生命科學

染色體學說(Chromosome Theory of Inheritance)-上

染色體學說(Chromosome Theory of Inheritance)-上
台中市雙十國中自然領域王淑卿教師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

1865年一位奧地利的傳道士–孟德爾(Gregor J. Mendel,1822~1884),在布隆博物學會(Proceedings of the Natural History Society of Brunn,1866)上發表「植物雜交試驗」論文,這是他歷經8年豌豆實驗以數學統計的所得的遺傳規律。1866年約有120間圖書館接到這篇論文的刊物,但它卻在書架上蟄伏了34年而乏人問津。

1868年,雖然孟德爾被任命為當地修道院的院長,在科學界卻是孤寂而終。直至1900年,這本揭開現代遺傳學序曲的論文,因為有三個科學家推崇其論文,才開始廣受科學界的肯定,後人並尊稱孟德爾為遺傳學之父( the father of Genetics.)。

夜間開花的海飄植物—棋盤腳和穗花棋盤腳

夜間開花的 (Nocturnal) 海飄植物—棋盤腳和穗花棋盤腳
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

棋盤腳

別名:濱玉蕊、墾丁肉粽。

特徵:常綠喬木。葉倒卵形或長橢圓形,全緣,革質,光滑,殆無柄。總狀花序,頂生,直立。果壓縮陀螺形,具四稜。外果皮光滑,中果皮纖維質;種子 1。為熱帶海岸林的代表性樹種之一,位於墾丁國家公園西岸的香蕉灣熱帶海岸林生態保護區,是目前台灣保存較完整的天然海岸林,棋盤腳樹在香蕉灣海岸林中屬於優勢樹種,其它常見的伴生樹種則有蓮葉桐(Hernandia nymphiifolia(C.Presl)Kubitzki)、欖仁(Terminalia catappa L.)及紅柴(Aglaia formosana Hayata)等。海岸林又可稱為海漂林,因其主要組成樹種的果實通常具有海漂的能力,墾丁一帶的海域常可撿到棋盤腳樹的果實,可能是由菲律賓一帶海島漂流過來的,有學者認為香蕉灣海岸林中的棋盤腳樹,可能是因數百年前某種因素,造成大量的果實隨著海流漂流至此著陸後,而生長於此。

血管新生與癌症(Angiogenesis)

血管新生與癌症(Angiogenesis)
台北市立第一女子高級中學生物科林玟娟老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

「血管新生」(angiogenesis)是人體一種正常的生理現象。當組織中需要血管時,有一些促使血管新生的因子的分泌量會增加,以造就血管新生的機會。例如傷口在癒合前,就需要新生血管來供應氧氣和養分,讓傷口的細胞得以存活。

然而血管新生和癌細胞的生長亦有重大關係。在腫瘤剛形成時,大小在1-2 mm,癌細胞只需直接吸收周遭環境的養份即可存活;然而一旦大小超過3 mm,就必須靠新生血管來供應養份。此時癌細胞本身或周圍的結締組織,會分泌許多促使血管新生的物質,例如血管內皮細胞生長因子(VEGF)、鹼性纖維細胞生長因子(FGF)…等。這些物質會活化血管內皮細胞,形成新生的微血管。

大地的明珠—湖泊和池塘(Lake and Pond)

大地的明珠—湖泊和池塘(Lake and Pond)
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

1. 湖泊是指具有一定深度的靜止水體,湖的某一部份陽光是無法穿透照射到的。因此,一個標準的湖泊是有相當的深度。(呂光洋、李玲玲,1992)

2. 廣義的湖泊定義則是指由地表窪地蓄水而成,具有一定的蓄水量,並且不與海洋發生直接連繫的水體,它是由湖岸、湖面、湖盆、湖水以及水中所含的物質(泥沙、化學物質和各種水生生物)所組成的一種複雜自然環境。(王洪道、林利新,1988;陳鎮東、王冰潔,1997)

3. 陸地的天然湖泊,或是人造埤塘、水庫,都是屬於湖泊的一種。但是位於海岸邊的潟湖卻不屬於湖泊。潟湖雖然名稱之內有個湖字,但是因為潟湖內的水份與海洋有直接的連繫,所以不能算是湖泊。(何立德、王鑫,2002)

台灣的湖泊(Lake)

台灣的湖泊(Lake)
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

若以面積五公頃以上來定義湖泊,台灣的天然湖泊不多,有北部的松羅湖、龍潭、慈湖、龍潭湖、雙連埤、大湖、梅花湖和翠峰湖等;中部的埔里鯉魚潭和日月潭等;南部的中正湖、澄清湖、大鬼湖、龍鑾潭和南仁湖等;東部的鯉魚潭和小鬼湖等。以下僅簡介日月潭、澄清湖、龍鑾潭和南仁湖。

日月潭(邵語:Zintun),簡稱明潭,位於南投縣魚池鄉。湖面海拔748公尺,常態面積7.93平方公里(滿水位8.4平方公里),最大水深27公尺,自然生態豐富,但亦為最多外來種生物的淡水湖泊之一。景色優美,日、月雙潭的「雙潭秋月」為台灣八景之一。日月潭是台灣原住民邵族的居住地,由於過去平埔族稱居住於山裡的原住民為「沙連」,而日月潭一區為最大的積水盆地,故舊稱又為水沙連。2000年1月,交通部觀光局設立日月潭國家風景區,其範圍除原有日月潭特定區外,北面擴大至魚池鄉,東至水社大山,西至集集大山,南至水裡蛇窯。

澄清湖,位於台灣高雄縣鳥松鄉,原名大埤湖、大貝湖,為高雄縣第一大湖,有台灣西湖的美譽,是台灣南部著名的觀光地區之一。澄清湖可分為水源、風景、遊憩三個區域,裡面有九曲橋、中興塔等美景,每年吸引了約百萬人前往參觀。澄清湖也獲選為2009年世界運動會23個場館之一,進行原野射箭、定向越野2項賽事。

台灣的外來的入侵種生物(Alien Invasive Species)

台灣的外來的入侵種生物(Alien Invasive Species)
高雄市高雄女中生物科蔡佩珊實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

許多生物經由人類活動 (來源包括農業或貿易行為引入、具娛樂及觀賞價值、生物防治所需、偷渡、科學研究所需、原來棲地改變等),刻意或無意被帶到原產地以外的其他地方,對當地而言,這些生物被稱之為外來種生物。

根據國際自然及自然資源保育聯盟(International Union for the Conservation of Natural and Natural Resources, IUCN)於2000年公布之外來種(Alien species)定義為:「一物種、亞種乃至於更低分類群,並包含該物種可能存活與繁殖的任何一部分,出現於自然分布區域及可擴散範圍之外」。外來種的影響可分經濟與生態部分,在生態方面難以估計損失,且影響層面廣,需耗費極大人力及金錢彌補防治,亦會間接影響經濟部分。

IUCN(2000)定義入侵種(Alien invasive species)為「已於自然或半自然生態環境中建立穩定族群,並可能進而威脅原生生物多樣性者」。也就是說,經由人類活動,一物種離開原棲地進入新環境,順利適應、存活、繁殖後,若對新棲地原生種、環境、農業或人類造成傷害則稱為入侵種。據統計研究,所有被引進物種裡,約有10%在新的生態系統中可以自行繁殖,在可以自行繁殖的物種中,又大約有10%能夠造成生物災害成為入侵種。

專一性免疫防禦(下)

專一性免疫防禦-下 (Specific Immune Response)
馬公高中生物科林沛潔實習老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

體液免疫:B細胞表面的受體(B細胞受體即為附著於細胞膜上的抗體)可以辨識各種不同的抗原。

當特定抗原如細菌的夾膜等多醣類與B細胞受體結合後,可直接使B細胞活化後分裂且分化為漿細胞(plasma cell),但不產生記憶B細胞,這種反應稱為非依賴T細胞活化反應(T cell-independent activation);另一類B細胞活化反應稱為依賴T細胞活化反應(T cell-dependent activation),當蛋白質抗原與特定B細胞上的B細胞受體結合後,該B細胞還需輔助T細胞的協助才會活化,活化的B細胞可以在次級淋巴組織中增殖分化出漿細胞,漿細胞即抗體產生細胞,這類細胞中含有大量的粗糙型內質網、核糖體和高基氏體。漿細胞產生的抗體可以專一性的辨識原本使B細胞活化的抗原。

專一性免疫防禦(上)

專一性免疫防禦-上 (Specific Immune Response)
馬公高中生物科林沛潔實習老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

對人體的專一性免疫反應而言,淋巴球是不可或缺的細胞。與非專一性防禦機制不同的是,淋巴球必須「辨識」所要攻擊的特定外來物質。任何能夠引發專一性免疫反應的外來分子,稱之為抗原(antigen或immunogen)。多數抗原是蛋白質或多醣類。抗原可以包括病毒的蛋白質外鞘、外來細胞上的特定蛋白、癌細胞或移植細胞,以及毒素。淋巴球的功能就是能夠分辨抗原的種類,產生具有專一性的免疫反應。

典型的專一性免疫反應可以分成三個階段:

(1)抗原和淋巴球相遇,並且被辨識出來,(2)淋巴球受到活化,(3)由活化的的淋巴球分泌抗體或直接進行攻擊。

人體對抗抗原的反應可以分成由T細胞引起的細胞(媒介)免疫,和由B細胞分泌的抗體所主導的體液免疫。T細胞的細胞表面含有可與抗原結合的專一性蛋白質稱為T細胞受體,T細胞受體可與抗原呈現細胞(antigen-presenting cell; APC)上由主要組織相容複合體(Major histocompatibility complex;MHC)呈現的抗原結合。

非專一性免疫防禦-下(Non-specific Immune Response)

非專一性免疫防禦-下(Non-specific Immune Response)
馬公高中生物科林沛潔實習老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

保護性蛋白質也屬於非專一性免疫防禦的作用,包括補體與干擾素。
一、補體(Complement):肝臟所製造的一系列血漿蛋白,平時以非活化狀態存在於血液中,當遇到病原體時才被活化,提供了另一種細胞外獵殺微生物的方式(也就是不需要吞噬作用)。活化後的補體作用包括溶解作用、趨化作用及調理作用。

1.溶解作用:補體蛋白一直在血液中循環,當補體系統對感染或傷害起反應而活化後,便會按一定順序活化補體系統中的蛋白質分子。在補體系列反應中的五種活化蛋白質,會形成一個多單位蛋白,稱為膜攻擊複體(membrane attack complec, MAC),可嵌入微生物的細胞膜內,在細胞膜上形成通道,使微生物變成滲漏狀態,破壞其細胞內離子環境來殺死微生物。
2.趨化作用:在補體系列反應中被活化的一些補體分子,直接或間接的(刺激其他發炎介質的釋放)引起血管舒張、微血管通透性增加及吸引吞噬細胞前往感染區域。
3. 調理作用(opsoninzation):補體分子中的C3b,可扮演調理素的作用(調理素opsonin,出自希臘文,意為準備進食),當包覆在異物表面後,使吞噬細胞更能辨識而加以吞噬。
補體除了屬於非專一性防禦機制外,在專一性防禦作用上亦扮演重要角色。

非專一性免疫防禦(Non-specific Immune Response)-上

非專一性免疫防禦(Non-specific Immune Response)-上
馬公高中生物科林沛潔實習老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

非專一性防禦作用是指在對抗不同外來異物,將之摧毀的反應,不會因對象的不同而有所差別。此防禦作用包括皮膜屏障、白血球的吞噬作用、發炎反應、補體系統和干擾素等。

一、皮膜屏障:身體對於防止微生物入侵的第一道防線,是防止感染物質進入的機械性屏障,含物理性、化學性與生物性的防禦作用,包括皮膚、消化道、呼吸道、泌尿道及生殖道等皮膜組織。
1.皮膚具角質層、皮脂腺和汗腺,多層扁平皮膜細胞可以阻擋病原體入侵(物理性),皮脂腺與汗腺分泌的皮脂及汗液可維持表皮的弱酸性(pH3~5),抑制細菌生長繁殖(化學性)。
2.內襯於消化道、呼吸道、泌尿道及生殖道的黏膜,所分泌黏液含有黏液素,可以減緩入侵的微生物移動,有些毛髮(如鼻毛)或纖毛(如氣管)的擺動,也可防止病原體入侵(物理性)。胃黏膜、氣管黏膜會分泌酵素含溶菌酶,可分解病原體(化學性)。
3.共生微生物會與病原體競爭或抑制病原體生存,進而保護個體,如陰道內的共生菌會產生乳酸,使陰道的pH值維持在4~5,大部分微生物不易在此環境生長。皮膚上的共生菌會分泌脂肪酸,抑制其他微生物生長。

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