第二章 生命及其起源
Ⅰ 生命的本质一、生命定义的概述
1、从古希腊到十八世纪，欧洲盛行,生机论,也称,活力论,。
内容：生物体与非生物体的区别就在于生物体内有一种特殊的生命,活力,,它控制和规定着生物的全部生命活动和特性，而不受自然规律的支配。
支持者：亚里士多德（古希腊）、伯格森（法）、
新诺特（美）。
2、近代欧洲甚为流行的是一种“机械论”的生命观。
这种观点把生命看成是结构非常复杂的机器。
并认为它不同于一般的机器，它是由许多机器彼此借皮带和传动杆联结起来，而成为一个体系。
支持者：倚卡尔（法）、莫诺（法）
3,现代科学出现以后；人们试图从生物体的形态特征上归纳出生命的定义。这种一般的特征包括新陈代谢、生长、繁殖和对外界刺激的反应等。
但这类叙述始终不够理想。
4,20世纪 50年代后，分子生物学的兴起；人们从生命物质的微观构成的一致性上去寻求生命的定义。认为生命是由核酸与蛋自质组成的、具有自我更新和自我复制能力的多分子体系。
二、生命的物质基础：核酸与蛋白质核酸是生物体遗传的物质基础。 它对生物的生长、
遗传、变异等现象起着重要的决定作用。
脱氧核糖核酸 (DNA)
核酸核糖核酸 （ RNA）
核酸（ DNA ）
磷酸基团核苷酸 脱氧核糖碱基（ A,T,G,C）
DNA为相互缠绕的 2条链（称双螺旋）所决定。
每条链又由核苷酸的亚单位聚合而成。这些链有极性和方向性，即在双螺旋中它们以右手螺旋方式反向平行排列。
在 DNA双链中,鸟嘌呤（ G）,腺嘌呤（ A）,胸腺嘧啶（ T）,胞嘧啶（ C）。
这些碱基从糖 — 磷酸主链伸向双螺旋的中轴。每个碱基通过 2或 3个氢键与相对链上的碱基相连接。
A— T G— C
最早揭示 DNA分子结构的是 沃森和克里克 。
年轻时的弗朗塞斯 ·克里克（右）
和詹姆斯 ·沃森
（左）
克里克、沃森和威金斯在 1962年共同获得了诺贝尔奖。
2003年 4月 14日，ＤＮＡ的发现者之一詹姆斯 ·沃森在新闻发布会上讲话。
构成 RNA的核苷酸上的碱基是 腺嘌呤（ A）、
鸟嘌呤（ G）,尿嘧啶（ U）,和胞嘧啶（ C）。
在 RNA 链中
A— U
G— C
核糖核酸（ RNA） 是化学结构上类似 DNA的大分子，
它用不同的核酸基携带相同的密码。
蛋白质是生物生命活动的物质基础。
蛋白质分类包括：
催化作用的酶；
免疫功能的抗体；
生物膜蛋白；
激素和毒素；
运输作用的血液蛋白等。
蛋白质一个或多个肽链氨基酸蛋白质由一个或几个多肽链组成。每个多肽链是一个聚合体，由许多具有 L— 光学构型的不同 a-氨基酸连接而成，所有生物都用同一套 20个氨基酸来建造蛋白质。
a- 氨基酸 a-
氨基酸
20
种不同的蛋白质的顺序就存在于核酸分子的这些核苷酸的顺序中，如果由 20种氨基酸连接起来形成一条含 100
个单体的肽链，就可以有 20100种不同的排列组合。
而且够成蛋白质分子的肽链可有多条，肽链经过折叠盘绕形成空间结构有是多种多样的，因此使蛋白质具有极其多样性的特点。
Sanger 用 Edman degradation 定出第一 条蛋白质 的 氨基酸 序列
1、生物体内的自我更新即新陈代谢包括：
同化作用：生物体从食物中摄取养料转换成自身的组成物质，是贮存能量的过程。
（或组成代谢）
异化作用：生物体将自身的组成物质分解以释放能量或排出体外，（或分解代谢）。
三、生命运动的本质特征：
自我更新与自我复制
2,自我复制,
在生物体内，有一个 DNA复制酶系统，在它的作用下，以一条 DNA的正链做为模板，以脱氧核苷三磷酸为原料，根据碱基配对规律，在模板上面聚合成与正链互补的负链；同样以一条负链为模板合成了正链。这样一个 DNA分子就变成 2个一模一样的 DNA分子 。
1．生命与生态系统最近几十年来，随看生态学的发展，有人认为生命是一种高度复杂的自动控制系统，它的本质特征表现在既有繁殖后代的能力，又与环境发生不可分割的联系。
这便是生态学的生命观。
四、对生命认识的新进展
2．生命与耗散结构耗散结构是物理学上的一种学说。它的中心思想是，在宏观世界中，除通常的处于平衡态条件下的稳定有序结构（如晶体）外，还有一种处于远离平衡态条件下的稳定有序结构。这种结构就为耗散结构。
Ⅱ,生命的起源所谓生命的起源，是指地球上非生命物质演变成原始生命的过程，即生物进化中的化学进化阶段。
一、生命起源的概述
1,,天外胚种论,,认为地球上的生命是从天外飞来的。
这种观点在欧洲 19世纪末到 20世纪初颇为流行。支持者,（ 瑞典）阿列钮斯,他发表了《宇宙的形成》。
2,,自然发生说,即自生论，源于,腐肉生蛆,,,枯草化萤,。
在科学不发达的时代，哈维、牛顿都信奉这种见解。
后来反对者有雷第、斯巴兰让尼和巴斯德。巴斯德关于微生物的污染造成肉汤腐败的著名实验大大减弱了自生论在科学界的影响。
“化学起源说”的提出者是奥巴林。
恩格斯也说过“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”。
化学起源说是有理论根据的。在 1890年，维诺格拉得斯基发现硝化细菌能吸取外界的氨或亚硝酸使之氧化，
1953年，米勒成功地做了生命起源的 模拟实验 。
在实验室中，他模拟了原始大气环境的容器，并在其中通过火花放电成功地从无机物（如氨、甲烷、
氢等）中制造出了十一种氨基酸。
奥巴林和福克斯等都为此进行了大量的研究，
逐步揭示了生命起源的化学演化过程。
1,大气原始原始大气是还原性的，具有生物学意义的有机物。
原始大气的形成与火山除气有关。
成分：具推测，含有二氧化碳、氮、氨、一氧化碳、甲烷、水蒸气、硫化氢、氰化氢、以及少量的氢，氧（氧化物）
二、生命起源的基本条件
2、能源热能 在原始地球形成的最初时期，太阳能无法射到地球上，化学反映主要依靠由地球凝聚和气体逸散所释放的热量。
太阳能 原始大气没有臭氧层可以挡住紫外线，
所以大量的紫外线、可见光、电子、质子和 X射线参与化学演变的全过程。因此，太阳能是地球的最大能源。
放电 放电可以认为是电流、高温和紫外线的混合能源。
⑴放电发生在大气最下层，即地表附近，这可把生成物直接运到海洋里。
⑵放电的过程，极容易使 CH4,NH3,或 N2合成氰化氢（ HCN）,在生命的化学演化中,HCN起着重要的作用。
放电是化学演化中重要的、直接的能源。
3、原始海洋原始海洋和原始大气 一起，由地球内部产生的。
液态水的出现是生命化学演化中的重要转折点。具有高度反映活性的分子虽然在气相中生成，但在水溶液中发生化学反应。因此，原始海洋就成了生命化学演化的中心。
三、生命起源的主要阶段地球的年龄约为 46亿年，但是 35亿年前的古老的微生物化石表明，生命起源是在 35亿年前的十几亿年前。
1、无机小分子生成有机小分子所谓无机小分子是指生成蛋白质、核酸和脂类的组成成分。
1953年，米勒模拟原始大气环境从无机物中制造了十一种氨基酸，其中有四种可以合成蛋白质。
关于核苷酸,19世纪末，布特列洛夫将甲醛和石灰一起摇晃，得到大量的核糖。
2、有机小分子生成生物大分子生物大分子主要指蛋白质和核酸。
他们在起源上有两派,
陆相起源派认为由有机小分子物质聚合成大分子的反应，是在爱火山附近局部地区发生的，生成的大分子在经雨水冲刷到海洋中。
海相起源派，他们认为在原始海洋中，氨基酸和核苷酸可附着在粘土的表面上，在有适当的缩合剂的条件下，可发生聚合反应。
但氨基酸和核苷酸是怎样积累浓缩的，最先形成的是蛋白质还是核酸？这都是悬而未决的问题。
3、生物大分子生成多分子体系团聚体模型,奥巴林认为原始海洋中有机大分子浓缩成为团聚体，是非生命物质向生命物质过度的一种重要形式。
微球体模型福克斯在显微镜下观察微球体，发现其有双层膜很似细菌。由于类蛋白微球体比较稳定同时又是在模拟原始地球的条件下由酶促合成的类蛋白所产生，因此，它与团聚体相比是一种比较理想的多分子体系或原始细胞模型。
4、多分子体系演变成原始生命米勒认为这种原始形态的生命有三种类型：
一、只建立在蛋白质基础上的生命类型：这种观点也称“原细胞说”因为它所指的原细胞主要成分是蛋白质。
第二、建立在核酸基础上但没有蛋白质密码生命类型。
第三，建立在核酸和蛋白质基础上的生命这种观点认为，“生物”若无核酸，就会缺乏完成遗传连续性的工具，而生物若无蛋白质，就会严重地限制了它们利用其环境中化学物质的能力。
四、生命起源中的关键因素
1、原始膜的形成
2、遗传密码的起源一、生命起源是否仍在继续一般认为，现在地球上不会有有机物发展出生命了。因为这种高级的物质运动形式，它是从物理的、化学的运动的形式转化来的，这种转化有它内在的必然性，而决不是偶然的一次巧合。
但是，在当今的地球上，作为原始生命起源的基本条件已不复存在。
例如，没有强烈的太阳辐射和放电等基本能源；
没有还原性大气；也不存在原始海洋那样的环境。
此外，现在地球上的各种有机物质不可能象原始地球上那样长期的保存，而是很快被各种生物破坏。
二、生命起源过程中自然选择如何起作用在生命起源过程中，一般认为当多分子体系的形成阶段，就存在着选择的问题。
第一、对多分子体系来说，起内部必须要有一定的理论结构，并与外界环境发生联系、
进行新陈代谢。
第二、早期的多分子体系，可以想象其类型是多种多样的。有些可能只有某种生物大分子；如蛋白质或核酸，也有蛋白质和核酸相结合的体系。
第三、原始膜向生物膜的进化，是原始生命形成的关键之一。
三、外星球是否存在生命在那些遥远的星球上，是否象我们地球一样，
也有生命？这是生命起源研究中一个引人入胜的课题。
科学探测发现，在月球上似乎不存在生命。因为那里大气极其稀薄，
也没有氧，也没有水，昼夜温度相差很大。
火星上是否有生命呢？现在认为有一定的可能性。
火星上的自然环境与地球有不少的相似之处。
例如大气成分是二氧化碳和氮；
一天时间长度是 24小时 37分；
温度也适合生命生长；
另外火星上有水蒸气的存在。
火星地表我们的太阳系只是宇宙空间极小的一个系统。另外，根据星际介质化学组成的资料表明，
在其他天体上寻在形成生命原料的一些有机小分子。还发现有氨基酸和嘧啶碱。
所以，无论从理论上或实践上判断，在遥远的太空存在着某种生命形式是完全可能的。
Ⅰ 生命的本质一、生命定义的概述
1、从古希腊到十八世纪，欧洲盛行,生机论,也称,活力论,。
内容：生物体与非生物体的区别就在于生物体内有一种特殊的生命,活力,,它控制和规定着生物的全部生命活动和特性，而不受自然规律的支配。
支持者：亚里士多德（古希腊）、伯格森（法）、
新诺特（美）。
2、近代欧洲甚为流行的是一种“机械论”的生命观。
这种观点把生命看成是结构非常复杂的机器。
并认为它不同于一般的机器，它是由许多机器彼此借皮带和传动杆联结起来，而成为一个体系。
支持者：倚卡尔（法）、莫诺（法）
3,现代科学出现以后；人们试图从生物体的形态特征上归纳出生命的定义。这种一般的特征包括新陈代谢、生长、繁殖和对外界刺激的反应等。
但这类叙述始终不够理想。
4,20世纪 50年代后，分子生物学的兴起；人们从生命物质的微观构成的一致性上去寻求生命的定义。认为生命是由核酸与蛋自质组成的、具有自我更新和自我复制能力的多分子体系。
二、生命的物质基础：核酸与蛋白质核酸是生物体遗传的物质基础。 它对生物的生长、
遗传、变异等现象起着重要的决定作用。
脱氧核糖核酸 (DNA)
核酸核糖核酸 （ RNA）
核酸（ DNA ）
磷酸基团核苷酸 脱氧核糖碱基（ A,T,G,C）
DNA为相互缠绕的 2条链（称双螺旋）所决定。
每条链又由核苷酸的亚单位聚合而成。这些链有极性和方向性，即在双螺旋中它们以右手螺旋方式反向平行排列。
在 DNA双链中,鸟嘌呤（ G）,腺嘌呤（ A）,胸腺嘧啶（ T）,胞嘧啶（ C）。
这些碱基从糖 — 磷酸主链伸向双螺旋的中轴。每个碱基通过 2或 3个氢键与相对链上的碱基相连接。
A— T G— C
最早揭示 DNA分子结构的是 沃森和克里克 。
年轻时的弗朗塞斯 ·克里克（右）
和詹姆斯 ·沃森
（左）
克里克、沃森和威金斯在 1962年共同获得了诺贝尔奖。
2003年 4月 14日，ＤＮＡ的发现者之一詹姆斯 ·沃森在新闻发布会上讲话。
构成 RNA的核苷酸上的碱基是 腺嘌呤（ A）、
鸟嘌呤（ G）,尿嘧啶（ U）,和胞嘧啶（ C）。
在 RNA 链中
A— U
G— C
核糖核酸（ RNA） 是化学结构上类似 DNA的大分子，
它用不同的核酸基携带相同的密码。
蛋白质是生物生命活动的物质基础。
蛋白质分类包括：
催化作用的酶；
免疫功能的抗体；
生物膜蛋白；
激素和毒素；
运输作用的血液蛋白等。
蛋白质一个或多个肽链氨基酸蛋白质由一个或几个多肽链组成。每个多肽链是一个聚合体，由许多具有 L— 光学构型的不同 a-氨基酸连接而成，所有生物都用同一套 20个氨基酸来建造蛋白质。
a- 氨基酸 a-
氨基酸
20
种不同的蛋白质的顺序就存在于核酸分子的这些核苷酸的顺序中，如果由 20种氨基酸连接起来形成一条含 100
个单体的肽链，就可以有 20100种不同的排列组合。
而且够成蛋白质分子的肽链可有多条，肽链经过折叠盘绕形成空间结构有是多种多样的，因此使蛋白质具有极其多样性的特点。
Sanger 用 Edman degradation 定出第一 条蛋白质 的 氨基酸 序列
1、生物体内的自我更新即新陈代谢包括：
同化作用：生物体从食物中摄取养料转换成自身的组成物质，是贮存能量的过程。
（或组成代谢）
异化作用：生物体将自身的组成物质分解以释放能量或排出体外，（或分解代谢）。
三、生命运动的本质特征：
自我更新与自我复制
2,自我复制,
在生物体内，有一个 DNA复制酶系统，在它的作用下，以一条 DNA的正链做为模板，以脱氧核苷三磷酸为原料，根据碱基配对规律，在模板上面聚合成与正链互补的负链；同样以一条负链为模板合成了正链。这样一个 DNA分子就变成 2个一模一样的 DNA分子 。
1．生命与生态系统最近几十年来，随看生态学的发展，有人认为生命是一种高度复杂的自动控制系统，它的本质特征表现在既有繁殖后代的能力，又与环境发生不可分割的联系。
这便是生态学的生命观。
四、对生命认识的新进展
2．生命与耗散结构耗散结构是物理学上的一种学说。它的中心思想是，在宏观世界中，除通常的处于平衡态条件下的稳定有序结构（如晶体）外，还有一种处于远离平衡态条件下的稳定有序结构。这种结构就为耗散结构。
Ⅱ,生命的起源所谓生命的起源，是指地球上非生命物质演变成原始生命的过程，即生物进化中的化学进化阶段。
一、生命起源的概述
1,,天外胚种论,,认为地球上的生命是从天外飞来的。
这种观点在欧洲 19世纪末到 20世纪初颇为流行。支持者,（ 瑞典）阿列钮斯,他发表了《宇宙的形成》。
2,,自然发生说,即自生论，源于,腐肉生蛆,,,枯草化萤,。
在科学不发达的时代，哈维、牛顿都信奉这种见解。
后来反对者有雷第、斯巴兰让尼和巴斯德。巴斯德关于微生物的污染造成肉汤腐败的著名实验大大减弱了自生论在科学界的影响。
“化学起源说”的提出者是奥巴林。
恩格斯也说过“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”。
化学起源说是有理论根据的。在 1890年，维诺格拉得斯基发现硝化细菌能吸取外界的氨或亚硝酸使之氧化，
1953年，米勒成功地做了生命起源的 模拟实验 。
在实验室中，他模拟了原始大气环境的容器，并在其中通过火花放电成功地从无机物（如氨、甲烷、
氢等）中制造出了十一种氨基酸。
奥巴林和福克斯等都为此进行了大量的研究，
逐步揭示了生命起源的化学演化过程。
1,大气原始原始大气是还原性的，具有生物学意义的有机物。
原始大气的形成与火山除气有关。
成分：具推测，含有二氧化碳、氮、氨、一氧化碳、甲烷、水蒸气、硫化氢、氰化氢、以及少量的氢，氧（氧化物）
二、生命起源的基本条件
2、能源热能 在原始地球形成的最初时期，太阳能无法射到地球上，化学反映主要依靠由地球凝聚和气体逸散所释放的热量。
太阳能 原始大气没有臭氧层可以挡住紫外线，
所以大量的紫外线、可见光、电子、质子和 X射线参与化学演变的全过程。因此，太阳能是地球的最大能源。
放电 放电可以认为是电流、高温和紫外线的混合能源。
⑴放电发生在大气最下层，即地表附近，这可把生成物直接运到海洋里。
⑵放电的过程，极容易使 CH4,NH3,或 N2合成氰化氢（ HCN）,在生命的化学演化中,HCN起着重要的作用。
放电是化学演化中重要的、直接的能源。
3、原始海洋原始海洋和原始大气 一起，由地球内部产生的。
液态水的出现是生命化学演化中的重要转折点。具有高度反映活性的分子虽然在气相中生成，但在水溶液中发生化学反应。因此，原始海洋就成了生命化学演化的中心。
三、生命起源的主要阶段地球的年龄约为 46亿年，但是 35亿年前的古老的微生物化石表明，生命起源是在 35亿年前的十几亿年前。
1、无机小分子生成有机小分子所谓无机小分子是指生成蛋白质、核酸和脂类的组成成分。
1953年，米勒模拟原始大气环境从无机物中制造了十一种氨基酸，其中有四种可以合成蛋白质。
关于核苷酸,19世纪末，布特列洛夫将甲醛和石灰一起摇晃，得到大量的核糖。
2、有机小分子生成生物大分子生物大分子主要指蛋白质和核酸。
他们在起源上有两派,
陆相起源派认为由有机小分子物质聚合成大分子的反应，是在爱火山附近局部地区发生的，生成的大分子在经雨水冲刷到海洋中。
海相起源派，他们认为在原始海洋中，氨基酸和核苷酸可附着在粘土的表面上，在有适当的缩合剂的条件下，可发生聚合反应。
但氨基酸和核苷酸是怎样积累浓缩的，最先形成的是蛋白质还是核酸？这都是悬而未决的问题。
3、生物大分子生成多分子体系团聚体模型,奥巴林认为原始海洋中有机大分子浓缩成为团聚体，是非生命物质向生命物质过度的一种重要形式。
微球体模型福克斯在显微镜下观察微球体，发现其有双层膜很似细菌。由于类蛋白微球体比较稳定同时又是在模拟原始地球的条件下由酶促合成的类蛋白所产生，因此，它与团聚体相比是一种比较理想的多分子体系或原始细胞模型。
4、多分子体系演变成原始生命米勒认为这种原始形态的生命有三种类型：
一、只建立在蛋白质基础上的生命类型：这种观点也称“原细胞说”因为它所指的原细胞主要成分是蛋白质。
第二、建立在核酸基础上但没有蛋白质密码生命类型。
第三，建立在核酸和蛋白质基础上的生命这种观点认为，“生物”若无核酸，就会缺乏完成遗传连续性的工具，而生物若无蛋白质，就会严重地限制了它们利用其环境中化学物质的能力。
四、生命起源中的关键因素
1、原始膜的形成
2、遗传密码的起源一、生命起源是否仍在继续一般认为，现在地球上不会有有机物发展出生命了。因为这种高级的物质运动形式，它是从物理的、化学的运动的形式转化来的，这种转化有它内在的必然性，而决不是偶然的一次巧合。
但是，在当今的地球上，作为原始生命起源的基本条件已不复存在。
例如，没有强烈的太阳辐射和放电等基本能源；
没有还原性大气；也不存在原始海洋那样的环境。
此外，现在地球上的各种有机物质不可能象原始地球上那样长期的保存，而是很快被各种生物破坏。
二、生命起源过程中自然选择如何起作用在生命起源过程中，一般认为当多分子体系的形成阶段，就存在着选择的问题。
第一、对多分子体系来说，起内部必须要有一定的理论结构，并与外界环境发生联系、
进行新陈代谢。
第二、早期的多分子体系，可以想象其类型是多种多样的。有些可能只有某种生物大分子；如蛋白质或核酸，也有蛋白质和核酸相结合的体系。
第三、原始膜向生物膜的进化，是原始生命形成的关键之一。
三、外星球是否存在生命在那些遥远的星球上，是否象我们地球一样，
也有生命？这是生命起源研究中一个引人入胜的课题。
科学探测发现，在月球上似乎不存在生命。因为那里大气极其稀薄，
也没有氧，也没有水，昼夜温度相差很大。
火星上是否有生命呢？现在认为有一定的可能性。
火星上的自然环境与地球有不少的相似之处。
例如大气成分是二氧化碳和氮；
一天时间长度是 24小时 37分；
温度也适合生命生长；
另外火星上有水蒸气的存在。
火星地表我们的太阳系只是宇宙空间极小的一个系统。另外，根据星际介质化学组成的资料表明，
在其他天体上寻在形成生命原料的一些有机小分子。还发现有氨基酸和嘧啶碱。
所以，无论从理论上或实践上判断，在遥远的太空存在着某种生命形式是完全可能的。
