Разработка урока на тему "Современные представления о возникновении жизни."

Биология 11 класс Урок № 6

Тема урока: Современные представления о

происхождении жизни на Земле

Основное содержание урока: Современные представления о возникновении жизни. Демонстрация схем возникновения одноклеточных эукариот, многоклеточных организмов, развитие царств растений и животных.

Цели урока : Познакомить учащихся с современными представлениями о возникновении жизни на Земле.

Оборудование :

Ход урока

I. Организационный момент :

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

1. Дайте определение жизни.
2. Сравните определение жизни, данное М.В. Волькенгитейном, с определением Ф.Энгельса.
3. Назовите уровни организации живой материи.
4. Покажите взаимосвязь различных уровней организации живой материи на конкретном примере (по выбору учащегося или учителя.)
5. Назовите признаки живых организмов. Какой признак является самым важным и почему?

III. Изучение нового материала :

1. Проблема возникновения жизни на Земле – центральная мировоззренческая проблема не только биологии, но и всего естествознания в целом.
   2. Современные взгляды на образование Солнечной системы и положение Земли среди ее планет.

3Основные гипотезы и теории возникновения жизни на Земле. (Анализ таблицы

4. Жизнь – естественный процесс, зародившийся миллиарды лет назад, непрерывно развивается и усложняется.
5. Геохронологическая история Земли. Продолжение знакомство с геохронологической таблицей.

1. Возникновение жизни на Земле

Российский ученый Опарин разработал теорию о происхождении жизни на Земле абиогенным путем с которой познакомимся на след уроке. Его предположения были подтверждены экспериментальными опытами. В 1953 году молодой американский исследователь Стенли Миллер подверг воздействию электрического искрового разряда смесь простейших газов (водорода, метана, аммиака и паров воды), составляющих, по его мнению, атмосферу первичной Земли. В реакционной смеси он обнаружил аминокислоты и другие органические соединения.

Однако низкомолекулярные органические вещества ещё не жизнь. Основу жизни представляют биополимеры – длинные молекулы белков и нуклеиновых кислот, слагающиеся из звеньев – аминокислот и нуклеотидов. Возможно, биополимеры возникли в предбиологическую эпоху на раскалённых склонах вулканов, а затем дожди смывали их в «первичный бульон».

Проблема происхождения жизни в результате многолетних экспериментальных исследований возможных путей предбиологической эволюции практически свелась к одному центральному и чётко формулируемому вопросу – как возникли простейшие живые системы, которые способны к «саморазмножению» за счёт использования веществ и энергии окружающей среды.

Опарин считал, что переход от химической эволюции к биологической требовал обязательного возникновения фазово-обособленных систем, способных взаимодействовать с окружающей внешней средой, используя её вещества и энергию, и на этой основе способных расти, множиться и подвергаться естественному отбору. Учёный полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам. Экспериментально было установлено, что высокомолекулярные соединения, в том числе и белки, способны к образованию комплексов, которые могут обособляться от всей массы воды, образуя так называемые коацерватные капли, или коацерваты. Некоторые свойства коацерватов сходны со свойствами живых организмов. Так, коацерватные капли обладают уже определённым, хотя и примитивным, строением. Эти маленькие капли – комочки белка способны поглощать из внешней среды органические и неорганические вещества и расти за счёт их поступления. В дальнейшем коацерваты приобрели способность поглощать из окружающей среды лишь те соединения, которые обеспечивали им устойчивость, то есть среди коацерватов шёл биохимический естественный отбор. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов, что привело к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате соединения и взаимодействия коацерватов с молекулами, способными к самовоспроизведению (полинуклеотиды), могли возникнуть примитивные клетки – пробионты, предшественники первых живых организмов. Такая предположительная последовательность событий должна была привести к образованию примитивного самовоспроизводящегося гетеротрофного организма, питавшегося органическими веществами первичного бульона.

Возникновение первых примитивных клеток и начало биологической эволюции произошло около 3-3,5 млрд. лет назад. Первые живые организмы существовали в восстановительной среде и имели анаэробный тип дыхания, а по своему строению напоминали бактерии. По способу питания они были гетеротрофы, затем возникли автотрофы, синтезирующие органику из углекислого газа и воды, используя для этого энергию окислительно-восстановительных реакций (хемоавтотрофы) или солнечного света (фотоавтотрофы).

В последние годы появляются теории, согласно которым жизнь возникла в форме биоценоза, уже включённого в геохимические круговороты, но ещё не распавшегося на отдельные организмы. Источником первичной энергии служил не солнечный свет, а восстановленные химические вещества из недр Земли, то есть первичная жизнь была не «фотосинтетическая», а «хемосинтетическая». Представление о первых очагах жизни дают недавно открытые подводные сообщества, живущие у гидротерм – выходов горячих вод и газов на дне океана. Обретшая свои первичные качества жизнь понемногу растеклась от гидротерм по первичному океану, насыщая его органикой. Жизнь на нашей планете прошла длительный путь эволюционного развития.

Подавляющее число экспериментальных исследований по проблеме происхождения жизни стимулировалось теорией Опарина.

Согласно гипотезе А.И. Опарина, историческому развитию живых существ предшествовал этап абиогенного образования органических веществ.

Синтез органических веществ из неорганических осуществлялся в водной среде при уникальном сочетании внешних условий, более не возникающих в истории планеты.

Непосредственными предшественниками первых одноклеточных организмов, вероятно, были коацерваты.

В последние годы в молекулярной биологии выявилась совершенно особая роль РНК. Кроме хорошо известных функций, выяснилось, что некоторые РНК обладают ярко выраженной каталитической активностью. Вполне возможно, что первичная жизнь была построена на РНК.

В настоящее время мы не можем считать, что проблема происхождения жизни решена. Учёные продолжают искать перспективные пути её решения.

Александр Иванович Опарин (1894—1980). Известный русский биохимик. Основатель гипотезы о возникновении органических веществ абиогенным путем. Разработал естественнонаучную теорию возникновении жизни на Земле. Основоположник эволюционной биохимии.

Джон Холдейн (1892—1964). Известный английский биохимик, генетик и физиолог. Автор гипотезы "первичного бульона", один из основоположников популяционной генетики. Имеет множество трудов в области определения частоты мутации человека, математической теории отбора.

Некоторые из них утверждали, что "существует некая жизненная сила, и жизнь на Земле вечна". Этот взгляд получил название креационизм (лат. creatio — "создатель"). Его сторонниками были К. Линней, Ж. Кювье и др. Они утверждали, что зародыши жизни занесены на Землю с других планет посредством метеоритов и космической пыли. Этот взгляд известен в науке под названием теория панспермии (греч. pan — "единство", sperma — "зародыш"). "Теорию панспермии" впервые в 1865 г. предложил немецкий ученый Г. Рихтер. По его мнению, жизнь на Земле появилась не из неорганических веществ, а занесена с других планет посредством микроорганизмов и их спор. Эту теорию поддержали известные в то время ученые Г. Гельмгольц, Г. Томсон, С. Аррениус, Т. Лазарев. Однако до настоящего времени нет научных доказательств занесения микроорганизмов в составе метеоритов из далеких космических пространств.
Существуют и другие гипотезы и теории происхождения жизни на Земле. Все они не противоречат друг другу в главном: живое возникло в результате целого ряда химических и физических превращений, осуществляемых на протяжении очень длительного времени в условиях молодой планеты Земля

Джон Бернал (1901—1971). Английский ученый, общественный деятель. Основатель теории возникновения современной жизни на Земле. Создал труды по исследованию состава белков рентгеном.

В настоящее время многие ученые придерживаются мнения о том, что жизнь появилась впервые в результате обособления аминокислот и других органических соединений в морской воде.
Витализм. Абиогенез. Биогенез. Креационизм. Панспермия.

Согласно теории абиогенеза жизнь появилась из неживой природы в результате усложнения химических соединений.

Опыт Ф. Реди убедительно доказал несостоятельность теории самозарождения.

Виталистическая теория означает, что жизнь возникла под действием "жизненной силы".

Согласно теории панспермии, жизнь на Землю занесена из другой планеты, а не создана из органических веществ.

Современное определение жизни: "Жизнь представляет собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот".

IV.Закрепление : Анализ таблицы, заполненной в ходе предыдущих уроков.

Вопросы в конце параграфа учебника

Задание на дом – Изучение материала учебника.