生命的起源和进化课件(模板)

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。对生命起源的思考,就象对宇宙起源的思考一样1

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。

什么是生命？

什么时候2一、什么是生命二、有关生命起源的种种假说

三、寻求生物进化的轨迹四、人类的起源和进化一、什么是生命3一、什么是生命

1、生命的特征

什么是生命？初看起来,这是一个常识问题。仔细推敲，却很难用一、二句话说清楚。一、什么是生命

1、生命的特征

什么是生命？初看起来4特征是生物,可能不不是生物,可能

表现此特征表现此特征

运动植物河流

生长成年动物山脉

新陈代谢古莲子云朵

繁殖休眠孢子火焰

应答植物人机械

特征是生物,可能不不是生物,可能

5特征是生物,可能不不是生物,可能

表现此特征表现此特征

细胞……

……

遗传……

……

死亡……

……

演化……

……

被列入生命特征的每一条，都可能在哲学诡辩中受到诘难。特征是生物,可能不不是生物,可能

6

解决问题的办法可能有两种:

一种办法是，物理学家薛定谔的尝试，他试图从纯物理学的角度来定义生命

(「生命是什么」（1944）中说：

生命依靠吸纳负墒，避免了趋向平衡的衰退。)

解决问题的办法可能有两种:

一种办法是，75亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。完全直立行走、手、脑与语言的发展使人成为灵长类中最高级的成员。(3)分化出生殖部分利用“食物”的分解,复制自身一部

分起核心作用的大分子。原初地表图景有机酸、氨基酸、单糖、脂类、

嘌呤、嘧啶、核苷酸等等大多数动、植物

多细胞生物1x1010oC

1分钟基本粒子“汤”（质子、中子、自养生物的出现，

不但,使异养生物得以继续发展，

而且，改变了地球面目：

（1）大气中有氧，不再是还原性

环境。5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。在渡过漫长的近30亿年之后，氧在大气中的积累，有氧呼吸生物的出现，给生命世界带来第一次大繁荣，这时距今大约5亿年以前。特征是生物,可能不不是生物,可能

表现此特征表现此特征

细胞…………

遗传…………

死亡…………

演化…………

被列入生命特征的每一条，都可能在哲学诡辩中受到诘难。葡萄糖无氧分解有氧分解

2个ATP36个ATP嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。2、生命起源发生在什么时候？

天文学家估计地球形成于约45亿年前。四、人类的起源和进化膜表现选择透性，反映渗透压变

化；来？

另一种办法是，用一系列相关特征来表征生命，例如，生物体以细胞为基本结构单位并应具备新陈代谢、繁殖、遗传等特征。5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。

82、细胞是生物体的基本结构单位

（1）单细胞生物和多细胞生物

大肠杆菌、霍乱弧菌

螺旋菌

酵母单细胞生物

疟原虫大多数动、植物

多细胞生物

人

2、细胞是生物体的基本结构单位

（1）9

（2）原核生物和真核生物

细菌是原核生物

有细胞核

动、植物是真核生物

没有细胞核结构

有核物质

（2）原核生物和真核生物

细菌是原核生物10细菌细胞结构图返回细菌细胞结构图返回11植物细胞模式图植物细胞模式图12动物细胞模式图返回动物细胞模式图返回133、生命的化学组成——生物大分子氨基酸

‾蛋白质结构、酶、调节物

核苷酸‾核酸遗传信息

单糖

‾多糖结构、能源、信息

脂类结构、能源、信息

图3、生命的化学组成——生物大分子氨基酸‾蛋白质14DNA双螺旋图DNA双螺旋图15tRNA三叶草图tRNA三叶草图16一级结构二级结构四级结构三级结构一级结构二级结构四级结构三级结构17淀粉、糖原和纤维素淀粉、糖原和纤维素18降温：形成地壳。神造论——上帝创造万物，最后造人。蛋白质特有的显色反应；1、简述生命起源的历程。同时，出现第二次大气层。后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：地球形成的过程：

凝聚：重元素在内，轻元素在外，成为第一次大气层，很快被来自太阳的热风吹去。42x104

300nm－250nm2.1x1010oC

1分钟基本粒子“汤”（质子、中子、大多数动、植物

多细胞生物4、化学进化——由简单小分子到复合大分子

随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。35亿年前的兰细菌化石有机酸、氨基酸、单糖、脂类、

嘌呤、嘧啶、核苷酸等等四、人类的起源和进化那么，原初生命细胞的雏形就诞生。2、有氧呼吸的产生是生命

进化的一大飞跃

有氧呼吸极大地提高了生物从

食物中获取能量的效率。二、有关生命起源的种种假说人在生物界的地位和特征乳酸310米勒模拟实验得到的有机物脂双层细胞膜图返回降温：形成地壳。脂双层细胞膜图返回19

二、有关生命起源的种种假说

1、自古以来，有关生命起源出现过多种假说。

神造论——上帝创造万物，最后造人。(见圣经故事)

二、有关生命起源的种种假说

20

自然发生论——生物是从非生物环境中自然发生出来的

图

腐草化萤

腐肉生蛆

淤泥生鼠

宇生论——地球上生命来自宇宙空间别的星球。仍留下问题：“别的星球上生命如何起源”。

自然发生论——生物是从非生物环境中自然发生2117世纪意大利医生F.Redi用实验证明腐肉不能生出苍蝇17世纪意大利医生F.Redi用实验证221860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物返回1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物返回23广为接受的生命起源学说：

1924年苏联生物学家奥巴林发表「生命起源」。

1929年英国遗传学家霍尔丹也提出类似观点。

1936奥巴林专著再版，他提出的生命起源学说引起世界重视。

广为接受的生命起源学说：

1924年苏联242、生命起源发生在什么时候？

天文学家估计地球形成于约45亿年前。

迄今找到的最早的化石记录了35亿年前的原核生物。

所以，生命起源大约发生在距今45－35亿年间。

2、生命起源发生在什么时候？

天文学家估计地25澳州西海岸的垫藻岩澳州西海岸的垫藻岩2635亿年前的兰细菌化石35亿年前的兰细菌化石27最早动物出现最早真核细胞出现兰细菌光合作用，大气中O2积累

最早原核生物出现地球形成返回最早动物出现最早真核细胞出现兰细菌光合作用，大气中O228约500万年前，灵长类中的一个小系从树上下来，身体构造发生了与直立相适应的变化，进入人的进化阶段。囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖

类大分子。42x104

300nm－250nm2.用电击提供能量，从简单小分子可得到复杂的稍大分子。在渡过漫长的近30亿年之后，氧在大气中的积累，有氧呼吸生物的出现，给生命世界带来第一次大繁荣，这时距今大约5亿年以前。1、生命的特征

什么是生命？初看起来,这是一个常识问题。排出磷酸吸纳周围环境中蛋白质分子，微

球体可“增长”和“繁殖”。2、30亿年前地球就出现了生命，但发展比较缓慢，但为什么在寒武纪中较短的时间内产生出大量不同的生物类型，出现生命大爆发现象？原初地表图景4、研究物种变迁的两大工具

化石——除琥珀和深冻猛犸外，

化石是研究古代生物的

主要依据。完全直立行走、手、脑与语言的发展使人成为灵长类中最高级的成员。外周增厚呈膜状结构，与周围水

液有明显界限；四、人类的起源和进化另一种办法是，用一系列相关特征来表征生命，例如，生物体以细胞为基本结构单位并应具备新陈代谢、繁殖、遗传等特征。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。比较解剖学显示，人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性。后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：仔细推敲，却很难用一、二句话说清楚。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。始祖鸟化石:前肢已演化成翅，仍有爪，有牙齿，含多节尾椎骨的长尾巴自古以来,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。同位素衰变半衰期适用范围

87铷－87锶490亿年1亿年

232釷－208铅140亿年2亿年

238钠－206铅45亿年1亿年

40钾－40氩13亿年1亿年

235铀－207铅7亿年10万年

14碳－14氮5730年6万年1、生命的特征

什么是生命？初看起来,这是一个常识问题。3、生命起源时的地球环境

200亿年前没有物质和能量，没有时间,没有空间。3分钟氦（42He）+氢（11H）蛋白质特有的显色反应；葡萄糖阿拉伯胶团聚体增大团藻——代表多细胞简单聚集

并开始有分工

粘菌——有分有合25万年至4万年前：早期智人；酶1929年英国遗传学家霍尔丹也提出类似观点。降温：形成地壳。同时，出现第二次大气层。1x1010oC

1分钟基本粒子“汤”（质子、中子、（1）单细胞阶段以细菌为生1969年澳州Muchison地方落下一块陨石，从碎片成份分析中找到

氨基酸、嘧啶、脂酸。蛋白质特有的显色反应；太阳辐射火山爆发雷鸣电闪

提供能量，使简单小

分子合成复杂的稍大分子。1、简述生命起源的历程。重组DNA和人类基因组计划；微球体性质

1m－2m（相当于细菌大小）

可吸纳周围环境的脂类，并形成

膜状结构；3、生命起源时的地球环境

200亿年前没有物质和能量，没有时间,没有空间。

150亿年前

大爆炸，产生能量、质量，开始时间、空间。约500万年前，灵长类中的一个小系从树上下来，身体构造发生了29

1x1010oC

1分钟基本粒子“汤”（质子、中子、电子）3分钟氦（42He）+氢（11H）

25％75％1x1010oC

30

45亿年前太阳系形成

地球形成

地球和其他几个行星一样，是从太阳旋转甩出的的一团物质组成。

45亿年前太阳系形成

31太阳系形成返回太阳系形成返回32地球形成的过程：

凝聚：重元素在内，轻元素在外，成为第一次大气层，很快被来自太阳的热风吹去。

降温：形成地壳。

地球形成的过程：

凝聚：重元素在内，轻元33

不时有火山爆发：溶浆使地表高低不平；同时，出现第二次大气层。

再降温：地表冷至1000C以下，降水生成江河湖海。

图不时有火山爆发：溶浆使地表高低不平；同时34原初地表图景原初地表图景35返回原初地表图景返回原初地表图景364、化学进化——由简单小分子到复合大分子

随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。

4、化学进化——由简单小分子到复合大分子

37

太阳辐射火山爆发雷鸣电闪

提供能量，使简单小

分子合成复杂的稍大分子。

有机酸、氨基酸、单糖、脂类、

嘌呤、嘧啶、核苷酸等等

太阳辐射火山爆发雷鸣电闪

38雷电可能为化学进化提供能量返回雷电可能为化学进化提供能量返回39

地表的能量

能源J/cm2

太阳辐射1.09x106

紫外线400nm－300nm1.42x104

300nm－250nm2.3x103

250nm－200nm17.51

200nm－150nm7.11

闪电14.74

放射性(地下1Km内)3.35

火山爆发0.54

宇宙射线6.28x103

地表的能量

能源40

支持“化学进化”假说的证据

1953年芝加哥大学研究生米勒的模拟实验。

1969年澳州Muchison地方落下一块陨石，从碎片成份分析中找到

氨基酸、嘧啶、脂酸。

支持“化学进化”假说的证据

1953年41StanleyMiller(1953时23岁)StanleyMiller(1953时23岁)42

用电击提供能量，从简单小分子可得到复杂的稍大分子。米勒的实验装置用电击提供能量，从简单小分子可得到复杂的稍大分子43葡萄糖阿拉伯胶团聚体增大RNA聚合酶分裂1936奥巴林专著再版，他提出的生命起源学说引起世界重视。乳酸3101、自养型细胞的出现改变了地球的面目。42x104

300nm－250nm2.2、生命起源发生在什么时候？

天文学家估计地球形成于约45亿年前。直立人经历了大约150万年的历史以后，出现了现代的人种—智人。5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。葡萄糖阿拉伯胶团聚体增大葡萄糖无氧分解有氧分解

2个ATP36个ATP54

宇宙射线6.特征是生物,可能不不是生物,可能

表现此特征表现此特征

细胞…………

遗传…………

死亡…………

演化…………

被列入生命特征的每一条，都可能在哲学诡辩中受到诘难。神造论——上帝创造万物，最后造人。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。酶比较解剖学显示，人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性。原初地表图景45亿年前太阳系形成

地球形成

地球和其他几个行星一样，是从太阳旋转甩出的的一团物质组成。74

放射性(地下1Km内)3.计算机的普及和互联网的出现最早出现的灵长类是5000万年前的原猴类。

米勒模拟实验得到的有机物（共计20多种）

有机物产量

mol

甲醛2330

脲（尿素）20

乳酸310

琥珀酸40

甘氨酸6

谷氨酸葡萄糖阿拉伯胶44

后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、

射线等，还得到：

嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。返回后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、45

从有机小分子到大分子聚合物

在原始海洋的岸边,岩石,沙土的表层,有机小分子沉积,吸收能量,聚集成大分子聚合物。

从有机小分子到大分子聚合物

在原始海洋的46福克斯实验证实

（1）把氨基酸混合物倾倒在160oC－200oC

热沙土上，水分蒸发，氨基酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。

福克斯实验证实

（1）把氨基酸混合物倾倒在147

（2）这样得到的蛋白质分子具有

肽链结构；

蛋白质特有的显色反应；

可被蛋白酶水解，产生氨基酸；

微弱的酶活性。

（2）这样得到的蛋白质分子具有

48后来的类似实验

HCN+NH3

类似肽的化合物

50oC

单核苷酸多核苷酸

后来的类似实验

495、从多分子体系到原始生命细胞

奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴

福克斯用类蛋白质加热浓缩得到微球体。5、从多分子体系到原始生命细胞

奥巴林用50

磷酸化酶1－磷酸组蛋白形成淀粉葡萄糖阿拉伯胶团聚体增大酶

排出磷酸组蛋白阿拉伯胶酶形成淀粉团聚体增大磷酸51

组蛋白形成polyAADPRNA团聚体

RNA聚合酶分裂返回组蛋白52

团聚体小滴性质

直径1

m–500

m；

稳定存在几小时至几周；

外周增厚呈膜状结构，与周围水

液有明显界限；

具原始代谢特征；

可以增长和繁殖。

返回团聚体小滴性质

直径53微球体微球体54微球体(福克斯实验)返回微球体(福克斯实验)返回55

微球体性质

1

m－2

m（相当于细菌大小）

可吸纳周围环境的脂类，并形成

膜状结构；

膜表现选择透性，反映渗透压变

化；

吸纳周围环境中蛋白质分子，微

球体可“增长”和“繁殖”。返回

微球体性质

1m－56

可以设想，若是团聚体/微球体具备以下特征的综合。

脂双层膜围成的与周围环境隔开

的含水囊泡。

囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖

类大分子。

选择性的从环境吸纳“食物”

可以设想，若是团聚体/微球体具备以下特征的57

利用“食物”的分解,复制自身一部

分起核心作用的大分子。

囊泡因大分子增多而“生长”和繁

殖。

那么，原初生命细胞的雏形就诞生。

利用“食物”的分解,复制自身一部

58

（1）关键是生物大分子的复制：

DNADNA

RNARNA

(模板)

谁起催化作用？

（2）从四膜虫找到一段RNA（含395个核酸）有酶的催化功能。

人工合成一段具催化功能RNA，仅13个核苷酸。蛋白质返回

（1）关键是生物大分子的复制：

59三、寻求生物进化的轨迹

1、自养型细胞的出现改变了地球的面目。

最早地球环境的特点——还原性的。

最早生物细胞的特点——异养。

直到有光合作用能力的细胞出现。三、寻求生物进化的轨迹

60

用团聚体模拟光合作用的实验

原初光合作用可能从铁卟啉进入原始细胞开始。光合作用的出现意味着一个飞跃：

异养自养

用团聚体模拟光合作用的实验61

团聚体

蛋白质

叶绿素

甲基红，抗坏血酸

抗坏血酸叶绿素甲基红使甲基红褪色

H20叶绿素CO2糖H＋O2光eeATPNADPHee返回

62

自养生物的出现，

不但,使异养生物得以继续发展，

而且，改变了地球面目：

（1）大气中有氧，不再是还原性

环境。

（2）大气上层有臭氧层。

臭氧层挡住短波紫外线的杀伤

破坏力，使生物得以繁衍发展。

自养生物的出现，

不但,使异养生物得以继续发63

最初,对于习惯于还原环境的所有厌氧生物来说,氧是有毒气体，氧的出现是“灾难性的大气污染”。

结果，原初的厌氧生物被“驱赶”到极端环境中去。返回最初,对于习惯于还原环境的所有厌氧生物来64

2、有氧呼吸的产生是生命

进化的一大飞跃

有氧呼吸极大地提高了生物从

食物中获取能量的效率。

葡萄糖无氧分解有氧分解

2个ATP36个ATP

2、有氧呼吸的产生是生命

65雷电可能为化学进化提供能量利用“食物”的分解,复制自身一部

分起核心作用的大分子。1、生命的特征

什么是生命？初看起来,这是一个常识问题。3、达尔文的进化论的核心是什么？另一种办法是，用一系列相关特征来表征生命，例如，生物体以细胞为基本结构单位并应具备新陈代谢、繁殖、遗传等特征。150亿年前大爆炸，产生能量、质量，开始时间、空间。2、有氧呼吸的产生是生命

进化的一大飞跃

有氧呼吸极大地提高了生物从

食物中获取能量的效率。3、生命起源时的地球环境

200亿年前没有物质和能量，没有时间,没有空间。人类文化发展伴随的负面效应与人类文明相背离，是当今人类社会面临的最严重挑战。25万年至4万年前：早期智人；二、有关生命起源的种种假说50oC

单核苷酸多核苷酸1、简述生命起源的历程。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。后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：甲醛2330后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：RNA聚合酶分裂1－磷酸组蛋白形成淀粉5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。可以增长和繁殖。

在渡过漫长的近30亿年之后，氧在大气中的积累，有氧呼吸生物的出现，给生命世界带来第一次大繁荣，这时距今大约5亿年以前。

出现了多细胞生物

出现了动物

出现了植物

雷电可能为化学进化提供能量在渡过漫长的近366最早动物出现最早真核细胞出现兰细菌光合作用，大气中O2积累

最早原核生物出现地球形成返回最早动物出现最早真核细胞出现兰细菌光合作用，大气中O267

3、在研究单细胞——多细胞的发展过程中，两种生物引起人们的兴趣。

团藻——代表多细胞简单聚集

并开始有分工

粘菌——有分有合

3、在研究单细胞——多细胞的发展过程中，两68团藻（Volvox）返回团藻（Volvox）返回69粘菌在氮饥饿时开始聚集聚集后分化生成子实体下图粘菌在氮饥饿时聚集后分化生成子实体下图70（1）单细胞阶段以细菌为生(3)分化出生殖部分粘菌

(2)氮饥饿时聚集成细胞团返回（1）单细胞阶段以细菌为生(3)分化出生殖部分粘菌714、研究物种变迁的两大工具

化石——除琥珀和深冻猛犸外，

化石是研究古代生物的

主要依据。

根据同位素衰变计算地层年龄。

4、研究物种变迁的两大工具

化722.5亿年前的蕨类叶化石返回2.5亿年前的蕨类叶化石返回73同位素衰变半衰期适用范围

87铷－87锶490亿年1亿年

232釷－208铅140亿年2亿年

238钠－206铅45亿年1亿年

40钾－40氩13亿年1亿年

235铀－207铅7亿年10万年

14碳－14氮5730年6万年

返回同位素衰变半衰期适用范围

745、比较是研究生物进化的主要方法

从生活在1.5亿年前的始祖鸟化石，可以推测鸟从爬行类进化而来。

比较解剖学显示，人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性。5、比较是研究生物进化的主要方法

75

始祖鸟化石:前肢已演化成翅，仍有爪，有牙齿，含多节尾椎骨的长尾巴始祖鸟化石:前肢已演化成翅，仍有爪，有牙齿，76始祖鸟化石和恐龙化石相比始祖鸟化石和恐龙化石相比77人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性返回人、猫、鲸和蝙蝠的前肢骨骼具有同源性返回78依据细胞色素c

分子进化制作的进化树依据细胞色素c分子进化制作的进化树79生物五界分类系统生物五界分类系统80四、人类的起源和进化

人在生物界的地位和特征人的细胞结构属于真核细胞。动物界人种或种族：根据肤色、发型、鼻型等体质特征，人类通常被划分为4种类型。不同人群存在地理隔离和文化隔离，但是并没导致生殖隔离。人与哺乳动物的显著区别四、人类的起源和进化人在生物界的地位和特征人的细81

从猿到人最早出现的灵长类是5000万年前的原猴类。人猿类是在大约3600万年前渐新世时从一组原猴类进化而来的。人猿类分为两支，一支进化成猿猴，另一支进化成为人类的祖先—原始人。从猿到人最早出现的灵长类是5000万年前的原猴类。人猿82

原始人的进化血清蛋白的分子免疫学以及血红蛋白的氨基酸序列分析和DNA序列的研究也说明，人与大猩猩具有非常近的亲源关系。约500万年前，灵长类中的一个小系从树上下来，身体构造发生了与直立相适应的变化，进入人的进化阶段。完全直立行走、手、脑与语言的发展使人成为灵长类中最高级的成员。原始人的进化血清蛋白的分子免