系統生物

淺談蛋白質體學 (Proteomics) -下
高雄市立瑞祥高級中學生物科李逸萱老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

MALDI-質譜儀利用胜肽樣品與有機小分子相混合，以大約為 337 nm 的雷射波產生帶單一電荷離子，使質譜結果易判讀。LC-ESI-質譜儀則以液態狀態送入質譜儀中，可結合高壓液相層析儀(HPLC) 除去雜質，增加胜肽的辨識率，以毛細管電泳(CE）技術將胜肽片段混合液進行分離。此外生物研究上利用串連質譜儀(tandem mass spectrometer)來定序胜肽，酵素水解的片段，通常會切在特定胺基酸附近，以減少結果的誤判，胜肽的N端碎片離子系列（B ions）和C端碎片離子系列（Y ions）再進行第二次質譜儀測定質荷比，對比蛋白質資料庫的已知序列，鑑定此胜肽的胺基酸序列，也為解讀未知蛋白質開了另扇窗口。

淺談蛋白質體學 (Proteomics) -上
高雄市立瑞祥高級中學生物科李逸萱老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

人體中，基因約有30,000到40,000個左右，當DNA經過轉錄之後，剪裁及轉譯後不同的修飾，使體內能產生數十萬種以上不同種類的蛋白質，體內的蛋白質體與基因體兩者表現量不一定相同，細胞的功能決定並非僅決定於mRNA的表現，大部分決定在蛋白質表現及轉譯後的修飾（post-translational modification），例如: 醣質化及磷酸化，分析正常與罹患疾病的細胞表現蛋白質之質與量變化差異，衍生出蛋白質表現分析的研究主軸。

生物資訊學 (Bioinformatics)-下
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

而這些已知的序列，更可以提供研究人員在實驗室自行合成相關的DNA、RNA或蛋白質以利進一步的研究，例如：螢光魚的誕生即是將已知可發光的水母綠螢光蛋白基因轉殖到魚體中；抗癌藥物的研發等。

生物科技的進步，已經足以讓「人類基因組解讀計畫」(Human Genome Project, http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml)在短時間內完成。人體的奧秘就藏在這些DNA序列中，但要如何解讀這些龐大的資料，就必須仰賴生物資訊學，讓科學家得以在較短的時間內進行大規模的分析，更可進一步預測、發現新知等，這種不同於以往用魚竿釣魚的方式，改以撒網捕魚，效果自然提升許多。科學家們期待在生物與資訊科學的結合下，能夠解決更多問題。不過在這同時，道德倫理的議題是不容忽視的，當我們對生命瞭解的越多，也就越有能力去面對、控制它。為了避免有心人士將這些資訊應用在違反倫理的事情上，例如：製造生化武器、不法藥物等，相關規範的制訂是必要的，當然更需要每個科學研究者的自律，才能免於科學的發展被污名化。

生物資訊學的發展不僅帶動生物科技、醫學研究的熱潮，數學、資訊科學與物理化學等學科也跟著有了新的研究方向。相信未來科學家更有能力去解釋複雜的生命現象，為人類社會帶來更大的福祉！

生物資訊學 (Bioinformatics)-上
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

生物資訊學(Bioinformatics)這名詞是在1979年由荷蘭理論生物學家Paulien Hogeweg所提出，是近來新興的一門整合性科學，結合了生物科學、醫藥、資訊科學、數學、物理及化學等各個領域，主要是透過建立各種資料庫來儲存龐大的資料，以方便快速查詢、存取；而演算法、電腦計算軟體的精進，使得生物學家得以大規模且快速的數據分析；用統計方法與理論來管理和分析生物資料，使得結果更具可信度。簡單來說，生物資訊學就是運用數學和資訊科學的方式來解決生物學相關的問題。

1953年，華生(James Watson)和克里克(Francis Crick)解開了DNA雙股螺旋的結構之謎，從此開啟了分子生物學之門。爾後生物科技的發展日新月異，技術不斷的提升，使得科學家得以揭開越來越多DNA序列內所隱藏的秘密，伴隨而來的是許多生物資料的累積，如：DNA序列與註解(annotation)、蛋白質序列、蛋白質結構等。美國國家衛生研究院生物科技資訊中心(NCBI，http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)應運而生，其資料庫貯存來自全球各地解碼出來的DNA序列，並開放各地研究學者自由使用，是生物資訊學發展的一大推手。

基因解碼之後的發展-後基因體時代-下（Post Genome Era）
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

「基因體學」與「蛋白質體學」的建立，造就新興的疾病治療方法。例如:嚴重複合免疫缺失症(severe combined immunodeficiency, SCID)，就是因為基因缺陷造成體內無法製造免疫T淋巴球，使孩童容易受到外界病源體的感染，必須終身隔離，只有極少數的患者有可能碰到合適的骨髓捐贈者，使他們脫離病魔。自然期刊(Nature)曾發表有關ＳＣＩＤ的治療：在細胞內有許多調節基因表現的蛋白質，它們具有一種特殊的「鋅手指(Zinc finger)」結構，可與DNA進行結合，利用鋅手指將蛋白質附著在一個特定的ＤＮＡ序列，可以控制基因的活動，或是利用鋅手指搭配的特定酵素切開ＤＮＡ並修改序列，再將正確ＤＮＡ片段與鋅手指置入細胞後，細胞便會依照我們置入的DNA片段修改突變基因，達到治療效果。

基因解碼之後的發展-後基因體時代-上 (Post Genome Era)
臺北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

建立細菌人工染色體（Bacterial Artificial Chromosome,BAC）是人類基因組計劃(Human Genome Project , HGP)的定序方法之第一步，接著利用染色體步移(Chromosome Walking)技術，以及高速的自動定序技術(High-throughput Sequencing)，提高了定序的效率，組合出完整的人類基因圖譜。

自從Craig Venter創立的賽雷拉公司（Celera Genomics）加入定序的行列後，讓人體基因體草圖解序在2000年6月完成。人類染色體共有約三十億個鹼基，其中約包含有三萬多個基因。