下:
   負極反應(氧化反應):Pb+SO42-→PbSO4+2e
   正極反應(還原反應):PbO2+SO42-+4H++2e→PbSO4+2H2O

當兩個電極的反應物用盡時,就沒有辦法繼續進行氧化反應,電池就沒電了。但在鉛酸電池中,上述的反應是可逆的,利用外部的直流電來迫使電子由正極流到負極,重新充電,使其可以重複使用!

薄層色層分析 ─ 下

薄層色層分析 (Thin Layer Chromatography, TLC) ─ 下
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

請參閱薄層色層分析 (Thin Layer Chromatography, TLC)-上

與固定相親和力較差(與流動相極性較為相似)的物質將會被帶到薄片較上方的位置;反之,與固定相親和力較大(固定相極性較為相似)的物質將不容易被流動相帶動而停留在較下方的位置,也因此樣本內的物質將可依據其極性而被分離開來。

當展開劑移動到薄片(固定相)的最上方時,將薄片自容器中取出並晾乾。若分離的物質是有顏色的,則可以肉眼在薄片上看出顏色;但大部分的物質是沒有顏色的,可利用紫外光 (UV light) 照射,或其他合適的染色方法使其顯現位置。

自起點處到最後停留位置間的距離與展開劑可移動之最大距離的比值,我們稱為Rf值 (retention factor value)。透過Rf值的計算,我們就可以知道樣本內各種化合物的極性,亦可進一步將薄片上的矽膠或礬土給刮除下來,作進一步的純化以便鑑定分析此化合物的成分。

薄層色層分析 ─ 上

薄層色層分析 (Thin Layer Chromatography, TLC) ─ 上
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

色層分析法 (chromatography) 是一種常用來辨別化合物和確定物質純度的方法。這套系統最主要的兩個組成是固定相 (stationary phase) 和流動相 (mobile phase),分別有不同的極性或非極性的強度,也因此與樣本(欲分離的混合物)間有不同的親和力。

若樣本與固定相間的親和力大於與流動相的親和力,則容易滯留在原處;反之,則容易隨著流動相移動,藉此達到分離的目的。

依據固定相、流動相是固態、液態或氣態,又可分成許多不同的色層分析法。其中薄層色層分析 (Thin layer chromatography, TLC) 即是一種以固態物質為固定相,液態物質為流動相的分析方法。

大豆內的植化素(Phytochemicals)

大豆內的植化素(Phytochemicals)
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

回想求學階段每一天清晨醒來後,早餐常有一杯溫豆漿,邊喝著也邊等著公車去學校,心中的疑惑是:到底豆漿對我有什麼好處?
事實上,豆漿來自大豆,內含有豐富的優質植物性大豆蛋白質(Soy Protein),能提供人體所需的必須胺基酸(essential amino acid)。

我們必須煮熟豆漿再食用,是其中含有胰蛋白酶抑制因子(Protease Inhibitors),當胰蛋白酶抑制物與胰蛋白酶結合,使胰蛋白酶失去活性,妨礙蛋白質的消化、吸收;另外生豆漿中還含有皂苷(Saponin),如未經過加熱,會刺激人體的胃腸黏膜,引起腹痛、嘔吐、腹瀉等狀況。

另外大豆還具有大豆異黃酮(Soy Isoflavone), 因為結構類似女性荷爾蒙的天然植物性化合物,故又稱為植物雌激素。而研究指出,大豆異黃酮可接上雌激素的接受體,產生類似女性荷爾蒙的生理活性(Estrogen-like effect),可以舒緩更年期熱潮紅等症狀,成為女性荷爾蒙的替代療法。

豆漿、豆腐等未發酵的豆類製品,其中含有異黃酮有結構上配有醣基(Glucoside form),經過人體腸道內的細菌去掉醣基分解後,形成分子量較小的去醣基(Aglycone form)大豆異黃酮,例如:金雀素黃酮,又稱為染料木黃酮(Genistein)、木質素黃酮(Daidzein)和黃豆素黃酮(Glystein)等。

大豆內的植化素(Phytochemicals)

大豆內的植化素(Phytochemicals)
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

回想求學階段每一天清晨醒來後,早餐常有一杯溫豆漿,邊喝著也邊等著公車去學校,心中的疑惑是:到底豆漿對我有什麼好處?
事實上,豆漿來自大豆,內含有豐富的優質植物性大豆蛋白質(Soy Protein),能提供人體所需的必須胺基酸(essential amino acid)。 我們必須煮熟豆漿再食用,是其中含有胰蛋白酶抑制因子(Protease Inhibitors),當胰蛋白酶抑制物與胰蛋白酶結合,使胰蛋白酶失去活性,妨礙蛋白質的消化、吸收;另外生豆漿中還含有皂苷(Saponin),如未經過加熱,會刺激人體的胃腸黏膜,引起腹痛、嘔吐、腹瀉等狀況。

飲食指南金字塔(Food Guide Pyramid)

飲食指南金字塔(Food Guide Pyramid)
台北市立建國高級中學生物科朱芳琳老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

根據我國衛生署公布的飲食指南金字塔,每日應攝取的各類食物以醣類食物為主,其次為蔬菜與水果類,魚肉蛋奶等蛋白質類食物則適量攝取,油脂、調味料與甜食類則建議少用。這個飲食指南金字塔最早是在1990年代初由美國的衛生部公布,但在公布十年後,開始出現一些檢討這個指南是否合宜的聲音;在2003年,美國哈佛大學的營養學者公布一個新的、修正過的飲食指南金字塔,在新的飲食指南金字塔中,各類食物的攝取量與原先差異頗為明顯,例如:位於塔底需大量攝取的食物,由過去的醣類轉變為植物性油脂與全穀類的食物,而過去位於塔底的精緻澱粉類食物如白米飯與白麵包,還有位於中層蛋白質中的紅肉竟建議少吃。為什麼會有這麼大的變化呢?

生命科學與生活科技
共軛焦顯微鏡的使用原理

共軛焦顯微鏡的使用原理

共軛焦顯微鏡 (Confocal Microscope)的使用原理
國立臺灣師範大學生命科學系葉柏安博士生

由於傳統的螢光顯微鏡,焦距面較廣,景深較深,造成有些分子觀察起來會有模糊的現象。為了克服這個問題,顯微鏡在擷取影像的裝置前,發展出Pinhole(針孔)來過濾非焦距面的影像,產生相當淺景深且清晰的影像。這便是共軛交顯微鏡的基本原理(圖一)。這些針孔越小,影像的解析度越高,但需要較長時間的掃瞄,不利於觀察動態的活細胞。這一點,跟我們一般在用的照相機很像。後來有些廠家,發展出長條形的針孔,透光量較大,可以用來觀察動態的細胞,但影像品質較差。然而,共軛焦顯微鏡的光源,也是百家爭鳴,有些仍沿用傳統螢光顯微鏡的汞燈光源,有些則開發出單色光波雷色光源。不論如何,影像畫質會比傳統螢光顯微鏡還好(圖二)。

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