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學理的探索、真理的追尋(3)

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 學理的探索、真理的追尋(3) https://vocus.cc/article/686ce36bfd89780001c1d5e0 1.批評說:光呼吸作用不是氧化與異化作用! 氧化的部分: 提出「氧化」的定義:狹義-失去電子;廣義-氧化態上升、或與氧結合 光呼吸過程中,雖然氧分子(O₂)的確有參與反應,但整個反應過程中沒有電子轉移、沒有氧化還原酶參與、沒有產生ATP或還原型NAD(P)H 所以只能說 RuBisCO 執行了「加氧反應」(oxygenation),但不是氧化作用(oxidation)。 異化作用的部分: 異化作用(catabolism)是指分解有機大分子同時釋放能量的反應。光呼吸不但沒有產生能量,反而消耗 ATP 與 NADH。甚至,還釋放原本應該被固定的 CO₂,導致碳損失。更不要提產生了需要額外處理的氨(NH₃)了! 回應: 要不要聽聽看你到底在說什麼(沒有不敬的意思,只是一直想找機會用這個哏)。 光呼吸確實就是氧化反應: 批評說氧化反應的定義就是「與氧結合」或「失去電子」!正好證明光呼吸就是氧化反應。 O2與五碳糖RuBP結合,形成一分子的三碳化合物(3-磷酸甘油酸,3-PGA)和一分子的二碳化合物(磷酸乙醇酸,Phosphoglycolate),就是「與氧結合」,也是「失去電子」,扎扎實實的氧化反應。 圖一:氧分子確實與RuBP結合;另由氧化數來比較,兩個官能基有改變的碳原子,一個氧化數從+2提升成+3(形成磷酸乙醇酸),一個氧化數從0提升成+3(形成磷酸甘油酸),都是「失去電子」的氧化反應。 隨後在過氧化體中,乙醇酸(Glycolate)轉變成乙醛酸(Glyoxylate)時,,也是氧化反應,並產生過氧化氫(H2O2)。 光呼吸就是一種異化作用(catabolism) 批評說異化作用是指分解有機大分子同時釋放能量的反應,正確! 但「釋出能量」從來沒有侷限是ATP或NADP等化學能,例如棕色脂肪消耗脂質,但不產生ATP,而是產熱。 光呼吸確實是分解有機分子(包含RuBP與ATP),並釋出能量(熱能),「消耗ATP與NADH」、「釋放原本應該被固定的CO₂,導致碳損失」這些說法不就證明光呼吸確實是異化作用。 異化作用不一定會產生生物可使用的化學能,這才是正確觀念。 到底是誰「錯得像真的」? 2.批評說: 正確的描述是:「RuBisCO 在...

學理的探索、真理的追尋(2)

 學理的探索、真理的追尋(2) https://vocus.cc/article/686baddffd89780001773704 這一篇的回應比較單純,先回應。 確實有寫錯的地方 感謝指教,我自罰三杯! 批評說:「光系統的反應中心吸收高峰落在藍光波長範圍,為什麼還叫做P680與P700?」這些數字不是葉綠素a的吸收峰值。 (葉教授還說看到這句話差點把書摔出去,很有畫面感,哈哈,其實我也不知道我在寫三小) 那一句話確實是寫錯了! 這個議題應是"葉綠素a"吸收高峰落在藍光波長,但我當時傻了,寫成了"反應中心",是嚴重的筆誤。 但隨後就回神了,在「偵查與破案」的第一段提到:偵查與破案葉綠素a的光吸收峰值的最高峰落在藍光區(430 nm左右)(圖一)。 此文確實如批評一樣,確實是文不對題,沒有回答到原先的問題。 不過,「反應中心包含葉綠素a與蛋白質,蛋白質亦會影響反應中心吸收高峰」這個概念已納入現在的高中生物教科書(本文附圖一), 這是多年前舊課綱時代的學生問的疑問,但現在好像也沒必要在解碼什麼了... 要刪掉此篇還是改寫?我要想一想.... 反應中心還有什麼議題值得討論? 光系統的演化過程與分化?為何先發現PSI而不是PSII? 如果沒有好的議題,也許放棄此篇是個好選項。 學理的探索、真理的追尋(2)的補充 依據我查到的論文資料,整理出光系統與反應中心的發現歷程(特別是p700與p680的研究歷程),以及為何反應中心的吸收高峰與葉綠素a不完全一樣的原因與機制? 先做一些名詞解釋,其他的原始實驗過程、結果數據與機制解釋之再慢慢補上: 1.不參與螢光但參與光合作用的葉綠素:是指不會因吸收光能提高能階,而後降低能階而放出螢光的葉綠素,代表不是天線複合體中負責吸收與傳遞能量的葉綠素 2.光誘導的可逆漂白(Bleaching):光誘導的可逆漂白(Light-induced reversible bleaching)吸光強度發生暫時性下降(即漂白),而在黑暗中又能恢復原狀的物理化學過程 3.Z方案(Z-scheme):是描述光反應電子傳遞過程的能階模型。若將電子傳遞鏈各個成分依據其「氧化還原電位」(Redox Potential)排列,電子的流動路徑在視覺上會呈現出一個橫放的「Z」字型。 有關吸收高峰的差異,以下整理第4點:生理功能的「能量陷...

學理的探索、真理的追尋(1)

 學理的探索、真理的追尋(1) 學理的探索、真理的追尋,從來沒有什麼以和為貴、和氣生財!只有以理論理。 我在探討生物學議題的過程,一定會查閱教科書與論文,每個[學理解碼]後面附的文獻不是擺好看的,花了這麼多的時間精力,結果換來"這個錯誤的很明顯,只要問人就可以知道的"的批判,心情自然不會平靜。 當然也可能是我程度低、悟性差,誤解了所讀的資料,這發生過很多次,但一旦發現錯誤,我自然會想搞清楚其學理機制、邏輯推演,若我發現自己的錯誤,一定是立刻修正,並了解其正確的脈絡,以防未來教學時傳遞了錯誤的觀念,我也深信"不怕不懂,就怕以為懂"。 但若一個挑戰在學理上並無法說服我,其立論的學理背景也沒有清楚交代,我要如何"偵錯"、"修正"? 生物學博大精深,有不同的觀點、證據,在論述上也會基於不同的目的來決定描述的方式,我的目的是針對中學生物教材教法做討論,必定是以第一線師生所常聽、說的描述(甚至是考題的描述與答案)作基礎。 既然是以理論理,自然對事不對人,只針對現象與機制做討論: https://vocus.cc/article/6870c1fffd89780001d4361a 1.批判說:"像作者這樣的寫法,會讓讀者以為,在沉澱DNA時,鈉鹽與酒精的先後順序不重要",與"作者把特例拿來裝通則" 回應:此段我要討論的是:探討活動的步驟中,會何要加濃食鹽水?以及為何即使沒加食鹽水仍可析出DNA?這是第一線教師會遇到的疑問 《生物學學理解碼》的原文描述是:加入酒精使DNA析出,需在溶液中有Na+或其他正電荷離子才會發生,這是「DNA粗萃取」的操作步驟中需要加入食鹽水(提供Na+)的原因之一;但即使操作步驟中未加入食鹽水,直接加入酒精依然可讓DNA析出(圖七),代表奇異果汁已有足夠的Na+或其他正電荷離子。 文中沒有討論"先後順序",只是描述實驗操作的流程,也沒有"把特例拿來裝通則",只是描述教材所使用的材料。 我不知道"先後順序不重要"與"把特例拿來裝通則"是指哪一句?我無法對我沒說過的話負責! 2.批判說:等電點是膠體不穩定點,因為排斥最弱,不是吸引最強。蛋白質之間的微弱區域電荷從來都...

我對科展(高中生物類科)的觀察、心得與期許

  我對科展 ( 高中生物類科 ) 的觀察、心得與期許 ( 文長,對科展沒那麼關心者,可以只看摘要或直接路過 )   摘要: 1. 我指導過許多學校作品與實驗室作品,前者占大部分,本文分享我的經驗與觀察。 2. 抄襲與未正確引用是學術研究的大忌,一定要嚴懲,但許多人聚焦在大學實驗室的科展作品,這是一種倖存者偏差 (Survivorship bias) 。實驗室作品有更多人在檢視,絕多數大學實驗室非常重視學術倫理。 3. 學校作品與實驗室作品都有認真的師生,也都有弊端,沒必要污名化甚至獵巫;且兩者皆應聚焦在學生解決問題的能力與發揮創造力,因為科展的主角是學生,不是老師或實驗室的比賽。 4. 我希望指導老師與科展評審能多支持在校內進行的研究,但不是因為更能突現指導老師的貢獻,而是希望資源與經驗能在校內建立、累積、傳承。 5. 高中生物課程已與時俱進,科展的選題也是,不能用幾十年前的經驗看待現今的教材與科展作品。 6. 科展比賽最重要的資源不是大學實驗室,而是指導老師,但老師們已逐漸失去對科展 ( 與其他科學教育活動 ) 的熱忱與投入。 7. 科展除了科學的嚴謹之外,更是評估學生的研究動機、創意、邏輯、完整性與研究的歷程,這點與是否為實驗室作品無關。 8. 我曾經仇視實驗室作品,深感不公平,卻沒看到自己的不足,直到我的學生教會我:做科展的學生都是喜愛科學的孩子!我也體驗到科展的重心不在於儀器與技術。 9. 高中生會進大學實驗室做研究,除了出自於自己的意願之外,有許多是制度上的要求,也有的是因為學校內的資源限制(主要是師資有限而非儀器)。 10. 學校作品是否不容易得獎?不能只看得獎作品,而是要統計參賽作品中學校作品的比例、來自哪些縣市、是否有培訓制度、指導老師的輔導經驗等,有品質的學校作品確實比例較低。 11. 科展的主題應該由誰發想?並不是二分法的選項,而是一個連續光譜,也就是作者與指導老師在作品發展的過程中,皆不斷地對題目的議題、主軸、實驗法、模型等作調整,是動態的共創過程。 12. 科展的各階段:擬訂主軸、閱讀文獻、設計實驗、統計分析、建立模型、分享報告、問答攻防等,皆有學生須學習的各種能力。發想題目只是專題研究要訓練的能力之一,甚至不是最重要的。若只因想不到題目就放棄科展,或無法進入科展大門,就是不教而殺謂之虐。 13.教師的專業在於因應教育需求...