基礎生物學

　　生物學是人類探索未來所不可或缺的一門科學，也是象徵人類二十一世紀重大突破的基礎，對於台灣這個海島國家而言，將是繼半導體工業之後，未來所寄予厚望的未來之星。生物學世界觀是隨著生物學在科學等級體系中佔據中心地位而誕生的。生物學以物理學和化學為基礎，物理學定律和化學定律是研究和解釋生命現象不可或缺的基本原理。生物學包羅大量的特殊問題，諸如有機型態、目的性、系統發育的進化，這些問題不同於物理學，從而使生物學家的研究工作和概念體系有別於物理學家的研究工作和概念體系。最後，生物學、心理學和社會學提供了基礎。因為研究精神活動是以瞭解其生理基礎為前提的。適合私大、科大之物理系、化學工程系、生命科學系、生物工程系、資訊工程系、醫學系相關科系必選修「生物學」課程之學生研讀。

第1章　生物的化學
1.1　引　言
1.2　原　子
1.2.1　原子的物理特性
1.2.2　電子結構
1.2.3　化學反應及八隅體法則
1.3　分子與共價鍵
1.3.1　雙價及三價鍵
1.3.2　有機分子的立體構造
1.3.3　共價鍵的物理強度
1.3.4　陰電性與極性鍵
1.4　離子鍵與靜電鍵
1.5　水及氫鍵
1.6　脂質與凡得瓦力生物
1.7　酸與鹼鹽基
1.8　化學反應
1.8.1　化學反應的力能學
1.8.2　ATP：標準能量攜帶者
1.9　酵　素
1.9.1　影響酵素活性的因素
1.10　更多有關於生物元素的討論
1.11　作　業

第2章　生命體的巨分子
2.1　引　言
2.2　基本原則
2.2.1　綜合反應
2.2.2　結構表示
2.2.3　鏡像異構物及生物活性
2.3　碳水化合物
2.3.1　單糖
2.3.2　雙糖
2.3.3　多糖
2.4　脂質
2.4.1　磷脂質與生物膜
2.4.2　其他脂質
2.5　去氧核糖核酸以及核糖核酸
2.5.1　去氧核糖核酸(DNA)
2.5.2　基因在DNA上的排列方向
2.5.3　核糖核酸(RNA)
2.5.4　RNA的種類
2.6　蛋白質
2.6.1　在蛋白質中發現的20種胺基酸的化學性質
2.7　基因密碼
2.8　蛋白質結構及功能
2.9　作　業

第3章　細胞及其功能
3.1　引　言
3.2　原核與真核細胞
3.3　細胞核
3.4　負責蛋白質合成與運輸的胞器
3.4.1　核糖體
3.4.2　內質網及高基氏體
3.5　細胞骨骼
3.5.1　肌動蛋白絲
3.5.2　微小管與微管蛋白
3.6　代謝過程與粒腺體
3.6.1　氧化還原反應
3.6.2　葡萄糖的降解
3.6.3　粒腺體：真核生物發電廠
3.6.4　丙酮酸氧化
3.6.5　檸檬酸循環
3.6.6　呼吸鏈
3.6.7　光合作用
3.6.8　代謝路徑中的基本原則
3.7　分子馬達
3.7.1　Myosin馬達以及運動循環
3.7.2　Kinesin循環
3.8　細胞膜
3.8.1　水的擴散
3.9　膜的主動運輸
3.9.1　膜電位
3.10　作業

第4章　基因迴路
4.1　引　言
4.2　由基因到蛋白質
4.3　基因結構
4.3.1　原核基因
4.3.2　真核基因
4.4　基因迴路
4.4.1　布爾體系網絡(BooleanNetworks)
4.4.2　原核生物的基因表現調控
4.4.3　真核生物基因的調控邏輯
4.4.4　錄調控的時間序列
4.5　生物網路
4.6　作　業

第5章　基因體學：人類基因計畫背後的科技
5.1　概　述
5.2　基因體的沿革
5.3　序列相似性與同源基因
5.3.1　突變(mutations)
5.3.2　序列相似度與同源
5.3.3異種同源基因(ortholog)與同種同源基因(paralog)
5.4　人類基因的解碼(encoding)
5.4.1　核酸之定序
5.4.2　DNA之取得與純化
5.4.3　產生一組重疊之DNA片段群組
5.4.4　選定之DNA片段的選殖複製(clonecopies)
5.4.5　找出選殖之DNA片段在染色體上的位置
5.4.6　以霰彈槍(shotgun)方法定序個別選殖DNA片段
5.5　切DNA及估算大小
5.5.1　以限制切DNA
5.5.2　電泳：根據大小分離DNA片段
5.6　製作多樣化的複製
5.6.1　質體(plasmids)與選殖(cloning)
5.6.2　重組DNA
5.6.3　選殖載體
5.6.4　宿主細胞中載體的展現
5.6.5　選擇含有插入DNA的細胞
5.6.6　聚合鏈鎖反應(PCR)
5.7　定　序
5.7.1　基因體庫與指紋
5.7.2　DNA片段的定序
5.7.3　基因體初稿序列(draftgenomesequence)的排列
5.8　基因的註解(annotation)
5.8.1　同源基因資料庫
5.8.2　基因地圖
5.9　具有修飾基因的動植物
5.10　作　業

第6章　細胞之黏著與聯繫
6.1　概　述
6.2　細胞溝通的形式
6.2.1　細胞貼附
6.2.2　可溶性配位體-受體媒介之聯繫
6.3　細胞外間質與整合素
6.3.1　細胞外間質(extracellularmatrix，ECM)
6.3.2　整合素(integrins)
6.4　細胞-細胞貼附與鈣黏附素
6.5　訊號傳導路徑的例子
6.5.1　水溶性的訊號分子
6.5.2　G蛋白質連結受體之訊號
6.5.3　TyrosineKinase受體之訊號傳導
6.5.4經由TGFβ家族受體之訊號傳導
6.6　訊號傳導路徑間的干擾(crosstalk)
6.6.1　Wnt/β-連接蛋白(β-Catenin)訊號傳導路徑：一個藉由細胞貼附與可溶性配位體對細胞間訊號之組合調控的例子
6.6.2　訊號傳導與基因調控網絡給予細胞複雜適應系統的性質
6.7　作　業

第7章　細胞分裂與調控
7.1　概　述
7.2　細胞分裂的模式
7.2.1　原核生物之細胞分裂
7.2.2　真核生物之細胞分裂
7.3　細胞分裂的分子基礎
7.3.1　外來的信號
7.3.2週期素與週期素依賴性激
7.3.3　目標蛋白質的降解
7.4　細胞周期的查核點
7.5　細胞週期的各時期
7.5.1　G1時期
7.5.2　S時期
7.5.3　G2時期
7.5.4　M時期
7.6　細胞培養
7.6.1　初級動物細胞培養
7.6.2　細胞株
7.7　作　業

第8章　多細胞生物的發育(development)
8.1　概　述
8.2　從未受精的卵子到受精卵
8.2.1　減數分裂(meiosis)
8.2.2　未受精卵子的軸對稱性
8.2.3　受精過程引起極化
8.3　卵裂(cleavage)：發育的第一階段
8.3.1　桑椹胚(morula)
8.3.2　囊胚(blastula)
8.4　原腸形成(gastrulation)
8.4.1　簡介
8.5　圖樣產生基因(pattern-generatinggenes)
8.5.1　果蠅
8.5.2　哺乳動物
8.6　幹細胞與組織工程
8.6.1　胚胎幹細胞(embryonicstemcells)
8.6.2　成體幹細胞(adultstemcells)
8.6.3　組織工程(tissueengineering)
8.7　作　業

第9章　大規模(large-scale)的生物學
9.1　概　述
9.2　微陣列(microarrays)
9.2.1　DNA微晶片
9.2.2　DNA微陣列(microarrays)
9.2.3　微陣列可以提供基因網絡結構的相關資訊嗎？
9.2.4　蛋白質微陣列
9.3　蛋白體學(proteomics)
9.3.1　蛋白質電泳(proteinelectrophoresis)
9.3.2　質譜儀(massspectroscopy)
9.3.3　蛋白質-蛋白質交互作用資料庫的發展
9.4　蛋白質構造
9.4.1　利用X射線衍射獲得三維結構
9.4.2　NMR與三維蛋白質構造
9.4.3　同源物模型(modeling)
9.5　系統生物學
9.6　作　業