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我們為什麼會老？ 2-20-2006

我們為什麼會老？ 2-20-2006. 周成功 長庚大學生命科學系 ckchou@mail.cgu.edu.tw. 季路問事鬼神。子曰：「未能事人，焉能事鬼？」曰：「 敢問死？」曰： 「 未知生，焉知死 ？ 」. 論語，先進篇. 宇宙起始於“大爆炸”. 三十五億年古老的岩層和其中原始生命的痕跡. Early (left) and modern (right) prokaryotes. 單一細胞的 原核 ( 沒有細胞核 ) 生物. 單一細胞：生命的基本單元. 生命究竟是什麼？ 生命究竟具備了那些特質是非生物世界 ( 石頭 ) 所沒有的？.

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我們為什麼會老？ 2-20-2006

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Presentation Transcript

  1. 我們為什麼會老？2-20-2006 周成功 長庚大學生命科學系 ckchou@mail.cgu.edu.tw

  2. 季路問事鬼神。子曰：「未能事人，焉能事鬼？」曰：「 敢問死？」曰：「 未知生，焉知死？」 論語，先進篇

  3. 宇宙起始於“大爆炸”

  4. 三十五億年古老的岩層和其中原始生命的痕跡

  5. Early (left) and modern (right) prokaryotes 單一細胞的原核(沒有細胞核)生物

  6. 單一細胞：生命的基本單元 生命究竟是什麼？ 生命究竟具備了那些特質是非生物世界(石頭)所沒有的？

  7. What is life?E. Schrondinger, 1943 • Highly organized structure (高度組織的結構) • How to combat the tendency of increasing entropy in the life system? 組織如何不致崩壞？ • Inherited genetic information (可以遺傳的資訊) • How to precisely copy the genetic information from generation to generation? 資訊如何準確拷貝

  8. 自發性反應！ 必須努力作功！

  9. 一滴墨水滴在清水中 (單一、有秩序、有結構的組織 ) S = k log W 但是隨著時間、、、、、、、、、、

  10. 混亂！ 沒有秩序！ 生命隨之消逝。

  11. 高度秩序的組織結構是不穩定，是會自動崩壞的！高度秩序的組織結構是不穩定，是會自動崩壞的！ 但地球上的生命結構卻是極度的複雜！

  12. 有秩序的生命體如何在「會自動崩壞」的物理世界中產生？有秩序的生命體如何在「會自動崩壞」的物理世界中產生？

  13. Using physical barrier to isolate internal structure from external aqueous environment

  14. 油脂分子形成的雙層薄膜，構成了細胞外圍的「細胞膜」。油脂分子形成的雙層薄膜，構成了細胞外圍的「細胞膜」。

  15. 蛋白質: 執行生命運作的主角

  16. 細胞內複雜的化學反應形成網路，非常有效率地分解食物分子，取得重組生命分子的材料和能量。細胞內複雜的化學反應形成網路，非常有效率地分解食物分子，取得重組生命分子的材料和能量。

  17. 生命現象的運作，必然会釋放出熱能到環境中，增加環境中的亂度。因此維持生命中的秩序是以增加環境中的亂度為代價！生命現象的運作，必然会釋放出熱能到環境中，增加環境中的亂度。因此維持生命中的秩序是以增加環境中的亂度為代價！

  18. 生物有別於非生物的特點 能量的吸收與利用 –結構的維持與更新

  19. 複雜的化學反應網路如何準確地在細胞分裂中複製？複雜的化學反應網路如何準確地在細胞分裂中複製？ 精確的藍圖(資訊)必需預先存在於母代細胞中。 細胞分裂過中，這份精確的藍圖(資訊)必需複製；一份留在母代細胞中，一份傳給子代細胞(遺傳學)。 How？ 藍圖(資訊)是怎麽組成的？ 藍圖(資訊)如何複製？

  20. 生物有別於非生物的特點 資訊的處理系統 -資訊的遺傳

  21. 生命的兩個基本面 • 硬體（蛋白質） • 執行化學催化作用 • 形成組成與結構 • 軟體（核酸） • 儲藏與複製訊息 • 指揮與控制硬體

  22. May 21, 1953 at Cambridge

  23. From DNA to protein: a process of decoding

  24. 軟體 軟體 2D資訊在磁碟 複製、長久、穩定 2D資訊在染色體 複製、長久、穩定 訊使RNA 暫時、不穩定 RAM 暫時、不穩定 蛋白質 銀幕或其他機器 執行工作或通訊 執行工作或通訊 細胞像電腦？電腦像細胞？ 硬體 硬體 細胞 電腦

  25. 細胞會老嗎？ 給予充分的營養，細胞在體外能無限期的生長分裂嗎？

  26. Yes and No!

  27. What is the cause of Dolly’s death? Dolly, 1997-2003

  28. Werner Syndrome

  29. 老化的過程受到那些因素的影響？(How?) 生物為什麼會演化出這些影響因素？ (Why?)

  30. 所有的生命都會經歷生老病死！老化是病嗎？ • 不是，因為它沒有特定致病的原田！ • 整體生理功能逐漸减退，並伴隨而來生殖能力的喪失與死亡率的增加。

  31. 老化是一亇有目的的遺傳程式嗎？ • 鮭魚產卵後即老死！ • 限制族群的人口，保留有限的資源給年青的後代、、、、 • But、、、

  32. 你在野外永遠看不到老的動物！ • 遺傳程式的演化只能透過生殖來完成! • 過了繁殖期的生物，對這個物種的演化是沒有貢獻的! • 你只能動物園中看到老的動物!

  33. 老化是文明的產物！

  34. 我們為什麼會老？ • 累積延遲發作的突變 • 年青時期必須付出的代價 • 投資的抉擇：修補保養還是及早生育

  35. 累積延遲發作的突變

  36. 年青時期必須付出的代價(the price you have to pay!)

  37. 投資的抉擇：修補保養還是及早生育

  38. 當資源有限的時侯，是投資修補保養還是準備及早生育？當資源有限的時侯，是投資修補保養還是準備及早生育？ • 以野外的小鼠為例: • 為什麼小鼠的壽命年限只有２年，而人可以超過一百年？

  39. 如果老化的投資抉擇理論是對的，那麼我們可以作些什麼樣的預測？：如果老化的投資抉擇理論是對的，那麼我們可以作些什麼樣的預測？：

  40. 老化研究的模式動物：酵母菌、果蠅與小老鼠。老化研究的模式動物：酵母菌、果蠅與小老鼠。

  41. 生命面臨艱難環境(食物不足)的對策？ 延遲老化的過程！

  42. 在高死亡率與低死亡率環境生育的族群會演化出什麼樣的後代？在高死亡率與低死亡率環境生育的族群會演化出什麼樣的後代？ 體型的大小 和 生殖成熟的早晚

  43. 高死亡率的族群演化出較小體型的後代 高死亡率的族群 低死亡率的族群 During of selection (months)

  44. 高死亡率的族群演化出較早開始生殖的後代 高死亡率的族群 低死亡率的族群

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