厦门大学进化生物学第2章生命及其在地球上的起源PPT格式课件下载.ppt

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地球生命是怎么来的?

一一二二三三四四生命的本质生命的本质生命的本质生命的本质生命在地球上的起源生命在地球上的起源生命在地球上的起源生命在地球上的起源有关生命起源问题的探索有关生命起源问题的探索有关生命起源问题的探索有关生命起源问题的探索遗传密码的起源与进化遗传密码的起源与进化遗传密码的起源与进化遗传密码的起源与进化一、生命的本质一、生命的本质v生命是物质运动的特殊形式生命是物质运动的特殊形式

（一）生命的物质基础

（一）生命的物质基础1.生物体化学成分的同一性生物体化学成分的同一性目前已确定自然中有近目前已确定自然中有近60元素种构成生物体，主要有元素种构成生物体，主要有C、H、O、N、P和和S，其次是，其次是Ca、Mg、Na和和Cl等。

等。

生物除含有生物除含有70的水和无机物外，还含有多种有机分子，的水和无机物外，还含有多种有机分子，如核酸、蛋白质、糖类、脂类和维生素等。

各种生物蛋白质如核酸、蛋白质、糖类、脂类和维生素等。

各种生物蛋白质的单体包括的单体包括20种氨基酸，且都是种氨基酸，且都是L型，构成生物核酸的单型，构成生物核酸的单体均是体均是8种核苷酸。

种核苷酸。

2.结构的有序性结构的有序性和和功能的复杂性功能的复杂性蛋白质和核酸是生命的主要物质基础。

蛋白质和核酸是生命的主要物质基础。

蛋白质蛋白质：

一级结构：

一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构核苷酸核苷酸:

DNA、RNA的结构的结构

（二）生命活动的基本特征

（二）生命活动的基本特征1.自我更新自我更新

（1）生物体的自我更新）生物体的自我更新v同化同化作作用用与异化作用与异化作用v二者相互转换二者相互转换v相互渗透相互渗透

（2）生物体与外界环境条件的特殊联系）生物体与外界环境条件的特殊联系v生物体在生长发育过程中需要一定的环境条件，主动地生物体在生长发育过程中需要一定的环境条件，主动地从周围环境中吸取所需地营养物质，体现从周围环境中吸取所需地营养物质，体现主动性和选择主动性和选择性性。

v这种联系也是生物体生存和发展的必要条件。

生物有机这种联系也是生物体生存和发展的必要条件。

生物有机体是一个开放系统，它和周围环境不断进行体是一个开放系统，它和周围环境不断进行物质交换物质交换和和能量流动能量流动。

2.自我复制自我复制v自我复制是生命活动地另一个基本特征，体现在分子、自我复制是生命活动地另一个基本特征，体现在分子、细胞、个体，以致群体水平等不同层次上。

（细胞、个体，以致群体水平等不同层次上。

（Fig:

DNA的半保留复制）的半保留复制）3.自我调控自我调控trp操纵子是负责色氨酸合成的操纵子。

是由一个启动子和一个操纵基因区组成。

该操纵基因控制一个编码色氨酸生物合成需要的5种蛋白的多顺反子mRNA的表达。

4.自我突变自我突变v突变突变DNA分子结构内部的改变，是发生了化学变化分子结构内部的改变，是发生了化学变化。

e.g.e.g.安康羊的由来：

安康羊的由来：

17911791年，在美国新英格兰的一户农民赛斯年，在美国新英格兰的一户农民赛斯怀特（怀特（SethSethWrightWright）家的羊群里，发现了一只背长腿短且略弯曲的雄绵羊。

由）家的羊群里，发现了一只背长腿短且略弯曲的雄绵羊。

由于腿短，它跳不过羊圈篱笆，故而易于圈养。

经过怀特的精心选育，于腿短，它跳不过羊圈篱笆，故而易于圈养。

经过怀特的精心选育，一个新的绵羊品种一个新的绵羊品种-安康羊（安康羊（AnconsheepAnconsheep）产生了。

达尔文对此）产生了。

达尔文对此很感兴趣，曾将该例收录在他的著作很感兴趣，曾将该例收录在他的著作动物和植物在家养下的变异动物和植物在家养下的变异一书中。

但安康羊在一书中。

但安康羊在18701870年左右绝种了。

这种短腿羊，最初是在年左右绝种了。

这种短腿羊，最初是在其亲代的生殖细胞中的基因产生了变化而导致的。

基因的变化称为其亲代的生殖细胞中的基因产生了变化而导致的。

基因的变化称为基因突变。

基因突变。

大约在大约在19201920年左右，挪威一户农民年左右，挪威一户农民的羊群里，又突然出现了一只短腿羊，的羊群里，又突然出现了一只短腿羊，这是因为又新产生了一次基因突变。

这是因为又新产生了一次基因突变。

由此又重新育成了一个短腿绵羊的新由此又重新育成了一个短腿绵羊的新品种。

品种。

5生命活动的节律性生命活动的节律性v生物节律天（24小时）非常普遍月一些海洋生物随潮水变化的周期年非常普遍（三）生命和熵（三）生命和熵1熵的概念熵的概念所谓熵就是用来表示某个体系混乱程度的所谓熵就是用来表示某个体系混乱程度的物理量。

物理量。

热力学第二定律热力学第二定律：

任何一个自发的过程：

任何一个自发的过程都有一个总是朝着使体系越来越混乱、越来越都有一个总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向变化的趋势，即朝着熵增加的方向无序的方向变化的趋势，即朝着熵增加的方向变化。

变化。

热力学第二定律有几种表述方式：

nn克劳修斯表述热量可以自发地从温度高热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体，但不可能自发的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体；

地从温度低的物体传递到温度高的物体；

nn开尔文-普朗克表述不可能从单一热源吸不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。

生其他影响。

nn熵表述随时间进行，一个孤立体系中的随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会增加。

熵总是不会增加。

nn意义热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

nn微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

22生命和熵生命和熵生命和熵生命和熵生物体是一个开放系统生物体是一个开放系统生物体是一个开放系统生物体是一个开放系统，与周围环境在不断，与周围环境在不断，与周围环境在不断，与周围环境在不断地进行物质和能量地交换，即熵处在不断地变动地进行物质和能量地交换，即熵处在不断地变动地进行物质和能量地交换，即熵处在不断地变动地进行物质和能量地交换，即熵处在不断地变动之中，这种变化成为熵变。

熵变等于熵流和熵产之中，这种变化成为熵变。

熵变等于熵流和熵产生之和。

生之和。

熵变熵变熵变熵变0000是生物体正常生长发育所必须的条件。

是生物体正常生长发育所必须的条件。

新陈代谢的本质是生物体不断从环境吸取负新陈代谢的本质是生物体不断从环境吸取负新陈代谢的本质是生物体不断从环境吸取负新陈代谢的本质是生物体不断从环境吸取负熵用以消除当它活着的时候不得不产生的全部的熵用以消除当它活着的时候不得不产生的全部的熵用以消除当它活着的时候不得不产生的全部的熵用以消除当它活着的时候不得不产生的全部的熵。

熵。

生命就是一种耗散结构，即指开放系统远离生命就是一种耗散结构，即指开放系统远离生命就是一种耗散结构，即指开放系统远离生命就是一种耗散结构，即指开放系统远离平衡态时出现的有序结构。

平衡态时出现的有序结构。

二、生命在地球上的起源二、生命在地球上的起源v

（一）人类对生命起源的几种认识

（一）人类对生命起源的几种认识v

（二）生命起源的条件

（二）生命起源的条件v（三）生命起源的过程（三）生命起源的过程生命起源的化学演化生命起源的化学演化学说学说

（一）人类对生命起源的几种认识

（一）人类对生命起源的几种认识v1原始的自然发生论原始的自然发生论认为生物可以从非生命的物质直认为生物可以从非生命的物质直接而迅速地产生出来。

这不符合事物的发展规律。

接而迅速地产生出来。

v2“天创论天创论”（神创论）（神创论）天创论。

天创论。

v3“生生论生生论”与与“天外胚种论天外胚种论”

（1）“生生论生生论”又称又称“生源论生源论”16691669年意大利医生弗朗西斯科第一次实验说明腐肉不能年意大利医生弗朗西斯科第一次实验说明腐肉不能生蛆（如下图）。

生蛆（如下图）。

16751675年，荷兰人列文胡克在显微镜中观察年，荷兰人列文胡克在显微镜中观察到细菌等微生物。

到细菌等微生物。

直到直到1919世纪，法国微生物学家巴斯德设计实验说明微生世纪，法国微生物学家巴斯德设计实验说明微生物并非自然发生。

物并非自然发生。

（22）天外胚种论）天外胚种论v这一学说认为地球上的生命是天外飞来的。

有人认为，带有有机分子的尘埃可以由彗星带到地球上，从而使地球上有了生命。

v宇宙空间的确有简单的有机物生成，为宇宙论提供了依据，但不能说明地球上的生命就是来自天外。

4新自然发生论新自然发生论认为地球上的生命起源是通过化学的途径实现的。

无机物有机物生物大分子。

（德国自然哲学家奥肯1809年）20世纪50年代的Miller的放电实验。

（二）生命起源的条件

（二）生命起源的条件v11宇宙的起源和地球的诞生宇宙的起源和地球的诞生大爆炸理论大爆炸理论（137137亿年前）亿年前）康德拉普斯星云学说（关于太阳系起康德拉普斯星云学说（关于太阳系起源）源）v22早期地球条件早期地球条件:

地球诞生于地球诞生于4646亿年前亿年前（11）初生大气烟消云散）初生大气烟消云散（22）次生大气）次生大气（原始大气原始大气）的形成的形成不含游离氧的次生大气又称原始大气，为不含游离氧的次生大气又称原始大气，为地球上的生命起源提供了地球上的生命起源提供了原始素材原始素材。

（33）原始海洋的诞生）原始海洋的诞生地球上的原始海洋为生命的起源提供了地球上的原始海洋为生命的起源提供了场场所所。

v33早期地球可以利用的能源早期地球可以利用的能源（11）热能）热能（22）太阳能）太阳能（33）放电）放电（4）（4）宇宙射线、放射线、陨石冲击等宇宙射线、放射线、陨石冲击等（三）生命起源的过程（三）生命起源的过程生命起源的化学演化学说生命起源的化学演化学说v原始生命诞生在距原始生命诞生在距今今3738亿年前亿年前后。

原始生命诞生后。

原始生命诞生之后开始了生物进之后开始了生物进化。

化。

（距今（距今35亿年的丝状微化石）亿年的丝状微化石）（生命进化过程时间表）（生命进化过程时间表）1从无机小分子生成有机小分子从无机小分子生成有机小分子

（1）第一次化学反应）第一次化学反应在地球形成的同时进行在地球形成的同时进行

（2）炭氢化合物、氮衍生物的生成）炭氢化合物、氮衍生物的生成a.氨基酸的形成氨基酸的形成米勒的实验为生命起源的化学演米勒的实验为生命起源的化学演化提供了