生命科學

有週期性的生物行為變化—談生物時鐘下（Biological Clock）
北縣崇光女子高級中學生物科陳昱儒實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

光對生物時鐘的校轉—光週期（Photoperiodism）
生物時鐘具有使生物適應環境的重要功能，它不能憑藉自己週期調控個體的行為，必須依據外在環境校轉，而讓生物時鐘校轉的重要依據之一就是日光，除了透過一日的晝夜來調整行為，也能從日照長度調整年度行為，像是遷徙、交配等。因此光照影響其行為週期表現就是光週期（Photoperiodism）。

就哺乳動物而言，眼睛是接受日光訊息來進行生物時鐘校轉的重要器官。可是生物學家同樣也發現，全盲實驗小鼠，同樣也會有生物時鐘校轉的情況，因此進一步研究發現，雖然全盲小鼠其錐細胞與桿細胞全失去功能，但是在視網膜中有另外一種感光細胞存在，此細胞仍可以接收日光，進行生物時鐘校轉。同樣的事情，我們也可以在全盲的人身上看到，其生物時鐘的校轉能力也不會因視覺受損而消失，這在醫學上的延伸結果為，對於罹患眼睛疾病的人，也要儘可能保持其眼睛的完整，好讓光校轉的能力存在，維持生物時鐘的週期性行為表現。

人工肝臟（Artificial Liver）
台北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師//國立台灣大學動物學研究所 陳俊宏教授責任編輯

肝臟除了負責人體內的代謝及合成等功能外，也負責解毒功能。當病毒、藥物或酒精等因素使肝細胞在短時間內大量壞死，會造成急性肝衰竭；而Ｂ、Ｃ型肝炎或肝硬化會演變成慢性肝衰竭；若體內的氨無法轉換為無毒的尿素，會造成腦部水腫的「肝性腦病變」，進而演變為肝衰竭。因此，一旦肝解毒功能喪失，身體很多其他功能也會受到嚴重影響。

目前還沒有儀器可以取代全部的肝功能，目前醫療使用的人工肝臟的最主要功能，僅能將含有毒素的血液淨化，再把去除毒素的血液輸回病人體內，達到暫時治療急性肝衰竭的效果。這類的人工肝臟運作方式像洗腎機，以透析、離子交換、電透析法等來除去血液中的氨等有害物質，並以活性碳或樹脂吸附有害物質。

味覺產生的分子機制下（Taste）
台北市立第一女子高級中學生物科胡苓芝老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

苦味：苦味的產生除了離子外，主要是來自於動、植物及蕈類中的有機鹼分子(alkaloids)。如奎寧等苦味化學分子是經由G蛋白質耦合受體和細胞內訊息傳遞系統，促使內質網釋放鈣離子，引發味覺細胞釋放神經傳遞質，活化相連的感覺神經末稍。目前已知的苦味受體蛋白家族(T2Rs)有二～三十多種，苦味感覺的特殊之處，不但在於受體分子種類繁多，而且每個苦味味覺細胞會表現多種苦味受體。自然界有機鹼，常為具有毒性胺類分子，因此辨識苦味也是人體的防禦機制之一。

甜味：甜味主要來自於碳水化合物，糖類或人工甜味劑不會進入味覺細胞中，而是與細胞表面的甜味受體結合。甜味受體是一種G蛋白質耦合受體(T1R2+T1R3)在與甜味分子結合後，會活化由α、β、γ三部分組成的G蛋白質，再接著活化相鄰酵素，產生次級傳訊分子－cAMP，活化蛋白質激酶A（protein kinase A），開啟鈣離子通道，引起鉀離子通道蛋白質的磷酸化，造成鉀離子通道關閉，最後引發味覺細胞去極化，刺激相鄰的感覺神經末稍。

味覺產生的分子機制上（Taste）
台北市立第一女子高級中學生物科胡苓芝老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

人體的味覺感受器為味蕾，味蕾主要位在舌頭黏膜的輪廓狀乳突（多分佈於舌根）、葉狀乳突（分布於舌側的皺摺）和蕈狀乳突（多分布於舌尖和舌側） (圖1)，其它如會厭、軟顎和咽部等處也有味覺細胞分佈。味蕾由基底細胞、支持細胞和味覺細胞(gustatory cells)組成，每一個味覺細胞尖端具有微絨毛突出於味孔，另一端則與第VII、IX和X對腦神經的感覺神經纖維相接。

a.味蕾內的味覺細胞。
b.位於輪廓狀乳突（上）、葉狀乳突（中）和蕈狀乳突（下）表面的味蕾。
c.舌頭表面不同區域的乳突。

聲帶的的結構及發聲原理 (the Structure of Vocal Cords and Phonation)
臺北市立建國高級中學生物科蔡敏麗老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

聲帶是人類發聲的構造，聲帶位於喉部內，包含9塊軟骨，軟骨之間利用彈性膜及韌帶相連接，加上肌肉與黏膜，構成了複雜且精細的喉部結構。其中最有名的是甲狀軟骨，男性於青春期後，此軟骨前端會受雄性素影響膨大而形成喉結，即所謂的亞當的蘋果 (Adam’s apple)；另一較常提到是會厭軟骨，於吞嚥時可蓋住喉的上方，可防止食物掉入氣管內而堵塞呼吸道。

利用喉鏡檢查可看到喉部內的聲帶（圖1），它是由2片黏膜皺褶狀的構造組成，每一黏膜皺褶包含上皮層、黏膜下固有層及肌肉層，而聲帶之間的空間則稱為聲門 (glottis)。若要產生聲音，一般需有三個要件共存－激發體、振動器及共鳴器。以小提琴來比喻，激發體為琴弓；振動器為琴弦；而共鳴器則為共鳴箱。那人呢？肺部就是激發體，而聲帶就是發聲的振動器，咽、口腔、鼻腔及鼻竇等即為共鳴器。

人類發聲的原理如下：當肺部呼出空氣時，氣流通過狹窄的聲門時，聲帶的黏膜會產生如海浪般的波動，此波動使附近的空氣介質振動形成疏密波，即為聲波。這些聲波會在咽、口腔、鼻腔及鼻竇等共鳴器產生共鳴而放大音量，之後再受嘴唇、牙齒及舌頭等器官影響，被修正成大家日常所講的語音。人的聲音如果光靠聲帶振動發出聲音，而沒有共鳴腔將聲音擴大，聲音會很小，共鳴腔除了能將聲音擴大外，也有吸收雜音的效用，使發出來的聲音品質更理想。

親緣關係樹（Phylogenetic Tree）
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李冠群助理教授責任編輯

生物學家對於了解古今生物間的關係一直都保持高度興趣，而博物學家達爾文所提出的演化論是目前較為大多數人所接受的理論。目前生物的五界中原核生物界往原生生物界、真菌生物界、植物界、動物界，顯示生物在這個過程中，是由簡單往複雜的結構以持續且極緩慢的速度進行著。達爾文的天擇說理論內容提到，首先生物個體之間存在著性狀差異，當物種過度繁殖時，為了生存及延續後代，生物間必須競爭食物、生活空間及繁殖機會，而競爭的結果，只有能適應環境的個體才能生存下來，不能適應環境的個體就會遭到淘汰。

所以很多人都以為留存下來的後代都是「適者」，但目前的現代演化理論已經修正為後代也可能只是「幸運者 」。