【正文】 胞表面的受體 (receptor)接收到神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞便會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電位以傳遞訊息。 28 神經(jīng)元上亦有數(shù)量及種類均多的受體 (receptor)，這些受體會(huì)同時(shí)或個(gè)別受到多個(gè)其它神經(jīng)元所產(chǎn)生的離子濃度及電位變化影響而產(chǎn)生去極化電流，將訊號持續(xù)傳下去，如果該細(xì)胞所接收到的訊號未達(dá)及去極化電流，則訊號停止。 如太短其特異性太低，辨識(shí)不易。 有些則可直接應(yīng)用於體內(nèi)，稱為 in vivo。 39 在配合奈米技術(shù)開發(fā)的同時(shí)，我們應(yīng)可在下列五項(xiàng)領(lǐng)域中，尋求突破與機(jī)會(huì)，包括： (1)活體操作、 (2) 生物零件製造 /修補(bǔ)、 (3)生物體外微系統(tǒng)開發(fā)、 (4)新物種開發(fā)、及 (5)生命起源探索。但奈米生物技術(shù)的出現(xiàn)卻使生物零件製造 /修補(bǔ)，露出曙光，且因此技術(shù)具有事前疾病預(yù)防的效果，必將成醫(yī)療研發(fā)的熱門項(xiàng)目之一。 DNA外加物的存在增加基因突變的機(jī)會(huì)，亦即有較高致癌風(fēng)險(xiǎn)。要有定位功能，則其載體要小且要有選擇機(jī)制，如以受體、抗原等當(dāng)成標(biāo)定物 。原核生物中的大腸桿菌，因 (1)其表現(xiàn)系統(tǒng)已被解明、 (2)其菌株能在廉價(jià)的培養(yǎng)基中做高密度成長及(3)其無害於環(huán)境等因素而被廣泛利用為蛋白製造工廠並已成為世界各大藥廠爭相研究以生產(chǎn)高附加價(jià)值的蛋白質(zhì)。較小的 30S次單元包含16S rRNA，而較大的 50S次單元?jiǎng)t包含 5S和 23S rRNA。首先外來的刺激開啟了原本在休息狀態(tài)下不開啟的鈉離子通道，因?yàn)榧?xì)胞外的鈉離子濃度遠(yuǎn)高於細(xì)胞內(nèi)因此大量的鈉離子會(huì)向細(xì)胞內(nèi)流入，鈉離子本身帶一個(gè)正電荷，因此會(huì)使得神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜電位趨向於正值即所謂的去極化。而運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維 則負(fù)責(zé)將中樞神經(jīng)系統(tǒng)所下達(dá)的命令傳到骨骼肌以產(chǎn)生所需的運(yùn)動(dòng)?；旧先梭w細(xì)胞靠兩類蛋白質(zhì)，即MHC第一及第二類蛋白質(zhì) (major histopatibility plexes class I and II)，依附在細(xì)胞上來做標(biāo)示的工作。此外也有所謂離子通道，只允許特定的離子以擴(kuò)散的方式流通。也因?yàn)榱＞€體與細(xì)胞核呈獨(dú)立狀態(tài)，許多有關(guān)粒線體 DNA/RNA操控、蛋白質(zhì)製造、核醣體特性等亦是研究的目標(biāo)。有時(shí)蛋白質(zhì)變性後，當(dāng)環(huán)境恢復(fù)時(shí)可重新形成俱有機(jī)能的形態(tài) 。這些不正常核甘酸重複序列有些是位於轉(zhuǎn)譯區(qū) (coding region)基因座內(nèi)有一段不穩(wěn)定的CAG核甘酸重複序列擴(kuò)增突變 (expansion mutation)，所造成的神經(jīng)退化性疾病 (neurodegenerative disease)，如上述的 SBMA、 H D、 SCAs、DRPLA/HRS、 MJD等病癥 。研究不同生物元件與其組合而成的生物反應(yīng)系統(tǒng) (bioreactive systems)，是了解生物運(yùn)作機(jī)制的最佳方式之一?？傊?，奈米研究可進(jìn)一步回答生物系統(tǒng)對其元件掌控的專一及精準(zhǔn)特性，而因?yàn)槟蚊准夹g(shù)的發(fā)展，未來這些特性的研究也可能在活體中完成。 力場對 DNA之影響 8 此外，近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)包括癌癥、精神病、及遺傳病等，許多人類疾病是因?yàn)槿旧w內(nèi)不穩(wěn)定的核酸重複序列發(fā)生突變所致。初級結(jié)構(gòu)指的是蛋白質(zhì)的胺基酸序列，序列上些微變化，會(huì)影響蛋白質(zhì)折疊和其功能 ； 次級結(jié)構(gòu)主要是以氫鍵做局部重複的折疊或盤繞，常見的折疊形狀有 α螺旋 (alpha helix)及 β摺板 (β sheet)二種 。 ATP是細(xì)胞能量的攜帶者，它是經(jīng)由一連串複雜電子傳遞反應(yīng)後，以氧為最終電子接受者而產(chǎn)生的。多數(shù)細(xì)胞膜上都有葡萄糖的通道 (glucose transporter)，藉以送入外界的葡萄糖，作為細(xì)胞內(nèi)的養(yǎng)分之用，該通道是由整合型蛋白質(zhì) (integral protein)組成，分子量大約是 45,000，但其詳細(xì)構(gòu)造並不清楚，該通道每次運(yùn)送葡萄糖時(shí)會(huì)伴隨著 Na+是屬於同向通道 (symport)。 後者是專門來殺死已被感染的細(xì)胞及其內(nèi)所含的抗原。一個(gè)正常成人的大腦約有 , 其中約包含了上千億的神經(jīng)細(xì)胞以及數(shù)以兆計(jì)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。動(dòng)作電位是由去極化電流 (depolarizing current)將原本細(xì)胞的休息電位提昇 (一般至 55 mV)而引發(fā)的膜電位改變。 利用 16S rRNA作菌種分類流程範(fàn)例 31 細(xì)胞內(nèi)核醣體是蛋白質(zhì)製造之處，它是由蛋白質(zhì)和 rRNA所組成的。如果能把生物元件包圍在奈米顆粒中，減低非專一性的接觸並在體內(nèi)直接量測檢體，則生物感測器，將可有進(jìn)一步發(fā)展的空間。目前藥劑使用觀念已漸漸由「藥效為先」轉(zhuǎn)變到「安全及有效性為中心」。這五大階段在奈米技術(shù)不足時(shí)像是空談，但有了奈米技術(shù)後卻成了研究重點(diǎn)及商機(jī)所在 !而這些技術(shù)如發(fā)展完成，不僅對生物技術(shù)是一種創(chuàng)新，對奈米技術(shù)開發(fā)上也會(huì)是一個(gè)高度的成就。目前利用生物來產(chǎn)出人類需要的物質(zhì)已有很大的斬獲，比較有名的例子如將人類胰島素基因植入大腸桿菌中，並利用大腸桿菌來表現(xiàn)(產(chǎn)出 )人類胰島素，或?qū)⒅┲虢z蛋白利用羊來表現(xiàn)，並在羊奶中回收此一質(zhì)輕、性堅(jiān)韌的蛛絲來做防彈衣材料等都屬此類的應(yīng)用。有鑑於此，奈米生物科技工具 /技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以發(fā)展能行活體內(nèi)檢測 /操作為目標(biāo)而要達(dá)到此一目標(biāo)，則需達(dá)到 (1)侵入、 (2)定位、 (3)反應(yīng)、 (4)發(fā)訊、及 (5)回收等五階段。 36 有關(guān) 非病毒載體 的部分，包括 (1)微脂粒基因轉(zhuǎn)殖 (liposomemediated gene transfer)是指利用微脂粒包覆欲轉(zhuǎn)殖 DNA於其中，並利用細(xì)胞膜會(huì)與磷脂質(zhì)熔合 (fusion)的方法，進(jìn)行 DNA運(yùn)送，惟此法之表現(xiàn)屬短期且效率不高，並未普遍被採用， (2)受體引導(dǎo)之基因轉(zhuǎn)殖 (receptormediated transfer)是利用細(xì)胞上特有的受體來接受已連上 DNA之配體 (ligand)並利用胞飲作用 (endocytosis)將 DNA送入細(xì)胞體內(nèi)，惟此一方法之 DNA在囊胞 (endosome)易被分解，故其轉(zhuǎn)殖效率亦差， (3)DNA直接注射至肌肉細(xì)胞是比較獨(dú)特的方法，結(jié)果顯示肌肉及心臟細(xì)胞在 DNA注射後可持續(xù)表現(xiàn)，其它組織則否，因?yàn)榇朔ㄉ鯙榉奖?，是目前大家所樂於嚐詴的方法?(4)基因槍 (gene gun)射入法是利用高壓加速將塗滿慾被表現(xiàn) DNA的粒子打入細(xì)胞內(nèi)，以進(jìn)行表現(xiàn)，此法所用的 DNA量少，且可運(yùn)用到多種不同的細(xì)胞、組織，甚至器官，並可以體內(nèi)方式來作 DNA表現(xiàn)。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 ，其中 ， 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 。 29 奈米生物技術(shù)應(yīng)用範(fàn)疇 生物技術(shù)目前的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，舉凡微生物辨識(shí)、疾病防治、食品改良、能源開發(fā)、環(huán)境保育、及地球永續(xù)發(fā)展等都有密切關(guān)聯(lián)性。此外還有一些帶負(fù)電荷的蛋白分子。如有需要助手 T細(xì)胞將會(huì)透過 MHC第二類蛋白質(zhì)與 B細(xì)胞互動(dòng)，產(chǎn)生介白質(zhì)來刺激 B、 T及 TH細(xì)胞的增殖。其結(jié)果顯示，肌肉細(xì)胞的細(xì)胞膜上一個(gè)離子通道可通過的電流約為二十微微安培 (1012安培 )，換成離子數(shù)目大約是每秒通過一億個(gè)離子。雖然在此方面的研究已提供許多疾病形成的線索，甚至設(shè)法治療及阻止疾病形成，但現(xiàn)今在此仍有許多這類疾病無法治療。 伍思瑞齊 (wuthrich， 1985)利用核磁共振儀 (NMR)方法測定溶液中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，他以蛋白質(zhì)中的氫原子間的距離及擺動(dòng)狀態(tài)為測量基準(zhǔn)，訂出溶液中蛋白質(zhì)的三度空間結(jié)構(gòu)。 基因重組 10 2. 蛋白質(zhì) 若針對人類而言，蛋白質(zhì)是細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、肌肉、皮膚和許多身體構(gòu)造的主要成分，也是形成酵素、血液中的血紅蛋白質(zhì)及抗體的主要物質(zhì)，對身體成長及自我修補(bǔ)受傷組織的功能非常重要。含氮鹽基中嘧啶又有三種：胞嘧啶 (cytosine)存在於 DNA和 RNA中，胸腺嘧啶 (thymine)僅存在於 DNA中，尿嘧啶 (uracil) 僅存在於RNA中，嘧啶是由碳原子和氮原子組成的六邊環(huán)，不同嘧啶的差別在於連接在環(huán)上的官能基不同；嘌呤有二種：腺嘌呤 (adenine)和鳥糞嘌呤 (guanin