分子與細胞 | 科學Online

【2014諾貝爾生醫獎特別報導】大腦GPS導航位置與網格細胞系統

2014/10/28

John M. O’Keefe、May-Britt Moser、及Edvard I. Moser三位科學家，因發現大腦神經細胞能建立方位感與導航能力，共同榮獲2014 年諾貝爾生理學或醫學獎桂冠。此開創性的發現，對大腦如何呈現心智功能(mental function)及如何計算複雜的認知功能與行為，提供嶄新的觀點。辨識與記憶所處環境及執行導航，大腦需具備環境的內在圖像及方向感。導航能力是大腦最複雜的功能之一，需整合多種感覺訊息、運動執行、記憶能力。這三位諾貝爾獎得主，徹底改變我們對大腦這些功能的理解。 O’Keefe發現海馬迴位置細胞(place cells)，它能發出位置訊號及提供大腦空間記憶能力。Moser夫婦則發現緊鄰海馬迴(hippocampus)-內嗅皮質內側(medial entorhinal cortex)的網格細胞(grid cells)，提供大腦內在座標系統(internal coordinate system)以執行導航。海馬迴位置細胞及內嗅皮質網格細胞，共同形成相連的神經細胞網絡，在空間地圖的計算及導航工作，扮演重要的角色。他們三者的工作攻變我們對基本認知功能的了解，且提供新的想法來解釋空間記憶的形成。

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內噬作用

2014/10/20

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內噬作用 (Endocytosis)
國立臺灣師範大學生命科學系胡琬琳學士

內噬作用又可稱作胞吞作用，$$\mathrm{endo-}$$在胞內之意，$$\mathrm{-cytosis-}$$吞食之意，顧名思義大抵可解釋為吞入胞內。胞吞作用是一種物質不需穿越細胞膜而進入細胞內的運輸過程，因為大部分的重要物質（例如：蛋白質）為大分子且具有極性，無法任意穿過親水性的細胞質或是細胞膜運輸進入細胞內。藉由細胞膜的內凹以及細胞膜的融合使膜內產小囊泡，不同的產生囊泡運輸機制決定其為何種類型內噬作用。

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早年衰老症候群（Hutchinson-Gilford progeria syndrome）

2014/10/13

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早年衰老症候群（Hutchinson-Gilford progeria syndrome）
國立臺灣大學生命科學所103學年碩士生陳偉民

班傑明的奇幻旅程故事中，男主角一出生就有著衰老的臉龐及身軀。在現實世界中有著相似的突變性疾病，有一群小孩子在出生後，身體便會出現衰老的病徵。

其中最為典型的疾病稱作早年衰老症候群（Hutchinson-Gilford progeria syndrome），簡稱早衰症。只有幾百萬分之一的機會得到此病，得病者在出生約一年左右便會出現發育遲緩或是類似老人的症狀，如動脈硬化、身軀小而虛弱。罹患此種疾病的小孩平均壽命小於 $$15$$ 歲。

早年衰老症候群：圖為罹患早衰症的一名女童(A)。病患體內細胞的細胞核形狀扭曲變形(C)，與正常的細胞核形狀差異很大(B)。
(來源：Scaffidi, P. (2005). The Cell Nucleus and Aging: Tantalizing Clues and Hopeful Promises. Plos Biology. 3(11): e395. oi:10.1371/journal.pbio.0030395)

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造血作用（Hematopoiesis）

2014/10/08

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造血作用（Hematopoiesis）
國立臺灣大學生命科學系何亞軒碩士

脊椎動物體內，所有種類的血球細胞，包含了淋巴球、單核球、紅血球、血小板等，都是源自於具有多功能性（multi-potent）的造血幹細胞（hematopoietic stem cell, HSC）特化而成。造血幹細胞普遍存在於生物體的骨髓、肝臟，以及臍帶血當中，主要有兩個重要的功能，分別為「自我更新（self-renewal）」，以及「細胞特化（lineage commitment）」。

造血作用（圖片來源：翻譯自Hematopoiesis simple. http://en.wikipedia.org/wiki/Haematopoiesis#mediaviewer/File:Hematopoiesis_simple.svg）

自我更新（self-renewal），是指幹細胞能不斷分裂，並永久保持在俱有分化成其他種類細胞的能力。造血幹細胞在體內，由於不斷的進行自我更新，因此，能夠源源不絕地產生動物體所需的各類型血球細胞。

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分子與細胞

【2014諾貝爾生醫獎】發現大腦裡空間記憶的構築細胞

2014/10/06

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2014年諾貝爾生理與醫學獎報導：發現大腦裡空間記憶的構築細胞
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣大學科學教育發展中心責任編輯

編譯來源： The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2014 Press Release

我們如何知道位在何處？如何找到從一個地點到另一地點的路徑？如何能儲存這些訊息，以便下次能迅速找到相同路徑？今年的諾貝爾生理與醫學獎得主，他們發現大腦內部GPS，使我們能定位空間所在位置，並證實腦部有些神經細胞，負責高階認知功能。

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Wnt訊息傳遞路徑

2014/09/19

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Wnt訊息傳遞路徑 (Wnt signaling pathway)
國立臺灣大學生命科學系碩士班01級岳威廷

Wnt 蛋白質最早被發現在果蠅的突變品系，這群果蠅的表現型為缺翅型，也因此把此種品系命名為 wingless，而此缺失的蛋白質就被命名為 wingless，但後來經研究發現此基因其實和小鼠的原致癌基因（proto oncogene） int 為同源基因，因此就將這同一群基因命名為 Wnt superfamily。

Wnt 訊息傳遞路徑在動物的分子演化過程中屬於高度保守，目前科學家總共發現 $$13$$ 種不同種類的 Wnt 蛋白質，每種 Wnt 在生物體扮演的角色都不同，而不同種類的 Wnt 蛋白質也會開啟不同的 Wnt 訊息傳遞路徑。

根據路徑開啟時 $$\beta$$-catenin參與的有無，Wnt 訊息傳遞路徑可被分類為典型 Wnt 傳遞路徑（canonical Wnt pathway）及非典型 Wnt 訊息傳遞路徑（non-canonical Wnt pathway），而非典型傳遞路徑又可再被細分為細胞平面極性路徑（cell-planer polarity pathway）以及鈣離子路徑（$$\mathrm{Ca^{2+}}$$ pathway）。

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胚胎發育過程中的組織型變機制（The Mechanism of Tissue Morphogenesis during Embryo Development）

2014/09/18

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胚胎發育過程中的組織型變機制（The Mechanism of Tissue Morphogenesis during Embryo Development）
國立臺灣大學動物學研究所98級陳政儀碩士

動物的體制，由簡單的細胞，以不同立體方向組合構成組織、器官，最後建構成完整個體。細胞分裂參與了大部分的發育過程，而有方向性的細胞分裂能夠使組織向外延伸，改變個體的構型。另外相鄰細胞與細胞之間的相對位置改變，同樣扮演著型塑體態的重要角色。發育過程的組織型變主要以三種方式完成：細胞移動（cell migration）、細胞形狀改變（cell shape change）、細胞排序改變（cell rearrangement）（圖一）。

圖一、型態生成過程中的細胞移動方式。A：細胞移動（cell migration）。B：細胞形狀改變（cell shape change）。C：細胞排序改變（cell rearrangement）。(Wallingford, Fraser, & Harland, 2002)

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活性氮（Reactive Nitrogen Species）

2014/05/23

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活性氮（Reactive Nitrogen Species）
國立臺灣師範大學生命科學系黃盟元博士

$$\mathrm{NO}$$ 主要的生物化學反應有氧化、硝化（加入 $$\mathrm{NO_2}$$）、亞硝化（加入 $$\mathrm{NO^+}$$）及亞硝基化（$$\mathrm{NO}$$）幾種。

生物學家在一氧化氮（$$\mathrm{NO}$$）及其代謝產物的深入研究中，提出了一個新名詞「活性氮（RNS）」，RNS 包括各種各樣從 $$\mathrm{NO}$$ 所衍生而出的物質，就像活性氧（ROS）一樣，RNS的產生來自生物自由基的相互作用。

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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：

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。
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。
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。
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。
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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