植物生理

呼吸、蒸散、開花、授粉、激素、逆境、防禦、光週期、光呼吸、世代交替、自交不親合

檸檬酸循環

檸檬酸循環 (Citric acid cycle)
國立臺灣師範大學生命科學系黃盟元博士

檸檬酸循環(citric acid cycle)亦稱三羧酸循環(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle),是生物體內普遍存在的生化反應途徑,因為在這個循環中幾個主要的中間代謝物是含有三個羧基的檸檬酸,因此得名;再者,因為發現者為漢斯克雷伯(Hans Krebs),所以又稱為克氏循環(Krebs cycle)。檸檬酸循環是三大營養素-醣類、脂類及胺基酸的異化代謝通路,又是同化代謝的樞紐。

真核生物的粒線體基質和原核生物的細胞質是檸檬酸循環發生的場所。檸檬酸循環的兩個主要目的是增加細胞中提供能量的腺苷三磷酸(ATP)以及提供細胞合成醣類、脂類、胺基酸等物質的前驅物。在進行檸檬酸循環前,反應物(六碳醣)首先經由醣解作用(glycolysis)轉變為三碳醣的丙酮酸(pyruvate)。

原色質體(Proplastid)

原色質體(Proplastid)
國立臺灣師範大學生命科學系黃盟元博士

色質體(plastids)是多種胞器組成家族的統稱,其家族的成員包括原色質體(proplastids)、白色體(leucoplasts)、雜色體(chromoplasts)和葉綠體(chloroplasts)等。原色質體是其中重要的一員,只要給予適當的訊號,它就可以分化成其他的家族成員。原色質體在細胞內一般比較小(大約1微米)而且未分化完全,其內膜系統有一些管狀結構的小管(tubule),這些小管經常被看到跟質體的內膜連接,但這樣的現象在發育的早期就會消失,並且在成熟的所有色質體家族成員中都是如此。

科學文獻中,原色質體沒有一個很好的定義,它可以包括幾個不同類型,且顯著的具有不同功能。Thompson和Whatley(1980)定義分生組織中的原色質體名稱為eoplasts,但這個名稱沒有被廣泛的採用。在本文中,我們討論兩種類型的原色質體,幼芽原色質體(germinalproplastids)和根瘤原色質體(noduleproplastids)。

植化素 – 下

植化素 (Phytochemical)下
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

不同的植化素使植物呈現五彩繽紛的顏色或味道,還呈現特殊氣味,如大蒜、洋蔥、韭菜中的嗆鼻氣味就是蒜素(allicin)所致,其成分是二烯丙基硫代亞磺酸酯(如圖)。蒜素對昆蟲和細菌、黴菌、病毒等微生物或寄生蟲有毒性,其氣味可驅趕昆蟲或其他動物,是種保護機制。臨床實驗證實蒜素可維持巨噬細胞的活性、增加自然殺手細胞的毒殺病菌能力及促進淋巴細胞增生,可做為有效的免疫調節物質。蒜素很容易被氧化,超過60℃的高溫烹調或是過度的碎切都會失去活性。

植化素 – 上

植化素 (Phytochemical)上
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

圖片來源:維基百科

植化素(phytochemical)是指演化過程中植物為了生存競爭,體內合成的各種生物化學物質的總稱,目前已發現有近一萬種,種類與功能還不斷被發現與研究證實中。植化素雖然不是植物體內必需的營養物質,卻也是植物體內不可或缺的物質。植化素普遍存在於植物體的根、莖、葉以及果皮、果肉、果核和種子中,可說是六大營養素之外的「第七大營養素」。

基改作物的加州標籤戰

基改作物的加州標籤戰
知識通訊評論第119

基改作物是否應該標示,已成為一場高賭注的金錢戰爭。

基改作物是否應該標示,已經在加州成為耗費金錢的戰爭,贊成反對陣營莫不傾囊以赴。基改作物減少的農藥需求,是否真帶來裨益,也引起爭論。

加州基因改造食品爭議已轉為一場所費不貲的戰爭。農業相關企業和食品商八月中承諾投入一千三百萬美金,支持反對標示基因改造食品提案的陣營。反對陣營資金充裕,累積高達兩千五百萬,足以支付十一月公民投票前數個月的遊說活動。反觀「三十七號提案」的支持者,包括有機農戶和環保份子,目前只爭取了不到兩百五十萬美金。

支持標示的人主張民眾有知的權利,以及大眾對企業農產利益抱持的不信任態度。

支持標示的人主張,民眾有知的權利,並強調食品安全上的顧慮,以及大眾對企業農產利益抱持的不信任態度。反對者認為標示有如警告,會增加消費者對基因技術的敵意。他們認為那會使食物價格上揚,增加零售商、農戶和食品商誤標導致無謂訴訟的風險。

類似提案雖然在其他州闖關失敗,但若能在加州獲得成功,將可成為全國的先例。奧勒岡州特洛伊市的有機農業宣導組織「有機中心」首席科學顧問班布魯克(Charles Benbrook)認為,提案一旦通過,無疑將成為美國公眾行動的轉折點。

食品標示必然會造成深遠的影響,因為根據美國農業局統計,美國約有百分之九十四的大豆和百分之八十八的玉米透過基因改造,來增加抗農藥以及抗蟲害能力。這項計畫將影響上萬品牌商品,包括可口可樂、百事、和雀巢各自投入超過一百萬美金支持反對陣營。杜邦和孟山都等農業相關企業,也各自出資超過四百萬。

標示本身並不指出作物是如何被改造,也不會顯示食物中基因改造成份的含量。基因作物飼養動物的肉類,也不需要加以標示。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(3)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(3)
國立新竹高級中學顏孝修實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


●教學疑難問題8

高能電子經電子傳遞鏈由高能階向低能階過程中,能階的遞減能量釋放,如何轉變成使氫離子運送的動能?

討論建議:
光合化學滲透作用其能量的轉換形式複雜且獨特,一開始色素分子吸收光能變成激發態後(光能),釋放出自由電子,經電子傳遞鏈一連串的氧化還原反應(化學能)傳遞,過程中產生的能量即會促使氫離子主動運輸入葉綠囊腔中,而當氫離子累積至一定滲透壓濃度後,即會自ATP合成酶通道循滲透壓梯度釋放至基質中,而氫離子滲透的化學位能驅動ATP合成酶的轉動(機械能),此轉動即會造成酶蛋白構形的轉變,進而合成ATP的高能化學鍵形式(化學能)。實際能量轉換過程複雜目前並非完全暸解。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(2)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(2)
國立新竹高級中學生物科顏孝修實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


●教學疑難問題5

輔助色素用甚麼方式將所吸收的能量傳給葉綠素a?

討論建議:
輔助色素吸收光能使電子激發到高能階,如果緊鄰有一個接受者,透過共振,高能階的電子回到基態時放出的能量,能激發緊鄰接受者的電子到高能階(這個過程叫作resonance energy transfer)。輔助色素的空間排列只允許單一方向的一一傳遞,全部朝向反應中心,達到匯集能量的目的。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(1)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】「光合作用光反應」教學疑難及建議解答(1)
國立新竹高級中學顏孝修實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


●教學疑難問題1
光合作用中的光反應教學主軸與重點為何?其中提及能量從物理能轉換為化學能的概念,與物質的氧化還原過程,這些部分在高一要如何教?

討論建議:
在進行光合作用或呼吸作用教學時,主軸為生物能量的轉換與利用,建議先以生物能量學觀點作切入引導,再搭配合適的比喻方式作講解。可先從生活中常見的生物能量轉換例子作引導,如電鰻將化學能轉換為電能、螢火蟲將化學能轉換為光能等,建立學生能量轉換的概念。

【生物科教學尋疑團隊工作坊】葉綠素a(chlorophyll a)為反應中心的光系統與電子傳遞鏈(electron transfer chain)

【生物科教學尋疑團隊工作坊】葉綠素a(chlorophyll a)為反應中心的光系統與電子傳遞鏈(electron transfer chain, ETC)
國立新竹高級中學生物科盛維安實習老師、傅慧鳳老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯


2010/11/05 第2次研習活動–學科內容整理2
主題:光合作用光反應


葉綠素a為反應中心的光系統

光系統依主要的吸收波長不同分為光系統P680和P700,此兩種的反應中心都是葉綠素a。所謂反應中心,就是由輔助色素圍繞、最後匯集輔助色素所吸收的光能而激發出高能量電子的中心。輔助色素和反應中心本身都利用葉綠素a吸收光能、激發電子,前者以共振的方式將能量傳給反應中心,輔助色素的電子則由激發態回到基態。而反應中心「成對葉綠素分子」吸收了這些能量,使得其中一個電子躍升到激發態,立刻傳給電子傳遞鏈中的色素及蛋白質複合物,而失去電子的「成對葉綠素分子」帶正電的空洞,可藉由水的裂解搶回電子,恢復電荷平衡。光系統及輔助色素的作用有賴於兩者在空間中的排列關係,卽兩者在葉綠囊表面的分布。

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期(下)

植物如何知道在特定的季節開花?-光週期 (Photoperiodism)-下
高雄市立瑞祥高級中學生物科李逸萱老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在短光照和短黑暗的處理下,短日照植物不會開花而長日照植物開花,顯示光週期中影響開花反應的是「黑暗時間」而非「光照時間」;而長光照和長黑暗處理植物也可以得到相同的結論。

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