Теория самозарождения жизни - химической эволюции - занимает центральное место в современной научной философии. Согласно этой теории жизнь зарождается самопроизвольно из неживой материи. Одним из главных ее пропагандистов стал биохимик Александр Опарин ( 1894-1980). Он изложил свои идеи в книге Происхождение жизни, опубликованной в Советском Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году.

• Первобытная Земля имела 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 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.
• Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству.

• Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в конце концов привело к возникновению генетического кода.
• В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка.
• 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.
• Благодаря процессу естественного отбора из этих первых клеток появились все живые организмы, существующие на Земле.

Земля – атомарное

газовое облако

Земля – раскаленное уплотненное тело (температура поверхности – более 1000 0 С)

Охлаждение планеты

Ливневые дожди

Возникновение водоемов

• Первичная атмосфера:

Н 2 О, СН 4 , N Н 3 , СО 2 , Н 2 ; Ar, He, Kr, Xe ; H 2 S, HF, HCI.

• Вторичная атмосфера:

СН 4 , СО 2 , Н 2 О, Н 2 , NH 3 .

• C овременная атмосфера:

N 2 , O 2 , CO 2 , H 2 O, Ar, H 2 .

• Первичная литосфера:

Al, Ca, Fe, Mg, Na, K и др.

• Первичная гидросфера:

,1 объема воды современных океанов.

Комплекс условий

Достаточно высокая температура поверхности планеты

Активная вулканическая деятельность

Грозовые электрические разряды

Ультрафиолетовое излучение

Синтез органических веществ из неорганических соединений, протекающий в водной среде

С Н О N

МЕТАЛЛО-АЗОТИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

КАРБИДЫ

NH3

CN

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ

УВ

СОЕДИНЕНИЯ

ПРОСТЫХ БЕЛКОВ

СПИРТЫ,

АЛЬДЕГИДЫ

Предсказание А.И.Опарина получило широкое признание и было подтверждено экспериментально в 1955 году Г. Юри и С. Миллером .

Итак, химическая эволюция – это закономерный естественный процесс, заложивший основы жизни.

Химическая эволюция

Пробионты

Биологическая

эволюция

СЛОВАРЬ

• Пробионт – простейшая органическая система, способная использовать из окружающей среды вещества и энергию и осуществлять важнейшие жизненные функции – расти, подвергаться естественному отбору.

• Модель пробионта – КОАЦЕРВАТНАЯ КАПЛЯ

Коацерватная капля = сгусток органических веществ

Характерные для нее процессы

Увеличение размеров капли

Распад единой капли на две или несколько более мелких

Напоминает процесс роста у живого организма

Напоминает деление клетки у живого организма

Выделение веществ из капли во внешнюю среду

Синтез и распад (расщепление) молекул веществ внутри капли

Поглощение веществ из внешней среды

Напоминают процесс обмена веществ у живого организма

• ФОТОСИНТЕЗ
• АЭРОБНЫЙ ОБМЕН
• ПОЯВЛЕНИЕ ПРОКАРИОТ
• ПОЯВЛЕНИЕ ЭУКАРИОТ

Коацерватные капли – предшественники живых существ

Первые одноклеточные анаэробные гетеротрофные прокариоты

Одноклеточные анаэробные хемотрофные прокариоты

Одноклеточные анаэробные гетеротрофные прокариоты

Одноклеточные аэробные фототрофные эукариоты

Одноклеточные аэробные гетеротрофные эукариоты

• Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. Биологической эволюции предшествовала длительная химическая эволюция.

• Возникновение жизни – это этап эволюции материи во Вселенной.
• Закономерность основных этапов возникновения жизни проверена экспериментально в лаборатории и выражена в схеме:

атомы простые вещества макромолекулы ультрамолекулярные системы (пробионты) одноклеточные организмы.

4. Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер. В силу этого первые живые организмы были гетеротрофами.

5. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенно). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, про-блемного изложения, объясни-тельно-иллюстративный.

Цель:

Формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

Умения давать аргументированную оценку новой информации по биоло-гическим вопросам;

Воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные : о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческихспособностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ- УУД

Личностные результаты обучения биологии :

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные : выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблем-ного, раз-вивающего обучения, групповой деятельно-сти

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Ход урока

Задачи

Сформировать представление о начальных эта-пах биологической эволюции. Проанализировать значение появления эукари-от, полового процесса, фотосинтеза, многоклеточности для дальнейшего развития жизни на Земле.

Продолжить работу над общебиологическими понятиями, умением учащихся устанавливать би-ологические закономерности.

Основные положения

1.Первыми живыми организмами на планете были гетеротрофные прокариотеские организмы

2,.Истощение органических запасов первичного океана вызвало появление автотрофного питания, в частности фотосинтеза.

Появление эукариотических организмов сопровождалось возникновением диплоидности и ограниченного оболочкой ядра.

На рубеже архейской и протерозойской эр произошли первые многоклеточные.

Начальные этапы биологической эволюции

Наиболее важными событиями биологической эволюции после возникновения фотосинтеза и аэробного типа обмена следует считать появление эукариот и многоклеточности.

В результате взаимополезного сожительства — симбио-за — различных прокариотических клеток возникли ядер- ные, или эукариотические, организмы. Сущность гипотезы симбиогенеза заключается в следующем. Основ-ной «базой» для симбиоза была, по-видимому, гетеротроф-ная амебоподобная клетка. Пищей ей служили более мел-кие клетки. Одним из объектов питания такой клетки мог-ли стать дышащие кислородом аэробные бактерии, способные функционировать и внутри клетки-хозяина, про-изводя энергию. Те крупные амебовидные клетки, в теле ко-торых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказа-лись в более выгодном положении, чем клетки, продолжав-шие получать энергию анаэробным путем — брожением. В дальнейшем бактерии-симбионты превратились в мито-хондрии. Когда к поверхности клетки-хозяина прикрепи-лась вторая группа симбионтов — жгутикоподобных бакте-рий, сходных с современными спирохетами, возникли жгу-тики и реснички. В результате подвижность и способность к нахождению пищи у такого организма резко возросли. Так возникли примитивные животные клетки — предшествен-ники ныне живущих жгутиковых простейших.

Образовавшиеся подвижные эукариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими (возможно, цианобактериями) орга-низмами дали водоросль, или растение. Очень важно то об-стоятельство, что строение пигментного комплекса у фото-синтезирующих анаэробных бактерий поразительно сходно с пигментами зеленых растений. Такое сходство не случайно и указывает на возможность эволюционного преобразования фотосинтезирующего аппарата анаэробных бактерий в ана-логичный аппарат зеленых растений. Изложенная гипотеза о возникновении эукариотических клеток через ряд последо-вательных симбиозов хорошо обоснована, и ее приняли мно-гие ученые. Во-первых, одноклеточные водоросли и сейчас легко вступают в союз с животными-эукариотами. Например, в теле инфузории туфельки обитает водоросль хлорелла. Во- вторых, некоторые органоиды клетки, такие как митохонд-рии и пластиды, по строению своей ДНК удивительно похожи на прокариотические клетки — бактерии и цианобактерии.

Возможности эукариот по освоению среды еще боль-шие . Связано это с тем, что организмы, обладающие ядром, имеют диплоидный набор всех наследственных задатков — генов, т. е. каждый из них представлен в двух вариантах.

привел к значительному увеличению разнообразия живых организмов благодаря созданию новых многочислен-ных комбинаций генов. Одноклеточные организмы быстро размножились на планете. Однако их возможности в освое-нии среды обитания ограничены. Они не могут и расти бес-предельно. Объясняется это тем, что дыхание простейших организмов осуществляется через поверхность тела. При увеличении размеров клетки одноклеточного организма его поверхность возрастает в квадратичной зависимости, а объем — в кубической, в связи с чем биологическая мем-брана, окружающая клетку, неспособна обеспечить кис-лородом слишком большой организм. Иной эволюционный путь осуществился позже, около 2,6 млрд лет назад, когда появились организмы, эволюционные возможности кото-рых значительно шире, — многоклеточные организмы.

Первая попытка разрешения вопроса о происхождении многоклеточных организмов принадлежит немецкому био-логу Э. Геккелю (1874). В построении своей гипотезы он ис-ходил из исследований эмбрионального развития ланцетни-ка, проведенных к тому времени А. О. Ковалевским и дру-гими зоологами. Основываясь пабиогенетическом законе,

Э. Геккель полагал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. По его представлени-ям, стадия зиготы соответствует одноклеточным предкам, стадия бластулы — шарообразной колонии жгутиковых. В дальнейшем, в соответствии с этой гипотезой, произошло впячивание (инвагинация) одной из сторон шарообразной колонии (как при гаструляции у ланцетника) и образовался гипотетический двухслойный организм, названный Гекке-лем гастреей, поскольку он похож на гаструлу.

Представления Э. Геккеля получили название теории гастреи. Несмотря на механистичность рассуждений Гекке-ля, отождествлявшего стадии онтогенеза со стадиями эво-люции органического мира, теория гастреи сыграла важную роль в истории науки, так как способствовала утверждению

монофилетических(из одного корня) представлений о про-исхождении многоклеточных.

Основу современных представлений о возникновении многоклеточных организмов составляет гипотеза И. И. Меч-никова (1886) — гипотеза фагоцителлы. По предположе-нию ученого, многоклеточные произошли от колониальных простейших — жгутиковых. Пример такой органи-зации — ныне существующие колониальные жгутиковые типа вольвокс.

Среди клеток колонии выделяются движущие, снабжен-ные жгутиками; питающие, фагоцитирующие добычу и уно-сящие ее внутрь колонии; половые, функцией которых яв-ляется размножение. Первичным способом питания таких примитивных колоний был фагоцитоз. Клетки, захватив-шие добычу, перемещались внутрь колонии. Затем из них образовалась ткань — энтодерма, выполняющая пищева-рительную функцию. Клетки, оставшиеся снаружи, выпол-няли функцию восприятия внешних раздражений, защиты и функцию движения. Из подобных клеток развивалась по-кровная ткань — эктодерма. Часть клеток специализиро-валась на выполнении функции размножения. Они стали половыми клетками. Так колония превратилась в прими-тивный, но целостный многоклеточный организм.

Подтверждением гипотезы фагоцителлы служит строение примитивного многоклеточного организма — трихоплакса. Русский ученый А. В. Иванов установил, что трихоплакс по своему строению соответствует гипотетическому существу — фагоцителле и должен быть выделен в особый тип живот-ных — фагоцитпеллоподобных, занимающих промежуточ-ное положение между многоклеточными и одноклеточными организмами.

Потребность в увеличении скорости передвижения, не-обходимого для захвата пищи, благоприятствовала дальней-шей дифференцировке, что обеспечило эволюцию многокле-точных — животных и растений, и привела к увеличению многообразия форм живого.

Основные этапы хими-ческой и биологической эволюции.

Таким образом, возникновение жизни на Земле носит за-кономерный характер, и ее появление связано с длительным процессом химической эволюции, происходившей на нашей планете. Формирование структуры, отграничивающей орга-низм от окружающей среды, — мембраны с присущими ей свойствами — способствовало появлению живых организ-мов и ознаменовало начало биологической эволюции. Как простейшие живые организмы, возникшие около 3 млрд лет назад, так и более сложно устроенные в основе своей струк-турной организации имеют клетку.

Самостоятельная работа

проверка

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации: НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ9 класс Биохимическая эволюция (наибольшее количество сторонников среди современных учёных). Возникновение Земли. Образование литосферы - после остывания Земли. Восстановительная атмосфера. Замена более тяжёлыми газами - легких (водород, гелий) - водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Формирование гидросферы - температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. Энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация. Накоплению веществ способствовало отсутствие живых организмов – потребителей органики – и главного окислителя – кислорода. Земля в период зарождения жизни А.И. Опарин указал путь экспериментального решения проблемы В опытах Миллера и Опарина из углекислоты, аммиака, метана, водорода и воды в условиях, приближённых к атмосфере молодой Земли, удалось синтезировать аминокислоты, нуклеиновые кислоты и простые сахара Предсказание А.И.Опарина получило широкое признание и было подтверждено экспериментально в 1955 году Г. Юри и С. Миллером.Итак, химическая эволюция – это закономерный естественный процесс, заложивший основы жизни.

Пробионт – простейшая органическая система, способная использовать из окружающей среды вещества и энергию и осуществлять важнейшие жизненные функции – расти, подвергаться естественному отбору.Модель пробионта – коацерватная капляХимическая эволюцияПробионтыБиологическая эволюция
style.rotation
style.rotation
Коацерват – сгусток, образовавшийся в первичном мировом океане при концентрировании раствора, состоящего из органических веществ.Свойства коацервата:- питание- рост- выделение- борьба за существование Коацерваты не способны к самовоспроизведению

Начальные этапыбиологической эволюцииФОТОСИНТЕЗАЭРОБНЫЙ ОБМЕНПОЯВЛЕНИЕ ПРОКАРИОТПОЯВЛЕНИЕ ЭУКАРИОТ

Биологическая эволюция – это необратимый процесс исторического развития живого мира на ЗемлеВыводы:1. Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. Биологической эволюции предшествовала длительная химическая эволюция.2. Возникновение жизни – это этап эволюции материи во Вселенной.3. Закономерность основных этапов возникновения жизни проверена экспериментально в лаборатории и выражена в схеме: атомы-простые вещества- макромолекулы-ультрамолекулярные системы (пробионты)- одноклеточные организмы.4. Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер. В силу этого первые живые организмы были гетеротрофами.5. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенно). Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена. Архей (3,5 млрд. лет т.н.) – прокариоты.Протерозой (2,7 млрд.лет т.н.) – эукариоты, многоклеточные – низшие растения, беспозвоночные организмы.Палеозой (570 млн. лет т.н.) – хордовые, высшие растения.Мезозой (230 млн. лет т.н.) – млекопитающие (приматы), птицы, цветковые.Кайнозой (67 млн. лет т.н.) – отряды млекопитающих, человек.Развитие мира

События биологической эволюции Возникновения фотосинтеза и аэробного типа обмена следует считать появление эукариот и многоклеточности. В результате взаимополезного сожительства-симбиоза- различных прокариотичных клеток возникли ядерные, или эукариотические, организмы.

Сущность гипотезы симбиоза Основной базой для симбиоза была гетеротрофная амебоподобная клетка. Из объектов питания клетки могли стать дышащие кислородом аэробные бактерии, способные функционировать внутри клетки- хозяина, производя энергию. Крупные амёбовидные клетки в теле которых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказались в более выгодном положении, чем клетки, продолжавшие получать энергию аэробным путём-брожением. В дальнейшем бактерии-симбионты превратились к митохондрии.

Возникновение жгутиков и ресничек. В результате подвижность и способность к нахождению пищи организма резко возросли. Возникли примитивные животные клетки- предшественники ныне живущих жгутиковых простейших. Строение пигментного комплекса у фотосинтезирующих анаэробных бактерий поразительно сходна с пигментами зелёных растений. Возникновение эукариотических клеток через ряд последовательных симбиозов хорошо обосновано её приняли многие учёные.

Возможности эукариот Возможности эукариот связано это с тем, что организмы, обладающие ядром, имеют диплоидный набор генов. Каждый из них представлен в двух вариантах. Появление двойного набора генов сделало возможным обмен копиями генов разными организмами, принадлежащими к одному виду,- появился половой процесс. Около 2,6 млрд. лет назад, когда появились организмы, эволюционные возможности которых значительно шире,- многоклеточные организмы.

Первая попытка происхождении многоклеточных организмов. Основываясь на биогенетическом законе, Э.Геккель полагал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. Стадия зиготы соответствует одноклеточным предком, стадия бластулы- шарообразной колонии жгутиковых. В соответствии с этой гипотезой, произошло впячивание одной из сторон шарообразной колонии и образовался гипотетический двухслойный организм, названный Геккелем гастролей, поскольку он похож на гаструлу. Теория гастреи сыграла важную роль в истории науки, т.к способствовала утверждению монофилетических представлений о происхождении многоклеточных.

Подтверждение гипотезы фагоцителлы Подтверждение гипотезы фагоцителлы служит строение примитивного многоклеточного организма-трихоплакса. Русский учёный А.В. Иванов установил, что трихоплакс по своему строению соответствует гипотетическому существу- фагоцителле и должен быть выделен в особый тип животных фагоцителлоподобных, заполняющих брешь между многоклеточными и одноклеточными организмами.

«Теория возникновения жизни» - Теории возникновения жизни на Земле. Опыт Миллера и Юри. Самозарождение жизни. Эксперимент повторялся несколько раз в 1953-1954 годах. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Теория биопоэза. Последующие дожди растворяли полипептиды. Панспермия. Был проведён в 1953 году Миллером и Юри.

«Гипотеза А.И.Опарина» - Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер. Гипотеза происхождения жизни А.И.Опарина. Общие выводы по теории А.И.Опарина. Опыты Г.Юри и С.Миллера (1955). Абиогенный синтез простейших органических соединений из неорганических. Этапы возникновения жизни на Земле. Возникновение генетического кода, мембраны и начало биологической эволюции.

«Развитие органического мира» - Длительность: ОТ 408 ДО 360 МЛН. Архейская эра. Длительность: ОТ 248 ДО 213 МЛН. Длительность: ОТ 25 ДО 5 МЛН. В более теплых областях земного шара раскинулись обширные степи. Мезойская эра. Силурийский период. Первые многоклеточные животные возникли 900-1000 млн. лет назад. Ордовикский период. Длительность: ОТ 0,01 МЛН.

«Развитие Земли» - Отдыхая на берегу, мы укрылись от палящего зноя в тени саксаулового леса, раскинувшегося у самой воды. ЗАЛ № 1 Практическая работа: 1. Изучить предложенные экспонаты. 2. Определить: а) Какие образцы являются ископаемыми остатками организмов(окаменелости) б) Какие образцы являются реконструируемыми. 3. Сформулировать вывод: Для чего необходимо изучать ископаемые остатки организмов? 4. Из предложенных букв сложить название науки, изучающей древние окаменелости.

«Происхождение жизни» - Биохимическая эволюция. Теория стационарного состояния. Самопроизвольное зарождение жизни. Опровержение теории самозарождения. Теории происхождения жизни. Работу готовила ученица 10 «А» класса. Креационизм. Опыты Луи Пастера. Дмитрюкова Екатерина. Теория панспермии. В каждой молекуле есть определенная структурная организация.

«Продолжительность жизни» - За одну единицу физического времени единица массы прирастает на cm(t) единиц массы. Определение q(t) и tmax для птиц. Аппроксимация зависимостей w(M) и (qcrit/q0)(M). Единица физиологического времени имеет размерность [энергия/масса/время]. Наиболее строгое определение дал Дж. – Единица внутреннего времени ([T]).

Всего в теме 20 презентаций