生物科技應用 與災害汙染防治

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75 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

生物科技應用 與災害汙染防治

本章第一節介紹生物科技在食 品的應用，以傳統生物科技與基 因改造生物等角度，了解食品製造的過 程，探討科學、技術及社會的互動關係；

第二節介紹生物科技在醫療的應用，以 抗生素、疫苗及人類移植技術等三方 面，了解生物科技在醫療上的應用，並 探討生物科學的應用與發展的歷史；第 三節探討天然災害、環境汙染與防治，

以了解科技與社會的關係。

第 三 章

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生 物 A

3-1 生物科技與食品

　　傳統生物科技與基因改造生物對於食品的製程有深遠的影響，傳統 生物科技的介紹包含釀造發酵、改良菌種及育種等技術；基因改造生物 的介紹包含重組DNA 及基因轉殖技術等原理。

一 　傳統生物科技＊

　　生物科技指的是利用動物、植物、微生物或其產物，生產對醫學、農業、漁業或 牧業有用的生物或物質。依歷史發展或所用方法的不同，可分為傳統生物科技與現代 生物科技兩大類。傳統生物科技主要是應用微生物釀造發酵、改良菌種及育種等傳統 方法。

（一）微生物釀造發酵

　　早在數千年前，埃及人就已經知道用微生物生產酒及麵包，我們所吃的醬油、泡 菜、豆腐乳、紅糟、養樂多、味精等，也都是利用微生物幫我們加工過的食品。

（二）改良菌種

　　利用化學突變或紫外線照射的方法來造成菌種突變，設計大規模生產的培養條件，

提高菌種的產量。多種抗生素的大量生產過程就是這種方法的成功例證。

（三）育種

　　育種是以雜交或改變遺傳物質的方法，培育出來的物種加以栽培繁殖。例如：茄子、

玉米、奇異果及各種體型的家犬等（圖3-1）。

臺灣農業改良場協助農民開發各種茄子品種以因應新鮮外銷或是加工等不同需求

圖3-1

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77 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

　　過去的傳統育種技術因無法預測及控制基因的重組，所以必須透過生產大量的後 代，再由其中篩選符合預期性狀者進行育種，過程耗時、效率不佳；而今，現代生物 技術利用基因轉殖來進行育種，更加快速有效率的達到育種的目標。

二 　基因改造生物與食品

（一）基因改造生物

　　基因改造生物是指以生物化學或分子生物學的方法，從細胞與分子層次改變生物 的遺傳性質，以達到生產有用物質之目的，不同於傳統以整體生物的培養、交配或 篩選方式。通常是透過DNA 重組、基因轉殖及複製動物等過程來進行基因改造生物

（Genetically Modified Organism，簡稱 GMO）。

　　以胰島素為例，來說明基因改造生物的過程：

step

取大腸桿菌帶有抗藥性的質 體DNA，以核酸限制 切 開。

step

將人體的胰島素基因以相同 限制 切割。

step

用核酸接合 ，將質體DNA 與 胰 島 素 基 因 相 連 成 重 組 DNA 分子。

step

將此重組DNA 放入大腸桿 菌中。

step

利用抗生素作篩選，帶有重 組DNA 之質體能抵抗抗生 素而形成菌落。

step

此菌落即是基因改造細菌，

經大量培養可獲得到胰島素

（圖3-2）。

利用重組DNA 技術生產胰島素之流程圖

圖3-2

胰島素合 成基因 將胰島素合成

基因與載體以 接合　接合 由細菌分 離出質體

人類胰島素基因 細菌染色體 質體DNA

重組DNA

宿主細胞 將帶有重組DNA 載 體送入細菌細胞內

由胰島素合 成基因所製 造脂蛋白質 限制　切

割質體

相同的限 制　切割

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生 物 A

農作物

　　在農業方面，基因改造技術用在農作物以提 高產量、提升品質或者抗逆境，全球利用基因改 造轉殖成功已超過20 年。

　　傳統上，以雜交技術進行品種改良時，需選 取基因相近的物種，通常多為同一物種，針對特

定性狀進行繁殖。而以現代生物技術進行品種改良時，不需受同一物種之限制，可選 取無親源關係的物種，如將某種雜草中的耐除草劑基因轉殖入大豆基因中，即可產生 耐除草劑的新品種大豆。

　　除了品種改良，也可將基因轉殖技術用於減少農藥的使用。如將抗病、抗蟲基因 殖入，培育出抗病、抗蟲害植株，如抗木瓜輪點病毒的轉殖木瓜等。或是用於增加營 養成分，如增加 β 胡蘿蔔素基因的黃金米。

畜牧業

　　在畜牧業方面，基因轉殖動物也是生物科技應用的一種，如將不同種的鮭魚生長 激素基因植入大西洋鮭魚的基因中，可加速鮭魚生長，縮短養殖周期。也可利用轉殖 牛或羊生產具醫療效用的牛乳或羊乳（圖3-3）。

生物小百科

／基因轉殖

　　「基因轉殖」是將不同種 生物來源的特定基因，做成重 組DNA，放入生物體內，使其 表現出特定基因的性狀。

寶鈺（左）為我國第一頭具基因轉殖核的複製羊，及其後代寶貝（右），帶有人類第八凝血基因，牠們 所分泌的羊乳含有凝血因子，可供作為治療人類血友病之用

圖3-3

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79 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

（二）基因改造食品

　　以基改生物為原料所製造、加工、調配的食品，統稱為基改食品（Genetically Modified Food，簡稱 GMF）。黃豆、玉米、棉花及油菜是目前全球基因改造作物種植 的前四名。

　　市面上常見的基因改造食品，主要來自基改的黃豆和玉米。基改黃豆可加工製成 醬油、豆腐，或用來製造餡餅、食用油及其他豆類食品；基改的玉米則可加工製成玉 米油、麵粉或糖漿，再用來製造零食、糕餅和汽水。

　　由於目前的基改食品仍 有一些健康疑慮，因此食品 藥物管理署規定，加工食品 如含有基改原料3% 以上，

需標示基因改造，以供消費 者選擇（圖3-4）。

3-2 生物科技與醫療

　　自古以來，不論東方或西方的醫藥，都廣泛利用各式生物作為治療 人體的材料。自1970 開始，近代生物技術蓬勃發展，產生了許多新的 醫藥及醫療方式。其最大的成就之一，就是讓傳染病不再成為對人類生 命與健康的重大威脅。

一 　抗生素與疫苗

（一）基因改造生物

　　人類的傳染病中有些是細菌所引起的，在歷史中也曾 造成大規模的傷亡，中古世紀在歐洲爆發黑死病，5 年間

就造成了30 ～ 50% 的人口死亡。一直到史上第一種抗生素在 1928 年出現，稱為盤尼 西林（Penicillin，又稱青黴素，圖 3-5），人類才開始真正有對付細菌的利器。演變至今，

生物科技已開發更多種類的抗生素，使人類擺脫了多種細菌的危害。

動動腦

服用抗生素是否會 抑制消化道的益菌 生長?

加工食品標示內含基因改造的原料

圖3-4

79 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

大部分抗生素會抑制細菌生 長，因此服用抗生素後，會造 成腸胃道的益菌減少，若未妥 善因應，會有其他細菌趁機侵 入消化道，引起腸胃道不適。

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生 物 A

　　雖然抗生素在對抗細菌感染的效果有目共睹，但也有健康的風險存在。需要遵照 醫師開立的劑量與時間服用，主要因醫師開立抗生素時，均有其針對的細菌及感染部 位，若要達成殺除細菌的目標，受感染的組織就須有足夠的抗生素濃度及治療時間，

時間不足除無法控制感染外，也容易增加細菌產生抗藥性的機會；反之，時間過長或 劑量過高亦容易引起如腹痛、腹瀉及過敏等副作用的產生。

（二）疫苗

　　生物技術除了運用於抗生素的生產之外，另一個 重要的成就即是製作疫苗。疫苗的原理是利用死去 或毒性較弱的病原體、或者病原體的特定蛋白質，讓 人體的免疫細胞辨識後，產生免疫力（圖3-6）。

　　在過去，天花是人類一種非常可怕的傳染病，在全球 同步施打疫苗之後，已再也沒有天花的疫情出現。此外，

B 型肝炎疫苗與流行性感冒病毒疫苗的出現，對人 類整體的健康狀況改善十分有幫

助。而眾人期待的AIDS 疫 苗，其研究難度極高，

目前雖無疫苗，

但 科 學 家 仍 在 努力中。

生物小百科

／萬古黴素的強化

　　傳統的萬古黴素攻擊細菌的細 胞壁、阻礙細胞壁的形成，造成細 菌死亡。科學家強化萬古黴素的攻 擊力，透過中斷細胞壁的合成和在 細胞壁上打洞，增加兩種方法殺死 細菌。細菌要同時對抗這三種方法 十分不容易，即使細菌可以破解其 中一種，仍然受其他兩種方法殺死。

青黴菌分泌青黴素抑制細菌生長

圖3-5

定期疫苗接種可有效提高嬰幼兒免疫能力

圖3-6

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81 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

生物小百科

／抗瘧的無冕科學家－屠呦呦

　　女科學家屠呦呦（1930 －）84 歲時獲得 2015 年諾貝爾生醫獎，是一位無博士學位、未 出國留學且無院士頭銜的科學家，也是有史以來第12 位女性獲獎。她的團隊發現並證實中藥 的青蒿素具有優越的抗瘧疾效果。此藥物救治了許多感染瘧疾的病患，其中大部分是生活在全 球最貧困地區的兒童。

　　瘧疾是一種瘧原蟲引起，透過雌蚊叮咬傳播，寄生在人體血液及肝臟中，患者會出現類似 感冒發燒的症狀、最後引起神經系統的病變。主要流行地區包括非洲中部、南亞、東南亞及拉 丁美洲，2013 年全球瘧疾病例共有 1.98 億例，造成七十萬人死亡，當中有 90％是在非洲發生。

　　這位中國首次獲得諾貝爾獎的女性屠呦呦，經歷過多次萃取青蒿素失敗的實驗，但由於中 國古老醫書中一句「青蒿一握」，讓她頓悟萃取青蒿素的重點在於溫度。

　　39 歲時的屠呦呦查閱了大量的醫學古籍和民間的藥方，她反覆思考為什麼青蒿的古方記 載和中藥常用的煎熬法不同？西元340 年間東晉 葛洪記錄了一個「治寒熱諸瘧」的藥方，「青 蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之」。很有可能在高溫的情況下，青蒿治瘧的有效成分就 被破壞。

　　後來，改用沸點較低的乙醚進行萃取實驗，她在攝氏60 度下製取青蒿提取物。歷經 190 次失敗之後，1971 年 10 月 4 日屠呦呦在第 191 號樣品次低沸點實驗中，發現了抗瘧效果為 百分之百的青蒿提取物。1972 年屠呦呦發表該項成果得到重視，研究人員從中提煉出抗瘧有 效成分青蒿素，後來被廣泛應用。

　　青蒿素開發至今，我們對它的抗瘧機轉、毒副作用及臨床應用性已經有一定的了解。在藥 效上可分為兩步驟，首先當瘧原蟲寄生在紅血球時，青蒿素可同時在紅血球內部累積，進一步 與瘧原蟲的蛋白質結合，使蛋白質失去功能而造成瘧原蟲的死亡。

二 　人類的移植技術＊

（一）器官移植

　　20 世紀人類醫學史上一個偉大進展即是 器官移植。國內器官捐贈觀念漸開，自1987 年公布施行「人體器官移植條例」，簽署器官 捐贈同意卡人數持續增加（圖3-7）。

移植器官來源 　大體捐贈

　　當一個人不幸腦死時，以無償的方式，捐贈良好器官給急需器官移植的患者。

器官捐贈是利己救人的大愛之舉，衛生福利部已 修法通過，可提升國內民眾簽署器官捐贈的意願

圖3-7

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生 物 A

　活體器官捐贈

　　健康的成年人願意在不影響自身的健康及生理功能的原則下，捐出自己的一部分 器官或組織，提供親屬或配偶作為器官移植。

捐贈種類 　組織捐贈

　　包括骨骼、眼角膜、皮膚、骨髓等。

　器官捐贈

　　國內移植成功的器官有心臟、肺臟、腎臟、肝臟、胰臟等器官。

　　器官移植可以讓許多人延續生命，改善未來個人及家庭的生活品質，並繼續貢獻 社會。這是一種大愛的情操，更是尊重生命的行為表現。但由於有人權及疾病傳染的 顧慮，因此仍需政府及醫療機構嚴格把關。

（二）骨髓移植

　　骨髓位於骨頭內的海綿組織中，可產生人體所必須的血球細胞，在骨髓移植時，

將病人不正常的骨髓摧毀後，再將健康骨髓注入靜脈中，新的骨髓將自行移到骨頭內 並開始產生正常的血球。常見的方式有三種，分述如下：

異體骨髓移植

　　主要使用於血液惡性腫瘤，如白血病，由於血液腫瘤佔據大部分骨髓，使得造血 幹細胞無法運作，透過高劑量之化學治療照射，將癌細胞清除，也造成骨髓內正常造 血幹細胞被清除，再將合適的骨髓細胞移植至病患身上，取代其骨髓功能。

自體骨髓移植

　　先蒐集自己的骨髓幹細胞，病患再接受高劑量的化學治療，而後再將自身的幹細 胞回輸到體內，這些幹細胞會繼續正常的造血功能。

（三）臍帶血移植

　　「臍帶血」是嬰兒出生時的臍帶血液，其中含有大量未成熟的造血幹細胞。臍帶 血幹細胞能分化成多種組織和細胞，如神經纖維、心肌和胰島細胞等。嬰兒出生後，

只有短暫的15 分鐘來收集，否則容易失去細胞活性。將臍帶血細胞長期保存於液態氮

83 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

中，可避免影響幹細胞功能和活性，對於長期保存臍帶血而言非常重要（圖3-8）。

　　骨髓移植已是各種血液疾病、腫瘤與一些先天性疾病救命的治療方式，而骨髓移 植需要捐贈者與病人的人類白血球抗原相配合，因此一般骨髓來源以親兄弟姐妹為最 適合；而大部分需要骨髓移植的病人，仍很難找到合適的兄弟姐妹可作為捐髓者。

　　所謂「骨髓庫」就是集結有意捐贈骨髓給合適且需要的病人，而成立的資料庫。

當一個需要骨髓移植的病人找不到合適的親屬捐贈者時，即可將他的資料輸入骨髓庫 去尋找合適的捐贈者。

臍血的幹細胞經適當誘導能分化成特定種類組織細胞

圖3-8

幹細胞 臍血分離培養

神經元 肌肉 器官 血球 骨頭

（四）移植排斥

　　人體免疫系統將移植自他人的器官視為外來物質時，就會進行免疫反應，這種免 疫反應稱為移植排斥反應，若是進行骨髓移植，這些骨髓細胞會分化成免疫細胞，它 們反而認為接受移植骨髓者的細胞為外來者，並產生免疫反應與之對抗。

　　為了減少移植排斥反應，對捐贈者與接受者的組織細胞進行配對，這種配對在有 血緣關係時，有較大機會能完成配對，但如果是不相干的第三者，配對的機會就很小。

移植完成後，接受移植的人須終生服用抗排斥藥物，以預防隨時會發生的排斥反應。

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生 物 A

探 究 活 動

討論生物技術的安全性與倫理問題＊

觀念探討

　　基因是建構生命的藍圖，生物技術的發展可透過基因相關的應用達到許多不可能的任務。

本活動探討：

1. 基因改造食品的優點：許多農作物經由基因改造後，能抵抗蟲害的影響，使得產量增加，有 些技術改良出新品種，使得食物營養成分更符合所需。

2. 基因隱私權：由於生物技術的進步，每個人的 DNA 檔案就存在基因隱私權的問題，若擁有 疾病基因片段被拒絕投保或削減貸款申請，如種族歧視一樣，依照基因的差異來將人分類，

造成另一種歧視。

3. 基因專利權：阿茲海默症相關基因、結腸癌相關基因、色盲、高血壓等相關的基因序列專利 權是屬於人類全體還是科技公司 ?

問題與討論

1. 40 歲的阿強開發一款飲料，使用基因改良作物的萃取物增加這款飲料的風味，但未註明基 因改造成分。

A. 可以，只要基因改造成分比例低於法律規定即可。

B. 不可以，只要應用基改作物就必須標示。

2. 30歲的阿銘在結婚前，想要確認夫妻兩人的基因是否有缺陷?因而求助於生物科技，你認為：

A. 夫妻在生小孩的前提下，有權瞭解彼此基因隱私。

B. 夫妻無權瞭解彼此基因隱私。

3. 20 歲的阿妹是阿凡達族的原住民，擁有可以抵抗某種病毒的基因，某生技公司正以十萬元 徵求阿凡達族人體血液提供者，提供者的基因片段有可能因此研發出對抗病毒的疫苗。如果 是你是阿妹，你願意出售賣血液基因嗎 ?

A. 願意十萬元出售血液基因。

B. 不願意，基因屬於阿凡達族，不得任意買賣。

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A

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85 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

探 究 活 動

3-3 天然災害、環境汙染與防治

　　臺灣常見的天然災害及環境汙染有哪些？發生原因為何？如何防 範？在經濟發展的大旗下，我們不應該犧牲珍貴的好山好水，而是兼顧 環境保護，進行永續經營。

一 　臺灣的天然災害

　　臺灣地理環境處於西北太平洋之颱風走廊地帶，長年受颱風侵襲；又位於亞洲大 陸東部外側的新褶曲山地，地震頻傳，土石地質鬆動，脆弱不堪。

　　對於自然災害，減災防範之道，要從根本的環境教育做起，使得人人都了解本地 環境的特性，才能減災少禍。

（一）颱風

　　臺灣近百年來共計發生近四百次颱風、豪雨侵襲，平均每年3.6 次颱風與多次豪 雨，是本地最嚴重的天然災害。平均每年颱風造成約3,000 間房屋受損，災害損失高達 百億。

　　每年颱風帶來的土石流造成水庫的有效容量減少700 萬噸。以 2009 年 8 月的莫拉 克颱風為例，曾文水庫出現9000 萬立方公尺以上的淤積，相當於本身 12% 的容量淤泥 沉積在水庫。

（二）乾旱

　　乾旱現象以臺灣南部地區較多，通常發生在冬季。乾旱期最長曾發生高達246 日，

期間總雨量僅18 毫米。近年來，南部在 2002、2003、2007 年都曾發生嚴重乾旱。乾 旱的農業損失集中在春季梅雨前後，其次是夏季。

（三）地震

　　百年來大地震均有地裂、山崩、斷層等狀況，造成千人以上死亡，如1906 年嘉義 大地震，芮氏規模7.1，產生梅山斷層，長達 13 公里；1935 年新竹 臺中地震，芮氏規 模7.1，三條之間長度分別為 12 公里、5 公里及 14 公里的淺層地震；1999 年集集大地震，

芮氏規模7.3，由車籠埔斷層造成約 100 公里長之地表破裂（圖 3-9）。

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生 物 A

二 　因應天然災害方式

　　研究本地天災種類及形成原因，並進行監測、管制與防災、救災因應，才能妥善 保護人身安全與家園。

（一）災害監測、預報與管制

　　包括災害前兆、災害發展趨勢的監測等，建置預報通訊體系，管制工業使用與汙 染。1970 年孟加拉暴潮造成 50 萬人死亡，後來建立預警系統，1985 年再遭受同樣規 模的暴潮時，死亡人數降至1 萬人。

　　透過監測、預報與管制，可有效減輕人為天然災害的損失，如管制抽取地下水，

避免地層下陷及海水倒灌；管制溫室氣體的排放量，防止氣候暖化等。

（二）防災與抗災

　　防災與抗災即對天然災害採取防範性措施，這是代價最小但成效最為顯著的減災 措施，如興建河堤、海堤，為減輕洪水災害，以人工方法施放化學物質，引導降雨；

透過分洪及滯洪改變洪水的流量和流向，亦能減緩水災的影響。

（三）救災與重建

　　在災情發生之前，若能訂定有效的救災方案並且持續不懈，即可取得明顯的減災 效果。災後重建的工作包括災區生產、社會秩序維護及日常生活的復原，都是重要的 減災措施。

921 大地震後獲得保留的武昌宮─在南投原本兩層樓高的新建廟宇 經921 地震，一夕之間倒塌全毀，目前廢墟般的原址成觀光景點

圖3-9

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87 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

三 　環境汙染

　　人類自工業革命以來，對於環境的汙染日益增加，隨著人類活動範圍的增加，不 只是土地開發面積增加，對於土壤、空氣、水源均產生了汙染。由於自然環境受人為 活動汙染的情形愈來愈多，人們意識到其後果的嚴重性，於是環境保護的意識興起，

汙染防治的課題也跟著受到重視與發展。

（一）空氣汙染

　　由汽機車、工廠和發電廠燃燒石化燃料所排出的煙和廢氣，包括碳、硫和氮的氧 化物及戴奧辛等，是空氣汙染的元兇。燃燒石化燃料使空氣中二氧化碳（CO₂）的濃度 增加，造成溫室效應使得全球暖化、冰山溶解、海平面上升、農耕帶變遷等影響。

　　環保署106 年空氣汙染總檢討指出：我國各主要汙染物原生性排放來源如圖 3-10 所示，懸浮微粒（PM10）主要來自營建／道路揚塵（63%）、工業（17%）及車輛（13%）

排放；細懸浮微粒（PM2.5）主要來自營建／道路揚塵（43%）、工業（21%）及車輛

（23%）排放。

動動腦

面臨空氣汙染問題，一般民眾會用戴口罩的方式阻絕空氣汙染，

有效嗎?

降低空氣汙染的方法，除了管制工業、火力發電等固定汙染源外，移動汙染源像是柴油貨車的管制及餐 飲業等，也需要一併管制。 資料來源：環保署106 年空氣汙染排放量查詢

圖3-10

■ 工業　■ 車輛　■ 非公路運輸（船舶、火車、航空器等）■ 商業　

■ 營建／道路揚塵　■ 露天燃燒　■ 其他 PM2-5

PM₁₀

0% 20% 40% 60% 80% 100%

外科用口罩可以阻絕70% 左右大部份空氣汙染，但是無法阻絕 微小汙染粒子PM2.5，也就是當 PM2.5 空汙警報響起時，請待在 密閉空間才是正確的防範方式。

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生 物 A

　　因地形氣候影響，除了本地汙染源外，北部汙染源隨著東北季風一路向南吹，造 成南部累積的PM2.5 量倍增。要有好的空氣品質，需要全面性的管制各種工業汙染源

（圖3-11），汰換二行程車輛及柴油貨車，河川、旱地及建築工地等揚塵，更需要政府、

民間一起努力。

　　廢氣中的二氧化硫（SO2）與二氧化氮（NO2），溶於雨水中，使雨水酸鹼值出現 pH ＜ 5 的酸性現象，稱為酸雨。酸雨會使水生生物的生長受到威脅，並使得土壤酸化，

妨害植物生長。

　　日常生活中的冷媒、發泡劑或噴霧推進器中所含的氟氯碳化物（CFCs），若散布 至大氣中，會使得臭氧層中的臭氧分子分解，臭氧層變薄讓紫外線的穿透量增加，亦 造成生物基因的突變，引發生物胚胎畸形，以及人類皮膚癌或白內障等病變。

生物小百科

／蒙特婁議定書

　　1985 年，聯合國召集各國商議共 同保護臭氧層的協議，1987 年 9 月 16 日，加拿大 蒙特婁市舉行國際會議，

共同簽署「蒙特婁破壞臭氧層物質管 制議定書」（簡稱「蒙特婁議定書」），

列 管 CFC-11、CFC-12、CFC-113、

CFC-114、CFC-115 等五項氟氯碳化 合物及三項海龍等物質的使用，此公 約於1989 年 1 月起正式生效。

空氣汙染已經是社會的嚴重困擾，需要 從自身做起，全面對抗空氣汙染的危害

圖3-11

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89 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

（二）水汙染

　　 臺 灣 每 年 產 生 約31 億噸的廢水，河川已有半 數以上受到程度不等的汙 染，特別是中、下游人口 和產業密集的地區多已嚴 重汙染，深深的影響生活 品質、環境衛生、水資源 利用及生態環境等。汙染 嚴重的河川又以南部地區

最多，尤其在枯水期，河川流量低，自然稀釋能力弱，汙染情形更形惡化。依照汙染 的來源不同，水汙染大致可分為家庭、農業及工廠廢水三大汙染源。

　　家庭或農業廢水因使用的清潔劑、肥料以及畜牧業飼養動物的排泄物，使得氮和 磷等物質大量進入水中，導致其中藻類及其他浮游生物迅速繁殖，使水體溶氧下降，

造成水中生物死亡，導致水質惡化。這種因水體中的營養鹽經由生物或理化作用，不 斷增加的情形，稱為優養化（圖3-12）。

　　工廠廢水若未經過標準處理程序而隨意排放，往往因含有許多有毒化合物，在流 經土壤時容易累積在土壤中而造成汙染，受到汙染的土地除了可能直接毒害生物之外，

也會經由食物鏈累積而影響更高層的消費者。這些難以分解的汙染物，經由食物鏈營 養階層而逐級累加濃縮的現象，就稱為生物放大作用（biomagnification）。

（三）重金屬汙染

　　工業製造所排放出來的廢棄產物，往往含有高濃 度的重金屬，例如戴奧辛或銅、汞、鉛、鎘等，這些 廢棄物若無謹慎處理而隨意掩埋或排放，往往會造成 土壤或水源受到嚴重的汙染。例如1950 年代，發生 在 日 本 的 水 俁 病（Minamata disease），是水中有機 汞毒害人體的真實案例。而臺灣也曾出現過受到鎘 汙染的稻田所生產出的鎘米，以及受到銅汙染而養 殖出的綠牡蠣；食用多量的鎘會造成痛痛病（Itai-Itai disease），食用過多的綠牡蠣會有銅中毒的危險。

優養化─水中清潔劑、排泄物過多，使得氮和磷等物質過量，浮游 藻類迅速繁殖，造成河川缺氧，危害水中生物

圖3-12

海葵誤食較小的塑膠微粒約 9μm~100nm，則會累積在體 內，散佈於觸手，中央體腔 和底盤等各處。

動動腦

海葵誤食留存體內的 塑膠微粒有多小?

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生 物 A

生物小百科

／臺灣的米糠油事件

　　1979 年，彰化油脂工廠在米糠油加工、除臭的過程中，使用多氯聯苯（PCBs）為熱媒，

但因加熱管線產生裂縫，致使多氯聯苯從管線中滲漏出來，汙染到米糠油。造成彰化、臺中地 區，二千多位食用該廠米糠油的民眾，受到多氯聯苯毒害。其中惠明學校是一所提供盲生免費 教育的寄宿學校，全校師生二百多人，三餐幾乎都由校方供應，故成為最大受害團體。學校師 生在食用受多氯聯苯汙染的油品半年後，先後出現皮膚、指甲變黑，並長出許多痘痘。痘痘又 痛又癢，還可擠出惡臭的油性分泌物。

　　多氯聯苯為許多聯苯的含氯化合物的通稱，耐熱及電絕緣性良好，化學性質安定。不溶於 水，但溶於脂肪，易累積在脂肪組織，造成腦部、肝臟與其他內臟功能異常，亦會影響神經、

生殖與免疫系統。女性中毒者透過懷孕生產過程，會將毒素傳給子女等。

　　米糠油案多氯聯苯受害者在事件發生14 年之後，血液檢測結果，多氯聯苯含量仍約為正 常值的30 倍。估計第二個 14 年之後，濃度可能還有 7-8 倍，可見多氯聯苯對人體危害的持 久性。

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91 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

個 案 研 究 　

流行性感冒、

一般感冒及

禽流感認識與預防

　　流行性感冒為急性呼吸道疾病，由流感病毒引起，

常出現發燒、頭痛、肌肉痛、喉嚨痛及咳嗽等，通常2 ～ 7 天內康復。流感病毒可分為 A、B、C 三型，臺灣主 要流行的有A 型及 B 型流感病毒。

　　流感和一般感冒是完全不同的感染症，流感是流行 性感冒病毒所導致，一般感冒的病原則包括了兩百多種 病毒；流感來的快且猛，高燒伴隨肌肉酸痛，一般感冒 則病程較慢，僅體溫稍高和上呼吸道的症狀，如流鼻 水、鼻塞、咳嗽等，且不易有嚴重的併發症。

　　禽流感是A 型流感病毒，原來只在鳥類間傳播，

1997 年開始出現人類禽流感案例，尚未大量傳播，死 亡率高達五成，有潛力發展為人傳人的病毒，並造成大 流行。

　　流感的可怕在於散播快速、範圍廣泛及併發症嚴 重，常引發細菌性及病毒性肺炎。爆發流行時，重症及 死亡者多見於老年人，定期接種流感疫苗，可降低高 危險族群因罹病而死亡的機率。當疫苗接種率越高時，

我們就能產生越強的群體免疫力，以保護還沒有產生免 疫力的個體，這是預防流感併發症最有效的方式。

參考資料

1. 簡介「流行性感冒」謝旻翰醫師 高醫醫訊「冬季」專刊 2016.01 第 35 卷 8 期 　http://www.kmuh.org.tw/www/kmcj/data/10501/13.htm

2. 流行性感冒與禽流感─歷史與現況 謝顯森醫師 感染控制雜誌 第 16 卷 2 期 　https://www.nics.org.tw/old_nics/magazine/16/02/16-2-2.htm

1. 流行性感冒如何致死 ? 2. 流行性感冒如何預防 ? 3. 哪些人容易罹患流感而 死亡 ?

1. 欣賞「愛滋病病毒與流 感—疫苗的策略」並進 行討論。

線上觀看：

2. 分組討論造成流行性感冒 的原因有哪些? 有哪些 併發症? 如何預防 ? 研討

內容

研討 方式

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生 物 A

本章重點

3-1 　生物科技與食品

1. 育種是以雜交或改變遺傳物質的方法，培育出來的物種加以栽培繁殖。

2. 利用 DNA 重組、基因轉殖及複製動物等過程來進行基因改造生物。

3-2 　生物科技與醫療

1. 受感染的組織須有足夠的抗生素濃度及治療時間才能達成殺除細菌的目標。

2. 疫苗的原理是利用死去或毒性較弱的病原體、或者病原體的特定蛋白質，讓人體的免疫 細胞辨識後，產生免疫力。

3. 活體器官捐贈是健康的成年人捐出自己的一部分器官或組織，提供親屬或配偶作為器官 移植。

4. 骨髓移植需要捐贈者與病人的人類白血球抗原相配合。

5. 「骨髓庫」就是有意願捐贈骨髓者，先抽血檢驗，完成分析資料，將這些資料集結建立 資料庫，提供給有需要進行骨髓移植的患者進行白血球抗原資料配對。

3-3 　天然災害、環境汙染與防治

1. 常見臺灣的天然災害：a. 颱風 b. 乾旱 c. 地震。

2. 因應天然災害方式：a. 研究本地天災種類及形成原因；b. 監測、管制；c. 防災、救災。

3. 環境汙染包含：a. 空氣汙染；b. 水汙染；c. 重金屬汙染。

93 第 三 章 生 物 科 技 應 用 與 災 害 污 染 防 治

自我評量

一、選擇題

（ Ａ ） 1. 基因轉殖是指將何者殖入生物中，讓此生物表現該性狀？　(A) DNA　(B) 蛋 白質　(C) 醣類　(D) 脂質。

（ ^Ｃ ） 2. 最早使用「重組 DNA」技術產生的蛋白質是　(A) 澱粉　(B) 甲狀腺素　 (C) 胰島素　(D) 生長激素。

（ Ｃ ） 3. 透過基因轉殖的母山羊體內，哪個組織可取得凝血蛋白？　(A) 骨髓　(B) 神 經　(C) 羊乳　(D) 血液。

（ ^Ｃ ） 4. 重組 DNA 的技術，可用何種酵素切割 DNA ？　(A) DNA 聚合 　(B) DNA 連接 　(C) DNA 限制 　(D) RNA 聚合 。

（ Ｄ ） 5. 透過基因技術改造生物，下列哪個技術較少利用？　(A) DNA 重組　(B) 基 因轉殖　(C) 複製動物　(D) 骨髓移植。

（ ^Ｃ ） 6. 下列有關骨髓移植敘述，何者有誤？　(A) 血緣關係越接近越容易配對成功　 (B)需要捐贈者與病人的人類白血球抗原相配合　(C)兄弟姊妹一定可以移植　 (D) 無血緣關係有可能可以移植。

（ Ａ ） 7. 何種骨髓移植較容易出現排斥反應？　(A) 異體骨髓移植　(B) 臍帶血移植　 (C) 自體骨髓移植　(D) 以上均會產生。

（ ^Ｄ ） 8. 近年來全球自然生態平衡遭受破壞的主要原因是：　(A) 火山爆發等天災　 (B) 嚴重的環境汙染　(C) 資源分配不均　(D) 人口膨脹。

（ Ｄ ） 9. 下列何者不是臺灣地區過度使用地下水引發的結果？　(A) 地層下陷　(B) 海 水倒灌　(C) 地下水層鹽化　(D) 重金屬侵入地下水層。

（ ^Ｂ ）10. 哪種汙染物最不容易分解？　(A) 家庭廢水　(B) 塑膠廢棄物　(C) 生物屍體　 (D) 木製廢棄物。

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生 物 A

自我評量

二、填充題

1. 透過基因技術改造生物，通常需要透過　DNA 重組　　　、　　　基因轉殖　　　、 　　　複製動物　　　等生物技術。

2. 骨髓移植通常區分成　^{異體骨髓移植}　、　　　自體骨髓移植　　　、 　　　臍帶血移植　　　等。

三、問答題

1. 簡述「疫苗製作」的原理。

利用死去或減毒的病原體，取其特定蛋白質，讓人體免疫細胞辨識後，產生免疫力。

2. 簡述何謂「基因改造生物」？

以生化或分子生物學方法，從細胞與分子生物層次改變生物的遺傳性質。

3. 常見的環境汙染有哪三種？

環境汙染包含：a. 空氣污染；b. 水污染；c. 重金屬汙染。