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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    以邏輯閘建構全細胞生物感測器檢測銅離子
    (2023) 林秉衡; Lin, Ping-Heng
    全細胞生物感測器是利用細菌作為感測器主體,透過基因工程技術,藉由賦予它不同調控基因組,使之具有檢測特定待測物的能力,其具有操作方便、價格低廉,對環境污染低等優點,使全細胞生物感測器越來越蓬勃發展。本論文是利用耐金屬貪銅菌 (Cupriavidus metallidurans, C. metallidurans) 作為宿主細菌,並且融入邏輯閘中的AND gate概念設計質體,希望利用兩個啟動子PCopA (Cu2+、Zn2+、Cd2+) 與PCopZ (Cu2+、Au3+、Ag+) 之間的交集,提高對銅離子的專一性,並且使用了Spy Tag/Catcher黏合標籤,提高重組sfCherry3C(1-10)、sfCherry3C(11)的效率以及重組T7 RNA聚合酶 (拆成C-T7和N-T7兩片段) 並作為訊號放大器,提高檢測銅離子的表現。在以上兩個系統,皆已成功建構出對銅離子專一的菌株,在兩系統中: sfCherry3C (2.5-250 μM) 、T7 RNAP (0.1-5 μM) 都有良好的線性,以及低偵測極限,但目前對於背景值以及檢測倍率的方面還需做進一步的優化。結論來說,我成功了開發了一個對銅離子專一的全細胞生物感測器,雖然目前的檢測表現還有進步空間,但可以利用此兩系統作為基礎,優化並發展出更完善的檢測器。
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    以邏輯閘建構全細胞生物感測器檢測重金屬離子
    (2022) 蔡思慈; Tsai, Ssu-Tzu
    全細胞生物傳感器是一種將活細胞作為生物識別元件的生物傳感器,可用於檢測特定有毒物質或代謝物等,具有對環境友善、低成本和可攜帶性等優點。本論文主要基於邏輯閘概念去設計出不同的全細胞生物感測器:(1)在大腸桿菌中比較不同合成基因的汞離子感測器;(2)在耐金屬貪銅菌中開發銅金離子感測器。第一部分,根據邏輯閘概念,我們分別設計四種經過重組基因修飾的全細胞生物傳感器。在汞離子(Hg2+)和異丙基β-d-1-硫代半乳糖苷(IPTG)分子的控制下,分別比較了四對基因,包括LuxRI、HrpRS、Spy Tag/Catcher和E4/K4捲曲螺旋。此外,我們還研究了這些全細胞生物傳感器在各種pH水平下及其金屬干擾。第二部分,根據第一部份結果我們選擇成功表達的三個系統(LuxRI、HrpRS、Spy Tag/Catcher),移到耐金屬貪銅菌(Cupriavidus metallidurans)中建立基於邏輯閘概念之銅及金離子感測器。
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    人類海藻糖水解酶重組蛋白之表達
    (2014) 游舒琇; Shu-Hsiu Yu
    海藻糖 (trehalose) 是一種非還原性的雙糖,由兩個葡萄糖分子以 α,α-1,1- 糖苷鏈結形成,存在於多種生物體中,除了可以做為生物能量來源,亦有穩定蛋白質與細胞膜等重要生理功能。海藻糖水解酶 α,α-Trehalase (TreH) (EC 3.2.1.28),可將海藻糖水解成兩個葡萄糖,廣泛的存在於微生物與動植物中。人體不同組織中亦含有 TreH,例如小腸與腎臟絨毛膜的 TreH 負責海藻糖的水解以利吸收,另外,血漿中亦含有TreH,有研究顯示血漿中具有高 TreH 活性的人較容易罹患糖尿病。然而,目前為止對於人類 TreH 的生化特性、功能與結構的研究非常稀少。本研究將選殖的兩種人類海藻糖水解酶 isoform1 (hTreH1) 和 isoform2 (hTreH2) 的基因,利用三種蛋白表達系統,包括原核生物的大腸桿菌 (Escherichia coli) 表達系統、真核生物的畢赤酵母菌 (Pichia pastoris) 表達系統和昆蟲桿狀病毒表達系統 (baculovirus expressing vector system),以便生產具功能性的重組酵素。其中,兩種 hTreHs 在大腸桿菌表達都形成不可溶的內涵體,以隨機突變技術篩選 80 個突變株,並未獲得可表達水溶性酵素之突變株;在畢赤酵母菌表達出的胞外重組酵素量極微,在培養液中無法偵測到 TreH 活性;而在昆蟲桿狀病毒表達系統中有表達出重組酵素,但是仍然形成不可溶的蛋白沉澱。部分可溶的重組蛋白可以非變性的蛋白萃取條件萃出,然而這些萃出的重組蛋白還是不具活性。本研究所採用的方法中沒有表達出具有活性的重組蛋白,為了得到可溶且具有活性的重組蛋白,需要再進一步做更深入的研究。
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    利用原子力顯微鏡研究紫外光殺菌之衰亡機制
    (2010) 楊黃捷; Hwang-Jye Yang
    細菌是許多疾病的成因,由於傳統殺菌方法都有一定的限制,故發展新的殺菌方法是我們的目標。脈衝激發拉曼散射能突破傳統殺菌方法的限制,為殺菌作業提供了一個嶄新的方法。本文除了為脈衝激發拉曼散射殺菌法提供前置作業外,最大的目的在於探討紫外光對細菌的影響。我們將利用原子力顯微鏡觀察大腸桿菌經過紫外光照射後菌體外形的變化,並根據統計結果提出合理的衰亡機制。實驗結果顯示,在時間模式的操作下,幾乎所有的大腸桿菌都有中央塌陷的現象,且隨著照射時間越長,塌陷的深度越深,但菌體的長度越短,我們認為是細胞膜受到破壞的緣故;而隨著照射時間的增加,兩端的峰值會越高,我們則懷疑是膜上電荷重新分配所造成的排斥現象。