进化生物学复习

SchoolofLifeScienceSCU-1-ByFanJune,2011进化生物学复习概要绪论重点内容:拉马克学说主要内容::::用进废退、获得性状遗传定向变异（1）环境的改变引起生物体发生变异,环境的多样性是生物多样性的原因.（2）生物按照等级进化并有向上发展的趋势.（3）不同类群有不同的起源(多元论)。（4）原始生命源于自然发生，即自生论。达尔文学说主要内容::::过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存（1）生物之间都有一定的亲缘关系，它们有共同的祖先（一元论）。（2）物种不断地变异，新种产生、旧种灭亡。在进化过程中产生性状分歧，出现生物多样性。（3）生物进化是渐进和连续的，不存在不连续的变异或突变。（4）自然选择是生物进化的主要动力。（5）生物产生不定向变异，通过自然选择，形成适应。（6）生物性状符合“用进废退”和“获得性状遗传”的规律。（7）生物都有繁殖过剩的倾向，后代需为生存而斗争。同一种群的不同个体间具有不同的变异，有的对生存有利而有的不利。自然选择在生物的生存斗争之中进行,结果是“适者生存和不适者淘汰”。通过代代的定向选择，微小的有利变异经遗传而得到积累成为显著变异，最终导致新种的出现。（8）人工选择学说：栽培植物、家养动物由野生种演变而来现在综合进化论::::遗传与变异是进化的动力，自然选择决定生物进化的方向，变异经过选择的考验才能形成适应(两步适应)。种群是生物进化的基本单位，进化的实质就在于种群内基因频率和基因型频率的改变。突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制，点突变是生物变异的源泉。对突变的遗传学实质形成了统一的观点：不连续的、激烈的突变和渐进的、细微的变异都有相同的遗传机理。彻底否定了获得性状遗传和融合性遗传。一切适应性进化都是自然选择对种群中大量随机变异直接筛选的结果。生物个体是自然选择的主要目标。地理环境因素对新物种形成有重要的作用。物种形成的进化是渐进化。分子进化论::::生物进化的动力在于中性突变和突变的漂移固定。SchoolofLifeScienceSCU-2-ByFanJune,2011每一种生物信息大分子都有一定的进化速率，功能上重要的分子或分子部分进化速率低。损害分子功能的氨基酸或核苷酸的替换要比保持同一功能的替换发生率要小很多。新基因的产生是通过旧有基因的重复实现的。间断平衡论::::生物进化是一种间断式的平衡，即短时间的进化跳跃与长时间的进化停滞交替发生。概念进化::::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。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。进化生物学::::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。生物进化论::::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，也包括某一物种或某一完整的生物类群的发展。其重点是研究生物如何由简单向复杂，由低等向高等的发展过程。进化生物学是生物进化论的继续与发展。生物进化论是进化生物学的重要基础神创论::::一次创造，物种不变。上帝一开始创造了多少不同的形式，现在就有多少物种灾变论::::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。应用拉马克学说和达尔文学说的异同::::同：生物是可变的，并支持进化论；异：进化的机制拉：主张“用进废退和获得性状遗传”，强调环境变化在生物变异方面所起的“诱导”，但却主张变异是以生物本性（一种趋于完善的需求）为主因。达：同意生物本性比环境更为重要，但认为变异和环境是相互独立的，在环境发生作用前变异已产生，环境只是对变异其选择的作用，生物（以物种为单位）通过生存斗争，适应环境的性状得到保留，非适应性状被淘汰。没能通过遗传学来解释变异的机理，而且没明确表明对“获得性状遗传”的态度SchoolofLifeScienceSCU-3-ByFanJune,2011第一章生命及其在地球上的起源重点内容：生命起源的条件宇宙的起源和地球的诞生早期地球条件:初生大气烟消云散次生大气的形成原始海洋的诞生早期地球可以利用的能源:热能太阳能放电生命起源的化学演化学说从无机小分子生成有机小分子-第一次化学反应-碳氢化合物含氮衍生物的生成-氨基酸的形成-核苷酸的形成-卟啉的生成从有机小分子发展成生物大分子-蛋白质和核酸起源的先后和地点由生物大分子组成多分子体系-团聚体模型-类蛋白质微球体模型由多分子体系发展成原始生命-原始膜的起源-开放系统的建立-遗传密码的起源遗传密码的起源和进化最初的密码子一开始就是三体密码子.密码的进化路线是GNC、GNY、RNY、RNN、NNN,一共出现过四次密码的扩展。第三次扩展中出现了起始密码AUG第四次扩展出现了三个无义密码UGA,UAG,UAA戴霍夫的密码进化路线，在GNC和GNY阶段，仅第二位碱基才决定氨基酸的种类，实质上相当于单体密码；在RNY密码中第一位碱基和第二位碱基共同决定氨基酸种类，因此相当于二体密码；在RNN和NNN密码中，三位碱基都不同程度地参与了氨基酸种类的决定，实质上已过渡到真正的三体密码。基本概念：熵：用以表示某个体系混乱程度的物理量SchoolofLifeScienceSCU-4-ByFanJune,2011耗散结构：当开放系统远离平衡态时出现的有序结构团聚体：1952年奥巴林将白明胶水溶液和阿拉伯胶水溶液混合，在显微镜下观察到许多大小不等的小滴，称为团聚体。类蛋白质微球体：1959年，Fox把酸性类蛋白质放入稀盐中冷却，或将其溶于水使温度降低到0℃，在显微镜下观察到大量直径0.5-3um的均一球状小体。应用：关于核酸和蛋白质共同起源的研究动态以迪肯森为代表的部分学者，认为核酸与蛋白质共同起源，复制与代谢两者相依为命。蛋白质合成的中间产物氨基酸腺苷酸盐既可以使氨基酸缩合成多肽，又因为它含碱基可形成多核苷酸。赵玉芬—曹培生理论中，提出了磷酰化氨基酸是核酸和蛋白质最小单元的结合体。第二章细胞的起源与进化重点内容：真核细胞起源的途径内共生起源说真核细胞的线粒体和质体来源于共生的真细菌，运动器来自共生的螺旋体类的真细菌，它们最早被原始的真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期的共生，而逐渐演化为重要的细胞器。-形态结构上，线粒体和叶绿体多类似于细胞和蓝藻-线粒体、叶绿体和细菌、蓝藻大小相似。-线粒体、叶绿体的核糖体（70S）比真核细胞质中的（80S）小而原核生物的高度相似。-线粒体内膜与细菌质膜一样均是内褶的。线粒体嵴上的基粒类似于某些需氧细胞质膜上的颗粒。类绿体的类囊体与蓝藻都含有捕光色素。-线粒体、叶绿体和原核细胞中的DNA均不与蛋白质相结合，而是附着在膜的内侧-线粒体和叶绿体DNA环状，真核细胞的呈线形。-生理功能上，线粒体和叶绿体具有半自主性-线粒体和叶绿体的分裂方式与原核生物的繁殖方式一样，并且与其所在的细胞不同步。-线粒体和叶绿体都含有DNA和核糖体，能独立合成某些组分。-线粒体和叶绿体的核糖体对某些抗菌素和原核生物有相似的反应。-真核细胞中，同时存在线粒体和叶绿体和细胞质三能不同的转移核糖核酸。-现今的生物中，有些真核细胞存在有内共生现象。-有的蓝细菌是变形虫、硅藻、鞭毛原生生物和无叶绿体的绿藻的内共生体，使宿主获得光合能力。-在白蚁的消化道中有一种鞭毛虫，其运动靠身体表面上的一种螺旋体来推动，这被用来作为鞭毛是共生起源的例证之一。-16SrRNA序列比较分析，红藻叶绿体从蓝藻演变而来的。23SrRNA，4.5SrRNA，5SrRNASchoolofLifeScienceSCU-5-ByFanJune,2011序列及其同源性分析都说明叶绿体与蓝藻类或其它真细菌更为接近。对tRNA序列的分析也得到了以上类似的结果。-同工酶与代谢途径研究的证据也支持内共生学说。渐进说认为细胞内的细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA复制和质膜的内陷，形成了双层膜的结构用内胞形成和细胞内间隔作用的渐进发展来解释细胞核与细胞器的起源。-原核与真核细胞间存在中间过渡类型，如原绿藻(无细胞核，但色素组成等特征与绿藻相似)、蓝细菌(原核,光合作用与真核的植物相似)、红藻(真核，在色素组成上接近蓝细菌)。-从代谢生理、生化特征看，真核细胞的需氧代谢更可能是通过原核生物发酵途径的重复、改造而建立-某些行光合作用的原核生物具有复杂的胞内膜结构阶梯式过渡模式原始细胞的起源是一个由多种原始生物大分子协同驱动的有序自组织过程，该系统的各主要阶段受内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的选择。第１步：小分子到形成杂聚合物，进化系统面临着“组织化危机”(分散、无组织的小分子如不能初步组织起来，就不能进入下一步演化)，通过聚合作用克服“危机”，由不同的小分子聚合为杂聚合物。第２步：无序的杂聚合物到多核苷酸，分子间的选择作用，有助于渡过“复杂性危机”。最早出现的核苷酸是以自身为模板来控制其复制。这时类蛋白或多肽在多核苷酸复制中起催化作用。第３步：多核苷酸自组合成为分子准种，此时的多核苷酸尚未成为遗传载体。环境因素对该分子系统有选择作用，多核苷酸靠突变、选择渡过适应危机，形成分子准种。第4步：分子准种形成超循环组织，通过功能组织化，克服信息危机。此时，蛋白质合成才被纳入多核苷酸自我复制系统中。这时的多肽结构依赖于多核苷酸上的碱基顺序，最早的基因和遗传密码产生。第5步：分隔结构的形成，新形成的多核苷酸基因系统必须个别地分隔开来，其基因的翻译产物接受选择作用，从而实现基因型与表型的区分。但分隔结构要保持其特征的延续，需要使其内部的多核苷酸复制、蛋白质合成和新的分隔结构形成等三者同步，原始细胞的分裂过程满足了这些要求。第６步：原核细胞生命(微生物)的形成。复杂的原始细胞体系需要更多、更连续的能量供给，因此原来的体系出现一定的能量危机，原始细胞实现了糖酵解和光合作用，真正意义的原核细胞生命正式诞生。基本概念：达尔文式进化：受生物学规律支配的生物学过程，属于由变异、遗传、选择等因素驱动。超循环组织模式：指由自催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统。阶梯式过渡模式：原始细胞的起源是一个由多种原始生物大分子协同驱动的有序自组织过程，该系统的各主要阶段受内部的动力学稳定和对外环境的适应等因素的选择。分子准种：超级循环系统存在着类似物种的系统组合，叫做分子准种(moleculasquasispecies)，选择可以作用于这些分子准种而促使其进化。SchoolofLifeScienceSCU-6-ByFanJune,2011细菌真细菌(eubacteria)：包括绝大部分原核生物，如所有细菌和蓝藻、放线菌、螺旋体、衣原体及支原体等。古细菌(archaeobacteria)：一些生长在地球上特殊环境中的细菌。最早发现的古细菌是产甲烷细菌类，后来又陆续发现较多的其它古细菌，如极嗜盐菌、热原质体、硫氧化菌等，现在已将其分类为目、科、属、种。内共生起源学说真核细胞的线粒体和质体来源于共生的真细菌，运动器来自共生的螺旋体类的真细菌，它们最早被原始的真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期的共生，而逐渐演化为重要的细胞器。渐进式起源学说和膜进化理论-认为细胞内的细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA复制和质膜的内陷，形成了双层膜的结构。用内胞形成和细胞内间隔作用的渐进发展来解释细胞核与细胞器的起源。-膜分化导致代谢分隔，从而细胞器和细胞核起源。主张从原核细胞到真核细胞是渐进的、直接的进化过程应用：内共生起源学说的合理性及不足-形态结构上，线粒体和叶绿体多类似于细胞和蓝藻-线粒体、叶绿体和细菌、蓝藻大小相似。-线粒体、叶绿体的核糖体（70S）比真核细胞质中的（80S）小而原核生物的高度相似。