【正文】 酸 核酸 (nucleic acid)廣泛存在所有動(dòng)、植物細(xì)胞及微生物體內(nèi)，並可分為核糖核酸 (ribonucleic acid簡稱 RNA)，和去氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid簡稱 DNA)。在正常情形下， A與 T(或 U)以二個(gè)氫鍵相互配對連結(jié) 。 有些則是位於不轉(zhuǎn)譯區(qū) (noncoding region)內(nèi)，由不穩(wěn)定的 CTG或 CGG核甘酸重複序列倍增突變所造成的肌肉萎縮、智障等遺傳疾病，如： DM。 內(nèi)含 rRNA)將 mRNA資訊經(jīng)轉(zhuǎn)譯 (translation)及 tRNA運(yùn)送來對應(yīng)胺基酸製成蛋白質(zhì)。 但某些蛋白質(zhì)是無法還原的。 14 蛋白質(zhì)分析與其結(jié)構(gòu)研究的重要性在於 ： 蛋白質(zhì)是由一連串的胺基酸組成，蛋白質(zhì)有它的特定摺疊形態(tài) (protein folding)，如果摺疊形態(tài)發(fā)生變化，那蛋白質(zhì)就會(huì)「變質(zhì)」並引起許多疾病。對人類而言，粒線體由母體而來，有突變可能且其突變也會(huì)遺傳，所以比對全球不同人種的粒線體 DNA的含氮鹽基排序，也可能得到一些全球人種遷移上的線索。細(xì)菌膜在面對外在環(huán)境的變化時(shí)，必頇要能維持細(xì)菌內(nèi)在環(huán)境的穩(wěn)定、並要有掌控養(yǎng)份攝取及廢物排除的能力，如此才能使細(xì)菌執(zhí)行其所需生理功能並維持生存，故其對細(xì)胞的重要性，不言可諭。 物質(zhì)傳送 20 早期研究細(xì)胞離子通道時(shí)，頇將一根電極插入到細(xì)胞內(nèi)，然後連通另外一個(gè)在細(xì)胞外的電極，來記錄不同生理情況細(xì)胞膜電位差變化。 細(xì)胞離子通道研究 21 5. 電子傳遞系統(tǒng) 電子傳遞系統(tǒng) (electron transferring system)常見於生物反應(yīng)系統(tǒng)中，譬如人的呼吸過程是將電子一步一步傳遞，最後傳給氧氣，另外生物產(chǎn)氫亦是類似情形，最後則是透過產(chǎn)氫酵素 (hydrogenase)與氫離子產(chǎn)生氫氣。 MHC第一類蛋白質(zhì)存在所有已知脊椎動(dòng)物細(xì)胞上，但每個(gè)人可產(chǎn)生多達(dá) 6種不同的 MHC第一類蛋白質(zhì)，所以幾乎很少有 MHC第一類蛋白質(zhì)組合相同的人。 免疫系統(tǒng)中所謂抗原 /抗體的獨(dú)特 /單一的結(jié)合特性，已被拿來發(fā)展蛋白質(zhì)晶片，做為檢測抗原或抗體存在的明確指標(biāo)。自主神經(jīng)系統(tǒng)包含了交感神經(jīng)系統(tǒng)以及副交感神經(jīng)系統(tǒng) 。 當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞在休息狀態(tài) (不傳送訊息時(shí) )，細(xì)胞外的鈉離子相較於細(xì)胞內(nèi)的鈉離子來的多，而細(xì)胞外的鉀離子則相較於細(xì)胞內(nèi)的鉀離子來的少，細(xì)胞內(nèi)的電壓相對於細(xì)胞外的是負(fù)值，此時(shí)細(xì)胞內(nèi)外不帄衡的離子會(huì)企圖去帄衡這內(nèi)外的電位差，但是由於細(xì)胞膜的阻隔使得只有具有特定離子通道的離子可以通透。鉀離子通道開啟的時(shí)間較鈉離子通道來的晚。本節(jié)將就幾個(gè)共通性的生物技術(shù)做一說明。 16S rDNA就是在染色質(zhì)上能轉(zhuǎn)錄出 16S rRNA的基因。而依照使用的生物元件不同可區(qū)分成酵素感測器 (enzyme sensor)、免疫感測器 (immunosensor)、受體感測器 (receptor sensor)、微生物感測器 (microbial sensor)、細(xì)胞及組織感測器 (cell and tissue sensor)、及核酸感測器 (nucleic acid sensor)等六類，其相對的反應(yīng)機(jī)制，可由前一節(jié) ( )的生物元件介紹中得知，如核酸感測器即是以 DNA雙股的互補(bǔ)性來做偵測的機(jī)制。 表現(xiàn)系統(tǒng)建立要素包括 : (1)啟動(dòng)子 (promoter)及終結(jié)子 (terminator)特性、 (2)核醣體結(jié)合區(qū)與核醣體結(jié)合的能力、 (3)表現(xiàn)質(zhì)體的數(shù)目(copy number)、 (4)利用質(zhì)體或以質(zhì)體併入染色體後表現(xiàn)、 (5)產(chǎn)出目標(biāo)蛋白在細(xì)胞的最終位置、 (6)轉(zhuǎn)錄出的 mRNA在核醣體的轉(zhuǎn)譯效率、及 (7)產(chǎn)出蛋白在宿主 (如大腸桿菌 )的穩(wěn)定性等。一般藥廠開發(fā)新藥時(shí)會(huì)先大量篩選出對某種疾病有初步療效的先導(dǎo)藥物 (lead pound)，再進(jìn)一步將其修飾，使該化合物更有活性與低毒性，此法耗時(shí)甚久，所開發(fā)新藥成功上市比率也只有萬分之一。 藥物釋放的速率及方式 (由孔或表面 )要有效、不過量、表層物質(zhì)必需不會(huì)與生物分子起反應(yīng)、且最好有回饋機(jī)制來做藥量控制，以達(dá)到生理需要的理想濃度。 40 目前可用來標(biāo)定生物分子的方法，包括利用受體 /配體、抗原 /抗體等生物已有的結(jié)合上專一性來作定位。人體在對抗這樣的情形時(shí)有兩種可能反應(yīng)，其一是利用酵素系統(tǒng)將含氮鹽基處的甲基直接拔除，其二是利用 DNA修復(fù)程序?qū)讉€(gè)鹼基剪除後，再補(bǔ)上新的。詴想如果此一生物建構(gòu)電位系統(tǒng)能在體外複製，那我們將可直接利用有機(jī)物在低溫情況下產(chǎn)出電流，不必用石油、沒有污染、隨處可得，如此一來，能源問題將可以獲得圓滿解決。在沒有奈米技術(shù)前，要在生物體內(nèi)偵測、修補(bǔ)此一生物反應(yīng)很困難。但從另一個(gè)角度來看，實(shí)際檢測人體內(nèi)細(xì)胞反應(yīng)雖是困難的，但可能只有研究時(shí)才有此頇要，就一般醫(yī)學(xué)應(yīng)用而言，偵測應(yīng)考慮到如何將反應(yīng)訊號(hào)送至便於觀察 /檢測的地方，或者當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，送一個(gè)訊號(hào)讓手產(chǎn)生癢的感覺便可。不過，目前的成效皆僅在測詴階段，要達(dá)到上述理想藥物傳遞系統(tǒng)，顯然還得在微小化上有所突破。這些生物化學(xué)或分子生物技術(shù)的使用，讓我們有機(jī)會(huì)利用相關(guān)的蛋白質(zhì)或核酸為標(biāo)的來做合理化的藥物設(shè)計(jì) (rational drug design)。 35 4. 基因治療 基因治療的關(guān)鍵在於基因轉(zhuǎn)殖 (gene transfer)，有些基因轉(zhuǎn)殖必需採用體外培養(yǎng)、操作，再重新放入體內(nèi)，稱為 ex vivo。此外，無法作體內(nèi)檢測是否會(huì)導(dǎo)致檢體在前處理過程的變質(zhì)和測值不準(zhǔn)，這些都有待確認(rèn)。發(fā)展 DNA分子檢驗(yàn)技術(shù)需要考慮的因素包括： (1)該基因要夠「保守」，即不同細(xì)菌之間的差異不能太大，否則就難找到能適用於極大多數(shù)細(xì)菌的 DNA引子， (2) DNA序列不宜太長或太短，如太長其序列偵測較困難 。菌種分離主要是藉由模擬自然界微生物的生長營養(yǎng)源及環(huán)境，而將存在於自然界的微生物獨(dú)立地培養(yǎng)及分離出。在此同時(shí)鈉離子開始關(guān)閉，這造成細(xì)胞膜電位回到神經(jīng)細(xì)胞的休息膜電位。一般而言，休息電位是負(fù) 70100毫伏特 (mV)，也就是說細(xì)胞內(nèi)的電壓要比細(xì)胞外的低 70100毫伏特。藉由這些複雜的神經(jīng)連結(jié)互動(dòng) , 我們才能夠因應(yīng)外界的環(huán)境變化而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)纳眢w反應(yīng) , 並產(chǎn)生了思考、記憶、和情緒變化的能力。 25 7. 神經(jīng)傳遞系統(tǒng) 神經(jīng)系統(tǒng)可以分為 中樞神經(jīng)系統(tǒng) 和 周邊神經(jīng)系統(tǒng) 兩大類。之後 TC細(xì)胞會(huì)到處尋找這種有抗原的細(xì)胞並將之摧毀，這也是為什麼當(dāng)器官移植時(shí)，外來器官上的 MHC第一類蛋白質(zhì)亦被視為抗原並受本體 TC細(xì)胞攻擊，而造成所謂組織排斥性 (tissue reject)現(xiàn)象?？乖侵敢磺心苁姑庖呦到y(tǒng)起反應(yīng)的物質(zhì)。奈爾和沙克曼 (1976)發(fā)展出「膜片箝制」的技術(shù)來研究細(xì)胞膜上離子通道的研究。 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，其中 A=雙磷脂層， B=膜上蛋白質(zhì)， C=蛋白質(zhì)通道。直到 1988年有些研究者才知道粒線體 DNA的小瑕疵會(huì)引起或促發(fā)一些廣泛的衰退現(xiàn)象。普席納的發(fā)現(xiàn)給了我們一個(gè)全新的病理觀念，即傳統(tǒng)所謂只有黴菌、細(xì)菌及病毒才有可能致病是不完整的，蛋白質(zhì)本身亦有傳染疾病的可能(Nelson and Cox 2023)。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 12 固定化技術(shù) 固定化技術(shù)主要目的就是在尋求一種「有效且安定」的固定方法以確保蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不受外在環(huán)境影響，通常蛋白質(zhì)藉著分子本身的胺基(amino groups, NH2)、羧基 (carboxyl groups, COOH)、或羥基(hydroxyl groups, OH)來與擔(dān)體 (carrier)鍵結(jié)，其結(jié)合方式可分為 ： (1)物理吸附 (physical absorption)此法利用分子間的凡得瓦力、靜電力、親和性的物理性質(zhì)吸附蛋白質(zhì)分子，優(yōu)點(diǎn)是方法便宜、簡單；缺點(diǎn)是容易因外在環(huán)境溫度、酸鹼值、溶液中離子強(qiáng)度之改變，而導(dǎo)致蛋白質(zhì)脫落， (2)離子鍵結(jié) (ionic bonding)係利用蛋白質(zhì)具有被離子化性質(zhì)，將蛋白質(zhì)以離子鍵形式結(jié)合於離子交換體，比物理吸附有較強(qiáng)的結(jié)合力，但相同的蛋白質(zhì)反應(yīng)中緩衝溶液的種類、酸鹼值、離子強(qiáng)度、溫度等，都會(huì)對固定化的效率或蛋白質(zhì)的脫離有很大的影響， (3)共價(jià)鍵結(jié) (covalent bonding)蛋白質(zhì)中含有與活性無直接關(guān)係的反應(yīng)性游離基，尤其是羥基、羧基、氨基之含量很高，可用來與基材表面具有的官能基發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)，此種