第1章-生物的化学组成及沉积有机质

人类的起源:开始了生命史的最辉煌的篇章
简单
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复杂
单一
多样
低级
高级
2
2、地史时期的沉积有机质来源
在生理方
面具有巨
大的应变 性,存在于
浮游植物（phytoplankton）:可能是有机质的第一来源
生命的整
个地史时
期，并遍 及生物圈 的任何地 方。
细菌:可能是有机质的第二大来源
以浮游植物为 食,因而浮游 动物高产期往
寒武纪以后, 以浮游动物
浮游动物（Zooplankton） :浮游动物为主的 低等水生生物是有机质的重要来源
往紧接浮游植 物高产期而出 现。
为主的低等
水生动物才 成为重要的 有机质来源。 而高动物提 供有机质始 终非常有限。
高等植物:提供的有机质与细菌相当
陆地高等植物始于志留纪。 中泥盆世经历了一个爆炸性 的发展,到晚石炭世，以蕨类 植物为主的陆生植物群达到 高峰，形成世界第一大成煤 期，晚二叠世~早白垩世称为
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第1章 生物的化学组成及沉积有机质
一、 生物圈的演变 二、 有机碳的地球化学循环 三三、、生生物物有有机机质质的的化化学学组组成成 四、沉积有机质的形成
五、沉积有机质的埋藏与演化
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生 物
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生物体是沉积有机质的原始母质
植物 动物 微生物
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ碳水化合物
生
物 体
主要
生
蛋白质 脂类
化
(2~10单糖分子)
学
意
多糖
义
（10个以上）
单糖 低聚糖 多糖
易溶于水,地质体中 保存甚微。
上千个单糖以糖苷键 的形式相连成高聚体。
不易溶于水。
植物的骨架—（半）纤维素 最具地球化学意义
植物储存的养分—淀粉
动物体内储存的养分—糖原
纤维素是一种复杂的多糖,其分子 量在50000~400000之间。占植物界 含碳量的50%以上。棉花（90%以上）
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适应性强的被子植物的繁 衍是植物界最重要的变革。
“裸子植物”时代，以后迅 速进入“被子植物”3时代
浮游植物的 4个高产期:
中新世达到 高峰,其它时 期产量较低。
晚古新世-始 新世。
晚侏罗世-白
绿 藻
垩纪,盛产钙
质、硅质浮
游生物。
前寒武纪晚 期-早泥盆世,
蓝 绿
盛产具有机
藻
壁的生物。
五、沉积有机质的埋藏与演化
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有机圈及有机碳的地化循环
生物圈—— 指地球上活的生物 分布、发育的空间。
有机圈—— 指地球上古今生物 以及生物为来源的 有机物分布、演变
的空间。
有机圈的范围大于生物圈
CO2
生物圈
光合作用
交
植物和细菌
换 库
动物
有
死亡的 动植物细菌
机 土壤、沉积物中有机物;出 岩石圈
应性。
1、生物的进化
有氧呼吸比无氧
从异养生物(heterotroph)到自养生物(autotroph)
（发酵）呼吸的
和从无氧呼吸到有氧呼吸的进化
效率高19倍,提
6 C 2 O 6 H 2 O 叶绿 光 素 C 6 H 1O 2 6 6 O 2高了谢生的物效新能陈。代
通过叶绿素和取之不尽的太阳能将二氧化碳和水转化成有机物
纤维素不溶于水。
酸、微生物酶 作用发生水解
葡萄糖
昆虫的甲壳、植物的树胶等
甲壳质
几丁质
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大
分 子 量
纤维素 果胶 藻酸
OH-基
几丁质
小
动物和植物支撑组织中的大分子碳水化合物
衍生物(即纤维素、果胶、藻酸和几丁质)
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从原核生物到真核生物、从无性生殖到有性生殖的进化
动植物的分化:最早的动物出现在1000Ma前 奥陶纪,陆地淡水出现原始鱼形动物;
志留纪，陆生高等植物；泥盆纪，陆生植物大规模繁殖
这是生物区系 和生态系统的 最大演化。从 此确立了生物 三极系统（动、
植、菌）。 进入古生代,动 植物化石剧增
达1200种。
纤维素不溶于水。
酸、微生物酶 作用发生水解
葡萄糖
昆虫的甲壳、植物的树胶等
甲壳质
几丁质
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纤 维 素
水解
水解
纤维素
纤维素糊精 纤维式糖
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水解 葡萄糖
CH2OH
H H O OH
OH H
HO
H
H OH 14
淀粉的结构
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糖
Cx(H2O)y
多糖
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单糖
地
球
低聚糖
露、开采至地表的有机物
储
沉积岩中的有机
物、煤、干酪根等
圈
存
石油、天然气
库
所有有机物都是碳化物,研究 有机物的演化过程，一定意义
上就是研究碳的演化、分布和 2021/2/6循环的过程。
变质沉积岩 中的有机质
在有机圈中有机碳循环示意图 7
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二氧化碳的循环过程和途径（
Tissot,1978）
在地质历史中,化石浮游植物群和总浮游植物群丰度变化
第
晚第三纪
上新世 中新世
三
渐新世
纪 20早21第/2三/6纪
始新世
4
古新世
陆地植物的演化过程
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第1章 生物的化学组成及沉积有机质
一、 生物圈的演变 二、有有机机碳碳的的地地球球化化学学循循环环 三、生物有机质的化学组成
四、沉积有机质的形成
单糖 低聚糖 多糖
易溶于水,地质体 中保存甚微。
上千个单糖以糖苷键 的形式相连成高聚体。
不易溶于水。
植物的骨架—（半）纤维素 最具地球化学意义
植物储存的养分—淀粉
动物体内储存的养分—糖原
纤维素是一种复杂的多糖,其分子 量在50000~400000之间。占植物界 含碳量的50%以上。棉花（90%以上）
能量，构成某些动植物的支撑组织。
糖
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动物 植物 细菌
动物器官:糖占干重的2% 糖占干重的80% 糖占干重的10~30%
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CH2OH
H H
OH
O OH
H
HO
H
H
OH
葡萄糖构型
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糖
Cx(H2O)y
多糖
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单糖
地
球
低聚糖
化
(2~10单糖分子) 学
意
多糖
义
（10个以上）
第一章 生物的化学组成及沉积有机质
一、 生物圈的演变 二、 有机碳的地球化学循环 三、生物有机质的化学组成
四、沉积有机质的形成
五、沉积有机质的埋藏与演化
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这是生物 从简单到 复杂的转 折点。一 切高等多 细胞生物 都以真核 细胞为基 本单元。 有性生殖 的出现,大 大提高了 生物的变 异性和适
物
木质素
化
学
色素
组
次
成
要
核酸 维生素
酶
丹宁与树脂
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1、碳水化合物
碳水化合物——又称糖类。分子通式——Cn(H2O)n。 它是含多羟基的醛类或酮类以及由它们聚合而成的高分子 化合物。其基本的组成单元为:葡萄糖。D()
碳水化合物是分布极广的有机物,是光合作用的产物，它
将太阳能储存于生物体内，为生物的生命活动提供了基本