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  • 【生物科教學尋疑團隊工作坊】種(Species)的定義 2011/03/14

    【生物科教學尋疑團隊工作坊】種(Species)的定義
    國立新竹高級中學生物科盛維安實習老師/長庚大學生命醫學系周成功教授責任編輯

    2010/12/06 第3次研習活動–學科內容整理1
    主題:演化及生物多樣性–生命樹

    生物分類上如何定義「物種(species)」是一件充滿爭議的事。隨著研究對象和方法的不同,物種的定義有時並非一體適用,而必須要做一些修正。但是物種這個觀念,在探討生物演化或是研究親緣関係上是一個重要的依憑。所以先依提出的年代,簡單說明物種這個概念的歷史演變:

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  • 【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) 2011/02/21

    【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。

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  • 【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) 2011/02/21

    【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。

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  • 【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) 2011/02/21

    【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。

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  • 【生物科教學尋疑團隊工作坊】能量分子(ATP及NADPH) 2011/02/18

    【生物科教學尋疑團隊工作坊】能量分子(ATP及NADPH)
    國立新竹高級中學生物科陳慕璇老師
    /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4
    主題:光合作用光反應

    「能」指的是做功的能力,自然界中容易觀察到的有「光能」,「電能」,「熱能」,而生物細胞最常利用的則是「化學能」。當需要做功時,細胞就把化學鍵中蓄積的能量釋放出來。ATP是細胞內許多「放能」反應和「需能」反應之間的共同中間物,細胞利用ATP來儲存「放能」反應所釋放的能量,同時提供給「需能」反應所需要的能量。所以ATP是生物最常利用能量流通的分子。但ATP並非唯一能擔任這類角色的物質,在生物體內也會利用會蓄積電子能量的分子如NADPH、FADH2來作能量流通之用。

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  • 【生物科教學尋疑團隊工作坊】三磷酸腺苷酶(ATP synthase) 2011/02/18

    【生物科教學尋疑團隊工作坊】三磷酸腺苷酶(ATP synthase)
    國立新竹高級中學生物科許家榕代理老師/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3
    主題:光合作用光反應

    a.什麼是ATP synthase?
    在動植物體內,光合作用與呼吸作用,牽涉到能量的轉換和養分的合成,這些作用發生在細胞質、粒線體和葉綠體中。其中經常與一種化學能的合成「 ATP(三磷酸腺苷)」有關。

    ATP synthase是一種酶,催化ADP與磷酸根合成ATP。在生物體內與ATP合成有關的酶有多種類型。依不同功能(合成或水解ATP的)、不同構造、運輸的離子不同而異。細胞內合成ATP的方式為ADP加上磷酸根(Pi),此過程稱為磷酸化反應。依磷酸化過程所需的能量來源可分為:(稍後詳加介紹)
    (一)受質階層磷酸化(substrate-level phosphorylation)
    (二)化學滲透磷酸化,包括光合磷酸化、氧化磷酸化。

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  • 【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) 2011/02/18

    【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。

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  • 【生物科教學尋疑團隊工作坊】來自光合作用的感動 2011/02/18

    【生物科教學尋疑團隊工作坊】來自光合作用的感動
    國立新竹高級中學生物科許慶文老師/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1
    主題:光合作用光反應

    Nick in exsilio

    葉子的能量工廠 (圖/Nick in exsilio@flickr)


    生物體內的能量代謝

    熱力學的原理告訴我們任何系統都會朝向最大的亂度的方向發展。然而生物體卻是一個有秩序化與結構的系統,而生命的最大特性,即是將系統維持在一個高度的有序狀態。有序化與自然的趨勢相反,就像抬高物體對抗重力需要耗能一樣,生物體為了要維持本身高度的秩序,也需要不斷的損耗能量來對抗系統趨向混亂的自然趨勢。所以說取得與利用能量是生物體的最大特徵,也是生物體生存之基本要求。

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