生命科學

跳蚤的使命

2014/05/15
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跳蚤的使命
國立高雄師範大學生物科技系 許惇偉助理教授

瘟疫、饑荒與戰爭是影響人類族群數目的主要因子、這些天災人禍左右著族群消長，也迫使人們面對極不確定命運，在危亂之中出現的種種思維，往往也影響了人類歷史的方向與文明的演變。

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圖一  在一千倍放大倍率視野下，鼠疫病患血液經特殊染色後，箭頭所指處為鼠疫桿菌 (圖片來源CDC Public Health Image Library No:2050) 。

歷史記載最嚴重的瘟疫，是十四世紀開始肆虐歐洲近四百年的黑死病，據信當時歐洲有三成人口死於該瘟疫。但直到十九世紀末科學家才了解，黑死病的主要致病源是寄生在鼠蚤腸道內的鼠疫桿菌(Yersinia pestis)（圖一)，該桿菌就藉由老鼠身上的鼠蚤直接或間接傳播給人類。因此人類對於黑死病無知的恐懼，整整持續了五百多年。

黑死病開始蔓延後，面對未知且隨時可能死亡的恐懼，加上大量神職人員也染病身亡，使中世紀歐洲人們對於奠基千年的天主信仰開始動搖，不同的想法陸續出現，理性思考的風氣逐漸成型，據信爾後的文藝復興運動，與繼之而起的啓蒙運動及科學革命，就受到黑死病直接或間接的影響。

舉例來說 1665年到 1666年間，還在內戰末期的英國倫敦發生黑死病，臨近的劍橋大學因此關閉兩年。後來成為科學革命掌舵手之一的牛頓回到家鄉避難，在近兩年鄉居歲月裡，牛頓仔細思考沈澱他長期所觀察到的物理現象並加以整理，最後奠定了他在古典物理學石破天驚的種種發現。同一時間，位在牛津的虎克其名著《微物圖解》付梓，裡面斗大的跳蚤高清晰寫真素描驚豔了世人，但虎克自己絕沒想過，被他描述為老天完美創作的跳蚤，竟然是黑死病的幫兇，如果他當時知道，肯定避之唯恐不及，也不可能把跳蚤抓來當素描對象。

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自由基與活性氧化物 ─ 下

2014/05/14
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自由基與活性氧化物 (Free radical & reactive oxygen species) 下
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

連結：自由基與活性氧化物（Free radical & reactive oxygen species） 上

人體每天約需 $$2000$$～$$3600$$ 仟卡的能量供生命活動之需，能量來源是粒線體內進行的呼吸作用。在這氧化產能過程中會自然產生的許多自由基，在年輕時，體內因有較好的自由基中和系統，自由基造成的影響較小。然而，自由基修補系統的功能隨著年紀增加逐漸下降，體內因此較容易遭受自由基傷害。

常見自由基對人體造成的傷害有如下：

  1. 高血壓、動脈硬化症、腦血栓、心肌梗塞等心血管疾病：自由基造成低密度脂蛋白（LDL，俗稱壞膽固醇）的氧化，產生脂質過氧化自由基堆積在動脈內，導致心肌梗塞與中風。
  2. 白內障：光化學的變化產生自由基，造成水晶體的氧化，引起水晶體的脂肪質與蛋白質病變，而形成白內障。
  3. 癌症：自由基導致基因突變，造成細胞的惡性繁殖或腺體分泌異常。
  4. 老化：自由基與細胞內的大分子如 DNA、蛋白質、脂質、細胞、組織等結合，造成外表皮膚失去光澤及彈性，並出現皺紋，或者體內生理機能的退化，而導致衰老。
  5. 其他慢性病：如糖尿病、骨質疏鬆症、關節炎、痛風、腎臟病、肝病、腎臟病、肝病、阿茲海默症（老年痴呆症）、帕金森氏症、前列腺病變、性能力下降、免疫功能下降、甚至 AIDS 的感染與發作，均證實與自由基有密切關聯。
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自由基與活性氧化物 ─ 上

2014/05/13
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自由基與活性氧化物 (Free radical & reactive oxygen species) 上
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

自由基（free radical）又稱游離基或稱活性氧化物（reactive oxygen species, ROS），是指能獨立存在並具有一個或一個以上不成對電子的離子、原子或分子。

生物組織細胞必須仰賴粒線體進行呼吸作用以獲得能量，在氧化的反應過程約有 \(2\sim 3\%\) 的氧氣會變成活性氧化物。氧氣在代謝過程會因多得到一個電子不成對而形成極活潑不穩定的超氧化物自由基（superoxide radical）。

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水勢能

2014/05/12
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水勢能 (Water potential)
國立臺灣師範大學生命科學系103級莊仁奕

水在生物體是不可或缺的，它提供了溫度調節、溶質環境以及支撐細胞的作用，對植物而言則是光合作用的必要原料之一，植物必須能夠取得或保存一定的水分才能生存，因此，植物從環境中吸取水分更是必要的本領。

在 1960 年左右，Ralph O. Slatyer 與 Sterling A. Taylor 兩位教授提出了水勢能（water potential）的概念，用以描述水在一個系統中的化學勢（chemical potential）或是移動的趨勢，並定義常溫（室溫 $$25^\circ C$$）常壓（$$100~kPa$$）下純水的水勢能為零，而鄰近的兩個系統中，水勢能高的水分子會往水勢能低的系統流動，水勢能在植物體中由三個因子互相影響：滲透勢（osmotic potential）、基質勢（matric potential）、壓力勢（pressure potential）。

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寄生植物（Parasitic plant）

2014/05/11
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寄生植物（Parasitic plant）
國立臺灣師範大學生命科學系何懿洲碩士

寄生是指一種生物生活於另一種生物的體內或體表，並從後者攝取養分以維持生活的現象。前者稱寄生物，後者稱宿主。這些寄生的關係可發生在動物與動物之間，或者是動物與植物之間，也可以發生在植物與植物之間。

臺灣的寄生植物主要有三科：即蛇菰科、桑寄生科及列當科；另外樟科、旋花科的部分成員也屬於寄生植物；而某些鹿蹄草科植物（如水晶蘭）及蘭科植物（如腐生蘭）有些學者認為係腐生，有些學者則認為是間接寄生。

蛇菰科植物為寄生草本植物，一年生或多年生，肉質，外形類似真菌，沒有葉綠素和氣孔，一般寄生在樹木的根上；地下莖塊狀，和寄主的根連接，地上莖直立；葉退化成鱗片狀，互生；花小，單性，雌雄異株或同株，密集成花序，雄花無花被或有3－8裂，雌花無花被；果實為核果或堅果。本科有名的植物為穗花蛇菰Balanophora spicata別名為蛇菰，山狗鞭，台灣蛇菰、玉山蛇菰。臺灣民間用以清熱、醒酒、解毒、退熱及強壯。

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活性氧

2014/05/10
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活性氧 (Reactive Oxygen Species)
國立臺灣師範大學生命科學系黃盟元博士

自從2.7億年前開始，我們的大氣層中因為光合生物開始有了氧分子，然而，亦同時伴隨產生細胞不喜歡的氧衍生物-活性氧 (ROS)。在植物細胞中，ROS會在不同的胞器中，包括葉綠體、粒線體、過氧化體 (peroxisomes)、細胞膜和細胞核中產生。

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血緣關係鑑定（Paternity test）

2014/05/09
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血緣關係鑑定（Paternity test）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳

從古至今，在案件調查、遺產繼承、親子關係鑑定中，是否具血緣關係是重要關鍵。但鑑定血緣關係的方法很多，在 20 世紀初，ABO 血型被 Karl Landsteiner 發現之後，血緣關係的鑑定開始進入科學的範疇，但 ABO 血型只具 $$4$$ 種類型（A、B、AB及O），故鑑別度不高。

一直到人類白細胞抗原（human leukocyte antigen; HLA）被發現後，血緣關係的鑑別度才大幅度的提高。雖然 HLA 的變化性很高，但沒有血緣關係的人仍有機會出現相同的型別，因此少部分個案還是無法解決。

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非整倍體（Aneuploidy）

2014/05/08
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非整倍體（Aneuploidy）
國立臺灣師範大學生命科學系103級莊仁奕

染色體數目發生非整數倍變異的個體為非整倍體，因此總染色體數目為 $$2n\pm X$$，少一條染色體具有單體性（monosomy，$$2n-1$$），多一條染色體具有三體性（trisomy，$$2n+1$$），多兩條染色體具有四體性（tetrasomy，$$2n+2$$），以此類推。

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圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nondisjunction_Diagrams.svg

非整倍體的產生源自於親代產生配子時，精/卵母細胞在減數分裂時，某成對的同源染色體不分離（nondisjunction，如左圖），或某複製的姐妹染色體不分離（右圖），產生的配子將會多或少一條染色體，此配子在和正常帶有半套染色體的配子結合，就會產生少一條或多一條染色體的個體。

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促腎上腺皮質激素釋放激素

2014/05/08
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促腎上腺皮質激素釋放激素 (Corticotropin-releasing hormone，CRH)
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生楊可欣

促腎上腺皮質激素釋放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）由下視丘分泌，會作用於腦下垂體前葉（腺垂體）促腎上腺皮質細胞上的受體，經由 cAMP 的細胞內訊息傳遞系統來促進促腎上腺皮質激素的合成與釋放。若以電刺激杏仁核區下視丘結節部、乳頭部，可引起促腎上腺皮質激素釋放，但電刺激海馬迴則會抑制 CRH 釋放。各種傳入性影響主要以改變下視丘 CRH 的合成和釋放，來改變腦下垂體前葉-腎上腺皮質的功能。會調節 CRH 的興奮性神經傳導物質主要有乙醯膽鹼和 5-羥色胺，而抑制性神經傳導物質為兒茶酚胺和 $$\gamma$$-氨基丁酸。

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子宮內膜異位 (Endometrosis) ─ 下

2014/05/08
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子宮內膜異位 (Endometrosis) 下
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

連結：子宮內膜異位（Endometrosis）  中

  • 子宮內膜異位的診斷
  1. 子宮內膜異位的診斷方法：除了病歷史外，腹腔鏡是醫生診斷子宮內膜異位最精確的黃金準則，腹腔鏡是可插入腹腔內的微型攝像機，可同時進行腹腔外科微創手術。而目前最方便廣泛使用的方法是骨盆腔超聲波檢查，可以識別子宮內膜異位囊腫的大小，但有時會被腸氣遮蔽無法清楚看見骨盆腔內器官。
  2. 子宮內膜異位的診斷結果：依嚴重程度可區分為一~四期。第一期–輕微；僅限於淺表層和薄膜的粘黏；第二期–輕度：腹腔、骨盆腔、子宮後穹窿出現一些深層的粘黏；第三期–中度：除前述外，在兩側卵巢或子宮後穹隆已出現粘黏；第四期–重度：除上述外，還出現更多廣泛性的粘黏，卵巢和子宮後穹隆幾乎完全阻塞。
  • 子宮內膜異位的治療方法
  1. 外科手術療法：是最有效的，如腹腔鏡手術，利用腹腔鏡及相關器械進行的手術，可同時診斷和治療，以電燒或鐳射方法去除散佈的沾黏、異位組織和異位瘤。當卵巢子宮內膜異位瘤大於5公分以上，或異位瘤增生於腸胃道或泌尿道、粘黏嚴重，則以手術切除之。研究發現，手術治療可幫助子宮內膜異位患者增加約一倍的受孕率。
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