全國中小學科展

高中組

有適無恐—讓金黃色葡萄球菌金消玉殞的DNA

隨著細菌產生抗藥性之問題日趨嚴重,尋找出新型的抗生素一直是醫療上的重要研發方向。適體為具有類似抗體功能的核酸分子,與目標物具有極高的親和力,與抗體不同的是,核酸分子非常容易藉由化學方式進行修飾,且成本便宜,更重要的是,小分子的適體於生物體內穿透性高,且人體不易對其產生免疫反應,這些都是適體的優點。 本研究中,我們將以抑制細菌生長能力之強弱來篩選適用的適體,以獲得具強力抑制金黃色葡萄球菌生長之適體分子,並進一步分析、鑑定這些適體分子的標的物。 這個研究的成功將提供抗生素研究上的新方向,並且將會是第一個以DNA分子為基底的新一代的抗生素。

由變形的太陽談空氣的折射率

夕陽西下,接近地平面之際,它的形狀由圓形漸漸變成扁橢圓形,原來是空氣折射所造成。

蛋白質進入細胞核的祕密

現今分子生物是相當熱門的一個科目,做基因的探討和各種這方面的實驗也是非常有趣的,所以藉這個機會先學習這個技術。 自以前所學,蛋白質是在細胞質中製造的,但是細胞核內有許多的反應進行都需要酵素,這些酵素是蛋白質,所以蛋白質必有某種機制使它們進入細胞核中。因為細胞核中的反應很多,且都是和細胞分化後的功能息息相關,所以了解蛋白質如何進入細胞核來影響細胞核中的反應是極為重要的。因此,我想經由這個實驗先來了解這一點。

光的反射與偏極之探討

一般汽車玻璃上貼的隔熱紙,對光線的反射現象很特別,從某一角度觀察可看清楚車內景物,換一角度卻感覺強烈反光無法直視,這種現象引起我濃厚的研究興趣。

方塊數論

偶然在中國時報的科學專欄中,看到一個有趣的數學問題,名為「數學方塊」,題目是: 在一個正方形的四角寫上任意四個正整數,鄰角數值差的絕對值寫在共同邊上的中點,將此四邊中點連接再畫一個正方形,重複這個程序,最後有一個方塊的四個中點數數為零,如圖(一),為了方便,我們將上述計算程序稱為"運算"。 圖一 任意四個整為9,5 ,7,2 這個“運算”規則簡單,只要懂算術的學齡兒童都會,但其中蘊含的一些觀念和定理卻很奧妙,值得深入推敲,今我們想要探討下列幾個目的: (一)設計四個整數(正、負皆可)能重覆“運算”之電腦繪圖程式,操作實驗,驗證最後一個方塊的中點數是否都為零。 (二)證明四個整數經“運算”後必得四個整數皆為零。 (三)設計 23、 24、 25 個整數能重複“運算”之電腦列表程式,操作實驗,驗證最後一列的所有整數是否都會是零? (四)用數學理論證明2n個整數經此“運算”,最後亦可得全是零。

抑制植物黑色素形成之新理論及未來應用

PPO 是一種含銅的多酚氧化? (E. C. 1. 14. 18. 1),主要是將酚類 (phenol) 氧化成二酚類(diphenol),更近一步的變成quinones,後者是一種不溶於水的褐色聚合物,在植物中造成褐化最主要原因,然而在人類皮膚則產生黑色素 (melanin)。我們提出有一種揮發性的抑制劑存在動植物體內,此種抑制劑會抑制生物體內PPO 的活性。植物在收成後,揮發性的抑制劑逐漸消失,導致內生性的PPO 活性逐漸上升,因此植物便會產生深褐色的斑點。在本研究中,我們以玉蘭花作為例子,以生化酵素動力實驗、部分純化黑色素抑制劑來解釋揮發性抑制劑在植物體內的存在及其作用,更進一步對水果快速褐化提出一種新的理論。研究發現PPO 的褐化反應就像是人體內酪氨酸? (tyrosinase) 的催化反應,酪氨酸?可以使人體產生黑色素而累積在皮膚上形成黑斑,利用〝catechol paper 快速檢測〞模擬inhibitor 與tyrosinase 間的作用,證明,防止PPO 抑制劑之揮發可能在未來美白保養品工業裡扮演一極具潛力的角色。

偽幣測試機

本次研究在於探討真偽幣的機械性質、材料特性、構造與其加工方法,並利用電子顯微鏡,觀察其硬幣之材料結構,分析真偽幣的外觀、硬度、電阻等,並找出自作偽幣的手法與瑕疵,從中探討硬幣中物理性質與機械性質的差異,因而更進一步找出能夠用來分辨硬幣真偽的方法,再利用機電整合設計出快速的測量方式。本次研究利用硬幣的物理性質,我們設計出可辨識真偽的硬幣原型機,能正確辨識真偽幣,以避免偽幣在市面上大量的流通。

點.線.面—過定點之直線與曲線所圍面積極值探討

本文以幾何的方式研究過定點直線與曲線所圍區域面積的極值,研究的問題如下: 給定P點及曲線C,所有過P點的直線中,試問哪一條能和曲線C圍出最小/最大的面積呢? 經過數學軟體實驗後,我發現有一種直線似乎擁有這個性質,並稱這樣的直線為等分截線,其特性是: 等分截線L0僅交曲線C於兩點M, N,且 = 。因此我猜測等分截線能和曲線C圍出最小的面積,並發現有效區域面積隨直線的旋轉(以P點為中心)呈現規則地變化。本研究主要的結果如下: 1.圓錐曲線滿足這個性質 2.延伸推廣至所有凸曲線都滿足這個性質(無論曲線平滑與否) 3.當給定P點,提出簡易判斷曲線C與P點間是否具有這個性質的條件 4.針對有範圍限制的曲線,提出圍出最大或最小區域面積直線之做法。本文內容力求簡單、扼要但不失嚴謹性,希望呈現出數學簡單但深刻的美。

菱角金花蟲族群生態

在一次採集水昆活動中,我們去到一塊水雉的棲地,正當我們在菱角田旁採集時,發現菱角葉上有一些肥短的小蟲,體身約一公分,水雉平時在田中就是吃這些小蟲,我們何不調查牠的習性,或許對保育水雉會有幫助才是。

蘭陽地區土壤酸鹼度之探討

我家後面右一塊地勢較為低窪的空地,一直未被利用,幾年來都被當作污泥,穢物的堆積所,以致於雜草蔓生。直到去年夏天,不知何處運夾一大批的泥土,(我想八成是河底剛挖起來的)掩埋了大半的空地,從此再也長不出雜草了。我當時覺得很奇怪,首先懷疑是不是泥土的土質問題,後來經過觀察和比較,發現土質並非主要因素於是就跟幾位志同道合的同學開始查書,請教老師,終於引出了跟植物生長關係最為密切的”土壤酸鹼度問題”並且展開對蘭陽溪以南地區土壤酸鹼度的性質做了一番淺略而有系統的調查實驗。