上海交通大学：《微生物的世界 Microbial World》通识教育课程教学资源（课件讲稿）第3章 生命的起源与演化

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 通识教育核心课程 微生物的世界Microbial World 第三章生命的起源与演化 SHAN 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 cf2001@sjtu.edu.cn

1896 1920 1987 2006 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 cf2001@sjtu.edu.cn 微生物的世界Microbial World 第三章 生命的起源与演化 通识教育核心课程

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 远古生命的起源：RNA生命形式 地球上第一种可自我复制（繁殖）的生命是怎 样的呢？ 最简单的生命形式：至少需要一种获得能量的 方式和一种自我复制的遗传方式 2 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

2 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 一、远古生命的起源：RNA生命形式 地球上第一种可自我复制（繁殖）的生命是怎 样的呢？ 最简单的生命形式:至少需要一种获得能量的 方式和一种自我复制的遗传方式

Mammals Humans Vascular plants Shelly Origin of Earth invertebrates (4.6bya) 20%02/ Present 1 bya 4 bya Bacteria 0 Anoxygenic Algal phototrophic diversity Microbial lite forms only bacteria 3 ya Anoxic Earth(N2,CO2, Earth Origin of CHa atmosphere) is slowly Eukaryotes oxygenated Origin of cyanobacteria Copyright2009 Pearson Education,Inc..publishing as Pearson Benjamin Cummings

3 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY RNA生命形式： RNA的催化功能发现后，科学家认为最 早的生命形左式中不含DNA,而只有RNA 4 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》

4 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 RNA的催化功能发现后, 科学家认为最 早的生命形式中不含DNA,而只有RNA. RNA生命形式：

上充通大率 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY RNA生命形式与RNA生命世界 @最早生命中的RNA具有催化功能及遗传编 码功能，即RNA生命形式 ©在RNA世界中，RNA有简单的自我复制功能，并 有完成这一功能的少量催化能力. 5 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

5 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 最早生命中的RNA具有催化功能及遗传编 码功能, 即RNA生命形式 在RNA世界中, RNA有简单的自我复制功能, 并 有完成这一功能的少量催化能力. RNA生命形式与RNA生命世界

From RNA life to modern cellular life Sterile Earth Prebiotic syntheses (proteins and RNA made abiotically) Protein RNA Proteins assume catalytic functions(RNA only as coding molecule) Self-replicating RNAs Evolution of DNA from RNA The Lipoprotein RNA World vesicle Modern cellular life DNA 的 (DNA replaces RNA as coding molecule leading to DNA+RNA→Protein) Early cellular life (RNA as coding and catalytic molecule) 1.RNA生命：RNA具有催化与遗传编码功能 2.早期细胞生命形式：RNA被脂蛋白包裹的形式 3.细胞生命：蛋白质代替RNA催化功能 4.现代细胞生命：DNA取代RNA的编码功能

6 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 From RNA life to modern cellular life 1. RNA生命：RNA具有催化与遗传编码功能 2. 早期细胞生命形式：RNA被脂蛋白包裹的形式 3. 细胞生命：蛋白质代替RNA催化功能 4. 现代细胞生命：DNA取代RNA的编码功能

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 为何需要DNA代替RNA? 以DNA作为细胞基因组的原因：可能是演化的 压力，要求遗传信息复制过程更为高效和精确 (DNA聚合酶比RNA聚合酶精确) 7 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

7 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 以DNA作为细胞基因组的原因:可能是演化的 压力, 要求遗传信息复制过程更为高效和精确 (DNA聚合酶比RNA聚合酶精确) 为何需要DNA代替RNA？

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 二、生物演化轨迹 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一 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。 8 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

8 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 二、生物演化轨迹 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

上游充通大警 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 用团聚体模拟光合作用的实验 原初光合作用可能从铁卧啉进入原始细 胞开始。光合作用的出现意味着一个飞跃： 异养一自养 9 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

9 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 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

上庭通大学 SHANGHAI A TONG UNTVERSTTY 野件 叶绿素 甲基红，抗坏血酸 抗坏血酸© 叶绿素e甲基红 使甲基红褪色 0二，叫叶绿素 e.ATP一C02一糖 H+02↑ NADPH 10 上海交通大学通识教育核心课程 《微生物的世界》

10 上海交通大学通识教育核心课程《微生物的世界》 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