第五章 化学与营养 化学与人类生活(柳一鸣) 教学课件.ppt

纵观生命现象、生物种类、生物个体的表现，真可谓无奇不有。在广阔的地球表面，无论是在大气层中漂浮的细菌、真菌和植物的孢子以及在海洋深处邀游的鱼虾类生物，还是陆地上南北两极的企鹅和北极熊等等，到处都是生命表现形式的存在，其外观千差万别、形式各异，充满了地球上的海洋、陆地和天空 。 据《诗经》记载的动、植物有300多种，《自然系统》记载的巳多达9000多种。据统计，到目前为止，动物约有85万种，植物约有40万种，共约125万种，也有的记载约200万种甚至更多。尽管世界上的生物种类繁多、千奇百怪，但是组成生命最基本的分子却基本相同。 科学家们在认识生命的过程中先后经历了个体形态水平、细胞水平直至现在的分子水平三个层次。今天的生命科学正朝着两个方向发展，其一是从更宏观的角度，即从群体或群落乃至全球生物圈去认识生命。其二是从更微观的角度，从分子或原子去认识生命，从DNA（脱氧核糖核酸）水平和蛋白质水平去揭示生命现象的本质，诠释生命的奥秘。 第一节：化学与生命 地球约有47亿年的历史，据化石分析，距今约35亿年以前，地球上才有了生命，首先出现了原核蓝藻类；约15亿年以前，出现了真核藻类；约5亿年以前，地球上才产生了多细胞形式的生命形式；2.3亿年以前，地球上产生了第一批古老的哺乳动物，如恐龙； 5000万年前，产生了现代哺乳动物；500万年的时候，人和猿在进化上开始分离，各自走上了不同的进化道路。经过漫长的岁月，生命终于完成了从无到有、从单一到多样、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程。 生命体实质是大气圈、水圈和地表岩石圈运动及物质作用的结果，地球形成初期的第一代大气的化学成分主要是氢和氦。但随着地球上火山爆发，内部物质不断冲出地壳、散落大气圈、水团和地表层，以及宇宙外部恒星传入的元素积累，地球的第二代大气“原始大气”产生了，如果存在生命体，那也一定是还原型的，无需氧的原始生物体。 细菌、蓝藻属原核生物中许多都是厌氧的，地球大气团能出现游离氧，那还是蓝藻等生命体所创造的奇迹。根据地质学上红色页岩的出现，说明地球约在20多亿年前，大气由还原型的变成了氧化型的，大气中出现了游离氧分子，并且在大气的平流层，构筑了臭氧层。它有效的阻遏了太阳和宇宙辐射，更好地保护了生命，扩大了生命生存空间，使得生命从海洋中扩展到陆地上。 二.生命早期的化学进化过程 生命起源----从分子到细胞(35亿年前) 生命发生的最早阶段是化学进化，即从无机小分子演化到原始生命的阶段。原始生命就是细胞的开始。 细胞的继续进化，从原核细胞到真核细胞，从单细胞到多细胞等，则是生物进化阶段。生命起源-----从分子到细胞 第二阶段 从有机小分子生成生物大分子 生命物质最主要的大分子----蛋白质和核酸 蛋白质及核酸的合成： 氨基酸、核苷酸等→在海水中浓缩→聚合作用 → 形成原始蛋白质和核酸 第三、四阶段 1）多分子体系的形成和原始生命的出现 生物大分子→ 多分子体系→ 才显出生命现象 2）多分子体系的产生： 团聚体学说----奥巴林： 原始新陈代谢和繁殖 多分子体系形成后经过表膜的完善和遗传物 质的复制转录过程的完善，就形成了原核细胞。 真核细胞晚于原核生物出现： 最早化石：原核生物——至少34亿年； 真核生物——少于20亿年 真核生物都好氧→大气含氧后才出现 原始生命，诞生的三个条件： ★ 能源 ★ 各种无机及有机分子 ★ 形成原始膜 生命进化的主要历程 生命进化经历的地质年代,由远及近,依次为太古代(距今34～27亿年 ) 、元古代(27～6)、古生代(6～2. 3) 、中生代(2. 3～0. 7 )及新生代(7000万 )。 另外，在生物体中，核酸为主要的遗传物质，它是通过酶来合成的，而蛋白质则是其功能和结构的载体，它是依靠核酸的编码信息生物合成的，核酸通过转录、翻译等步骤形成生物体内所需的蛋白质。因此，在生命的进化过程中蛋白质和核酸都是同时存在和非常重要的 。 “团聚体”有一些类似细胞的特性，就可吸纳氨基酸、催化剂和酶等，当“团聚体”吸纳糖后，再吸纳酶。在其内部可形成淀粉；让其吸纳核苷酸和相应的分解酶或合成酶等，其内部就可以发生复杂的生物化学反应。 因此，奥巴林称“团聚体”为前细胞生命模型，并认为它是原始海洋中经过比较简单的非生物途径起源的，是由有机物质组织起来的一种生成物，它是导致生命体系诞生的出发点，这种生成物必然朝着完善、有秩的方向进化”。“团聚体”中所发生的化学反应，取决于一