运城学院通识选修课-生命科学概论第五章生命起源与进化
第五章 生命起源与进化 运城学院通识选修课-生命科学概论
生命科学概论第一节生命的起源几百年前的争论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：V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？
第一节 生命的起源 几百年前的争论 ⚫ 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 ➢ 如何通过实验来解决这个难题？ 生命科学概论
18世纪意大利科学家冷却肉汤在开口烧繁殖许多微生物瓶中加热沸腾Spallanzani的实验Pasteur的实验肉汤在加瓶塞烧冷却没有微生物繁殖瓶中加热沸腾细长弯曲的玻璃管断开玻璃管冷却后放置数天放置数天无微生物繁殖有大量微生物繁殖加热烧瓶内肉汤
⚫ 18 世 纪 意 大 利 科 学 家 Spallanzani的实验 ⚫ Pasteur的实验 生命科学概论
生命科学概论>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的生命个体”地球上的第一个生命是如何而来的？在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟>外星生命？地球早期化学演化
➢ 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的生命个 体” 。 ⚫ 地球上的第一个生命是如何而来的？ ➢ 在生命物质与非生命物质之间没有不可逾越的鸿沟。 ➢ 外星生命？ ➢ 地球早期化学演化 生命科学概论
生命科学概论原始的地球和最早出现的生物古蓝细菌微体生物化石现代蓝细菌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(H,O)，也可能有COH,S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
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。 生命科学概论
生命科学概论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
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——原核细胞。 生命科学概论
生命科学概论原始地球条件：>没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解能量输入一紫外线辐射V>其他因素如粘土矿物的BHE化学催化作用、太阳和火山爆发形成的太阳和紫外线对有特殊环境和条件机分子的浓缩作用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最原始的生命粘土矿物的化特殊环境条件等学催化作用如何模拟原始地球条件进行实验？
⚫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 ➢ 如何模拟原始地球条件 进行实验？ 生命科学概论
生命科学概论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电极放电产生火花子在原始地球环境中生成生物分【损拟内电】HNH子结构单元的化学动力学过程。INHACHH环原性大气一周后，检测出5种氨基酸、不同有机酸、HCN等水蒸气冷摄器冷水紫外线照射形成新化合物的雨水水（模扣原始海洋）加热5个HCN分子腺嘌呤
➢ 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 生命科学概论
生命科学概论关于最简单生命形式起源的几个假说Oparin的团聚体学说外部落液蛋白质和核酸等生物大分子聚合团聚体一磷酸熏醇糖在团聚体内并具有类似于膜那样的边瑞酸化裤界，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定粉能体系，它具有一定的生命现象麦芽团聚体>Fox的微球体学说麦芽精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
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。 生命科学概论
一A分子.-代谢系统的进化和遗传系统的起源ATP无代谢死广淘汰有代谢原始生命体系内代谢系0—B分子C统在自然选择的作用下变得逐渐复杂起来，这无酶X死亡淘汰酶XATP种代谢系统的进化经历了由简单到复杂的漫长过程。酶Y有酶，无酶Y死亡广淘汰ATP
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。 生命科学概论