生命的起源


生命是物质运动的高级发展形式,它必须遵守一切物理规律和化学规律,生命不是从来就有的,它是物质运动不断进化的产物,生命的起源化学起源说)可分为四个发展阶段

一、从无机小分子生成有机小分子

47亿年前,地球原是一个巨大的火球随着温度的逐渐降低,在重力的作用,较重的物质下沉到中心形成地核较轻的物质漂浮到地面冷却后形成地壳

地球内部所产生的氢气、氧气化合以后产生水蒸气,碳与氧气化合以后产生二氧化碳气,碳与氢气化合以后产生甲烷,氮气与氢气化合以后产生氨气,硫与氢气化合产生硫化氢气等,这些还原性气体(没有氧气)经火山喷出后被保存在地球周围,并形成了地球的原始大气层。大量的水蒸气冷却以后,通过降雨落回到地面最后积水形成了原始的海洋。这些还原性气体在天空闪电、火山喷发、热泉喷发等自然现象的作用下,形成了多种氨基酸有机酸(如核甘酸)有机小分子化合物,从而完成了由从无机小分子有机小分子的进化过程

二、从有机小分子生成有机大分子

在原始海洋中,各种氨基酸、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核酸分子和核蛋白分子等有机大分子

    1、蛋白质蛋白质是由α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,氨基酸通过脱水缩合连成肽链,每一条多肽链有二十至数百个氨基酸残基(-R)不等,各种氨基酸残基按一定的顺序排列。蛋白质的种类很多,性质功能各不相同,但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的,蛋白质的不同在于其氨基酸的种类数目排列顺序以及肽链空间结构的不同蛋白质分子上氨基酸的序列和由此形成的立体结构构成了蛋白质结构的多样性。蛋白质具有一级、二级、三级、四级结构,蛋白质分子四级结构的复杂性决定了功能的多样性。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,折叠或螺旋构成一定的空间结构,从而发挥某一特定功能

    2、核酸。核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸简称RNA和脱氧核糖核酸简称DNA)。其中,核糖核酸RNA由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸RNA主要分三类,即tRNA转运RNA),rRNA核糖体RNA),mRNA信使RNAmRNA是合成蛋白质的模板,内容按照细胞核中的DNA所转录;tRNAmRNA上碱基序列(即遗传密码子)的识别者和氨基酸的转运者;rRNA是组成核糖体的组分,是蛋白质合成的工作场所。脱氧核糖核酸DNA)可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作,其主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“指令”或“蓝图”,用以控制和指导其他化合物的合成。带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列中,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。脱氧核糖核酸染色体的主要化学成分,同时也是组成基因的材料有时也被称为遗传微粒”。DNA的结构一般可划分为一级结构、二级结构、三级结构、四级结构四个水平。

3、核蛋白。 核蛋白是指在细胞质内合成,然后运输到核内起作用的一类蛋白质如各种组蛋白、DNA合成酶类、RNA转录和加工的酶类、各种起调控作用的蛋白因子等。核蛋白是由核酸与组蛋白、精蛋白碱性蛋白结合而成根据核酸种类的不同,核蛋白分为核糖核酸核蛋白与脱氧核糖核酸核蛋白核蛋白一般都含有特殊的氨基酸信号序列,蛋白质的功能起定向、定位作用。核蛋白中的蛋白质包含组蛋白(或精蛋白)和非组蛋白蛋白质。其中,组蛋白含碱性氨基酸如精氨酸和赖氨酸等丰富的碱性蛋白,为正电荷精蛋白仅出现在真核细胞中,含较多天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸,为酸性蛋白,为负电荷。核蛋白在遗传和蛋白质合成中起着决定性作用,又是生物体内某些病毒和噬菌体的惟一组成成分。

三、有机大分子有机多分子体系

各种有机大分子经过长期积累,相互作用,在适当条件下形成了有机多分子体系(即团聚体)。

有机多分子体系内部具有独立的物理、化学结构,其外部形成了一种原始膜,它使多分子体系与原始海洋隔离,成为独立的体系,通过原始膜的控制来完成与周围环境发生有序的物质交换;而且,在这种体系中有蛋白质和核酸同时存在,核酸虽然不具有酶的催化作用,蛋白质不具有复制性能,但是二者配合可以形成完整的调节系统核苷酸与氨基酸形成经过长时期的偶然配合及自然选择,就形成了核酸密码。

有机多分子体系可以表现出不连续的、不稳定、不完整的合成、分解、生长、复制“前生命现象,从而为原始生命的诞生打下了基础。一般情况下,有机多分子体系同时表现出非生命特征和生命特征两个方面:当它处于中断状态(即停止活动)时,就是一个由众多有机大分子化合物所组合而成的聚合体,从而表现为非生命的基本特征;当它处于连续状态(即展开活动)时,就能够完成新陈代谢、自我生长和自我繁殖等生命过程,从而表现出生命的基本特征。所以,有机多分子体系是一种介于生命体与非生命体之间的物质系统。

四、有机多分子体系演变为原始生命(原核生物)

    有机多分子体系虽然具有合成、分解、生长、生殖等现象,但表现出不连续和不稳定的特征,不是真正的、完整的生命体。在原始的海洋中,各种团聚体经过长期积累,相互作用,在适当条件下逐渐形成了具有连续而稳定的新陈代谢特征、生长特征和自我繁殖特性的原始生命(即原核生物)。

    原核生物是由原核细胞组成的生物,包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等细胞中无膜围的核和其他细胞器,其染色体分散在细胞质中,不具有完全的细胞器官并主要通过二分分裂繁殖与古核生物、真核生物并列构成现今生物三大进化谱系。

    原核生物是没有成形的细胞核或线粒体的一类单细胞生物与真核生物的种类相比,已发现的原核生物种类虽不甚多,但其生态分布却极其广泛,生理性能也极其庞杂。有的种类能在饱和的盐溶液中生活;有的却能在蒸馏水中生存;有的能在0下繁殖;有的却以70为最适温度;有的是完全的无机化能营养菌,以二氧化碳为唯一碳源;有的却只能在活细胞内生存。在进行光合作用的原核生物中,有的放氧,有的不放氧;有的能在pH10以上的环境中生存,有的只能在pH1左右的环境中生活;有的只能在充足供应氧气的环境中生存,而另外一些细菌却对氧的毒害作用极其敏感。有的可利用无机态氮,有的却需要有机氮才能生长;还有的能利用分子态氮作为唯一的氮源等。原核生物通常拥有细菌的基本构造并含有细胞质、细胞壁(只有支原体不具有细胞壁)、细胞膜、以及鞭毛的细胞。