理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    嗜熱菌Thermus thermophilus海藻糖合成酶之蛋白質工程
    (2016) 劉依萍; Liu, Yi-Ping
    海藻糖(trehalose)是由兩分子葡萄糖以α-1,1-糖苷鍵連接而成的非還原性雙糖,能作為生物體內能量儲存與碳源的型式,以及在惡劣環境下,用以穩定生物膜與防止蛋白質變性的保護因子。因其具有許多特殊的物理及化學性質,海藻糖目前已廣泛應用於食品、化妝品及醫藥等工業。海藻糖合成酶(trehalose synthase,TS)可直接將麥芽糖異構化(isomerization)成海藻糖。由於反應只需要單一酵素且原料便宜,具有應用在工業上生產海藻糖的潛力。然而TS催化的反應為可逆反應,亦能將海藻糖轉化成麥芽糖,同時,TS具有不可逆的麥芽糖水解副反應,此水解反應會隨溫度上升而增加,而且副反應產物葡萄糖對TS活性具有抑制作用。因此,逆反應及副反應兩者都會導致海藻糖產量下降,若能降低TS的逆反應速率,以及增進熱穩定性,使水解反應降低,則可以提升海藻糖轉化率,使TS更適於工業應用。Thermus thermophilus海藻糖合成酶(TtTS)是目前已知的一種嗜熱性TS,具有工業應用優勢,但基因重組之TtTS於高溫(65℃)時轉化率僅52%,產量不高,因此本研究期望藉由蛋白質工程技術提高TtTS反應速率與轉化率。提升反應速率方面使用兩種策略,一種為給予TS偏好的受質alpha麥芽糖為正反應作用的主要受質,結果顯示,TS於含有較多alpha麥芽糖的反應中,反應速率提升,但轉化率沒有改變。另一種方法是利用偶合葡萄糖異構酶(Glucose isomerase,GI),將TS副產物葡萄糖轉化成果糖,來減少副產物的抑制效果,結果顯示,適量的GI能提升TS反應速率,然而對於最終的轉化率仍沒有影響。在提升TtTS轉化率方面,根據模擬的嵌合麥芽糖與海藻糖之TtTS三級結構,分析酵素與受質的結合情況,預測出與麥芽糖無明顯結合力,並且不具有TS家族保守性的胺基酸有Phe141、Phe163、Ile140、Asn244,搭配本研究所建立的高通量TS純化暨活性篩選系統,分別進行四個位點之定位飽和突變,以及多點飽和突變,此外,亦進行TtTS全基因的隨機突變,進行酵素定向演化。結果顯示,篩選足夠數量的單位點定位飽和突變庫後,未發現高於原TtTS轉化效率之突變株,而多點飽和突變與隨機突變庫中各挑了1000個突變株,亦尚未篩選到轉化率提升之突變株。經定序發現,當Phe141突變為Leu141且Phe163突變為Val163時,具有協同作用,能維持轉化率與原TtTS相當,此結果顯示,多點飽和突變的策略非常有機會能組合出轉化率提升的突變酵素。然而,多點飽和突變與隨機突變需要篩選龐大數量之突變株,研發更高效率的篩選系統將有助於得到轉化率提升之突變株。