超臨界流體之應用（Supercritical Fluid Applications）
臺北市立第一女子高級中學一年級梁懿貴
氣體可藉由加壓使其液化，氣體的溫度越高，所需的壓力也就會越大。但是當氣體的溫度到達一定的程度時，會出現任何壓力都沒辦法使氣體液化的現象，而此液化的上限溫度稱為臨界溫度。在此臨界溫度下，使氣體液化的最低壓力則稱為臨界壓力。當流體的壓力與溫度都高於臨界溫度與臨界壓力時，會呈現一種無法區分液體、氣體的物質狀態，稱為超臨界流體（Supercritical Fluid）。
超臨界流體的密度一般都介於0.1到1.0g/ml之間，其物理性質界於氣、液相間，具有氣體的可壓縮性和高擴散性，及液體的流動性和溶解能力，並兼具低黏度、低表面張力的特性，因此容易滲入到多孔性組織中。除此之外，當流體接近臨界點時，微小的溫度或壓力變化都可使密度產生改變，使得超臨界流體具有可被微調的特性。而其化學性質則異於其氣、液相，例如二氧化碳在氣體狀態下並不具有萃取能力，但當進入超臨界狀態後，卻具有溶解有機物的能力。
紅皇后假說 (Red Queen Hypothesis)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳
紅皇后假說一詞由Leigh Van Valen於1973年提出，是在演化生物學相當有名的假說；但用假說來稱呼其實不大適當，其較像是演化的一種模式。
紅皇后與愛莉絲(圖片來源：flickr用戶Jurgen Appelo)
紅皇后一詞源自於愛莉絲夢遊仙境（Alice’s adventures in wonderland）的姊妹作──鏡中奇緣（Through the Looking Glass）。在故事中，愛莉絲進入一個鏡子中的房屋，屋內所有物品亦如鏡象一般左右顛倒，她踏出小屋想順著屋外的小徑爬上山坡的花園時卻發現怎麼走都只是走回小屋，無法到達山坡頂。此時愛莉絲經過一花壇旁，並和花兒說了些話；花兒說紅皇后也常經過這裡，愛莉絲便決定要去找紅皇后。愛莉絲看見皇后就朝她走去，走了半天卻發現又回到了小屋門前；此時愛莉絲想起花兒告訴她的話並調頭往反方向走，沒想到馬上就走到了皇后身邊。
皇后一邊帶領愛莉絲走向山坡頂，也同時說明這個鏡中的世界看起來彎的路其實是直的、要前往一個地方其實要往反方向走、山坡會變成山谷……。走上山丘之後，俯瞰下去發現田野被樹籬和小溪切割成棋盤的樣子；「我可以參加田野上的西洋棋賽嗎?」愛莉絲興奮的問，「當然，你可以當白卒，而且走到第八格時就可以變為皇后了（西洋棋的規則）。」皇后回答。剎那間，皇后沒來由地跑了起來，並且愈跑愈快；為了跟上皇后的腳步，愛莉絲也不得不加快速度。詭異的是，不論他們跑的多快，周遭的景物沒有改變，他們仍停留在原來的地方。最後終於停了下來，「為什麼我們跑了這麼久仍在同一個地方？」愛莉絲喘著氣，眉頭皺著露出疑惑的表情。皇后嘴角露出淺淺微笑然後說「在這個國度中，全力奔跑不過是為了維持在原地而已。（In this world, constant running is needed in order to remain in the same place.）」
自然界中，獵物與授獵者的互動產生一股將演化過程趨於複雜的力量；演化過程中，狩獵者會不斷提高發現和捕獲獵物的效率，發展出更好的攻擊方式。
濾泡（囊泡）樹突細胞 (Follicular dendritic cell)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理陶韻婷
多數的樹突細胞（dendritic cell）由骨髓中的造血幹細胞（hematopoietic stem cell）分化而來，可依照他們所處位置分類，如：表皮的蘭格漢氏細胞（Langerhans cell）、心肺等臟器的間質樹突細胞（interstitial dendritic cell）、二級淋巴組織（second lymphoid tissue）與胸腺髓質（thymic medulla）的交錯樹突細胞（interdigitating dendritic cell）、血液中的外周血樹突細胞（circulating dendritic cell）。
接合作用 (Conjugation)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔
細菌的接合作用是細菌間傳遞遺傳物質的方法之一，它必須由兩細菌建立實體的連結，像是運輸孔道的功能，再把DNA由一方傳送到對方菌體內。接合作用最早於1946年由列德伯格（Joshua Lederberg）和塔圖姆（Edward Tatum）發現。進行接合的兩細菌，除了必須有直接接觸之外，還須具備另一特性：兩者是不同的交配型（mating type），供體細胞（donor cell）必須攜有質體，而受體細胞（recipient）通常則否。在革蘭氏陰性菌中，質體DNA帶有合成性線毛（sex pili）的基因，性線毛突出於供體細胞表面，當它與受體細胞靠近時，能拉近兩細胞的距離以便直接接觸；革蘭氏陽性菌則是靠細胞表面分泌的黏性物質，讓細胞直接接觸。
大腸桿菌E.coli的F因子（fertility factor, F-factor, F-plasmid），即F質體，是最先被發現可於細菌接合作用時被轉移的質體（plasmid）。F質體既可以獨立存在於細胞質中，也可以嵌入細菌的染色體，長度約10萬個鹼基對，擁有自己的複製起點。擁有F質體的供體細胞（donor）簡稱為F+，反之，受體細胞（recipient）稱為F–。如圖一所示，接合作用發生前，F+細胞會利用性線毛（pilus）”辨別”F–細胞，性線毛前端的蛋白可以將自己固定在F–細胞的表面，並且拉近F+與F–細胞的距離（步驟1~2）。性線毛基部的酵素，能啟動細胞膜的融合，因此F質體的傳輸並非靠性線毛做傳遞，性線毛只是幫助F+與F–細胞拉近距離並開始接合作用。接下來就是F質體如何由F+細胞傳給F–細胞（步驟3），F質體是環形的雙股DNA，在傳輸之前，其中一股會被切出一個切口，由切口為傳輸的起點，只將這單股（T-strand）傳至F–細胞，留在F+細胞的另一個環形單股DNA，會被視為複製模板再合成完整的F質體，而原本的F–細胞在接受T-strand之後，隨即也會合成其互補股，轉變成擁有F質體的新的F+細胞（步驟4）。
圖一、大腸桿菌（E.coli） F-受體細胞的轉形過程
受體細胞因接合作用能獲得原來沒有的能力，例如：對抗生素的抗藥性；或是新的新陳代謝功能，讓其能使用不同的營養來源或代謝物。整體而言，對多數的有害細菌來說，接合作用更有益其族群的擴張。
定位突變 (Site-directed mutagenesis)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔
誘導基因突變是進行基因功能研究的基本方法之一。以往都是利用化學或是輻射方式誘導突變，但是以此種方法會造成隨機突變，無從預測或控制突變產生的位置。1978年Michael Smith藉由聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, 簡稱PCR），以特定引子在DNA特定的位置產生突變。Michael Smith因此在1993年與PCR技術的發明者共同獲得諾貝爾獎。
下列以最為廣泛使用的Stratagene公司所發展的QuikChange點突變產品來說明定位突變的操作原理：
1.首先，設計一對25~45鹼基對的引子，將欲突變之位點盡可能地置於正中央，在引子的兩端最好是G或是C以加強引子配對的正確性。以此引子對與模板質體進行兩次PCR反應之後得到如圖二的不同序列組合質體。其中新的DNA序列不是在細菌體內合成，因此不具有甲基修飾；而原來做為模板的質體，因為是由細菌體內得到，故其序列含有甲基修飾。
2.接著利用可專一性針對甲基化鹼基進行單股切割的DpnI酵素對PCR產物進行切割（見圖三）。此時只有來自於細菌、帶有原始序列的質體股會被切割，從而確保了所得的PCR產物皆含有欲得到之點突變序列。
3.之後將此突變質體送入宿主細胞進行放大或表現，即可進行特定基因功能之研究。
對於基因功能的研究，可以粗略的分為Gain-of-Function與Lost-of-Function兩大類。傳統的隨機突變與片段缺失（deletion）的方式屬於Lost-of-Function的研究手法，藉由觀察破壞基因序列的突變所導致的功能缺陷來推測該基因的功能。隨著分子生物學與蛋白質體學的發展，我們了解一個蛋白分子中可能分別含有不同功能的區塊。整個基因的缺失或是發生在該基因內的隨機突變雖然都可能造成此基因巨觀上的功能喪失，但在微觀上的成因和其機制上的影響、修補的機制都不同。因此，定位突變可以在不影響整體蛋白質結構的狀況下，分別研究蛋白質細部各胺基酸所扮演的角色。如圖四所示，此為一DNA聚合酶的立體構造，在不同位置上進行定位突變產生不同的突變蛋白。觀察其蛋白質功能的差異，可以總結分析其蛋白質不同區段所擁有的功能。利用這樣的技術與所得到的知識，可以在生物工程上加以應用，改造現有的基因產物，使其更能符合我們的需要。
尼古丁(nicotine)
國立臺灣師範大學化學系學士生洪雋為
菸鹼(nicotine)是香菸中所含有的的一種異環胺(heterocyclic amine)，1俗稱為尼古丁，為一種生物鹼，具有高毒性，常見於菸草及茄科植物，外觀為無色透明的油狀液體，具有揮發性，曝露在空氣中容易氧化成暗灰色，可快速溶於水及酒精中，因此吸菸時，可溶於呼吸道黏膜進入人體， 長期吸食會有上癮的風險。
菸癮患者通常是對菸草所含的尼古丁上癮，吸食會導致心跳加速並使血壓升高，短時間內吸食大劑量的尼古丁會造成噁心和嘔吐，嚴重甚至致命，一根香菸含量就足以毒死一隻老鼠，40~60毫克就可以毒死一個人!除此之外，吸食後會帶來愉悅感，更是讓癮君子無法自拔。
為何尼古丁這種致命的化學物質卻還會為人帶來歡喜快樂的感覺呢？研究顯示，當尼古丁作用於腦部時，會和尼古丁乙醯膽鹼受器結合，產生更多的多巴胺(dopamine)(一種神經傳導物質，可使人有愉悅感)，不過也有研究指出，長期接觸尼古丁的幼鼠，其多巴胺合成系統會受到破壞，長為成鼠後會有憂鬱傾向；雖然給人帶來放鬆幸福的感覺，但在尼古丁帶來的假象背後卻隱藏對健康的極大風險。
2行政院衛生署指出癌症在國人的十大死因名列前茅並蟬連數年，肺癌在癌症的病例中更是占了絕大多數，而在肺癌病患中又有大部分來自菸癮患者，每五個癌症死亡人口就有一人死於肺癌，由此可知吸菸和肺癌間具有極大關聯。3吸菸者的平均壽命更是比不吸菸者短了二十年左右，但常常聽到有人聲稱自己吸的是淡菸。那什麼是淡菸呢？顧名思義就是尼古丁含量較少的菸，但報告顯示，吸淡菸的人肺癌病發率並不亞於吸濃菸的人，一旦開始吸菸，人體內的尼古丁受器就會被啟動，這會促進癌細胞生長，終導致癌症；那是不是不吸菸就可以確保不和尼古丁接觸呢﹖事實不然，吸菸者呼出的二手菸，因燃燒不完全，含有4000種化學物質，其中以尼古丁、氮氧化物、一氧化碳為首的250種就對人體有害，所以除了自己不吸菸外，也要和吸菸者保持距離！