细胞的起源与进化
进化生物学课后题答案
进化生物学课后习题第一单元进化生物学的由来及现状1、生物进化论：生物进化论是研究生物界进化发展的规律以及如何运用这些规律的科学。
主要研究对象是生物界的系统发展，也包括某一物种2、进化生物学：是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因、机制、速率和方向。
（研究生物进化的科学，包括进化的过程、证据、原因、规律、演说以及生物工程进化与地球的关系等。
）3、灾变论：认为地球在不同时期，不同地点发生了巨大的“灾难”，毁灭了当时的动植物，以后由其他地方迁来的新的类型，所以不同地层有不同化石的类型。
（多次创造，每次均不同。
认为生物的改变是突然发生的，是整体地消灭和整体地重新被创造的。
反对一个物种从另一个物种演变而来的思想。
）4、中性突变：中性突变是指不影响蛋白质功能的突变，也即既无利也无害的突变，如同工突变和同义突变。
5、进化: 进化指事物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形式转变过程。
广义进化是指事物的变化与发展。
涵盖了天体的消长，生物的进化，以及人类的出现和社会的发展。
6、生物进化: 生物进化就是生物在与其生存环境相互作用的过程中，其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。
7、神创论: （物种不变论）地球上的生物，都是上帝按照一定计划和一定目的，一下子创造出来的。
并且当初创造后物种没有实质性的变化，物种数也无增减，各种之间也无亲缘关系。
在18世纪的欧洲占统治地位二、进化生物学研究的对象是什么？进化生物学是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因、机制、速率和方向，也就是说进化生物学是回答：“为什么”的科学，是追究实物或过程的因果关系的科学。
它不仅要从生物组织不同层次揭示进化的原因，也要从时间上追溯进化的过程。
三、比较拉马克学说和达尔文学说的异同。
不同点：达尔文溯源于共同的祖先。
共同起源是生物进化一元论的观点，而拉马克则是认为最原始的生物源于自然发生，各系统或群体生物并不起源于共同祖先，是典型的生物进化多元论的观点。
第三章 细胞的起源与演化
一、原始细胞的起源
1、无机元素在火山爆发、光照和闪电的作用下形 成了有机小分子； 2、有机小分子形成大量有机大分子； 3、有机大分子演化为具生命形式的多分子体系； 4、约在38亿年前，多分子体系演变成原始生命， 这之前称为生命的化学进化阶段。 5、细胞生命出现之后的进化是生物进化。
（一）超循环组织模式
能量危机
基因型与表型区分
细胞生命
6
信息危机
分隔结构
糖酵解 光合作用
5
适应危机
超循环组织
原始细胞分裂
4
复杂性危机
分子准种
功能组织化
3
组织化危机
多核苷酸
优化（突变+选择）
2
选择
杂聚合物
1 1
聚合作用
小分子
从化学进化到生物学进化的阶梯式过渡模式图解（自张昀2000）
斯图亚特·考夫曼（S.Kauffman）， 宾夕法尼亚大学生物化学名誉教 授，理论生物学家，也是复杂性 科学方面的权威，主要研究生命 起源和分子自组织起源等课题。 其主要科普作品包括《秩序的起 源》、《关于生命本质的研究》 和《宇宙为家——自组织和复杂 性原理探索》。 考夫曼认为，生命起源自自我催 化的一组分子。这些自催化分子 具有自组织的能力，能够自发地 产生秩序。
在上述超循环模式的基础上，逐渐发展出一个 综合的过渡理论。 奥地利学者休斯特等提出一个包括6个阶梯式步 骤的有原始的化学结构过渡到原始细胞的理论。 考夫曼进一步阐明了折椅思想，即原始生命的 起源，是一个由多种原始生物大分子协同驱动的 动力学系统有序的自组织过程，该系统的各主要 阶段都受内部的动力学稳定和对外界环境的适应 等因素的选择。
2.核膜的内膜与外膜有不同的起源，内膜源于细胞膜， 核膜的内膜与外膜有不同的起源，内膜源于细胞膜， 核膜的内膜与外膜有不同的起源 而外膜则源于内质网膜 原核细胞的类核被内褶的双层细胞膜包围， 原核细胞的类核被内褶的双层细胞膜包围，继而外膜 被单层的内质网取代。能解释核膜的内外膜之间的差异。 被单层的内质网取代。能解释核膜的内外膜之间的差异。 例如， 例如，核膜的外膜在结构和组成上确实是与内质网膜 相似，而且外膜往往和内质网直接相连， 相似，而且外膜往往和内质网直接相连，还像内质网那样 附有核糖体。 附有核糖体。 但同样存在着核孔如何形成、 但同样存在着核孔如何形成、如何保证刚形成的原始 核与细胞质之间的物质交换的问题。 核与细胞质之间的物质交换的问题。 此外，内质网膜如何取代刚形成的核膜的外膜? 此外，内质网膜如何取代刚形成的核膜的外膜
细胞的起源与进化
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细胞的起源与进化
(Origin and Evolution of the Cell)
1
生命进化里程
比喻： 元月1日宇宙产生； 5月1 日银河系产生；9月9日太阳系 出现； 9月14日地球产生；9 月24日原是生命； 11月12日 绿色植物；12月26日哺乳动物； 31日22：30原始人； 23:46北京猿人； 23:59’56”古罗马(春秋)； 23:59’58”雅马文化(宋代)； 23:59’59”欧洲文艺复兴(1416世纪,元明清)。
16
0.2~0.3μm， 细胞膜中胆固醇含量 较多，占36%，凡能 作用于胆固醇的物质 (如二性霉素B、皂素 等)均可引起支原体膜 破坏而使支原体死亡。
肺炎支原体
肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构(terminal structure)，能使支原体粘附于呼吸道粘膜上皮细胞表面，与 致病性有关。
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细菌模式图
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大肠杆菌
淋病球细菌
大肠杆菌分裂
弧形霍乱菌
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(二)真核细胞的基本结构体系
1.真核细胞(eukaryotic cell) 以脂质及蛋白质成分为基础 的生物膜结构系统。 2.以核酸(DNA或RNA) 与蛋白质为主要成 分的遗 传信息表达系统。 3.由特异蛋白分子装配 构成的细胞骨架系统。
三、从原核细胞到真核细胞
(一)原核细胞基本特点
⒈ 原核细胞(prokaryotic cell) 遗传的信息量小，一个环状 DNA构成。 ⒉细胞内没有分化为以膜 为基础的具有专门结构与功 能的细胞器和细胞核膜。 ⒊主要代表：支原体 (last)是；细菌；蓝藻 又称蓝细菌(cyanobacteria)。
厦门大学进化生物学第3章细胞的起源与进化
阶梯式过度模型：由原始的化学结构过ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ到原始细 胞的过程包括6个阶梯式步骤，该过程的各主要阶段 都受到内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的 选择。
能量危机 基因型与表型区分 信息危机 适应危机 复杂性危机 3
多核苷酸 细胞生命
6 糖酵解 光合作用
5
超循环组织
分隔结构
4
分子准种
原始细胞分裂
功能组织分化
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蓝藻又称蓝细菌，能进行与高等植物类似的光合作用， 与光合细菌的光合作用的机制不一样。蓝藻没有叶绿体， 仅有十分简单的光合作用结构装置(含叶绿素a、藻胆素、 数种叶黄素和胡萝卜素)。蓝藻细胞遗传信息载体与其它 原核细胞一样，是一个环状DNA分子，但遗传信息量很 大，可与高等植物相比。蓝藻细胞的体积比其它原核细 胞大得多，直径一般在10μm左右，甚至可达70μm。
emergence of collectively autocatalytic sets of polymers, specifically peptides,
for the origin of molecular reproduction.
9
在超循环模式的基础上，逐渐发展出一个综合的 过渡理论：由原始的化学结构过渡到原始细胞的 过程包括6个阶梯式步骤，该过程的各主要阶段都 受到内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素 的选择。 • 第一步：从小分子到形成杂聚合物，进化系统面 临着“组织化危机”（即分散的、无组织的小分 子如果不能初步组织起来，就不能进入下一步进 化），克服这个危机是通过聚合作用。 • 第二步：从无序的杂聚合物到多核苷酸，分子之 间的选择作用，有助于度过“复杂性危机”。
Fig: 海底 烟筒附近 有古细菌
细胞的起源和进化
细胞的起源和进化刘百里（湖南教育出版社长沙410007）现代地球上绝大部分的生命都是以单个细胞或多个细胞的形式存在的。
生命起源后细胞基本结构的形成和细胞结构在进化过程中的发展都是一些重大的生物进化事件。
因此对细胞本身的起源和进化的研究是探索生物进化的重要组成部分。
1．最原始的细胞细胞是如何产生的呢？要解决这个问题就必须知道最原始的细胞是什么样子的。
最原始的细胞十分脆弱，留下的地质记录的可能性很少，即使找到有关的化石，也可能只是一些它们活动的痕迹，所以对它们的结构仍然是不清楚的。
在现代各类细胞中，有可能保留了一些原始细胞的遗迹，而且还可能有某些细胞与原始的细胞比较相似。
因此，通过综合分析与比较的途径，我们可以对细胞起源这一重大问题作一些有意义的探索。
现在已有大量的分子生物学和古微生物学方面的事实表明，原核细胞和真核细胞有共同的起源，即有共同的祖先，而且，原核细胞比真核细胞在生物进化史上先出现。
因此，真核细胞是源于远古的原核细胞，从而可以把原核细胞看作是一类比较原始的细胞。
这样，细胞起源问题首先就是原核细胞起源的问题。
不过，原核细胞的毕竟已经是一类结构相当精密的细胞，很难想象它们能一下子在生命起源时形成或一下子从非细胞的生命形式产生。
有没有比典型的原核细胞更原始、更简单的细胞或生物结构呢？病毒无疑是一类更简单的生物结构，它们主要由核酸包以蛋白质外壳而构成，过去一度认为病毒是从非生物到生物的过渡形式，生物大分子首先形成了病毒的结构后，再由此产生原始细胞的结构。
但随着对病毒研究的深入，发现不能用这种观点去解释。
例如，病毒是专性细胞内寄生的，它们只有在细胞内才能表现出生命现象，脱离细胞后就不能繁殖，因此，病毒是不可能在细胞之前起源的。
病毒的基因组与其寄主的基因组在结构特点上十分相似，有些甚至在核苷酸序列上与寄主基因组的某些区域无太大差异；此外，病毒的结构与现代细胞内的核酸和蛋白质的复合体——核蛋白的结构也有相似之处。
细胞的起源与进化-进化生物学-课件-03
原始细胞的起源：
设想，最原始的细胞应该包含三个最基本的要素： ① 有一个生物大分子的自我复制系统； ② 形成了简单的遗传密码体系，能将自身蛋白质的合成纳入 核酸自我复制体系之中； ③ 出现了原始膜，形成了分隔，使生命的内部环境和外部环 境分隔开来。 从细胞的结构上来讲，生物膜（含附在膜上的多核苷 酸）与原始的核糖体（极有可能是原始的rRNA)是细胞起源 的主要条件。
核糖体 起始tRNA 5S A结构 细胞壁成分
蛋白合成抑制剂
RNA聚合酶 核膜 细胞器 DNA
源真核生物是古细菌和真核生物之间的 过渡类型
双滴虫类中的兰氏贾第虫是古细菌和真核 生物之间的过渡类型，它已有成形的核，但核 膜不完整，有大缺口，且分裂中无纺锤体出 现，其基因无内含子，称其为源真核生物。
关键不足：完成生命最基本的生物化学反应所需的一系列酶， 通过随机过程进化产生出来的几率有多大?
二、细胞的进化
1. 原核细胞
一般认为原始的原核细胞是 地球上最早的生命实体。根据生 物化石研究推断，原核细胞很可 能起源于35亿年前的几亿年中。 厌氧性的光合自养 化能自养 异养 丝状蓝绿藻微化石
厌氧性光合自养原核生物对地球环境的改变产生巨大的 作用，对以后生物的进化有着深远的意义。通过光合作用， 不但将太阳的辐射能（光能）转化为丰富的化学能，同时也 放出了分子氧，改变了原始大气的成分。
冠状病毒结构模型 （SARS）
噬菌体
细菌
蓝藻
真核细胞亚显微结构
一、原始细胞的起源
1. 超循环组织模式
病毒不存在个体的生长 过程，只有核酸和蛋白 质的合成与装配
大分子的自动聚合作用解释了细胞基本结构的起源与进化
20世纪40年代奥地利生物学家贝塔朗菲（Beretalanffy） 提出生命是具有整体性、动态性和开放性的有序系统，开创一 种以系统论的方法研究生命的新观点。 1971年，艾根（Eigen）提出了另一种可能的过渡形式， 即超循环组织（hypercyclic organization）。在化学演化 与生物学进化间存在一个分子自我组织阶段，通过生物大分 子的自我组织，建立起超循环组织并过渡到原始的有细胞结 构的生命。
0细胞概述.3
人类的起源和发展
宇宙的起源和演化 地球的起源和演化（距今45亿年）
一、地球上原始生命的诞生
(从无机物到有机物)
（一）由无机小分子演变为原始有机小分
子物
无机元素在光照和闪电,以及火山爆发释放
能量的触发下自发形成了有机小分子（氨基
酸、核苷酸、糖类和脂类 ) ，形成地球早期 的“原汤”。磷脂可自发装配成简单的膜结 构是细胞发生的关键结构。
复杂 有微管，微丝 主要组分为纤维素 出现在不同时间和地点（转 录在核内，翻译在细胞质中） 有丝分裂和减数分裂
四、从原核细胞演变到真核细胞
真核细胞的起源
已知最古老的真核生物化石标本（acritarchs） 采自于我国，距今18-19亿年 。 真核细胞与原核细胞和古细胞最最本质的区别 在于真核细胞具有复杂的内膜系统，形成细胞
Na+-K+泵
乙酰胆碱受体
基因调控
免疫作用
Hale Waihona Puke LAC操纵子 渗透压调节抗体 毒素
血清白蛋白
白喉和霍乱毒素
电子转移 细胞色素
酶催化作用 氧化还原酶等
（四）酶
酶： 是具有高度催化活性的蛋白质。 酶 高度的专一性 的 高效的催化能力 特 高度不稳定性 性 酶 的 分 类 单纯蛋白酶类 结合蛋白酶类： 酶蛋白+辅基（非蛋白质）=全酶
地球和原始大气层的形成既形成无机小分子物质
(二)由有机小分子物质自发形成生物大分子物质 (细胞发生的 多聚体形成阶段）假想中38亿年前的在地 球早期“原汤”中通过聚合作用或缩合作用，形成原始 的多肽、核酸、多糖和脂类，再经过若干亿年的进化形 成核酸和蛋白质。碳原子起聚合作用
（三）从生物大分子到多分子体系 将蛋白质——核酸，蛋白质——糖包于膜结构中称 “原泡”。生命的初级聚合体团聚体形成。 （四）从多分子体系演变原始细胞 再经过几万年进化，约距今35亿年前“微滴”能从 海洋中摄取化学分子和能量。当出现原始新陈代谢 和遗传特征（形成多核苷酸）时就标志着原始生命 的诞生（证据如岩层中的细菌化石）。
细胞的起源与进化
通过在基因和基因组层次上的深 入研究，人们发现，在原核细胞 中有一类群，它们的遗传信息表 达系统与其他的原核细胞差异相 当大，反而与真核细胞更为接近。 于是人们把这类细胞从原核细胞 中独立出来，另立一个类群，称 为古核细胞，由古核细胞所构成 的生物称古核生物
这样，整个生物界的类群包括3 个域：原核生物、古核生物和真 核生物
细胞的起源与进化
XXX：xxx
XXX：xxx
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目录
01 原核细胞 02 古核细胞 03 真核细胞 04 三类细胞之间的区别
0 细胞的起源与进化
根据细胞结构上的的差异，可以 把细胞分为真核细胞与原核细胞 两大类。这一概念最早是在20世 纪60年代由著名细胞生物学家 H.Ris提出来的，随着研究的深 入人们发现，原核细胞与真核细 胞的区别，远不只有无细胞核， 它们在代谢方式、遗传信息传递 方式、基因表达调控、信号转导 等各个方面都存在显著差异
真核生物进行有性繁殖，并进行有 丝分裂
也有些真核生物的细胞也能进行无 丝分裂，如蛙的红细胞，人的肝脏 细胞
0 细胞的起源与进化
三类细胞之 间的区别
1.细胞膜系统的演化 2.遗传信息量与遗传 装置的扩增与复杂化
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感谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
XXXX
XXXXX
BRILLIANT JOURNEY ABOUT NATURE
0 细胞的起源与进化
在细胞质内膜系统很发达，存在着 内质网、高尔基体、线粒体和溶酶 体等细胞器，分别行使特异的功能
真核生物包括我们熟悉的动植物以 及微小的原生动物、单细胞海藻、
真菌、苔藓等
真核细胞具有一个或多个由双膜包 裹的细胞核，遗传物质包含于核含 精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白质构成
真核细胞起源与进化意义
真核细胞起源与进化意义真核细胞的起源与进化意义是生物学研究的重要课题之一。
真核细胞是所有多细胞生物体的基本构成单元，其起源与进化意义对于理解生命演化和地球生态系统的形成具有至关重要的意义。
一、真核细胞的起源真核细胞的起源可以追溯到大约15亿年前，是原核生物逐渐进化的结果。
原核生物是单细胞生物，没有细胞核和其他细胞器，只有简单的细胞质和细胞壁。
随着时间的推移，原核生物逐渐进化出了细胞核和其他细胞器，形成了真核细胞。
关于真核细胞的起源，有两种主要的假说：内共生假说和外共生假说。
内共生假说认为，真核细胞中的线粒体和叶绿体是通过内共生方式从原核生物演变而来的。
外共生假说则认为，真核细胞是由两个或多个原核生物组合而成的。
二、真核细胞的进化意义真核细胞的进化意义在于其复杂性和多样性。
真核细胞具有细胞核和其他细胞器，使得细胞能够进行更加复杂的生命活动。
例如，真核细胞可以进行有氧呼吸和光合作用，这是原核生物无法完成的。
此外，真核细胞还能够进行高度分化的细胞分裂，产生具有特定功能的组织和器官。
真核细胞的多样性也是其进化意义之一。
在地球上，存在着各种各样的生物，从单细胞微生物到复杂的多细胞生物，这些生物都是由真核细胞构成的。
真核细胞的多样性使得地球生态系统变得丰富多彩，能够适应不同的环境条件。
三、真核细胞与人类的关系真核细胞与人类的关系也是非常密切的。
人类是由数十万亿个真核细胞组成的复杂生物体，这些细胞通过高度分化的细胞分裂和组织器官的发育形成了人类的身体结构。
人类的大脑、心脏、肝脏、肺部等重要器官都是由真核细胞构成的。
此外，真核细胞还在人类的免疫系统、神经系统等方面发挥着重要作用。
四、结论真核细胞的起源与进化意义是生物学研究的重要课题之一。
真核细胞的起源可以追溯到原核生物的逐渐进化，而其进化意义在于复杂性和多样性。
真核细胞的多样性使得地球生态系统变得丰富多彩，能够适应不同的环境条件。
同时，真核细胞与人类的关系也是非常密切的，它们构成了人类身体的重要部分，并在人类的免疫系统、神经系统等方面发挥着重要作用。
《细胞的多样性和统 一性》细胞进化多样起源
《细胞的多样性和统一性》细胞进化多样起源《细胞的多样性和统一性——细胞进化多样起源》当我们深入探索生命的微观世界，细胞无疑是其中最基本的单元。
细胞的世界充满了无尽的奥秘，其中细胞的多样性和统一性以及它们的进化多样起源更是引人入胜。
细胞的多样性让人惊叹不已。
从最简单的原核细胞到复杂的真核细胞，它们在形态、结构和功能上都展现出了巨大的差异。
原核细胞，结构相对简单。
它们没有细胞核，遗传物质就直接存在于细胞质中。
细菌就是原核细胞的代表，它们大小不一，形态各异。
有的是球形，有的是杆状，还有的呈现螺旋形。
这些不同的形态适应了它们在不同环境中的生存需求。
比如，球形的细菌在液体环境中更容易运动和分散，而杆状的细菌则更有利于在狭窄的空间中生长和繁殖。
相比之下，真核细胞则要复杂得多。
真核细胞具有细胞核，将遗传物质包裹在其中，给予了更好的保护和调控。
植物细胞和动物细胞是真核细胞的典型代表。
植物细胞有着坚固的细胞壁，它为细胞提供了支撑和保护，同时还有叶绿体，可以进行光合作用，为植物制造养分。
动物细胞则没有细胞壁，但有着丰富的细胞器，如线粒体为细胞提供能量，内质网和高尔基体参与物质的合成和运输。
除了形态和结构上的不同，细胞在功能上的多样性同样令人称奇。
神经细胞能够传递和处理信息，使我们能够感知世界、思考和行动；肌肉细胞能够收缩和舒张，让我们的身体能够运动；白细胞则在免疫系统中发挥着重要作用，保护我们免受病原体的侵害。
然而，尽管细胞存在着如此丰富的多样性，但它们也展现出了显著的统一性。
从化学组成上来看，所有细胞都由相似的化学元素组成，如碳、氢、氧、氮、磷、硫等。
细胞中的大分子物质，如蛋白质、核酸、多糖等，其基本组成单位在各种细胞中也是相似的。
在结构上，细胞都具有细胞膜，它将细胞内部与外界环境分隔开来，维持着细胞内环境的稳定。
而且，不管是原核细胞还是真核细胞，遗传物质都是控制细胞生命活动的核心。
在细胞的生命活动过程中，也体现出了统一性。
真核细胞起源和进化过程
真核细胞起源和进化过程真核细胞是地球上生物界最为复杂和多样化的细胞类型。
它们相比于原核细胞拥有更为复杂的细胞组织结构，内部有细胞核和多个膜包囊组织。
真核细胞的起源和进化过程一直以来都是生物学界探讨的焦点之一。
本文将从起源和进化两个方面探讨真核细胞的形成过程。
真核细胞的起源是一个复杂而有争议的问题，目前尚无确凿的证据可以证明真核细胞的起源是如何发生的。
然而，科学界有三个主要的假设：内共生学说、吞噬学说和渐进学说。
内共生学说认为，真核细胞的起源始于一种原核细胞与另一种细胞内共生的事件。
这种共生事件可能是一个较大的原核细胞吞噬了一个或多个较小的细胞，形成了真核细胞的特征。
这一假设的支持来自于许多真核细胞具有共生细菌或类似细胞器的特征，如线粒体和叶绿体。
吞噬学说认为，真核细胞的起源始于一个较大的原核细胞吞噬了一个较小的细胞，形成了一种内部膜系统和其他真核细胞特征的亚细胞结构。
这一假设的支持来自于许多真核细胞内部膜系统的存在，如内质网和高尔基体。
渐进学说认为，真核细胞的起源是一系列复杂的事件的结果，包括基因重组、基因转移和基因突变等。
这一假设的支持来自于许多真核细胞与原核细胞间共同的基因组成分，以及细胞核和内质网等亚细胞结构的发展过程。
无论是内共生学说、吞噬学说还是渐进学说，它们都存在一定的证据支持，但是并没有解释真核细胞起源的所有细节。
因此，真核细胞的起源依然是一个悬而未决的问题，需要更多的研究和证据支持。
真核细胞的进化过程是一个渐进的过程，具有不断发展和演化的趋势。
一些关键事件和特征有助于我们理解真核细胞进化的过程。
第一个关键事件是内核的起源。
真核细胞具有一个膜包围的细胞核，这一特征使得真核细胞具有了更复杂的基因表达和调控能力。
在进化过程中，原核细胞很可能通过内膜系统将一部分DNA包裹起来，形成了最早的细胞核。
第二个关键事件是线粒体的起源。
线粒体是真核细胞中产能的重要器官，它是一个双膜结构，具有自主复制的能力。
细胞的起源和进化
细胞的起源和进化刘百里（湖南教育出版社长沙410007）现代地球上绝大部分的生命都是以单个细胞或多个细胞的形式存在的。
生命起源后细胞基本结构的形成和细胞结构在进化过程中的发展都是一些重大的生物进化事件。
因此对细胞本身的起源和进化的研究是探索生物进化的重要组成部分。
1．最原始的细胞细胞是如何产生的呢？要解决这个问题就必须知道最原始的细胞是什么样子的。
最原始的细胞十分脆弱，留下的地质记录的可能性很少，即使找到有关的化石，也可能只是一些它们活动的痕迹，所以对它们的结构仍然是不清楚的。
在现代各类细胞中，有可能保留了一些原始细胞的遗迹，而且还可能有某些细胞与原始的细胞比较相似。
因此，通过综合分析与比较的途径，我们可以对细胞起源这一重大问题作一些有意义的探索。
现在已有大量的分子生物学和古微生物学方面的事实表明，原核细胞和真核细胞有共同的起源，即有共同的祖先，而且，原核细胞比真核细胞在生物进化史上先出现。
因此，真核细胞是源于远古的原核细胞，从而可以把原核细胞看作是一类比较原始的细胞。
这样，细胞起源问题首先就是原核细胞起源的问题。
不过，原核细胞的毕竟已经是一类结构相当精密的细胞，很难想象它们能一下子在生命起源时形成或一下子从非细胞的生命形式产生。
有没有比典型的原核细胞更原始、更简单的细胞或生物结构呢？病毒无疑是一类更简单的生物结构，它们主要由核酸包以蛋白质外壳而构成，过去一度认为病毒是从非生物到生物的过渡形式，生物大分子首先形成了病毒的结构后，再由此产生原始细胞的结构。
但随着对病毒研究的深入，发现不能用这种观点去解释。
例如，病毒是专性细胞内寄生的，它们只有在细胞内才能表现出生命现象，脱离细胞后就不能繁殖，因此，病毒是不可能在细胞之前起源的。
病毒的基因组与其寄主的基因组在结构特点上十分相似，有些甚至在核苷酸序列上与寄主基因组的某些区域无太大差异；此外，病毒的结构与现代细胞内的核酸和蛋白质的复合体——核蛋白的结构也有相似之处。
细胞的起源与进化
细胞骨架 细胞增殖（分裂）
方式
原核细胞 有（多功能性）
无
真核细胞 有 有
由一个环状DNA分子构成的单个染色体， DNA不与或很少与蛋白质结合 无 无 无 无
2个染色体以上，染色体由线状 DNA与蛋白质组成 有 有 有 有
无 70S（包括50S与30S的大小亚单位）
有 80S（包括60S与40S的大小亚单位）
40亿年前（原始新陈代谢和遗传特征）
二、细胞的发生
１.多聚体的形成 多核苷酸的自我复制和控制蛋白质的合成
２.膜的出现是细胞形成的关键 ３.原始细胞的诞生
约35亿年前；异养型；具可变形的膜，含有信 息和蛋白质合成系统。
第二节 细胞的进化
一、病毒 --— 非细胞形态的有机体
由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的核酸 --蛋白复合体．
细胞的起源与进化
第一节 细胞的起源
• 目前观点认为，地球 上所有生物的细胞来 源于同一祖先，经进 化产生。
---- 细胞起源过程 即生命发生过程。
一、地球上原始生命的诞生
• 由无机小分子演变为原始有 机小分子物质
• 由有机小分子物质形成生物 大分子物质
• 从生物大分子到多分子体系
• 从多分子体系演变为原始生 命
蓝藻含有叶绿素a的膜层结构，细菌具有 菌色素
细菌具有裸露的质粒DNA
植物叶绿体具有叶绿素a与b 线粒体DNA，叶绿体DNA
主要成分是氨基糖与壁酸
无 无丝分裂（直接分裂）
动物细胞无细胞壁，植物细壁的 主要成分为纤维素与果胶
有
以有丝分裂（间接分裂）为主
四、从原核生物演化为真核生物
• 分化起源说： 在漫长的进化过程中，通过内在矛盾和自然选择 分化出网膜系统，胞核系统和能量转化系统，并 由此形成真核生物．
细胞生物学：细胞生命的起源与进化
细胞⽣命的进化
⼈们对细胞的认识是在实验室⾥将细胞打开，然后分离各种细胞器和⽣物分⼦，分别研究它们的功能，但是我们能够打开的细胞只是当今⽣活的细胞，是进化到⼗分⾼级的细胞⽽⽆法获得远古时期的活细胞。
在进化的过程中细胞⽣命活动的分⼦是如何形成的？最早的细胞是如何产⽣的？真核细胞⼜是如何起源的？
细胞⽣命的起源与进化
导致细胞⽣命形成的关键因素是地球的形成及地球⼤⽓层条件的变化。
⼀般将细胞⽣命的起源分为五个阶段：①地球和原始⼤⽓层的形成；②有机分⼦的⾃发形成；③分⼦聚合体的形成；④⽣命初级聚合体的形成；⑤原始细胞的形成。
根据化⽯资料分析，地球上最早的细胞出现在35亿年前。
关于地球上细胞⽣命起源有两种假说，⼀种假说认为细胞是由已存在于地球上的分⼦产⽣的，另⼀种假说则认为细胞是从别的宇宙空间来到地球的。
医学教育
俄罗斯的⽣化学家Aleksander Oparin提出地球上的有机分⼦是在合适的化学和物理条件下⾃然形成的。
细胞进化史
细胞进化史细胞进化史细胞是生命的基本单位，它们是构成生物体的最小结构单位，也是生命活动的基本场所。
细胞的起源与演化是生物学研究的重要领域之一。
细胞进化史可以追溯到生命起源的那个时刻，从最早的原始生命形式开始，延伸到今天多样性繁多的生物种类。
在这个漫长的过程中，细胞不断演化、扩张和分化，形成了各种各样的细胞类型和组织器官。
本文将从宏观和微观两个层面，详细介绍细胞的进化史。
1. 生命起源和原始细胞生命的起源是一个宏大而复杂的过程，科学家们追溯到数十亿年前，地球上还是一个温暖潮湿的原始环境。
在这个环境中，通过一系列的化学反应，简单的无机物逐渐合成了有机物，形成了生命的基础。
科学家们普遍认为，生命最早起源于海洋中的古老生物体。
这些原始生物体是一种原核细胞，没有细胞核和细胞器，其遗传物质以及其他生物功能都存在于细胞质中。
如此，原始细胞的出现标志着生命形式的诞生和进化的开始。
2. 原核生物和细胞演化在原始细胞中，有一类细胞形态相对较简单，没有真正的细胞核，被称为原核细胞。
原核细胞广泛存在于地球上的各个生态系统，成为最早的原核生物体。
其中最著名的是细菌和蓝藻菌。
细菌具有非常高的耐受性和适应性，在各种环境中都可以生存和繁殖。
它们有简单的细胞结构，由细胞壁、细胞膜、细胞质和遗传物质组成。
蓝藻菌是最早能够进行光合作用的细胞之一，为地球的氧气积累做出了贡献。
这些原核生物是生命演化过程中的关键节点，为后来的真核生物的出现奠定了基础。
3. 真核生物的进化在进化的长河中，出现了更为复杂的真核生物。
相比原核细胞，真核细胞具有明显的特征，包括真正的细胞核、细胞器以及复杂的细胞骨架等。
真核生物经历了一系列的进化过程，形成了不同类型的细胞和组织。
最早的真核生物是一种单细胞的原生质生物，有一颗明显的细胞核，内含线性DNA。
随着进一步的演化，一些细胞开始出现吞噬其他细胞的现象，形成了一种内共生体系。
这种内共生现象导致了线粒体和叶绿体的起源，它们成为真核生物细胞中的重要细胞器，提供能量和参与物质转化。
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§1 细胞的起源
所有生物体的各种生命现象都是通过细胞的功能 来实现的。关于细胞的起源和进化的知识对认识这些 现象和利用是必要的。
目前的观点一致认为：地球上所有生物的细 胞是来源于同一个祖先细胞。
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三、从原核细胞到真核细胞
(一)原核细胞基本特点
⒈ 原核细胞(prokaryotic cell) 遗传的信息量小，一个环状 DNA构成。
⒉细胞内没有分化为以膜 为基础的具有专门结构与功 能的细胞器和细胞核膜。
⒊主要代表：支原体 (mycoplast)是；细菌；蓝藻 又称蓝细菌(cyanobacteria)。
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二、支原体是最小最简单的细胞
⒈最小最简单的 独立生存的细胞
细菌模式图
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大肠杆菌
淋病球细菌
大肠杆菌分裂
弧形霍乱菌
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(二)真核细胞的基本结构体系
1.真核细胞(eukaryotic cell) 以脂质及蛋白质成分为基础 的生物膜结构系统。
一、地球上原始生命的诞生
⒈由无机小分子演变为原始有机小分子物质 ⒉由有机小分子物质形成生物大分子物质 ⒊从生物大分子到多分子体系 团聚体 ⒋从多分子体系演变为原始生命
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T4噬菌体
病毒衣壳的排列方式
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作业与思考
1.名词解释:原核细胞(prokaryotic cell) ；真核细胞 (eukaryotic cell) ；细胞内共生假说(endosymbiosis hypothesis)，
2.比较原核细胞与真核细胞的差异。
3.简述真核细胞的基本结构体系。
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四、从原核生物演化为真核生物
⒈原核生物(prokaryotes) 和真核生物(eukaryotes) ⒉分化起源说 逐步分化出内膜系统、胞核系 统和能量转化系统，形成真核细胞。 ⒊内共生起源说(endosymbiosis hypothesis) 认为 真核细胞内的细胞器不是进化产物，而是突然地由 内共生结果产生的。认为线粒体与叶绿体分别由现 代细胞的祖先体内过共生生活的古蓝藻和好氧细菌 演化来。中心体和鞭毛则源自螺旋菌样的内共生体。
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第2章 细胞的起源与进化
(Origin and Evolution of the Cell)
杨保胜 教授 Tel:3029960(O) 2008.3
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生命进化里程 Medical Cell Biology
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依据1970年 L. Margulis提出 细胞内共生假说 (endosymbiosis hypothesis)，认 为真核细胞是来 自原核细胞纳入 另一个细菌后的 产物。
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0.2~0.3μm， 细胞膜中胆固醇含量 较多，占36%，凡能 作用于胆固醇的物质 (如二性霉素B、皂素 等)均可引起支原体膜 破坏而使支原体死亡。
肺炎支原体
肺炎支原体的一端有一种特殊的末端结构(terminal structure)，能使支原体粘附于呼吸道粘膜上皮细胞表面，与 致病性有关。
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无丝分裂
较大(10~100 µm) 有核仁和核膜 有各种细胞器
80S(60S+40S)
有几条DNA，DNA与组蛋白 和酸性蛋白结合，有若干对 染色体。
复杂 有微管，微丝 主要组分为纤维素
出现在不同时间和地点(转录 在核内，翻译在细胞质中)
有丝分裂和减数分裂
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⒉直径0.1-0.3μm
⒊很多支原体能 寄生在细胞内繁殖
⒋ 衣原体和立克 次氏体不能在简单的 培养基上生长
一个细胞体积应为直径不小于100nm的球体(至
少需要100种酶及其底物,以及DNA和RAN,再加上核
糖体及膜)。
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⒉根据病毒的核酸类型可以将其分 为DNA病毒与RNA病毒两大类。
⒊类病毒(viroid):仅由感染性的RNA 构成。
⒋朊病毒(prion):仅由感染性的蛋白 质亚基构成。
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2.以核酸(DNA或RNA) 与蛋白质为主要成 分的遗 传信息表达系统。
3.由特异蛋白分子装配 构成的细胞骨架系统。
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原核细胞与真核细胞的比M较edical Cell Biology
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二、细胞的发生
⒈多聚体的形成 ⒉膜的出现是细胞形成的关键 ⒊原始细胞的诞生
无 机 物
有多 机聚 物体
生 物 大 分
子
原 始
原核细胞
细 胞
真核细胞
单细胞生物
比喻：
元月1日宇宙产生； 5月1 日银河系产生；9月9日太阳系 出现； 9月14日地球产生；9 月24日原是生命； 11月12日 绿色植物；12月26日哺乳动物； 31日22：30原始人；
23:46北京猿人； 23:59’56”古罗马(春秋)； 23:59’58”雅马文化(宋代)； 23:59’59”欧洲文艺复兴(1416世纪,元明清)。
特征 原核细胞
真核细胞
细胞大小 细胞核 细胞器 核糖体 染色体
内膜系统 细胞骨架 细胞壁
转录和翻译
细胞分裂
较小(1~10µm) 无核仁和核膜 无(除核糖体外) 70S(50S+30S)
只有一条DNA，DNA裸露 不与组蛋白和酸性蛋白结 合，染色体为单数。
简单 无 主要组分为肽聚糖
出现在同一时间和地点 (细胞质中)
多细胞生物
团 球形原胞 聚 体
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§2 细胞的进化
原始细胞，原核细胞，真核细胞
一、病毒是非细胞形态的有机体
⒈病毒(virus):由核酸分子(DNA或RNA, 只有一种)与蛋白质构成的核酸-蛋白 质复合体。
4.概述 Prion与疾病的关系。
5. P19-20 思考题。
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