病毒致病機轉與治療（Virus）
南投縣草屯國民中學自然領域陳韋孜實習教師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

在造成人類眾多疾病的病原體之中，病毒所造成的疾病往往是最為嚴重與廣泛性的，不管是人們所熟知的鼻咽癌、子宮頸癌、肝癌、乳癌等癌症，或是流行性感冒、普通感冒、下痢、腸套疊、愛滋病等疾病，都與病毒的感染有密切的關係。目前已知病毒感染造成疾病的因素包含，產生有毒物質干擾細胞代謝，利用病毒蛋白干擾宿主的免疫反應，甚至於改變宿主的基因表現造成癌症等。

當病毒利用飛沫、血液、飲食等方式進入到人體內，並不會造成全面性的感染，而是需要利用病毒上專一的醣蛋白尋找專一的組織細胞感染，當病毒感染細胞後，會表現三種特性的蛋白質，第一種為複製酶，用以複製病毒的基因組，這些複製酶有些是病毒自己產生的，如：小兒麻痺病毒或疱疹病毒；有些則是竊取宿主的聚合酶，如：人類乳突瘤病毒。第二種為結構蛋白，用以包裹新合成的病毒基因組，形成新的病毒顆粒。第三種為非結構蛋白，用以改變細胞的代謝作用及免疫反應，使病毒能長期生存於宿主細胞中。 Continue reading →

淺談下視丘-腦垂腺-腎上腺軸和壓力調控(下) （Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis）
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

請參閱：淺談下視丘-腦垂腺-腎上腺軸和壓力調控(上) （Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis）

HPA軸主要包括以下三個部分：

1.下視丘室旁核(paraventricular nucleus)：室旁核神經元具有神經內分泌的功能，可以合成並分泌多種激素，包括儲存在腦垂腺後葉的催產素和抗利尿激素，以及調節腦垂腺前葉的多種釋放激素，其中在HPA軸中所要討論的，主要是促腎上腺皮質激素釋放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）。

2.腦垂腺前葉：CRH可以促進促腎上腺皮質激素（adrenocorticotropic hormone，又作corticotropin，ACTH）的釋放，此激素是由腦垂腺前葉所產生，目標器官則是腎上腺皮質，同時腦垂腺前葉也會分泌β-腦內啡（beta-endorphine），用以減輕身體的痛覺。

3.腎上腺皮質：在ACTH的作用下，可以合成並分泌糖皮質激素（Glucocorticoid），主要是皮質醇(cortisol)。糖皮質激素可以回饋作用於下視丘和腦垂體，分別抑制CRH和ACTH的合成與分泌，產生負回饋控制。 Continue reading →

淺談下視丘-腦垂腺-腎上腺軸和壓力調控(上) （Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis）
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

2009年2月，神經生理學家Michael Meaney發表他和同事的研究結果：受虐兒童不只是容易產生情緒困擾的問題，受虐的經歷還會造成腦的永久性改變。他們發現：曾經歷受虐事件的孩童，即使在過了幾十年後，其腦中和壓力控制有關的一個基因，仍會受到影響。在先前以大白鼠為對象的實驗結果中，也可觀察到類似的模式：被母親忽略的大白鼠，壓力反應的荷爾蒙系統和正常老鼠不同，這個荷爾蒙系統，也就是下視丘-腦垂腺-腎上腺軸 (hypothalamic–pituitary–adrenal axis，簡稱為HPA) 的回饋控制系統，在受虐動物的神經細胞中，負責製造糖皮質素受體的基因受到影響，這種受體原本可以壓抑HPA反應，在受虐體物體內卻不能正常運作，使得這些動物長期生活在的較高壓力之下。

科學家在人腦內發現相同的現象，Michael Meaney和他的同事在加拿大蒙特婁的麥吉爾大學(McGill University)研究了三組死亡成人的腦部構造，這三組腦的來源分別為：第一組樣本的幼年時期曾有受虐經驗，而且曾經試圖自殺過；第二組樣本也曾經自殺過，但不具受虐兒背景；第三組則是因其他原因猝死，且沒有受虐經驗。研究人員從樣本的下視丘細胞抽取DNA，檢測糖皮質素受體的基因表現，他們發現：受虐者和受虐老鼠一樣，在這個基因的啟動子區域具有較高的甲基化，使得個體無法表現適當的壓力反應，其他兩個對照組樣本的基因，則沒有這樣的情況。 Continue reading →

「嗶嗶嗶！非請莫入」腦的守門員—談血腦障壁(下) (Blood Brain Barrier，BBB)
臺北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

連結：「嗶嗶嗶！非請莫入」腦的守門員—談血腦障壁(上)

第三層來自星狀膠細胞(astrocyte)：星狀膠細胞是一種位在中樞神經系統內的神經膠細胞(glial cell)，在胚胎發育過程中，星狀膠細胞誘導腦外的微血管內皮細胞形成緊密連接，並且以其細胞質延伸出去形成終足(endfeet)，包圍住微血管壁外 $$85\%$$ 的表面積；此外，星狀膠細胞有助於維持腦內離子濃度的平衡。

這麼嚴格的管制使得幾乎所有的物質都無法通過血腦障壁，除了氧氣，二氧化碳和血糖等腦細胞的必需品和代謝廢物以外，大部分的離子、藥物和蛋白質根本無法擴散通過，更遑論微生物等病原體。科學家更發現，和其他組織的微血管內皮細胞相比，譬如肌肉組織的微血管內皮細胞，腦內微血管內皮細胞的胞飲作用很微弱，因此，藉胞飲作用運送大分子物質和電解質的能力十分有限，更加強了腦微血管壁的屏障功能。 Continue reading →

「嗶嗶嗶！非請莫入」腦的守門員—談血腦障壁(上) (Blood Brain Barrier，BBB)
臺北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立臺灣大學動物學研究所陳俊宏教授責任編輯

腦是一個精密又脆弱的器官，因此需要有特別強大的保護作用，在腦的外側，除了頭皮、堅硬的顱骨、三層腦脊髓膜與流動於其間的腦脊髓液之外，血腦障壁更稱職地扮演了守門員的角色，讓不良分子難以闖入腦的世界裡。

19世紀末，保羅．艾利希（Paul Ehrlich）在一個實驗中發現了這個屏障。艾利希是一位微生物學家，他當時正在研究染色技術，希望使用染色的方法，讓微生物的構造能夠現形。艾利希也曾嘗試將染色劑注入動物體內，例如注入苯胺(aniline)，苯胺在當時是一種常用的染料，他發現所有的器官都會被苯胺染上顏色，唯獨腦細胞沒有被染上。當時，艾利希將此現象歸因為腦細胞和染色劑的親和力不佳，沒有辦法吸收足夠劑量的染料。 Continue reading →

DNA重組的特性（DNA recombination）
南投縣草屯國民中學自然領域陳韋孜實習教師/國立台灣師範大學生命科學系 李冠群助理教授責任編輯

DNA重組(DNA recombination)，顧名思義就是DNA分子或是片段的重新組合，使其產生變異。而這也是生物多樣性與長年演化的重要關鍵之一。而重組DNA的性質大致可以分為三類：

一、同源性重組(Homologous recombination)：意指參與重組的染色體DNA具有高度的相似性(不一定為同源染色體)，此類型的DNA重組在原核及真核細胞皆有發生，最常見於細胞的減數分裂(meiosis)中。在大腸桿菌(E. coli)中，參與同源序列重組的機制為RecBCD pathway，主要是藉由Rec蛋白及Ruv蛋白(包括RecBCD、RecA、RuvA、RuvB及RuvC)參與其中。首先RecBCD會先行辨識3′端的chi site(其序列為5′-GCTGGTGG-3′)，利用其nuclease活性使DNA產生缺口，而RecA與SSB (single strand binding protein)蛋白會結合至切口上，協助兩股同源基因進行互換。之後RuvA、RuvB的參與可提供互換DNA 片段進行分支移位(branch migration)，最後RuvC接合成異源雙股(heteroduplex)或重組性產物，使含有互換基因的DNA得以形成。值得一提的是Rec蛋白除了參與同源基因的互換外，對於DNA的修復也扮演著重要的角色。 Continue reading →

粒線體疾病（Mitochondrial disease）
臺北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立臺灣大學動物學研究所 陳俊宏教授責任編輯

粒線體疾病是一群因粒線體功能異常引起的疾病，在真核細胞中，粒線體是細胞的發電機，可以將食物中的能量轉變為細胞可以利用的能量形式，即ATP分子，粒線體疾病的成因大多牽涉到粒線體這項功能的缺陷，其中有一部分和粒線體DNA（mtDNA）的異常有關，但由於控制粒線體複製的基因位在體染色體上，細胞核內的DNA也控制了大部分粒線體所需要的蛋白質表現，因此這些地方的基因異常同樣會引起粒線體病變。 Continue reading →

鐮型血球貧血症 (Sickle Cell Anemia)
臺北市忠孝國民中學自然領域張馨文實習老師/國立臺灣大學動物學研究所 陳俊宏教授責任編輯

許多疾病是有單一DNA的突變所引起的，鐮型血球貧血症患者的血紅素 (hemoglobin; Hb) 產生突變，是屬於體染色體隱性遺傳的一種疾病。血紅素是紅血球中負責攜帶氧氣的蛋白質，正常成人的血红素是由兩條α胜肽鏈和兩條β胜肽鏈所構成，其中α胜肽鏈由141個胺基酸組成，基因(HbA) 位於第16對染色體；β胜肽鏈則由147個胺基酸組成，基因(HbB) 位於第11對染色體。

鐮型血球貧血症患者的α胜肽鏈完全正常，但其β胜肽鏈的DNA序列在起始端的第20個核苷酸發生點突變，由原來的三聯密碼子-GAG-變成-GTG-，因此在轉譯時，β胜肽鏈近N (前)端的第6個胺基酸，則由麩氨酸(glutamic acid)變成纈胺酸(valine)。 Continue reading →