生命在地球上的起源精选课件.ppt

关于生命在地球上的起源第一页，本课件共有45页对生命起源的思考,就象对宇宙起源的思考一样,构成人类理性思维中最富有挑战性,亦最有吸引力的问题之一。自古以来,杰出的思想家、哲学家和科学家，都试着 提出/回答 下面这些问题。第二页，本课件共有45页 什么是生命？什么时候开始形成生命？生命是如何形成的？生命世界又何以如此千姿百态？这些问题都尚未解决，就如同生命科学还没有走到终极。第三页，本课件共有45页1.什么是生命？什么是生命？生命主要由核酸和蛋白质组成的，具有不断自我更生命主要由核酸和蛋白质组成的，具有不断自我更新能力的，以及向多方向发生突变并可复制自身的多分新能力的，以及向多方向发生突变并可复制自身的多分子体系子体系。一、一、生命的本质生命的本质 第四页，本课件共有45页v生物体化学成分的同一性构成元素的同一性构成元素的同一性 自然界中有自然界中有109种元素，其中生物体包含近种元素，其中生物体包含近60种元素，主要有种元素，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2.生命的物质基础生命的物质基础分子组成的同一性分子组成的同一性 70%的水的水 无机物无机物 有机物有机物核酸核酸蛋白质蛋白质糖类糖类脂类脂类维生素维生素dATP,dTTP,dCTP,dGTP(ATP,UTP,CTP,GTP)20种氨基酸（种氨基酸（L型）型）第五页，本课件共有45页v结构的有序性和功能的复杂性蛋白质的一级、二级、三级、四级结构蛋白质的一级、二级、三级、四级结构第六页，本课件共有45页核酸（核酸（DNA，RNA）第七页，本课件共有45页细胞、组织、器官、系统、个体、种群、细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统群落、生态系统第八页，本课件共有45页2.生命活动的基本特征生命活动的基本特征 （1）自我更新第九页，本课件共有45页（2）自我复制分子水平分子水平细胞水平细胞水平个体水平个体水平（3）自我调控（4）自我突变第十页，本课件共有45页3.生命与熵生命与熵熵熵:是用来表示某个体系混乱程度的物理量。是用来表示某个体系混乱程度的物理量。熵产生：生物体内部由于化学反应和扩散等不可逆的过程熵产生：生物体内部由于化学反应和扩散等不可逆的过程所产生的混乱。熵产生总是大于所产生的混乱。熵产生总是大于0，为正值。，为正值。熵流：生物体与外界环境之间的物质和能量的交换。熵熵流：生物体与外界环境之间的物质和能量的交换。熵流有正、负熵流之分。流有正、负熵流之分。有机体熵熵生物体分解作用大于合成作用，正熵流生物体分解作用大于合成作用，正熵流正熵流正熵流能量生物体分解作用小于合成作用，负熵流生物体分解作用小于合成作用，负熵流负熵流负熵流能量第十一页，本课件共有45页耗散结构耗散结构:当开放系统远离平衡态时出现的有序结构生物体正常生长发育的条件：熵变生物体正常生长发育的条件：熵变0 生命作为一个开放系统，本身就是一种耗散结构。它需要不生命作为一个开放系统，本身就是一种耗散结构。它需要不断从环境汲取负熵用以克服自身不得不产生的熵。断从环境汲取负熵用以克服自身不得不产生的熵。熵变：生物体在与外界进行物质和能量的交换过程中，自身熵变：生物体在与外界进行物质和能量的交换过程中，自身的熵处在不断的变化之中，这种变动为熵变。的熵处在不断的变化之中，这种变动为熵变。熵变熵变=熵流熵流+熵产生熵产生第十二页，本课件共有45页二、生命在地球上的起源二、生命在地球上的起源（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2 2、自生论、自生论 十七世纪初，比利时化学家,生物学家Van.Helmont（赫尔蒙特）,开出了制造老鼠的处方：“腐草为萤”“白石化羊”“腐肉生蛆”1 1、天创论（神创论）、天创论（神创论）第十三页，本课件共有45页3 3、生生论（生源论）、生生论（生源论）1669年意大利医生F.Redi1864年法国微生物学家巴斯德第十四页，本课件共有45页5、新自然发生论新自然发生论4、天外胚种论（泛胚种论、宇生论）、天外胚种论（泛胚种论、宇生论）瑞典化学家阿列纽斯宇宙的形成(1907)1959年9月澳大利亚碳质陨石（D型，L型消旋氨基酸）1809年，德国自然哲学家奥肯年，德国自然哲学家奥肯(Oken)：无机物质无机物质 原始粘液原始粘液 有机物质有机物质 生命生命尿素(1828)、脂肪(1854)的人工合成1953年，米勒年，米勒(Miller S.L.)模拟生命起源模拟生命起源v最早的生命不是由生物而来，而是无生命的物质经过化学途径最早的生命不是由生物而来，而是无生命的物质经过化学途径逐步演化而来。逐步演化而来。地球生命源于宇宙太空存在的生命胚种孢子地球生命源于宇宙太空存在的生命胚种孢子宇宙太空存在组成生命的基本有机物质宇宙太空存在组成生命的基本有机物质第十五页，本课件共有45页（二）（二）生命起源的环境条件生命起源的环境条件1、地球的诞生、地球的诞生 康德康德拉普拉斯星云假说拉普拉斯星云假说第十六页，本课件共有45页2、早期地球条件、早期地球条件（1）初生大气（氢和氦）初生大气（氢和氦）（2）次生大气（原始大气）次生大气（原始大气）CO2、CH4、N2、H2O、H2S、NH3、HCN（还原性大气）（还原性大气）（3）原始海洋诞生）原始海洋诞生（4）早期地球上可利用能源）早期地球上可利用能源热能热能 太阳能太阳能放电放电CH4、N2、NH3 HCN第十七页，本课件共有45页（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20世纪世纪70-80年代，澳大年代，澳大利亚西部地区发现距今利亚西部地区发现距今35亿年的叠层石亿年的叠层石,其中含有其中含有丝状蓝绿藻微化石。丝状蓝绿藻微化石。推测，原始生命诞生的时间可能在距今推测，原始生命诞生的时间可能在距今37-38亿年前后。亿年前后。在此之前是生命起源的化学演化阶段，之后为生物学进在此之前是生命起源的化学演化阶段，之后为生物学进化阶段。化阶段。46亿亿 38 37 35 30 20 10 现在现在生生 物物 进进 化化化化 学学 演演 化化第十八页，本课件共有45页1、由无机小分子生成有机小分子、由无机小分子生成有机小分子 化学演化阶段：化学演化阶段：无机小分子 有机小分子 生物大分子 多分子体系 原始生命(1)第一次化学反应第一次化学反应(2)碳氢化合物、含氮衍生物的生成碳氢化合物、含氮衍生物的生成氨基酸的形成氨基酸的形成H、C、O、N、S、P NH3、H20、CH4、CN、C2、CO、C02、N03第十九页，本课件共有45页甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸缬氨酸缬氨酸1953年第二十页，本课件共有45页核苷酸的形成核苷酸的形成19601960年年OroOro利用氰化氢利用氰化氢和浓氨溶液发生反应，和浓氨溶液发生反应，合成了腺嘌呤。合成了腺嘌呤。甲烷和氮气经辐射作用甲烷和氮气经辐射作用产生的丙炔腈与氰酸盐产生的丙炔腈与氰酸盐直接反应，生成了胞嘧直接反应，生成了胞嘧啶。啶。第二十一页，本课件共有45页19631963年以甲醛为原料，人工合成核糖和脱氧核糖得以实现。年以甲醛为原料，人工合成核糖和脱氧核糖得以实现。据报道，有人用腺嘌呤、核糖和磷酸二氢铵经紫外线照射可获得腺苷类似据报道，有人用腺嘌呤、核糖和磷酸二氢铵经紫外线照射可获得腺苷类似物。有人曾将物。有人曾将5 5种核苷，即腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷和胸腺苷，分别与磷酸二氢钠种核苷，即腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷和胸腺苷，分别与磷酸二氢钠混合仅仅加热到混合仅仅加热到160160，保持，保持2h2h，即可生成，即可生成5 5种单核苷酸。种单核苷酸。卟啉的生成卟啉的生成甲醛和吡咯甲醛和吡咯金属卟啉复合物金属卟啉复合物84 84 金属离子金属离子 卟啉，核苷酸，氨基酸卟啉，核苷酸，氨基酸原始海洋原始海洋 总之，经过第二次化学反应，氨基酸、核苷酸和总之，经过第二次化学反应，氨基酸、核苷酸和卟啉卟啉等简单有机物在等简单有机物在自然界中合成，并随着倾盆大雨落在地面，进入原始海洋，为蛋白质和核自然界中合成，并随着倾盆大雨落在地面，进入原始海洋，为蛋白质和核酸等生物大分子的起源奠定了基础。酸等生物大分子的起源奠定了基础。卟啉是生物体内某些重要色素的组成部分，如叶绿素、血红素卟啉是生物体内某些重要色素的组成部分，如叶绿素、血红素.卟啉对自然界光卟啉对自然界光合作用的产生至关重要合作用的产生至关重要.第二十二页，本课件共有45页2、由有机小分子生成生物大分子、由有机小分子生成生物大分子蛋白质首先起源蛋白质首先起源:奥巴林和原田馨奥巴林和原田馨细菌短杆菌肽和酪杆菌肽的合成以蛋白质为模板定向酶促合成。细菌短杆菌肽和酪杆菌肽的合成以蛋白质为模板定向酶促合成。蛋白质首先起源蛋白质首先起源核酸首先起源核酸首先起源核酸与蛋白质共同起源核酸与蛋白质共同起源 生命起源的化学演化的实质是蛋白质的形成与演化，在功能上是生命起源的化学演化的实质是蛋白质的形成与演化，在功能上是先有代谢，后有复制，认为蛋白质首先起源。先有代谢，后有复制，认为蛋白质首先起源。1982年普什纳（年普什纳（Prusiner）发现）发现27KD的的Prion或朊病毒。或朊病毒。在原始海洋中氨基酸和核苷酸经过长期的积累，互相作用，在适当的条件下在原始海洋中氨基酸和核苷酸经过长期的积累，互相作用，在适当的条件下(例如，吸附在无机矿物粘土上例如，吸附在无机矿物粘土上)，分别通过缩合作用或聚合作用，形成了原始，分别通过缩合作用或聚合作用，形成了原始的蛋白质和核酸分子。的蛋白质和核酸分子。问题是究竟蛋白质首先起源，还是核酸首先起源？问题是究竟蛋白质首先起源，还是核酸首先起源？第二十三页，本课件共有45页1996年年David等在等在Nature上首次报道了能自我复制的肽。上首次报道了能自我复制的肽。1994年年Peler等明确提出蛋白质自剪接是从前体蛋白质内切除内含肽等明确提出蛋白质自剪接是从前体蛋白质内切除内含肽(intein)，并将外显肽并将外显肽(extein)以肽键相连，从而产生成熟蛋白质。以肽键相连，从而产生成熟蛋白质。核酸首先起源核酸首先起源:里奇和奥格尔里奇和奥格尔 生命起源的化学演化实质就是核酸分子的形成与演化，生物体在功能上是生命起源的化学演化实质就是核酸分子的形成与演化，生物体在功能上是先有复制，后有代谢。认为核酸首先起源，因为核酸是遗传信息的载体，它控先有复制，后有代谢。认为核酸首先起源，因为核酸是遗传信息的载体，它控制着蛋白质的合成等等。制着蛋白质的合成等等。1983年年Altman和和Pace发现大肠杆菌和枯草杆菌的发现大肠杆菌和枯草杆菌的Rnase P上的上的RNA部分可独自加工部分可独自加工tRNA前体。前体。1990年年Hirata在酵母液泡膜在酵母液泡膜H+-ATPase的的a亚基亚基(VMAl)中首次发现了蛋中首次发现了蛋白质自我剪接现象白质自我剪接现象。此后，在古细菌、真细菌和真核细胞中陆陆续。此后，在古细菌、真细菌和真核细胞中陆陆续续发现了这种现象。续发现了这种现象。第二十四页，本课件共有45页1986年，年，Cech及其同事发现了嗜热四膜虫的内含子具有自我剪接活性及其同事发现了嗜热四膜虫的内含子具有自我剪接活性,从而从而发现了核酶（发现了核酶（Ribozyme）。）。1995年年Cuenoud等发现等发现DNA也具有酶活性，也具有酶活性，最著名的脱氧核酶被最著名的脱氧核酶被命名为命名为“10-23”，它的催，它的催化核心由化核心由15个核苷酸组成，个核苷酸组成，两个底物识别臂由两个底物识别臂由6-12个核个核苷酸组成。它具有高度的序列苷酸组成。它具有高度的序列特异性，可以切割任何嘌呤和特异性，可以切割任何嘌呤和嘧啶之间的键。嘧啶之间的键。第二十五页，本课件共有45页核酸与蛋白质共同起源核酸与蛋白质共同起源:迪肯森迪肯森 蛋白质合成的中间产物氨基酸腺苷酸盐既可以使氨基酸缩合成多肽，又因蛋白质合成的中间产物氨基酸腺苷酸盐既可以使氨基酸缩合成多肽，又因为它含有碱基又可形成多核苷酸。为它含有碱基又可形成多核苷酸。1994年，赵玉芬、曹培生年，赵玉芬、曹培生两人发表了两人发表了“磷酰化氨基酸磷酰化氨基酸核酸与蛋白质的共同起源核酸与蛋白质的共同起源”论文，提出磷酰化氨基酸是核论文，提出磷酰化氨基酸是核酸和蛋白质最小单元的结合体。酸和蛋白质最小单元的结合体。1996年年7月在法国召开的月在法国召开的第第11届国际生命起源大会上，届国际生命起源大会上，他们发表了全面阐述新学说他们发表了全面阐述新学说的论文的论文“生命化学进化的基生命化学进化的基本模型本模型”，其共同起源理，其共同起源理论被尊称为论被尊称为“赵玉芬赵玉芬曹培曹培生理论生理论”。第二十六页，本课件共有45页（2）核酸和蛋白质起源地点的分支学说）核酸和蛋白质起源地点的分支学说陆地火山起源陆地火山起源原始海洋起源原始海洋起源 在大陆火山附近水池里生成的大量氨基酸，被强烈的高温蒸发干枯，剩在大陆火山附近水池里生成的大量氨基酸，被强烈的高温蒸发干枯，剩下的氨基酸发生热聚合脱水而成高聚物下的氨基酸发生热聚合脱水而成高聚物多肽，雨水把多肽带到原始海洋多肽，雨水把多肽带到原始海洋中，在海水的条件下，多肽经过自我装配形成蛋白质。核苷酸经过类中，在海水的条件下，多肽经过自我装配形成蛋白质。核苷酸经过类似的过程也在火山区形成核酸。似的过程也在火山区形成核酸。1955年，美国学者年，美国学者Fox及其同事模拟早期地球条件，将若干种氨基酸及其同事模拟早期地球条件，将若干种氨基酸按一定比例混合，在无水条件下高温加热，合成了一种琥珀色的类蛋白按一定比例混合，在无水条件下高温加热，合成了一种琥珀色的类蛋白质。质。氨基酸和核苷酸可以被吸附在粘土、蒙脱石一类物质的活性表面，在适当的氨基酸和核苷酸可以被吸附在粘土、蒙脱石一类物质的活性表面，在适当的缩合剂缩合剂(如羟胺类化合物等如羟胺类化合物等)存在时，可以发生脱水，缩合成高分子量的聚合物存在时，可以发生脱水，缩合成高分子量的聚合物 1967年霍罗维茨，甘氨酰腺嘌呤核苷酸在碱性溶液中被吸附到蒙脱石年霍罗维茨，甘氨酰腺嘌呤核苷酸在碱性溶液中被吸附到蒙脱石的活性表面，经聚合产生了多聚甘氨酸的活性表面，经聚合产生了多聚甘氨酸(类蛋白质类蛋白质)。第二十七页，本课件共有45页深海烟囱起源深海烟囱起源 1985年美国古生物学家斯坦利年美国古生物学家斯坦利(Stanley S M)提出。提出。1974年奥巴林在莫斯科生命起源年奥巴林在莫斯科生命起源国际讨论会提出国际讨论会提出“原始生命在不同时间，原始生命在不同时间，不同地点曾多次发生、分解又重新形成不同地点曾多次发生、分解又重新形成”1992年美国生物学家詹姆斯年美国生物学家詹姆斯莱莱克在大洋底克在大洋底“烟囱烟囱”附近找到了在黄石公附近找到了在黄石公园热泉里生存的嗜硫细菌，说明了深海园热泉里生存的嗜硫细菌，说明了深海“烟囱烟囱”热泉生命起源的非常规理论有它的热泉生命起源的非常规理论有它的可取性。可取性。第二十八页，本课件共有45页3、由生物大分子组成多分子体系、由生物大分子组成多分子体系团聚体模型团聚体模型 在原始海洋的局部地区发生了浓缩，诸如蒸发作用、粘土吸附等，使生在原始海洋的局部地区发生了浓缩，诸如蒸发作用、粘土吸附等，使生物大分子形成胶质小球，漂浮在原始海洋中。这种多分子体系的实验模型主物大分子形成胶质小球，漂浮在原始海洋中。这种多分子体系的实验模型主要有要有团聚体模型团聚体模型和和类蛋白质微球体模型类蛋白质微球体模型。1952年苏联学者奥巴林曾将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混合，年苏联学者奥巴林曾将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混合，在显微镜下观察发现了许多大小不等的小滴，把它称为团聚体。在显微镜下观察发现了许多大小不等的小滴，把它称为团聚体。其后续试验用蛋白质与核酸、其后续试验用蛋白质与核酸、组蛋白和多核苷酸、蛋白质与多糖、组蛋白和多核苷酸、蛋白质与多糖、蛋白质与核酸和类脂制成多种多样蛋白质与核酸和类脂制成多种多样的团聚体进行了有关特性的研究。的团聚体进行了有关特性的研究。发现在发现在定条件下团聚体可以进行定条件下团聚体可以进行所谓的生长、分裂，具备了原始生所谓的生长、分裂，具备了原始生命的萌芽。命的萌芽。第二十九页，本课件共有45页类蛋白质微球体模型类蛋白质微球体模型v19591959年年,美国人美国人FoxFox把酸性类蛋白质放入稀薄的盐溶液中冷却，或将其把酸性类蛋白质放入稀薄的盐溶液中冷却，或将其溶于水使温度降低到溶于水使温度降低到00，在显微镜下观察会看到大量直径为，在显微镜下观察会看到大量直径为0.5-3um0.5-3um的均一球状小体，即类蛋白质微球体。的均一球状小体，即类蛋白质微球体。v当把微球体悬液的当把微球体悬液的pHpH由由3.53.5上升到上升到4.54.5或或5.55.5的，在显微镜下可清楚地看到的，在显微镜下可清楚地看到微球体具有类似细胞膜的双层膜结构。微球体具有类似细胞膜的双层膜结构。v微球体悬液放置一段时间，可以看到出芽。把芽分离出来，置于饱和微球体悬液放置一段时间，可以看到出芽。把芽分离出来，置于饱和的类蛋白质溶液中，并从的类蛋白质溶液中，并从3737冷却到冷却到2525时，芽开始生长，直到与原时，芽开始生长，直到与原来的微球体来的微球体(母体母体)一样大小，变成第二代微球体。一样大小，变成第二代微球体。第三十页，本课件共有45页4、由多分子体系发展成原始生命、由多分子体系发展成原始生命*原始膜的建立原始膜的建立 戈尔达克尔戈尔达克尔(Goldacre)提出类脂蛋白质囊假说。他认为，在原始海洋中提出类脂蛋白质囊假说。他认为，在原始海洋中类脂和蛋白质之间相互作用逐渐形成囊状，把富含有机物的海水包进去，使之类脂和蛋白质之间相互作用逐渐形成囊状，把富含有机物的海水包进去，使之成为一个独立于环境的原始生命体。成为一个独立于环境的原始生命体。在类脂双分子层表面如果有蛋白质分子附着，或蛋白质分子嵌入其内，这样以在类脂双分子层表面如果有蛋白质分子附着，或蛋白质分子嵌入其内，这样以来就很容易地形成了细胞膜。可见，原始膜的建立并非一件难事，而是生命起源来就很容易地形成了细胞膜。可见，原始膜的建立并非一件难事，而是生命起源的化学演化发展到一定阶段的必然产物。的化学演化发展到一定阶段的必然产物。第三十一页，本课件共有45页*开放系统的建立开放系统的建立*遗传密码的起源遗传密码的起源奥巴林的研究：奥巴林的研究：无机小分子无机小分子 有机小分子有机小分子 生物大分子生物大分子 多分子多分子体系体系 原始生命原始生命 组蛋白和多核苷酸构建的团聚体组蛋白和多核苷酸构建的团聚体 生命现象的本质特征是不断地与环境进行物质和能量的交换，作生命现象的本质特征是不断地与环境进行物质和能量的交换，作为原始生命体必然是一个开放系统。为原始生命体必然是一个开放系统。第三十二页，本课件共有45页三、遗传密码的起源与进化三、遗传密码的起源与进化(一一)最早的遗传密码最早的遗传密码 美国生化学家戴霍夫美国生化学家戴霍夫(Dayhoff)(Dayhoff)认为最早的遗传密码为认为最早的遗传密码为GNCGNC，即三体密码。，即三体密码。1)1)所有所有tRNAtRNA的祖先分子中的祖先分子中C C、G G的含量约占的含量约占2 23 3以上，远远超过以上，远远超过A A、U U的含量，随着生物的进化，的含量，随着生物的进化，A A、U U的含量才逐渐增加。的含量才逐渐增加。2)2)GGCGGC、GCCGCC、GACGAC、GUC 4GUC 4种密码分别代表甘氨酸、丙氨酸、天冬种密码分别代表甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和缬氨酸。而这氨酸和缬氨酸。而这4 4种氨基酸是蛋白质分子中最常见、含量种氨基酸是蛋白质分子中最常见、含量最多的氨基酸，恰巧也是米勒模拟早期地球条件用最多的氨基酸，恰巧也是米勒模拟早期地球条件用H H2 2O O、H H2 2、CHCH4 4和和NHNH3 3的混合气体合成的几种氨基酸。的混合气体合成的几种氨基酸。第三十三页，本课件共有45页向着利于生物稳定的方向发展的，向着避免错误的方向发展的。向着利于生物稳定的方向发展的，向着避免错误的方向发展的。(二二)遗传密码进化的方向遗传密码进化的方向 密码子的第一个碱基也容易读错，密码子的第一个碱基也容易读错，常常造成氨基酸的变化。不过，常常造成氨基酸的变化。不过，第一个碱基读错后掺入的氨基酸第一个碱基读错后掺入的氨基酸化学性质相似，均为相同性质氨化学性质相似，均为相同性质氨基酸。这也是密码进化中减少错基酸。这也是密码进化中减少错误的一种方式。误的一种方式。密码子第三个碱基容易发生变化密码子第三个碱基容易发生变化,但变化后仍可被携带同一种氨基酸的但变化后仍可被携带同一种氨基酸的tRNA反密反密码子所识别，从而避免了多肽链中氨基酸的错误替代。第三碱基不同的密码子简并码子所识别，从而避免了多肽链中氨基酸的错误替代。第三碱基不同的密码子简并为同义密码，这是密码子向着减少错误的方向进化的结果。为同义密码，这是密码子向着减少错误的方向进化的结果。(三)遗传密码的进化过遗传密码的进化过程程第三十四页，本课件共有45页第三十五页，本课件共有45页第三次扩展中出现了起始密码第三次扩展中出现了起始密码AUG第四次扩展出现了三个无义密码第四次扩展出现了三个无义密码UGA,UAG,UAA 戴霍夫的密码进化路线，在戴霍夫的密码进化路线，在GNC和和GNY阶段，仅第二阶段，仅第二位碱基才决定氨基酸的种类，实质上相当于单体密码；在位碱基才决定氨基酸的种类，实质上相当于单体密码；在RNY密码中第一位碱基和第二位碱基共同决定氨基酸种类，密码中第一位碱基和第二位碱基共同决定氨基酸种类，因此相当于二体密码；在因此相当于二体密码；在RNN和和NNN密码中，三位碱基都不密码中，三位碱基都不同程度地参与了氨基酸种类的决定，实质上已过渡到真正的同程度地参与了氨基酸种类的决定，实质上已过渡到真正的三体密码。三体密码。密码的进化路线是密码的进化路线是GNC、GNY、RNY、RNN、NNN,一共出现过四次一共出现过四次密码的扩展。密码的扩展。第三十六页，本课件共有45页(四四)病毒的起源和裸基因学说病毒的起源和裸基因学说病毒的起源目前尚无定论。病毒的起源目前尚无定论。$病毒原本是单细胞生物，因长期寄生逐渐退化而来；病毒原本是单细胞生物，因长期寄生逐渐退化而来；$病毒是前细胞形态的生命，是由非细胞形态的原始生病毒是前细胞形态的生命，是由非细胞形态的原始生命演化为细胞形态的生命之间的过渡类型；命演化为细胞形态的生命之间的过渡类型；$病毒是细胞内的遗传物质断落下来的碎片，这些碎片病毒是细胞内的遗传物质断落下来的碎片，这些碎片由于偶然的原因进入新的细胞，在那里复制和繁殖成为由于偶然的原因进入新的细胞，在那里复制和繁殖成为病毒病毒根据病毒生命方式的启迪，最早的生命可能就是根据病毒生命方式的启迪，最早的生命可能就是一个裸基因一个裸基因,经过逐步复杂化的道路，才进化为原核经过逐步复杂化的道路，才进化为原核细胞。细胞。第三十七页，本课件共有45页(五五)有关生命起源问题的讨论有关生命起源问题的讨论1.陨击作用与生命起源陨击作用与生命起源2.其他天体上是否有生命其他天体上是否有生命1)月球月球2)金星、木星、土星、火星金星、木星、土星、火星木星相当于初期地球木星相当于初期地球,大气层主要是大气层主要是H和和He,固体内核表面温度高达固体内核表面温度高达5600,气压达到气压达到90000个大气压个大气压,而大气层的平均温度为而大气层的平均温度为150;火星气体大部分为火星气体大部分为C02，有少量的氮气，氧，有少量的氮气，氧，CO和水蒸汽。那里和水蒸汽。那里有四季更迭和两极的冰雪极冠。在夏季火星的赤道部位午间气温也只有有四季更迭和两极的冰雪极冠。在夏季火星的赤道部位午间气温也只有27-28，子夜时分下降到，子夜时分下降到-50 左右，一天为左右，一天为24h 37min,与地球的情况与地球的情况较为接近较为接近.金星大气层主要是金星大气层主要是CO2,温度高达温度高达485,气压达到气压达到100个大气压个大气压;土星类似于木星土星类似于木星;第三十八页，本课件共有45页3)太阳系以外的星球太阳系以外的星球 近年来，根据星际介质的化学组成，发现有些天体上存近年来，根据星际介质的化学组成，发现有些天体上存在着形成生命原料的一些有机分子。此外，利用射电望远镜在着形成生命原料的一些有机分子。此外，利用射电望远镜进行微波光谱分析表明，在星际空间有一团甲醛云存在，其进行微波光谱分析表明，在星际空间有一团甲醛云存在，其直径达直径达1010光年，同时还发现有氨基酸和嘌呤碱的存在。因光年，同时还发现有氨基酸和嘌呤碱的存在。因此，在遥远的太空存在某种形式的生命是完全可能的。此，在遥远的太空存在某种形式的生命是完全可能的。至于现在地球上还有没有化学进化至于现在地球上还有没有化学进化?我国著名的进化论我国著名的进化论学者方康熙先生曾经说过：学者方康熙先生曾经说过：“还有，只是微量地进行着，还有，只是微量地进行着，而且只能产生简单的有机物，这些有机物一经产生出来，而且只能产生简单的有机物，这些有机物一经产生出来，就会被微生物分解掉，很难有机会进一步发展成为生物就会被微生物分解掉，很难有机会进一步发展成为生物大分子。大分子。”现在的地球已失去了生命起源的化学演化时现在的地球已失去了生命起源的化学演化时的必要条件，早期地球的条件已不复存在。的必要条件，早期地球的条件已不复存在。第三十九页，本课件共有45页本章回顾本章回顾1.什么是生命？什么是生命？v生物体化学成分的同一性v结构的有序性和功能的复杂性一、一、生命的本质生命的本质 2.生命活动的基本特征生命活动的基本特征 （1）自我更新（2）自我复制（3）自我调控（4）自我突变3.生命与熵生命与熵熵变熵变=熵流熵流+熵产生熵产生生物体正常生长发育的条件：熵变生物体正常生长发育的条件：熵变0第四十页，本课件共有45页二、生命在地球上的起源二、生命在地球上的起源（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2、自生论1、天创论（神创论）3、生生论（生源论）5、新自然发生论4、天外胚种论（泛胚种论、宇生论）v最早的生命不是由生物而来，而是无生命的物质经过化学途径最早的生命不是由生物而来，而是无生命的物质经过化学途径逐步演化而来。逐步演化而来。（二）（二）生命起源的条件生命起源的条件1、地球的诞生、地球的诞生 康德康德拉普拉斯星云假说拉普拉斯星云假说第四十一页，本课件共有45页2、早期地球、早期地球（1）初生大气（氢和氦）初生大气（氢和氦）（2）次生大气（原始大气）次生大气（原始大气）CO2、CH4、N2、H2O、H2S、NH3、HCN（还原性大气）（还原性大气）（3）原始海洋诞生）原始海洋诞生（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推测，原始生命诞生的时间可能在距今推测，原始生命诞生的时间可能在距今37-38亿年前后亿年前后,在此之前是生命起源的化学演化阶段，之后为生物学进在此之前是生命起源的化学演化阶段，之后为生物学进化阶段。化阶段。46亿亿 37 38 35 30 20 10 现在现在生生 物物 进进 化化化化 学学 演演 化化最古老的化石为距今最古老的化石为距今35亿年的丝状蓝绿藻微化石。亿年的丝状蓝绿藻微化石。第四十二页，本课件共有45页化学演化阶段：化学演化阶段：无机小分子 有机小分子 生物大分子 多分子体系 原始生命 陆地火山起源陆地火山起源原始海洋起源原始海洋起源深海烟囱起源深海烟囱起源氨基酸的形成氨基酸的形成卟啉的生成卟啉的生成核苷酸的形成核苷酸的形成1.核酸和蛋白质起源地点的分支学说核酸和蛋白质起源地点的分支学说3.*团聚体模型团聚体模型*类蛋白质微球体模型类蛋白质微球体模型4.*原始膜的建立原始膜的建立*开放系统的建立开放系统的建立*遗传密码的起源遗传密码的起源5.核酸和蛋白质起源问题核酸和蛋白质起源问题2.第四十三页，本课件共有45页(一一)最早遗传密码最早遗传密码 GNC (二二)密码进化方向密码进化方向 (三)密码进化过程密码进化过程有关生命起源问题的讨论有关生命起源问题的讨论病毒起源和裸基因学说病毒起源和裸基因学说遗传密码的起源遗传密码的起源第三次扩展中出现了起始密码第三次扩展中出现了起始密码AUG第四次扩展出现了三个无义密码第四次扩展出现了三个无义密码UGA,UAG,UAA密码的进化路线是密码的进化路线是GNC、GNY、RNY、RNN、NNN,一共出现过四次密一共出现过四次密码的扩展。码的扩展。1.陨击作用与生命起源陨击作用与生命起源2.其他天体上是否有生命其他天体上是否有生命第四十四页，本课件共有45页感感谢谢大大家家观观看看第四十五页，本课件共有45页