生命科学与智能探索精品文稿.ppt

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1、生命科学与智能探索第1页，本讲稿共42页在现代科学发展过程中，生物学取得了引人注目的成就。在现代科学发展过程中，生物学取得了引人注目的成就。化学、物理学、数学向生物学领域的广泛渗透，为分子化学、物理学、数学向生物学领域的广泛渗透，为分子生物学的产生和发展奠定了基础。分子生物学的兴起生物学的产生和发展奠定了基础。分子生物学的兴起,DNA,DNA双螺旋结构的建立，被视为双螺旋结构的建立，被视为2020世纪自然科学的重大突世纪自然科学的重大突破之一，也被看作是生物学发展的一个新的里程碑。破之一，也被看作是生物学发展的一个新的里程碑。“生生物学物学”这一传统学科概念正被这一传统学科概念正被“生命科学生

2、命科学”的名称所取代，的名称所取代，生命科学的进步也向数学、物理学、化学以及工程科学提生命科学的进步也向数学、物理学、化学以及工程科学提出了新的问题，提供了新的理论和概念，开辟了许多新的出了新的问题，提供了新的理论和概念，开辟了许多新的研究领域和生长点，如脑和计算机、智能和人工智能等。研究领域和生长点，如脑和计算机、智能和人工智能等。第2页，本讲稿共42页9.1 9.1 现代生命科学现代生命科学9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 现代遗传学与分子生物学现代遗传学与分子生物学现代遗传学与分子生物学现代遗传学与分子生物学 现代遗传学现代遗传学现代遗传学现代遗传学的奠基人是奥地利生物学家

3、的奠基人是奥地利生物学家的奠基人是奥地利生物学家的奠基人是奥地利生物学家孟德尔孟德尔孟德尔孟德尔。他做出了重要的理论假定：。他做出了重要的理论假定：。他做出了重要的理论假定：。他做出了重要的理论假定：在生物体内存在着一种遗传物质在生物体内存在着一种遗传物质在生物体内存在着一种遗传物质在生物体内存在着一种遗传物质遗传因子。遗传因子。遗传因子。遗传因子。孟德尔与现代遗传学的创立孟德尔与现代遗传学的创立孟德尔与现代遗传学的创立孟德尔与现代遗传学的创立第3页，本讲稿共42页 对对对对基因理论基因理论基因理论基因理论发展做出重大贡献的是美国生物学家发展做出重大贡献的是美国生物学家发展做出重大贡献的是美国

4、生物学家发展做出重大贡献的是美国生物学家摩尔根。摩尔根。摩尔根。摩尔根。他进他进他进他进行了著名的行了著名的行了著名的行了著名的果蝇杂交实验果蝇杂交实验果蝇杂交实验果蝇杂交实验，发现了，发现了，发现了，发现了基因基因基因基因的连锁现象、交换现的连锁现象、交换现的连锁现象、交换现的连锁现象、交换现象，以及性别决定、伴性遗传等事实象，以及性别决定、伴性遗传等事实象，以及性别决定、伴性遗传等事实象，以及性别决定、伴性遗传等事实。果果果果蝇蝇蝇蝇杂杂杂杂交交交交实实实实验验验验摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根第4页，本讲稿共42页基因理论的主要内容：基因理论的主要内容：基因理论的主要内容：基因理论的主要内容：

5、1.1.基因作为物质的遗传单位，不是虚构的。基因作为物质的遗传单位，不是虚构的。基因作为物质的遗传单位，不是虚构的。基因作为物质的遗传单位，不是虚构的。“它代表着一个它代表着一个它代表着一个它代表着一个有机的化学实体有机的化学实体有机的化学实体有机的化学实体”，是染色体的物质微粒。，是染色体的物质微粒。，是染色体的物质微粒。，是染色体的物质微粒。2.2.基因坐落在染色体上，总是与一定的连锁群相联系。基因坐落在染色体上，总是与一定的连锁群相联系。基因坐落在染色体上，总是与一定的连锁群相联系。基因坐落在染色体上，总是与一定的连锁群相联系。3.3.基因能够重新产生，细胞分裂时子细胞中可以再生出一套同

6、样的基基因能够重新产生，细胞分裂时子细胞中可以再生出一套同样的基基因能够重新产生，细胞分裂时子细胞中可以再生出一套同样的基基因能够重新产生，细胞分裂时子细胞中可以再生出一套同样的基因。因。因。因。4.4.在一定条件下，基因能够以极小的几率发生变异，并保持其改变了在一定条件下，基因能够以极小的几率发生变异，并保持其改变了在一定条件下，基因能够以极小的几率发生变异，并保持其改变了在一定条件下，基因能够以极小的几率发生变异，并保持其改变了的特性。的特性。的特性。的特性。5.5.每个基因所具有的功能不是唯一的，在某些情况下，基因对个体形每个基因所具有的功能不是唯一的，在某些情况下，基因对个体形每个基因

7、所具有的功能不是唯一的，在某些情况下，基因对个体形每个基因所具有的功能不是唯一的，在某些情况下，基因对个体形状往往显示出多种效应。状往往显示出多种效应。状往往显示出多种效应。状往往显示出多种效应。6.6.在同源染色体中，等位基因具有相互吸引的作用。在同源染色体中，等位基因具有相互吸引的作用。在同源染色体中，等位基因具有相互吸引的作用。在同源染色体中，等位基因具有相互吸引的作用。第5页，本讲稿共42页对蛋白质和核酸在生命现象中的作用，人们的认识经历了一个发对蛋白质和核酸在生命现象中的作用，人们的认识经历了一个发对蛋白质和核酸在生命现象中的作用，人们的认识经历了一个发对蛋白质和核酸在生命现象中的作

8、用，人们的认识经历了一个发展过程：展过程：展过程：展过程：19191919世纪，人们认为蛋白质是生命的物质基础，明确了蛋白质是由多种世纪，人们认为蛋白质是生命的物质基础，明确了蛋白质是由多种世纪，人们认为蛋白质是生命的物质基础，明确了蛋白质是由多种世纪，人们认为蛋白质是生命的物质基础，明确了蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子，形成了蛋白质的肽键结构理论。氨基酸连接而成的生物大分子，形成了蛋白质的肽键结构理论。氨基酸连接而成的生物大分子，形成了蛋白质的肽键结构理论。氨基酸连接而成的生物大分子，形成了蛋白质的肽键结构理论。1869186918691869年，核酸被发现。年，核酸被发现。年，核

9、酸被发现。年，核酸被发现。1952195219521952年，进一步确认了年，进一步确认了年，进一步确认了年，进一步确认了DNADNADNADNA是生命遗传信息的物质载体，使得对是生命遗传信息的物质载体，使得对是生命遗传信息的物质载体，使得对是生命遗传信息的物质载体，使得对DNADNADNADNA功能、结构功能、结构功能、结构功能、结构及其与蛋白质之间关系的研究成为分子生物学研究的重点。及其与蛋白质之间关系的研究成为分子生物学研究的重点。及其与蛋白质之间关系的研究成为分子生物学研究的重点。及其与蛋白质之间关系的研究成为分子生物学研究的重点。1944194419441944年，确定年，确定年，确

10、定年，确定DNADNADNADNA遗传信息传递过程中的重要作用。遗传信息传递过程中的重要作用。遗传信息传递过程中的重要作用。遗传信息传递过程中的重要作用。第6页，本讲稿共42页9.1.2 DNA9.1.2 DNA9.1.2 DNA9.1.2 DNA的双螺旋结构的建立的双螺旋结构的建立的双螺旋结构的建立的双螺旋结构的建立 薛定谔薛定谔薛定谔薛定谔的的的的生命是什么？生命是什么？生命是什么？生命是什么？“唤起生物学革命的小册子唤起生物学革命的小册子唤起生物学革命的小册子唤起生物学革命的小册子”薛定谔薛定谔薛定谔薛定谔生命是什么？生命是什么？生命是什么？生命是什么？第7页，本讲稿共42页 DNADN

11、ADNADNA双螺旋结构的建立是一个时代的产物，它与结构化双螺旋结构的建立是一个时代的产物，它与结构化双螺旋结构的建立是一个时代的产物，它与结构化双螺旋结构的建立是一个时代的产物，它与结构化学的兴起，特别是生物大分子晶体学的兴起，特别是生物大分子晶体学的兴起，特别是生物大分子晶体学的兴起，特别是生物大分子晶体X X X X射线衍射分析技术射线衍射分析技术射线衍射分析技术射线衍射分析技术的发展密切相关。的发展密切相关。的发展密切相关。的发展密切相关。X X X X射线衍射技术应用于晶体蛋白质和核酸研究，对人射线衍射技术应用于晶体蛋白质和核酸研究，对人射线衍射技术应用于晶体蛋白质和核酸研究，对人射

12、线衍射技术应用于晶体蛋白质和核酸研究，对人们认识蛋白质和核酸的性质和推定它的三维结构起了们认识蛋白质和核酸的性质和推定它的三维结构起了们认识蛋白质和核酸的性质和推定它的三维结构起了们认识蛋白质和核酸的性质和推定它的三维结构起了重要作用。重要作用。重要作用。重要作用。20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代初，英国女科学家年代初，英国女科学家年代初，英国女科学家年代初，英国女科学家富兰克林富兰克林富兰克林富兰克林用用用用X X X X射线衍射方法射线衍射方法射线衍射方法射线衍射方法对对对对DNADNADNADNA进行了研究，她拍摄了当时最好的进行了研究，她拍摄了当时最好的进行了研究，

13、她拍摄了当时最好的进行了研究，她拍摄了当时最好的DNADNADNADNA衍射图片。衍射图片。衍射图片。衍射图片。第8页，本讲稿共42页富兰克林拍摄的富兰克林拍摄的DNA晶体的晶体的X射线衍射照片，这张照片正是发现射线衍射照片，这张照片正是发现DNA结构的关键结构的关键 第9页，本讲稿共42页 1953195319531953年，年，年，年，克里克克里克克里克克里克和和和和沃森沃森沃森沃森建立了建立了建立了建立了DNADNADNADNA双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构的分子模型。这一成就的分子模型。这一成就的分子模型。这一成就的分子模型。这一成就后来被看作后来被看作后来被看作后来被看作2

14、0202020世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生世纪以来生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。物学诞生的标志。物学诞生的标志。物学诞生的标志。沃森、克里克与沃森、克里克与DNA双螺旋模型双螺旋模型 第10页，本讲稿共42页 DNADNADNADNA是一种高分子化合物，其基本组成单位是脱氧核苷酸，每个是一种高分子化合物，其基本组成单位是脱氧核苷酸，每个是一种高分子化合物，其基本组成单位是脱氧核苷酸，每个是一种高分子化合物，其基本组成单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分

15、子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成。组成。组成。组成。在建立在建立在建立在建立DNADNADNADNA双螺旋结构模型之后不久，克里克和沃森进而指出了双螺旋结构模型之后不久，克里克和沃森进而指出了双螺旋结构模型之后不久，克里克和沃森进而指出了双螺旋结构模型之后不久，克里克和沃森进而指出了DNADNADNADNA分子结构的遗传含义。分子结构的遗传含义。分子结构的遗传含义。分子结构的遗传含义。DNADNADNADNA分子独特的双螺旋

16、结构为其自我复制分子独特的双螺旋结构为其自我复制分子独特的双螺旋结构为其自我复制分子独特的双螺旋结构为其自我复制提供了精确模版，而碱基互补配对能力则使复制准确完成得以保提供了精确模版，而碱基互补配对能力则使复制准确完成得以保提供了精确模版，而碱基互补配对能力则使复制准确完成得以保提供了精确模版，而碱基互补配对能力则使复制准确完成得以保证。证。证。证。对对对对DNADNADNADNA分子结构及其自我复制机理的研究，极大地深化了人们对分子结构及其自我复制机理的研究，极大地深化了人们对分子结构及其自我复制机理的研究，极大地深化了人们对分子结构及其自我复制机理的研究，极大地深化了人们对基因概念的理解，

17、基因是一贯化学实体，是具有遗传效应的基因概念的理解，基因是一贯化学实体，是具有遗传效应的基因概念的理解，基因是一贯化学实体，是具有遗传效应的基因概念的理解，基因是一贯化学实体，是具有遗传效应的DNADNADNADNA分子中的一定核苷酸顺序，它是遗传新鲜贮存、传递、表达、分子中的一定核苷酸顺序，它是遗传新鲜贮存、传递、表达、分子中的一定核苷酸顺序，它是遗传新鲜贮存、传递、表达、分子中的一定核苷酸顺序，它是遗传新鲜贮存、传递、表达、形状分化和发育的依据。形状分化和发育的依据。形状分化和发育的依据。形状分化和发育的依据。第11页，本讲稿共42页9.1.3 9.1.3 9.1.3 9.1.3 基因的调

18、节与控制：中心法则基因的调节与控制：中心法则基因的调节与控制：中心法则基因的调节与控制：中心法则 基因通过基因通过基因通过基因通过DNADNADNADNA控制蛋白质合成的过程，可以分为两个重要步控制蛋白质合成的过程，可以分为两个重要步控制蛋白质合成的过程，可以分为两个重要步控制蛋白质合成的过程，可以分为两个重要步骤：转录和翻译。骤：转录和翻译。骤：转录和翻译。骤：转录和翻译。是指以是指以是指以是指以DNADNADNADNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA

19、RNARNARNA的过程，它是在细胞核内完成的。转录方法表示为：的过程，它是在细胞核内完成的。转录方法表示为：的过程，它是在细胞核内完成的。转录方法表示为：的过程，它是在细胞核内完成的。转录方法表示为：通过上述转录，通过上述转录，通过上述转录，通过上述转录，DNADNADNADNA的遗传信息被传递到的遗传信息被传递到的遗传信息被传递到的遗传信息被传递到RNARNARNARNA上，这种上，这种上，这种上，这种RNARNARNARNA被称被称被称被称为信使为信使为信使为信使RNARNARNARNA。DNADNAATGCATGCRNAUACGRNAUACG 第12页，本讲稿共42页 翻译是指以信使翻

20、译是指以信使翻译是指以信使翻译是指以信使RNARNARNARNA为模版，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。为模版，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。为模版，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。为模版，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。这一过程是在细胞质中进行的。这一过程是在细胞质中进行的。这一过程是在细胞质中进行的。这一过程是在细胞质中进行的。上述遗传信息从上述遗传信息从上述遗传信息从上述遗传信息从DNADNADNADNA传递给传递给传递给传递给RNARNARNARNA，再从，再从，再从，再从RNARNARNARNA传递给蛋白质的转录和翻译传递给蛋白质的转录和翻译传递给蛋白质的转

21、录和翻译传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息在过程，以及遗传信息在过程，以及遗传信息在过程，以及遗传信息在DNADNADNADNA分子中的复制，刻画了基因调节和控制分子中的复制，刻画了基因调节和控制分子中的复制，刻画了基因调节和控制分子中的复制，刻画了基因调节和控制的机制，被称为的机制，被称为的机制，被称为的机制，被称为“中心法则中心法则中心法则中心法则”。DNADNAmRNAtRNA+氨基酸氨基酸转录转录自我复制自我复制在核糖体内在核糖体内蛋白质蛋白质氨酰基合成酶氨酰基合成酶第13页，本讲稿共42页9.1.4 9.1.4 9.1.4 9.1.4 遗传密码的破译遗传密码的破译遗传密码的破

22、译遗传密码的破译 19611961年，科学家第一次用实验给遗传密码以确切的解答，年，科学家第一次用实验给遗传密码以确切的解答，年，科学家第一次用实验给遗传密码以确切的解答，年，科学家第一次用实验给遗传密码以确切的解答，到到到到19691969年，年，年，年，6464种遗传密码的含义全部得到解答。种遗传密码的含义全部得到解答。种遗传密码的含义全部得到解答。种遗传密码的含义全部得到解答。第14页，本讲稿共42页 遗传密码同氨基酸之间的专一性联系是稳定的，遗传密码还具有可遗传密码同氨基酸之间的专一性联系是稳定的，遗传密码还具有可遗传密码同氨基酸之间的专一性联系是稳定的，遗传密码还具有可遗传密码同氨基

23、酸之间的专一性联系是稳定的，遗传密码还具有可变性，基因的自然突变率在变性，基因的自然突变率在变性，基因的自然突变率在变性，基因的自然突变率在10101010-4-4-4-410101010-9-9-9-9之间。基因突变是密码子变之间。基因突变是密码子变之间。基因突变是密码子变之间。基因突变是密码子变化的结果，而这种基因突变是生物进化的主要源泉。化的结果，而这种基因突变是生物进化的主要源泉。化的结果，而这种基因突变是生物进化的主要源泉。化的结果，而这种基因突变是生物进化的主要源泉。遗传密码的破译和中心法则的确立，直接导致了重组遗传密码的破译和中心法则的确立，直接导致了重组遗传密码的破译和中心法则

24、的确立，直接导致了重组遗传密码的破译和中心法则的确立，直接导致了重组DNADNADNADNA技术技术技术技术的建立，并由此产生了基因工程。的建立，并由此产生了基因工程。的建立，并由此产生了基因工程。的建立，并由此产生了基因工程。重组重组重组重组DNADNADNADNA技术在新的产业革命中具有重要意义，它的建立被认为技术在新的产业革命中具有重要意义，它的建立被认为技术在新的产业革命中具有重要意义，它的建立被认为技术在新的产业革命中具有重要意义，它的建立被认为是分子生物学新时代的开始。是分子生物学新时代的开始。是分子生物学新时代的开始。是分子生物学新时代的开始。第15页，本讲稿共42页 19851

25、98519851985年美国科学家提出测定人类基因组全序列，呼吁科学家们联年美国科学家提出测定人类基因组全序列，呼吁科学家们联年美国科学家提出测定人类基因组全序列，呼吁科学家们联年美国科学家提出测定人类基因组全序列，呼吁科学家们联合起来从整体上研究和分析人类基因组序列。合起来从整体上研究和分析人类基因组序列。合起来从整体上研究和分析人类基因组序列。合起来从整体上研究和分析人类基因组序列。1990199019901990年年年年10101010月，美国月，美国月，美国月，美国正式启动人类基因组计划（正式启动人类基因组计划（正式启动人类基因组计划（正式启动人类基因组计划（HGPHGPHGPHGP）

26、项目，此后有德、日、法、）项目，此后有德、日、法、）项目，此后有德、日、法、）项目，此后有德、日、法、英、中五国英、中五国英、中五国英、中五国16161616个实验室的科学家先后加入该研究计划，终于在个实验室的科学家先后加入该研究计划，终于在个实验室的科学家先后加入该研究计划，终于在个实验室的科学家先后加入该研究计划，终于在 2003200320032003年年年年4 4 4 4月完成人类基因组全部月完成人类基因组全部月完成人类基因组全部月完成人类基因组全部23232323对染色体对染色体对染色体对染色体10101010万个基因作图和万个基因作图和万个基因作图和万个基因作图和DNADNADNA

27、DNA全长全长全长全长30303030亿个碱基对的序列分析。目前，亿个碱基对的序列分析。目前，亿个碱基对的序列分析。目前，亿个碱基对的序列分析。目前，HGPHGPHGPHGP已经完成了遗传图谱、物理已经完成了遗传图谱、物理已经完成了遗传图谱、物理已经完成了遗传图谱、物理图谱、转录图谱和序列图谱的绘制和初步分析，这一研究奠图谱、转录图谱和序列图谱的绘制和初步分析，这一研究奠图谱、转录图谱和序列图谱的绘制和初步分析，这一研究奠图谱、转录图谱和序列图谱的绘制和初步分析，这一研究奠定了定了定了定了21212121世纪人类生命科学发展的基础。世纪人类生命科学发展的基础。世纪人类生命科学发展的基础。世纪人

28、类生命科学发展的基础。第16页，本讲稿共42页 作为当代生命科学的主流，分子生物学的发展不但伤痕化作为当代生命科学的主流，分子生物学的发展不但伤痕化了人们对生命活动机制和生命本质的认识，给生物学带来了深了人们对生命活动机制和生命本质的认识，给生物学带来了深刻变革，而且也丰富了物理学和化学等学科的研究内容。特别刻变革，而且也丰富了物理学和化学等学科的研究内容。特别值得指出的是它为人类进一步改造生物物种和创造新型物质开值得指出的是它为人类进一步改造生物物种和创造新型物质开辟了广阔前景，并因此深刻影响着医学和工农业技术发展的方辟了广阔前景，并因此深刻影响着医学和工农业技术发展的方向。人们认为，分子生

29、物学的建立是继物理学革命之后向。人们认为，分子生物学的建立是继物理学革命之后2020世纪世纪自然科学的又一次革命，分子生物学将成为当代自然科学的带头自然科学的又一次革命，分子生物学将成为当代自然科学的带头学科，未来的世纪将是生命科学的世纪。学科，未来的世纪将是生命科学的世纪。第17页，本讲稿共42页9.2 9.2 生命的起源生命的起源 生命起源问题被人们喻为生命起源问题被人们喻为生命起源问题被人们喻为生命起源问题被人们喻为“宇宙之谜宇宙之谜宇宙之谜宇宙之谜”。对生命起源问题的解释，有两种对立的思想：对生命起源问题的解释，有两种对立的思想：对生命起源问题的解释，有两种对立的思想：对生命起源问题的

30、解释，有两种对立的思想：1.“1.“1.“1.“生生说生生说生生说生生说”认为生命只能源于生命。认为生命只能源于生命。认为生命只能源于生命。认为生命只能源于生命。最终将生命的起源归于超自然的原因，即归于天命或神秘的活力。最终将生命的起源归于超自然的原因，即归于天命或神秘的活力。最终将生命的起源归于超自然的原因，即归于天命或神秘的活力。最终将生命的起源归于超自然的原因，即归于天命或神秘的活力。如基督教如基督教如基督教如基督教“创世纪创世纪创世纪创世纪”中记载，上帝创造了生命。中记载，上帝创造了生命。中记载，上帝创造了生命。中记载，上帝创造了生命。这种主张也被称为这种主张也被称为这种主张也被称为这

31、种主张也被称为“神创论神创论神创论神创论”或或或或“特创论特创论特创论特创论”。第18页，本讲稿共42页2.“2.“2.“2.“自然发生说自然发生说自然发生说自然发生说”认为生命来自非生命。认为生命来自非生命。认为生命来自非生命。认为生命来自非生命。19191919世纪下半叶世纪下半叶世纪下半叶世纪下半叶恩格斯恩格斯恩格斯恩格斯在在在在自然辩证法自然辩证法自然辩证法自然辩证法中对神创论进行了中对神创论进行了中对神创论进行了中对神创论进行了批判，认为生命是从非生命的无机界物质运动中分化产生的。批判，认为生命是从非生命的无机界物质运动中分化产生的。批判，认为生命是从非生命的无机界物质运动中分化产生

32、的。批判，认为生命是从非生命的无机界物质运动中分化产生的。恩格斯恩格斯恩格斯恩格斯自然辩证法自然辩证法自然辩证法自然辩证法第19页，本讲稿共42页9.2.1 9.2.1 9.2.1 9.2.1 从无机物合成有机小分子从无机物合成有机小分子从无机物合成有机小分子从无机物合成有机小分子 生命的起源必然是通过化学的途径实现的。非生命的物质生命的起源必然是通过化学的途径实现的。非生命的物质生命的起源必然是通过化学的途径实现的。非生命的物质生命的起源必然是通过化学的途径实现的。非生命的物质由于自然的原因，通过化学作用，从简单的无机物质逐渐演由于自然的原因，通过化学作用，从简单的无机物质逐渐演由于自然的原

33、因，通过化学作用，从简单的无机物质逐渐演由于自然的原因，通过化学作用，从简单的无机物质逐渐演变成复杂的物质，产生出多种有机物和生命必需的生物大分变成复杂的物质，产生出多种有机物和生命必需的生物大分变成复杂的物质，产生出多种有机物和生命必需的生物大分变成复杂的物质，产生出多种有机物和生命必需的生物大分子。子。子。子。1953195319531953年，美国人年，美国人年，美国人年，美国人米勒米勒米勒米勒模拟了在原始地球条件下产生复模拟了在原始地球条件下产生复模拟了在原始地球条件下产生复模拟了在原始地球条件下产生复杂有机物的可能过程。他将甲烷、氨、水和氢气等混合物杂有机物的可能过程。他将甲烷、氨、

34、水和氢气等混合物杂有机物的可能过程。他将甲烷、氨、水和氢气等混合物杂有机物的可能过程。他将甲烷、氨、水和氢气等混合物注入特殊封闭的系统中，连续火花放电一周，得到大量有注入特殊封闭的系统中，连续火花放电一周，得到大量有注入特殊封闭的系统中，连续火花放电一周，得到大量有注入特殊封闭的系统中，连续火花放电一周，得到大量有机化合物。机化合物。机化合物。机化合物。第20页，本讲稿共42页原始大气原始大气原始大气原始大气原始地球原始地球原始地球原始地球米勒实验米勒实验米勒实验米勒实验第21页，本讲稿共42页 宇宙考察和陨石分析也为有机化合物的非生物起源提供了证宇宙考察和陨石分析也为有机化合物的非生物起源提

35、供了证宇宙考察和陨石分析也为有机化合物的非生物起源提供了证宇宙考察和陨石分析也为有机化合物的非生物起源提供了证据据据据从宇宙飞船带回来的月球岩石样品中从宇宙飞船带回来的月球岩石样品中从宇宙飞船带回来的月球岩石样品中从宇宙飞船带回来的月球岩石样品中发现有微量的氨基酸发现有微量的氨基酸发现有微量的氨基酸发现有微量的氨基酸对陨石的化学分析，也发现氨基酸、对陨石的化学分析，也发现氨基酸、对陨石的化学分析，也发现氨基酸、对陨石的化学分析，也发现氨基酸、脂肪酸等有机化合物脂肪酸等有机化合物脂肪酸等有机化合物脂肪酸等有机化合物我国科学家在陨冰水样中，发现氨基我国科学家在陨冰水样中，发现氨基我国科学家在陨冰水

36、样中，发现氨基我国科学家在陨冰水样中，发现氨基酸化合物酸化合物酸化合物酸化合物第22页，本讲稿共42页9.2.2 9.2.2 9.2.2 9.2.2 生物大分子合成生物大分子合成生物大分子合成生物大分子合成 由氨基酸等有机化合物形成蛋白质和核酸这种生物大分由氨基酸等有机化合物形成蛋白质和核酸这种生物大分由氨基酸等有机化合物形成蛋白质和核酸这种生物大分由氨基酸等有机化合物形成蛋白质和核酸这种生物大分子，在化学进化过程中具有更加重要的意义。模拟这个过程子，在化学进化过程中具有更加重要的意义。模拟这个过程子，在化学进化过程中具有更加重要的意义。模拟这个过程子，在化学进化过程中具有更加重要的意义。模拟

37、这个过程必须经过脱水缩合或高温热聚缩合。在这一问题上有两种观必须经过脱水缩合或高温热聚缩合。在这一问题上有两种观必须经过脱水缩合或高温热聚缩合。在这一问题上有两种观必须经过脱水缩合或高温热聚缩合。在这一问题上有两种观点：一是陆相起源派，另一种是海相起源派。点：一是陆相起源派，另一种是海相起源派。点：一是陆相起源派，另一种是海相起源派。点：一是陆相起源派，另一种是海相起源派。第23页，本讲稿共42页 人们也采用人工合成的方法合成这些生物大分子人们也采用人工合成的方法合成这些生物大分子人们也采用人工合成的方法合成这些生物大分子人们也采用人工合成的方法合成这些生物大分子 19651965196519

38、65年，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化年，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化年，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化年，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物学系等单位的科研人员，用化学方法合成学研究所和北京大学生物学系等单位的科研人员，用化学方法合成学研究所和北京大学生物学系等单位的科研人员，用化学方法合成学研究所和北京大学生物学系等单位的科研人员，用化学方法合成了含有了含有了含有了含有51515151个氨基酸的个氨基酸的个氨基酸的个氨基酸的胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素。这是在世界上第一次用化学方法合成了蛋白质。

39、这是在世界上第一次用化学方法合成了蛋白质。这是在世界上第一次用化学方法合成了蛋白质。这是在世界上第一次用化学方法合成了蛋白质。我国在人工合成生物大分子的研究方面居于世界先进行列。我国在人工合成生物大分子的研究方面居于世界先进行列。我国在人工合成生物大分子的研究方面居于世界先进行列。我国在人工合成生物大分子的研究方面居于世界先进行列。合成的胰岛素变成结晶方面，合成的胰岛素变成结晶方面，合成的胰岛素变成结晶方面，合成的胰岛素变成结晶方面，中国处于世界领先地位中国处于世界领先地位中国处于世界领先地位中国处于世界领先地位19651965年年年年8 8月月月月3 3日，我国首次人工合成日，我国首次人工合

40、成日，我国首次人工合成日，我国首次人工合成结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素 第24页，本讲稿共42页9.2.3 9.2.3 9.2.3 9.2.3 多分子体系和原始生命的出现多分子体系和原始生命的出现多分子体系和原始生命的出现多分子体系和原始生命的出现 多分子体系是由生物大分子相互结合形成的具有一定内部多分子体系是由生物大分子相互结合形成的具有一定内部多分子体系是由生物大分子相互结合形成的具有一定内部多分子体系是由生物大分子相互结合形成的具有一定内部结构的独立体系。有以下两种可能的模型。结构的独立体系。有以下两种可能的模型。结构的独立体系。有以下两种可能的模型。结构的独立体系。

41、有以下两种可能的模型。奥巴林提出的团聚体模型：原始海洋中的奥巴林提出的团聚体模型：原始海洋中的奥巴林提出的团聚体模型：原始海洋中的奥巴林提出的团聚体模型：原始海洋中的有机物质能浓缩成团聚体，以此作为生命有机物质能浓缩成团聚体，以此作为生命有机物质能浓缩成团聚体，以此作为生命有机物质能浓缩成团聚体，以此作为生命发展的可能模式。发展的可能模式。发展的可能模式。发展的可能模式。福克斯的微球体模型：在合适的福克斯的微球体模型：在合适的福克斯的微球体模型：在合适的福克斯的微球体模型：在合适的pHpHpHpH和一定和一定和一定和一定浓度的盐溶液条件下，让加热生成的类蛋浓度的盐溶液条件下，让加热生成的类蛋浓

42、度的盐溶液条件下，让加热生成的类蛋浓度的盐溶液条件下，让加热生成的类蛋白的热浓溶液缓慢冷却，形成无数球状滴白的热浓溶液缓慢冷却，形成无数球状滴白的热浓溶液缓慢冷却，形成无数球状滴白的热浓溶液缓慢冷却，形成无数球状滴粒，即类蛋白微球体。粒，即类蛋白微球体。粒，即类蛋白微球体。粒，即类蛋白微球体。第25页，本讲稿共42页9.3 9.3 人类的起源及其智力的发展人类的起源及其智力的发展9.3.1 9.3.1 9.3.1 9.3.1 人类的起源人类的起源人类的起源人类的起源 在生物学发展史上，人们对人类起源问题作过很多探讨。在生物学发展史上，人们对人类起源问题作过很多探讨。在生物学发展史上，人们对人类

43、起源问题作过很多探讨。在生物学发展史上，人们对人类起源问题作过很多探讨。拉马克拉马克拉马克拉马克的动物学的哲学的动物学的哲学的动物学的哲学的动物学的哲学达尔文在人类的达尔文在人类的达尔文在人类的达尔文在人类的由来及性选择中由来及性选择中由来及性选择中由来及性选择中证明人类是由证明人类是由证明人类是由证明人类是由古猿古猿古猿古猿进化来的，人类和进化来的，人类和进化来的，人类和进化来的，人类和现代现代现代现代类人猿类人猿类人猿类人猿有着共有着共有着共有着共同的祖先。同的祖先。同的祖先。同的祖先。第26页，本讲稿共42页 “劳动创造了人本身劳动创造了人本身劳动创造了人本身劳动创造了人本身”人类从动物

44、界中分化出来的根本原因人类从动物界中分化出来的根本原因人类从动物界中分化出来的根本原因人类从动物界中分化出来的根本原因 劳动在人类超越动物界过程中的作用表现在以下几个方面：劳动在人类超越动物界过程中的作用表现在以下几个方面：劳动在人类超越动物界过程中的作用表现在以下几个方面：劳动在人类超越动物界过程中的作用表现在以下几个方面：第一，劳动促使古猿直立行走，这就完成了从猿转变到人的具有第一，劳动促使古猿直立行走，这就完成了从猿转变到人的具有第一，劳动促使古猿直立行走，这就完成了从猿转变到人的具有第一，劳动促使古猿直立行走，这就完成了从猿转变到人的具有决定意义的一步；第二，劳动促使古猿的前爪转变为人

45、手；第决定意义的一步；第二，劳动促使古猿的前爪转变为人手；第决定意义的一步；第二，劳动促使古猿的前爪转变为人手；第决定意义的一步；第二，劳动促使古猿的前爪转变为人手；第三，劳动中产生了语言；第四，劳动推动了人脑的形成和发展；三，劳动中产生了语言；第四，劳动推动了人脑的形成和发展；三，劳动中产生了语言；第四，劳动推动了人脑的形成和发展；三，劳动中产生了语言；第四，劳动推动了人脑的形成和发展；最后，劳动发明了用火，最终把人同动物界分开。最后，劳动发明了用火，最终把人同动物界分开。最后，劳动发明了用火，最终把人同动物界分开。最后，劳动发明了用火，最终把人同动物界分开。第27页，本讲稿共42页早期猿人

46、阶段早期猿人阶段早期猿人阶段早期猿人阶段晚期猿人阶段晚期猿人阶段晚期猿人阶段晚期猿人阶段最著名的最著名的最著名的最著名的北京猿人北京猿人北京猿人北京猿人早期智人阶段早期智人阶段早期智人阶段早期智人阶段（古人阶段）（古人阶段）（古人阶段）（古人阶段）晚期智人阶段晚期智人阶段晚期智人阶段晚期智人阶段（新人阶段）（新人阶段）（新人阶段）（新人阶段）新人基本上已和现代人类相似新人基本上已和现代人类相似新人基本上已和现代人类相似新人基本上已和现代人类相似第28页，本讲稿共42页早期猿人复原图早期猿人复原图早期猿人复原图早期猿人复原图早期人猿阶段（约早期人猿阶段（约早期人猿阶段（约早期人猿阶段（约300-

47、200300-200万年至万年至万年至万年至150150万万万万年前）包括东非坦桑年前）包括东非坦桑年前）包括东非坦桑年前）包括东非坦桑尼亚的尼亚的尼亚的尼亚的“能人能人能人能人”和肯和肯和肯和肯尼亚尼亚尼亚尼亚“1470“1470号人号人号人号人”以以以以及更新世早期前一段及更新世早期前一段及更新世早期前一段及更新世早期前一段时间内已能制造工具时间内已能制造工具时间内已能制造工具时间内已能制造工具的人类。的人类。的人类。的人类。第29页，本讲稿共42页晚期猿人晚期猿人晚期猿人晚期猿人晚期猿人阶段（约晚期猿人阶段（约晚期猿人阶段（约晚期猿人阶段（约150150万年至万年至万年至万年至30-40

48、30-40万年万年万年万年前）属这一阶段的猿人有我国的蓝田、前）属这一阶段的猿人有我国的蓝田、前）属这一阶段的猿人有我国的蓝田、前）属这一阶段的猿人有我国的蓝田、元谋和北京猿人，印尼的莫佐克托猿人，元谋和北京猿人，印尼的莫佐克托猿人，元谋和北京猿人，印尼的莫佐克托猿人，元谋和北京猿人，印尼的莫佐克托猿人，非洲的毛利坦猿人，德国的海德堡猿人非洲的毛利坦猿人，德国的海德堡猿人非洲的毛利坦猿人，德国的海德堡猿人非洲的毛利坦猿人，德国的海德堡猿人等。等。等。等。第30页，本讲稿共42页晚期智人（新人）阶晚期智人（新人）阶晚期智人（新人）阶晚期智人（新人）阶段（约段（约段（约段（约5 5万年前）新人万年

49、前）新人万年前）新人万年前）新人基本上已和现代人类基本上已和现代人类基本上已和现代人类基本上已和现代人类相似，正是从新人逐相似，正是从新人逐相似，正是从新人逐相似，正是从新人逐渐发展出现代各色人渐发展出现代各色人渐发展出现代各色人渐发展出现代各色人种。种。种。种。晚期智人头盖骨晚期智人头盖骨晚期智人头盖骨晚期智人头盖骨第31页，本讲稿共42页9.3.2 9.3.2 9.3.2 9.3.2 脑科学对人类智力发展的研究脑科学对人类智力发展的研究脑科学对人类智力发展的研究脑科学对人类智力发展的研究 人类与动物界的根本区别在于，人能够能动地改造自然界。人类与动物界的根本区别在于，人能够能动地改造自然界

50、。人类与动物界的根本区别在于，人能够能动地改造自然界。人类与动物界的根本区别在于，人能够能动地改造自然界。西班牙组织解剖学家卡哈尔的神经元理论和英国生理学家西班牙组织解剖学家卡哈尔的神经元理论和英国生理学家西班牙组织解剖学家卡哈尔的神经元理论和英国生理学家西班牙组织解剖学家卡哈尔的神经元理论和英国生理学家 谢灵谢灵谢灵谢灵顿的反射学说，为顿的反射学说，为顿的反射学说，为顿的反射学说，为2020世纪神经系统研究的迅速开展奠世纪神经系统研究的迅速开展奠世纪神经系统研究的迅速开展奠世纪神经系统研究的迅速开展奠 定了基础。定了基础。定了基础。定了基础。卡哈尔卡哈尔卡哈尔卡哈尔第32页，本讲稿共42页