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 1 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 版授權釋出創用 CC 「姓名標示 －非商業性－相同方式分享」臺灣.

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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 1 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 版授權釋出創用 CC 「姓名標示 －非商業性－相同方式分享」臺灣 3.0 版 第 03-2 單元：肝臟

2 Liver 肝臟 人體 : Liver 肝臟 2 肝臟是人體化學工廠， 製造豐富多樣的酵素， 可代謝各種生化反應。 酵素反應極為神奇，催 化效率高且具專一性， 都是蛋白質構形之賜。 真核細胞 C41d 勤奮工作的酵素 卡通造型：看漫畫學遺傳 25’

3 肝臟是人體的化學工廠，轉化、收存重要物質 真核細胞 肝臟把酒精 ( 乙醇 ) 去氫化成乙醛， 再氧化成為無毒的乙酸，就是醋酸 ( 化酒成醋 ) 。這些轉換全靠肝臟中 的酵素催化，才得以有效進行。 正如化學工廠有各種輸 送管，肝臟充滿血管， 輸入反應物、移出生成 物，並回收有用物質。 肝小葉除了有很 多細胞外，也有 動脈、靜脈、膽 管等，出入頻繁。 C-C-OHOH H H H- H H C-C=O H H H- H C-C=O H OHOH H- H - 2H + O 2 乙醇 乙醛 乙酸 去氫脢去氫脢 氧化脢氧化脢 Everyday Science Explained (1996) p. 237 National Geographic Society 肝生理功能︰ (1) 糖類代謝 (2) 脂肪代謝 (3) 生產膽汁 (4) 解毒作用 3 胺基酸 維生素肝 糖肝 糖

4 細胞核細胞核 內質網 高爾基氏體 核糖體核糖體 肝細胞有旺盛的基因表現，做出很多蛋白質 [ 酵素 ] 真核細胞 內質網 Bohinski (1987) Modern Concepts in Biochemistry (5e) p.19-26 蛋白質 成熟 mRNA DNA 5’ 3’3’ mRNA 細胞核細胞核 蛋白質太小看不到蛋白質太小看不到 基因密碼轉錄成 mRNA ，在細胞質中轉 譯成蛋白質，蛋白質可留在細胞中，或 送出細胞。酵素屬於蛋白質，是具有催 化功能的工作分子，執行細胞之所有反 應。 翻譯機 酶 / 脢 4 mRNA 核糖體正在合成蛋白質

5 肝臟以肝糖形式貯藏能量，並以粒線體產生 ATP 真核細胞 肝糖是由葡萄糖聚合成的 巨分子。 消化後的葡萄糖送到肝臟，被聚合 成肝糖貯藏，需要時分裂出葡萄糖， 經分解後送到粒線體產生能量。 粒線體內有雙層膜，是產生能量 的關鍵。在分解葡萄糖的過程中， 使膜間區累積高濃度質子，造成 電位差而推動 ATP 之合成。 ATP = ADP + P ATP 合成脢 5 肝糖合成脢 石門水庫 發電機

6 細胞色素 P450 可催化許多解毒反應，但不可過荷 真核細胞 P450 可催化並代謝掉毒物，然而過 強的 P450 反而會把某些物質轉變成 致癌物質，並使很多藥物失去作用。 酒精 → P450 → 代謝酒精 ( 解酒 ) ↓ 藥物代謝加速 ↓ 可能產生毒物 ↓ P450 過量 → 酒精耐量上升 → 藥物耐量上升 → 導致癌症 藥物、酒精過量 → 肝細胞退化 ← W IKIPEDI A 服用藥物 → ←沒救了！←沒救了！ 只能換肝只能換肝 6 脂肪堆積 → 脂肪肝 人生變成黑白的 纖維化 → 肝硬化 ↓ 合成 P450 幫忙解毒 細胞退化 多才多藝的 P450

7 為何說肝臟是人體的化學工廠？ 『可進行很多催化反應以轉化物質』 肝糖由什麼單位組成？有何作用？ 『分解成葡萄糖做為能量的來源』 細胞內如何合成蛋白質？ 『 DNA 把基因指令抄錄成 RNA 』 『 RNA 被核糖體翻譯成蛋白質』 為什麼喝酒過量有害健康？ 『酒精刺激 P450 過荷而傷害肝臟』 ( 新陳代謝 ) 7

8 為何說肝臟是人體的化學工廠？ (1) 肝臟可以把多種化學物質轉化代謝 (2) 肝臟的所有化學反應都對人體有益 (3) 肝臟細胞的基因表現蛋白質很活躍 (4) 肝臟生產很多酵素來催化化學反應 (5) 肝臟有時會反應過度產生有毒物質 (2) 較不適當的答案： 8

9 有關人體糖類代謝何者錯誤？ (1) 你吃進去的澱粉可被分解成葡萄糖 (2) 人體是以葡萄糖形式運送能量物質 (3) 人體是以澱粉形式來貯藏能量物質 (4) 肝糖與澱粉都是由葡萄糖組合而成 (5) 葡萄糖經降解後在粒線體產生能量 (3) 9

10 關鍵名詞 酵素 ( 脢 ) 乙醇 去氫脢 肝小葉 膽汁 P450 脂肪肝 肝硬化 肝糖 glycogen 澱粉 starch 葡萄糖 glucose 粒線體 雙層膜 電位差 ADP, ATP 能量來源 DNA ↓ 轉錄 RNA ↓ 轉譯 蛋白質 胺基酸 核糖體 內質網 10

11 細胞、分子與人類 上課進度一覽 真核細胞 生物科技 意 識意 識 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 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 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 C52a 基因偵探 C52b 海洋生物寶藏 C54 DNA 時代 1~6C61a 大腦演化等 C61b 腦海漫遊 C41a 水塘生物 C41c 肌肉與骨骼 C41d 肝臟 C42a 記憶 C42b 蒼蠅王 C43a 誕生 C43b 創世紀 11

12 Alberts et al (2002) Molecular Biology of The Cell (4e) F14-14, 14-10 粒線體 內膜上的氧化磷 酸化蛋白及 ATP 合成脢 12 三碳脂肪 葡萄糖葡萄糖 粒線體粒線體

13 版權聲明 頁碼作品版權標示作者 / 來源 1 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 2 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) ， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 2 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 2 2 13

14 頁碼作品版權標示作者 / 來源 2 LXDE Wiki (http://wiki.lxde.org/zh/index.php?title=%E9%A6%96%E9%A1%B5&variant=zh -tw) ，瀏覽日期 2012/03/12 。http://wiki.lxde.org/zh/index.php?title=%E9%A6%96%E9%A1%B5&variant=zh -tw 3 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 3 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 3 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 3 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 14

15 頁碼作品版權標示作者 / 來源 3 《 Everyday Science Explained 》， Curt Suplee 著， National Geographic Society 出版 ， August 1, 1999 ， 237 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 4 Campbell Biology (3e 版本 ) ， Reece, Jane 著作， Biochemistry ， 1999 ，第 513 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 4 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 4 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 4 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 15

16 頁碼作品版權標示作者 / 來源 4 國立臺灣大學 生化科技學系 莊榮輝 教授。 4 WIKIPEDIA (http://en.wikipedia.org/wiki/File:10_small_subunit.gif) ，http://en.wikipedia.org/wiki/File:10_small_subunit.gif 瀏覽日期 2012/04/09 。 4 Modern Concepts in Biochemistry (5e 版本 ) ， Bohinski 著作， 1987 ，第 22 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 5 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 5 WIKIPEDIA (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glycogen.png) ，http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glycogen.png 瀏覽日期 2012/06/05 。 16

17 頁碼作品版權標示作者 / 來源 5 臺灣大百科全書 / 來源：經濟部水利署 (http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=1523) ，http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=1523 瀏覽日期 2012/04/15 。依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 5 臺灣大百科全書 / 來源：經濟部水利署 (http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=1523) ，http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=1523 瀏覽日期 2012/04/15 。依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 5 行政院國家科學委員會 (http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=13996&ctNode=40) ，http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=13996&ctNode=40 瀏覽日期 2013/08/06 。依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 5 WIKIPEDIA (http://en.wikipedia.org/wiki/File:ATPsyn.gif) ，http://en.wikipedia.org/wiki/File:ATPsyn.gif 瀏覽日期 2012/04/09 。 6 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 17

18 頁碼作品版權標示作者 / 來源 6 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 6 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 6 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 6 NHK 名作 DVD 人體系列 (2) 胃 / 腸 / 肝臟 ( 威權多媒體 ) 影片截圖， 台元影視股份有限公司。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 6 WIKIMEDIA COMMONS (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CytP450Oxidase- 1OG2.png?uselang=es) ，瀏覽日期 2012/04/09 。http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CytP450Oxidase- 1OG2.png?uselang=es 18

19 頁碼作品版權標示作者 / 來源 12 Molecular Biology of The Cell (4e 版本 ) ， Alberts 著， Garland Science ， 2002 ，第 27 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 12 Molecular Biology of The Cell (4e 版本 ) ， Alberts 著， Garland Science ， 2002 ，第 27 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 12 Molecular Biology of The Cell (4e 版本 ) ， Alberts 著， Garland Science ， 2002 ，第 27 頁次。 依據著作權法第 46 、 52 、 65 條合理使用。 19