МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА на областной конкурс разработок уроков с использованием электронных средств учебного назначения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

АЛЧЕВСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ ДонГТУ

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

на областной конкурс разработок уроков

с использованием электронных средств

учебного назначения

г. Алчевск

Тема: Гипотезы возникновения жизни на Земле.

Цели урока: 1. Общеобразовательная.

Проконтролировать степень усвоения основных знаний, умений и навыков; изученных на предыдущих уроках. Обеспечить усвоение гипотезы происхождения жизни на Земле.

2. Воспитательные задачи.

Содействовать в ходе урока формирование научного мировоззрения, познаваемости мира и природы, развития природы.

3. Задачи развития. Формировать умение сравнивать, классифицировать, обобщать
изучаемые факты. Обеспечивать возможности к развитию речи и мышления.

Тип урока: Усвоение новых знаний.

Методы: Лекция с элементами беседы, с использованием электронных средств обучения.

Оборудование: таблицы: развитие органического мира, портреты выдающихся биологов: Ч. Дарвин, Г. Мендель, Т. Шванн, Ф. Крик, Л. Пастер, А. Опарин.

Файлы на столы: строение клетки, строение ДНК, РНК, ядро клетки, таблица гетеротрофной гипотезы, компьютер, мультимедийная доска, фильмы.

Структура урока:

1. 1. Организация учащихся.

2. 2. Фронтальный опрос. Воспроизведение базовых знаний для изучения нового материала.

1. Лекция - учитель (фильм фрагмент).

2. Выступление уч-ся.

1. Закрепление по вопросам контроля.

2. Подведение итогов урока.

3. Домашнее задание.

Девиз урока:

«Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог бы существовать, не будь он не так просто устроен» (Гёте)

І учитель

Вступление

Наша планета Земля – поистине чудо, редкостная, прекрасная жемчужина в космическом пространстве. Астронавты сообщают, что голубое небо и белые облака Земли, если смотреть ни них из космоса, делают её безусловно, самым привлекательным объектом из всех, которые они видели. Однако красота далеко не единственное её достояние. «Земля представляет собой величайшую, космологическую загадку, и все наши попытки постигнуть эту загадку остаются безуспешными», - писал Луис Томас в журнале «Дискавер».

Земля полна жизни. Разнообразие видов и размеров, а также количество живых существ потрясает воображение. На нашей планете жужжат и копошатся миллионы видов насекомых. В окружающих нас водах плавают рыбы более 2G700 видов, одни размером с рисовое зернышко, другие - с хороший грузовик. Нашу планету украшают, по меньшей мере, 350 000 видов растений, некоторые из них причудливые, большинство удивительно красивые. У нас над головой летают более 9 000 видов птиц. Все творения, включая человека, и создают ту обстановку и гармонию, которую мы называем жизнью. Но полное единство живого мира поражает нас больше, чем разнообразие форм.

Биохимики объясняют, что все формы жизни, будь то амеба или человек, зависит от поразительного взаимодействия - от слаженной работы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и белковых молекул.

Сложные процессы с участием этих компонентов происходят практически во всех клетках нашего тела, а также в клетках всех живых организмов. Это взаимодействие создает прекрасное разнообразие форм жизни. Как возникала жизнь? Вероятно, вы согласитесь, что жизнь на Земле существовала не всегда. Такого мнения придерживаются ученые, об этом говорится во многих религиозных книгах.

Миллионы людей с самым разным уровнем образования верят, что жизнь на Земле создал разумный Творец, Бог. А многие ученые считают, что жизнь зародилась из живой материи случайно в ходе химической реакции. Какая из этих двух версий правильна.

Нет единого мнения по вопросу происхождения жизни. Существует несколько гипотез.

1.Креационизм - согласно этой идее жизнь была создана Богом.

2.Гипотеза стационарного состояния: жизнь, как и сама Вселенная, всегда существовала, и будет существовать вечно, ибо не имеющее начала не имеет конца.

З.Гипотеза самозарождения живого из неживого.

4.Теория биохимической эволюции.

Одна из основных догм всех религий - сотворение жизни божественной силой. Эти догмы изложены в Библии и Коране. Вера в бога или атеизм являются личным делом каждого человека и имеют название свобода совести.

Многие знаменитые биологи были глубоко верующими людьми (Карл Линней, Ч. Дарвин, И. Павлов, Г. Мендель). А другие - (Ж. Б. Ламарк, Э. Геккель, Шмальгаузен) - атеисты, что никак не отразилось на их научных достижениях.

Сегодня мы рассмотрим различные направления гипотез. Все гипотезы делятся на абиогенные (из неживой материи) и биогенные (только от живой).

_{ІІ. Базовые знания}

(Ученики отвечают на вопросы)

1. Что такое жизнь? Что является источником энергии на земле?

2. Что является единицей жизни?

3. Сравните строение растительной и животной клетки, в чем сходство и различие?

4. На какие две группы делятся организмы по строению клетки?

Что представляют собой вирусы?

5. Какие организмы называются прокариотами?

6. Какие организмы называются эукариотами?

7. Какие вы знаете нуклеиновые кислоты? Какова их роль в природе? (ДНК, РНК).

8. Где происходит синтез белка, какова роль ДНК, РНК в синтезе белка?

9. Какие организмы называются автотрофами?

10.Какие организмы называются гетеротрофами?

11. Какова роль кислорода для жизни на планете?

12. Как образуется озон в природе и его роль на планете?

13. Какие три составные являются основой жизни на нашей планете?

14. Что такое ароморфоз?

15. Дать определение "идиоадаптации".

16. Как вы понимаете биологический «прогресс» и «регресс»?

17. К какому классу органических веществ относят белки?

18. В чём причина многообразия белков?

19. Какой уровень организации определяет свойства белка?

20. При наличии какого уровня белок становится функционально активным?

Молекула ДНК

(информация)

Возможности этой фантастической молекулы настолько превосходят возможности наиболее передовых систем хранения информации, что это трудно поддаётся описанию. Из всего существующего на земле она имеет самую высокую плотность хранения.

Чтобы лучше это понять, нужно отметить, что количество информации в одной нити ДНК, ровно количеству информации, содержащейся в 1 000 книгах, напечатанных мелким шрифтом объемом в 500 страниц каждая. Общее количество информации, которой обладают все люди земли - это количество информации одного человека, увеличенное в 5-6 млрд. раз. Если всю эту информацию хранить в ДНК в одном месте, то размеры ДНК не превышали бы пары таблеток аспирина.

Каждая нить ДНК настолько тонка, что если бы вы растягивали булавочную иголку диаметром 2мм до тех пор, пока она не станет тонкой же такой, как и ДНК, то она стала бы нитью достаточно длинной, чтобы обернуть экватор 33 раза.

Молекула ДНК человека под электронным микроскопом

^{ІІІ. Абиогенные гипотезы}

^{(выступления учащихся)}

I. Развитие представлений о происхождении жизни.

В античное время и в средние века были распространенны взгляды о том, что живые организмы самопроизвольно возникают из неживого материала.

Древнегреческие ученые (Демокрит, Эпикур, Платон, Аристотель) считали что живые организмы возникают из ила, навоза, воды, почвы. Врач Парацельс опубликовал способ искусственного получения человека.

В 1661г. итальянский врач Ф. Реди опубликовал результаты своих опытов. Однако, взгляды о самопроизвольном зарождении держались еще долго, особенно в области микробиологии.

Исключительный интерес к проблемам самозарождения побудил Парижскую Академию наук в 1860г. назначить премию за ее решение. Премия была присуждена выдающемуся французскому химику Луи Пастеру. Роботы Пастера получили широкую известность и всеобщее признание. На их основе были разработаны методы стерилизации в области хирургии, а также консервной промышленности.

Зарождение живого из неживого невозможно.

II. Гипотеза панспермии

Наука не подошла к пониманию сущности жизни, ровно, как и к объяснению возникновения Вселенной, материи, энергии, пространства и времени. Ученые лишь открыли основные законы превращения энергии, материи, которые поддаются экспериментальной проверке. Еще Дарвин писал, что бессмысленно пытаться научно объяснить происхождение жизни без знания путей возникновения Вселенной.

«Гипотезу панспермии» впервые в начале 20 в. Сформулировал знаменитый шведский физик С. Аррениус, и развил её гениальный украинский ученый В.И. Вернадский. Известно что споры прокариот могут без потери способности к жизнедеятельности выдерживать длительное пребывание в вакууме при t° (-273° С), радиационное и ультрафиолетовое облучение, то есть условия открытого космоса. Они легко попадают в верхние слои атмосферы планет с потоком воздуха и оттуда благодаря мизерной массе могут легко выходить в открытый космос.

Спора, разгоняясь под действием давления солнечных лучей за 20 суток, может преодолеть расстояние между орбитами Земли и Марса, а за 80 - достигать орбиты Юпитера. Спорообразные частицы недавно обнаружены в метеоритах. И так в космосе присутствуют споры прокариот, которые падают на планеты. Если на планете условия благоприятны, то из спор выходят активные формы жизни различных видов, образующие первичные прокариотные биогеоценозы. Например, в сероводородной атмосфере фотосинтез могут осуществлять зеленые и пурпурные серобактерии, за счет фотолиза сероводорода. Отложения серы, датированные архейской эрой, подтверждают это предположение, Открыты новые экосистемы на дне океана, которые живут за счет сероводорода и метана, около 500 видов организмов. С появлением свободного кислорода вследствие фотолиза вода цианобактериями, другие фотосинтеза хемосинтеза в биосфере Земли постепенно отошли на второй план.

9 – 20. Важнейшие предложения гетеротрофной гипотезы: 1 – первичная атмосфера;

2 – органические соединения; 3 – коацерваты; 4 – простое брожение; 5 – контроль нуклеиновых кислот; 6 – фотосинтез и дыхание.

Современная гетеротрофная гипотеза

На другой планете, похожей на нашу, можно ожидать осуществления таких эволюционных процессов, при которых происходит формирование сходных, хотя и в достаточной степени различающихся растительных и животных видов. Эволюция – не только продукт времени, демонстрирующий события прошлого, но и процесс, который продолжается сегодня.

111. Основные положения Опарина-Холдеина

(выступление учащихся)

В 20х годах 20го столетия русский ученый Опарин и академик Холдейн сформулировали свою биохимическую гипотезу происхождения жизни.

Опарин и ученые, разделяющие его точку зрения, основываются на том, что весь окружающий нас мир, находится в движении. Следовательно, и возникновение клетки имеет длительную историю. Скорее всего, вначале возникли вещества, из которых состоят -белки, нуклеиновые кислоты, АТФ, аминокислоты.

1. Биологической эволюции предшествовала химическая. Но как это происходило и под влиянием, каких факторов? Земля вначале была холодная, но в дальнейшем благодаря распаду содержащихся в ней радиоактивных элементов она стала разогреваться (в недрах t°=1000° и выше). Среди продуктов реакции было много газов. Под громадным давлением они вырывались на поверхность и образовали первичную её атмосферу. В её составе содержалось много водяного пара - С02, СО, H.2S, NH3, СН4идр.

2. После того как t° на поверхности земли стала ниже 100°С, начался период дождей, вследствие чего образовались моря и океаны. В горячей воде растворялись различные химические вещества: NH3, С02, СН4, COCI. Под действием ультрафиолетовых лучей, ионизирующих излучений происходят различные химические реакции, которые привели к образованию сложных органических молекул.

3. Первым шагом на пути возникновения жизни на Земле стал небиологический (абиогенный), образование органических молекул из неорганических. Американский ученый Миллер, Фокс, и Дозе, русские ученые Пасынский и Павловская доказали, что в условиях существования на первобытной Земле, мог происходить абиогенный синтез, даже таких веществ как белки.

4. Вторым шагом на пути возникновения жизни на Земле был процесс концентрирования органических веществ. Все высокомолекулярные вещества способны концентрироваться и образовывать коацерваты. Исследования Опарина показали, что капельки коацервата способны поглощать из окружающего раствора различные вещества. В результате, капельки увеличиваются в объёме. Внешне это напоминает процесс роста. Процесс выделения продуктов обмена из коацервата в окружающую среду. Однако в коацерватах ещё отсутствует главный признак живого организма -способность к самовоспроизведению молекул, входящих в их состав.

5. Важнейшей ступенью к жизни явилось возникновение молекул, способных к самовоспроизведению, Это, вероятно, были простейшие полинуклеотиды. Возник новый принцип химического синтеза – матричный. Возникали мутации. Первобытные организмы по способу питания были настоящими гетеротрофами. Случайно приобретённые в результате наследственных изменений полезных в данных условиях признаки, закреплялись естественным отбором. По-видимому, произошло превращение (современ.) первичных организмов в клетку. Образовались защитная оболочка, цитоплазма, наружная мембрана.

6. Крупным шагом на пути эволюции жизни было возникновение автотрофного питания. У некоторых организмов возникла способность к самостоятельному синтезу органических веществ из неорганических. Энергию, необходимую для такого синтеза, некоторые организмы стали осовобождать путём простейших химических реакций окисления и восстановления. Так возник хемосинтез.

7. Особенно крупным прогрессивным изменением жизни ароморфозом было возникновение фотосинтеза, которое оказало громадное влияние на дальнейшую эволюцию жизни. Первоначально организмы получали энергию путём бескислородных реакций органических веществ. Этот путь малоэффективен и требует большего количества пищи. С развитием фотосинтеза и появлением в воде и атмосфере свободного кислорода возник новый путь возникновения энергии – кислородный, он в 20 раз эффективней бескислородного. Жизнь первоначально была возможна только в океане.

Вопросы контроля

1. Чем характеризуется звездная и планетарная стадии истории Земли?

2. Какие химические элементы, а затем их соединения были в первичной атмосфере?

3. Что послужило причиной образования первичного океана?

4. Какие соединения могли быть растворены в водах первичного океана?

5. В чем сущность I этапа зарождения жизни? Какие органические вещества возникли в водах океана?

6. В чем заключается II этап жизни на Земле?

7. Почему соединения нуклеиновых кислот с коацерватными каплями считаются важнейшим этапом возникновения жизни?

8. Как питался и как дышал первый живой организм - пробионт?

9. Какие изменения под действием естественного отбора претерпевали пробионтиды?

10. Какую роль в эволюции органического мира сыграло появление фотосинтеза?

11. На какие два направления развития подразделяют организмы (эукариоты, прокариоты).

12. Почему невозможно самозарождение жизни из неорганической материи в настоящее время?

13. На основании каких данных можно сделать вывод о том, что первичный океан – «колыбель жизни?»

14. Назовите имена учёных, которые доказали, что невозможно зарождение жизни из неживой материи.

15. Какие вещества можно назвать основой жизни на нашей планете?

_{Выводы:}

_{(записывают в тетради)}

I.Почему именно на нашей планете возникла жизнь? На пути к возникновению жизни необходимы были некоторые космические и планетарные условия.

1. Определенная масса планеты.

Если масса не слишком большая, что энергия ядерного распада может привести к перегреву планеты, несовместимому с жизни.

1. Движение планеты вокруг Солнца по круговой орбите, позволяющее постоянно получать необходимое количество энергии.

2. Постоянная интенсивность излучения Солнца.

(Температурные границы жизни определяются жидким состоянием воды). Всем этим условиям удовлетворяла планета Земля. Около 5-6 млрд. лет тому назад на Земле

Создались космические, планетарные и химические условия для более высокого уровня развития материи, её эволюция в направлении возникновения жизни.

1. Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас? Нет. Это очень длительный процесс, в течении которого сложные молекулы (нуклеиновые кислоты и белки) прошли отбор на устойчивость. Даже если появится новые зачатки, то они будут тут же уничтожены живыми организмами и окислены. В настоящие время живое происходит только от живого.

1. Земля - продукт космоса.

2. Эволюция атомов, в процессе которой образуются основные химические элементы.

3. Химическая эволюция, во время которой атомы объединяются в молекулы, и образуются органические вещества.

4. Геологическая эволюция подхватывает эстафету химической эволюции; на этом этапе образуется многообразие минералов и пород, формируются литосфера, гидросфера.

5. Биологическая эволюция - переход от жизни вещества к жизни существа.

6. Технологическая эволюция начинается с появлением человека.

7. Сегодня не существует однозначного ответа на обсуждаемую проблему, «нам известен лишь дни вариант жизни - земная жизнь, а она характеризуется четкими химическими особенностями, все остальное лежит в области гипотез, теоретически слабо разработанных (Опарин). Поиски продолжаются.

ІV. Подведение итогов урока. Выставление оценок за подготовку к уроку и работу на уроке.

Домашнее задание..