生命科学导论.ppt

生命科学导论生命何时、何处、特别是怎样起源的问题,是现代自然科学尚未完全解决的重大问题,是人们关注和争论的焦点。第一节生命的起源历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说,并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同证据的发现,人们对生命起源的问题有了更深入的研究,下面介绍几种著名的假说。(1)“神创论”“神创论”否认一切事物是自然形成的说法,认为地球上的一切生物都来自于神的创造或超智能的设计。《圣经》上说:起初,神创造天地。神创论与现代科学无法调和,更无事实根据。生命体的最根本特征是自组织的,不是被制造的。现代科技使人类拥有了非凡的制造能力,但却对更多的生命问题无能为力,原因也在于生命是自组织的而不是被制造的,制造能力再大也无能为力。(2)“宇生论”“宇生论”认为:地球上的初始生命是宇宙中存在的某些有机分子或微生物孢子,附着在尘埃上由彗星带到地球上的。进而,或者在宇宙中的其它星球上可能存在与地球上完全不同的生命形式。“宇生论”的有力证据是在澳大利亚发现的一颗含碳物质的陨石和月球样品中检测出了许多氨基酸和有机酸。但这只能说明宇宙中存在有机物和化学进化过程,不能证明地球上的生命来自天外。(3)自然发生说自然发生说是19世纪前广泛流行的理论,这种学说认为:生命随时可从无生命的物质自然发生。如:腐草化萤、腐肉生蛆、破布或烂泥生蛙或鼠。直到19世纪60年代,法国微生物学家巴斯德的精确的“曲颈瓶”实验证明:地球上的任何生命不能从无生命的物质自发地产生,从而彻底否认了自然发生说。第一节生命的起源(4)生物进化起源说生物进化起源说认为:生命起源是一个自然的历史事件。长期的地球进化、生命的化学进化和生物进化是生命起源的基础。生物进化起源说因为有比较充分的根据和实验证明,所以为多数科学家所承认。--地球的进化宇宙在约150亿年前的一次大爆炸中诞生了地球。早期的地球是由热的氢和氦以及一些固体尘埃聚合的内核和外面包围的一层气体构成的,称为初级大气层。随着地球的收缩,温度逐渐升高,氢和氦很快进入宇宙,初级大气层消失。随后,地表温度下降,内部温度很高,物质分解产生的大量气体通过频繁的火山活动喷射出地表,形成了次级大气层。次级大气层的主要化合物有:H2O、NH3、CH4、H2S等。而饱和水蒸汽冷却凝结成雨水落下形成了原始的河流和海洋(原始鲜汤)。第一节生命的起源原始海洋成了原始生命的诞生地。原始生命发生所需要的能量在当时很可能是紫外线、闪电、同位素衰变的辐射能以及火山、热泉散发的热能。利用这些能量开始合成了一系列的小分子有机化合物如氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸和卟啉等。就是在这样的环境下,原始生命诞生了。古生物化石表明,具有光合作用的原核生物诞生于35亿年前,由此推测生命起源可能更早(约40亿年前)。(1)有机小分子的非生物合成有机小分子化合物是由远古大气层中的H2O、NH3、CH4、H2S等在强烈的紫外线和宇宙射线或闪电、火山口爆发的局部高温等高能作用下的产物。1953年,美国科学家Miller根据原始地球的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的有机小分子在原始地球环境中的形成过程。20世纪70年代以来,在太平洋海底火山口热泉的“热液口”发现了极端嗜热的古细菌和其他的生物类群。而喷出的水中有CH4、H2、H2S、He等。以后人们在实验室中模拟海底“热液口”的水热条件,合成了氨基酸等有机小分子。第一节生命的起源(2)聚合体的形成从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如辐射能、黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。第一节生命的起源(3)核酸-蛋白质等多分子体系的建成生物大分子不是原始生命,只有核酸与蛋白质精巧地组成高度有序的独立多分子体系时,才会表现出新陈代谢、生长、繁殖等生命现象。①“团聚体”学说奥巴林不但用蛋白质、核酸、多糖和脂类等形成了具有明显边界的团聚体,而且显示了这些团聚体具有某些最简单的代谢性质。奥巴林斯根据实验提出“团聚体”学说认为: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半透膜那样的边界,其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体因而具有一定的生命现象。第一节生命的起源②“微球体”学说福克斯发现,浓缩干燥的氨基酸在水溶液中可以形成微小的蛋白质球状体,他称之为微球体。微球体可以从外界吸收更多的生物多聚体分子,使得微球体上出现芽体,甚至形成新的微球体。这些微球体表面的蛋白膜具有选择透性,它们能够在不同浓度的盐溶液中由于内外渗透压的变化而膨胀或收缩。膜内外的电荷梯度差还能维持微球体的能量的聚集和贮存。“微球体”学