第一章生命的起源與生命的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié)生命的起源一、 地球最早出現(xiàn)的生物大約40億年前，誕生了最早的生命…異養(yǎng)細(xì)菌，到35億年前，出現(xiàn)了具有光合作用的原核生物，原核生物對地球自然環(huán)境的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響：原始大氣成分發(fā)生改變，氧的含量增加；原始生物從嫌氧發(fā)展成喜氧，逐漸形成生物圈；有機(jī)體的發(fā)展增加了太陽能在地球表面的存儲，改變了地球表層的組成和結(jié)構(gòu)。二、生命化學(xué)演化學(xué)說現(xiàn)在普遍認(rèn)為原始生命的起源與發(fā)展需要經(jīng)過化學(xué)演化和生物進(jìn)化兩個階段，從而生命起源的最早階段是化學(xué)演化階段?；瘜W(xué)演化過程可分成以下三個階段：從無機(jī)小分子到有機(jī)小分子1953年，美國科學(xué)家米勒(StanleyMiller)設(shè)計了一個實(shí)驗(yàn)，模擬在原始還原性大氣條件下氨基酸產(chǎn)生的過程，并取得了成功。由此可以看出：在原始地球條件下，原始大氣成分在一定能量的作用下，完全可以完成從無機(jī)物向簡單有機(jī)物的轉(zhuǎn)化。從有機(jī)小分子到生物大分子原始地球普遍存在于高于水沸點(diǎn)的環(huán)境中，這促進(jìn)了氨基酸和核苷酸等有機(jī)小分子聚合成蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子，而生命的物質(zhì)基礎(chǔ)就是蛋白質(zhì)和核酸。原始生命的誕生最初的原始生命是非細(xì)胞形態(tài)，經(jīng)過漫長的歷史演變，逐漸發(fā)展成為具有細(xì)胞形態(tài)的原核生物，進(jìn)而再進(jìn)化產(chǎn)生真核生物，由真核單細(xì)胞進(jìn)化到真核多細(xì)胞。第二節(jié)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)一、組成生物體的化學(xué)元素生命的世界也是物質(zhì)的世界，組成生物體的基本成分是化學(xué)元素，所有的生命形態(tài)，其化學(xué)元素組成基本相同。在組成生物體的大量元素中C是最基本的元素，C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素，大約共占原生質(zhì)總量的97%，是生物體組成的主要物質(zhì)。生物需要量很少，但生命活動所必需的一些元素被稱作微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、I、B、Mo等。組成生物體的化學(xué)元素的作用是：1.它們可進(jìn)一步組成各種化合物；2.這些化學(xué)元素能夠影響生物體的生命活動。二、 組成生物體的化合物組成生物體的化合物可分為無機(jī)物和有機(jī)物兩大類。無機(jī)物主要有水和無機(jī)鹽。有機(jī)物主要有糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸等。水在生物體的化學(xué)組成中，水的含量是最高的，占生物體質(zhì)量的65%-95%。水在生命中的作用主要有以下幾個方面：水是代謝物質(zhì)的良好溶劑和運(yùn)輸載體。水是促進(jìn)代謝反應(yīng)的物質(zhì)。水參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形成。水有調(diào)節(jié)各種生理作用的功能。（二）無機(jī)鹽無機(jī)鹽在生物體內(nèi)通常以離子狀態(tài)存在，僅占身體干重的2%-5%，其主要作用有維持滲透壓、維持酸堿平衡以及其他特異作用等。（三） 糖類糖類在人類體內(nèi)含量較少，一般占其干重的2%以下。糖類分為單糖、二糖和多糖。（1）單糖如葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖。葡萄糖是生物體的直接能源物質(zhì)。核糖和脫氧核糖都是構(gòu)成生物遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）的重要組成成分。（2） 二糖最重要的二糖是人類日常食用的蔗糖、麥芽糖和乳糖。（3）多糖最重要的多糖有三種，即淀粉、糖原和纖維素。糖類的主要功能：（1）糖類是一切生物體所需能量的主要來源，為生物體提供能量以維持生命活動：（2）糖類能夠作為生物體的結(jié)構(gòu)組分參與各種組織；（3）糖類還是生物體合成其他化合物的重要碳源：（4）糖類在細(xì)胞識別、免疫活性等多種生理活動中有重要意義；（5）糖類還是一種重要的信息分子，并能和蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)形成復(fù)合糖，在生物體內(nèi)發(fā)揮重要作用。（四） 脂類脂類主要包括脂肪、類脂和固醇等。（1）脂肪也叫中性脂，是人體內(nèi)的儲能物質(zhì)。脂肪組織廣泛分布于皮下和各內(nèi)臟器官的周圍，可減少內(nèi)臟器官間的相互摩擦、撞擊等，起著保護(hù)墊和緩沖機(jī)械撞擊的作用。（2）類脂類脂包括磷脂和糖脂。（3） 固醇又叫甾醇，人體內(nèi)最常見也是最重要的固醇為膽固醇。脂類的主要功能：（1）脂類是構(gòu)成生物膜的重要成分；（2）機(jī)體表面的脂類有防止機(jī)械損傷和水分過度散失的作用；（3）脂類與其他物質(zhì)相結(jié)合，構(gòu)成了細(xì)胞之間的識別物質(zhì)和細(xì)胞免疫的成分；（4）某些脂類具有很強(qiáng)的生物活性。（五）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是生命最基本的物質(zhì)之一。蛋白質(zhì)的組成元素和基本組成單位蛋白質(zhì)主要由C、H、0、N四種元素組成。基本組成單位是氨基酸，組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，并且都是L型的a-氨基酸。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可分為一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)多樣性。蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能（1）催化作用：新陳代謝所要進(jìn)行的所有生化反應(yīng)，幾乎都是在生物催化劑一一酶的作用下完成的；（2）運(yùn)輸作用和儲存作用；（3）結(jié)構(gòu)和機(jī)械支持作用；（4）收縮或運(yùn)動功能；（5）免疫防護(hù)功能；（6）調(diào)節(jié)作用。蛋白質(zhì)的變性變性的實(shí)質(zhì)是由于維持高級結(jié)構(gòu)的次級鍵遭到破壞而造成天然構(gòu)象的解體，有些變性是可逆的（能復(fù)性），有些則不可逆。（六）核酸生物體內(nèi)存在兩大類核酸，即脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。前者主要存在于細(xì)胞核中，后者則主要存在于細(xì)胞質(zhì)中。核酸是生物的遺傳物質(zhì)。核酸的組成元素及其基本組成單位核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的高分子化合物。其基本組成單位是核苷酸。組成DNA的堿基有四種：腺嘌吟（A）、鳥嘌吟（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。組成RNA的堿基也有四種：A、G、C、尿嘧啶（U）。核酸的結(jié)構(gòu)（1） DNA的一級結(jié)構(gòu)是直線形或環(huán)形。DNA的二級結(jié)構(gòu)是由兩條反向平行的多核苷酸鏈繞同一中心軸構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：①DNA分子是由兩條方向相反的平行多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈的主鏈都是右手螺旋，螺旋表面有大溝和小溝；②堿基均在主鏈內(nèi)側(cè)，A與T配對，G與C配對，依靠堿基之間的氫鍵結(jié)合在一起，“半保留復(fù)制”；③成對堿基處于同一平面，與螺旋軸垂直，雙螺旋的平均直徑為2nm，核苷酸之間的夾角為36°，每轉(zhuǎn)1周有10個堿基對，螺距為3.4nm。（2） RNA的螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①RNA是單鏈