[哲学]二讲宇宙、地球、生命的起源与演化.ppt

第二讲 宇宙、地球、生命的起源与演化 1现代生命科学 生命现象作为自然界的奇迹，历来对哲学家和科学家具有持久的魅力。 现代生命科学包括现代遗传学、分子生物学、生物化学和神经科学等诸多学科，其中以分子生物学为代表。 分子生物学主要研究生物大分子的结构及其功能之间的关系。 主要指高分子聚合物，即蛋白质、核酸、多糖、脂肪以及它们相互结合的产物。 高分子产物在分子水平上体现着各种重要的生命特征，如遗传、新陈代谢、细胞增殖和分化、免疫等。 其中，遗传是人们研究的重点问题。 现代遗传学与分子生物学 现代遗传学奠基人，奥地利生物学家孟德尔 天主教布隆修道院的修士 1845年寺院9年豌豆杂交实验 主要成果:《植物杂交实验》 创立染色体和基因理论 遗传定律：独立分配定律和分离定律 成就埋没了30多年后，被证实。 摩尔根 对基因理论作出重大贡献，果蝇杂交实验 《遗传生物学》、《基因论》 染色体是基因载体，主要有蛋白质和核算组成 核酸具有遗传作用，主要是DNA(脱氧核糖核酸) 其次是RNA（核糖核酸） DNA的双螺旋结构的建立 1953年，克里克和奥森建立起DNA双螺旋结构模型。 20世纪生物学方面的重大发现，也是分子生物学诞生的标志。 DNA是一种高分子化合物，具有特殊的双螺旋结构 DNA主要特点 DNA分子有两条反向平行脱氧核苷酸链围绕同一个中心轴，像螺旋扶梯一样盘旋而成的稳定结构。 脱氧核糖酸和磷酸交替链接。 两条链口的碱基通过氢键连接形成碱基对。 基因的调节与控制：中心法则 遗传效应DNA片断的基本功能： 1、复制，传递遗传信息。 2、表达传递信息，使子代与父代相似。 基因对生命性状的决定性作用是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的，主要有转录和翻译。 中心法则 遗传密码的破译 1944年，薛定谔在《生命是什么》预测 必定有一种同分异构的连续体构成非周期性晶体，其中含有巨大数量的排列组合，构成遗传密码的稿本。 遗传密码是以三联核苷酸的形式代表20种不同的氨基酸。 每3种碱基决定一个氨基酸，碱基组合可达64种。 到1969年，64种遗传密码含义全部得到解答 遗传密码具有稳定性和突变性。 基因的自然突变率在10-4—10-9之间。 基因突变是密码子变化的结果。 分子生物学是继物理学之后20世纪自然科学又一次革命，21世纪将是生命科学的世纪。 生物变异基因突变 遗传物质在传递过程中,一般可保持稳定,但有时也会发生变异,适当的变异是进化的驱动力。变异可发生在基因水平和染色体水平上。 一 基因突变 指DNA上碱基序列的改变 1 突变类型 替换突变 碱基发生改变，如A改变为C，此时肽链上对应的氨基酸也会改变。有时突变不会引起氨基酸序列的变化,如GGC→GGA，均编码甘氨酸。 移框突变 DNA链中增加或减少一个碱基。这种情况较严重，因为后续的氨基酸全会改变，合成的氨基酸链通常无活性。 2 突变原因 DNA复制时，在已有的单链模板上根据碱基互补原则合成另一条链时存在10-10错配概率，另外碱基有时会发生化学变化，成为无效碱基。 诱变射线诱变：紫外线，破坏碱基，尤其是T；X－射线、γ－射线也具有诱变效应。化学诱变：HNO2等物质可改变碱基组成或者插入碱基，引起突变。 染色体结构变异 缺失：缺失一个片段。 重复：某一片断重复出现。 倒位：片段断裂，倒转180度，重新连接。 易位：片段断裂，移到另一条染色体臂上。 染色体数目变异 1 倍数变化： 染色体数目整倍变化。例如： 雄蜂为单倍体(1n)，只有16条染色体。 某些药物（如秋水仙素）可以抑制减数分裂，产生2n的精子，后者与1n的卵子结合，会产生3n后代，这些后代无育性（如无籽西瓜）。 进化中自发产生的染色体加倍现象。例如：小麦（原始小麦为2n,栽培小麦为6n）。 * 一般染色体倍数变化，对动物的副作用大，对植物小。 2 非整倍性变化在正常染色体组中丢失或者添加一条或几条完整的染色体。 单体：缺一条染色体。 缺体：缺一对同源染色体。 三体：增加一条染色体，某一染色体有三份拷贝。 四体：增加两条染色体，某一染色体有四份拷贝。 * 对动物而言，遗传物质的平衡很重要，染色体数目变化一般会致死，即使不死个体也极不正常。例如：先天愚型即为22号染色体三体综合症。 人类基因组计划 人类基因组计划于1990年正式启动,拨款30亿美元,完成人类基因组30亿bp全部序列的测定。人类基因组的工作草图已经在2000年6月26日胜利绘制完成,该工作草图包含人体90%以上碱基对的位置信息。 图为科研人员正在基因测序工作 1999年9月，中国获准加入人类基因组计划，负责测定全部序列的1%。坐落在北京顺义空港工业园B区的中科院遗传所人类基因组中心承担了1%主要测序任务。 3生命的起源 生命的起源