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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    Rh蛋白在斑馬魚胚胎皮膚的功能
    (2013) 施廷翰; Tin-Han Shih
    Rh蛋白是在脊椎動物中發現的氣體通道蛋白,被認為具有運輸氨以及二氧化碳的能力。在魚類中,鰓(成魚)以及皮膚(胚胎仔魚)都是主要用來呼吸的器官,但是目前仍不確定是由何種特定細胞來執行排氨以及二氧化碳的功能,也尚未清楚Rh蛋白在其中扮演的角色。在我的研究中,我將利用斑馬魚胚胎,證明Rh蛋白參與皮膚氨以及二氧化碳運輸的功能。 在第一章的研究中,我以螢光免疫染色證明Rhcg1表現在富含氫幫浦細胞(HR cell)的頂端細胞膜上。利用SIET分析仔魚體表細胞的排氨功能後發現,HR cell比它型表皮細胞具有更強的排氨能力,而此排氨能力也隨抑制Rhcg1的表現而顯著降低。我也發現HR cell在高氨下仍可維持排氨作用,但若是抑制氫幫浦(H+-ATPase)或Rhcg1的表現則會使得HR cell失去高氨下的排氨能力,顯示H+-ATPase以及Rhcg1是HR cell執行主動排氨的關鍵分子。 我在第二章要探討排氨以及鈉離子吸收的運輸機制。透過高氨環境抑制排氨將使得鈉離子吸收能力降低。而增加鈉離子的吸收後則使排氨量增加,顯示氨與鈉離子的運輸息息相關。抑制了Rhcg1以及鈉氫交換蛋白(Na+/H+ exchanger, NHE3b)的表現後發現排氨與吸鈉量皆降低。抑制這兩蛋白也影響了體內鈉離子的含量,顯示Rhcg1以及NHE3b是魚類進行排氨依賴性的鈉離子吸收機制的重要蛋白。 於第三章我將分析另一Rh蛋白Rhbg在仔魚皮膚上的分布與功能。利用原位雜交以及免疫螢光染色我證明Rhbg表現在皮膚keratinocyte頂端與底側端的細胞膜上。與抑制Rhcg1相比,抑制了Rhbg的表現會造成更嚴重的排氨能力失調,顯示Rhbg對於排氨的影響更大。然而,Rhbg的抑制將造成Rhcg1的表現增加以及HR cell排氨能力的提升,這些現象說明補償性的排氨機制是藉由HR cell來調節。 在最後的章節中,我分析了仔魚皮膚Rh蛋白與二氧化碳運輸的相關性。研究發現利用高氨環境會抑制二氧化碳的排放,而高碳酸水也會降低氨的排放量,顯示二氧化碳與氨可能透過同一路徑排放。抑制了Rhbg蛋白會顯著降低二氧化碳排放量,但抑制Rhcg1則不會造成此現象。本實驗也利用H+探針測量表皮二氧化碳的水合(產生H+)與碳酸的水解(減少H+),藉以分析細胞膜對於二氧化碳的通透性。在高碳酸水的浸泡實驗中,抑制Rhbg將減少體表鹼化的程度,說明較少的二氧化碳通過表皮。這些數據證實Rhbg是魚類排放二氧化碳的重要路徑。
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    低濃度室內環境氨氣偵測儀器原型機之開發
    (2018) 張顓鵬; Chang, Chuan-Peng
    本實驗搭配由國立交通大學光電所所提供的氨氣傳感器元件與Arduino 一並使用,建立低成本的可攜式環境氨氣偵測儀,分析學校廁所周圍的環境氨氣濃度;並架設氨氣濃度生成系統作為實驗室內各濃度氨氣來源。由交大光電所所提供的氨氣傳感器元件是由有機半導體作為傳感器主要的感應材料來進行氨氣的感測,當有還原性氣體通過時,會吸附在表面上並造成半導體的背景電流下降,由量測電流下降的幅度推算氣體濃度。原型機的建立主要分為架構部分與氣體管線部份,透過 Arduino 程式控制電磁閥與收取類比訊號的功能來儲存訊號並分析。實驗一開始先進行氨氣生成系統的建立,透過標準氨氣氣體鋼瓶與質量流量控制器來調整至所需的氨氣濃度,並使用衝擊瓶將氨氣通入水中量測 pH 值變化來記錄實際生成的氨氣濃度,之後完成原型機的組裝並進行測試與實際採樣分析。視傳感器元件的狀態,目前能夠偵測到濃度低至 100 ppb 、高至 2500 ppb 的氨氣。實現以低成本與低技術要求完成室內氨氣濃度分析的功能。日後藉由Arduino 的擴充可能性與便利性,能夠做到無線傳輸的功能,實現實時大範圍即時環境監測,建立雲端監測網。