《生命科学概论》教案（第8～9次课4学时）一、授课题目第5章生命的起源与进化二、教学目的和要求掌握生物进化的证据和历程了解生命起源的化学演化过程掌握人类的起源与进化过程三、教学重点和难点重点生物进化的证据和历程人类的起源与进化过程难点生命形式起源的几个假说四、教学过程1.教学内容：原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简单到复杂的过程。生命由起源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世界。2.教学方法：课堂讲授3.辅导手段：查阅文献资料、图片和网络1
1 《生命科学概论》教案 （第 8～9 次课 4 学时） 一、授课题目 第 5 章 生命的起源与进化 二、教学目的和要求 掌握生物进化的证据和历程 了解生命起源的化学演化过程 掌握人类的起源与进化过程 三、教学重点和难点 重点生物进化的证据和历程 人类的起源与进化过程 难点生命形式起源的几个假说 四、教学过程 1. 教学内容： 原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复 杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简单到复杂的过程。生命由起源阶段进 入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世界。 2. 教学方法：课堂讲授 3. 辅导手段：查阅文献资料、图片和网络
4.学时分配：4学时5.板书：第5章生命的起源与进化第一节生命的起源二、自然选择导致生物进化第三节生物进化的证据和历程一、最早出现的生物二、化学演化一、生物进化的化石记录三、生命形式起源的几个假说二、生物进化的历史进程四、遗传系统的起源第四节生命系统和进化树第二节达尔文与进化论第五节人类的起源与进化一、神创论与进化论的斗争五、作业1.简述生命形式起源的几个假说。2.叙述生物进化的证据和历程，六、主要参考资料1.吴庆余编著，基础生命科学，第二版，高等教育出版社，2006年2.陈阅增主编，普通生物学，第二版，高等教育出版社，2005年3.查阅网络资料七、课后记2
2 4. 学时分配：4 学时 5. 板书： 第 5 章 生命的起源与进化 第一节 生命的起源 二、自然选择导致生物进化 一、最早出现的生物 第三节 生物进化的证据和历程 二、化学演化 一、生物进化的化石记录 三、生命形式起源的几个假说 二、生物进化的历史进程 四、遗传系统的起源 第四节 生命系统和进化树 第二节 达尔文与进化论 第五节 人类的起源与进化 一、神创论与进化论的斗争 五、作业 1. 简述生命形式起源的几个假说。 2. 叙述生物进化的证据和历程。 六、主要参考资料 1. 吴庆余编著，基础生命科学，第二版，高等教育出版社，2006 年 2. 陈阅增主编，普通生物学，第二版，高等教育出版社，2005 年 3. 查阅网络资料 七、课后记
第5章生命的起源与进化第一节生命的起源生命究竞是如何起源的，有机体能自发地由非生命物质随时形成吗？>18世纪以前：从垃圾和粪坑里自发地产生了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一、原始的地球和最早出现的生物·原始的地球缺乏氧气，大气中存在着许多还原性气体如H2，NH3,CH4,水蒸气(H2O)，也可能有CO2,H2S等。当时地球缺乏臭氧层的保护，太阳的紫外线辐射很强。·前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌大小的微体古生物化石，经鉴定主要是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。最早的原核生物在地球形成的早期就开始出现了。一些早期出现的生物还具有光合放氧的能力和抗紫外线辐射的能力。二、化学演化3
3 第 5 章 生命的起源与进化 第一节 生命的起源 生命究竟是如何起源的，有机体能自发地由非生命物质随时形成吗？ ➢ 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 一、原始的地球和最早出现的生物 • 原始的地球缺乏氧气，大气中存在着许多还原性气体如 H2, NH3, CH4, 水蒸气(H2O)，也可能有 CO2, H2S 等。当时地球缺乏臭氧层的保护，太 阳的紫外线辐射很强。 • 前寒武纪沉积岩薄片中存在类似细菌大小的微体古生物化石，经鉴定主 要是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。 • 最早的原核生物在地球形成的早期就开始出现了。一些早期出现的生物 还具有光合放氧的能力和抗紫外线辐射的能力。 二、化学演化
俄国科学家Oparin和英国科学家Haldane提出，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，但还没有出现真正的生命，这一时期称为化学演化期或前生物期。从化学演化期到产生最简单的生命形式包括4个阶段：（1）氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成和积累：（2）有机单体分子在非生物体系中聚合成多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球体）；（4）代谢与遗传体系的形成和进化最终产生出最简单的生命形式一一原核细胞。出焊荧栽广电火症1953年，美国芝加哥大学的研究生Miller根据原始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彩晓装化菜的化学动力学过程。一周后，检测出5种氨基酸、不同有机酸、HCN等。三、关于最简单生命形式起源的几个假说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的微球体学说4
4 俄国科学家 Oparin 和英国科学家 Haldane 提出，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，但还没有出现真正的生命，这一时期称为化学演化期或前生物期。 从化学演化期到产生最简单的生命形式包括 4 个阶段：（1）氨基酸、核苷 酸等有机单体分子的非生物合成和积累；（2）有机单体分子在非生物体系中聚 合成多聚体；（3）多聚体整合为多分子体系颗粒（原球体）；（4）代谢与遗传体 系的形成和进化最终产生出最简单 的生命形式——原核细胞。 1953 年，美国芝加哥大学的研究 生Miller根据原始地球的还原大气条 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。一周后，检测出 5 种氨基酸、不同有机酸、HCN 等。 三、关于最简单生命形式起源的 几个假说 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 的微球体学说
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。脂球体学说磷脂与蛋白质混合在一起形成外形类似于细胞并具有双层膜的结构。四、代谢系统的进化和遗传系统的起源原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来，这种代谢系统的进化经历了由简单到复杂的漫长过程。》最原始的生命形式或最早出现的细胞应该是异养的。》光合作用的进化产生出光能自养细胞：自然选择压力促进某些含啉类化合物的细胞能够吸收太阳光能，进行光化学反应，将无机物变成有机物同时生成ATP。自养细胞的出现不但可为异养细胞提供光N纯继续生存的营养物质及能量，更改变了地球的环境（氧气和臭氧层的出现）。DNA、RNA、多肽链一哪一种是原始生命最早贮存遗传信息并指导蛋白质合成、同时还能自我复制的物质呢？RNA最可能成为最早的遗传物质实验显示，试管中RNA链可以自发地延伸和复制20世纪80年代初，Cech和Altman发现，某些RNA具有像酶5
5 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。 脂球体学说 磷脂与蛋白质混合在一起形成外形类似于细胞并具有双层膜的结构。 四、代谢系统的进化和遗传系统的起源 原始生命体系内代谢系统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来，这种代 谢系统的进化经历了由简单到复杂的漫长过程。 ➢ 最原始的生命形式或最早出现的细胞应该是异养的。 ➢ 光合作用的进化产生出光能自养细胞：自然选择压力促进某些含卟啉 类化合物的细胞能够吸收太阳光能，进行光化学反应，将无机物变成有机物， 同时生成 ATP。 自养细胞的出现不但可为异养细胞提供 继续生存的营养物质及能量，更改变了地球的 环境（氧气和臭氧层的出现）。 DNA、RNA、多肽链——哪一种是原始生 命最早贮存遗传信息并指导蛋白质合成、同时还能自我复制的物质呢？ ➢ RNA 最可能成为最早的遗传物质 ➢ 实验显示，试管中 RNA 链可以自发地延伸和复制 ➢ 20 世纪 80 年代初，Cech 和 Altman 发现，某些 RNA 具有像酶
一样的化学催化活性（1989年诺贝尔奖）>RNA组成及三维空间结构的多样性和稳定性偶然合成的能促进RNA复制活性的短肽链与RNA的合作促进了原始细胞遗传系统的进化。偶然以RNA为模板合成了DNA链，后者贮存和复制遗传信息比RNA更稳定也更有效，生命起源初期RNA发挥主要作用的时代便让位于DNA-RNA-蛋白质共同作用的时代。繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同进化，加深了遗传系统与代谢系统的偶联。生命由起源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的生物世界。第二节达尔文与进化论一、神创论与进化论的斗争19世纪中叶以前，神创论或称特创论一直占据着生物学的主导地位。一次创造论认为，世界上各种各样的生物，包括所有植物和动物都是上帝（神）在最初一次就造好放在地球上的，它们永远不变、一代一代地繁衍下来。连续创造论则认为，世界上各种各样的生物是一次又一次不断地被神创造的，因此造成了地球上过去的物种与现代物种的差别。英国牛津大学的一位副校长兼牧师甚至根据旧约记载还推测出上帝创造地球和造人的准确时间。公元前6世纪，希腊哲学家Anaximandev预言，生物是逐渐进化的；（中国古书中也有类似的话语)。18世纪，瑞典医生Linnaeus发明双名制生物命名法则。6
6 一样的化学催化活性（1989 年诺贝尔奖） ➢ RNA 组成及三维空间结构的多样性和稳定性 偶然合成的能促进 RNA 复制活性的短肽链与 RNA 的合作促进了原始细 胞遗传系统的进化。 偶然以 RNA 为模板合成了 DNA 链，后者贮存和复制遗传信息比 RNA 更 稳定也更有效，生命起源初期 RNA 发挥主要作用的时代便让位于 DNA-RNA- 蛋白质共同作用的时代。 繁殖、蛋白质合成和代谢三者在特殊环境条件下协同进化，加深了遗传系 统与代谢系统的偶联。生命由起源阶段进入漫长的进化阶段，演化出多样性的 生物世界。 第二节 达尔文与进化论 一、神创论与进化论的斗争 19 世纪中叶以前，神创论或称特创论一直占据着生物学的主导地位。 一次创造论认为，世界上各种各样的生物，包括所有植物和动物都是上帝 （神）在最初一次就造好放在地球上的，它们永远不变、一代一代地繁衍下来。 连续创造论则认为，世界上各种各样的生物是一次又一次不断地被神创造 的，因此造成了地球上过去的物种与现代物种的差别。 英国牛津大学的一位副校长兼牧师甚至根据旧约记载还推测出上帝创造 地球和造人的准确时间。 公元前 6 世纪，希腊哲学家 Anaximandev 预言，生物是逐渐进化的；(中 国古书中也有类似的话语)。 18 世纪，瑞典医生 Linnaeus 发明双名制生物命名法则
18世纪，法国生物学家Buffon在研究中察觉到生物进化现象并进行了描述，但没有勇气承认并做出结论。1830年，苏格兰地质学家Lyell发表《地质学原理》第一卷，阐述了古老地球在很早以前就形成了，地质过程经历了缓慢渐进的变化。同时，古生物化石的研究也被引入了地质学，为进化理论提供了基础。法国生物学家Lamarck再一次提出了生物进化的思想。Darwin的祖父ErasmasDarwin也提出了生物进化的可能性，但他们都没有拿出足够令人信服的证据，或由于各种时代的局限，进化论并没有被确立起来，神创论所占据的主导地位一直没有被动摇。二、自然选择导致生物进化生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式经过漫长的岁月变异演化为几百万种形形色色生物的过程。所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁殖能力的差别，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。Darwin主义包含了两方面的基本含义：（1）现代所有的生物都是从过去的生物进化来的；（2）自然选择是生物适应环境而进化的原因。7
7 18 世纪，法国生物学家 Buffon 在研究中察觉到生物进化现象并进行了描 述，但没有勇气承认并做出结论。 1830 年，苏格兰地质学家 Lyell 发表《地质学原理》第一卷，阐述了古老 地球在很早以前就形成了，地质过程经历了缓慢渐进的变化。同时，古生物化 石的研究也被引入了地质学，为进化理论提供了基础。 法国生物学家 Lamarck 再一次提出了生物进化的思想。 Darwin 的祖父 Erasmas Darwin 也提出了生物进化的可能性，但他们都没 有拿出足够令人信服的证据，或由于各种时代的局限，进化论并没有被确立起 来，神创论所占据的主导地位一直没有被动摇。 二、自然选择导致生物进化 生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式经过漫长的岁月变异演 化为几百万种形形色色生物的过程。 所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁殖能力的差别，一 些生物生存下去，另一些生物被淘汰。 Darwin 主义包含了两方面的基本含义：（1）现代所有的生物都是从过去的 生物进化来的；（2）自然选择是生物适应环境而进化的原因
北美小浆大科动物的共同祖先【a）经过数百年乃至上千年的人工选择（b）经过数百或数千代的自然选择生物性状和特征变化往往是环境和遗传相互作用的结果，例：长颈鹿的进化刀长领和婚领交的树
8 生物性状和特征变化往往是环境和遗传相互作用的结果，例：长颈鹿的进 化
第三节生物进化的证据和历程、生物进化的化石记录1.古生物化石海洋与湖泊的沉积埋藏作用是化石形成的重要条件现已发现的化石大部分属于水生生物地质年代与化石记录(b)C(a)(f)de化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的地层，生物形态越9
9 第三节 生物进化的证据和历程 一、生物进化的化石记录 1. 古生物化石 海洋与湖泊的沉积埋藏作用是化石形成的重要条件 现已发现的化石大部分属于水生生物 地质年代与化石记录 化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的地层，生物形态越
复杂。2.分子生物学证据遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。亲缘关系近的生物，其DNA或蛋白质有更多相同性。反之亦2然。利用分子生物学技术对不同生物同种蛋白的氨基酸序列分析是一种分析和判断生物之间亲缘关系和进化顺序的先进手段。Y除了蛋白质氨基酸序列的分析外，DNA同源序列分析和DNA多态性分析等也已成为判断生物之间亲缘关系和进化顺序的常用手段。二、生物进化的历史进程单微：吉万年4600地豫形成40m印建前泰武纪K3605奥网肥描400生代净益纪石装纪8e保罗品B白至10
10 复杂。 2. 分子生物学证据 遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。 ➢ 亲缘关系近的生物，其 DNA 或蛋白质有更多相同性。反之亦 然。 ➢ 利用分子生物学技术对不同生物同种蛋白的氨基酸序列分析 是一种分析和判断生物之间亲缘关系和进化顺序的先进手段。 ➢ 除了蛋白质氨基酸序列的分析外，DNA 同源序列分析和 DNA 多态性分析等也已成为判断生物之间亲缘关系和进化顺序的常用手段。 二、生物进化的历史进程