Форма урока: урок взаимного обучения.

Тема урока: «Гипотезы происхождения жизни на Земле»
Эпиграф урока (написан на доске):
«Жизнь – это вечное познание. Бери свой посох и иди».
Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний.
Форма урока: урок взаимного обучения.
Цель: изучить и проанализировать основные гипотезы возникновения
жизни на Земле.
Задачи:

показать многообразие гипотез возникновения жизни на Земле, их
достоинства и недостатки;

развитие навыков поиска, обработки и анализа информации из
предложенных источников;

воспитание коммуникативной культуры, толерантности.
Методы обучения:
– методы устного изложения и активизации познавательной деятельности
учащихся: объяснение, беседа с учащимися по теме, рассказ;
– методы иллюстрации и демонстрации при устном изложении
изучаемого материала: использование интерактивных технологий;
– метод самостоятельной работы учащихся по осмыслению и усвоению
нового материала: работа с текстами при подготовке сообщений;
– методы проверки знаний и умений учащихся: наблюдение за работой
учащихся, тестирование.
Формы работы: фронтальная, индивидуальная.
Оборудование: презентация Microsoft Office PowerPoint «Гипотезы
возникновения жизни на Земле».
Основные понятия: химическая эволюция, абиогенный синтез,
биогенный синтез коацерваты, биопоэз.
Межпредметные связи: с астрономией - концепция О.Ю. Шмидта; с
геологией -формирование и развитие нашей планеты; с историей - развития
представлений о возникновении жизни на Земле с древности до наших дней; с
химией – формирование органических веществ; с экологией - отработка
смежных терминов (автотрофы, гетеротрофы, прокариоты, эукариоты, аэробы,
анаэробы и т.д.).
Этап урока
Деятельность учителя
Деятельность ученика
1.Организационный – Приветствие.
момент
– Подготовка аудитории к работе.
(2 – 3 мин)
– Приветствие.
– Подготовка аудитории к работе.
2. Проверка
домашнего задания
2.1Написание теста
(12 – 13 мин мин)
Написание теста
Итоговый тест по теме «Основы учения об эволюции».
Вариант 1
Задание 1. Выберите правильный ответ. За правильный
ответ 2 балла.
1. Роль наследственности в эволюции заключается в том, что
потомство в процессе онтогенеза
а) повторяет признаки далеких предков
б) подвергается воздействию мутагенов
в) приобретает новые сочетания генов
г) сохраняет полученные признаки от родителей
2. К причинам эволюции относят
а) приспособленность организмов
б) борьбу за существование
в) многообразие видов растений
г) многообразие видов животных
3. Процесс сохранения особей с полезными для них признаками
в конкретных условиях среды и оставление этими особями
потомства называют
а) борьба за существование
б) искусственный отбор
в) естественный отбор
г) наследственность
4.Сохранение животных с полезными для человека признаками
происходит в процессе
а) искусственного отбора;
б) естественного отбора;
в) борьбы за существование
г) формирования приспособленности к новым условиям
жизни.
5. Усложнение органического мира в процессе эволюции
происходило в результате
а) обмена веществ и превращения энергии
б) наследственности, изменчивости, естественного отбора
в) полового и бесполого размножения,
г) приспособленности организмов к среде обитания
6. К результатам эволюции относят
а) естественный отбор;
б) борьбу за существование;
в) наследственность и изменчивость
г) приспособленность организмов к среде обитания
7. Находки отпечатков древних растений и животных –
свидетельство…
а) приспособленности растений и животных к среде
обитания
б) исторического развития органического мира
в) индивидуального развития растений и животных
г) сезонных изменений в жизни растений и животных
Задание 2. Установите соответствие между признаком
отбора и его видом. Под каждым номером, определяющим
позиции первого столбца, запишите букву,
соответствующей позиции второго столбца. За правильный
ответ 2 балла.
Примеры утверждений
Вид отбора
1) Утка-кряква – родоначальница
домашних уток.
2) Размножаются те особи, которые
А)естественный
успешно конкурируют с другими видами.
3) Создаваемые сорта растений служат для
удовлетворения потребности человека.
Б)искусственный
4) Сохраняются особи, обладающие
признаками, снижаемыми их
жизнеспособность в естественных
условиях.
5) Оставляют потомство особи, наиболее
приспособленные к новым условиям
обитания.
6) Сохраняются особи с признаками
полезными в данных условиях среды.
Результаты:
«5» – от 24 – 26 баллов
«4» – от 19 до 23 баллов
«3» – от 14 до 18 баллов
«2» – менее 13 баллов
Итоговый тест по теме «Основы учения об эволюции».
Вариант 2
Задание 1. Выберите правильный ответ. За правильный
ответ 2 балла.
1. К факторам эволюции относят:
а) приспособленность организма к среде обитания
б) многообразие видов растений и животных
в) многообразие сортов культурных растений и
сельскохозяйственных животных
г) наследственность, изменчивость, борьбу за
существование, естественный отбор
2. Борьба за существование и естественный отбор это
а) основные признаки живого
б) воздействие организма на среду обитания
в) причины эволюции органического мира
г) результаты эволюции органического мира
3. Сохранение животных и растений с признаками полезными
для их адаптации происходит в процессе
а) естественного отбора;
б) изменчивости;
в) искусственного отбора;
г) наследственности
4. Искусственный отбор приводит к
а) выживание наиболее приспособленных к среде
обитания особей
б) формированию новых сортов растений и пород
животных
в) возникновению новых видов растений
г) возникновению новых видов животных
5. Полезные мутации распространяются в популяции благодаря
а) раздражимости;
б) половому размножению;
в) обмену веществ;
г) межвидовой борьбе за существование
6. Приспособленность животных и растений к среде обитания
это
а) результат эволюции
б) доказательство эволюции
в) одна из причин эволюции
г) результат действия искусственного отбора
7. Благодаря изоляции популяций в природе
а) обостряется межвидовая конкуренция,
б) ослабляется действие естественного отбора,
в) усиливается конкуренция внутри вида,
г) в них накапливаются наследственные изменения
Задание 2. Установите соответствие между примером
борьбы за существование и её формой. Под каждым номером,
определяющим позиции первого столбца, запишите букву,
соответствующей позиции второго столбца. За правильный
ответ 2 балла.
ПРИМЕРЫ
1) малярийный плазмодий
паразитирует в организме человека
2) семена одуванчиков, проросшие
быстрее, получают больше
питательных веществ и воды, чем
проросшие позже одуванчики.
3) нижний ярус хвойного леса
образуют теневыносливые растения
4) сосны, растущие в сосновом лесу,
имеют тонкие и длинные стволы
5) самый сильный волк становится
вожаком в стае
6) отсутствие зайцев в лесу снижает
численность лис
Результаты:
«5» – от 24 – 26 баллов
«4» – от 19 до 23 баллов
«3» – от 14 до 18 баллов
«2» – менее 13 баллов
2.2 Проверка теста
(7 – 8 мин)
Формы борьбы за
существование
А) ВНУТРИВДОВАЯ
Б) МЕЖВИДОВАЯ
Ключ к проверочному тесту по теме «Основы учения об
эволюции»
Задание 1.
Вопро 1
2
3
4
5
6
7
с
Ответ г
б
в
а
б
г
б
1вар.
Ответ г
в
а
б
б
а
г
2вар.
Проверка теста. Студенты разных
вариантов меняются листочками с
выполненными работами, и
используя ключ проверяют работу у
соседа. Выставляют оценку.
Задание 2.
1 вариант
А: 2; 5; 6
Б: 1; 3; 4
2 Вариант
А: 2; 4; 5
Б: 1; 3; 6
Результаты:
«5» – от 24 – 26 баллов
«4» – от 19 до 23 баллов
«3» – от 14 до 18 баллов
«2» – менее 13 баллов
3.Целеполагание
(10 – 12 мин)
Учитель: Ребята! Сегодня мы начинаем новую тему. Вы с
ней знакомились курсе биологии 9 класса. Вы видите, что
урока закрыта, и я специально это сделала, так как хочу, чтобы
вы сами догадались.
Учитель: Раздать листочки с написанными словами. Какая
ассоциация у вас с этими словами? А что же такое жизнь? Что
ассоциируется у вас с этим понятием? (Каждому ученику в
классе предлагается произнести только одно слово. Появляется
набор слов: рост, размножение, гамета, цветок, развитие,
эмбрион, зародыш, опыление, проросток, питание, ребенок,
оплодотворение, старение, семья, любовь и даже смерть,
ненависть, болезнь и т.д.).
Жизнь – это
«питание, рост и одряхление» (Аристотель)
«стойкое единообразие процессов при различии внешних
влияний» (Г. Тревиранус)
«совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (М.
Биша)
Каждому ученику в классе
предлагается произнести только
одно слово. Появляется набор слов:
рост, размножение, гамета, цветок,
развитие, эмбрион, зародыш,
опыление, проросток, питание,
ребенок ,оплодотворение, старение,
семья, любовь и даже смерть,
ненависть, болезнь и т.д.).
Слова напечатаны на листочках и
розданы студентам.
Каждый студент записывает то
понятие, которое ему ближе и
понятнее.
«химическая функция» (А. Лавуазье)
«сложный химический процесс» (И.П. Павлов)
«особая, очень сложная форма движения материи» (А.И.
Опарин)
«способ существования белковых тел, основным атрибутом
которого является обмен веществ» (Ф. Энгельс)
«Вся жизнь человека это тире между датой рождения и
датой смерти.» (Борис Мильграм)
Давайте попытаемся сформулировать понятие “жизнь” с
точки зрения биологии. Затем на каждый стол раздаются и
анализируются листы с определением жизни мыслителями
разных эпох. Жизнь с точки зрения биологии - это постоянное
размножение клеток, изменение их структуры при изменении
условий окружающей среды (процесс адаптации), и это все
называется эволюцией.
4. Актуализация
знаний и
подготовка к
восприятию.
(5 – 7 мин)
Учитель: Жизнь существует на Земле миллиарды лет. Она
заполняет все уголки нашей планеты. Озёра, реки, моря, океаны,
горы, равнины, пустыни, даже воздух – населены живыми
существами. Предполагается, что за всю историю жизни на
Земле, существовало около 4,5 млрд. видов животных и
растений. Как возникла и развивалась жизнь на нашей планете?
Во все эпохи истории Земли растительный и животный мир был
таким, как сейчас?
Учитель: В разные времена у разных народов существовали
свои гипотезы о возникновении жизни.
Вопросы: Что такое гипотеза? Чем гипотеза отличается от
теории или закона? С какими гипотезами вы знакомы? (ответы
детей).
Гипо́теза — предположение или
догадка; утверждение,
предполагающее доказательство, не
требующих доказательств.
Записать определение.
Учитель: Сегодня на уроке я предлагаю вам познакомиться с
основными гипотезами возникновения жизни на Земле.
5. Постановка
учебной задачи
(3- 5 мин)
Задается вопрос: О чём же пойдет речь сегодня на уроке?
Сформулируйте тему урока.
(сообщение темы урока, определение задач урока)
Тема: «Гипотезы происхождения жизни на Земле»
Учащиеся называют тему урока.
«Гипотезы происхождения жизни на
Земле»
Задачи:
показать многообразие гипотез возникновения жизни на Земле,
их достоинства и недостатки;
развитие навыков поиска, обработки и анализа информации из
предложенных источников;
воспитание коммуникативной культуры, толерантности.
Учащиеся принимают участие в
формулировании вопросов, задач на
уроке с помощью преподавателя
6. Открытие нового
Сообщается, что по ходу выступления студентов,
знания
внимательно слушаем, записываем главную информацию,
готовим вопросы, которые после выступления. Чтобы
объективно оценить выступающего.
Студенты слушают, записывают
главную информацию, готовят
вопросы. В конце выступления
оценивают.
7. Моделирование
нового знания
Основные точки зрения на
происхождение жизни на Земле
АБИОГЕНЕЗ
Жизнь возникала
неоднократно в результате
самозарождения.
Живые организмы
появились на Земле 3,5
млрд. лет назад в ходе
биохимической эволюции.
Записать схему в тетрадь. (3 – 4
мин)
БИОГЕНЕЗ
И Земля и жизнь созданы
Высшим Разумом (Богом)
Земля существовала вечно,всегда
была способна поддерживать
жизнь; если изменялась, то очень
мало (гипотеза вечной жизни)
Жизнь занесена из космоса вместе
с метеоритами, далее – эволюция.
Гипотезы биогенеза. Происхождение живого из живого.
Креационизм. Согласно этой религиозной гипотезе,
Сообщение студента.4 – 5 мин
имеющей древние корни, все существующее во Вселенной, в
Отрывок из фильма (2.09 мин)
том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в
результате нескольких актов сверхъестественного творения в
прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят
от сотворенных по отдельности основных типов живых существ.
Сотворенные виды были с самого начала превосходно
организованы и наделены способностью к некоторой
изменчивости в определенных границах. Этой гипотезы
придерживаются последователи почти всех наиболее
распространенных религиозных учений.
Традиционное иудейско-христианское представление о
сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и
продолжает вызывать споры.
Однако существующие противоречия не опровергают
концепцию творения.
Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни,
ищет ответ главным образом на вопросы «почему?» и «для
чего?», а не на вопрос «каким образом?». Если наука в поисках
истины широко использует наблюдение и эксперимент, то
богословие постигает истину через божественное откровение и
веру.
Процесс божественного сотворения мира представляется как
имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для
наблюдения. В связи с этим гипотеза творения не может быть ни
доказана, ни опровергнута и будет существовать всегда наряду с
научными гипотезами происхождения жизни.
День первый: сотворение неба и земли, света и тьмы
День второй: сотворение тверди
День третий: сотворение суши и земли, морей и растений
День четвертый: сотворение дня и ночи, времени, знамений
День пятый: сотворение пресмыкающихся и птиц
День шестой: сотворение животных и человека
День седьмой: благословение и освящение седьмого дня
День первый: сотворение неба и земли, света и тьмы В начале
сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и
тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою. И сказал
Бог: да будет свет. И стал свет. И увидел Бог свет, что он хорош,
и отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем, а тьму
ночью. И был вечер, и было утро.
День второй: сотворение тверди И сказал Бог: да будет твердь
посреди воды, и да отделяет она воду от воды. [И стало так.] И
создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью, от
воды, которая над твердью. И стало так. И назвал Бог твердь
небом.
День третий: сотворение суши и земли, морей и растений И
сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место,
и да явится суша. И стало так. [И собралась вода под небом в
свои места, и явилась суша.] И назвал Бог сушу землею, а
собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо. И
сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя
[по роду и по подобию ее, и] дерево плодовитое, приносящее по
роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. И
произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду [и по
подобию] ее, и дерево [плодовитое], приносящее плод, в
котором семя его по роду его [на земле]. И увидел Бог, что это
хорошо. И был вечер, и было утро
День четвертый: сотворение дня и ночи, времени, знамений И
сказал Бог: да будут светила на тверди небесной [для освещения
земли и] для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и
дней, и годов; и да будут они светильниками на тверди
небесной, чтобы светить на землю. И стало так. И создал Бог два
светила великие: светило большее, для управления днем, и
светило меньшее, для управления ночью, и звезды; и поставил
их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю, и управлять
днем и ночью, и отделять свет от тьмы. И увидел Бог, что это
хорошо.
День пятый: сотворение пресмыкающихся и птиц И сказал
Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую; и
птицы да полетят над землею, по тверди небесной. [И стало так.]
И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных
пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и
всякую птицу пернатую по роду ее.
День шестой: сотворение животных и человека И сказал Бог:
да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов, и
зверей земных по роду их. И стало так. И создал Бог зверей
земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по
роду их. И увидел Бог, что это хорошо. И сказал Бог: сотворим
человека по образу Нашему [и] по подобию Нашему, и да
владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами
небесными, [и над зверями,] и над скотом, и над всею землею, и
над всеми гадами, пресмыкающимися по земле.
День седьмой: благословение и освящение седьмого дня
Так совершены небо и земля и все воинство их. И совершил Бог
к седьмому дню дела Свои, которые Он делал, и почил в день
седьмый от всех дел Своих, которые делал. И благословил Бог
седьмой день, и освятил его, ибо в оный почил от всех дел
Своих, которые Бог творил и созидал.
Сообщение студента 4 – 5 мин
ПРОИСХОЖДЕНИЕ МИРА И БОГОВ СОГЛАСНО
ДРЕВНЕГРЕЧЕСКОЙ МИФОЛОГИИ
Вначале существовал лишь вечный, безграничный, темный
Хаос. В нем заключался источник жизни мира. Все возникло из
безграничного Хаоса - весь мир и бессмертные боги. Из Хаоса
произошла и богиня Земля - Гея. Широко раскинулась она,
могучая, дающая жизнь всему, что живет и растет на ней.
Далеко же под Землей, так далеко, как далеко от нас необъятное,
светлое небо, в неизмеримой глубине родился мрачный Тартар ужасная бездна, полная вечной тьмы. Из Хаоса, источника
жизни, родилась и могучая сила, все оживляющая Любовь Эрос. Начал создаваться мир. Безграничный Хаос породил
Вечный Мрак - Эреб и темную Ночь - Нюкту. А от Ночи и
Мрака произошли вечный Свет - Эфир и радостный светлый
День - Гемера. Свет разлился по миру, и стали сменять друг
друга ночь и день.
Могучая, благодатная Земля породила беспредельное
голубое Небо - Урана, и раскинулось Небо над Землей. Гордо
поднялись к нему высокие Горы, рожденные Землей, и широко
разлилось вечно шумящее Море. Матерью-Землей рождены
Небо, Горы и Море, и нет у них отца.
Уран - Небо - воцарился в мире. Он взял себе в жены
благодатную Землю. Шесть сыновей и шесть дочерей - могучих,
грозных титанов - было у Урана и Геи. Их сын, титан Океан,
обтекающий, подобно безбрежной реке, всю землю, и богиня
Фетида породили на свет все реки, которые катят свои волны к
морю, и морских богинь - океанид. Титан же Гипперион и Тейя
дали миру детей: Солнце - Гелиоса, Луну - Селену и румяную
Зарю - розоперстую Эос (Аврора). От Астрея и Эос произошли
все звезды, которые горят на темном ночном небе, и все ветры:
бурный северный ветер Борей, восточный Эвр, влажный южный
Нот и западный ласковый ветер Зефир, несущий обильные
дождем тучи.
Кроме титанов, породила могучая Земля трех великанов циклопов с одним глазом во лбу - и трех громадных, как горы,
пятидесятиголовых великанов - сторуких (гекатонхейров),
названных так потому, что сто рук было у каждого из них.
Против их ужасной силы ничто не может устоять, их стихийная
сила не знает предела.
Возненавидел Уран своих детей-великанов, в недра богини
Земли заключил он их в глубоком мраке и не позволил им
выходить на свет. Страдала мать их Земля. Ее давило это
страшное бремя, заключенное в ее недрах. Вызвала она детей
своих, титанов, и убеждала их восстать против отца Урана, но
они боялись поднять руки на отца. Только младший из них,
коварный Крон, хитростью низверг своего отца и отнял у него
власть.
Богиня Ночь родила в наказание Крону целый сонм
ужасных божеств: Таната - смерть, Эриду - раздор, Апату обман, Кер - уничтожение, Гипнос - сон с роем мрачных,
тяжелых видений, не знающую пощады Немесиду - отмщение за
преступления - и много других. Ужас, раздоры, обман, борьбу и
несчастье внесли эти боги в мир, где воцарился на троне своего
отца Крон.
Гипотеза панспермии.
Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате
переноса с других планет неких зародышей жизни получила
название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma —
семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного
состояния. Ее приверженцы поддерживают мысль о вечном
существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее
происхождении.
Одним из первых идею о космическом (внеземном)
происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в
1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из
неорганических веществ, а была занесена с других планет. В
связи с этим вставали вопросы, насколько возможно такое
перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть
осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и
неудивительно, что первыми защитниками этих взглядов
выступили представители этой науки, выдающиеся ученые Г.
Гельмгольц, С. Аррениус, Дж. Томсон, П.П. Лазарев и др.
Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца споры
бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с
Сообщение студента.4 – 5 мин
Отрывок из фильма (2.20 мин)
метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают
высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным
воздействиям, в частности к низким температурам. Например,
споры и семена растений не погибали даже при длительном
выдерживании в жидком кислороде или азоте.
Другие ученые высказывали мысль о перенесении «спор жизни»
на Землю светом.
Современные приверженцы концепции панспермии (в
числе которых — лауреат Нобелевской премии английский
биофизик Ф. Крик) считают, что жизнь на Землю занесена
случайно или преднамеренно космическими пришельцами.
К гипотезе панспермии примыкает точка зрения
астрономов Ч. Вик-рамасингха (Шри-Ланка) и Ф. Хойла
(Великобритания). Они считают, что в космическом
пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в
большом количестве присутствуют микроорганизмы, где они, по
мнению ученых, и образуются. Далее эти микроорганизмы
захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи
планет, «сеют зародыши жизни».
Гипотеза стационарного состояния.
Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а
существовала вечно; она всегда была способна поддерживать
жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также
существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда
гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный).
Гипотеза этернизма была выдвинута немецким ученым В.
Прейером в 1880 г. Взгляды Прейера поддерживал академик
В.И. Вернадский, автор учения о биосфере.
Сообщение преподавателя (2 – 3
мин)
Сообщение студента. 4 – 5 мин
Гипотезы абиогенеза. Происхождение живого из неживого.
Отрывок из фильма (2.30 мин)
Гипотезы самозарождения.
На протяжении тысячелетий люди верили в
самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным
способом появления живых существ из неживой материи.
Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо
неорганические соединения, либо гниющие органические
остатки (концепция абиогенеза).
Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае,
Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с
которым она сосуществовала. Идея самозарождения
высказывалась также философами Древней Греции и даже более
ранними мыслителями, т.е. она, по-видимому, так же стара, как
и само человечество. На протяжении столь длительной истории
эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась
ошибочной.
Аристотель, которого часто провозглашают основателем
биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой
почве. В средние века многим «удавалось» наблюдать
зарождение разнообразных живых существ, таких как
насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих
остатках организмов.
Эти «факты» считались весьма убедительными до тех пор,
пока итальянский врач Франческо Реди (1626—1697) не
подошел к проблеме возникновения жизни более строго и не
подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 г.
Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в
разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие
оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на
мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись
личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось (рис. 5.1).
Таким образом, Реди доказал, что белые черви,
появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи и
что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не
«произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения,
Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только
из предшествующей жизни (концепция биогенеза).
Подобных взглядов придерживался и голландский ученый
Антони ван Левен-гук (1632—1723), который, используя
микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые
невооруженным глазом. Это были бактерии и протисты.
Левенгук высказал мысль, что эти крошечные организмы, или
«анималькулы», как он их называл, происходят от себе
подобных.
Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро
Спалланцани (1729— 1799), который решил доказать опытным
путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном
бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. С этой целью
он помещал жидкость, богатую органическими веществами
(мясной бульон), в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после
чего сосуды герметично запаивал. В итоге бульон в сосудах
оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Своими
опытами Спалланцани доказал невозможность
самопроизвольного зарождения микроорганизмов.
Противники этой точки зрения утверждали, что жизнь в
колбах не возникала по той причине, что воздух в них во время
кипячения портится, поэтому по-прежнему признавали гипотезу
самозарождения.
Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в 19 в.
французским ученым-микробиологом Луи Пастером (1822—
1895) и английским биологом Джоном Тиндалем (1820—1893).
Они показали, что бактерии распространяются по воздуху и что
если в воздухе, попадающем в колбы с простерилизованным
бульоном, их нет, то и в самом бульоне они не возникнут.
Пастер пользовался для этого колбами с изогнутым S -образным горлышком, которое служило для бактерий ловушкой,
тогда как воздух свободно проникал в колбу и выходил из нее .
Тиндаль стерилизовал воздух, поступающий в колбы,
пропуская его сквозь пламя или через вату. К концу 70-х гг. 19 в.
практически все ученые признали, что живые организмы
происходят только от других живых организмов, что означало
возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись
первые организмы?
Сообщение преподавателя (2 – 3
Теории биохимической эволюции
мин)
концепции О.Ю. Шмидта
В соответствии с концепцией О.Ю. Шмидта более 5 млрд.
лет назад в результате Большого взрыва из газово-пылевого
облака образовалось Солнце. Из оставшейся части облака,
вращающегося вокруг Солнца, формировались планеты
Солнечной системы, в том числе и Земля.
Первоначально Земля была холодной, но благодаря распаду
радиоактивных элементов она разогрелась, температура в ее
недрах достигла выше 1000° C. В результате твердые породы
начали плавиться и распределяться определенным образом: в
центре – самые тяжелые. А на поверхности - самые легкие. Под
влиянием высокой температуры вещества вступали в
химические реакции.
Атмосфера Земли в то время была бескислородной. В ее
состав входили азот, водяной пар, углекислый газ, сероводород,
аммиак, метан и др. Свободный кислород, который выделялся из
мантии, быстро расходовался на процессы окисления.
Затем наступил период охлаждения планеты. Температура
на поверхности Земли снизилась до 100° C. Началась
конденсация водяного пара в атмосфере, пошли проливные
дожди, продолжавшиеся тысячелетия. Горячая вода заполняла
впадины земной поверхности.
Эту концепцию развили или углубили в своих работах в
1924 году А.И. Опарин, в 1929 году английский биолог Дж.
Холдейн и в 1947 году английский физик Джон Бернал.
Процесс формирования первых органических соединений
на Земле называют химической эволюцией.
Опыты С.Миллера
Небиологический, или абиогенный (от греческого «а» отрицательная частица, «БИОС»- жизнь, «генезис»происхождение). На этом этапе в атмосфере Земли и в водах
первичного океана, насыщенных разнообразными
неорганическими веществами, в условиях интенсивного
солнечного излучения происходили химические реакции.
В ходе этих реакций из неорганических веществ могли
сформироваться простые органические веществааминокислоты, простые углеводы, спирты, жирные кислоты,
азотистые основания.
Возможность синтеза органических веществ из
неорганических в водах первичного океана подтвердилась в
опытах американского ученого С.Миллера и отечественных
ученых А.Г. Пасынского и Т.Е.Павловской.
Миллер сконструировал установку, в которую помещалась
смесь газов: метана, аммиака, водорода, паров воды. Эти газы
могли входить в состав первичной атмосферы. В другой части
аппарата находилась вода, которая доводилась до кипения. Газы
и водяной пар, циркулировавшие в аппарате под высоким
давлением, в течение недели подвергались воздействию
электрических разрядов. В результате в смеси образовалось
около 150 аминокислот, часть из которых входит в состав
белков.
Теория А.И. Опарин
Появление жизни А.И. Опарин рассматривал как единый
естественный процесс, который состоял из протекавшей в
условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции,
перешедшей постепенно на качественно новый уровень биохимическую эволюцию.
1. Первобытная Земля имела разреженную (то есть лишенную
кислорода) атмосферу. Когда на эту атмосферу стали
воздействовать различные естественные источники энергии например, грозы и извержения вулканов - то при этом начали
самопроизвольно формироваться основные химические
соединения, необходимые для органической жизни.
С самого начала этот процесс был связан с геологической
эволюцией. В настоящее время принято считать, что возраст
нашей планеты составляет примерно 4,3 млрд лет. В далеком
прошлом Земля была очень горячей (4000-8000 °С). По мере
остывания образовывалась земная кора, а из воды, аммиака,
двуокиси углерода и метана - атмосфера. Такая атмосфера
называется «восстановительной», поскольку не содержит
свободного кислорода. При падении температуры на
поверхности Земли ниже 1000C образовались первичные
водоемы. Под действием электрических разрядов, тепловой
энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси происходил
синтез органических веществ-мономеров, которые локально
накапливались и соединялись друг с другом, образуя полимеры.
Можно допустить, что тогда же одновременно, с
полимеризацией шло образование надмолекулярных
комплексов-мембран.
Сообщение студента. 4 – 5 мин
Отрывок из фильма (3.30 мин)
2. С течением времени молекулы органических веществ
накапливались в океанах, пока не достигли консистенции
горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах
концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни,
была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты
и протеины.
По однотипным правилам синтезировались в «первичном
бульоне» гидросферы Земли полимеры всех типов:
аминокислоты, полисахариды, жирные кислоты, нуклеиновые
кислоты, смолы, эфирные масла и др. Это предположение было
проверено экспериментально в 1953 году на установке Стэнли
Сообщение студента. 4 – 5 мин
Миллера.
Эксперимент Миллера, ставший поворотным пунктом в этой
области, был предельно прост. Аппарат состоял из двух
стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из
колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты два электрода, между которыми происходит разряд при
напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно
кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой,
предположительно существовавшей на древней Земле: метаном,
водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего
были исследованы продукты реакции. В основном получилась
вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было
обнаружено некоторое количество органических веществ, в том
числе и простейшие аминокислоты - глицин и аланин.
Первичные клетки предположительно возникли при помощи
молекул жиров (липидов). Молекулы воды, смачивая только
гидрофильные концы молекул жиров, ставили их как бы «на
голову», гидрофобными концами вверх. Таким способом
создавался комплекс упорядоченных молекул жиров, которые за
счет прибавления к ним новых молекул постепенно
отграничивали от всей окружающей среды некоторое
пространство, которое и стало первичной клеткой, или
коацерватом — пространственно обособившейся целостной
системой. Коацерваты оказались способными поглощать из
внешней среды различные органические вещества, что
обеспечивало возможность первичного обмена веществ со
средой.
3. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли
воспроизводить свои компоненты самостоятельно и получали их
из бульона. Но со временем многие соединения стали исчезать
из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их
самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен
веществ для самостоятельного воспроизводства.
Таким образом, первичная клеточная структура, по Опарину,
представляла собой открытую химическую микроструктуру,
которая была наделена способностью к первичному обмену
веществ, но еще не имела системы для передачи генетической
информации на основе нуклеиновых кислот. Такие системы,
черпающие из окружающей среды вещества и энергию, могут
противостоять нарастанию энтропии и способствовать ее
уменьшению в процессе своего роста и развития, что является
характерным признаком всех живых систем. Отдельная
молекула, даже очень сложная, не может быть живой. Это
значит, что не разрозненные части определяют собой
организацию целого, а целое, продолжая эволюционировать,
обусловливает целесообразность строения частей.
Естественный отбор сохранял те системы, в которых были
более совершенными функция обмена веществ и
приспособленность организма в целом к существованию в
данных условиях внешней среды. Постепенное усложнение
протобионтов осуществлялось отбором таких коацерватных
капель, которые обладали преимуществом в лучшем
использовании вещества и энергии среды. Отбор как основная
причина совершенствования коацерватов до первичных живых
существ — центральное положение в гипотезе Опарина.
4. Некоторые из этих молекул оказались способны к
самовоспроизводству. Взаимодействие между возникшими
нуклеиновыми кислотами и протеинами, в конце концов,
привело к возникновению генетического кода.
В ходе естественного отбора выжили системы, имевшие
особое строение белковых полимеров, что обусловило
появление третьего качества живого - наследственности
(специфичной формы передачи информации).
Теорию А.И. Опарина горячо поддержал кембриджский
профессор Дж. Холдейн. Холдейн выдвинул гипотезу о том, что
на первобытной Земле скопились огромные количества
органических соединений, образовав то, что он назвал горячим
разбавленным бульоном (впоследствии прижилось название
первичный бульон или протобульон). Современное двуединое
понятие первобытного бульона и самозарождения жизни
исходит из теории Опарина-Холдейна о происхождении жизни,
теория эта общепризнанна.
Концепция А. И. Опарина в научном мире весьма популярна.
Сильной ее стороной является точное соответствие теории
химической эволюции, согласно которой зарождение жизни закономерный результат. Аргументом в пользу этой концепции
служит возможность экспериментальной проверки ее основных
положений в лабораторных условиях.
Слабой стороной концепции А. И. Опарина является
допущение возможности самовоспроизведения коацерватных
структур в отсутствие систем, обеспечивающих генетическое
кодирование. Теория оказалась неспособной предложить
решение проблемы точного воспроизведения - внутри
коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся
эффективных белковых структур. В рамках концепции Опарина
не решена главная проблема - о движущих силах саморазвития
химических систем и перехода от химической эволюции к
биологической, о причине таинственного скачка от неживой
материи к живой.
Все было хорошо продумано и научно обосновано в теории,
кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти
все специалисты в области происхождения жизни. Если
спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в
коацервате возникали единичные удачные конструкции
белковых молекул (например, эффективные катализаторы,
обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и
размножении), то как они могли копироваться для
распространения внутри коацервата, а тем более для передачи
коацерватам-потомкам?
Гипотеза А.И. Опарина способствовала конкретному
изучению происхождения простейших форм жизни. Она
положила начало физико-химическому моделированию
процессов образования молекул аминокислот, нуклеиновых
оснований, углеводородов в условиях предполагаемой
первичной атмосферы Земли.
Существует множество гипотез происхождения жизни на
Земле. Наиболее важными из них являются: креационизм,
гипотезы самозарождения, стационарного состояния,
панспермии, биохимические гипотезы.
8. Первичное
закрепление
9. Самостоятельная работа с
самопроверкой
(5 – 7 мин )
1. Каковы принципиальные различия во взглядах на
происхождение жизни на Земле , отражающиеся в разных
гипотезах ?
2. В чем заключался смысл опытов Ф . Реди ?
3. Опишите опыты Л . Пастера , доказывающие невозможность
самозарождения жизни в современных условиях . В чем
состояли главные предположения Пастера относительно
возникновения жизни ?
4. Что представляют собой гипотезы «вечности жизни» ? Как вы
думаете , могла ли жизнь заноситься на Землю с помощью
метеоритов ?
5. Каковы основные взгляды приверженцев гипотезы
панспермии ?
Начало биологической эволюции…
Как Вы представляете?...
Расположите предложенные фигуры относительно друг друга
так, чтобы схематично отразить ход начального этапа
биологической эволюции.
ЭУКАРИОТЫ
Коацерваты
Аэробные
автотрофы
Аэробные автотрофы
(фотосинтез )
ПРОКАРИОТЫ
Аэробные
гетеротрофы
Пробионты
Анаэробные автотрофы
(хемосинтез )
Анаэробные гетеротрофы
Дискуссия студентов, обсуждение!!!
Отрывок из фильма (1.37 мин)
Сделать задание в тетради!
(5 – 7 мин )
Проверка на доске
10. Включение
нового знания в
систему знаний
(3 – 4 мин )
11. Рефлексия
( 5 – 7 мин )
12. Д/З
(1 – 2 мин )
Приверженцами какой теории вы являетесь? Почему она вам
близка?
Вспомнить задачи урока:
показать многообразие гипотез возникновения жизни на Земле,
их достоинства и недостатки;
развитие навыков поиска, обработки и анализа информации из
предложенных источников;
воспитание коммуникативной культуры, толерантности.
И выполнили ли мы поставленные задачи на уроке?
Заключительное слово
Подведение итогов, выставление оценок с комментариями.
Спасибо за урок!
§ 53,54
Ответы на поставленные вопросы.
Определить выполнены ли
поставленные задачи на уроке.
Записать д/з