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09單元 有用的生物科技

C52 Useful Technology: Planted Evidence; Ocean Planet 2 生物科技 13’ 人類向大自然借到火與電，現在又揭露並學會操控基因 生物科技之應用無孔不入，其威力也很可怕。 基因科技的發展，好像人類又偷到另一把火。 C52 22’

3 生物科技 每個人的基因都有差異之處，可作為鑑識之根據 嫌疑犯的車內發現紫荊豆莢，而犯罪現場路上也有紫荊，如何證明是同一棵樹的豆莢？ 性侵案例 動物樣本→ ←植物樣本 嫌疑犯的車內發現紫荊豆莢，而犯罪現場路上也有紫荊，如何證明是同一棵樹的豆莢？ 1 2 限制脢 切位不同 Colin Pitchfork 是第一個以 DNA 鑑識定罪的犯罪 (由英國 Leicester 大學的 Alec Jeffreys 爵士研發)

4 生物科技 植物 DNA 指紋辨識的大概流程 把紫荊豆莢種子去掉，以免因受精造成影響。 磨成粉後以緩衝液抽取出細胞內容物。 以 PCR 放大技術複製特定核酸片段。 複製的核酸以酵素切解後，在電泳分離。 電泳後檢查各核酸片段大小，即可比較。

5 生物科技 俄國沙皇尼古拉二世小公主 Princess Anastasia Romanov of Russia OJ 辛普森案件 基因指紋鑑識兩個著名案例 5 Princess Anastasia Romanov of Russia 俄國沙皇尼古拉二世小公主 OJ 辛普森案件 尼古拉二世一家 只發現五具骨骸 JD Watson (2003) DNA, the secret of life, p. 278 拍成電影︰真假公主 俄國革命時期，沙皇全家被處決，只有最小的女兒 Anastasia 及王子 Alexis下落不明。後來出現 Anna 的謎樣女人，自稱是失落的公主，引起極大爭議。 1994 年基因鑑識否定！ 知名美式足球運動員，曾客串電影演出，1994 年捲入殺妻案，雖然現場確有 DNA 證據，但因起訴證據有缺失，使他無罪獲釋。後來民事法庭裁定辛普森要為死者負責民事賠償。

植物 DNA 電影中你最關切： (見仁見智) (1) 鳳凰城各區紫荊基因都不太一樣 (2) 此證據只能證明嫌疑犯到過現場 (3) 兇案現場是人跡罕至的偏遠地區 (4) 無嫌疑犯與受害者直接接觸證據 (5) 還是要嫌疑犯吐實之後才能定罪 (見仁見智)

生物科技 7 海洋生物對早期科學的貢獻極大 Mechnikov 在海星發現吞噬外來異物的細胞，開啟免疫學大門。 早年熱衷演化論，曾經自殺兩次未遂，一開始其成果也被輕視。 海膽提供大量的精子與卵子，可供科學家方便觀察授精與發育。 海膽精子與卵子之間以化學物質對話，其他生物也一樣。

癌化二部曲 8 變異 增生 生物科技 鯊魚不罹癌症可能與其軟骨有關 鯊魚全身都是由軟骨組成 軟骨內外的血管分布較少 軟骨可能有血管抑制物質 癌細胞需要血管供應養分 因此癌不容易在鯊魚擴散 此抑制物質可能治療癌症 癌化二部曲 變異 增生 癌是由正常細胞突變︰ (注意︰劑量也是重要因素) 環境中可能致癌因子︰放射線、紫外線、香煙、防腐劑、石綿、霉菌毒素、有機溶劑、碳烤香腸、病毒、荷爾蒙。 癌細胞增生機制︰

問題是︰那是什麼物質？如何純化？如何給藥？ 生物科技 9 證明鯊魚軟骨中確含有血管抑制物質 以鰩魚卵中血管為測試對象 鯊魚軟骨抽出物的確可抑制血管生成 問題是︰那是什麼物質？如何純化？如何給藥？

10 生物科技 海洋中蘊藏無限的多樣生物與珍貴分子 由海洋生物體內，抽取有效化學成份，以對抗癌細胞。 海洋與雨林，兩者都是生物的多樣性基因寶藏庫，不但有各種珍奇生物，也產出罕有的化合物，可應用在醫學等方面。 期待藥物只會殺癌細胞 抗癌測試→ 大多是二次代謝物 而不會殺正常細胞

基因為何可作為法庭證據？ 『每個人的基因序列都有很細微差異』 鯊魚為何不容易得到癌症？ 『鯊魚為軟骨魚沒有旺盛的血管分布』 11 基因為何可作為法庭證據？ 『每個人的基因序列都有很細微差異』 鯊魚為何不容易得到癌症？ 『鯊魚為軟骨魚沒有旺盛的血管分布』 海洋或雨林對人類醫藥有何貢獻？ 『多樣的生物及其代謝物可能具療效』 癌細胞如何生成，有何奇特行為？ 『正常細胞突變後可能發展成癌細胞』 『癌細胞吸引血管供應養分以利生長』

基因序列 基因特異性 基因指紋 基因鑑識 DNA 抽取 PCR 放大 限制脢 Mechnikov 免疫學 海星 海膽 鯊魚軟骨 癌細胞 關鍵名詞 12 基因序列 基因特異性 基因指紋 基因鑑識 DNA 抽取 PCR 放大 限制脢 Mechnikov 免疫學 海星 海膽 鯊魚軟骨 癌細胞 致癌物質 血管增生 海洋生物 雨林、環礁 生物多樣性 化學成份 二次代謝物 醫藥生技 分子→細胞 偽科學

有關體內癌細胞的誘發原因： 何者較不合適？ (5) (1) 癌細胞不斷在體內產生但被消滅 (2) 外界很多因素會導致癌細胞發生 13 有關體內癌細胞的誘發原因： (1) 癌細胞不斷在體內產生但被消滅 (2) 外界很多因素會導致癌細胞發生 (3) 癌細胞為了存活有很多求生機制 (4) 血液的供應對癌細胞存活極關鍵 (5) 身心愉快健康無關於癌症之發生 何者較不合適？ (5)

真核細胞 生物科技 意 識 14 細胞、分子與人類 上課進度一覽 C41 細胞、組織、代謝 C42 基因遺傳 C43 胚胎成長發育 C41a 水塘生物 C41c 肌肉與骨骼 C41d 肝臟 C41 細胞、組織、代謝 C42 基因遺傳 C43 胚胎成長發育 C44 分子生物學 S40 核酸 真核細胞 C42a 記憶 C42b 蒼蠅王 C43a 誕生 C43b 創世紀 生物科技 C51 打開潘朵拉的盒子 C52 有用生物科技 C53 對社會與環境的影響 C54 回顧 DNA 時代 S50 生物技術 C52a 基因偵探 C52b 海洋生物寶藏 C54 DNA 時代 1~6 意 識 C61 不可思議內在世界 C62 心思控制的力量 C63 每個人的終極問題 C61a 大腦演化等 C61b 腦海漫遊

PCR 基因放大連鎖反應 15 染色体 PCR 可以把 指定的基因片段 數量放大 ↓ 生物親緣鑑定 Mullis (1993) PCR 是聚合脢連鎖反應的縮寫，可以把指定的基因片段數量放大。但必須知道目標基因的起始及終結的部分序列，以便分別製得界定起點與終點的兩個引子。如此，聚合脢便會在兩個引子之間複製 DNA，所得到的複製品，可在變性後再度黏合引子，進行次番複製；如此來回重複多次，即可得到大量介於兩個引子之間的核酸片段。 PCR 技術剛被發展出來的時候，居然不受重視，後來發現越來越多的重要應用；不但在研究上有貢獻，在分子診斷與法醫學上更是大放異彩。 ■ 網頁動畫 http://ccms.ntu.edu.tw/~juang/BCbasics/Animation2.htm#N28PCR。

如何由文章中快速找到關鍵字？ (尋找 gaattc) 生物科技 16 如何由文章中快速找到關鍵字？ (尋找 gaattc) cccacccagagctgcgcggagaggagaaacgggagacccggccaggggacgcaccttggtgagctctggactctgcgattgcggacacaggaccgggcctgggtgacccggggttgtagtctgcgggccgcgccacagtgttgcttgcagccgaggcctgtgtgctcttcccaggactgtccccagggccctctaggctggagatctgcggcccgtaagccaccggcgtggaagagaaggacgtgcggcccctagcgcctgcctctccagcgaccttctcgcggagtatgtccccagtgggccggcgtggcgtgctctgatcgccggggtcccagcgctcctactgctatgggctccgggagaggatgtgagacgacggcggtgccgttgctgatggccgtggccgcgttgctggtgggacagccggccacctgtacctggagagggtaagtctggcacacggggcgatcacagtgtgtcagggacactcctcccaccgccccagctaacctagagccctcaccctaaggagtgagaattcggtcgaggacaccccctctccactgccacagcccacatagagaactctccctttgggctgagtaatggacacccttcccatcgctccatacaacttaagagcaccaactcccccataaaggactcagggcacccatttcaccaccccagcaagatagtcctaaggactgagagttatggacatttctcttcctcggccaacctagacctccctctccaaggacttaggttgaggactcccctagtgtccttgtgtctatgaagagtcccctccctagtgagtgattacctttcccctggggaagggggaaagtgggcttggtggccctggtcctgcgtgaagccggctgaccttggcctttgcccgctgggtttgtggctctgtaccccgcgtatgcccatctcgggtctgaggaaccttgccccagtgcccgcccagccttccgctgtctgtccccagtgcacctctcagtcgtgtctgttcttttctctaaacccaaatctgccctccgaggctctttggggttgccttaagtaagtatggttactggggtgcaacagattcagacacctgagcagtttaaacgcaaagtccggggtatcctcatcgatggagaagcgaccctttgtgtataataagtcatggctgccgtgtttataagtttctactttcagatgtctagaggcaaagtctacatacctttggccccacagcaatcatagtaacagtaggggtagctttcaggatggttataattagaatgattatgagtctcgaattccaggctggtttgccctagaacctcccagtgttcccctgaggccaaaagtgttgcacacccatttcacagagggctaaactgaggtcagttagcgtgctaaactcactcgttcagaggctggtcttacttctgtgcttggttatggccaaggcaggaggatagccagttgctttggcaagcccagctattgattgagtttgaggccagcctgggctaggttggcactgtttgaaaaaaaccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaacaaaaaaatgcagtgacaaatgccttttgagttactggttcagctttctctgaaaatggaaattaattaccaggaggaaggggtccaggagagaaggaattgcagctcctttgtgaatgagggaggtgtgcgtattaggggggagactgcaggattctggaacagattgggttgagcttatggagtggatctgttaacctggtaatgaggtccccagcatctgatatacagaaggtgctcaatgaaggatggccattgatttggggtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtgtttgcagacgccctaggttgactttgggtgtttgtctctgtcactctcgaccttgtgttttgagacagggtctctcaatgaacctagagtttgctgatttgactgtactgtgtagtcggtgagccccagccctcccgtacctccttttgtcactagggtatagatgtgtcctgaagtgctggcttgaattcttatgtgtgtgtgtggttggatctgaactcaggttccgatgtttaaacaccgagagtcccctcagccaccg

生物科技 O A B 17 如何快速檢查兩本書的文字內容是否相同？ 以某一 關鍵字 搜尋 → (2) 比較關鍵字出現的位置 (3) 越雷同的文章，其關鍵字出現的模式越相似 (O vs A)。 (4) 不需要一字一字去查對全篇文字。

18 出席率 (5/19) 出席212 / 應到412 (5/26) 出席220 / 應到412

版權聲明 19 1 2 3 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 《Medical detector: Planted evidence》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 《Ocean Planet: Shark & marine biology》影片截圖 WIKIPEDIA / Hansueli Krapf (http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Lightning_14.07.2009_20-42-33.JPG) ， 瀏覽日期 2012/06/27。 3

20 3 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Medical detector: Planted evidence》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 howstuffworks (http://science.howstuffworks.com/environmental/life/genetic/dna-evidence4.htm)，瀏覽日期 2012/06/27。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。

21 4 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Medical detector: Planted evidence》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 依據著作權法第 46、52、65條合理使用。

22 4 5 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Medical detector: Planted evidence》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 5 《DNA: The Secret of Life》， New York; Alfred A. Knopf (2003)，278 頁，作者：James D. Watson。 依據著作權法第 46、52、65條合理使用。 New York; Alfred A. Knopf (2003)，278頁，作者：James D. Watson。 依據著作權法第46、52、65 條合理使用。 WIKIPEDIA (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Anastasia322.jpg) ， 瀏覽日期 2012/06/27。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 WIKIPEDIA / Alan Light (http://en.wikipedia.org/wiki/File:O.J._Simpson_(1986)2.JPG) ，

23 7 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 7-10 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 7

24 7 8 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 WIKIPEDIA (http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Fossil_Echinoid_Lovenia.jpg) ， 瀏覽日期 2012/06/27。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 8

25 8 9 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 維基百科 (http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Normal_cancer_cell_division_from_NIH.png) ，瀏覽日期 2012/06/27。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 9

26 9 10 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 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 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。

28 10 15 17 頁碼 作品 版權標示 作者 / 來源 《Ocean Planet》影片截圖 Discovery 製作，出版年份：2001，MARSHALL MEDIA 出版。 依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 15 wissenschaft-online (http://www.wissenschaft-online.de/artikel/681901&template=bild_popup&_bild=1)， 瀏覽日期 2012/06/27。依據著作權法第 46、52、65 條合理使用。 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 17