第1-章-生命起源课件

第1 章 生命起源Hi,大家好！大家好！我我跳！跳！我也是我也是难得难得有闲空出来散散步有闲空出来散散步你你够够我我帅帅吗？吗？生物都有哪些特征呢？生物都有哪些特征呢？1.生物体具有共同的结构基础生物体具有共同的结构基础除病毒外，生物除病毒外，生物体都是由细胞构成的。体都是由细胞构成的。2.生物体都有新陈代谢作用生物体都有新陈代谢作用新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称称3.生物体都有应激性生物体都有应激性4.生物体都有生长、发育和繁殖的现象生物体都有生长、发育和繁殖的现象5.生物体都有遗传和变异的特性生物体都有遗传和变异的特性6.生物能适应一定的环境，也能影响环境生物能适应一定的环境，也能影响环境1.1.生物体具有共同的结构基础生物体具有共同的结构基础除病毒外，生物体都是由细胞构成的。除病毒外，生物体都是由细胞构成的。HIVHIV模式图模式图HIVHIV攻击人的攻击人的T T细胞细胞人类免疫缺陷病毒2.2.生物体都有新陈代谢作用生物体都有新陈代谢作用新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称3.3.生物体都有应激性生物体都有应激性4.4.生物体都有生长、发育和繁殖的现象生物体都有生长、发育和繁殖的现象遗传遗传5.5.生物体都有遗传和变异的特性生物体都有遗传和变异的特性6.6.生物能适应一定的环境，也能影响环境生物能适应一定的环境，也能影响环境为什么要学习生物学为什么要学习生物学？威胁人类健康的四大威胁人类健康的四大“杀手杀手”1.1.癌症癌症2.心血管病3.艾滋病4.糖尿病1.癌症严重危害人类健康癌症严重危害人类健康常见人类癌症常见人类癌症 吸烟（每日超过吸烟（每日超过2 2包，包，1010年以上）可诱发年以上）可诱发肺癌肺癌 被动吸烟（被动吸烟（2222年以上）可诱发年以上）可诱发肺癌与喉癌肺癌与喉癌 经常接触放射线者，易诱发经常接触放射线者，易诱发肺癌与白血病肺癌与白血病 长期使用化学性染发剂可诱发长期使用化学性染发剂可诱发淋巴癌淋巴癌 经常在太阳下曝晒，可诱发经常在太阳下曝晒，可诱发皮肤癌皮肤癌 酗酒可诱发酗酒可诱发咽喉癌咽喉癌 新鲜水果及蔬菜摄入不足可诱发新鲜水果及蔬菜摄入不足可诱发肺癌肺癌 牛肉、羊肉摄入量过大，可诱发牛肉、羊肉摄入量过大，可诱发结肠癌结肠癌 高盐咸食者，易患高盐咸食者，易患胃癌胃癌2.新的传染病使人恐惧新的传染病使人恐惧风疹样皮疹麻疹样皮疹如今，这一预言开始得到证实：v克隆动物的诞生vDNA在身份鉴定中的运用v人类基因组计划的实施v转基因食品的出现v生物制药的发展v各种抗病毒疫苗的研发初中生物知识初中生物知识基础基础中专生物知识中专生物知识如：细胞的结构如：细胞的结构细胞的各种生命细胞的各种生命活动、组织、器活动、组织、器官、系统、遗传官、系统、遗传和变异、生物的和变异、生物的类群类群生物学习什么内容？生物学习什么内容？生物课学习的基本要求生物课学习的基本要求v基本概念的掌握基本概念的掌握v基本原理的理解基本原理的理解v基本方法的应用基本方法的应用v识图能力识图能力v表达能力表达能力v获取信息的能力获取信息的能力三三 怎样学好生物怎样学好生物1、用好教材用好教材2、研读课本，归纳整理使知识条理化、系统化、研读课本，归纳整理使知识条理化、系统化3、做好笔记、做好笔记（课本没有的，重难点，典型事例）（课本没有的，重难点，典型事例）4、认真完成预习学案、认真完成预习学案、认真听课认真听课、重视练习和、重视练习和反思、及时复习。反思、及时复习。5、细心观察、理论联系实际。、细心观察、理论联系实际。6、记忆是起点，理解是终点、记忆是起点，理解是终点7、培养兴趣、培养兴趣科学家访谈科学家访谈v邹承鲁是谁？邹承鲁是谁？v他做了什么事情，有什么意义或影响？他做了什么事情，有什么意义或影响？v从邹老的科学研究中，你领悟到科学研究有从邹老的科学研究中，你领悟到科学研究有哪些特点？哪些特点？v对你学习生物有什么启发？对你学习生物有什么启发？精子游向卵细胞精子游向卵细胞血管里的血细胞血管里的血细胞转基因玉米转基因玉米转基因鱼转基因鱼无籽西瓜无籽西瓜玫瑰玫瑰白化病人白化病人愉快相处愉快相处共同进步共同进步生命的本质生命的本质?一、什么是生命？一、什么是生命？微生物微生物1010万多种万多种;植物植物3030多万种多万种;动物动物150150多万种多万种已经已经发现发现生物生物什么是生命？什么是生命？1.1.化学成分的同一性化学成分的同一性组组成成生生物物体体的的化化学学元元素素：主主要要有有C C、H H、O O、N N、P P、S S、CaCa、MgMg、FeFe、CuCu、ZnZn等等45-6045-60种元素种元素组组成成生生物物的的基基础础生生物物大大分分子子，包包括括4 4种种核核苷苷酸酸、2020种氨基酸，以及糖类、脂类等种氨基酸，以及糖类、脂类等 生命的基本特征：生命的基本特征：这些成分是生物构建和一切生命活动这些成分是生物构建和一切生命活动赖以进行的基础赖以进行的基础a a是否存在非细胞形式的生命？是否存在非细胞形式的生命？b.b.在化学进化过程中是先有蛋白质分子还是先有核酸分子？在化学进化过程中是先有蛋白质分子还是先有核酸分子？缺乏判断生命的标准：从分子如何过渡到细胞？一个有膜界缺乏判断生命的标准：从分子如何过渡到细胞？一个有膜界并能与外界交换物质的胶体结构（如微球体）算不算生命？并能与外界交换物质的胶体结构（如微球体）算不算生命？病毒：包含蛋白质外壳的病毒：包含蛋白质外壳的DNADNA或或RNARNA分子分子类病毒：无蛋白质外壳的（裸露的）类病毒：无蛋白质外壳的（裸露的）RNARNA分子分子 能复制，但不能独立复制，需要靠感染或寄生能复制，但不能独立复制，需要靠感染或寄生于一个活细胞，并藉助于活细胞的酶系统及其他条于一个活细胞，并藉助于活细胞的酶系统及其他条件才能进行复制。件才能进行复制。1 1）非细胞形式）非细胞形式2 2）先有蛋白质）先有蛋白质 or or 现有核酸？现有核酸？蛋白起源学说：氨基酸和磷的化合物蛋白起源学说：氨基酸和磷的化合物磷酰化氨基磷酰化氨基 酸可以同时产生蛋白质和核酸酸可以同时产生蛋白质和核酸 核酸起源说：起源于核酸起源说：起源于RNARNA分子，分子，RNARNA具有酶的功能，具有酶的功能，在在RNARNA分子剪切过程中起催化作用。分子剪切过程中起催化作用。=无蛋白质参无蛋白质参 与情况下，与情况下，RNARNA能合成寡聚核苷酸；蛋白质合成后，能合成寡聚核苷酸；蛋白质合成后，逐渐取代了逐渐取代了RNARNA的生物催化功能，现在只有部分的生物催化功能，现在只有部分RNARNA 具有酶的功能。具有酶的功能。a.a.生命最初是由核酸和蛋白质（或许还有类脂）组成生命最初是由核酸和蛋白质（或许还有类脂）组成 的大分子系统的大分子系统，在这个大分子系统内，氨基酸与核，在这个大分子系统内，氨基酸与核 苷酸之间的关系通过相互作用和随机固定而逐步确立苷酸之间的关系通过相互作用和随机固定而逐步确立b.b.不存在分子状态的生命形式不存在分子状态的生命形式，蛋白质与核酸一旦产生，蛋白质与核酸一旦产生，必须必须包含在类脂形成的膜结构之内包含在类脂形成的膜结构之内才能形成独立的生才能形成独立的生 命形式。命形式。是高度组织化的是高度组织化的物质结构物质结构，核酸、蛋白质等相互，核酸、蛋白质等相互作用的生物大分子构成其作用的生物大分子构成其分子基础分子基础，通过生物膜结构，通过生物膜结构实现其内、外之间和内部的实现其内、外之间和内部的分隔化分隔化，其内部的无数相，其内部的无数相关的生物化学反应循环通过耦联，并借助分隔化的结关的生物化学反应循环通过耦联，并借助分隔化的结构而组成高度有序的、紧凑的构而组成高度有序的、紧凑的生物化学反应网系统生物化学反应网系统，这个系统靠这个系统靠外界能量输入和内、外物质交换外界能量输入和内、外物质交换而保持其而保持其低熵水平的远离热力学平衡态的有序状态，同时实现低熵水平的远离热力学平衡态的有序状态，同时实现其其自身复制自身复制（再生产）。（再生产）。生命的定义：生命的定义：生命与生物v生物就是这个世界上一切有生命的物体的总称生命是物体的一种表现形式，是生物所具有的一种能力。v比如有生命的动物都具有生长发育能力、新陈代谢能力、应激能力、适应一定的环境的能力；死了的动物都不具有这些能力。有生命的植物都具有繁殖能力、生长能力、新陈代谢能力、应激能力、适应一定的环境的能力；死了的植物都不具有这些能力。有关生物的定义v生物简单地说就是指有生命的个体。v生物最重要和基本的特征就是能进行新陈代谢和遗传。v自然界是由生物和非生物组成，非生物包括物质和能量。v新陈代谢是生物与非生物的最本质的区别。有关新陈代谢v新陈代谢是生物体内与外界不断地进行物质和能量的交换，在体内不断地进行物质和能量的转化的过程。v新陈代谢是生物不断进行自我更新的过程，如果新陈代谢停止了，生命也就结束了。v所以新陈代谢是生物的最基本特征。生物的基本特征v1.有共同的物质基础和基本结构（细胞）；v2.能进行新陈代谢；v3.有应激性；v4.能进行生长、发育和生殖；v5.具有遗传和变异性；v6.能适应并影响环境。有关生物的讨论有关生物的讨论v一、不论鸡蛋是否受精，它都不属于生物。而是多细胞生物的一种细胞和衍生物，因为不具有独立代谢和遗传的能力，所以不是生物，但是它属于生命科学研究的对象。马王堆出土的莲子，2000多年间仍进行着微弱的生命活动。这里的莲子，不属于生物，但具备成为生物的条件。一旦它进入合适的环境，照样可以生根开花结果。v二、地球上没有一个生物个体是单一的生命体，一个人，看上去是单一的，有独立的行为和思维，但是，在他的体内外，同时存在很多其它的生物个体或群体：比如眼睛里的沙眼衣原体，肠道中的大肠杆菌。人体是一个生物混合体，寄生在人体肠道的蛔虫也是一个生物混合体，它的体内同时存在很多细菌病毒，在沙门氏杆菌的体内还有某些病毒的存在，在这些病毒的体内也可能存在某些噬菌体。所以，生物混合体是一个很复杂的生物群体。有关生物的讨论有关生物的讨论v三、人类的智力不是单一存在的，遗传会影响智力的高低。但是，在其发展过程中，由于历史条件不同，周围环境的差异，每个人的能力未必都能得到比较充分的发挥，智力的发挥也受到外界的直接限制，一个人的智力再好，如果生活在几千年前，一样不能造出原子弹，所以人类的智力是一个人类历史整体传播的过程。有关生物的讨论有关生物的讨论生物多样性生物多样性v地球上生物圈中所有的生物，即动物、植物、微生物。v联合国环境署最新发布的一份报告称，地球上共有870万种生物，其中包括650万种陆地生物和220万种海洋生物。v870万种生物是个什么概念？假如我们能活100岁，假如我们从一出生就开始每天不间断地参观各种生物，那么每天需要参观200多种生物。当然，你不可能见到这么多生物。生物的保护生物的保护v生物灭绝的原因是多方面的。其中最主要的是人口的快速增长。科学家称，当今物种灭绝的主要原因是人的活动导致了生物栖息地大面积消失和环境破坏。人类在目前的地球上处于绝对的“霸主”地位，对任何事件的考虑都是以自己为中心的，这将不可避免地影响其他生物的发展，生物多样性的单调是必然的。世界上的生物物种正在以每天几十种的速度消失。这是地球资源的巨大损失，因为物种一旦消失，就永不再生。保护生物，从我做起v减少伐树，身体力行支持低碳生活拒绝使用食用皮草、鱼翅、熊胆等从动物身上得来的东西管住自己的嘴，不要吃；管住自己的手，不要破坏环境；管住自己的钱包，不要买野生动物制品；管住自己的心，不要见死不救，在自己有能力的情况下；还有就是大家多留心一点濒临灭绝的动物：v糜鹿（全世界3000头）、华南虎（50头）、雪豹（100-2000头）、扬子鳄（1500只）、白暨豚（100只）、大熊猫（1000只）、黑犀牛（3500头）、指猴（9只）、绒毛蛛猴（100只）、滇金丝猴（1000只）、野金丝猴（700只）、白眉长臂猴（70只）藏羚羊东北虎朱鹮、麋鹿华南虎（广东）雪豹扬子鳄（浙江）白暨豚（昆明）大熊猫黑犀牛指猴绒毛蛛猴（巴西）白眉长臂猿藏羚羊（西藏）东北虎朱鹮两面性两面性vDDT的发明的发明 1、创世说：圣经、创世说：圣经上帝上帝7 7天之内创造了万物天之内创造了万物 在在16501650年，一位爱尔兰大主教根据圣经上所描述的，计算年，一位爱尔兰大主教根据圣经上所描述的，计算出上帝创世的确切时间是公元前出上帝创世的确切时间是公元前40044004年，而另一位牧师甚至把创年，而另一位牧师甚至把创世时间更加精确地计算到公元前世时间更加精确地计算到公元前40044004年年1010月月2323号上午九点钟。号上午九点钟。即生命起源距今的话，是六千年前，这当然不是真的。即生命起源距今的话，是六千年前，这当然不是真的。2 2、科学：化石证据、科学：化石证据 迄今为止，最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约三迄今为止，最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约三 十五亿年前，这些化石类似于现在的蓝藻，大小只有几个微米十五亿年前，这些化石类似于现在的蓝藻，大小只有几个微米 到几十个微米，肉眼看不见，是一些原始的生命到几十个微米，肉眼看不见，是一些原始的生命 生命起源它不晚于三十五亿年生命起源它不晚于三十五亿年 地球的形成年龄大约在地球的形成年龄大约在4646亿年前亿年前 生命起源在生命起源在4646亿年到亿年到3535亿年之间亿年之间 地壳形成地壳形成(45(45亿年前亿年前)火成岩火成岩(45(45亿年前亿年前)水成岩水成岩(38(38亿年前亿年前)原始海洋原始海洋(38(38亿年前亿年前)地球上是地球上是无生命的无生命的据地质学研究：据地质学研究：原核生物蓝细菌（原核生物蓝细菌（3535亿年前）亿年前）多细胞生物如叶藻（多细胞生物如叶藻（6 6亿年前）亿年前）主宰主宰15151717亿年亿年真核生物（真核生物（18182020亿年前）亿年前）多细胞植物多细胞植物多细胞动物（多细胞动物（5.55.5亿亿-5.7-5.7亿年前）亿年前）生物的生物的演化演化 在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和陨石在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和陨石的撞击，它是不适合生命的生存。的撞击，它是不适合生命的生存。地球上生命起源的时间不早于地球上生命起源的时间不早于4040亿年亿年 在格陵兰的在格陵兰的38.538.5亿年的岩石中发现了碳，并且是有机亿年的岩石中发现了碳，并且是有机碳，是来源于生物体。碳，是来源于生物体。生命起源的时间缩短至距今生命起源的时间缩短至距今4040亿年到亿年到3838亿年之亿年之 间，即间，即2 2亿年期间由无机物产生了最原始的生命亿年期间由无机物产生了最原始的生命生命起源的时间为生命起源的时间为距今距今4040亿年到亿年到3838亿年亿年（二）生命是如何起源的（二）生命是如何起源的基督教：上帝在七天之内创造了世间之万物，基督教：上帝在七天之内创造了世间之万物，包括宇宙，创造了光、陆地、海洋、包括宇宙，创造了光、陆地、海洋、各种动物、男人、女人以及伊甸园中各种动物、男人、女人以及伊甸园中 的草木、花果与蔬菜的草木、花果与蔬菜 圣经圣经 中国：女娲造人，女娲是大地里生长出来的女神中国：女娲造人，女娲是大地里生长出来的女神1.1.创世说创世说2.2.自生论自生论 希腊人：昆虫生于土壤，它从去年留下的卵壳中希腊人：昆虫生于土壤，它从去年留下的卵壳中 破壳而出；种子从泥土里萌发破壳而出；种子从泥土里萌发 =不是生命的起源，而是生命的延续不是生命的起源，而是生命的延续 埃及人：生命来自于尼罗河埃及人：生命来自于尼罗河 中国：腐草生萤中国：腐草生萤 生命可随时从非生命物质直接产生出来。生命可随时从非生命物质直接产生出来。有生源论：生命就像非生命物质一样，是宇宙或者地球有生源论：生命就像非生命物质一样，是宇宙或者地球上固有的、永恒的物质存在，早在地球形成之前就存在上固有的、永恒的物质存在，早在地球形成之前就存在于宇宙中。于宇宙中。3.3.有生源论有生源论宇宙胚种论宇宙胚种论 =生命同物质如碳、碳化合物及物质运动的力一样，生命同物质如碳、碳化合物及物质运动的力一样，固有存在。固有存在。“生命正像物质本身那样古老，那样永恒，而关于生命起源生命正像物质本身那样古老，那样永恒，而关于生命起源的一切争论在我看来已由这个简单的假定解决了。事实上为什么的一切争论在我看来已由这个简单的假定解决了。事实上为什么不应当设想有机生命正像碳和它的化合物一样，或者正像不可创不应当设想有机生命正像碳和它的化合物一样，或者正像不可创造和不可消灭的所有物质一样，像永远和宇宙空间的物质运动联造和不可消灭的所有物质一样，像永远和宇宙空间的物质运动联结在一起的力一样是原来就有的呢结在一起的力一样是原来就有的呢”自然辩证法自然辩证法 1 1）生命必须的酶，像蛋白质，和遗传物质的形成，需要）生命必须的酶，像蛋白质，和遗传物质的形成，需要数亿年的时间，从地壳形成到最早的细胞生命出现之间的数亿年的时间，从地壳形成到最早的细胞生命出现之间的时距仅时距仅2 2亿年，相对说来是很短的，不足以完成这些过程；亿年，相对说来是很短的，不足以完成这些过程；2 2）天体化学研究证明宇宙空间的星际物质以及其他天体中）天体化学研究证明宇宙空间的星际物质以及其他天体中含有大量上百种有机分子；含有大量上百种有机分子；3 3）有证据表明地球以外的有机分子曾经通过某些途径到达）有证据表明地球以外的有机分子曾经通过某些途径到达地球表面。地球表面。=生命一定是以孢子或者其他生命的形式，从宇宙生命一定是以孢子或者其他生命的形式，从宇宙的某个地方通过光压、陨石、彗星撞击或其他运载工具而的某个地方通过光压、陨石、彗星撞击或其他运载工具而到达地球。到达地球。宇宙胚种论：宇宙胚种论：陨石：陨石：1 1）D D型和型和L L型氨基酸混合存在，而地球型氨基酸混合存在，而地球上组成生命的氨基酸均是上组成生命的氨基酸均是L L型；型；2 2）坠落地球过程中保持能够维持生命的温度；）坠落地球过程中保持能够维持生命的温度；3 3）在二三十亿年的陨石中大量发现原核细胞和）在二三十亿年的陨石中大量发现原核细胞和真核细胞真核细胞 彗星：彗星尾部含有冰粒和有机物，被学者们称之为彗星：彗星尾部含有冰粒和有机物，被学者们称之为“脏雪球脏雪球”。=在地球演化早期，星际有机分子可星际有机分子可能通过彗星尾部对地球的能通过彗星尾部对地球的“轰击轰击”而大量地进入地球，而大量地进入地球，成为前生命化学进化的基本原料。成为前生命化学进化的基本原料。地球演化早期极可能是高温炽热状态，地球演化早期极可能是高温炽热状态，外来的有机分子进入地球会很快分解。外来的有机分子进入地球会很快分解。月球：月球被认为是月球：月球被认为是4040亿年前，一颗大的行星撞击地亿年前，一颗大的行星撞击地球，球，而从地球上迸发出去。而从地球上迸发出去。前苏联和美国的宇航员登陆的成功，证实月球是前苏联和美国的宇航员登陆的成功，证实月球是一个没有生命，没有水，没有氧气，不适合生命生一个没有生命，没有水，没有氧气，不适合生命生存的荒漠的星体。存的荒漠的星体。火星：火星的物质成分跟地球非常近似，它的轨道也跟火星：火星的物质成分跟地球非常近似，它的轨道也跟地球非常近似。地球非常近似。在火星上寻找是不是有活的生命？在火星上寻找是不是有活的生命？寻找液态水寻找液态水 寻找与生命有关的化合物寻找与生命有关的化合物 19571957年美国的海盗号航天器发回到地球的信息时，年美国的海盗号航天器发回到地球的信息时，火星上没有生命，没有液态水的存在，它是一个荒火星上没有生命，没有液态水的存在，它是一个荒芜干渴的红色的星球芜干渴的红色的星球 2020世纪世纪9090年代，美国宇航局通过火星探测者号、年代，美国宇航局通过火星探测者号、火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的图片，显示火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的图片，显示火星上过去很可能有过液态水的存在。火星上过去很可能有过液态水的存在。火星上有类似于像地球某地区发生大洪水、山前的冲积扇火星上有类似于像地球某地区发生大洪水、山前的冲积扇的构造，还有像地球上干涸的河床的河道，还有水侵蚀岩石的的构造，还有像地球上干涸的河床的河道，还有水侵蚀岩石的痕迹；在火星的两极，发现了类似于地球上冻土解冻的情况，痕迹；在火星的两极，发现了类似于地球上冻土解冻的情况，火星陨石：火星陨石：19841984年发现于南极的冰盖上，距今年发现于南极的冰盖上，距今4040忆年。忆年。火星的证据：火星的证据：陨石里面含有数种沉积矿物陨石里面含有数种沉积矿物 陨石的表面有多种多环的芳香烃陨石的表面有多种多环的芳香烃 具有几百个纳米大小的形态非常类似细菌的生物化石具有几百个纳米大小的形态非常类似细菌的生物化石 是否为被南极冰盖污染所呈现的假象？是否为被南极冰盖污染所呈现的假象？=木星的第二个卫星：该卫星的表面有大量多起裂痕木星的第二个卫星：该卫星的表面有大量多起裂痕 存在，星球是由固态的冰组成，存在，星球是由固态的冰组成，=固态的冰曾经溶化为液态的水，有液态水存在固态的冰曾经溶化为液态的水，有液态水存在两个疑问：两个疑问：1 1）生命是否能在宇宙中进行长期的迁移？还能不能够存）生命是否能在宇宙中进行长期的迁移？还能不能够存活？天体之间的距离是以光年为计算的，天体之间交流活？天体之间的距离是以光年为计算的，天体之间交流可能需要成千上万年；从一个星球到了另外一个星球，可能需要成千上万年；从一个星球到了另外一个星球，在这种真空里面，暴露在这种大量的宇宙射线之中，活的在这种真空里面，暴露在这种大量的宇宙射线之中，活的生命它是不是在千万年中还能够继续萌发呢？生命它是不是在千万年中还能够继续萌发呢？2 2）从无机分子到有机化合物的过程，其它星球可能可以形）从无机分子到有机化合物的过程，其它星球可能可以形成，但在地球上也能够形成。成，但在地球上也能够形成。认为在原始地球条件下，无机物可以转化为有机物，认为在原始地球条件下，无机物可以转化为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到出现有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到出现原始的生命体。原始的生命体。最初由苏联学者最初由苏联学者A.I.A.I.奥巴林（奥巴林（19241924）和英国）和英国学者学者J.B.S.J.B.S.霍尔丹（霍尔丹（19291929）提出，已为越来越多的科）提出，已为越来越多的科学事实所证实学事实所证实 4.4.化学进化论化学进化论 老子的老子的道德经道德经：道生一，一生二，二生三，：道生一，一生二，二生三，三生万物三生万物生命起源模式小分子无机物（无氧的还原性气体如甲烷、小分子无机物（无氧的还原性气体如甲烷、氨、氢气、水等）氨、氢气、水等）小分子有机物（如核苷酸、氨基酸等）小分子有机物（如核苷酸、氨基酸等）高分子有机物（如蛋白质、核酸等）高分子有机物（如蛋白质、核酸等）多分子体系（可与外界进行简单的物质交换）多分子体系（可与外界进行简单的物质交换）最早生命（具有原始新陈代谢功能，并能自我繁殖）最早生命（具有原始新陈代谢功能，并能自我繁殖）在原始海洋中彼此作用在原始海洋中彼此作用冷凝汇流成海洋，在紫外光、雷电、冷凝汇流成海洋，在紫外光、雷电、宇宙射线等能量作用下宇宙射线等能量作用下浓度增加，在某种情况下，被分离、凝聚浓度增加，在某种情况下，被分离、凝聚成小滴成小滴蛋白质和核酸相互作用等蛋白质和核酸相互作用等化学进化论的实验证据：化学进化论的实验证据：1.1.由由甲烷、氨、氢气、水甲烷、氨、氢气、水小分子无机物合成小分子有机物小分子无机物合成小分子有机物1)19851)1985年发现年发现6666种星际分子种星际分子,其中包含大量的甲烷和氰化氢；其中包含大量的甲烷和氰化氢；2 2）19691969年年9 9月月2828日堕落在澳大利亚东南部麦启逊镇的陨石，经日堕落在澳大利亚东南部麦启逊镇的陨石，经分析，内有分析，内有1818种氨基酸，有数种是生物体含有的。种氨基酸，有数种是生物体含有的。3 3）已被米勒实验证实：）已被米勒实验证实：将氨气、氢气，还有水、一氧化碳放在将氨气、氢气，还有水、一氧化碳放在密封的瓶子里，利用电火花模拟省电，结果产生大量的氨基酸密封的瓶子里，利用电火花模拟省电，结果产生大量的氨基酸 2.2.由小分子有机物合成高分子的有机物由小分子有机物合成高分子的有机物 蛋白质、核酸的合成已被实验证实蛋白质、核酸的合成已被实验证实3.3.高分子的有机物合成多分子体系高分子的有机物合成多分子体系 生物大分子必须组成体系、形成界膜才能与周围环境明确分开，生物大分子必须组成体系、形成界膜才能与周围环境明确分开，才可能进一步演变：才可能进一步演变：1 1）团聚体模型；）团聚体模型；2 2）微球体模型）微球体模型（1 1）团聚体模型）团聚体模型 奥巴林将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混和在一起，在奥巴林将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混和在一起，在显微显微镜下看到无数的小滴，称为团聚体。后来发现蛋白质与糖类、镜下看到无数的小滴，称为团聚体。后来发现蛋白质与糖类、蛋白蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸的水溶液相混，均可能形成团聚体。质与蛋白质、蛋白质与核酸的水溶液相混，均可能形成团聚体。能模拟最简单的合成作用和分解作用。能模拟最简单的合成作用和分解作用。（2 2）微球体模型）微球体模型 S.W.S.W.福克斯等将各种氨基酸混合在一起加热至福克斯等将各种氨基酸混合在一起加热至170170，数小，数小时时后后在水中形成在水中形成一些具有蛋白质特性一些具有蛋白质特性“类蛋白类蛋白”物质。物质。=两种都有膜边界（但不是类脂膜），能与外界溶液进行两种都有膜边界（但不是类脂膜），能与外界溶液进行物质交换，能增大体积（生长），并能繁殖（出芽、分裂），物质交换，能增大体积（生长），并能繁殖（出芽、分裂），具有简单的生命特征。具有简单的生命特征。原始气体冷凝原始气体冷凝汇流成原始海洋汇流成原始海洋火山爆发和闪电火山爆发和闪电的能量使气体合的能量使气体合成简单有机物，成简单有机物，“原始汤原始汤”溅到岩石上的氨溅到岩石上的氨基酸聚合成肽链基酸聚合成肽链又重新回到水中又重新回到水中各种大分子进化各种大分子进化成原核细胞和真成原核细胞和真核细胞核细胞尚未证实尚未证实生命起源模式 从喷口中喷出高温热水、还原从喷口中喷出高温热水、还原性气体（性气体（H2SH2S，H2H2，CH4CH4）和多）和多种金属，金属硫化物沉淀积聚种金属，金属硫化物沉淀积聚在喷口附近并堆积形成在喷口附近并堆积形成“黑烟囱黑烟囱”。这里生存着极端嗜热细菌和其这里生存着极端嗜热细菌和其他生物。由喷口向外形成的温度他生物。由喷口向外形成的温度梯度和化学梯度以及高温、还原梯度和化学梯度以及高温、还原性环境很接近前生命化学进化与性环境很接近前生命化学进化与生命起源所要求的条件。生命起源所要求的条件。在澳大利亚距今大概在澳大利亚距今大概3232亿年亿年左右的火山沉积化石里面发现了左右的火山沉积化石里面发现了大量的保存完好的丝状体。大量的保存完好的丝状体。生命生命生命起源于海底热泉，俗称生命起源于海底热泉，俗称“黑烟囱黑烟囱”的附近。的附近。证据：证据：嗜热微生物适应地球早期的高温环境嗜热微生物适应地球早期的高温环境 含有大量的还原性气体含有大量的还原性气体 高温的热水环境有利于小分子的有机化合物脱水，高温的热水环境有利于小分子的有机化合物脱水，聚合成有机高分子聚合成有机高分子 热泉口向外层海水之间它有一个温度和水化学鉴热泉口向外层海水之间它有一个温度和水化学鉴 别的梯度，有利于各种化学的连续反映别的梯度，有利于各种化学的连续反映 现在热泉中的生物，证实为生物进化树中生物演现在热泉中的生物，证实为生物进化树中生物演化化 速度的最根部的类型速度的最根部的类型 1 1、能自我复制的生物大分子、能自我复制的生物大分子系统的建立系统的建立2 2、遗传密码的起源：怎样将遗传密码的起源：怎样将蛋白质纳入核酸的自我蛋白质纳入核酸的自我复制系统的控制中？复制系统的控制中？3 3、分隔是怎么形成的？没有、分隔是怎么形成的？没有具体论证团聚体或具体论证团聚体或微粒体是如何过微粒体是如何过渡到细胞渡到细胞三、生命的物质基础三、生命的物质基础v遗传信息的存储和传递者遗传信息的存储和传递者核酸核酸v遗传信息的表达者遗传信息的表达者蛋白质蛋白质v生命过程的碳源和能源生命过程的碳源和能源糖类糖类v生命体的重要构件和储能物质生命体的重要构件和储能物质脂类脂类v维持生命的重要小分子物质维持生命的重要小分子物质维生素维生素碱基戊糖磷酸核酸核酸低聚核苷酸低聚核苷酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸戊糖戊糖核苷核苷 碱基碱基相邻的核苷酸之间通过相邻的核苷酸之间通过相邻的核苷酸之间通过相邻的核苷酸之间通过3 3 ,5,5 -磷酸二脂键连接磷酸二脂键连接磷酸二脂键连接磷酸二脂键连接（一）遗传信息的存储和传递者（一）遗传信息的存储和传递者 核酸核酸 嘧啶胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）胸腺嘧啶（T)1、碱 基嘌呤腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）OHOCHCOHHCOHHCH12345CH2OH核糖核糖D-（直链式）（直链式）OCCCCOHHHOHOHHH12345HOH2C核糖核糖D-（呋喃式）（呋喃式）（1）核糖（）核糖（RNA中）中）2、戊 糖 OCCCCOHHHOHHH12345HHOH2C脱氧核糖脱氧核糖2 2D D-（呋喃式）（呋喃式）（2）脱氧核糖）脱氧核糖 （DNA中）中）OCHCHOHHCOHHCH12345CH2OH脱氧核糖脱氧核糖2 2D D-（直链式）（直链式）3.3.核苷酸核苷酸（3，5磷酸二酯键）磷酸二酯键）CCNCHNCNNCHOHHOHHOHHPOHOOH12345OH2CH2NdGMP脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸 CCNHCNCNNCHHOHOHHOHHPOHOOH23451NH2OH2C腺苷酸腺苷酸AMPAGCUAGCTCH2CH2CH2C53注：注：1）相邻的核苷酸以）相邻的核苷酸以3,5磷酸二酯键连接成磷酸二酯键连接成链，即一个核苷酸核糖上第链，即一个核苷酸核糖上第3位的羟基与下位的羟基与下一个核苷酸核糖上第一个核苷酸核糖上第5位的磷酸羟基脱水缩位的磷酸羟基脱水缩合成酯键合成酯键。53OHOPHHOHHHOOOHOPOOHHOHHHOHOPOOHHOHHHOHOPOOHHOHHHO鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶腺腺嘌嘌呤呤胞胞嘧嘧啶啶胸胸腺腺嘧嘧啶啶鸟鸟嘌嘌呤呤PPPP53PAPCPTPGA.B.C.DNA多核苷酸链的结构及其缩写式表示法多核苷酸链的结构及其缩写式表示法PA C T G-H2注：相邻核苷酸之间以注：相邻核苷酸之间以3，5磷酸二酯键磷酸二酯键相连相连成链，即链中每个核苷酸的成链，即链中每个核苷酸的3羟基和羟基和相邻核苷酸的戊糖上的相邻核苷酸的戊糖上的5磷酸相连。磷酸相连。核糖核酸(RNA)分为v信使信使RNA(mRNA)v转运转运RNA(tRNA)v核糖核糖体RNA(rRNA)1 1、mRNAmRNA 概述概述 （1 1）占细胞中）占细胞中RNARNA总量的总量的3 35 5；（2 2）细细胞胞内内mRNAmRNA的的种种类类很很多多，分分子子质质量极不均一；量极不均一；（3 3）mRNAmRNA是三类是三类RNARNA中最不稳定的。中最不稳定的。功能功能 作为模板，直接指导蛋白质的合成。作为模板，直接指导蛋白质的合成。mRNAmRNA结构特点v线形单链结构线形单链结构，携带，携带DNA信息，作为指导合信息，作为指导合成蛋白质的模板成蛋白质的模板v5端有端有甲基化结构甲基化结构，抗水解，抗水解v有有前导序列前导序列v3polyA尾结构尾结构v半衰期短半衰期短(几分钟到几小时几分钟到几小时)最最简简单单是是：转转录录后后，调调转转方方向向的的 7-7-甲甲基基鸟鸟苷苷三三磷磷酸酸，它它与与 mRNA mRNA 原原来来的的5 5端端核核苷酸借苷酸借 5 5ppp5ppp5连接形成连接形成m m7 7GpppNmGpppNm。作作用用：（1 1）作作为为一一种种保保护护装装置置将将mRNA mRNA 5 5端端封封闭闭起起来来，可可使使mRNAmRNA免免受受核核酸酸外外切切酶酶的的水水解解破破坏坏；（2 2）作作为为蛋蛋白白质质合合成成起起始始的的辨认信号，启动和加速翻译过程辨认信号，启动和加速翻译过程。真核细胞的真核细胞的mRNA5 端的帽子结构端的帽子结构注：一些特殊的结构（如真核生物注：一些特殊的结构（如真核生物mRNA的帽子结构）中，核苷酸的帽子结构）中，核苷酸间不是通过间不是通过3，5磷酸二酯键连接的。磷酸二酯键连接的。大多数真核细胞大多数真核细胞mRNAmRNA在在3 3 末端有一个长约末端有一个长约 200 200个核苷酸的个核苷酸的polyA polyA。PolyA PolyA 是在转录后经是在转录后经 polyA polyA聚合酶的作用而添聚合酶的作用而添加上去的。原核生物的加上去的。原核生物的mRNAmRNA一般无一般无3 3PolyAPolyA。功能：功能：与与mRNAmRNA从细胞核到细胞质的从细胞核到细胞质的转移有关转移有关；与与mRNAmRNA的的半衰期即稳定性有关半衰期即稳定性有关（新合成的（新合成的mRNAmRNA其其PolyA PolyA 链长，而衰老的链长，而衰老的mRNAmRNA其其PolyAPolyA链较短）。链较短）。真核细胞的真核细胞的mRNA 3 mRNA 3 末端的结构末端的结构2、tRNA的结构与功能概述：概述：（1 1）tRNAtRNA约占约占RNARNA总量的总量的1515（2 2）通常以游离的状态存在于细胞质中）通常以游离的状态存在于细胞质中（3 3）细胞内）细胞内tRNAtRNA的种类很多，每一种氨基酸的种类很多，每一种氨基酸都有其相应的一种或几种都有其相应的一种或几种 tRNA tRNA。功能：功能：主要是在蛋白质生物合成过程中，携主要是在蛋白质生物合成过程中，携带活化氨基酸，并将其转运到与核糖体结合带活化氨基酸，并将其转运到与核糖体结合的的 mRNA mRNA上用以合成蛋白质，即上用以合成蛋白质，即具有转运氨基具有转运氨基酸和识别密码子的作用酸和识别密码子的作用。碱基排列成三叶草式（clover leaf），大致分为氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码子环、额外环和TC环五部分。tRNAtRNA的的 二级结构与三级结构二级结构与三级结构3、rRNAv概述：概述：约占活细胞中约占活细胞中RNA总量的总量的80%，分子量较高，分子量较高，是细胞质中核糖体的组成成分是细胞质中核糖体的组成成分；核糖体是蛋白质的；核糖体是蛋白质的合成场所。合成场所。v真核生物的核糖体真核生物的核糖体5S、5.8S、18S、28SrRNAv原核生物的核糖体原核生物的核糖体5S、16S、23SrRNArRNA mRNA tRNA 反密码子反密码子氨基酸氨基酸新生肽链新生肽链核糖体核糖体(rRNA+蛋白质）蛋白质）mRNAtRNA（五）核酸的理化性质（五）核酸的理化性质v核酸的一般理化性核酸的一般理化性vDNADNA的变性与复性的变性与复性核酸的一般理化性质：核酸的一般理化性质：（1 1）DNADNA微溶于水，呈酸性，加碱促进溶解，微溶于水，呈酸性，加碱促进溶解，但不溶于有机溶剂；但不溶于有机溶剂；（2 2）核酸和蛋白质一样具有）核酸和蛋白质一样具有变性变性现象，而且变现象，而且变 性性DNADNA在适当的条件下也可在适当的条件下也可复性复性；（3 3）由于核酸组成中的嘌呤、嘧啶碱都具有共）由于核酸组成中的嘌呤、嘧啶碱都具有共 轭双键，因此对紫外光有强烈的吸收，核酸溶液轭双键，因此对紫外光有强烈的吸收，核酸溶液在在 260nm 260nm 附近有一个最大吸收值附近有一个最大吸收值；（4 4）DNADNA的变性和复性都是以碱基互补为基础的变性和复性都是以碱基互补为基础的，因此可以进行的，因此可以进行分子杂交分子杂交。（二）遗传信息的表达者（二）遗传信息的表达者蛋白质蛋白质v氨基酸氨基酸v蛋白质分子的性质蛋白质分子的性质v蛋白质分子的功能蛋白质分子的功能l氨基酸v组成蛋白质的常见氨基酸有组成蛋白质的常见氨基酸有20种，种，通式通式如右图如右图l不变区：不变区：中心碳直接连中心碳直接连H、NH2、COOH。判断是否是氨判断是否是氨基酸，至少含有基酸，至少含有1个氨基和个氨基和1个羧基个羧基可变区：可变区：即即R基团，决定氨基基团，决定氨基酸的种类，酸的种类，结构简式：结构简式：C2H4O2NR20种氨基酸特点特点v组成天然蛋白质的都是组成天然蛋白质的都是L-型氨基酸型氨基酸因为氨基酸因为氨基酸手性碳原子手性碳原子（连接连接一个氨基、一个羧基、一个一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链基团（氢原子和一个侧链基团（R）的存在，当偏振光通过时会）的存在，当偏振光通过时会发生旋转，根据旋转的方向分为左旋和右旋即发生旋转，根据旋转的方向分为左旋和右旋即D系和系和L系系v属两性电解质：属两性电解质：当当R基上有基上有NH2，则为碱性氨基酸，带正电，如精，则为碱性氨基酸，带正电，如精氨酸；当氨酸；当R基上有基上有COOH，则为酸性氨基酸，带负电，则为酸性氨基酸，带负电，如谷氨酸如谷氨酸必需氨基酸v20种氨基酸中有种氨基酸中有8种不能由人体合成，必须从种不能由人体合成，必须从外界摄取，称为外界摄取，称为必需氨基酸必需氨基酸v8种必需氨基酸为种必需氨基酸为缬氨酸、亮氨酸、异亮氨缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、酸、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、赖氨酸赖氨酸1）相邻氨基酸之间通过与中心碳直接相连的）相邻氨基酸之间通过与中心碳直接相连的NH2和和COOH之间脱水，形成多肽链；之间脱水，形成多肽链；2）肽链的首尾端游离各为）肽链的首尾端游离各为NH2，COOH氨基酸通过肽键合成多肽链（蛋白质）氨基酸通过肽键合成多肽链（蛋白质）盐键(离子键）氢键二硫键疏水键氢键氢键疏水键蛋白质的空间作用力也是两性化合物，一端也是两性化合物，一端NH3、一端一端COO空间结构很不稳定（相对于一级结构而言），易受环空间结构很不稳定（相对于一级结构而言），易受环境影响如：境影响如：尿素、鞣酸重金属尿素、鞣酸重金属(汞盐、银盐、铜盐等）中汞盐、银盐、铜盐等）中毒；酸碱、乙醇、等有机物；加热（毒；酸碱、乙醇、等有机物；加热（60）；射线、）；射线、紫外线等，紫外线等，可导致可导致其空间结构发生改变或破坏，使其变其空间结构发生改变或破坏，使其变性，蛋白质生物活性丧失。性，蛋白质生物活性丧失。变性：变性：蛋白质空间结构破坏，从而其溶解度降低，形蛋白质空间结构破坏，从而其溶解度降低，形成沉淀。其一级结构不破坏，即肽链不断开，二硫键也成沉淀。其一级结构不破坏，即肽链不断开，二硫键也不破坏。不破坏。凝固：凝固：是一种深度变性。如鸡蛋煮熟后。是一种深度变性。如鸡蛋煮熟后。凝集：凝集：指血细胞由于某原因相互集合，最终溶血。指血细胞由于某原因相互集合，最终溶血。l 蛋白质分子的性质蛋白质分子的性质l 蛋白质分子的功能蛋白质分子的功能 性状的体现者性状的体现者1）是构成细胞和生物体的主要物质）是构成细胞和生物体的主要物质2）运输功能）运输功能3）催化功能）催化功能4）调节功能）调节功能5）免疫功能）免疫功能6）能源功能）能源功能结构多样性结构多样性功能多样性功能多样性基因多样性基因多样性1.生命活动所需能量来源；2.重要的中间代谢产物；3.构成生物大分子；4.分子识别作用。组成：C:H:O=1:2:1功能：（三）生命过程的碳源和能源（三）生命过程的碳源和能源糖类糖类糖的分类v单糖-构成各种糖分子的基本单位v双糖-2个单糖分子连接（通过糖苷键）v多糖3个以上单糖分子的连接v结合糖-指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。主要有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂、脂多糖、肽聚糖、糖核酸等单糖分类己糖丙糖戊糖丁糖双糖v麦芽糖(maltose)两分子葡萄糖由糖苷键连接，具还原性v蔗糖(sucrose)由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖苷键连接而成，无还原性食用的糖主要是蔗糖v乳糖(lactose)半乳糖和葡萄糖结合而成存在于哺乳动物的乳汁中麦芽糖麦芽糖多糖v均一多糖淀粉植物细胞（谷粒，块根，果实）糖原动物细胞（如肝细胞中的糖原）纤维素植物细胞木材-50%纤维素，棉花-90%纤维素v非均一多糖透明质酸软骨素由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子淀粉淀粉肌糖原肌糖原纤维素纤维素（四）生命体的重要构件和储（四）生命体的重要构件和储能物质能物质脂类脂类v中性脂肪和油：中性脂肪和油：由甘油和脂肪酸结合而成v类脂类脂(lipoid)磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇萜类萜类由C、H、O组成，H:O远大于2，不溶于水，能溶于非极性溶剂，类别较多，结构差异很大功能:生物膜的组成，磷脂、胆固醇储存能量生物表面的保护层很好的绝缘体，保温概述：概述：中性脂肪(Fat)和油(Oil)1个甘油和3个脂肪酸结合而成，甘油的每一个-OH和脂肪酸的-COOH结合，形成酯键，也称三酰甘油。+v3个个脂肪酸脂肪酸可同可不同可同可不同1）脂肪酸脂肪酸：由：由C、H组成的链，其一端为羧基（组成的链，其一端为羧基（COOH），），主链部分疏水，羧基部分亲水；主链部分疏水，羧基部分亲水；2）脂肪酸中）脂肪酸中COOH与与OH缩合成酯，或者缩合成酯，或者COOH与与NH2形成酰胺；形成酰胺；3）脂肪酸主链上）脂肪酸主链上C原子数目从几个到几十个不等，根据原子数目从几个到几十个不等，根据C原原子之间是否有双键存在，分为饱和脂肪酸（不含双键）和不饱子之间是否有双键存在，分为饱和脂肪酸（不含双键）和不饱和脂肪酸（含和脂肪酸（含1-n个双键）个双键）4）饱和脂肪酸包括十六烷酸（软脂酸）、十八碳酸（硬脂酸）饱和脂肪酸包括十六烷酸（软脂酸）、十八碳酸（硬脂酸）和二十碳酸和二十碳酸（花生酸）；不饱和脂肪酸主要以十八碳酸为主，（花生酸）；不饱和脂肪酸主要以十八碳酸为主，含含1个双键的称油酸，含个双键的称油酸，含2个双键的称亚油酸，含个双键的称亚油酸，含3个双键的称个双键的称亚麻酸亚麻酸v室温下，液态的称为油，固态的称为脂三酰甘油类共性：共性：均以维生素原(维生素前体)的形式存在于食物中不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会 产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，必须经常通过食物中获得人体对维生素的需要量很小，但一旦缺乏就会引 发相应的维生素缺乏症，五、维五、维生生素素谢谢！谢谢！