Разработка урока на тему "Эволюция протобионтов."

Биология 11 класс Урок № 8

Тема урока: Этапы формирования живого

на Земле

Основное содержание урока: Эволюция протобионтов: формирование внутренней среды,
появление катализаторов органической природы,
возникновение генетического кода.

Цели урока : Закрепление основных знаний по теме формирование жизни на Земле

Выделение основных этапов формирования жизни в современном представлении

Оборудование : ЭУ Этапы формирования жизни на Земле

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

Как объяснил Аристотель появление жизни?

В чем смысл теории панспермии?

Что доказал опыт Ф. Реди?

Какие условия необходимы для возникновения жизни?

Как объясняет креационизм возникновение жизни?

Охарактеризуйте опыт Л. Пастера?

Какие взаимно противоположные точки зрения имеются для объяснения появления жизни?

Каково значение исследований Э. Пфлюгера?

Какие гипотезы были выдвинуты А. И. Опариным и Д. Холдейном?

III. Изучение нового материала :

Дайте определения понятий.
Жизнь – активное, идущее с затратой энергии, полученной извне, поддержание и самовоспроизведение специфических структур, состоящих из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.
Креационизм – теологическая и мировоззренческая концепция, согласно которой основные формы органического мира, человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом.
Коацерваты – капли или слои с большей концентрацией коллоида (разведённого вещества), чем в остальной части раствора того же химического состава.
Пробионты – белковые коацерваты, гипотетический первичные организмы (клетки), положившие начало всему современному разнообразию жизни на Земле, содержавшие макромолекулы (пробелки и про-ДНК) и получившие способность к самовоспроизведению.

2. Каковы основные отличительные признаки живого от неживого?
Живое отличается от неживого такими признаками, как: единство химического состава, единство структурной организации, открытость, обмен веществ и энергии, самовоспроизведение, саморегуляция, развитие и рост, раздражимость, наследственность и изменчивость.

3. Каковы современные взгляды ученых на происхождение жизни?
В современной науке принята гипотеза абиогенного (небиологического) происхождения жизни под действием естественных причин в результате длительного процесса космической, геологической и химической эволюции – абиогенез. Первый этап возникновения живого связан с химической эволюцией, в результате чего образовались различные углеводородные соединения. Второй этап возникновения живого связан с появлением белковых веществ. Третий этап возникновения жизни связан с формированием у органических соединений способности к самовоспроизведению. Для всех ныне существующих организмов характерно такое направление потока информации: ДНК РНК белок.

4. Выполните самостоятельную работу.
Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни на Земле
Результаты занесите в таблицу.

Гипотезы происхождения жизни на Земле

Сделайте вывод о том, можно ли считать, что проблема происхождения жизни на Земле в настоящее время уже решена.
Гипотеза абиогенного происхождения жизни в процессе биохимической эволюции с научной точки зрения является наиболее разработанной. Однако нерешенным является вопрос, когда и где происходил абиогенный синтез органических соединений и, самое главное, как произошел скачок от неживого к живому.

Основные этапы развития жизни на Земле

1-й этап – абиогенный синтез низкомолекулярных органических веществ (биомономеров) из неорганических веществ.

2-й этап – образование биополимеров- полинуклеотидов, белково-липидных систем и др.

3-й этап- появление коацерватов (пробионтов).

Коацерват- от латинского «коацервус»- сгусток, куча. Молекулы белков, обладающие амфотерностью, при определенных условиях могут самопроизвольно концентрироваться и образовывать коллоидные комплексы, которые получили название коацерватов. Коацерватные капли образуются при смешивании двух разных белков. Раствор одного белка в воде прозрачен. При смешивании разных белков раствор мутнеет, под микроскопом в нем заметны плавающие в воде капли. Такие капли коацерватов могли возникнуть в водах первичного океана, где находились разнообразные белки.

Определение: коацерваты - это фазообособленные системы органических веществ. (пробионты, праорганизмы).

Коацерватные капли могут служить моделями первичных предбиологических систем – пробионтов.

4-й этап – возникновение молекул нуклеиновых кислот, способных к самовоспроизведению.

IV.Закрепление :

1. Дать определение: химическая эволюция (это процесс формирования органических соединений на Земле).

2. Назовите этапы химической эволюции.

абиогенный синтез биомономеров;

синтез биополимеров;

появление коацерватов;

возникновение молекул нуклеиновых кислот, способных к самовоспроизведению.

3. Кто экспериментально подтвердил абиогенный синтез? (С. Миллер, А.Г. Пасынский, Т.Е. Павловская).

4. Что такое коацерваты?

(Это фазообособленные системы органических веществ).

Однако процессы химической эволюции не объясняют. Как возникли живые организмы.

Процессы, которые привели к переходу от неживого к живому Дж. Бернал назвал биопоэзом.

Определение: Биопоэз – это переход от неживого к живому.

Этапы биопоэза должны были привести к появлению первых живых организмов.

Основные этапы биопоэза:

• возникновение мембран у коацерватов,

• возникновение способности к самовоспроизведению,

• возникновение метаболизма,

• возникновение фотосинтеза,

• возникновение кислородного дыхания.

Каким образом образовались клеточные мембраны у коацерватов. Что в этом положительного? (Путем выстраивания молекул липидов на поверхности коацерватов. Это обеспечивало стабильность их формы)

Прочему стало возможна способность к самовоспроизведению у коацерватов? (Благодаря включению в состав коацерватов молекул нуклеиновых кислот)

Какой способ питания был у первых существ? Почему? (Способ питания – гетеротрофный, так как в водах первичного океана было много готовых органических веществ)

С чем была связана необходимость появления автотрофных организмов? (Численность живых организмов увеличивалась и конкуренция обострялась. У некоторых организмов возникла способность к синтезу органических веществ из неорганических. С использованием энергии солнца (фотосинтез) или энергии химической реакции, (хемосинтез) возникли автотрофы)

Почему первые живые организмы были анаэробными? (Вероятно, в водной среде еще отсутствовал кислород)

Почему возникло аэробное дыхание? (Аэробное дыхание возникло потому, что появление фотосинтеза привело к накоплению в атмосфере кислорода)

Почему стал возможен выход организмов из воды на сушу? (Первоначально жизнь развивалась в водах океана, так как ультрафиолетовое излучение губительно влияло на них. А появление озонового слоя в результате накопления кислорода в атмосфере создало предпосылки выхода на сушу)

Наиболее распространенной гипотезой происхождения жизни на Земле является гипотеза Опарина – Бернала.

Жизнь возникла естественным путем из неорганической материи. Биологической эволюции предшествовала химическая.

Самое трудное для гипотезы Опарина – Бернала объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны

1. Заполните таблицу.

Основные этапы развития жизни на Земле с позиций теории биопоэза

2. Какие существуют гипотезы происхождения эукариот?
Большинство ученых считают, что эукариоты возникли от прокариотических клеток. Существуют две гипотезы происхождения эукариот:
1. эукариотическая клетка и ее органоиды образовывались путем впячивания клеточной мембраны;
2. симбиотическая гипотеза, согласно которой митохондрии, пластиды, базальные тельца ресничек и жгутиков были когда-то свободными прокариотами. Органеллами они стали в процессе симбиоза.

3. Какие факты свидетельствуют в пользу гипотезы симбиотического происхождения эукариотической клетки?
В пользу этой гипотезы свидетельствует наличие собственных РНК и ДНК в митохондриях и хлоропластах. По своему строению РНК хлоропластов сходны с РНК цианобактерий, РНК митохондрий сходны с РНК пурпурных бактерий.

V. Задание на дом

 Изучение материала учебника