高中生物竞赛培优教程：生命的起源

高中生物竞赛培优教程：生命的起源 高中生物竞赛培优教程:生命的起源 第五章 遗传学与进化 【考点解读】 遗传是指生物繁殖过程中，亲代与子代在各方面的相似现象;而变异一般指亲代与子代之间，以及子代个体之间的性状差异。遗传与变异是生物界的共同特征，它们之间是辩证统一的。生物如果没有遗传，就是产生了变异也不能传递下去，变异不能积累，那么变异就失去了意义。所以说，遗传与变异是生物进化的内因，但遗传是相对的、保守的，而变异则是绝对的、发展的。本章主要包括有变异(突变和渐变)，孟德尔遗传(一对基因杂交、两对基因杂交、多对基因杂交)，多等位性、重组、伴性遗传，哈迪-温伯格定律，进化的机制(突变、自然选择、生殖分离、适应、适合)。根据IB0考纲细目和近年来试题的要求，以下从知识条目和能力要求两方面定出具体目标 第六节 生命的起源 地球上生存着形形色色、种类繁多的生物，有人估计，植物有30多万种，动物有150多万种，微生物约有十多万种。这样丰富多彩的生物界是怎样起源的呢?生命起源的化学进化过程有人又把它分为四个阶段，即:?由无机小分子物质生成有机小分子物质;?由有机小分子物质形成生物大分子(如蛋白质，核酸;多糖、类脂等);?由生物大分子组成多分子 体系;?由多分子体系演变为原始生命。下面就这四个阶段讨论一下生命是怎样具体起源的。 1(无机小分子物质生成有机小分子物质 1828年维勒首先由氰酸铵合成了尿素，以后大量的有机物不断地从无机物中合成。但是在自然界，无机物是怎样合成为有机物的?据推测原始大气中有甲烷、氨、水蒸气及氢(另外还有硫化氢、氰化氢等)成分，这些气体在外界高能作用下(例如自然界不断产生的紫外线及宇宙射线，闪电及局部高温作用)就可能自然合成出一些简单的有机化合物，如氨基酸、核甘酸、单糖等。这些有机化合物将来再合成生物大分子。第一个证明这个推想的是米勒 的混合气体，放在(Miler)，在1953年他在内就用四种气体(甲烷、氨、水蒸气及氢)一个密闭装置内，通过火花放电(图1-5-9)，处理一星期，结果发现在反应物内有11种氨基酸(其中4种是天然蛋白质的组成氨基酸)。 接着，许多人进行了类似的工作，其中有人改用了其他气体，也得到了大致相同的结果。除了氨基酸之外，其他有机小分子，如嘌呤、嘧啶等碱基，核糖及脱氧核糖、脂肪酸也可以在同样情况下形成，甚至于有人报导了核苷酸、卟啉、烟酞胺这类化合物也在这些实验的合成物中被发现。 2(由有机小分子物质形成生物大分子 在生命起源以前，构成生命物质基础的蛋白质、核酸等生物大分子，是不是也可以不通过酶的催化而在原始地球上产生呢?近年来，福克斯等人设想，在原始地球上曾经历一个相对高温时期。因此，采用干热聚合的方法，使一些氨基酸混合物在无氧的140—180?干热条件下经过若干小时，终于形成了含50,90个氨基酸残基的多聚分子，这种多聚分子叫类蛋白。某些类蛋白有或多或少的催化性能，可能催化核酸的形成。有些研究者采用溶液聚合的方式也合成了多肽。至于模拟早期地球:条件，让核苷酸在较高温度下的聚合试验，只获得有限的成功。1971年，麦克莱等用各种核苷酸经紫夕卜线照射90min，已获得较短的多核苷酸链。 3.由生物大分子组成多分子体系 氨基酸、核苷酸等聚合成生物大分子，还必须足够地浓集起来，构成多分子的相互作用体系，原始生命才有可能诞生。目前，大多数资料都介绍生命起源于原始;海洋的假说，认为当地球不断冷却、大量水蒸气凝集为原始海洋时，已形成的蛋白质和核，酸等生物大分子在原始海洋里不断累积，通过“团聚体”或“微球体”的形式，构成更复杂的多分子体系。 4(由多分子体系演变为原始生命 作为多分子体系的“团聚体”或“微球体”还不是生命。但是，随着这种相对稳定结构的进一步复杂化和完善化，一旦它们在最原始的意义上能实现新陈代谢和个体增殖，这便意味着原始生命的诞生。原始生命的诞生，把地球的历史从化学进化阶段推向了生物进化阶段。对于生物界来说，更是开天辟地的第一件大事，没有这件大事，就不可能有生物界。 原始生命是一种非细胞的生命物质，出现以后，随着地球的发展而逐步复杂化和完善化，演变成为具有较完备的生命特征的细胞，从而产生了原核单细胞生物。1973年在南非距今32亿年前的无花果层中发现了细菌化石，证明在那时，地球上已经有了原核生物，非细胞生命物质的出现当然是早于32亿年以前了。