湖北大学：《生物进化讲义》第二章 生命的起源（刘艳玲）

第二章 生命及其起源 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 第二章 生命及其起源

什么是生命? ◆主要由核酸和蛋白质组成,具有自我更新和 自我复制的多分子体系 生物物理学对生命的理解 >生命是一种耗散结构 什么是耗散结构? 耗散结构〔 dissipative structure):在宏观世界中除 通常处于平衡状态下的稳定有序结构(如金属、晶体 等)外的远离平衡条件下的另一种稳定有序结构。 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 什么是生命？  主要由核酸和蛋白质组成，具有自我更新和 自我复制的多分子体系  生物物理学对生命的理解 ➢ 生命是一种耗散结构 什么是耗散结构？ 耗散结构（dissipative structure）:在宏观世界中除 通常处于平衡状态下的稳定有序结构（如金属、晶体 等）外的远离平衡条件下的另一种稳定有序结构

生命的本质 ◆生命是物质的,它是物质存在和运动的 种特殊形式 ◆生命的物质基础:核酸和蛋白质 ◆生命活动的基本特征 自我更新自我复制 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 生命的本质  生命是物质的，它是物质存在和运动的 一种特殊形式  生命的物质基础：核酸和蛋白质  生命活动的基本特征 自我更新 自我复制

生命的起源 ◆天外胚种说 ◆自然发生说 YA·化学起源说 提出者:奥巴林 多人维若格拉德斯基:硝化细菌 维勒:首次把无机物人工合成有机物(尿素) 米勒:生命起源的模拟实验 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 生命的起源  天外胚种说  自然发生说  化学起源说 提出者：奥巴林 维诺格拉德斯基：硝化细菌 维勒：首次把无机物人工合成有机物（尿素） 米勒：生命起源的模拟实验

生命起源的基本条件 ◆原始大气 >原始大气是无游离氧的还原性大气 >成分:co2、N2、NH3、CO、CH4、H2O、 H2S、HCN及少量H2 多·能源:热能,太阳能,放电 ◆原始海洋 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 生命起源的基本条件  原始大气 ➢ 原始大气是无游离氧的还原性大气 ➢ 成分：CO2、N2、NH3、CO、CH4、H2O、 H2S、HCN及少量H2  能源；热能，太阳能，放电  原始海洋

宇宙射线 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 原始地球 宇宙射线

2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 原始海洋

生命起源的主要阶段 无机小分子生成有机小分子 原始大气中甲烷、 无机小分子物质 氨、水蒸气、氢等 宇 紫外线闪电等 合1953年米勒实验证 成实完全可能;某些学 作者合成嘌昤晓啶等 有机小分子物质:氨基酸、嘌呤、嘧啶等 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 生命起源的主要阶段 无机小分子生成有机小分子 无机小分子物质 紫 外 线 闪 电 等 宇 宙 射 线 有机小分子物质: 原始大气中甲烷、 氨、水蒸气、氢等 合 成 作 用 1953年米勒实验证 实完全可能；某些学 者合成嘌呤、嘧啶等 氨基酸、嘌呤、嘧啶等

米勒的模拟实验 钨电极 1953年,设置模拟原始 火花室 大气成分的实验装置 真空泵 气体成分:NH2、cH,N H H2O、H2等 供水活塞 凝器 >能量:火花放电 公离活塞 果:产生许多有机小入全 其中1 U形收集管 类A兴>揭示了生命起源的化学 图25米勤实验装置〔自Mer和 Orgel) 各种还原性气体通过左边直管进入玻璃仪器,并在右上方5 演化过程 升烧瓶内进行火花放电。将左下方500毫升烧瓶内的水煮沸, 以驱动气体在仪器内闭路循环。最后所生成的有机小分子积 聚在仪器下部的溶液内 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 米勒的模拟实验 ➢ 1953年，设置模拟原始 大气成分的实验装置 ➢ 气体成分： NH3、CH4、 H2O、H2等 ➢ 能量：火花放电 ➢ 结果：产生许多有机小 分子，其中11种氨基酸 ➢ 揭示了生命起源的化学 演化过程

有机小分子生成生物大分子 有机小分子物质 长粘 缩聚有人模判原始地球条件合 期士 积吸 l我人工合成了结晶牛肤岛素 累附 角甫酵母丙氨酸转运核糖核酸 生物大分子物质:多肽、多聚核苷酸等 2021/2/23 湖北大学生命科学学院刘艳玲

2021/2/23 湖北大学生命科学学院 刘艳玲 有机小分子生成生物大分子 有机小分子物质 长 期 积 累 粘 土 吸 附 生物大分子物质：多肽、多聚核苷酸等 缩 合 作 用 聚 合 作 用 有人模拟原始地球条件合 成了类似蛋白质过程； 我国人工合成了结晶牛胰岛素 酵母丙氨酸转运核糖核酸