Βαθμός 10
τύπος μαθήματος -σε συνδυασμό
Μέθοδοι:μερικώς διερευνητική, προβληματική παρουσίαση, επεξηγηματική και παραστατική.
Στόχος:
Διαμόρφωση στους μαθητές ενός ολιστικού συστήματος γνώσης για την άγρια ζωή, τη συστημική οργάνωση και εξέλιξή της.
Ικανότητα αιτιολογημένης αξιολόγησης νέων πληροφοριών για βιολογικά θέματα.
Εκπαίδευση της αστικής ευθύνης, ανεξαρτησίας, πρωτοβουλίας
Καθήκοντα:
Εκπαιδευτικός: σχετικά με τα βιολογικά συστήματα (κύτταρο, οργανισμός, είδη, οικοσύστημα). την ιστορία της ανάπτυξης των σύγχρονων ιδεών για την άγρια ζωή. εξαιρετικές ανακαλύψεις στη βιολογική επιστήμη. ο ρόλος της βιολογικής επιστήμης στη διαμόρφωση της σύγχρονης φυσικής-επιστημονικής εικόνας του κόσμου· μέθοδοι επιστημονικής γνώσης·
Ανάπτυξηδημιουργικότητα στη διαδικασία της μάθησης εξαιρετικά επιτεύγματαβιολογία, που περιλαμβάνεται στον παγκόσμιο πολιτισμό· περίπλοκους και αντιφατικούς τρόπους ανάπτυξης σύγχρονων επιστημονικών απόψεων, ιδεών, θεωριών, εννοιών, διαφόρων υποθέσεων (σχετικά με την ουσία και την προέλευση της ζωής, τον άνθρωπο) κατά τη διάρκεια της εργασίας με διάφορες πηγές πληροφοριών.
Ανατροφήπεποίθηση για τη δυνατότητα γνώσης της άγριας ζωής, την ανάγκη για προσεκτική στάση φυσικό περιβάλλον, δική της υγεία? σεβασμός στη γνώμη του αντιπάλου όταν συζητάμε βιολογικά προβλήματα
ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-UUD
Προσωπικά Αποτελέσματα Εκμάθησης Βιολογίας:
1. εκπαίδευση της ρωσικής πολιτικής ταυτότητας: πατριωτισμός, αγάπη και σεβασμός για την Πατρίδα, αίσθηση υπερηφάνειας για την πατρίδα τους. επίγνωση της εθνικότητάς κάποιου· αφομοίωση ανθρωπιστικών και παραδοσιακών αξιών των πολυεθνικών Ρωσική κοινωνία; ενθάρρυνση του αισθήματος ευθύνης και καθήκοντος προς την Πατρίδα·
2. διαμόρφωση υπεύθυνης στάσης απέναντι στη μάθηση, ετοιμότητα και ικανότητα των μαθητών για αυτοανάπτυξη και αυτοεκπαίδευση με βάση τα κίνητρα για μάθηση και τη γνώση, τη συνειδητή επιλογή και την οικοδόμηση μιας περαιτέρω ατομικής τροχιάς εκπαίδευσης με βάση τον προσανατολισμό στον κόσμο των επαγγελμάτων και επαγγελματικές προτιμήσεις, λαμβάνοντας υπόψη βιώσιμα γνωστικά ενδιαφέροντα·
Μαθησιακά αποτελέσματα μετα-αντικειμένων στη βιολογία:
1. την ικανότητα να καθορίζει ανεξάρτητα τους στόχους της μάθησης, να θέτει και να διαμορφώνει νέα καθήκοντα για τον εαυτό του στη μελέτη και τη γνωστική δραστηριότητα, να αναπτύσσει τα κίνητρα και τα ενδιαφέροντα της γνωστικής του δραστηριότητας.
2. κατοχή των συνιστωσών της έρευνας και δραστηριότητες του έργου, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας να δείτε το πρόβλημα, να θέσετε ερωτήματα, να υποβάλετε υποθέσεις.
3. ικανότητα εργασίας με διαφορετικές πηγές βιολογικών πληροφοριών: εύρεση βιολογικών πληροφοριών σε διάφορες πηγές (κείμενο σχολικού βιβλίου, δημοφιλής επιστημονική βιβλιογραφία, βιολογικά λεξικάκαι καταλόγους), αναλύστε και
αξιολογεί τις πληροφορίες·
γνωστική: επιλογή βασικών χαρακτηριστικών βιολογικών αντικειμένων και διεργασιών. προσκομίζοντας αποδεικτικά στοιχεία (επιχειρήματα) της ανθρώπινης συγγένειας με τα θηλαστικά· η σχέση μεταξύ ανθρώπου και περιβάλλοντος· εξάρτηση της ανθρώπινης υγείας από την κατάσταση του περιβάλλοντος· την ανάγκη προστασίας του περιβάλλοντος· κατοχή των μεθόδων της βιολογικής επιστήμης: παρατήρηση και περιγραφή βιολογικών αντικειμένων και διεργασιών. οργανώνοντας βιολογικά πειράματα και εξηγώντας τα αποτελέσματά τους.
Ρυθμιστικό:την ικανότητα να σχεδιάζει ανεξάρτητα τρόπους επίτευξης στόχων, συμπεριλαμβανομένων εναλλακτικών, να επιλέγει συνειδητά τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους επίλυσης εκπαιδευτικών και γνωστικών προβλημάτων. την ικανότητα οργάνωσης εκπαιδευτικής συνεργασίας και κοινών δραστηριοτήτων με τον δάσκαλο και τους συνομηλίκους· εργαστείτε ατομικά και ομαδικά: βρείτε κοινή απόφασηκαι να επιλύει τις συγκρούσεις βάσει συντονισμού θέσεων και λαμβάνοντας υπόψη τα συμφέροντα· διαμόρφωση και ανάπτυξη ικανοτήτων στον τομέα της χρήσης τεχνολογιών πληροφοριών και επικοινωνιών (εφεξής καλούμενες ικανότητες ΤΠΕ).
Ομιλητικός:σχηματισμός επικοινωνιακή ικανότηταστην επικοινωνία και τη συνεργασία με συνομηλίκους, την κατανόηση των χαρακτηριστικών κοινωνικοποίησης του φύλου στην εφηβεία, κοινωνικά χρήσιμες, εκπαιδευτικές και ερευνητικές, δημιουργικές και άλλες δραστηριότητες.
Τεχνολογία : Εξοικονόμηση υγείας, προβληματική, αναπτυξιακή εκπαίδευση, ομαδικές δραστηριότητες
Δεξιώσεις:ανάλυση, σύνθεση, συμπέρασμα, μεταφορά πληροφοριών από τον έναν τύπο στον άλλο, γενίκευση.
Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων
στόχους OSI
Δείξτε το ρόλο του πειράματος στην επίλυση επιστημονικών διαφορών σχετικά με την προέλευση της ζωής.
Χρήση σε εκπαιδευτική διαδικασίαεκπαιδευτική και ανατροφική λειτουργία του πειράματος ως διδακτικής μεθόδου.
Να διδάξει τους μαθητές να βρίσκουν βιολογικά πρότυπα αναλύοντας μεμονωμένα γεγονότα σε μια συγκεκριμένη λογική ακολουθία.
Τι πρέπει να γνωρίζει ο δάσκαλος για το πείραμα
Δήλωση του σκοπού του πειράματος
Σχεδιασμός πειράματος
Συναρμολόγηση του πειραματικού σχήματος
Περιγραφή των φαινομένων και των διαδικασιών που παρατηρήθηκαν στο πείραμα
Υπόθεση
Εφαρμογή της γνώσης στην επίλυση πειραματικών προβλημάτων.
Επαγωγικός και απαγωγικός συλλογισμός και απόδειξη
Τι πρέπει να γνωρίζουν οι μαθητές για το πείραμα
Η διαφορά μεταξύ πειράματος και παρατήρησης
Σκοπός (τι θέλουμε να μάθουμε)
Μετακίνηση (τι κάνουμε για αυτό)
Συμπεράσματα (τι ανακαλύψαμε)
Υποθέσεις για την προέλευση της ζωής
Τι είναι η ζωή?
Απάντηση. Η ζωή είναι ένας τρόπος ύπαρξης οντοτήτων (ζωντανών οργανισμών) προικισμένων με εσωτερική δραστηριότητα, η διαδικασία ανάπτυξης σωμάτων οργανικής δομής με σταθερή υπεροχή των διαδικασιών σύνθεσης έναντι των διεργασιών αποσύνθεσης, μια ειδική κατάσταση της ύλης που επιτυγχάνεται χάρη στις ακόλουθες ιδιότητες. Η ζωή είναι τρόπος ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων και νουκλεϊκά οξέα, το ουσιαστικό σημείο του οποίου είναι η συνεχής ανταλλαγή ουσιών με περιβάλλον, και με τη διακοπή αυτής της ανταλλαγής, παύει και η ζωή.
2. Ποιες υποθέσεις για την προέλευση της ζωής γνωρίζετε;
Απάντηση. Διάφορες ιδέες για την προέλευση της ζωής μπορούν να ομαδοποιηθούν σε πέντε υποθέσεις:
1) δημιουργισμός - Θεϊκή δημιουργία των ζωντανών.
2) αυθόρμητη δημιουργία - οι ζωντανοί οργανισμοί προκύπτουν αυθόρμητα από μη ζωντανή ύλη.
3) η υπόθεση μιας στατικής κατάστασης - η ζωή υπήρχε πάντα.
4) η υπόθεση της πανσπερμίας - η ζωή φέρεται στον πλανήτη μας από έξω.
5) η υπόθεση της βιοχημικής εξέλιξης - η ζωή προέκυψε ως αποτέλεσμα διεργασιών που υπόκεινται σε χημικές και φυσικοί νόμοι. Επί του παρόντος, οι περισσότεροι επιστήμονες υποστηρίζουν την ιδέα της αβιογενούς προέλευσης της ζωής στη διαδικασία της βιοχημικής εξέλιξης.
3.Ποια είναι η βασική αρχή επιστημονική μέθοδος?
Απάντηση. Η επιστημονική μέθοδος είναι ένα σύνολο τεχνικών και λειτουργιών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός συστήματος επιστημονικής γνώσης. Η βασική αρχή της επιστημονικής μεθόδου είναι να μην θεωρείται τίποτα δεδομένο. Οποιαδήποτε δήλωση ή διάψευση κάτι θα πρέπει να ελέγχεται.
4. Γιατί η ιδέα της θεϊκής προέλευσης της ζωής δεν μπορεί ούτε να επιβεβαιωθεί ούτε να διαψευσθεί;
Απάντηση. Η διαδικασία της Θείας δημιουργίας του κόσμου θεωρείται ότι έλαβε χώρα μόνο μία φορά και επομένως απρόσιτη για έρευνα. Η επιστήμη ασχολείται μόνο με εκείνα τα φαινόμενα που μπορούν να παρατηρηθούν και πιλοτική μελέτη. Επομένως, από επιστημονική άποψη, η υπόθεση της Θείας προέλευσης των έμβιων όντων δεν μπορεί ούτε να αποδειχθεί ούτε να διαψευσθεί. Η βασική αρχή της επιστημονικής μεθόδου είναι «να μην παίρνεις τίποτα ως δεδομένο». Επομένως, λογικά δεν μπορεί να υπάρξει αντίφαση μεταξύ της επιστημονικής και της θρησκευτικής εξήγησης της προέλευσης της ζωής, αφού αυτές οι δύο σφαίρες σκέψης αλληλοαποκλείονται.
5. Ποιες είναι οι κύριες διατάξεις της υπόθεσης Oparin-Haldane;
Απάντηση. Στις σύγχρονες συνθήκες, η ανάδυση έμβιων όντων από την άψυχη φύση είναι αδύνατη. Αβιογενής (δηλαδή, χωρίς τη συμμετοχή ζωντανών οργανισμών) η εμφάνιση ζωντανής ύλης ήταν δυνατή μόνο στις συνθήκες της αρχαίας ατμόσφαιρας και της απουσίας ζωντανών οργανισμών. Η σύνθεση της αρχαίας ατμόσφαιρας περιελάμβανε μεθάνιο, αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, υδρατμοί και άλλες ανόργανες ενώσεις. Υπό την επίδραση ισχυρών ηλεκτρικών εκκενώσεων, υπεριώδους ακτινοβολίας και υψηλής ακτινοβολίας, οργανικές ενώσεις θα μπορούσαν να προκύψουν από αυτές τις ουσίες, οι οποίες συσσωρεύτηκαν στον ωκεανό, σχηματίζοντας μια «αρχέγονη σούπα». Στην "πρωτογενή σούπα" των βιοπολυμερών σχηματίστηκαν πολυμοριακά σύμπλοκα - συνενώσεις. Τα ιόντα μετάλλων, τα οποία έδρασαν ως οι πρώτοι καταλύτες, εισήλθαν στα σταγονίδια του συσσωρευτή από το εξωτερικό μέσο. Από τεράστιο ποσόχημικές ενώσεις που υπάρχουν στην «αρχέγονη σούπα», επιλέχθηκαν οι πιο καταλυτικά αποτελεσματικοί συνδυασμοί μορίων, που οδήγησαν τελικά στην εμφάνιση ενζύμων. Τα μόρια λιπιδίων παρατάχθηκαν στα σύνορα μεταξύ των συσσωρευτών και του εξωτερικού περιβάλλοντος, γεγονός που οδήγησε στο σχηματισμό μιας πρωτόγονης κυτταρικής μεμβράνης. Σε ένα ορισμένο στάδιο, τα προβιοτικά πρωτεϊνών περιελάμβαναν νουκλεϊκά οξέα, δημιουργώντας μεμονωμένα σύμπλοκα, τα οποία οδήγησαν στην εμφάνιση τέτοιων ζωντανών ιδιοτήτων όπως η αυτοαναπαραγωγή, η διατήρηση των κληρονομικών πληροφοριών και η μετάδοσή τους στις επόμενες γενιές. Τα προβιοτικά, των οποίων ο μεταβολισμός συνδυάστηκε με την ικανότητα αυτοαναπαραγωγής, μπορούν ήδη να θεωρηθούν ως πρωτόγονα procells, η περαιτέρω ανάπτυξη των οποίων έγινε σύμφωνα με τους νόμους της εξέλιξης της ζωντανής ύλης.
6. Ποια πειραματικά στοιχεία μπορούν να δοθούν υπέρ αυτής της υπόθεσης;
Απάντηση. Το 1953, αυτή η υπόθεση του A. I. Oparin επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τα πειράματα του Αμερικανού επιστήμονα S. Miller. Στην εγκατάσταση που δημιούργησε, προσομοιώθηκαν οι συνθήκες που υποτίθεται ότι υπήρχαν στην πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης. Ως αποτέλεσμα των πειραμάτων, ελήφθησαν αμινοξέα. Παρόμοια πειράματα επαναλήφθηκαν πολλές φορές σε διάφορα εργαστήρια και κατέστησαν δυνατή την απόδειξη της θεμελιώδους δυνατότητας σύνθεσης πρακτικά όλων των μονομερών των κύριων βιοπολυμερών υπό τέτοιες συνθήκες. Στη συνέχεια, διαπιστώθηκε ότι, υπό ορισμένες συνθήκες, είναι δυνατή η σύνθεση πιο πολύπλοκων οργανικών βιοπολυμερών από μονομερή: πολυπεπτίδια, πολυνουκλεοτίδια, πολυσακχαρίτες και λιπίδια.
7. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υπόθεσης του A. I. Oparin και της υπόθεσης του J. Haldane;
Απάντηση. Ο J. Haldane πρότεινε επίσης την υπόθεση της αβιογενούς προέλευσης της ζωής, αλλά, σε αντίθεση με τον A. I. Oparin, έδωσε προτεραιότητα όχι σε πρωτεΐνες - συσσωρευμένα συστήματα ικανά για μεταβολισμό, αλλά σε νουκλεϊκά οξέα, δηλαδή μακρομοριακά συστήματα ικανά για αυτοαναπαραγωγή.
8. Ποια επιχειρήματα προβάλλουν οι αντίπαλοι όταν επικρίνουν την υπόθεση Oparin-Haldane;
Απάντηση. Η υπόθεση Oparin-Haldane έχει και μια αδύναμη πλευρά, την οποία επισημαίνουν οι αντίπαλοί της. Στο πλαίσιο αυτής της υπόθεσης, δεν είναι δυνατόν να εξηγηθεί το κύριο πρόβλημα: πώς προέκυψε το ποιοτικό άλμα από το άψυχο στο ζωντανό. Πράγματι, για την αυτο-αναπαραγωγή των νουκλεϊκών οξέων χρειάζονται ενζυμικές πρωτεΐνες και για τη σύνθεση πρωτεϊνών χρειάζονται νουκλεϊκά οξέα.
9. Δώστε πιθανά επιχειρήματα «υπέρ» και «κατά» της υπόθεσης της πανσπερμίας.
Απάντηση. Επιχειρήματα για:
Η ζωή στο επίπεδο των προκαρυωτών εμφανίστηκε στη Γη σχεδόν αμέσως μετά τον σχηματισμό της, αν και η απόσταση (από την άποψη της διαφοράς στο επίπεδο πολυπλοκότητας της οργάνωσης) μεταξύ προκαρυωτών και θηλαστικών είναι συγκρίσιμη με την απόσταση από την αρχέγονη σούπα στα παρυώτια.
Στην περίπτωση της προέλευσης της ζωής σε οποιονδήποτε πλανήτη του γαλαξία μας, αυτή, όπως φαίνεται, για παράδειγμα, από τις εκτιμήσεις του A.D. Panov, μπορεί να «μολύνει» ολόκληρο τον γαλαξία σε μια περίοδο μόνο μερικών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών.
Ευρήματα σε ορισμένους μετεωρίτες τεχνουργημάτων που μπορούν να ερμηνευθούν ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας μικροοργανισμών (ακόμα και πριν ο μετεωρίτης χτυπήσει τη Γη).
Η υπόθεση της πανσπερμίας (η ζωή φέρεται στον πλανήτη μας από έξω) δεν απαντά στο κύριο ερώτημα για το πώς προέκυψε η ζωή, αλλά μεταφέρει αυτό το πρόβλημα σε κάποιο άλλο μέρος στο Σύμπαν.
Πλήρης σιωπή ραδιοφώνου του Σύμπαντος.
Εφόσον αποδείχθηκε ότι ολόκληρο το Σύμπαν μας είναι μόλις 13 δισεκατομμυρίων ετών (δηλαδή, ολόκληρο το Σύμπαν μας είναι μόνο 3 φορές μεγαλύτερο (!) από τον πλανήτη Γη), τότε απομένει πολύ λίγος χρόνος για την προέλευση της ζωής κάπου μακριά. .. Το πλησιέστερο αστέρι σε εμάς, ο α-κένταυρος, είναι 4 sv. της χρονιάς. Ένα σύγχρονο μαχητικό (4 ταχύτητες ήχου) θα πετάξει σε αυτό το αστέρι ~ 800.000 χρόνια.
Υλιστικές θεωρίες για την προέλευση της ζωής
Το πρόβλημα της προέλευσης της ζωής δεν υπάρχει για τις θεωρίες της αιωνιότητας της ζωής για τον απλούστατο λόγο ότι αυτές οι θεωρίες διαγράφουν τις διακρίσεις που υπάρχουν μεταξύ ζωντανών και μη. Εφόσον αυτές οι θεωρίες προέρχονται από την ενότητα του συμπλέγματος ζωντανού-μη ζώντος, γι' αυτές δεν τίθεται θέμα προέλευσης του ενός από το άλλο. Η κατάσταση είναι αρκετά διαφορετική αν αποδεχτούμε την ύπαρξη συγκεκριμένων διαφορών μεταξύ ζωντανής και μη ύλης - στην περίπτωση αυτή το ερώτημα της προέλευσης αυτών των διαφορών τίθεται από μόνο του. Η επίλυση αυτού του ερωτήματος, φυσικά, είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τις ιδέες που υπάρχουν για τη φύση των διαφορών μεταξύ της άψυχης ύλης και των ζωντανών οργανισμών.
Το ζήτημα της προέλευσης της ζωής για τον Pfluger, όπως και για τους σύγχρονους επιστήμονες, περιορίστηκε στο ζήτημα της προέλευσης των πρωτεϊνικών ουσιών και της εσωτερικής τους οργάνωσης, που είναι η χαρακτηριστική διαφορά μεταξύ των πρωτεϊνών του ζωντανού «πρωτοπλάσματος». Ο συγγραφέας αναλύει αναλόγως τις διαφορές μεταξύ "ζωντανής" και "νεκρής" πρωτεΐνης, από τις οποίες η κυριότερη είναι η αστάθεια της "ζωντανής" πρωτεΐνης, η ικανότητά της να αλλάζει, σε αντίθεση με την αδρανή "νεκρή" πρωτεΐνη. Αυτές οι ιδιότητες μιας «ζωντανής» πρωτεΐνης την εποχή του Pfluger αποδίδονταν στην παρουσία οξυγόνου στο μόριο της πρωτεΐνης. Αυτή η άποψη θεωρείται πλέον ξεπερασμένη. Από άλλες ιδέες σχετικά με τις διαφορές μεταξύ "ζωντανών" και "νεκρών" πρωτεϊνών, ο επιστήμονας μένει στο περιεχόμενο της ομάδας κυανογόνου (CM) στο μόριο της "ζωντανής" πρωτεΐνης και, κατά συνέπεια, προσπαθεί να δημιουργήσει μια ιδέα για η προέλευση αυτής της ρίζας, η κύρια για το μόριο της πρωτεΐνης. Σύμφωνα με αυτό, ο ερευνητής πιστεύει ότι οι ενώσεις κυανίου προέκυψαν σε μια εποχή που η Γη ήταν μια λιωμένη ή καυτή μάζα. Σε αυτές τις θερμοκρασίες μπορούν να ληφθούν αυτές οι ενώσεις στο εργαστήριο. με τεχνητά μέσα. Στη συνέχεια, όταν η επιφάνεια της γης ψύχθηκε, οι ενώσεις κυανογόνου με νερό και άλλες χημικές ουσίες οδήγησαν στο σχηματισμό
πρωτεϊνικές ουσίες προικισμένες με «ζωτικές» ιδιότητες.
Στη θεωρία του Pfluger, η οποία είναι πλέον ξεπερασμένη, είναι πολύτιμη η υλιστική προσέγγιση του προβλήματος της προέλευσης της ζωής και η απομόνωση της πρωτεΐνης ως το σημαντικότερο συστατικό του πρωτοπλάσματος. Η προέλευση των πρωτεϊνικών ουσιών μπορεί να φανταστεί κανείς με άλλο τρόπο. Και πράγματι,
αμέσως μετά το Pfluger, υπήρξαν και άλλες προσπάθειες προσέγγισης της επίλυσης αυτού του ζητήματος από βιοχημική πλευρά. Μια τέτοια προσπάθεια είναι η θεωρία εκμάθησης της αγγλικής γλώσσας.
leg J. Ellen (1899).
Η πρώτη εμφάνιση αζωτούχων ενώσεων στη Γη, σε αντίθεση με το Pfluger, η Ellen χρονολογείται στην περίοδο που οι υδρατμοί συμπυκνώθηκαν σε νερό λόγω της ψύξης και κάλυψαν την επιφάνεια της Γης. Τα άλατα μετάλλων διαλύθηκαν στο νερό, τα οποία είναι υψίστης σημασίας για το σχηματισμό και τη δράση της πρωτεΐνης. Περιείχε επίσης μια ορισμένη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο συνδυαζόταν με οξείδια του αζώτου και αμμωνία. Αργότερο
θα μπορούσε να σχηματιστεί κατά τη διάρκεια ηλεκτρικών εκκενώσεων που πραγματοποιήθηκαν σε ατμόσφαιρα που περιέχει άζωτο.
Ήδη αυτές οι θεωρίες, που χρονολογούνται από τα τέλη του περασμένου αιώνα, σκιαγραφούν με σαφήνεια την κύρια κατεύθυνση προς την οποία η ανάπτυξη του προβλήματος της εμφάνισης
ζωντανός.
Ανεξάρτητη εργασία των μαθητών (κατά την κρίση του καθηγητή.)
"Μελετώντας το ζήτημα της προέλευσης των μικροοργανισμών: αυθόρμητη δημιουργία ή βιογένεση;" (σύμφωνα με τον Ν. Γκριν).
Σκοπός του πειράματος: να επαναληφθούν οι μελέτες του Spallanzani, να δοθεί μια αντικειμενική αξιολόγηση των θεωριών της αυθόρμητης δημιουργίας ή βιογένεσης.
Εμπειρία: 4 αποστειρωμένοι δοκιμαστικοί σωλήνες με 15 ml ζωμού θρεπτικών συστατικών.
Και ένα ζευγάρι:
δοκιμαστικός σωλήνας - ανοιχτός, όχι θερμαινόμενος.
δοκιμαστικός σωλήνας - κλειστός (με βαμβάκι και αλουμινόχαρτο), μη θερμαινόμενος,
Β ζευγάρι:
δοκιμαστικός σωλήνας - ανοιχτός, θερμαινόμενος σε λουτρό βραστό νερό για 10 λεπτά.
δοκιμαστικός σωλήνας - κλειστός (με βαμβάκι και αλουμινόχαρτο), θερμαίνεται σε λουτρό βραστό νερό για 10 λεπτά.
Τοποθετήστε όλα τα σωληνάρια για 10 ημέρες στους 32°C.
Αποτελέσματα: Εξετάστε μια σταγόνα ζωμού κάτω από ένα μικροσκόπιο, τρίξτε τα αποτελέσματα.
συμπεράσματα
1. Διατυπώστε μια υπόθεση που θα μπορούσε να εξηγήσει την εμφάνιση μικροοργανισμών στο ζωμό θρεπτικών συστατικών.
Ποιος παράγοντας διακρίνει τους σωλήνες 1 και 2, 3 και 4;
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των ζευγών Α και Β;
Ποιοι δοκιμαστικοί σωλήνες χρησιμεύουν ως έλεγχοι;
Πιστεύετε ότι αυτό το πείραμα πληροί όλες τις προϋποθέσεις για επιστημονική έρευνα;
θεωρίεςπεριστατικόΖΩΗ
Πόροι
V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA ΣΧΟΛΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ «ΒΙΟΛΟΓΙΑ» ΓΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΙΔΡΥΜΑΤΑ (τάξεις 10-11).
AP Plekhov Βιολογία με θεμελιώδεις αρχές της οικολογίας. Σειρά «Εγχειρίδια για τα πανεπιστήμια. Ειδική Λογοτεχνία.
Ένα βιβλίο για δασκάλους Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Βιολογία: γενικά πρότυπα.
Φιλοξενία Παρουσιάσεων
Η πιο δημοφιλής μεταξύ των σύγχρονων επιστημόνων είναι η υπόθεση Oparin-Haldane σχετικά με την προέλευση της ζωής στη Γη. Σύμφωνα με την υπόθεση, η ζωή προήλθε από άψυχη ύλη (αβιογονικά) ως αποτέλεσμα πολύπλοκων βιοχημικών αντιδράσεων.
Κανονισμοί
Για να μιλήσουμε εν συντομία για την υπόθεση της προέλευσης της ζωής, είναι απαραίτητο να τονίσουμε τρία στάδια στην ανάπτυξη της ζωής σύμφωνα με τον Oparin:
- περιστατικό ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ;
- ο σχηματισμός πολυμερών ενώσεων (πρωτεΐνες, λιπίδια, πολυσακχαρίτες).
- η εμφάνιση πρωτόγονων οργανισμών ικανών για αναπαραγωγή.
Ρύζι. 1. Σχέδιο εξέλιξης σύμφωνα με τον Oparin.
Βιογενής, δηλ. της βιολογικής εξέλιξης, προηγήθηκε η χημική εξέλιξη, η οποία είχε ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό σύνθετες ουσίες. Ο σχηματισμός τους επηρεάστηκε από την ανοξική ατμόσφαιρα της Γης, τις υπεριώδεις, τις αστραπιαίες εκκενώσεις.
Τα βιοπολυμερή προέκυψαν από οργανικές ουσίες, οι οποίες διαμορφώθηκαν σε πρωτόγονες μορφές ζωής (probionts), που σταδιακά διαχωρίστηκαν από μια μεμβράνη από το εξωτερικό περιβάλλον. Η εμφάνιση νουκλεϊκών οξέων στα προβιοτικά συνέβαλε στη μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών και στην επιπλοκή της οργάνωσης. Ως αποτέλεσμα μακράς ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗπαρέμειναν μόνο εκείνοι οι οργανισμοί που ήταν ικανοί για επιτυχή αναπαραγωγή.
Ρύζι. 2. Δόκιμοι.
Προβιόντα ή προκύτταρα δεν έχουν ακόμη ληφθεί πειραματικά. Επομένως, δεν είναι απολύτως σαφές πώς μια πρωτόγονη συσσώρευση βιοπολυμερών θα μπορούσε να μετακινηθεί από μια άψυχη παραμονή στο ζωμό στην αναπαραγωγή, τη διατροφή και την αναπνοή.
Ιστορία
Η υπόθεση Oparin-Haldane έχει προχωρήσει πολύ και έχει επικριθεί περισσότερες από μία φορές. Το ιστορικό του σχηματισμού της υπόθεσης περιγράφεται στον πίνακα.
TOP 2 άρθραπου διάβασε μαζί με αυτό
|
Ετος |
Επιστήμονας |
Κύριες εκδηλώσεις |
|
Σοβιετικός βιολόγος Alexander Ivanovich Oparin |
Οι κύριες διατάξεις της υπόθεσης του Oparin διατυπώθηκαν για πρώτη φορά στο βιβλίο του «The Origin of Life». Ο Oparin πρότεινε ότι τα βιοπολυμερή (ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους) που είναι διαλυμένα στο νερό, υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων, μπορούν να σχηματίσουν σταγόνες συσσωμάτωσης ή συσσωρευτές. Πρόκειται για οργανικές ουσίες που συγκεντρώνονται μαζί, οι οποίες διαχωρίζονται υπό όρους από το εξωτερικό περιβάλλον και αρχίζουν να διατηρούν το μεταβολισμό με αυτό. Η διαδικασία της συσσωμάτωσης - διαχωρισμός του διαλύματος με το σχηματισμό συσσωρευτών - είναι το προηγούμενο στάδιο της πήξης, δηλ. κολλώντας μεταξύ τους μικρά σωματίδια. Ως αποτέλεσμα αυτών των διεργασιών εμφανίστηκαν τα αμινοξέα από τον "πρωταρχικό ζωμό" (όρος του Oparin) - τη βάση των ζωντανών οργανισμών. |
|
|
Βρετανός βιολόγος John Haldane |
Ανεξάρτητα από τον Oparin, άρχισε να αναπτύσσει παρόμοιες απόψεις για το πρόβλημα της προέλευσης της ζωής. Σε αντίθεση με το Oparin, ο Haldane υπέθεσε ότι οι μακρομοριακές ουσίες που είναι ικανές να αναπαραχθούν σχηματίστηκαν αντί για συνενώσεις. Ο Haldane πίστευε ότι οι πρώτες τέτοιες ουσίες δεν ήταν πρωτεΐνες, αλλά νουκλεϊκά οξέα. |
|
|
Ο Αμερικανός χημικός Στάνλεϊ Μίλερ |
Ως μαθητής, αναδημιουργούσε ένα τεχνητό περιβάλλον για τη λήψη αμινοξέων από άψυχη ύλη ( ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ). Το πείραμα Miller-Urey προσομοίωσε τις συνθήκες της Γης σε διασυνδεδεμένες φιάλες. Οι φιάλες ήταν γεμάτες με ένα μείγμα αερίων (αμμωνία, υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα), παρόμοια σε σύνθεση με την πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης. Σε ένα μέρος του συστήματος υπήρχε συνεχώς βραστό νερό, οι ατμοί του οποίου υποβάλλονταν σε ηλεκτρικές εκκενώσεις (απομίμηση κεραυνού). Κατά την ψύξη, ο ατμός συσσωρεύεται με τη μορφή συμπυκνώματος στον κάτω σωλήνα. Μετά από μια εβδομάδα συνεχούς πειράματος, βρέθηκαν στη φιάλη αμινοξέα, σάκχαρα, λιπίδια |
|
|
Ο Βρετανός βιολόγος Ρίτσαρντ Ντόκινς |
Στο βιβλίο του The Selfish Gene, πρότεινε ότι στην αρχέγονη σούπα δεν σχηματίζονταν σταγονίδια που σχηματίστηκαν συνενωμένα, αλλά μόρια ικανά να αναπαραχθούν. Ήταν αρκετό για να προκύψει ένα μόριο για να γεμίσουν τα αντίγραφά του τον ωκεανό |
Ρύζι. 3. Το πείραμα του Μίλερ.
Το πείραμα του Miller έχει επανειλημμένα επικριθεί και δεν αναγνωρίζεται πλήρως ως πρακτική επιβεβαίωση της θεωρίας Oparin-Haldane. Το κύριο πρόβλημα είναι η λήψη από το σχηματιζόμενο μείγμα οργανικών ουσιών που αποτελούν τη βάση της ζωής.
Τι μάθαμε;
Από το μάθημα μάθαμε για την ουσία της υπόθεσης της προέλευσης της ζωής στη Γη Oparin-Haldane. Σύμφωνα με τη θεωρία, οι μακρομοριακές ουσίες (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες) προέκυψαν από άψυχη ύλη ως αποτέλεσμα πολύπλοκων βιοχημικών αντιδράσεων υπό την επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η υπόθεση δοκιμάστηκε για πρώτη φορά από τον Stanley Miller, ο οποίος αναδημιούργησε τις συνθήκες της Γης πριν από την προέλευση της ζωής. Ως αποτέλεσμα, ελήφθησαν αμινοξέα και άλλες πολύπλοκες ουσίες. Ωστόσο, ο τρόπος αναπαραγωγής αυτών των ουσιών παρέμενε ανεπιβεβαίωτος.
Κουίζ θέματος
Έκθεση Αξιολόγησης
Μέση βαθμολογία: 4.4. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 108.
Η υπόθεση της προέλευσης της ζωής στη Γη, που προτάθηκε από τον διάσημο Ρώσο βιοχημικό Ακαδημαϊκό A. I. Oparin (1894-1980) και τον Άγγλο βιοχημικό J. Haldane (1892-1964), έλαβε τη μεγαλύτερη αναγνώριση και διανομή τον 20ό αιώνα. Η ουσία της υπόθεσής τους, που διατυπώθηκε από αυτούς ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο το 1924-1928. και αναπτύχθηκε στον επόμενο χρόνο, ανάγεται στην ύπαρξη στη Γη μιας μακράς περιόδου αβιογενούς σχηματισμού μεγάλου αριθμού οργανικών ενώσεων. Αυτές οι οργανικές ουσίες κορέστηκαν στα νερά των αρχαίων ωκεανών, σχηματίζοντας (σύμφωνα με τον J. Haldane) τη λεγόμενη «πρωταρχική σούπα». Στη συνέχεια, λόγω πολλών διεργασιών τοπικής ρηχής και ξήρανσης των ωκεανών, η συγκέντρωση της «πρωτογενούς σούπας» θα μπορούσε να αυξηθεί κατά δεκάδες και εκατοντάδες φορές. Αυτές οι διεργασίες έλαβαν χώρα σε φόντο έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας, συχνών εκκενώσεων κεραυνών στην ατμόσφαιρα και ισχυρής κοσμικής ακτινοβολίας. Υπό αυτές τις συνθήκες, θα μπορούσε να υπάρξει σταδιακή επιπλοκή των μορίων οργανικών ουσιών, εμφάνιση απλών πρωτεϊνών, πολυσακχαριτών, λιπιδίων, νουκλεϊκών οξέων. Κατά τη διάρκεια πολλών εκατοντάδων και χιλιάδων ετών, θα μπορούσαν να σχηματίσουν θρόμβους οργανικής ύλης (coacervates). Υπό τις συνθήκες της ελαττωτικής ατμόσφαιρας της Γης, τα coacervates δεν κατέρρευσαν, σταδιακά έγιναν πιο πολύπλοκα και σε ένα ορισμένο σημείο της ανάπτυξής τους, οι πρώτοι πρωτόγονοι οργανισμοί (probionts) μπορούσαν να σχηματιστούν από αυτά. Αυτή η υπόθεση έγινε αποδεκτή και αναπτύχθηκε περαιτέρω από πολλούς επιστήμονες. διαφορετικές χώρες, και το 1947, ο Άγγλος επιστήμονας John Bernal διατύπωσε την υπόθεση της βιοποίησης. Προσδιόρισε τρία κύρια στάδια στο σχηματισμό της ζωής: 1) την αβιογενή εμφάνιση οργανικών μονομερών. 2) σχηματισμός βιολογικών πολυμερών. 3) η ανάπτυξη των μεμβρανικών δομών και των πρώτων οργανισμών.
Ας εξετάσουμε εν συντομία τις διαδικασίες και τα στάδια της βιοποίησης.
Το πρώτο στάδιο της βιοποίησης ήταν μια σειρά διεργασιών που ονομάζονταν χημική εξέλιξη, η οποία οδήγησε στην εμφάνιση των προβιοτικών - των πρώτων ζωντανών όντων. Η διάρκειά του υπολογίζεται από διάφορους επιστήμονες από 100 έως 1000 εκατομμύρια χρόνια. Αυτή είναι η προϊστορία της ζωής στον πλανήτη μας.
Η Γη ως πλανήτης προέκυψε πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια (σύμφωνα με άλλες πηγές - πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά δεν έχουν ακόμη αδιάσειστα στοιχεία). Η ψύξη της Γης ξεκίνησε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια και η ηλικία του φλοιού της γης υπολογίζεται σε περίπου 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια. Μέχρι αυτή τη στιγμή, ο ωκεανός και η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης σχηματίζονται επίσης. Η γη εκείνη την εποχή ήταν αρκετά ζεστή λόγω της απελευθέρωσης θερμότητας κατά τη στερεοποίηση και την κρυστάλλωση των συστατικών του φλοιού και την ενεργό ηφαιστειακή δραστηριότητα. Το νερό βρισκόταν σε κατάσταση ατμού για μεγάλο χρονικό διάστημα, εξατμιζόταν από την επιφάνεια της Γης, συμπυκνώθηκε στην ανώτερη ατμόσφαιρα και έπεφτε ξανά σε μια καυτή επιφάνεια. Όλα αυτά συνοδεύονταν από σχεδόν συνεχείς καταιγίδες με ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις. Αργότερα, αρχίζουν να σχηματίζονται δεξαμενές και πρωτογενείς ωκεανοί. Η αρχαία ατμόσφαιρα της Γης δεν περιείχε ελεύθερο οξυγόνο και ήταν κορεσμένη με ηφαιστειακά αέρια, τα οποία περιελάμβαναν οξείδια θείου, αζώτου, αμμωνίας, οξειδίων και διοξειδίου του άνθρακα, υδρατμούς και μια σειρά άλλων συστατικών. Ισχυρή κοσμική ακτινοβολία και ακτινοβολία από τον Ήλιο (δεν υπήρχε ακόμη στρώμα όζοντος στην ατμόσφαιρα), συχνές και ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις, ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα, συνοδευόμενες από εκπομπές μεγάλων μαζών ραδιενεργών συστατικών, οδήγησαν στο σχηματισμό οργανικών ενώσεων όπως η φορμαλδεΰδη , μυρμηκικό οξύ, ουρία, γαλακτικό οξύ, γλυκερίνη, γλυκίνη, μερικά απλά αμινοξέα κ.λπ. Δεδομένου ότι δεν υπήρχε ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, αυτές οι ενώσεις δεν οξειδώθηκαν και μπορούσαν να συσσωρευτούν σε θερμά και ακόμη και βραστά υδάτινα σώματα και σταδιακά να γίνουν πιο περίπλοκες στη δομή, σχηματίζοντας τον λεγόμενο «πρωτογενή ζωμό». Η διάρκεια αυτών των διεργασιών ήταν πολλά εκατομμύρια και δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Έτσι, πραγματοποιήθηκε το πρώτο στάδιο της βιοποίησης - ο σχηματισμός και η συσσώρευση οργανικών μονομερών.
Στάδιο πολυμερισμού οργανικών μονομερών
Σημαντικό μέρος των μονομερών που προέκυψαν καταστράφηκε υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών και πολυάριθμων χημικών αντιδράσεων που έλαβαν χώρα στην «πρωτογενή σούπα». Οι πτητικές ενώσεις πέρασαν στην ατμόσφαιρα και ουσιαστικά εξαφανίστηκαν από τα υδάτινα σώματα. Η περιοδική ξήρανση των υδάτινων σωμάτων οδήγησε σε πολλαπλή αύξηση της συγκέντρωσης των διαλυμένων οργανικών ενώσεων. Στο πλαίσιο της υψηλής χημικής δραστηριότητας του μέσου, πραγματοποιήθηκαν οι διαδικασίες επιπλοκής αυτών των ενώσεων και μπορούσαν να εισέλθουν σε ενώσεις μεταξύ τους (αντιδράσεις συμπύκνωσης, πολυμερισμός κ.λπ.). Τα λιπαρά οξέα, σε συνδυασμό με αλκοόλες, θα μπορούσαν να σχηματίσουν λιπίδια και να σχηματίσουν λιπαρές μεμβράνες στην επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων. Τα αμινοξέα θα μπορούσαν να συνδυαστούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας όλο και πιο πολύπλοκα πεπτίδια. Θα μπορούσαν επίσης να σχηματιστούν και άλλοι τύποι ενώσεων - νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες κ.λπ. Τα πρώτα νουκλεϊκά οξέα, όπως πιστεύουν οι σύγχρονοι βιοχημικοί, ήταν μικρές αλυσίδες RNA, αφού, όπως και τα ολιγοπεπτίδια, μπορούσαν να συντεθούν αυθόρμητα σε περιβάλλον με υψηλή περιεκτικότητα σε μεταλλικά συστατικά, χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων. Οι αντιδράσεις πολυμερισμού θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν αισθητά με σημαντική αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος (ξήρανση της δεξαμενής) ακόμη και σε υγρή άμμο ή όταν οι δεξαμενές στεγνώσουν εντελώς (η πιθανότητα τέτοιων αντιδράσεων να συμβούν σε ξηρή κατάσταση έδειξε ο Αμερικανός βιοχημικός S. Fox). Οι επόμενες βροχές διέλυσαν τα μόρια που συντέθηκαν στην ξηρά και τα μετέφεραν με ρεύματα νερού σε υδάτινα σώματα. Τέτοιες διεργασίες θα μπορούσαν να είναι κυκλικές, οδηγώντας σε ακόμη μεγαλύτερη επιπλοκή των οργανικών πολυμερών.
Σχηματισμός κοκκοειδών
Το επόμενο στάδιο της προέλευσης της ζωής ήταν ο σχηματισμός των συνασπίδων, δηλαδή οι μεγάλες συσσωρεύσεις πολύπλοκων οργανικών πολυμερών. Τα αίτια και οι μηχανισμοί αυτού του φαινομένου είναι σε μεγάλο βαθμό ασαφή. Τα coacervates αυτής της περιόδου ήταν ακόμα ένα μηχανικό μείγμα οργανικών ενώσεων, χωρίς σημάδια ζωής. Σε μια ορισμένη χρονική περίοδο, προέκυψαν δεσμοί μεταξύ μορίων RNA και πεπτιδίων, που θυμίζουν τις αντιδράσεις της πρωτεϊνικής σύνθεσης μήτρας. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές πώς το RNA κωδικοποιεί τη σύνθεση πεπτιδίων. Αργότερα, εμφανίστηκαν μόρια DNA, τα οποία, λόγω της παρουσίας δύο ελίκων και της δυνατότητας ακριβέστερης (σε σύγκριση με το RNA) αυτοαντιγραφής (αντιγραφής), έγιναν οι κύριοι φορείς πληροφοριών για τη σύνθεση πεπτιδίων, μεταφέροντας αυτές τις πληροφορίες στο RNA. Τέτοια συστήματα (coacervates) έμοιαζαν ήδη με ζωντανούς οργανισμούς, αλλά δεν ήταν ακόμη τέτοια, αφού δεν είχαν μια διατεταγμένη εσωτερική δομή εγγενή στους ζωντανούς οργανισμούς και δεν ήταν σε θέση να αναπαραχθούν. Εξάλλου, ορισμένες αντιδράσεις σύνθεσης πεπτιδίων μπορούν επίσης να συμβούν σε μη κυτταρικά ομογενοποιήματα.
Η εμφάνιση βιολογικών μεμβρανών
Τακτοποιημένες βιολογικές δομές είναι αδύνατες χωρίς βιολογικές μεμβράνες. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο στο σχηματισμό της ζωής ήταν ο σχηματισμός ακριβώς αυτών των δομών που απομονώνουν και προστατεύουν τα συσσωρευμένα από το περιβάλλον, μετατρέποντάς τα σε αυτόνομες οντότητες. Οι μεμβράνες θα μπορούσαν να σχηματιστούν από φιλμ λιπιδίων που εμφανίστηκαν στην επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων. Τα πεπτίδια που μεταφέρονται από ρυάκια βροχής σε υδάτινα σώματα ή σχηματίζονται σε αυτά τα υδατικά σώματα θα μπορούσαν να προσκολληθούν σε μόρια λιπιδίων. Όταν τα υδάτινα σώματα διαταράσσονταν ή η κατακρήμνιση έπεφτε στην επιφάνειά τους, μπορούσαν να εμφανιστούν φυσαλίδες που περιβάλλονταν από ενώσεις που μοιάζουν με μεμβράνη. Για την εμφάνιση και την εξέλιξη της ζωής, ήταν σημαντικά εκείνα τα κυστίδια που περιέβαλλαν τα συσσωρευμένα με σύμπλοκα πρωτεΐνης-νουκλεϊδίου. Αλλά ακόμη και τέτοιοι σχηματισμοί δεν ήταν ακόμη ζωντανοί οργανισμοί.
Η εμφάνιση των probionts - οι πρώτοι αυτοαναπαραγόμενοι οργανισμοί
Μόνο εκείνα τα συσσωρευμένα που ήταν ικανά για αυτορρύθμιση και αυτοαναπαραγωγή θα μπορούσαν να μετατραπούν σε ζωντανούς οργανισμούς. Το πώς προέκυψαν αυτές οι ικανότητες επίσης δεν είναι ακόμη σαφές. Οι βιολογικές μεμβράνες παρείχαν αυτονομία και προστασία στα συσσωματώματα, γεγονός που συνέβαλε στην εμφάνιση μιας σημαντικής τάξης βιοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε αυτά τα σώματα. Το επόμενο βήμα ήταν η εμφάνιση της αυτοαναπαραγωγής, όταν τα νουκλεϊκά οξέα (DNA ή/και RNA) άρχισαν όχι μόνο να διασφαλίζουν τη σύνθεση των πεπτιδίων, αλλά και να ρυθμίζουν τις διαδικασίες αυτο-αναπαραγωγής και μεταβολισμού με τη βοήθειά τους. Έτσι εμφανίστηκε μια κυτταρική δομή, η οποία έχει μεταβολισμό και ικανότητα αναπαραγωγής. Είναι αυτές οι μορφές που θα μπορούσαν να διατηρηθούν στη διαδικασία της φυσικής επιλογής. Έτσι τα coacervates μετατράπηκαν στους πρώτους ζωντανούς οργανισμούς - probionts.
Το στάδιο της χημικής εξέλιξης έχει τελειώσει και το στάδιο της βιολογικής εξέλιξης της ήδη ζωντανής ύλης έχει ξεκινήσει. Συνέβη πριν από 3,5-3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η εμφάνιση ενός ζωντανού κυττάρου είναι η πρώτη σημαντική αρωματοποίηση στην εξέλιξη του οργανικού κόσμου.
Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί ήταν παρόμοιοι στη δομή με τους προκαρυώτες, δεν είχαν ακόμη ισχυρό κυτταρικό τοίχωμα και μερικές ενδοκυτταρικές δομές (καλύφθηκαν με μια βιολογική μεμβράνη, οι εσωτερικές στροφές της οποίας χρησίμευαν ως κυτταρικές δομές). Ίσως τα πρώτα προβιοτικά είχαν κληρονομικό υλικό που αντιπροσωπεύεται από RNA, και γονιδιώματα με DNA εμφανίστηκαν αργότερα στην εξελικτική διαδικασία. Υπάρχει η άποψη ότι η περαιτέρω εξέλιξη της ζωής προήλθε από έναν κοινό πρόγονο, από τον οποίο προήλθαν οι πρώτοι προκαρυώτες. Αυτό είναι που εξασφάλισε τη μεγάλη ομοιότητα στη δομή όλων των προκαρυωτικών, και στη συνέχεια των ευκαρυωτικών.
Η αδυναμία αυθόρμητης δημιουργίας ζωής στις σύγχρονες συνθήκες
Συχνά τίθεται το ερώτημα: γιατί δεν υπάρχει αυθόρμητη γενιά ζωντανών όντων αυτή τη στιγμή; Άλλωστε, αν τώρα δεν εμφανίζονται ζωντανοί οργανισμοί, τότε με ποια βάση μπορούμε να δημιουργήσουμε υποθέσεις για την προέλευση της ζωής στο μακρινό παρελθόν; Πού είναι το κριτήριο πιθανότητας για αυτήν την υπόθεση; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα μπορούν να είναι οι εξής: 1) η παραπάνω υπόθεση της βιοποίησης είναι από πολλές απόψεις μόνο μια λογική κατασκευή, δεν έχει ακόμη αποδειχθεί, περιέχει πολλές αντιφάσεις και ασαφή σημεία (αν και υπάρχουν πολλά δεδομένα, και τα δύο παλαιοντολογικές και πειραματικές, υποδηλώνοντας ακριβώς μια τέτοια εξέλιξη της βιοποίησης). 2) αυτή η υπόθεση, παρ' όλη την ατελή της, προσπαθεί ωστόσο να εξηγήσει την εμφάνιση της ζωής, με βάση συγκεκριμένες γήινες συνθήκες, και αυτή ακριβώς είναι η αξία της. 3) Ο αυτοσχηματισμός νέων έμβιων όντων στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της ζωής είναι αδύνατος για τους ακόλουθους λόγους: α) οι οργανικές ενώσεις πρέπει να υπάρχουν με τη μορφή συσσωρεύσεων για μεγάλο χρονικό διάστημα, σταδιακά να γίνονται πιο περίπλοκες και να μεταμορφώνονται. σε οξειδωτική ατμόσφαιρα σύγχρονη Γηαυτό είναι αδύνατο, θα καταστραφούν γρήγορα. β) στις σύγχρονες συνθήκες υπάρχουν πολλοί οργανισμοί που μπορούν πολύ γρήγορα να χρησιμοποιήσουν ακόμη και ασήμαντες συσσωρεύσεις οργανικής ύλης για τη διατροφή τους.
4. Κάνε τη δουλειά σου»Ανάλυση και αξιολόγηση διαφόρων υποθέσεων για την προέλευση της ζωής στη Γη»
Καταγράψτε τα αποτελέσματα σε πίνακαΥποθέσεις για την προέλευση της ζωής στη Γη.
Η υπόθεση της αβιογενούς προέλευσης της ζωής στη διαδικασία της βιοχημικής εξέλιξης είναι η πιο ανεπτυγμένη από επιστημονική άποψη. Ωστόσο, το άλυτο ερώτημα είναι πότε και πού έλαβε χώρα η αβιογενής σύνθεση οργανικών ενώσεων και, το πιο σημαντικό, πώς έγινε το άλμα από το μη ζωντανό στο ζωντανό.
ΚΥΡΙΑ ΣΤΑΔΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΣΤΗ ΓΗ.
1. Συμπληρώστε τον πίνακα " Τα κύρια στάδια της ανάπτυξης της ζωής στη Γη από τη σκοπιά της θεωρίας της βιοποίησης.
2. Ποιες υποθέσεις υπάρχουν για την προέλευση των ευκαρυωτών;
Οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν από προκαρυωτικά κύτταρα. Υπάρχουν δύο υποθέσεις για την προέλευση των ευκαρυωτών:
- Το ευκαρυωτικό κύτταρο και τα οργανίδια του σχηματίστηκαν με διήθηση της κυτταρικής μεμβράνης.
- Συμβιωτική υπόθεση ότι τα μιτοχόνδρια, τα πλαστίδια, τα βασικά σώματα των βλεφαρίδων και των μαστιγίων ήταν κάποτε ελεύθεροι προκαρυώτες. Έγιναν οργανίδια στη διαδικασία της συμβίωσης.
3. Ποια γεγονότα υποστηρίζουν την υπόθεση της συμβιωτικής προέλευσης του ευκαρυωτικού κυττάρου;
Απάντηση: Αυτή η υπόθεση υποστηρίζεται από την παρουσία του δικού του RNA και DNA στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες. Στη δομή τους, το RNA του χλωροπλάστη είναι παρόμοιο με το RNA των κυανοβακτηρίων, το μιτοχονδριακό RNA είναι παρόμοιο με το RNA των μωβ βακτηρίων. ΕΠΙΠΛΟΚΗ ΖΩΝΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΣΤΗ ΓΗ ΣΤΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ.
1. Δώστε ορισμούς εννοιών.
- Μια εποχή είναι ένα τμήμα της γεωχρονολογικής κλίμακας, μια μεγάλη Γη.
- Μια περίοδος είναι ένα τμήμα της γεωχρονολογικής κλίμακας που χωρίζει μια εποχή σε πολλά μέρη.
2. Ποιοι είναι οι κύριοι λόγοι για την ποικιλομορφία των ειδών των οργανισμών στη Γη;
Απάντηση: Οι αιτίες της ποικιλότητας των ειδών είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των κινητήριων δυνάμεων της εξέλιξης: κληρονομική μεταβλητότητα, ο αγώνας για ύπαρξη, η φυσική επιλογή. Υπάρχουν διάφοροι βιότοποι στη Γη. Από αυτή την άποψη, κάθε είδος έχει προσαρμοστεί στις συνθήκες ζωής, το καθένα στο δικό του περιβάλλον. Μια μεγάλη ποικιλία ειδών στη φύση μειώνει τις πιθανότητες εξαφάνισης.
3. Συμπληρώστε τον πίνακα "Επιπλοκές ζωντανών οργανισμών στη Γη.
Θέμα 4.2. Σύγχρονη εξελικτική διδασκαλία Θέμα 4.4. Human Origins
Ερώτηση CCE 42
Υποθέσεις για την προέλευση της ζωής στη γη
1. Δημιουργισμός
2. Αυθόρμητη (αυθόρμητη) γενιά
3. Υπόθεση πανσπερμίας
4. Υπόθεση βιοχημικής εξέλιξης
5. Στατική κατάσταση
1. δημιουργισμός. Σύμφωνα με αυτή την έννοια, η ζωή και όλα τα είδη των ζωντανών όντων που κατοικούν στη Γη είναι το αποτέλεσμα μιας δημιουργικής πράξης ενός ανώτερου όντος σε κάποια συγκεκριμένη στιγμή. Οι κύριες διατάξεις του δημιουργισμού εκτίθενται στη Βίβλο, στο Βιβλίο της Γένεσης. Η διαδικασία της θεϊκής δημιουργίας του κόσμου θεωρείται ότι έλαβε χώρα μόνο μία φορά και επομένως απρόσιτη για παρατήρηση. Αυτό αρκεί για να πάει πέρα όλη η έννοια της θεϊκής δημιουργίας επιστημονική έρευνα. Η επιστήμη ασχολείται μόνο με παρατηρήσιμα φαινόμενα και επομένως ποτέ δεν θα μπορέσει ούτε να αποδείξει ούτε να απορρίψει αυτήν την έννοια.
2. Αυθόρμητη (αυθόρμητη) γενιά. Οι ιδέες για την προέλευση των έμβιων όντων από την άψυχη ύλη ήταν ευρέως διαδεδομένες Αρχαία Κίνα, Βαβυλώνα, Αίγυπτος. Ο μεγαλύτερος φιλόσοφος Αρχαία ΕλλάδαΟ Αριστοτέλης πρότεινε ότι ορισμένα «σωματίδια» της ύλης περιέχουν κάποιο είδος «ενεργού αρχής», η οποία, υπό κατάλληλες συνθήκες, μπορεί να δημιουργήσει έναν ζωντανό οργανισμό.
Ο Van Helmont (1579-1644), ένας Ολλανδός γιατρός και φυσικός φιλόσοφος, περιέγραψε ένα πείραμα στο οποίο φέρεται να δημιούργησε ποντίκια σε τρεις εβδομάδες. Για αυτό χρειαζόταν ένα βρώμικο πουκάμισο, μια σκούρα ντουλάπα και μια χούφτα σιτάρι. Ο Van Helmont θεώρησε ότι ο ανθρώπινος ιδρώτας είναι η ενεργή αρχή στη διαδικασία της γέννησης ενός ποντικιού. Και μέχρι την εμφάνιση στα μέσα του δέκατου αιώνα του έργου του ιδρυτή της μικροβιολογίας Λουί Παστέρ, αυτό το δόγμα συνέχισε να βρίσκει υποστηρικτές.
Η ανάπτυξη της ιδέας της αυθόρμητης δημιουργίας παραπέμπει, ουσιαστικά, στην εποχή που οι θρησκευτικές ιδέες κυριαρχούσαν στη συνείδηση του κοινού. Όσοι φιλόσοφοι και φυσιοδίφες δεν ήθελαν να δεχτούν τη διδασκαλία της Εκκλησίας για τη «δημιουργία της ζωής», με το τότε επίπεδο γνώσης, έφτασαν εύκολα στην ιδέα της αυθόρμητης γενιάς της. Στο βαθμό που, σε αντίθεση με την πίστη στη δημιουργία, τονίστηκε η ιδέα της φυσικής προέλευσης των οργανισμών, η ιδέα της αυθόρμητης δημιουργίας βρισκόταν σε ένα ορισμένο στάδιο προοδευτικής σημασίας. Ως εκ τούτου, αυτή η ιδέα αντιτάχθηκε συχνά από την Εκκλησία και τους θεολόγους.
3. Υπόθεση πανσπερμίας.Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, που προτάθηκε το 1865. από τον Γερμανό επιστήμονα G. Richter και τελικά διατυπώθηκε από τον Σουηδό επιστήμονα Arrhenius το 1895, η ζωή θα μπορούσε να μεταφερθεί στη Γη από το διάστημα. Το πιο πιθανό χτύπημα ζωντανών οργανισμών εξωγήινης προέλευσης με μετεωρίτες και κοσμική σκόνη. Αυτή η υπόθεση βασίζεται σε δεδομένα σχετικά με την υψηλή αντίσταση ορισμένων οργανισμών και των σπορίων τους στην ακτινοβολία, το υψηλό κενό, τις χαμηλές θερμοκρασίες και άλλες επιρροές. Ωστόσο, δεν υπάρχουν ακόμη αξιόπιστα στοιχεία που να επιβεβαιώνουν την εξωγήινη προέλευση των μικροοργανισμών που βρίσκονται στους μετεωρίτες. Αλλά ακόμα κι αν έφταναν στη Γη και δημιουργούσαν ζωή στον πλανήτη μας, το ερώτημα της αρχικής προέλευσης της ζωής θα παρέμενε αναπάντητο.
4. Υπόθεση βιοχημικής εξέλιξης. Το 1924, ο βιοχημικός AI Oparin και αργότερα ο Άγγλος επιστήμονας J. Haldane (1929), διατύπωσαν μια υπόθεση που θεωρεί τη ζωή ως αποτέλεσμα μιας μακράς εξέλιξης ενώσεων άνθρακα.
Επί του παρόντος, στη διαδικασία του σχηματισμού της ζωής, διακρίνονται συμβατικά τέσσερα στάδια:
1. Σύνθεση οργανικών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους (βιολογικά μονομερή) από αέρια της πρωτογενούς ατμόσφαιρας.
2. Σχηματισμός βιολογικών πολυμερών.
3. Σχηματισμός διαχωρισμένων φάσεων συστημάτων οργανικών ουσιών που διαχωρίζονται από το εξωτερικό περιβάλλον με μεμβράνες (protobionts).
4. Η εμφάνιση των απλούστερων κυττάρων που έχουν τις ιδιότητες ενός ζωντανού πράγματος, συμπεριλαμβανομένου του αναπαραγωγικού μηχανισμού, που εξασφαλίζει τη μεταφορά των ιδιοτήτων των γονικών κυττάρων στα θυγατρικά κύτταρα.
"PRIMARY SOFT" (προαιρετικό)
Το 1923, ο Ρώσος επιστήμονας Alexander Ivanovich Oparin πρότεινε ότι υπό τις συνθήκες της πρωτόγονης Γης, οι οργανικές ουσίες προέκυψαν από τις απλούστερες ενώσεις - αμμωνία, μεθάνιο, υδρογόνο και νερό. Η ενέργεια που απαιτείται για τέτοιους μετασχηματισμούς θα μπορούσε να ληφθεί είτε από την υπεριώδη ακτινοβολία, είτε από συχνές ηλεκτρικές εκκενώσεις κεραυνών - κεραυνούς. Ίσως αυτές οι οργανικές ουσίες συσσωρεύτηκαν σταδιακά στον αρχαίο ωκεανό, σχηματίζοντας την αρχέγονη σούπα από την οποία ξεκίνησε η ζωή.
Σύμφωνα με την υπόθεση του A.I.
Η οπαρίνη, στον πρωτεύοντα ζωμό, τα μακριά νηματώδη μόρια πρωτεΐνης μπορούσαν να διπλωθούν σε μπάλες, να «κολλήσουν» μεταξύ τους, να γίνουν μεγαλύτερα. Χάρη σε αυτό, έγιναν ανθεκτικά στην καταστροφική δράση του surf και της υπεριώδους ακτινοβολίας. Κάτι παρόμοιο συνέβη με αυτό που μπορεί να παρατηρηθεί ρίχνοντας υδράργυρο από ένα σπασμένο θερμόμετρο σε ένα πιατάκι: ο υδράργυρος, που θρυμματίζεται σε πολλά μικρά σταγονίδια, συγκεντρώνεται σταδιακά σε ελαφρώς μεγαλύτερες σταγόνες και μετά σε μια μεγάλη μπάλα. Πρωτεϊνικές «μπάλες» στον «πρωτογενή ζωμό» προσέλκυσαν στον εαυτό τους, δεσμευμένα μόρια νερού, καθώς και λίπη. Τα λίπη εγκαταστάθηκαν στην επιφάνεια των πρωτεϊνικών σωμάτων, τυλίγοντάς τα με ένα στρώμα, η δομή του οποίου έμοιαζε πολύ με μια κυτταρική μεμβράνη. Ο Oparin ονόμασε αυτή τη διαδικασία coacervation (από το λατινικό coacervus - "θρόμβος") και τα σώματα που προέκυψαν ονομάστηκαν coacervate drops ή απλά coacervates. Με την πάροδο του χρόνου, τα coacervates απορρόφησαν όλο και περισσότερα μέρη της ουσίας από το διάλυμα που τα περιβάλλει, η δομή τους έγινε πιο περίπλοκη έως ότου μετατράπηκαν σε πολύ πρωτόγονα, αλλά ήδη ζωντανά κύτταρα.
5. Στατική κατάσταση
Σύμφωνα με τη θεωρία της σταθερής κατάστασης, η Γη δεν δημιουργήθηκε ποτέ, αλλά υπήρξε για πάντα. ήταν πάντα ικανό να συντηρήσει τη ζωή, και αν έχει αλλάξει, έχει αλλάξει πολύ λίγο. Σύμφωνα με αυτή την εκδοχή, τα είδη επίσης δεν προέκυψαν ποτέ, πάντα υπήρχαν και κάθε είδος έχει μόνο δύο δυνατότητες - είτε αλλαγή αριθμού είτε εξαφάνιση.
Το πρόβλημα της προέλευσης και της εξέλιξης της ζωής είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα και ταυτόχρονα τα λιγότερο μελετημένα ζητήματα που σχετίζονται με τη φιλοσοφία και τη θρησκεία. Σχεδόν σε όλη σχεδόν την ιστορία της ανάπτυξης της επιστημονικής σκέψης, πιστευόταν ότι η ζωή είναι ένα φαινόμενο που δημιουργείται μόνος του.
Βασικές θεωρίες:
1) η ζωή δημιουργήθηκε από τον Δημιουργό σε μια ορισμένη στιγμή - δημιουργισμός (από λατ. δημιουργία -δημιουργία);
2) η ζωή προέκυψε αυθόρμητα από άψυχη ύλη.
3) η ζωή πάντα υπήρχε.
4) η ζωή μεταφέρθηκε στη Γη από το διάστημα.
5) Η ζωή προέκυψε ως αποτέλεσμα της βιοχημικής εξέλιξης.
Σύμφωνα με τη θεωρία δημιουργισμός , η προέλευση της ζωής αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο γεγονός στο παρελθόν που μπορεί να υπολογιστεί. Οι οργανισμοί που κατοικούν στη Γη σήμερα προέρχονται από ξεχωριστά δημιουργημένους βασικούς τύπους ζωντανών όντων. Τα είδη που δημιουργήθηκαν ήταν από την αρχή άριστα οργανωμένα και προικισμένα με την ικανότητα για κάποια μεταβλητότητα εντός συγκεκριμένων ορίων (μικροεξέλιξη).
Θεωρία της αυθόρμητης προέλευσης της ζωήςυπήρχε στη Βαβυλώνα, την Αίγυπτο και την Κίνα ως εναλλακτική λύση στον δημιουργισμό. Ανάγεται στον Εμπεδοκλή και τον Αριστοτέλη: ορισμένα «σωματίδια» της ύλης περιέχουν κάποιο είδος «ενεργητικής αρχής», η οποία, υπό ορισμένες προϋποθέσεις, μπορεί να δημιουργήσει έναν ζωντανό οργανισμό. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι το ενεργό συστατικό είναι ένα γονιμοποιημένο αυγό, το φως του ήλιου, το σάπιο κρέας. Για τον Δημόκριτο η αρχή της ζωής ήταν στη λάσπη, για τον Θαλή στο νερό, για τον Αναξαγόρα στον αέρα.
Με την εξάπλωση του Χριστιανισμού, οι ιδέες της αυθόρμητης δημιουργίας κηρύχθηκαν αιρετικές και για πολύ καιρό δεν μνημονεύτηκαν. Αλλά ο Helmont βρήκε μια συνταγή για να πάρει ποντίκια από σιτάρι και βρώμικα ρούχα. Ο Μπέικον πίστευε ότι η σήψη είναι το μικρόβιο μιας νέας γέννησης. Τις ιδέες της αυθόρμητης δημιουργίας ζωής υποστήριξαν ο Κοπέρνικος, ο Γαλιλαίος, ο Ντεκάρτ, ο Χάρβεϊ, ο Χέγκελ, ο Λαμάρκ, ο Γκαίτε, ο Σέλινγκ.
Ο Λ. Παστέρ το 1860 έδειξε τελικά ότι τα βακτήρια μπορούν να εμφανιστούν σε οργανικά διαλύματα μόνο αν τα είχαν φέρει εκεί νωρίτερα. Και για να απαλλαγούμε από μικροοργανισμούς, είναι απαραίτητη η αποστείρωση, που ονομάζεται παστερίωση . Ως εκ τούτου, ενισχύθηκε η ιδέα ότι ένας νέος οργανισμός μπορεί να είναι μόνο από ζωντανό.
Υποστηρικτές θεωρίες για την αιώνια ύπαρξη της ζωής σκέψου ότι για πάντα υπάρχουσα γηορισμένα είδη αναγκάστηκαν να πεθάνουν ή να αλλάξουν δραματικά τον αριθμό τους σε ορισμένα μέρη λόγω αλλαγών στις εξωτερικές συνθήκες. Δεν έχει αναπτυχθεί μια σαφής ιδέα για αυτό το μονοπάτι, καθώς υπάρχουν ορισμένα κενά και ασάφειες στην παλαιοντολογική καταγραφή της Γης.
Η υπόθεση για την εμφάνιση ζωής στη Γη ως αποτέλεσμα της μεταφοράς ορισμένων μικροβίων της ζωής από άλλους πλανήτες ονομάστηκε πανσπερμία (από τα ελληνικά. τηγάνι- όλοι, όλοι και σπέρμα- σπόρος). Η θεωρία της πανσπερμίας δεν προσφέρει μηχανισμό για την εξήγηση της προέλευσης της ζωής και μετακινεί το πρόβλημα αλλού στο σύμπαν. Έχοντας προέλθει από το διάστημα, η ζωή διατηρήθηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα στην αναβίωση σχεδόν στο Τ= Ο Κ και μεταφέρθηκε στη Γη από μετεωρίτες. Στις αρχές του ΧΧ αιώνα. Ο Arrhenius σκέφτηκε την ιδέα της ραδιοπανσπερμίας. Περιέγραψε πώς σωματίδια ύλης, σωματίδια σκόνης και ζωντανά σπόρια μικροοργανισμών αφήνουν τους κατοικημένους πλανήτες στον παγκόσμιο χώρο. Αυτά, ενώ διατηρούν τη βιωσιμότητά τους, πετούν στο Σύμπαν λόγω ελαφριάς πίεσης και, όταν προσγειωθούν σε έναν πλανήτη με κατάλληλες συνθήκες, ξεκινούν μια νέα ζωή.
Τον περασμένο αιώνα, στη μελέτη της ουσίας των μετεωριτών και των κομητών, ανακαλύφθηκαν πολλοί «πρόδρομοι των ζωντανών» - οργανικές ενώσεις, νερό, φορμαλδεΰδη, κυανογόνα. Οι σύγχρονοι οπαδοί της έννοιας της πανσπερμίας πιστεύουν ότι η ζωή στη Γη δημιουργήθηκε τυχαία ή σκόπιμα από εξωγήινους του διαστήματος. Η υπόθεση της πανσπερμίας συνδέεται με την άποψη των αστρονόμων Ch.
Vikramasingha (Σρι Λάνκα) και F. Hoyle (Μεγάλη Βρετανία). Πιστεύουν ότι στο διάστημα, κυρίως στα σύννεφα αερίου και σκόνης, μέσα σε μεγάλους αριθμούςυπάρχουν μικροοργανισμοί, όπου σχηματίζονται, σύμφωνα με τους επιστήμονες. Περαιτέρω, αυτοί οι μικροοργανισμοί συλλαμβάνονται από κομήτες, οι οποίοι στη συνέχεια, περνώντας κοντά στους πλανήτες, «σπέρνουν τα μικρόβια της ζωής».
ο πρώτος επιστημονική θεωρίασχετικά με την προέλευση των ζωντανών οργανισμών στη Γη δημιουργήθηκε από τον Σοβιετικό βιοχημικό A.I. Oparin. Το 1924, δημοσίευσε έργα στα οποία περιέγραψε ιδέες για το πώς θα μπορούσε να έχει προκύψει ζωή στη Γη. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η ζωή προέκυψε σε συγκεκριμένες συνθήκες αρχαία γη, και θεωρείται ως φυσικό αποτέλεσμα της χημικής εξέλιξης των ενώσεων άνθρακα στο Σύμπαν. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η διαδικασία που οδήγησε στην εμφάνιση της ζωής στη Γη μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια:
1) Η ανάδυση οργανικών ουσιών.
2) Ο σχηματισμός βιοπολυμερών (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες, λιπίδια κ.λπ.) από απλούστερες οργανικές ουσίες.
3) Η εμφάνιση πρωτόγονων αυτοαναπαραγόμενων οργανισμών.
Σε ιδέες για η προέλευση της ζωής ως αποτέλεσμα της βιοχημικής εξέλιξης η ίδια η εξέλιξη του πλανήτη παίζει σημαντικό ρόλο. Η γη υπάρχει για σχεδόν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια και η οργανική ζωή για περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Η νεαρή Γη ήταν ένας καυτός πλανήτης με θερμοκρασία 5 ... 8 103 Κ. Καθώς ψύχθηκε, τα πυρίμαχα μέταλλα και ο άνθρακας συμπυκνώθηκαν, σχηματίζοντας τον φλοιό της γης. Η ατμόσφαιρα της πρωτόγονης Γης ήταν πολύ διαφορετική από τη σύγχρονη. Τα ελαφριά αέρια - υδρογόνο, ήλιο, άζωτο, οξυγόνο, αργό κ.λπ. - δεν συγκρατήθηκαν ακόμη από τον ανεπαρκώς πυκνό πλανήτη, ενώ παρέμειναν βαρύτερες ενώσεις (νερό, αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο).
Όταν η θερμοκρασία της Γης έπεσε κάτω από τους 100ºC, οι υδρατμοί άρχισαν να συμπυκνώνονται, σχηματίζοντας τους ωκεανούς. Αυτή τη στιγμή έλαβε χώρα η βιογονική σύνθεση, δηλαδή στους πρωτεύοντες χερσαίους ωκεανούς κορεσμένους με διάφορα απλά χημικές ενώσεις, «στην πρωτογενή σούπα» υπό την επίδραση ηφαιστειακής θερμότητας, εκκενώσεων κεραυνών, έντονης υπεριώδους ακτινοβολίας και άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων, άρχισε η σύνθεση πιο πολύπλοκων οργανικών ενώσεων και στη συνέχεια βιοπολυμερών. Ο σχηματισμός οργανικών ουσιών διευκολύνθηκε από την απουσία ζώντων οργανισμών -καταναλωτών οργανικών ουσιών- και του κύριου οξειδωτικού παράγοντα - οξυγόνου. Πολύπλοκα μόρια αμινοξέων συνδυάστηκαν τυχαία σε πεπτίδια, τα οποία με τη σειρά τους δημιούργησαν τις αρχικές πρωτεΐνες. Από αυτές τις πρωτεΐνες συντέθηκαν τα πρωτεύοντα ζωντανά πλάσματα μικροσκοπικού μεγέθους.
Το πιο δύσκολο πρόβλημα στο σύγχρονη θεωρίαΗ εξέλιξη είναι η μετατροπή πολύπλοκων οργανικών ουσιών σε απλούς ζωντανούς οργανισμούς. Ο Oparin πίστευε ότι ο καθοριστικός ρόλος στη μετατροπή του άψυχου σε ζωντανό ανήκει στις πρωτεΐνες. Προφανώς, τα μόρια πρωτεΐνης, προσελκύοντας μόρια νερού, σχημάτισαν κολλοειδή υδρόφιλα σύμπλοκα. Η περαιτέρω συγχώνευση τέτοιων συμπλοκών μεταξύ τους οδήγησε στον διαχωρισμό των κολλοειδών από το υδατικό μέσο (coacervation). Στο όριο μεταξύ του coacervate (από λατ. coacervus- θρόμβος, σωρός) και το περιβάλλον παρατάσσει μόρια λιπιδίων - μια πρωτόγονη κυτταρική μεμβράνη. Υποτίθεται ότι τα κολλοειδή θα μπορούσαν να ανταλλάξουν μόρια με το περιβάλλον (ένα πρωτότυπο ετερότροφης διατροφής) και να συσσωρεύσουν ορισμένες ουσίες.
Οι πρώτοι οργανισμοί στη γη ήταν μονοκύτταροι - προκαρυώτες. Μετά από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκαν ευκαρυώτες και με την εμφάνισή τους υπήρχε μια επιλογή φυτικού ή ζωικού τρόπου ζωής, η διαφορά μεταξύ των οποίων έγκειται στη μέθοδο διατροφής και σχετίζεται με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Συνοδεύεται από την είσοδο οξυγόνου στην ατμόσφαιρα· η τρέχουσα περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα στο 21% έφτασε πριν από 25 εκατομμύρια χρόνια ως αποτέλεσμα της εντατικής ανάπτυξης των φυτών.
⇐ Προηγούμενο12
Ημερομηνία δημοσίευσης: 2015-11-01; Διαβάστε: 99 | Παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων σελίδας
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.001 s) ...
«Η σύγχρονη θεωρία για την προέλευση της ζωής στη γη είναι η υπόθεση του A.I. Oparin - J. Haldane "
Τύπος μαθήματος:ένα μάθημα για τη διαμόρφωση και τη βελτίωση της γνώσης.
Είδος μαθήματος:μάθημα αμοιβαίας μάθησης.
Στόχος:να μελετήσει τις κύριες πτυχές της σύγχρονης θεωρίας για την προέλευση της ζωής στη Γη - τις υποθέσεις του A.I. Oparin-J. Haldane.
Καθήκοντα:
- Να διαμορφώσει ένα σύστημα γνώσης μεταξύ των μαθητών σχετικά με τις συνθήκες και τα στάδια εμφάνισης της ζωής στη Γη κατά την πορεία της βιοχημικής εξέλιξης.
- Να βελτιώσει την ικανότητα των μαθητών να συγκρίνουν και να αναλύουν διάφορες υποθέσεις, να τις προσδιορίζουν σωστά σύμφωνα με τα βασικά χαρακτηριστικά τους
- Ξυπνήστε το ενδιαφέρον και τη θετική στάση των μαθητών απέναντι στη βιολογική επιστήμη και την αναζήτηση μιας ολοκληρωμένης θεωρίας για το πρόβλημα της προέλευσης της ζωής στη Γη.
- Πείστε τους μαθητές για τη μοναδικότητα της ζωής ως τρόπου ύπαρξης.
Κορυφαίες έννοιες:χημική εξέλιξη, αβιογονική σύνθεση, συνενώσεις, βιοποίηση.
Διεπιστημονικές συνδέσεις:με την αστρονομία - η έννοια του O.Yu. Schmidt; με τη γεωλογία - ο σχηματισμός και η ανάπτυξη του πλανήτη μας. με την ιστορία - την ανάπτυξη ιδεών σχετικά με την προέλευση της ζωής στη Γη από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. με τη χημεία - ο σχηματισμός οργανικών ουσιών. με οικολογία - ανάπτυξη σχετικών όρων (αυτότροφοι, ετερότροφοι, προκαρυώτες, ευκαρυώτες, αερόβια, αναερόβια κ.λπ.).
1ο στάδιο. οργανωτικό μέρος.
2ο στάδιο. Εισαγωγική συνομιλία.
Δάσκαλος:Στο τελευταίο μάθημα, γνωρίσαμε έναν μεγάλο αριθμό υποθέσεων, θεωριών και εννοιών σχετικά με την προέλευση της ζωής στη Γη. Καθένας από εσάς ετοίμασε μια αναφορά για το υπό μελέτη θέμα. Η δουλειά ήταν πολύ ενδιαφέρουσα. Ας δούμε για άλλη μια φορά και ας θυμηθούμε πώς αναπτύχθηκαν οι ιδέες για το υπό μελέτη πρόβλημα.
3ο στάδιο. Επανάληψη του καλυπτόμενου υλικού (έρευνα).
Ατομική έρευνα: εργασία με κάρτες στον πίνακα.
Αριθμός κάρτας 1.
Πόσο καιρό υπάρχουν ιδέες για την αυθόρμητη δημιουργία οργανισμών. Ποια είναι η αξία του Francesco Redi σε αυτό το θέμα;
Κάρτα αριθμός 2.
Το 1859, η Ακαδημία Επιστημών του Παρισιού καθιέρωσε ένα βραβείο για την προσπάθεια να ρίξει φως στο ζήτημα της προέλευσης της ζωής στη Γη με έναν νέο τρόπο. Ποιος έλαβε αυτό το βραβείο και πότε; Ποια ήταν η αξία του;
Μπροστινή δημοσκόπηση:
1. Όλη η ποικιλία των υποθέσεων ανάγεται σε δύο αμοιβαία αποκλειόμενες απόψεις. Τι?Ονόμασέ τους. Απάντηση: Η βιογένεση είναι «ζωή από ζωή». Abiogenesis - «ζωντανός από μη ζωντανός».
2. Επιπλέον, οι κύριες ιδέες που εξηγούν την προέλευση της ζωής στη Γη μπορούν να ταξινομηθούν σε πέντε τομείς. Τι?Ο δάσκαλος συνιστά να ανατρέξετε στο Παράρτημα 1.
3. Ονομάστε τις κύριες ιδέες.Εξηγώντας την προέλευση της ζωής στη Γη;
Απάντηση:
- Μεταφυσική (η ζωή δημιουργείται από τον Θεό).
- Η θεωρία της πανσπερμίας (ζωή που προέρχεται από το διάστημα).
- Θεωρία της αυθόρμητης δημιουργίας.
- Βιοχημική υπόθεση της Α.Ι. Οπαρίνα.
- Η υπόθεση της γεωλογικής αιωνιότητας της ζωής.
Ο δάσκαλος φέρνει στατιστικά στοιχεία από έρευνα μαθητών Λυκείου. Από τους 87 μαθητές που συμμετείχαν στην έρευνα, 42 άτομα πιστεύουν ότι η ζωή δημιουργήθηκε από τον Θεό. Πιστεύουν στη θεωρία της πανσπερμίας-28. η ζωή γεννήθηκε αυθόρμητα - 5 άτομα. Στη θεωρία του A.I. Oparina - 12 άτομα. Κανείς δεν πιστεύει στη θεωρία της βιογένεσης.
Δάσκαλος:Σχεδόν οι μισοί από τους μαθητές που ερωτήθηκαν πιστεύουν στη χριστιανική θρησκεία, η οποία ήταν πάντα σύμβολο καλοσύνης και ελέους. Και αφού οι νέοι πιστεύουν σε ένα καλό μέλλον, τότε όλα θα πάνε καλά στο κράτος μας.
4. Ποιες ήταν οι απόψεις για την προέλευση της ζωής στην αρχαιότητα;Απάντηση: Η ιδέα της αυθόρμητης δημιουργίας ήταν ευρέως διαδεδομένη στον αρχαίο κόσμο. Αριστοτέλης: Τα σκουλήκια εμφανίζονται από το σάπιο κρέας υπό την επίδραση της «δύναμης ζωής». Ο αρχαίος Ρωμαίος φιλόσοφος Titus Lucretius Carus τον 1ο αιώνα π.Χ. στο έργο On the Nature of Things έγραψε:
«Το να βλέπεις είναι εύκολο.
Σαν από ένα σωρό βρωμερά κοπριά,
Ζωντανά σκουλήκια σέρνονται, αναδύονται…».
5. Μιλήστε μας για το homunculus;Απάντηση: Ο μεσαιωνικός αλχημιστής Παράκελσος τον 16ο αιώνα πρότεινε μια συνταγή για τη δημιουργία ενός μικρού ζωντανού ανθρώπου. Συνέστησε να φυλάσσονται τα ούρα σε αποσύνθεση για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα σε μια κολοκύθα και στη συνέχεια να τα τοποθετούν στο στομάχι του αλόγου, όπου θα αναπτυσσόταν το homunculus. Σε ποιητική μορφή, αυτές οι ιδέες αντικατοπτρίζονται στο λαμπρό έργο του I.V. Γκαίτε "Φάουστ"
6. Ποια είναι η αξία του Μ.Μ. Ο Τερεχόφσκι;Απάντηση: Το 1775 ο Martyn Matveyevich κόλλησε ένα δοχείο με ζωμό και το έβρασε. Ο ζωμός αποθηκεύτηκε για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά δεν εμφανίστηκαν μικροοργανισμοί σε αυτό.
7. Ο μαθητής στον πίνακα απαντά. Αριθμός κάρτας 1.Απάντηση: Οι παραστάσεις διατηρήθηκαν μέχρι τον 19ο αιώνα. Όμως, τον 17ο και 18ο αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν, με τη βοήθεια πειραμάτων, να αποδείξουν την αδυναμία της αυθόρμητης δημιουργίας ζωής. Τον 17ο αιώνα, ο Francesco Redi έκανε πειράματα: (Εικ. Νο. 1.)
- Ωμό κρέας σε κλειστή κατσαρόλα.
- Το ωμό κρέας άνοιξε σε τέσσερα δοχεία, καλυμμένα με μουσελίνα στα τέσσερα. Το Kisei (έμφαση στο γράμμα "I") είναι ένα ελαφρύ ημιδιαφανές βαμβακερό ύφασμα. Αποτέλεσμα: οι προνύμφες μύγας εμφανίστηκαν σε ανοιχτά αγγεία, αλλά δεν εμφανίστηκε αυθόρμητη δημιουργία σε κλειστά αγγεία.
Φιγούρα 1.
8. Πώς σχετίζονταν οι ερωτήσεις σχετικά με την προέλευση της ζωής με την οικογένεια του Κάρολου Δαρβίνου;Απάντηση: Ο Έρασμος Δαρβίνος (ο παππούς του Χ. Δαρβίνου) επέτρεψε επίσης την αυθόρμητη δημιουργία, η διαμάχη ξέσπασε το 1859 μετά τη δημοσίευση μιας πραγματείας από τον γιατρό Pushet για την αυθόρμητη γενιά οργανισμών. Την ίδια χρονιά κυκλοφόρησε το βιβλίο «The Origin of Species» του Καρόλου Δαρβίνου και προέκυψε το ερώτημα «Πώς προέκυψε η ζωή στη Γη;».
9. Ο μαθητής στον πίνακα απαντά στην Κάρτα Νο 2.Απάντηση: Το βραβείο καθιερώθηκε για μια προσπάθεια να ρίξει φως στο ζήτημα της προέλευσης της ζωής στη Γη με έναν νέο τρόπο. Το βραβείο απονεμήθηκε το 1862 στον Λουί Παστέρ. Το πείραμα του Παστέρ: ο ζωμός αποθηκεύτηκε σε δοχείο με λαιμό σχήματος S για αρκετή ώρα και παρέμεινε στείρος, αφού οι μικροοργανισμοί κατακάθισαν στα τοιχώματα του κυρτού σωλήνα και δεν εισήλθαν στον ζωμό. Ωστόσο, μόλις η κάμψη του σωλήνα πλύθηκε με ζωμό, άρχισε η σήψη που προκλήθηκε από μικροοργανισμούς. Ο Λ. Παστέρ απέδειξε την αδυναμία της αυθόρμητης δημιουργίας ζωής. (Εικ. Νο. 2.).
Σχήμα 2.
10. Τι είναι η παστερίωση;Γιατί ονομάζεται αυτή η διαδικασία; Απάντηση: Αυτή είναι μια μέθοδος θανάτωσης μικροβίων σε υγρά και τρόφιμα θερμαίνοντάς τα μία φορά σε θερμοκρασία συνήθως 60-70 ° C με ποικίλους χρόνους έκθεσης από 15 έως 30 λεπτά. Αυτό το όνομα συνδέεται με το όνομα του επιστήμονα που έκανε αυτή την ανακάλυψη. Λουί Παστέρ.
11. Τι γνωρίζετε για την υπόθεση της αιωνιότητας της ζωής;Απάντηση: Ο Σουηδός επιστήμονας Svante August Arrhenius και ο Vladimir Ivanovich Vernadsky πίστευαν ότι η ζωή και οι απαρχές της προήλθαν από το διάστημα. Ονομάζεται θεωρία της πανσπερμίας. Ο ιδρυτής, Γερμανός χημικός Justus Liebig, πρότεινε ότι οι απλούστεροι οργανισμοί ή σπόρια μεταφέρονται από πλανήτη σε πλανήτη με μετεωρίτες.
Δάσκαλος:Και πάλι τίθεται το ερώτημα: «Αν η ζωή δεν προήλθε στη Γη, τότε πώς προήλθε έξω από τη Γη;»
«Η σύγχρονη θεωρία για την προέλευση της ζωής στη γη είναι η υπόθεση του A.I. Oparin - John Bernal.
«Η ζωή είναι αιώνια γνώση. Πάρε το προσωπικό σου και φύγε».
Καθένας από εσάς καταλαβαίνει τα λόγια της επιγραφής με τον δικό του τρόπο. Και στο τέλος του μαθήματος, θα χρειαστεί να απαντήσετε στην ερώτηση: "Γιατί αυτές οι λέξεις λαμβάνονται ως επίγραφο;"
Δάσκαλος:Σήμερα πρέπει να μάθουμε ποια είναι η ουσία της θεωρίας του A.I. Oparin-J. Bernal. Θα εξοικειωθούμε με τους ακόλουθους όρους και τα πλεονεκτήματα των επιστημόνων που έχουν συμβάλει στην ανάπτυξη ιδεών για την προέλευση της ζωής στη Γη. (Εικ. Νο. 3).
Εικόνα #3
Πριν μιλήσουμε για την προέλευση της ζωής στη Γη, ας θυμηθούμε την προέλευση του πλανήτη μας.
Ασκηση!Πηγαίνετε στον μαυροπίνακα και, χρησιμοποιώντας οπτικό υλικό, μιλήστε για την έννοια του Otto Yulievich Schmidt.
(Ένας μαθητής απαντά στον πίνακα)
Το κοινό μπορεί να ανατρέξει στο Παράρτημα 2 και σχέδια Νο. 4, Νο. 5; « Μεγάλη έκρηξη», «Η Γέννηση της Γης», «Πώς προέκυψε η ζωή στη Γη».
Εικόνα #4
Σχέδιο Νο 5
(Ο μαθητής μιλά για την έννοια του O.Yu. Schmidt)
Σύμφωνα με την έννοια του O.Yu. Schmidt πριν από περισσότερα από 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης, ο Ήλιος σχηματίστηκε από ένα σύννεφο αερίου-σκόνης. Από το υπόλοιπο σύννεφο που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο, σχηματίστηκαν οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της Γης.
Αρχικά, η Γη ήταν κρύα, αλλά λόγω της αποσύνθεσης των ραδιενεργών στοιχείων, θερμάνθηκε, η θερμοκρασία στα έντερά της έφτασε πάνω από 1000 ° C. Ως αποτέλεσμα, οι στερεοί βράχοι άρχισαν να λιώνουν και να κατανέμονται με έναν ορισμένο τρόπο: κέντρο - το πιο βαρύ. Και στην επιφάνεια - το ελαφρύτερο. Υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, οι ουσίες εισήλθαν σε χημικές αντιδράσεις.
Η ατμόσφαιρα της Γης εκείνη την εποχή ήταν ανοξική. Περιλάμβανε άζωτο, υδρατμούς, διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, αμμωνία, μεθάνιο κ.λπ. Το ελεύθερο οξυγόνο, το οποίο απελευθερωνόταν από τον μανδύα, καταναλώθηκε γρήγορα με διαδικασίες οξείδωσης.
Μετά ήρθε η περίοδος ψύξης του πλανήτη. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια της Γης έπεσε στους 100° C. Οι υδρατμοί άρχισαν να συμπυκνώνονται στην ατμόσφαιρα και άρχισαν οι έντονες βροχοπτώσεις, οι οποίες κράτησαν για χιλιετίες. Το ζεστό νερό γέμιζε τις κοιλότητες της επιφάνειας της γης.
Δάσκαλος:Έτσι, έχουμε τα νερά του πρωταρχικού ωκεανού στην αρχαία Γη.
Αυτή η έννοια αναπτύχθηκε ή εμβαθύνθηκε στα έργα του το 1924 από τον A.I. Oparin, το 1929 από τον Άγγλο βιολόγο J. Haldane και το 1947 από τον Άγγλο φυσικό John Bernal.
Η διαδικασία σχηματισμού των πρώτων οργανικών ενώσεων στη Γη ονομάζεται χημική εξέλιξη.
(Ας στραφούμε στο Σχ. Νο. 6 και Νο. 7) .. Αυτοί είναι οι κύριοι πίνακες με τους οποίους θα δουλέψουμε στο μάθημα).
Εικόνα #6
Σχέδιο Νο. 7
Δάσκαλος:Ερώτηση νούμερο 1. Στάδια χημικής εξέλιξης (στον πίνακα).
Σήμερα στο μάθημα θα με βοηθήσει μια δημιουργική ομάδα δύο μαθητών.
Πρώτος μαθητής: μιλά για την αβιογενή σύνθεση. ( Ανατρέξτε στο σχ. Νο 5και Παράρτημα 3).
Μη βιολογικό, ή αβιογόνο (από το ελληνικό "α" - αρνητικό σωματίδιο, "BIOS" - ζωή, "γένεση" - προέλευση). Σε αυτό το στάδιο έγιναν χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα της Γης και στα νερά του πρωτογενούς ωκεανού, κορεσμένα με διάφορες ανόργανες ουσίες, υπό συνθήκες έντονης ηλιακής ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια αυτών των αντιδράσεων, απλές οργανικές ουσίες - αμινοξέα, απλοί υδατάνθρακες, αλκοόλες, λιπαρά οξέα, αζωτούχες βάσεις - θα μπορούσαν να σχηματιστούν από ανόργανες ουσίες.
Δάσκαλος: Θα μπορούσαν αυτές οι υποθέσεις να ελεγχθούν με οποιονδήποτε τρόπο;
Δεύτερος μαθητής: μιλά για την εμπειρία του Μίλερ. (Ας στραφούμε στο σχ. Νο. 8)..
Σχέδιο Νο 8
Η δυνατότητα σύνθεσης οργανικών ουσιών από ανόργανες ουσίες στα νερά του πρωτογενούς ωκεανού επιβεβαιώθηκε στα πειράματα του Αμερικανού επιστήμονα S. Miller και των Ρώσων επιστημόνων A.G. Pasynsky και T.E. Pavlovskaya.
Ο Μίλερ σχεδίασε μια εγκατάσταση στην οποία τοποθετήθηκε ένα μείγμα αερίων: μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο, υδρατμοί. Αυτά τα αέρια θα μπορούσαν να αποτελούν μέρος της πρωταρχικής ατμόσφαιρας. Σε άλλο μέρος της συσκευής υπήρχε νερό, το οποίο βράζει. Αέρια και υδρατμοί που κυκλοφορούν στη συσκευή κάτω υψηλή πίεση, εκτέθηκαν σε ηλεκτρικές εκκενώσεις για μια εβδομάδα. Ως αποτέλεσμα, περίπου 150 αμινοξέα σχηματίστηκαν στο μείγμα, μερικά από τα οποία αποτελούν μέρος πρωτεϊνών.
Δάσκαλος:
Ετσι:
1ο στάδιο– αβιογενής σύνθεση οργανικών ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους (βιομονομερή) από ανόργανες ουσίες. (Εμφάνιση στο Σχ. Νο. 6 και Νο. 7).
2ο στάδιο– σχηματισμός βιοπολυμερών, (δείχνετε στο Σχ. Νο. 6)- πολυνουκλεοτίδια, πρωτεϊνικά-λιπιδικά συστήματα κ.λπ.
3ο στάδιο- την εμφάνιση coacervates (probionts).
Δάσκαλος:ιστορία για coacervates. (Παράρτημα 4, Παράρτημα 5): από το λατινικό "coacervus" - θρόμβος, σωρός. Τα μόρια των αμφοτερικών πρωτεϊνών, υπό ορισμένες συνθήκες, μπορούν να συγκεντρωθούν αυθόρμητα και να σχηματίσουν κολλοειδή σύμπλοκα, τα οποία ονομάζονται συνενώσεις. Τα σταγονίδια coacervate σχηματίζονται με ανάμιξη δύο διαφορετικών πρωτεϊνών. Ένα διάλυμα μιας πρωτεΐνης σε νερό είναι διαφανές. Κατά την ανάμειξη διαφορετικών πρωτεϊνών, το διάλυμα γίνεται θολό· κάτω από ένα μικροσκόπιο, οι σταγόνες που επιπλέουν στο νερό είναι ορατές σε αυτό. Τέτοιες σταγόνες coacervates θα μπορούσαν να έχουν προκύψει στα νερά του πρωτεύοντος ωκεανού, όπου βρίσκονταν διάφορες πρωτεΐνες.
Ορισμός:Τα coacervates είναι συστήματα οργανικών ουσιών διαχωρισμένων φάσεων. (probionts, πρωτοοργανισμοί). (Δείξε στο σχήμα. Παράρτημα 5).
Οι σταγόνες Coacervate μπορούν να χρησιμεύσουν ως μοντέλα πρωτογενών προβιολογικών συστημάτων - probionts.
4ο στάδιο- την εμφάνιση μορίων νουκλεϊκών οξέων ικανών να αναπαραχθούν αυτοδύναμα.
5ο στάδιο.Βήμα-βήμα επανάληψη - εμπέδωση.
Ερωτήσεις
1. Δώστε έναν ορισμό: χημική εξέλιξη (αυτή είναι η διαδικασία σχηματισμού οργανικών ενώσεων στη Γη).
2. Να ονομάσετε τα στάδια της χημικής εξέλιξης.
- βιογονική σύνθεση βιομονομερών.
- σύνθεση βιοπολυμερών;
- η εμφάνιση κοκοροειδών.
- την εμφάνιση μορίων νουκλεϊκών οξέων ικανών αυτοαναδιπλασιασμού.
3. Ποιος επιβεβαίωσε πειραματικά την αβιογονική σύνθεση; (S. Miller, A.G. Pasynsky, T.E. Pavlovskaya).
4. Τι είναι τα coacervates;
(Πρόκειται για συστήματα οργανικών ουσιών διαχωρισμένων φάσεων).
Δάσκαλος:Ωστόσο, οι διαδικασίες της χημικής εξέλιξης δεν εξηγούνται. Πώς προέκυψαν οι ζωντανοί οργανισμοί.
Οι διαδικασίες που οδήγησαν στη μετάβαση από το άψυχο στο ζωντανό J. Bernal ονομάστηκαν βιοποίηση.
Ορισμός:Η βιοποίηση είναι η μετάβαση από το άψυχο στο ζωντανό.
Τα στάδια της βιοποίησης υποτίθεται ότι θα οδηγούσαν στην εμφάνιση των πρώτων ζωντανών οργανισμών.
Τα κύρια στάδια της βιοποίησης:
- ο σχηματισμός μεμβρανών στα κοψίματα,
- η εμφάνιση της ικανότητας αυτοαναπαραγωγής,
- την εμφάνιση μεταβολισμού
- την εμφάνιση φωτοσύνθεσης
- εμφάνιση αναπνοής οξυγόνου. (εμφάνιση στο τραπέζι).
Ασκηση:οι μαθητές εργάζονται σε ζευγάρια. Για κάθε πίνακα, ο δάσκαλος εκδίδει μια λίστα ερωτήσεων σε χαρτί. Κάθε μίνι-ομάδα απαντά σε ερωτήσεις. Η απάντηση πρέπει να βρεθεί στο κείμενο του σχολικού βιβλίου.
- Πώς σχηματίζονται οι κυτταρικές μεμβράνες στα συνενώσεις; Τι θετικό έχει αυτό; (Με την ευθυγράμμιση των μορίων λιπιδίων στην επιφάνεια των κοκαλισμάτων. Αυτό εξασφάλιζε τη σταθερότητα του σχήματός τους)
- Γιατί κατέστη δυνατή η ικανότητα αυτο-αναπαραγωγής σε κοκοροΐνες; (Λόγω της συμπερίληψης μορίων νουκλεϊκού οξέος στα κοκοτσακοειδή)
- Τι είδους τροφή είχαν τα πρώτα πλάσματα; Γιατί; (Ο τρόπος διατροφής είναι ετερότροφος, αφού στα νερά του πρωτογενούς ωκεανού υπήρχαν πολλές έτοιμες οργανικές ουσίες)
- Ποιος ήταν ο λόγος για την εμφάνιση των αυτότροφων οργανισμών; (Ο αριθμός των ζωντανών οργανισμών αυξήθηκε και ο ανταγωνισμός εντάθηκε. Μερικοί οργανισμοί ανέπτυξαν την ικανότητα να συνθέτουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Τα αυτότροφα προέκυψαν χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ήλιου (φωτοσύνθεση) ή την ενέργεια μιας χημικής αντίδρασης (χημεοσύνθεση)
- Γιατί οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί ήταν αναερόβιοι; (Πιθανώς, δεν υπήρχε ακόμα οξυγόνο στο υδάτινο περιβάλλον)
- Γιατί προέκυψε η αερόβια αναπνοή; (Η αερόβια αναπνοή προέκυψε επειδή η έλευση της φωτοσύνθεσης οδήγησε στη συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα)
- Γιατί κατέστη δυνατό για τους οργανισμούς να αναδυθούν από το νερό στη γη; (Αρχικά αναπτύχθηκε ζωή στα νερά του ωκεανού, αφού η υπεριώδης ακτινοβολία είχε αρνητική επίδραση σε αυτά. Και η εμφάνιση του στρώματος του όζοντος ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης οξυγόνου στην ατμόσφαιρα δημιούργησε τις προϋποθέσεις για την απόρριψη)
Τελευταίο βήμα επαλήθευσης εργασίας με εκτεταμένες επεξηγήσεις
Δάσκαλος!Με βάση όλα όσα ειπώθηκαν, πρέπει να βγάλουμε ένα συμπέρασμα.
Η πιο κοινή υπόθεση για την προέλευση της ζωής στη Γη είναι η υπόθεση Oparin-Bernal.
Η ζωή προέκυψε φυσικά από ανόργανη ύλη. Της βιολογικής εξέλιξης προηγήθηκε η χημική εξέλιξη.
Διάψευση (αντίπαλοι της θεωρίας).
Δάσκαλος.Σε καμία περίπτωση δεν θέλω να διαγράψω όλα τα παραπάνω, αλλά αυτή η θεωρία έχει και αντιπάλους.
Ένας από αυτούς είναι ο Fred Hoyle, ένας αστρονόμος. Πρόσφατα είπε ότι η ιδέα της ζωής ως αποτέλεσμα των τυχαίων αλληλεπιδράσεων των μορίων που περιγράφηκαν παραπάνω είναι «το ίδιο γελοία και απίθανη όσο ο ισχυρισμός ότι ένας τυφώνας που έπληξε μια χωματερή θα μπορούσε να οδηγήσει στη συναρμολόγηση ενός Boeing 747».
Το πιο δύσκολο πράγμα για την υπόθεση Oparin-Bernal είναι να εξηγήσει την εμφάνιση της ικανότητας των ζωντανών συστημάτων να αναπαράγονται. Οι υποθέσεις για αυτό το ζήτημα δεν είναι ακόμα πειστικές. Οι λεπτομέρειες της μετάβασης από σύνθετες άψυχες ουσίες σε απλούς οργανισμούς καλύπτονται από μυστήριο.
Αυτή η ερώτηση είναι ένα «κενό σημείο» στη βιολογική επιστήμη.
Δάσκαλος:Παιδιά! Απάντηση. Παρακαλώ, μια ερώτηση. δίνεται στην αρχή του μαθήματος. Γιατί οι λέξεις που είναι γραμμένες στον πίνακα είναι η επίγραφη;
Μαθητης σχολειου:Μάλλον γιατί ο καθένας μας έχει το δικό του μονοπάτι στη ζωή.
Δάσκαλος:Ναί. Φυσικά! Ο καθένας από εσάς έχει το δικό του μονοπάτι στη ζωή. Όλοι αυτοί θα είναι διαφορετικοί. Και ίσως κάποιος από εσάς γίνει επιστήμονας - βιολόγος και λύσει το πρόβλημα που προσπαθήσαμε να λύσουμε σε αυτό το μάθημα. Θα ήθελα να σας πω αποχωριστικά λόγια και να εκφραστώ με τα λόγια της Μητέρας Τερέζας. Η Μητέρα Τερέζα (Agnes Gonja Boyadzhiu, γεννημένη στα Σκόπια της σύγχρονης Γιουγκοσλαβίας, χρόνια ζωής 1910-1997) είναι μια γυναίκα που ασχολήθηκε ακούραστα με φιλανθρωπικό έργο. Η καθολική καλόγρια, γνωστή σε όλο τον κόσμο για το ιεραποστολικό της έργο, τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1979. Αυτό το όνομα έχει ήδη γίνει γνωστό όνομα. Όμως ο κόσμος τη θυμάται.
Η ζωή είναι μια ευκαιρία, χρησιμοποίησέ την
Η ζωή είναι ομορφιά, θαυμάστε την
Η ζωή είναι ένα όνειρο, κάνε το πραγματικότητα
Η ζωή είναι ένα παιχνίδι, παίξε το».
Περίληψη μαθήματος:Από όσα ειπώθηκαν σήμερα, μπορούμε να συμπεράνουμε.
Η πιο κοινή υπόθεση του A.I. Oparin - J. Bernal, σύμφωνα με την οποία η ζωή στη γη προέκυψε φυσικά από ανόργανη ύλη, της βιολογικής εξέλιξης προηγήθηκε η χημική εξέλιξη, η οποία περιελάμβανε μια σειρά από στάδια.
Η μετάβαση από το άψυχο στο ζωντανό είναι βιοποίηση.
Δάσκαλος:Ευχαριστώ όλους. Δούλεψε ενεργά: (λίστα). Λίγοι απάντησαν (λίστα).
Εκτίθενται: 9 - "5", 12-"4", 3-"3".
Βιβλιογραφία:
- Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. Γενική βιολογία". Εγχειρίδιο για τα εκπαιδευτικά ιδρύματα της 10ης τάξης. Υπό την αντίδραση του Γ.Μ. Dymshits. Μόσχα: Prosveshchenie, 2001.
- Belyaev D.K. «Γενική Βιολογία». Εγχειρίδιο για τις τάξεις 10-11 εκπαιδευτικών ιδρυμάτων. Υπό την έκδοση του Dymshits - Μόσχα, Εκπαίδευση, 2001.
- Myagkova A.N., Komissarov B.D. «Μέθοδοι διδασκαλίας της γενικής βιολογίας». Ένας οδηγός για εκπαιδευτικούς. Μόσχα: Prosveshchenie, 1973.
- Kulev A.V. «Γενική Βιολογία» Τάξη 10, εγχειρίδιο. Αγία Πετρούπολη: Ισοτιμία, 2001.
- Oparin AI. «Η καταγωγή της ζωής». Μόσχα: Young Guard, 1954.
- Μάθιους Ρούπερτ Πώς ξεκίνησε η ζωή. Από τη σειρά βιβλίων «Τι ήταν πριν από την εποχή μας». Βόλγκογκραντ: "Βιβλίο", 1992.
