进化生物学课件第二章

1、第二章 生命及其在地球上起源,思考题 一、名词解释 自我更新 自我复制 自生论 团聚体 微球体 二、简述生命的本质。 三、简要说明原始生命起源的主要条件。 四、简述生命起源的主要阶段。,第一节 生命的本质 一、生命定义的概述 生机论:生物体与非生物体的区别就在于生物体内有一种特殊的生命“活力”，它控制和规定着生物的全部生命活动和特性，而不受自然规律的支配. 机械论:生命看成是结构非常复杂的机器. 现代生物学:生命是主要由核酸和蛋白质组成的,具有不断自我更新和自我复制能力的多分子体系.,生命的一些重要属性： 1. 化学成分的同一性 主要有C、H、O、N、P和S，其次是Ca、Mg、Na和Cl等元素

2、 2.结构的有序性和功能的复杂性 生物大分子细胞器细胞组织器官系统有机体（生物体） 种群群落 生态系统生物圈 a.在不同水平的结构层次之间，下一个层次是上一层次的结构成分； b.高度有序性 c.每个层次严整有序的结构，使每一层次都具有它自身的性质或运动规律 d.每个层次又与其它任何一个层次的运动规律有紧密的联系。,二、生命的物质基础：核酸与蛋白质,三、生命运动的本质特征：自我更新.自我复制.自我调控,新陈代谢是维持生物体一切生命活动过程中一系列化学变化的总称。也就是生物体内化学组成的自我更新。 同化作用合成自身物质，贮存能量建造自身 （合成代谢） 物质代谢 能量代谢（ATP） 异化作用分解自身

3、物质，释放能量破坏自身 （分解代谢）,新陈代谢,营养物质,消化系统,氧气,泌尿肺 皮肤,血 液,各组织细胞,储存能量构成自身物质,氧化分解,能量,代谢终产物,血液,体 外,同化作用,异化作用,呼吸系统,自我复制 是生命物质另一个重要特征 分子水平 DNA的半保留复制 细胞水平 表现为细胞分裂 个体水平 表现为个体增殖,一、生命起源的概述 自古以来，有关生命起源出现过多种假说 神造论上帝创造万物，最后造人。 (见圣经故事) 自然发生论生物是从非生物环境中自然发生出来的 腐肉生蛆 腐草为萤 白石化羊 宇生论地球上生命来自宇宙空间别的星球。仍留下问题：“别的星球上生命如何起源”。,第二节 生命的起源

4、,18世纪以前： 从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇 从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙 从潮湿的土壤里钻出了老鼠 植物只能通过种子的萌发才能产生 卵的孵化产生了昆虫和家禽等 如何通过实验来解决这个难题？,17 世纪意大利医生F. Redi 用实验证明腐肉不能生出苍蝇,18世纪意大利科学家Spallanzani的实验,置于烧瓶中的肉汤加热沸腾后让其冷却，开口的烧瓶中很快就繁殖生长出许多微生物；但加了瓶塞与外界隔离的烧瓶中就没有出现微生物。 这一实验结果为解决上述的争论提供了重要的线索。,生生论Pasteur的实验,结论：“所有生物只能来源于生物，从非生命物质中绝对不可能随时自发地产生出新

5、的生命个体”。,化学起源论,Oparin(俄) Haldane(英) 原始地球环境可以产生组成生物体的糖、脂类、蛋白质和核酸等大分子结构单元，甚至到生物多分子体系。,二、生命起源的基本条件,原始大气 还原性 生命化学演化的最初场所,能源 热能 太阳能 放电 生命化学演化的催化剂,原始海洋 生命化学演化的中心,原始地球条件： 没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解； 能量输入紫外线辐射；,其他因素如粘土矿物的化学催化作用、太阳和紫外线辐射对有机分子的浓缩作用、火山爆发形成的特殊环境和条件等,三、生命起源的主要阶段,1.无机小分子生成有机小分子 1953年，美国芝加哥大学的Miller根据原始

6、地球的还原大气条件设计了一套密闭循环实验装置，模拟和验证了非生命有机分子在原始地球环境中生成生物分子结构单元的化学动力学过程。,米勒及其实验,（1953 和1991）,2 . 有机小分子形成生物大分子,陆相起源派:认为由有机小分子物质聚合成大分子的反应，是在火山附近局部地区的高温条件下发生的，生成的大分子再经雨水冲刷到海洋中。例如福克斯实验室证实，无水的氨基酸(一份天冬氨酸，一份谷氨酸和一份蛋白质常有的16种其它氨基酸的等摩尔混合物)在高于100。C的温度下缩合成类蛋白的蛋白质样多聚物。,海相起源派 原始海洋里氨基酸和核苷酸可附着在粘土等物的活性表面上，在有适当的缩合剂(如当时可能有羟胺类化合

7、物)的条件下，可发生聚合反应。 赤掘四郎(日):聚甘氨酸是地球上产生的最原始的蛋白质(前蛋白质)。 卡恰尔斯基:蒙脱土(天然粘土)作催化剂，使氨基酸发生聚合作用，形成多达2040氨基酸单位的多肽。,3 . 生物大分子组成多分子体系,Oparin的团聚体学说 蛋白质和核酸等生物大分子聚合在团聚体内并具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著区别于外部的溶液环境。团聚体是一种多分子体系，它具有一定的生命现象。,Fox的微球体,微球体可以从外界吸收更多的生物多聚体分子，使得微球体上产生出芽，甚至形成新的微球体。,4.多分子体系演变成原始生命,第一, “只建立在蛋白质基础上的生命类型” 第二，“建立

8、在核酸基础上但没有蛋白质密码的生命类型” 第三，“建立在核酸和蛋白质基础上的生命”类型,知识网络结构,生命的起源,无机小分子物质,生成,形成,组成,演变,第一阶段,场所,实验,第二阶段,场所,过程,第三阶段,场所,过程,第四阶段,场所,过程,原始大气,1953、美国米勒,原始海洋,聚合、缩合,原始海洋,原始海洋,浓缩、凝聚,长期演变、 相互作用,特点,特点,原始界膜和原始的 物质交换,原始新陈代谢和繁殖,有机小分子物质,生物大分子物质,多分子体系,原始生命,第一阶段,实验,四、生命起源中的关键因素,1原始膜的形成生命作为一个独立的体系存在，首先需要有一定的界面膜 2.遗传密码的起源问题，也就是生物体内转录和翻译(即核酸与蛋白质之间信息传递)系统是怎样形成的问题,五、生命起源研究中的其他问题,生命起源是否仍在继续