本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」臺灣3.0版授權釋出 1 細胞、分子與人類 Cell, Molecule and Human 生命科學院 通識課程 2 學分 限非主修生物科系 生化科技學系 莊 榮 輝 本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」臺灣3.0版授權釋出 第11單元 生物科技

C54a 生物科技 2 DNA 時代 (1): 人類基因體 基因體蘊藏發育程式，以少數基因主控其他基因之開關，控制大局。 一個胚胎如何分化成體內種種不同細胞？ 2 30’ (9-14-24-) 基因體蘊藏發育程式，以少數基因主控其他基因之開關，控制大局。 果蠅到人類乃至植物，全都採用類似的策略。 C54a

生物科技 3 細胞內染色體的構造有很多層次 在細胞分裂之前更形成熟知的染色體 只有百分之一是基因 人體細胞核有 23 對染色體 每個染色體由 DNA 組成 人體細胞核有 23 對染色體 兩股間的密碼以 A=T, C=G 互相配對 長條狀雙股 DNA 會再組合成更複雜的構造 在細胞分裂之前更形成熟知的染色體 只有百分之一是基因 長條狀 DNA 含有兩股長鏈

DNA 轉錄成 mRNA 後轉到細胞質合成蛋白質 4 生物科技 DNA 轉錄成 mRNA 後轉到細胞質合成蛋白質 4 細胞核 核糖體 mRNA 轉譯 tRNA 密 碼 反密碼 細胞質 DNA RNA 轉到細胞質 蛋白質鏈 核內 解碼轉錄 細胞核孔 RNA 蛋白質 完成的蛋白質

× 4 生物科技 5 基因密碼的突變會影響最後蛋白質的性質 基因密碼表 一個密碼突變 突變成胱胺酸 胱胺酸有形成二元體的功用 普通人 脂肪球 兩兩成對 功能變強 突變成胱胺酸 一個密碼突變 普通人 4 × 基因密碼表 Purves et al. Life: The Science of Biology, 8e, Sinauer Associates & WH Freeman

CCT TCG GGC TAC TGA GTA GTT ATA ACG GCA GGC TGA CAG --- ACT TTC GAT 生物科技 基因要表現成蛋白質才有作用 6 基 因 DNA + GGA AGC CCG ATG ACT CAT CAA TAT TGC CGT CCG ACT GTC --- TGA AAG CTA CCT TCG GGC TAC TGA GTA GTT ATA ACG GCA GGC TGA CAG --- ACT TTC GAT 開啟基因控制區 - mRNA cap AUG ACU CAU CAA UAU UGC CGU CCG ACU GUC --- UGA AAAAA (密碼) + 蛋白質 Met - Thr - His - Glu - Tyr - Cys - Arg - Pro - Thr - Val --- Stop 蛋白質摺疊成一定形狀 (構形) Purves et al. Life: The Science of Biology, 8e, Sinauer Associates & WH Freeman Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.214

為何波大多人可吃很多膽固醇？ (1) 他們胃腸道可以正常地吸收膽固醇 (2) 吸收到細胞內的膽固醇無法被代謝 7 為何波大多人可吃很多膽固醇？ (1) 他們胃腸道可以正常地吸收膽固醇 (2) 吸收到細胞內的膽固醇無法被代謝 (3) 吸收進入細胞的膽固醇很快被代謝 (4) 他們的細胞內有超級酵素可以消化 (5) 這種超級酵素是因基因的突變造成 何者較不正確？ (2)

生物科技 8 如何由單一胚胎細胞分化為不同功能的各種器官？ 主鑰匙會辨認特定目標基因 轉錄 主鑰匙基因蛋白直接影響胚胎發育 控制開關 的主鑰匙 基因蛋白 開動 辨認中 基因都先關閉著

果蠅有少數主鑰匙基因控制胚胎分節及發育 生物科技 9

所有生物都有類似的操縱基因控制胚胎發育 生物科技 10 啟動細胞自殺 操縱蛋白質 啟動基因 Homeobox gene

生物科技 11 如何由一個細胞分化成不同功能的子細胞？ 最 後 分 化 成 各 種 體 節 的 個 若是橫向分裂 則生成兩個不 太一樣的細胞 細胞各自分化 若是縱向分裂 則生成兩個完 全相同的細胞 青蛙胚胎的前幾次分裂為縱向，後來才變橫切。

有關 homeobox gene 何者不正確？ 12 有關 homeobox gene 何者不正確？ (1) Homeobox gene (hog) 很早就啟動 (2) 每個 hog都控制下游的一系列基因 (3) hog 基因若不正常就有很大的影響 (4) hog 直接控制蛋白質的轉譯來操控 (5) 任何生物的 hog運作方式都很相似 (4)

波大多人為何不怕吃太多膽固醇？ 『基因突變生成新型酵素排除膽固醇』 基因突變如何影響所轉譯的蛋白質？ 『基因密碼改變可能譯成另一胺基酸』 13 波大多人為何不怕吃太多膽固醇？ 『基因突變生成新型酵素排除膽固醇』 基因突變如何影響所轉譯的蛋白質？ 『基因密碼改變可能譯成另一胺基酸』 你身上的細胞如何分化成各種器官？ 『少數主鑰匙基因之蛋白質負責控制』 果蠅胚胎身上的不同環節是如何形成？ 『胚胎內各蛋白質表現分布位置不同』 『控制胚胎分裂方式可得到分化細胞』

關鍵名詞 基因表現 mRNA 蛋白質合成 核醣體 基因密碼 反密碼 突變 主鑰匙基因 Homeobox gene (hog) 基因調控 14 基因表現 mRNA 蛋白質合成 核醣體 基因密碼 反密碼 突變 主鑰匙基因 Homeobox gene (hog) 基因調控 操縱蛋白 胚胎發育 細胞分裂 細胞分化 請辨別： 染色體 DNA 基因 鹼基 密碼

版權標示 15 2 3 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 WIKIMEDIA COMMONS (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NHK_logo.svg)， 瀏覽日期 2012/06/07。 3

16 3 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

17 3 4 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 4

18 4 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

19 4 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

20 5 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 5、6 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 5、6 來源 (http://bcs.whfreeman.com/thelifewire8e/content/cat_010/f12006.jpg) 《 Life：The Science of Biology》，版本： 8e， 作者：Purves 等人，出版社：W H Freeman & Co (Sd)，出版年份：1998。

21 5 6 8 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 6 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 《 Biochemistry》，版本：3e，頁碼：214 作者：Mathews 等人，出版年份：2000，出版社：Benjamin-Cummings Publishing Company。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 8

22 8 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

23 8 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

24 9 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 WIKIPEDIA (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nobel_Prize.png)， 瀏覽日期 2012/06/08。 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

25 9 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

26 9 10 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 10

27 10 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

28 10 11 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《DNA 時代：人體 》影片截圖， NHK 製作，出版年份：2007，龍吟唱片出版代理。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 11 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 《Developmental Biology》，版本： 8e，頁碼 293 作者：Gilbert，出版年份：2009，出版社：Sinauer Associates, Inc.。

29 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 14 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。