逆滲透
逆滲透 (Reverse Osmosis)
國立臺灣師範大學化學系學士生洪雋為
1逆滲透(reverse osmosis)是一種利用半透膜(semipermeable membrane)分離物質的方法，最早由美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的Sourirajan博士(Dr.S. Sourirajan)等科學家首先合成仿生物性選擇透膜，發現可由逆滲透原理分離液體內不同性質的物質，半透膜是一種選擇性透膜，只允許較小的溶劑分子通過，而較大的溶質大分子、離子等，則無法穿越。
原致癌基因（Proto-oncogene）
原致癌基因（Proto-oncogene）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳
原致癌基因（proto-oncogene）為細胞內之正常基因，其表現的蛋白質產物能促進細胞生長及分裂，當原致癌基因在諸如放射性物質、化學物質及病毒的作用影響下而突變（mutation）時，會造成其蛋白質產物過量產生或是活性增加，使細胞的生長及分裂大幅增加而導致癌症（cancer）。此時突變後的原致癌基因即稱為致癌基因（oncogene），換言之，原致癌基因是致癌基因的前身。
原致癌基因突變為致癌基因的方式可分為三類：(1) 基因於基因組中（genome）的移動；(2) 原致癌基因的放大（amplification）；(3) 原致癌基因本身或其調控區（control element）發生點突變（point mutation）。在第一類情形中，原致癌基因經轉位作用（translocation）移至不同的基因座（locus），因受到較為活化的啟動子（promoter）調控，導致其表現量增加而轉變為致癌基因；在第二類情形中，因為原致癌基因的套數（copy number）增加，導致其表現量增加而轉變為致癌基因；在第三類情形中，因為原致癌基因本身發生點突變，使其所表現的蛋白質活性增加或不易被降解（degradation），或者當原致癌基因調控區發生點突變，亦可導致其表現量增加而轉變為致癌基因。
目前研究所發現的原致癌基因大致可分為生長因子（growth factors）、受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases）、膜上非受體酪氨酸激酶（membrane mssociated non-neceptor tyrosine kinases）、G蛋白偶聯受體（G-protein coupled receptors）、絲胺酸／蘇胺酸激酶（serine/threonine kinases）、核內DNA結合/轉錄因子（nuclear DNA-binding/transcription factors）等基因。
以下分項舉例並簡介各原致癌基因:
1. 生長因子（growth factors）
SIS基因 [v-sis基因為猿猴肉瘤病毒（simian sarcoma virus）中的致癌基因] 表現血小板衍生性生長因子B鏈（PDGF B chain），此基因為最先被確認與已知細胞內基因具有同源性的致癌基因。
int-2基因表現一種與纖維母細胞生長因子相關的生長因子（FGF-related growth factor）。
KGF基因又稱HST基因，亦表現一種與纖維母細胞生長因子相關的生長因子，而且在胃癌及卡波西氏肉瘤（Kaposi’s sarcoma）細胞中被發現。
2. 受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases）
FMS基因表現血球生長激素-1 受體（colony stimulating factor-1 receptor），且被確認為一反轉錄病毒（retrovirus）的致癌基因
TRK基因表現類神經生長因子受體蛋白（NGF receptor-like protein），第一個被發現的TRK基因位於胰臟癌細胞中。
基因重製（Gene duplication）
基因重製（Gene duplication）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理鄭杏倩
DNA的數量（copy數）可藉由基因重製（gene duplication）事件而增加。基因重製依照參與重製之基因體長度之不同而分為以下幾個類型。
（1） 部分基因重製（partial/internal gene duplication）
（2） 完整基因重製（complete gene duplication）
（3） 部分染色體重製（partial chromosomal duplication）
（4） 完整染色體重製（complete chromosomal duplication）
（5） 多倍體化/基因體重製（polyploidy/genome duplication）
前四類型皆為區域性的基因重製（regional duplication）事件，重製後並不會改變生物體內染色體的數量。因此，一般認為多倍體化事件對演化所扮演的角色遠遠大於區域性之基因重製。然而近來的研究顯示，區域性的基因重製在演化上也扮演著舉足輕重的角色。
區域性的基因重製之發生機制如下。在細胞進行有絲分裂，同源染色體配對進行基因重組（recombination）時，發生非同源區域互換，亦即不對等互換（unequal crossing-over），使得有些配子體（gamete）帶有兩套相同的基因，而相對的有些配子體的某基因就消失了。以下用簡單的示意圖（圖一）來描述不對等互換造成基因重製之事件。
英文字母代表基因在染色體上的位置，白色圓圈為中心粒的位置。左圖顯示聯會事件發在非同源之區域，因此產物3多了一個Ｃ基因，產物2則少了一個C基因。
不對等互換事件常發生在染色體中有許多重複序列的地方，且一旦發生了第一次不對等互換，此區域再發生不對等互換的機率則增加（因為有更多的重複序列提供不對等互換發生），因此常常可以看到基因體中某一區域有基因家族（gene family）的狀況。當重製事件產生後，個體內的第一套基因負責正常功能運作，另外多餘的第二套基因則可以累積變異而不會影響生物之正常運作，經過長時間的天擇（natural selection）或是中性的遺傳漂變（genetic drift）後，第二套基因有機會可以累積足夠的變異而演化成具有新功能之新基因（new gene）。
微衛星DNA
微衛星DNA（Microsatellite DNA）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理鄭杏倩
生物的基因體（genome）序列中有許多重複出現的片段，我們稱之為重複序列（repetitive DNA）。這些重複序列的組成單位為核苷酸（nucleotide），其每一單位核苷酸的數量及重複的數量很多元，且有很大的差異。根據在基因體中重複的位置區分，這些重複序列可分為以下兩類型。第一型：局部分佈的重複序列（localized repeated sequences），此類型的序列在生物體DNA序列中佔有很大的百分比，且主要分布在中心粒（centromeric DNA）以及異染色質序列（heterochromatin DNA）中；第二型：分散分佈的重複序列（dispersed repeated sequences），此類型的序列散布在基因體的各個位置，且依照其重複的狀況可以分為簡單重複序列（simple tandem repetitive sequences）和散佈重複序列（interspersed repeats）。以下簡圖為簡單的將生物基因體重複序列的狀況做一個分類。
化學驚奇秀（下）
化學驚奇秀（下）
國立彰化師範大學化學系楊水平副教授
本文原刊載在國立臺灣科學教育館《科學研習月刊》第51卷第4期
請按此連結，參閱【化學驚奇秀（上）】
歐美各大學的化學驚奇秀
近幾年來，歐美各大學的化學驚奇秀甚為風行，有教授親自表演，也有學生上場表演，觀眾大多是兒童和青少年。在此僅舉例介紹美國舊金山東灣的加州州立大學（California State University, East Bay）、美國加州大學戴維斯分校（University of California, Davis）、美國科羅拉多州亞當斯州立學院（Adams State College）、美國紐約州克拉克森大學（Clarkson University）、加拿大卡爾頓大學（Carleton University）和英國中央蘭開夏大學（University of Central Lancashire）的化學驚奇秀。
美國舊金山東灣的加州州立大學兩年一度的灣區科學節（Bay Area Science festivals）可以追溯到1974年。此科學節有10天的慶祝活動，對於理學院的教師、職員和學生特別感到興奮，主題涵蓋科學、技術、工程和數學。此節慶約有50活動，包括示範、實驗、動手活動、展覽和講座等，鼓勵人人參與，青年人和老年人均歡迎參加，尤其是學齡兒童，大家來體驗科學的奧妙。影片四是該校學生在2007年科學節的化學驚奇秀表演。
影片四
美國加州大學戴維斯分校的化學俱樂部（Chemistry Club）在當地社區創建社區居民的科學體認（尤其是化學），提供教育性的科學示範給當地的學校、公園和校園。此活動的動機是揭露科學是有趣的和令人興奮的，激發學齡兒童對科學的興趣。此化學俱樂部也負責野餐日（Picnic Day）的活動，協調和執行最激動人心的和最具吸引人的化學魔術表演，影片五是2010年該校學生表演化學驚奇秀的三部影片之Part I，還有Part II和Part III影片。
影片五
亞當斯州立學院是美國科羅拉多州首要的且小的公立大專院校。在每年國家化學週（National Chemistry Week）的慶祝活動中，該校化學系學生為當地學校的孩子們和他們的家庭表演有趣的和娛樂的節目。該校於2010年10月舉行第20屆化學驚奇秀表演，這次活動是免費向公眾開放。在演出結束後，所有人都可以參與安全的和樂趣的動手做實驗的活動，此活動也是免費的。影片六是亞當斯州立學院2010年化學驚奇秀的60分鐘全程節目。
化學驚奇秀（上）
化學驚奇秀（上）
國立彰化師範大學化學系楊水平副教授
本文原刊載在國立台灣科學教育館《科學研習月刊》第51卷第3期
化學驚奇秀（Wonders of chemistry show）係由演示化學示範（presenting chemical demonstrations）演變而來，強調寓教於樂，具有娛樂性和教育性的功能。化學驚奇秀有些以魔術手法展現，在歐美國家稱為化學魔術秀（chemistry magic show）。本文從現今國際化學示範大師的驚奇秀談起，接著簡介化學驚奇秀的兩百年歷史，最後介紹歐美各大學和臺灣各大學的化學驚奇秀。
化學示範大師的驚奇秀
現今，最著名的化學驚奇秀非「往事聖誕節歡樂（Once Upon a Christmas Cheery）」的活動莫屬了。自1970年以來，巴薩姆‧列肯‧沙哈西利（Bassam Zekin Shakhashiri）在他的實驗室每年12月的聖誕節前舉辦。沙哈西利教授的活動是承襲偉大的英國科學家邁克．法拉第（Michael Faraday）的聖誕節講座（Christmas Lecture）。除2011年因故取消之外，他總共舉辦41屆的「往事聖誕節歡樂」。影片一是沙哈西利和他的伙伴在2010年表演的「電池操作的化學反應」。此表演橋段附有教師指引，詳列使用的藥品和器材以及詳細的表演步驟給教師參考。
除了上述影片之外，沙哈西利教授在YouTube網站上還發佈兩部影片，其一為2008年的「從氧化亞氮和二硫化碳爆炸反應的化學發光」，其二為2010年的「折射率：消失的玻璃和消失凝膠」。自2001年起，沙哈西利教授收錄他的「往事聖誕節歡樂」表演在化學示範錄影中，每一年的表演節目有14-27個示範實驗單元。值得一提的是，他的學術出版書籍已被翻譯成多種語言，其中包括一系列叢書有五冊的化學示範：化學教師手冊（Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry）（圖一），化學示範是很好的化學學習和教學的模式，大英百科全書推選他為“在美國課堂示範者的泰斗”。
圖一 化學示範：化學教師手冊 (圖片來源：Chemical Demonstrations Volumes 1-5, Educational Innovations.)
沙哈西利教授以科學面向的娛樂節目已經在威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin, Madison）、美國國家科學院（National Academy of Sciences）、在華盛頓的史密森國家航空和太空博物館（Smithsonian’s National Air and Space Museum）、美國國會大廳（Halls of the U.S. Congress）和波士頓科學博物館（Boston’s Museum of Science）等不同的地方表演，而且場場座無虛席，如圖二和圖三所示。他也在不太正式的場合，如博物館、會議展覽中心、購物中心和養老院中做化學的教學。他的一小時和兩個半小時的節目全年在公共廣播公司（Public Broadcasting Service, PBS）和其他有線電視台播放。沙哈西利教授有效地促進國小、國中、高中和大學等層級的科學教育之卓越領導為國際知名。
圖二 「往事聖誕節歡樂」的沙哈西利與兒童觀眾對話 (圖片來源：Bassam Zekin Shakhashiri)
沙哈西利是美國威斯康辛大學麥迪遜分校的化學教授，他也是2012年美國化學會（American Chemical Society, ACS）的當選主席，而且在主席繼任的期間，他是ACS的董事會的成員，服務從2011至2013年。在此之前，沙哈西利教授在ACS有豐富的經驗，曾經在國際活動委員會和教育委員會服務過。在1962年，他為ACS的成員，之後曾擔任過ACS化學教育分部和威斯康辛州地方分部的主任。
吃蘋果皮可以降血壓
吃蘋果皮可以降血壓
國立臺灣師範大學生命科學系副教授李冠群
蘋果是世界上最受歡迎和最常食用的水果之一，它富含有益健康的類黃酮。最近的研究發現，大多數類黃酮和富含類黃酮的植物萃取物能有效抑制高血壓。(圖片來源：pixabay用戶PDPics)
高血壓是現今人類日益嚴重的一種健康問題。人體內的血管收縮素轉換酶（angiotensin converting enzyme,ACE）與高血壓成因極為相關，醫學上在控制高血壓的策略當中，抑制ACE酶活性被視為主要的治療目標。加拿大新斯科細亞省農業學院的研究人員巴拉蘇里亞（Nileeka Balasuriya）和路帕辛何（H.P. Vasantha Rupasinghe），利用富含黃酮類化合物的蘋果皮萃取物，進行ACE抑制性質的探討，其結果發表在食品化學《Food Chemistry》期刊。
目前用於治療高血壓的ACE抑制藥物已有卡托普利（Captopril）、瑞姆普利（Rampiril）和伊納普利（Enalpiril）等。然而，探討天然ACE抑製劑的研究仍持續不斷在進行中。最近的研究發現，大多數類黃酮（Flavonoid，又稱黃酮類化合物）和富含類黃酮的植物萃取物是有效的ACE抑制物。黃酮類物質並非維生素，但是曾被稱為維生素P，在生物體內具有抗氧化和抗發炎反應的功效。
受損脊髓的救星-「人工神經連結」技術
受損脊髓的救星-「人工神經連結」技術
國立成功大學生命科學研究所碩士蔡宗樺
編譯來源：日本科學技術振興機構（JST）2013年4月11日
脊髓是連結大腦運動指令和手腳動作的重要神經通道，萬一受到損傷，大腦的信號將無法傳達遞到手腳，導致肢體癱瘓。flickr用戶planetc1
脊髓是連結大腦運動指令和手腳動作的重要神經通道，萬一受到損傷，大腦的信號將無法傳達遞到手腳，導致肢體癱瘓。
日本自然科學研究機構生理學研究所的西村幸男準教授，以及美國華盛頓大學研究團隊，以脊髓損傷的猴子當作模式動物，開發出以人工迴路（bypass）連結受損脊髓的「人工神經連結」技術，在受損的脊髓上植入迴路，連結大腦和脊髓的運動神經。而脊髓損傷的猴子以「人工神經連結」連結受損脊髓後，手部肌肉確實回復到可以按照意識動作。
使白血病不復發的藥物
使白血病不復發的藥物
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮
編譯來源：日北理化學研究所 2013年4月18日訊
日本理化學研究所的免疫與過敏科學總合研究中心等共同研究團隊，採取急性骨髓性白血病患者的白血球幹細胞（Leukemia stem cells,LSCs），移植到剛出生尚無免疫力的老鼠血管內，培養出重現人類白血病症的老鼠，並利用此種疾病模式老鼠找到小分子化合物「RK-20449」，這種小分子化合物能使白血病幹細胞及白血球細胞幾乎都死亡，而這是到目前為止，抗癌藥所難以達成的效果，期待後續能由RK-20449進而開發出抑制或根治白血病再發的治療藥物。
急性骨髓性白血病是一種成人血癌，患者血液或骨髓內異常的白血球大量增生，導致無法製造正常血液或免疫細胞。因基因異常而造成的急性骨髓性白血病，其再發率相當高，因此很需要開發能預防與根治此白血病再發的治療方式。到目前為止，研究團隊已經發現白血病幹細胞是導致急性骨髓性白血病再發的主要原因，並已了解其分布位置，以及為何會導致白血病再發，現在更進一步找到識別出白血病幹細胞的標靶分子。
[影音]科教新視野─《使用開放式課程的課外學習》
[影音]科教新視野─《使用開放式課程的課外學習》 …