生命科学导论.ppt

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1、生命科学导论课件现在学习的是第1页，共31页 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。解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源 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。

2、的研究，下面介绍几种著名的假说。1.生命起源的假说和争论生命起源的假说和争论 （1）“神创论神创论”“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。来自于神的创造或超智能的设计。圣经圣经上说：上说：起初，神创造天地起初，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 自组织自组织的，不是被制造的。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现代科技使人类拥有了非凡的制造能力

3、，但却对更多的生命问题无能 为力，原因也在于生命是为力，原因也在于生命是自组织自组织的而不是被制造的，制造能力再大也无能的而不是被制造的，制造能力再大也无能 为力。为力。现在学习的是第2页，共31页 （2）“宇生论宇生论”“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。它星球上可能存在与地球上完全不同的生命形式。“宇生论宇生论”的有力证据是在澳大利亚

4、发现的一颗含碳物质的的有力证据是在澳大利亚发现的一颗含碳物质的陨石陨石和和月球月球 样品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。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 自然发生说是自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学世纪前广泛流行的理论，这种学 说认为：说认为：生命随时可从无生命的物质自然发生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。如：腐草化萤、腐肉生蛆、破布或烂泥生蛙或鼠。直到直到19世

5、纪世纪60年代，法国微生物学家年代，法国微生物学家巴斯德巴斯德的精的精 确的确的“曲颈瓶曲颈瓶”实验证明：地球上的任何生命不能从无实验证明：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。生命的物质自发地产生，从而彻底否认了自然发生说。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第3页，共31页 （4）生物进化起源说生物进化起源说 生物进化起源说认为：生物进化起源说认为：生命起源是一个自然的历史事件生命起源是一个自然的历史事件。长期的地球。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。进化、生命的化学进化和生物进化是生命

6、起源的基础。生物进化起源说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。家所承认。2.生命的摇篮生命的摇篮-地球的进化地球的进化 宇宙在约宇宙在约150亿年前的一次大爆炸中诞生了地球。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，称为的一层气体构成的，称为初级大气层初级大气层。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

7、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。次级大气层次级大气层的主要化合物有的主要化合物有:H2O、NH3、CH4、H2S 等。而饱和水蒸等。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（汽冷却凝结成雨水落下形成了原始的河流和海洋（原始鲜汤原始鲜汤）。）。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第4页，共31页 原始海洋成了原始生命的诞生地。原始海洋成了原始生命的诞生地。原

8、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。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古生物化石表明，具有光合作用的原核生物诞生于35亿亿年前，由此推年前，由此推 测生命起源可能更早（约测生命起源可能更

9、早（约 40亿亿 年前）。年前）。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第5页，共31页3.生命的化学进化生命的化学进化 （1）有机小分子的非生物合成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有机小分子化合物是由远古大气层 中的中的 H2O、NH3、CH4、H2S 等在强烈等在强烈 的紫外线和宇宙射线或闪电、火山口爆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。发的局部高温等高能作用下的产物。1953 年，美国科学家年，美国科学家Miller根据原根据原 始地球的大气条件设计了一套密闭循环始地球的大气条件设计了一套密闭循

10、环 实验装置，模拟和验证了非生命的有机实验装置，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。小分子在原始地球环境中的形成过程。20世纪世纪70年代以来，在太平洋海底年代以来，在太平洋海底 火山口热泉的火山口热泉的“热液口热液口”发现了极端嗜热的古细菌和其他的生物类群。发现了极端嗜热的古细菌和其他的生物类群。而喷出的水中有而喷出的水中有 CH4、H2、H2S、He 等。等。以后人们在实验室中模拟以后人们在实验室中模拟 海底海底“热液口热液口”的水热条件，合成了氨基酸等有机小分子。的水热条件，合成了氨基酸等有机小分子。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起

11、源现在学习的是第6页，共31页 （2）聚合体的形成聚合体的形成 从有机小分子物质生成生物大分子物质。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。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。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第7页，共

12、31页 （3）核酸核酸-蛋白质等多分子体系的建成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。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。“团聚体团聚体”学说学说 奥巴林不但用蛋白质、核酸、多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聚体，而且显示了这些团聚体具有某 些最简单的代谢性质。些最简单的代谢性质。奥巴林斯根据实验提出奥巴林斯

13、根据实验提出“团聚体团聚体”学说认为：蛋白质和核酸等生物大分学说认为：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。因而具有一定的生命现象。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第8页，共31页 “微球体微球体”学说学说 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，他称之为状

14、体，他称之为微球体微球体。微球体可以从外界吸收更多的生物多聚体分子，。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。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。微球体的能量的聚集和贮存。“微球体微球体”学说为认识生命的起源提供了重要学说为认识生命的起源提供了重要 的依据。的依据。另外，

15、科学家将磷脂与蛋白质混合在一起还形成了外形类似于细胞并另外，科学家将磷脂与蛋白质混合在一起还形成了外形类似于细胞并 具有双层膜的结构，被称为具有双层膜的结构，被称为脂球体脂球体。人们相信：。人们相信：团聚体团聚体、微球体微球体、脂球体脂球体 等为最原始的细胞的出现提供了机会。等为最原始的细胞的出现提供了机会。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第9页，共31页 （4）代谢系统的进化和遗传系统的起源代谢系统的进化和遗传系统的起源 生命现象的本质特征是不断地与环境生命现象的本质特征是不断地与环境 进行物质和能量交换，原始的生命体系通进行物质和能量交换，原始

16、的生命体系通 过它的外膜有选择地吸收周围的物质，并过它的外膜有选择地吸收周围的物质，并 且在其内部发生酶促反应。且在其内部发生酶促反应。经过图解的变化发展，原始生命体系经过图解的变化发展，原始生命体系 内代谢系统经过简单到复杂的漫长过程而内代谢系统经过简单到复杂的漫长过程而 变得逐渐复杂起来。变得逐渐复杂起来。根据代谢系统进化的过程，最原始的根据代谢系统进化的过程，最原始的 生命形式或最早出现的细胞应该是生命形式或最早出现的细胞应该是异养异养的。的。原始地球上没有氧气，它们不可能进原始地球上没有氧气，它们不可能进 行有氧呼吸，只能直接消耗有机分子并获行有氧呼吸，只能直接消耗有机分子并获 得能量

17、。得能量。糖酵解糖酵解普遍存在于原核细胞和真普遍存在于原核细胞和真 核细胞似乎也支持这一观点。核细胞似乎也支持这一观点。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第10页，共31页 光合作用产生的光合作用产生的氧气氧气为异养细胞的为异养细胞的 有氧呼吸和向更高级程度的进化提供了有氧呼吸和向更高级程度的进化提供了 条件。而且，大量的氧气逐渐形成的包条件。而且，大量的氧气逐渐形成的包 围地球的围地球的臭氧层臭氧层为地球上的生命免受紫为地球上的生命免受紫 外线的伤害提供了保护屏障。外线的伤害提供了保护屏障。早期原始的为异养细胞提供能量的营养物质不会自发地再生，终究

18、将早期原始的为异养细胞提供能量的营养物质不会自发地再生，终究将 被消耗殆尽。自然选择的压力促进了某些含卟啉类化合物的细胞能够吸收被消耗殆尽。自然选择的压力促进了某些含卟啉类化合物的细胞能够吸收 太阳能进行光化学反应，将无机物转变太阳能进行光化学反应，将无机物转变 成有机物，同时生产成有机物，同时生产ATP。这一过程的。这一过程的 复杂化便是光合作用的进化，其最终结复杂化便是光合作用的进化，其最终结 果是产生了果是产生了光能自养光能自养细胞。细胞。自养细胞的出现不仅可为异养细胞自养细胞的出现不仅可为异养细胞 提供继续生存的营养物质和能量，更改提供继续生存的营养物质和能量，更改 变了地球的环境。变

19、了地球的环境。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第11页，共31页 原始生命代谢系统的进化及代谢过程的复杂化同时必须伴随遗传系统原始生命代谢系统的进化及代谢过程的复杂化同时必须伴随遗传系统 的出现，否则，催化各种代谢反应的酶如果不能以某种形式被的出现，否则，催化各种代谢反应的酶如果不能以某种形式被“记忆记忆”或者或者“复制复制”并传递给下一代新细胞，代谢系统并传递给下一代新细胞，代谢系统 的进化就不会逐渐被的进化就不会逐渐被“积累积累”。生物学家认为生物学家认为RNA是最早出现的遗传是最早出现的遗传 信息的载体分子。在现存的生物的细胞中，信息的载体分

20、子。在现存的生物的细胞中，RNA位于遗传表达系统的中心位置，最有位于遗传表达系统的中心位置，最有 可能在原始的细胞中成为最早的遗传物质，可能在原始的细胞中成为最早的遗传物质，既能既能自我复制自我复制，又能，又能指导蛋白质的合成指导蛋白质的合成。或许是偶然的机会，由或许是偶然的机会，由RNA模板合成模板合成 DNA，DNA 贮存和复制遗传信息比贮存和复制遗传信息比 RNA 更加稳定和更加有效，生命起源初期更加稳定和更加有效，生命起源初期RNA 发挥主要作用的时代便让位于发挥主要作用的时代便让位于DNA-RNA-蛋白质蛋白质共同作用的时代。共同作用的时代。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的

21、起源生命的起源生命的起源现在学习的是第12页，共31页4.真核生物的起源及内共生学说真核生物的起源及内共生学说 生命起源的学说揭示，地球上最早出现的生物应该是最简单的单细胞生命起源的学说揭示，地球上最早出现的生物应该是最简单的单细胞 原核生物。目前在沉积地层中发现的最古老的化石是原核生物。目前在沉积地层中发现的最古老的化石是34亿年以前的原核生亿年以前的原核生 物，而最早的真核生物化石所在的地层年代不超过物，而最早的真核生物化石所在的地层年代不超过20亿年以前。亿年以前。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源 从结构上看，真核生物细胞要比原核细胞复杂得多，它们之间的

22、差别从结构上看，真核生物细胞要比原核细胞复杂得多，它们之间的差别 远远大于动物细胞与植物细胞之间的差别。远远大于动物细胞与植物细胞之间的差别。现在学习的是第13页，共31页 具有膜包被的细胞器即具有膜包被的细胞器即区域高度组织性区域高度组织性的真核细胞是如何从较简单的的真核细胞是如何从较简单的 原核细胞进化而来的？原核细胞进化而来的？第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源 许多生物学家认为：真核细胞的内膜系统如内质网、高尔基体以及相许多生物学家认为：真核细胞的内膜系统如内质网、高尔基体以及相 关结构是原核细胞的外膜关结构是原核细胞的外膜向内折入向内折入而发展起来的，

23、这些内折的膜也将而发展起来的，这些内折的膜也将DNA 包围在局部区域便形成了细胞核。包围在局部区域便形成了细胞核。内共生学说：内共生学说：较大的原核细较大的原核细 胞可以吞入其他较小的原核细胞，胞可以吞入其他较小的原核细胞，被吞入的细胞与其发生了共生关被吞入的细胞与其发生了共生关 系，以后逐渐转化为其中的一部系，以后逐渐转化为其中的一部 分，即被吞入的原核细胞通过内分，即被吞入的原核细胞通过内 共生变成了细胞器，逐渐完成了共生变成了细胞器，逐渐完成了 向真核细胞的进化。向真核细胞的进化。目前，还不可能用实验来完全证实真核生物起源的内共生学说，但从目前，还不可能用实验来完全证实真核生物起源的内共

24、生学说，但从 观察到的一些现象和实验结果分析，内共生学说具有一定的合理性。观察到的一些现象和实验结果分析，内共生学说具有一定的合理性。现在学习的是第14页，共31页 支持该学说的证据主要有：支持该学说的证据主要有：共生是生物界的普遍现象；共生是生物界的普遍现象；叶绿体和线粒体都有其独特的叶绿体和线粒体都有其独特的 DNA，可以自行复制，不完全受核，可以自行复制，不完全受核 DNA的控制；线粒体和叶绿体的的控制；线粒体和叶绿体的 DNA 同细胞核的同细胞核的 DNA 有很大差别，但同有很大差别，但同 细菌和蓝藻的细菌和蓝藻的DNA却很相似；却很相似；线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白质合成系统，不

25、受核合成系统线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白质合成系统，不受核合成系统 的控制。原核生物的核糖体由的控制。原核生物的核糖体由 30S 和和 50S 两个亚基组成，而真核生物的核两个亚基组成，而真核生物的核 糖体由糖体由 40S 和和 60S 两个亚基组成。线粒体和叶绿体的核糖体分别与细菌和两个亚基组成。线粒体和叶绿体的核糖体分别与细菌和 蓝藻的一致，也是由蓝藻的一致，也是由 30S 和和 50S 两个亚基组成，这说明细菌和线粒体、蓝两个亚基组成，这说明细菌和线粒体、蓝 藻和叶绿体是同源的；藻和叶绿体是同源的；线粒体、叶绿体的内、外膜有显著差异，内、线粒体、叶绿体的内、外膜有显著差异，内、外膜之

26、间也充满了液外膜之间也充满了液 体体。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源现在学习的是第15页，共31页5.病毒的起源病毒的起源 （1）病毒是细胞出现以后的产物病毒是细胞出现以后的产物 病毒没有完整的酶系统，不能制造病毒没有完整的酶系统，不能制造ATP和独立生活，但确有控制特定和独立生活，但确有控制特定 活细胞代谢的遗传信息，而且病毒离开了细胞就没有生命活动，不表现任活细胞代谢的遗传信息，而且病毒离开了细胞就没有生命活动，不表现任 何生命现象。因此，多学者认为：何生命现象。因此，多学者认为：病毒不可能是细胞出现之前的病毒不可能是细胞出现之前的“前细胞前细胞”生物，

27、只能是细胞出现以后的产物生物，只能是细胞出现以后的产物。第一节第一节第一节第一节 生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源 （2）病毒可能起源于细胞病毒可能起源于细胞 病毒可能是一类起源于细胞中某些能独立存在的核苷酸片段，并高度病毒可能是一类起源于细胞中某些能独立存在的核苷酸片段，并高度 进化成为具有一系列基本生物性状、能独立存在的遗传因子。进化成为具有一系列基本生物性状、能独立存在的遗传因子。一些病毒与质粒、转座子类似；一些病毒与质粒、转座子类似；病毒起源之谜尚待继续研究。病毒起源之谜尚待继续研究。所有生物几乎都有其相应的一种或多种病毒；所有生物几乎都有其相应的一种或多种病毒；某些病毒的核苷

28、酸序列与其宿主的核苷酸序列具有一定的同源性。某些病毒的核苷酸序列与其宿主的核苷酸序列具有一定的同源性。现在学习的是第16页，共31页1.神创论与进化论的斗争神创论与进化论的斗争 已知，地球上的物种有几百万之多，已知，地球上的物种有几百万之多，众多的生物物种从何而来？众多的生物物种从何而来？第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 一次神创论：一次神创论：生物在某个时刻一次被创生物在某个时刻一次被创 造出来，一旦形成就永远不会改变。造出来，一旦形成就永远不会改变。连续创造论：连续创造论：生物是一次又一次被创造生物是一次又一次被创造 出来，因此地球上的物种是有变化的。出来，因此地

29、球上的物种是有变化的。这两种看法都认为物种是神所创造的，这两种看法都认为物种是神所创造的，只是创造的时间和方式不同。只是创造的时间和方式不同。19世纪中叶以前，神创论或特创论一直世纪中叶以前，神创论或特创论一直 占据着主导地位。占据着主导地位。生物进化的思想，即一个物种是从另一生物进化的思想，即一个物种是从另一 个物种演化出来的思想在达尔文之前就有，个物种演化出来的思想在达尔文之前就有，但研究者或由于时代的局限或缺乏令人信服但研究者或由于时代的局限或缺乏令人信服 的证据，没有确立进化论。的证据，没有确立进化论。现在学习的是第17页，共31页 直到直到1859年达尔文发表了年达尔文发表了物种起源

30、物种起源，给了神创论以巨大打击，使，给了神创论以巨大打击，使 生物学摆脱了神学的羁绊。生物学摆脱了神学的羁绊。达尔文进化论的确立，是生物学研究历史上新的里程碑，是生物学的达尔文进化论的确立，是生物学研究历史上新的里程碑，是生物学的 一场革命。有的学者认为：一场革命。有的学者认为：没有进化论，生物学将毫无意义没有进化论，生物学将毫无意义。贝贝格格尔尔号号探探险险航航行行路路线线 达达尔尔文文随随着着贝贝格格尔尔号号进进行行了了长长 达达5年年的的航航海海探探险险考考察察。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化现在学习的是第18页，共31页2.自然选择学说自然选择学说 达尔文用

31、自然选择来解释生物的进化，主要包含了两个方面的基本含达尔文用自然选择来解释生物的进化，主要包含了两个方面的基本含 义：即，现代所有的生物都是从过去的生物进化而来的；自然选择是生物义：即，现代所有的生物都是从过去的生物进化而来的；自然选择是生物 适应环境而进化的原因。适应环境而进化的原因。（2）变异变异 变异在生物体中普遍存在，变异具有随机产生性和变异方向不定性。变异在生物体中普遍存在，变异具有随机产生性和变异方向不定性。生物在变异的基础上进行着进化，或者说变异是生物进化的原材料。生物在变异的基础上进行着进化，或者说变异是生物进化的原材料。（3）繁殖过剩繁殖过剩-极强的生殖力极强的生殖力 一对家

32、蝇，每代产卵一对家蝇，每代产卵1,000个，个，每世代为每世代为 10 天，繁殖一年，可把地球天，繁殖一年，可把地球 复盖复盖 2.54 厘米厚。大象（繁殖很慢），一头雌象一生产仔厘米厚。大象（繁殖很慢），一头雌象一生产仔 6 头，活到头，活到100 岁，岁，750 年后可有年后可有 149 万头子孙。万头子孙。自然界中各种生物的数量在一定时期内都保持相对稳定，为什么？自然界中各种生物的数量在一定时期内都保持相对稳定，为什么？第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 （1）遗传遗传 遗传是生物体存在的普遍特征，它是物种稳定存在的基础。遗传是生物体存在的普遍特征，它是物种稳定存

33、在的基础。现在学习的是第19页，共31页 （4）生存竞争生存竞争 为争取食物和生存场所而进行的种内竞争、种间竞争。为争取食物和生存场所而进行的种内竞争、种间竞争。种内竞争：种内竞争：争夺食物和交配权。争夺食物和交配权。种间竞争：种间竞争：争夺食物和生存空间。争夺食物和生存空间。生存竞争意义：通过生存竞争，生存竞争意义：通过生存竞争，有些生物活下来了，有许多生物被淘有些生物活下来了，有许多生物被淘 汰或消灭了。汰或消灭了。（5）适者生存适者生存 生存竞争的结果就是适者生存。生存竞争的结果就是适者生存。选择：选择：有适应性变异的个体被保有适应性变异的个体被保 留下来。留下来。淘汰：淘汰：不具适应性

34、变异的个体被不具适应性变异的个体被 消灭。消灭。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化现在学习的是第20页，共31页3.适应和进化形式适应和进化形式 （1）适应适应 适应是生物特有的普遍存在的现象，包含两方面涵义：适应是生物特有的普遍存在的现象，包含两方面涵义：生物的结构（从生物大分子、细胞，到组织器官、系统、个体乃至生物的结构（从生物大分子、细胞，到组织器官、系统、个体乃至 由个体组成的群体等）大都适合于一定的功能。由个体组成的群体等）大都适合于一定的功能。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 生物的结构与其功能适合于该生物在一定的环境条件下的生存和

35、繁生物的结构与其功能适合于该生物在一定的环境条件下的生存和繁 殖。殖。适应可以有多方面的表现：形态适应可以有多方面的表现：形态 花色；生理花色；生理 出汗；行为出汗；行为 装装 死、放墨汁；单个基因死、放墨汁；单个基因 多个基因；个别器官多个基因；个别器官 整个生物体。整个生物体。适应的类型多种多样。适应的类型多种多样。如：如：花对于传粉生物（蜜蜂、蜂鸟、花对于传粉生物（蜜蜂、蜂鸟、蛾、蝇）采粉的适应；保护色（椒花蛾、变色龙）躲避天敌；蛾、蝇）采粉的适应；保护色（椒花蛾、变色龙）躲避天敌；恶臭（黄鼠狼）驱赶敌害；警戒色（毛毛虫、真菌）吓唬捕食恶臭（黄鼠狼）驱赶敌害；警戒色（毛毛虫、真菌）吓唬捕

36、食 者；拟态则是一种生物在形态、行为等特征上模拟另一种生物，者；拟态则是一种生物在形态、行为等特征上模拟另一种生物，从而使一方或双方受益的生态适应。从而使一方或双方受益的生态适应。现在学习的是第21页，共31页 （2）协同进化（协同进化（共进化共进化）协同进化：协同进化：两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同 进化，是一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化类型。进化，是一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化类型。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 例如：例如：花和传粉动物的进化，双方都有利，各取所

37、需；捕食者与被捕花和传粉动物的进化，双方都有利，各取所需；捕食者与被捕 食者的进化，后者不可能被吃光，否则前者也无法生存；寄生虫与寄主的食者的进化，后者不可能被吃光，否则前者也无法生存；寄生虫与寄主的 进化，寄生虫不可对寄主太有害，等等。进化，寄生虫不可对寄主太有害，等等。（3）趋同进化趋同进化 不同的生物甚至在进化上相距甚远的生物，在同样选择压的作用下，不同的生物甚至在进化上相距甚远的生物，在同样选择压的作用下，有可能产生功能相同或十分相似的形态结构，以适应相同的环境条件。趋有可能产生功能相同或十分相似的形态结构，以适应相同的环境条件。趋 同进化也指不同起源的蛋白质或核酸分子出现相似的结构和

38、功能。同进化也指不同起源的蛋白质或核酸分子出现相似的结构和功能。例如：例如：鱼、海豚（鱼、海豚（鱼类鱼类）和鲸（）和鲸（哺乳类哺乳类）流线型体型和鳍流线型体型和鳍 有利于水中运动；有利于水中运动；仙人掌科仙人掌科植物和植物和大戟科大戟科植物植物 外形相似外形相似 有利于沙漠生活。有利于沙漠生活。现在学习的是第22页，共31页 （4）趋异进化趋异进化 生物进化过程中，由于共同祖先适应于不同环境而向两个或者以上方生物进化过程中，由于共同祖先适应于不同环境而向两个或者以上方 向发展的进化过程。趋异进化是分化式（生物类型由少到多）进化的基本向发展的进化过程。趋异进化是分化式（生物类型由少到多）进化的基

39、本 方式，是生物多样化的基础。方式，是生物多样化的基础。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 例如：例如：北极熊是从棕熊发展而来。在第四纪的更新世时，一次大冰川北极熊是从棕熊发展而来。在第四纪的更新世时，一次大冰川 将一群棕熊从主群中分了出来，它们在北极严寒环境的选择之下，发展成将一群棕熊从主群中分了出来，它们在北极严寒环境的选择之下，发展成 为北极熊。为北极熊。（5）适应辐射适应辐射 趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而 分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状分

40、化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状 的进化系统，即是适应辐射。的进化系统，即是适应辐射。生物进化史上出现的三次大的生物适应辐射分别为：脊椎动物由水生生物进化史上出现的三次大的生物适应辐射分别为：脊椎动物由水生 到陆生、爬行动物的出现和哺乳动物的出现。到陆生、爬行动物的出现和哺乳动物的出现。现在学习的是第23页，共31页4.物种形成的原理物种形成的原理 （1）物种物种 物种是生物分类的基本单元，是形态上类似，彼此能够交配，要求类物种是生物分类的基本单元，是形态上类似，彼此能够交配，要求类 似环境条件的生物个体的总称。现代遗传学中，物种为一个具有共同基因似环境条件的生物

41、个体的总称。现代遗传学中，物种为一个具有共同基因 库且与其他类群有库且与其他类群有生殖隔离生殖隔离的类群。的类群。（2）种群种群 种群为同一物种的个体的集合，享有共同的基因库。同一种群生物个种群为同一物种的个体的集合，享有共同的基因库。同一种群生物个 体之间的交配便造成了彼此间的基因交流并保持着基因库的稳定。体之间的交配便造成了彼此间的基因交流并保持着基因库的稳定。（3）新种形成（新种形成（遗传变异遗传变异-自然选择自然选择-隔离隔离）地理障碍（地理障碍（山脉、峡谷、海洋等山脉、峡谷、海洋等）将生物相互隔开称为）将生物相互隔开称为地理隔离地理隔离。地理隔离把一个种群分成多个小种群，使种群变小，

42、改变了基因交流地理隔离把一个种群分成多个小种群，使种群变小，改变了基因交流 的范围。长期的地理隔离使不同的小种群在各自小范围内进行交流，各自的范围。长期的地理隔离使不同的小种群在各自小范围内进行交流，各自 范围内的基因突变也不相同，造成小种群的基因库的差异越来越大，最终范围内的基因突变也不相同，造成小种群的基因库的差异越来越大，最终 出现了出现了生殖隔离生殖隔离，也就形成了新的物种。也就形成了新的物种。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化现在学习的是第24页，共31页 据英国据英国每日邮报每日邮报报道，加拿大无毛猫（即斯芬克斯猫）向来被称报道，加拿大无毛猫（即斯芬克斯猫）

43、向来被称 为猫族中的调味品为猫族中的调味品有些人很喜欢，有些人很讨厌。英国正式承认，它有些人很喜欢，有些人很讨厌。英国正式承认，它 们是一个新的猫种。们是一个新的猫种。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化现在学习的是第25页，共31页第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 许多人将无毛猫描述成半猴、半许多人将无毛猫描述成半猴、半 猪、半人一样的动物，原因是它们性猪、半人一样的动物，原因是它们性 情温顺，聪慧谦逊，感情细腻。情温顺，聪慧谦逊，感情细腻。现在学习的是第26页，共31页5.种群、基因、基因组、基因库和基因频率种群、基因、基因组、基因库和基因频

44、率 （1）种群种群 在一定的地域中，一个物种的全体成员构成一个种群。它的特征是，在一定的地域中，一个物种的全体成员构成一个种群。它的特征是，种群内的雌雄个体能够通过有性生殖而实现基因的交流。例如：一个湖泊种群内的雌雄个体能够通过有性生殖而实现基因的交流。例如：一个湖泊 中的所有鲤鱼、田螺等。中的所有鲤鱼、田螺等。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 （3）基因组基因组 基因组一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是基因组一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是 单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。因此，基因组应该指单倍体细胞单倍体细胞中的全部基

45、因为一个基因组。因此，基因组应该指单倍体细胞 中包括编码序列和非编码序列在内的全部中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。分子。（2）基因基因 基因是指携带有遗传信息的基因是指携带有遗传信息的 DNA 或或 RNA 序列，也称为遗传因子，是序列，也称为遗传因子，是 控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带 的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。现在学习的是第27页，共31页 （5）基因频率基因频率 基因频率是指携带某一基因的个体在种群中的比例。基因频率是指携

46、带某一基因的个体在种群中的比例。6.哈迪哈迪-温伯格定律温伯格定律 （1）哈迪哈迪-温伯格定律温伯格定律 1918 年，哈迪和温伯格分别提出基因频率稳定性的见解。年，哈迪和温伯格分别提出基因频率稳定性的见解。一个有性生殖的自然种群符合以下一个有性生殖的自然种群符合以下 5 个条件，可以保持基因平衡。个条件，可以保持基因平衡。种群大；种群大；种群中个体间的交配随机；种群中个体间的交配随机；没有突变发生；没有突变发生；没有新基因的加入；没有新基因的加入；没有自然选择。没有自然选择。这就是哈迪这就是哈迪-温伯格定律。温伯格定律。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 （4）基因库

47、基因库 基因库是指一个种群全部个体所带有的全部基因的总和。基因库是指一个种群全部个体所带有的全部基因的总和。现在学习的是第28页，共31页 （2）哈迪哈迪-温伯格定律的意义温伯格定律的意义 要遵循哈迪要遵循哈迪-温伯格定律，上述条件永远不能满足。因为基因频率不温伯格定律，上述条件永远不能满足。因为基因频率不 可能不发生改变，这就从反面证明进化必然发生。可能不发生改变，这就从反面证明进化必然发生。（3）说明说明 种群大小对基因频率稳定性的影响种群大小对基因频率稳定性的影响 种群数量足够大种群数量足够大 稳定。稳定。遗传漂变：遗传漂变：由于某种随机因素，某一等位基因的频率在群体（尤其是由于某种随机

48、因素，某一等位基因的频率在群体（尤其是 在小群体）中出现世代传递的波动现象称为遗传漂变，也称为随机遗传漂在小群体）中出现世代传递的波动现象称为遗传漂变，也称为随机遗传漂 变。变。突变和新基因的加入对基因频率稳定性的影响突变和新基因的加入对基因频率稳定性的影响 在一个稳定的种群中，没有新基因加入是可能的。但是新的种群迁入在一个稳定的种群中，没有新基因加入是可能的。但是新的种群迁入 就会影响基因频率的稳定。就会影响基因频率的稳定。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化 另外，尽管突变的速度很慢，频率较低，既随机又无方向性，仅是选另外，尽管突变的速度很慢，频率较低，既随机又无方向

49、性，仅是选 择的材料，但突变被选择，突变基因的频率就会增加。择的材料，但突变被选择，突变基因的频率就会增加。现在学习的是第29页，共31页 自然选择对基因频率稳定性的影响自然选择对基因频率稳定性的影响 自然选择引起基因频率改变自然选择引起基因频率改变 选择或淘汰某些基因。选择或淘汰某些基因。第二节第二节第二节第二节 生物进化生物进化生物进化生物进化现在学习的是第30页，共31页7.生物进化的理论在争论中发展生物进化的理论在争论中发展 自从达尔文确立了以自然选择为核心的进化论以后，在激烈的争论中自从达尔文确立了以自然选择为核心的进化论以后，在激烈的争论中 战胜神创论是进化论发展的第一阶段。以后，

50、人们对生物进化有了更深刻战胜神创论是进化论发展的第一阶段。以后，人们对生物进化有了更深刻 的认识，自然选择学说的一些基本概念也得到了更新和扩展。的认识，自然选择学说的一些基本概念也得到了更新和扩展。中中生生代代的的恐恐龙龙 白白垩垩纪纪末末期期的的灾灾变变 新新的的生生物物种种群群的的形形成成 （1）间断平衡论间断平衡论 一些学者根据化石记录提供的证据，认为自然界中的生物除了达尔文一些学者根据化石记录提供的证据，认为自然界中的生物除了达尔文 式的渐变性进化外，还存在跳跃式的进化。式的渐变性进化外，还存在跳跃式的进化。当生物种群遭遇环境发生突然重大变化（当生物种群遭遇环境发生突然重大变化（灾变灾