Clasa 10
tip de lecție - combinate
Metode: parțial exploratorie, prezentare problematică, explicativă și ilustrativă.
Ţintă:
Formarea la studenți a unui sistem holistic de cunoștințe despre fauna sălbatică, organizarea sistemică și evoluția acesteia;
Capacitatea de a oferi o evaluare motivată a noilor informații privind aspectele biologice;
Educație pentru responsabilitate civică, independență, inițiativă
Sarcini:
Educational: despre sisteme biologice (celulă, organism, specie, ecosistem); istoria dezvoltării ideilor moderne despre fauna sălbatică; descoperiri remarcabile în știința biologică; rolul științei biologice în modelarea tabloului modern al științei naturale a lumii; metode de cunoaștere științifică;
Dezvoltare creativitatea în procesul de învățare realizări remarcabile biologia, inclusă în cultura universală; modalități complexe și contradictorii de dezvoltare a viziunilor științifice moderne, ideilor, teoriilor, conceptelor, diverselor ipoteze (despre esența și originea vieții, om) în cursul lucrului cu diverse surse de informare;
Cresterea convingere în posibilitatea de a cunoaște animale sălbatice, nevoia de atitudine atentă la mediul natural, sănătatea proprie; respectul pentru opinia adversarului atunci când se discută problemele biologice
CERINȚE PENTRU REZULTATELE ÎNVĂȚĂRII-UUD
Rezultatele personale ale învățării biologiei:
1. educația identității civile ruse: patriotism, dragoste și respect pentru Patrie, un sentiment de mândrie pentru patria lor; conștientizarea etniei cuiva; asimilarea valorilor umaniste și tradiționale ale multinaționale societatea rusă; promovarea simțului responsabilității și datoriei față de Patria Mamă;
2. formarea unei atitudini responsabile față de învățare, pregătirea și capacitatea elevilor de autodezvoltare și autoeducare bazată pe motivația pentru învățare și cunoaștere, alegerea conștientă și construirea unei traiectorii individuale de educație ulterioare bazată pe orientarea în lumea profesiilor și preferințele profesionale, ținând cont de interesele cognitive sustenabile;
Rezultatele învățării meta-subiectelor în biologie:
1. capacitatea de a determina în mod independent scopurile învățării, de a stabili și de a formula noi sarcini pentru sine în studiu și activitatea cognitivă, de a dezvolta motivele și interesele activității cognitive;
2. însuşirea componentelor cercetării şi activitati ale proiectului, inclusiv capacitatea de a vedea problema, de a ridica întrebări, de a formula ipoteze;
3. capacitatea de a lucra cu diferite surse de informații biologice: găsirea informațiilor biologice din diverse surse (text manual, literatura științifică populară, dicționare biologiceși directoare), analizează și
evalua informatiile;
cognitive: selectarea caracteristicilor esențiale ale obiectelor și proceselor biologice; aducerea de dovezi (argumentare) a rudeniei umane cu mamiferele; relația dintre om și mediu; dependența sănătății umane de starea mediului; necesitatea de a proteja mediul; însuşirea metodelor ştiinţei biologice: observarea şi descrierea obiectelor şi proceselor biologice; stabilirea experimentelor biologice și explicarea rezultatelor acestora.
de reglementare: capacitatea de a planifica în mod independent modalități de atingere a obiectivelor, inclusiv cele alternative, de a alege în mod conștient cele mai eficiente modalități de rezolvare a problemelor educaționale și cognitive; capacitatea de a organiza cooperare educațională și activități comune cu profesorul și colegii; lucrați individual și în grup: găsiți decizie comunăși rezolva conflictele pe baza coordonării pozițiilor și luând în considerare interesele; formarea și dezvoltarea competențelor în domeniul utilizării tehnologiilor informației și comunicațiilor (denumite în continuare competențe TIC).
Comunicativ: formare competenta comunicativaîn comunicarea și cooperarea cu semenii, înțelegerea caracteristicilor socializării de gen în adolescență, activități sociale utile, educaționale și de cercetare, creative și de altă natură.
Tehnologie : Salvarea sănătății, problematică, educație pentru dezvoltare, activități de grup
Receptii: analiza, sinteza, concluzia, transferul de informatii de la un tip la altul, generalizare.
În timpul orelor
Obiectivele OSI
Arătați rolul experimentului în rezolvarea disputelor științifice despre originea vieții.
Utilizati in proces educațional funcţia educaţională şi educativă a experimentului ca metodă de predare.
Să-i învețe pe elevi să găsească modele biologice prin analizarea unor fapte individuale într-o anumită secvență logică.
Ce trebuie să știe profesorul despre experiment
Declarația scopului experimentului
Planificarea experimentului
Asamblarea schemei de experiment
Descrierea fenomenelor și proceselor observate în experiment
Ipoteză
Aplicarea cunoștințelor în rezolvarea problemelor experimentale.
Raționament și demonstrație inductivă și deductivă
Ce trebuie să știe elevii despre experiment
Diferența dintre experiment și observație
Scop (ceea ce vrem să aflăm)
Mută (ce facem pentru asta)
Concluzii (ceea ce am aflat)
Ipoteze despre originea vieții
Ce este viața?
Răspuns. Viața este un mod de a fi al unor entități (organisme vii) dotate cu activitate internă, un proces de dezvoltare a corpurilor de structură organică cu predominanță constantă a proceselor de sinteză asupra proceselor de dezintegrare, stare deosebită a materiei realizată datorită următoarelor proprietăți. Viața este un mod de existență a corpurilor proteice și acizi nucleici, al cărui punct esenţial este schimbul constant de substanţe cu mediu inconjurator, iar odată cu încetarea acestui schimb, încetează și viața.
2. Ce ipoteze despre originea vieții cunoașteți?
Răspuns. Diverse idei despre originea vieții pot fi grupate în cinci ipoteze:
1) creaționism - creație divină a celor vii;
2) generarea spontană - organismele vii iau naștere spontan din materie nevie;
3) ipoteza unei stări staţionare - viaţa a existat dintotdeauna;
4) ipoteza panspermiei - viața este adusă planetei noastre din exterior;
5) ipoteza evoluției biochimice - viața a apărut ca urmare a unor procese care sunt supuse unor procese chimice și legi fizice. În prezent, majoritatea oamenilor de știință susțin ideea originii abiogene a vieții în procesul de evoluție biochimică.
3. Care este principiul de bază metodă științifică?
Răspuns. Metoda științifică este un ansamblu de tehnici și operații utilizate în construirea unui sistem de cunoștințe științifice. Principiul de bază al metodei științifice este să nu iei nimic de bun. Orice afirmație sau respingere a ceva ar trebui verificată.
4. De ce ideea originii divine a vieții nu poate fi nici confirmată, nici respinsă?
Răspuns. Procesul de creație divină a lumii este conceput ca având loc o singură dată și, prin urmare, inaccesibil pentru cercetare. Știința se ocupă doar de acele fenomene care pot fi observate și studiu pilot. Prin urmare, din punct de vedere științific, ipoteza originii divine a viețuitoarelor nu poate fi nici dovedită, nici infirmată. Principiul principal al metodei științifice este „a nu lua nimic de bun”. Prin urmare, logic nu poate exista nicio contradicție între explicația științifică și cea religioasă a originii vieții, deoarece aceste două sfere de gândire se exclud reciproc.
5. Care sunt principalele prevederi ale ipotezei Oparin-Haldane?
Răspuns. În condițiile moderne, apariția ființelor vii din natura neînsuflețită este imposibilă. Abiogenă (adică, fără participarea organismelor vii), apariția materiei vii a fost posibilă numai în condițiile atmosferei antice și absența organismelor vii. Compoziția atmosferei antice includea metan, amoniac, dioxid de carbon, hidrogen, vapori de apă și alți compuși anorganici. Sub influența descărcărilor electrice puternice, a radiațiilor ultraviolete și a radiațiilor mari, din aceste substanțe ar putea apărea compuși organici, care s-au acumulat în ocean, formând o „supă primordială”. În „supa primară” de biopolimeri au format complexe multimoleculare - coacervate. Ionii metalici, care au acționat ca primii catalizatori, au intrat în picăturile coacervate din mediul extern. Din sumă uriașă compușii chimici prezenți în „supa primordială”, au fost selectate cele mai eficiente combinații de molecule catalitic, care au dus în cele din urmă la apariția enzimelor. Moleculele de lipide s-au aliniat la granița dintre coacervate și mediul extern, ceea ce a dus la formarea unei membrane celulare primitive. La o anumită etapă, probionții proteici au inclus acizi nucleici, creând complexe unice, ceea ce a dus la apariția unor proprietăți vii precum auto-reproducția, conservarea informațiilor ereditare și transmiterea acesteia la generațiile ulterioare. Probionții, al căror metabolism a fost combinat cu capacitatea de a se auto-reproduce, pot fi deja considerați ca procelule primitive, a căror dezvoltare ulterioară a avut loc în conformitate cu legile evoluției materiei vii.
6. Ce dovezi experimentale pot fi date în favoarea acestei ipoteze?
Răspuns. În 1953, această ipoteză a lui A. I. Oparin a fost confirmată experimental de experimentele savantului american S. Miller. În instalația pe care a creat-o, au fost simulate condițiile care probabil existau în atmosfera primară a Pământului. În urma experimentelor s-au obținut aminoacizi. Experimente similare au fost repetate de multe ori în diverse laboratoare și au făcut posibilă demonstrarea posibilității fundamentale de a sintetiza practic toți monomerii principalilor biopolimeri în astfel de condiții. Ulterior, s-a constatat că, în anumite condiții, este posibil să se sintetizeze biopolimeri organici mai complecși din monomeri: polipeptide, polinucleotide, polizaharide și lipide.
7. Care este diferența dintre ipoteza lui A. I. Oparin și ipoteza lui J. Haldane?
Răspuns. J. Haldane a înaintat și ipoteza originii abiogene a vieții, dar, spre deosebire de A.I.Oparin, a acordat prioritate nu proteinelor - sisteme coacervate capabile de metabolism, ci acizilor nucleici, adică sistemelor macromoleculare capabile de autoreproducere.
8. Ce argumente dau adversarii când critică ipoteza Oparin-Haldane?
Răspuns. Ipoteza Oparin-Haldane are și o latură slabă, care este subliniată de adversarii săi. În cadrul acestei ipoteze, nu se poate explica problema principală: cum s-a produs saltul calitativ de la neînsuflețit la viu. Într-adevăr, pentru auto-reproducția acizilor nucleici sunt necesare proteine enzimatice, iar pentru sinteza proteinelor, acizi nucleici.
9. Dați posibile argumente „pentru” și „împotrivă” ipotezei panspermiei.
Răspuns. Argumente pentru:
Viața la nivelul procariotelor a apărut pe Pământ aproape imediat după formarea ei, deși distanța (în ceea ce privește diferența de nivel de complexitate de organizare) dintre procariote și mamifere este comparabilă cu distanța de la supa primordială la paryote;
În cazul originii vieții pe orice planetă a galaxiei noastre, aceasta, așa cum arată, de exemplu, estimările lui A.D. Panov, poate „infecta” întreaga galaxie pe o perioadă de doar câteva sute de milioane de ani;
Descoperiri în unele meteoriți de artefacte care pot fi interpretate ca rezultat al activității microorganismelor (chiar înainte ca meteoritul să lovească Pământul).
Ipoteza panspermiei (viața este adusă pe planeta noastră din exterior) nu răspunde la întrebarea principală despre cum a apărut viața, ci transferă această problemă într-un alt loc din Univers;
Tăcerea radio completă a Universului;
Din moment ce s-a dovedit că întregul nostru Univers are doar 13 miliarde de ani (adică întregul nostru Univers este de doar 3 ori mai vechi (!) Față de planeta Pământ), atunci a mai rămas foarte puțin timp pentru originea vieții undeva departe. .. Cea mai apropiată stea de noi, a-centauri, este 4 sv. al anului. Un luptător modern (4 viteze de sunet) va zbura către această stea ~ 800.000 de ani.
Teoriile materialiste ale originii vieții
Problema originii vieții nu există pentru teoriile eternității vieții din simplul motiv că aceste teorii șterg distincțiile care există între viu și neviu. Întrucât aceste teorii provin din unitatea complexului viu-neviu, pentru ele nu se pune problema originii uneia din cealaltă. Situația este cu totul diferită dacă acceptăm existența unor diferențe specifice între materia vie și cea nevie - în acest caz se pune problema originii acestor diferențe de la sine. Rezolvarea acestei întrebări, desigur, este indisolubil legată de ideile care există despre natura diferențelor dintre materia neînsuflețită și organismele vii.
Întrebarea originii vieții pentru Pfluger, ca și pentru oamenii de știință moderni, sa redus la problema originii substanțelor proteice și a organizării lor interne, care este diferența caracteristică dintre proteinele „protoplasmei” vii. În consecință, autorul examinează diferențele dintre proteina „vie” și „moartă”, dintre care principala este instabilitatea proteinei „vii”, capacitatea acesteia de a se schimba, în contrast cu proteina inertă „moartă”. Aceste proprietăți ale unei proteine „vii” în timpul lui Pfluger au fost atribuite prezenței oxigenului în molecula proteică. Acest punct de vedere este acum considerat învechit. Din alte idei despre diferențele dintre proteinele „vii” și „moarte”, omul de știință se oprește asupra conținutului grupului de cianogen (CM) din molecula proteinei „vii” și, în consecință, încearcă să creeze o idee despre originea acestui radical, principalul pentru molecula proteică. În conformitate cu aceasta, cercetătorul crede că compușii de cianură au apărut într-un moment în care Pământul era o masă topită sau încinsă. La aceste temperaturi acești compuși pot fi obținuți în laborator. prin mijloace artificiale. Ulterior, când suprafața pământului s-a răcit, compușii cianogeni cu apă și alte substanțe chimice au dus la formarea
substanţe proteice dotate cu proprietăţi „vitale”.
În teoria lui Pfluger, acum depășită, abordarea materialistă a problemei originii vieții și izolarea proteinei ca cea mai importantă componentă a protoplasmei sunt valoroase. Originea substanțelor proteice poate fi imaginată în alt mod. Și într-adevăr,
La scurt timp după Pfluger, au existat și alte încercări de a aborda rezolvarea acestei probleme din partea biochimică. O astfel de încercare este teoria învățării limbii engleze.
leg J. Ellen (1899).
Prima apariție a compușilor azotați pe Pământ, spre deosebire de Pfluger, Ellen datează din perioada în care vaporii de apă s-au condensat în apă din cauza răcirii și au acoperit suprafața Pământului. S-au dizolvat în apă sărurile metalice, care au o importanță capitală pentru formarea și activitatea proteinei. De asemenea, conținea o anumită cantitate de dioxid de carbon, care a intrat în combinație cu oxizi de azot și amoniac. Cele mai recente
s-ar putea forma în timpul descărcărilor electrice care au avut loc într-o atmosferă care conține azot.
Deja aceste teorii, datând de la sfârșitul secolului trecut, conturează clar direcția principală în care se dezvoltă problema apariției
în viaţă.
Munca independentă a elevilor (la discreția profesorului.)
„Studiul întrebării despre originea microorganismelor: generație spontană sau biogeneză?” (după N. Green).
Scopul experimentului: de a repeta studiile lui Spallanzani, de a da o evaluare obiectivă a teoriilor generației spontane sau biogenezei.
Experiență: 4 eprubete sterile cu 15 ml bulion nutritiv.
Și un cuplu:
eprubetă - deschisă, nu încălzită.
eprubetă - închisă (cu vată și folie), neîncălzită,
cuplu B:
eprubetă - deschisă, încălzită într-o baie de apă clocotită timp de 10 min.
eprubetă - închisă (cu vată și folie), încălzită într-o baie de apă clocotită timp de 10 min.
Puneți toate tuburile timp de 10 zile la 32°C.
Rezultate: Examinați o picătură de bulion la microscop, scârțâiți rezultatele.
constatări
1. Formulați o ipoteză care ar putea explica apariția microorganismelor în bulionul nutritiv.
Ce factor distinge tuburile 1 și 2, 3 și 4?
Care este diferența dintre perechile A și B?
Ce eprubete servesc drept controale?
Crezi că acest experiment îndeplinește toate cerințele pentru cercetarea științifică?
teoriiaparițiaviaţă
Resurse
V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA MANUAL „BIOLOGIE” PENTRU INSTITUȚII DE ÎNVĂȚĂMÂNT GENERAL (clasele 10-11).
AP Plekhov Biologie cu fundamentele ecologiei. Seria „Manuale pentru universități. Literatură specială.
O carte pentru profesori Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Biologie: modele generale.
Gazduire prezentare
Cea mai populară în rândul oamenilor de știință moderni este ipoteza Oparin-Haldane despre originea vieții pe Pământ. Conform ipotezei, viața a apărut din materie neînsuflețită (abiogen) ca urmare a unor reacții biochimice complexe.
Reguli
Pentru a vorbi pe scurt despre ipoteza originii vieții, este necesar să evidențiem trei etape în dezvoltarea vieții conform Oparin:
- apariția compusi organici;
- formarea compușilor polimerici (proteine, lipide, polizaharide);
- apariţia unor organisme primitive capabile de reproducere.
Orez. 1. Schema de evolutie dupa Oparin.
Biogene, adică evoluţia biologică, a fost precedată de evoluţia chimică, care a avut ca rezultat formarea de substanțe complexe. Formarea lor a fost influențată de atmosfera anoxică a Pământului, ultraviolete, descărcări de fulgere.
Biopolimerii au apărut din substanțe organice, care s-au format în forme de viață primitive (probionți), separate treptat de mediul extern printr-o membrană. Apariția acizilor nucleici în probionți a contribuit la transmiterea informațiilor ereditare și la complicarea organizării. Ca urmare a lungi selecție naturală au rămas doar acele organisme capabile de reproducere cu succes.
Orez. 2. Probionți.
Probionții sau procelulele nu au fost încă obținute experimental. Prin urmare, nu este complet clar cum o acumulare primitivă de biopolimeri ar putea trece de la o ședere neînsuflețită în bulion la reproducere, nutriție și respirație.
Poveste
Ipoteza Oparin-Haldane a parcurs un drum lung și a fost criticată de mai multe ori. Istoria formării ipotezei este descrisă în tabel.
TOP 2 articolecare citesc împreună cu asta
|
An |
Om de stiinta |
Evenimente principale |
|
Biologul sovietic Alexander Ivanovici Oparin |
Principalele prevederi ale ipotezei lui Oparin au fost formulate pentru prima dată în cartea sa „Originea vieții”. Oparin a sugerat că biopolimerii (compuși cu greutate moleculară mare) dizolvați în apă, sub influența factorilor externi, pot forma picături coacervate sau coacervate. Acestea sunt substanțe organice adunate împreună, care sunt separate condiționat de mediul extern și încep să mențină metabolismul cu acesta. Procesul de coacervare - separarea soluției cu formarea de coacervate - este etapa anterioară a coagulării, adică. lipindu-se împreună particule mici. În urma acestor procese, aminoacizii au apărut din „bulionul primar” (termenul lui Oparin) - baza organismelor vii. |
|
|
Biologul britanic John Haldane |
Indiferent de Oparin, el a început să dezvolte opinii similare asupra problemei originii vieții. Spre deosebire de Oparin, Haldane a presupus că în loc de coacervate s-au format substanțe macromoleculare capabile de reproducere. Haldane credea că primele astfel de substanțe nu erau proteine, ci acizi nucleici. |
|
|
Chimistul american Stanley Miller |
Ca student, a recreat un mediu artificial pentru obținerea de aminoacizi din materie neînsuflețită ( substanțe chimice). Experimentul Miller-Urey a simulat condițiile Pământului în baloane interconectate. Baloanele au fost umplute cu un amestec de gaze (amoniac, hidrogen, monoxid de carbon), asemănător ca compoziție cu atmosfera timpurie a Pământului. Într-o parte a sistemului era apă fierbinte constant, ai cărei vapori erau supuși la descărcări electrice (imitația fulgerului). Răcire, aburul s-a acumulat sub formă de condens în tubul inferior. După o săptămână de experimente continue, în balon s-au găsit aminoacizi, zaharuri, lipide. |
|
|
Biologul britanic Richard Dawkins |
În cartea sa The Selfish Gene, el a sugerat că nu s-au format picături coacervate în supa primordială, ci molecule capabile de reproducere. A fost suficient ca o moleculă să apară pentru ca copiile ei să umple oceanul |
Orez. 3. Experimentul lui Miller.
Experimentul lui Miller a fost criticat în mod repetat și nu este pe deplin recunoscut ca o confirmare practică a teoriei Oparin-Haldane. Principala problemă este obținerea din amestecul format de substanțe organice care formează baza vieții.
Ce am învățat?
Din lecție am aflat despre esența ipotezei originii vieții pe Pământul Oparin-Haldane. Conform teoriei, substanțele macromoleculare (proteine, grăsimi, carbohidrați) au apărut din materia neînsuflețită ca urmare a unor reacții biochimice complexe sub influența mediului extern. Ipoteza a fost testată pentru prima dată de Stanley Miller, care a recreat condițiile Pământului înainte de originea vieții. Ca rezultat, s-au obținut aminoacizi și alte substanțe complexe. Cu toate acestea, modul în care au fost reproduse aceste substanțe a rămas neconfirmat.
Test cu subiecte
Raport de evaluare
Rata medie: 4.4. Evaluări totale primite: 108.
Ipoteza originii vieții pe Pământ, propusă de celebrul biochimist rus Academician A. I. Oparin (1894-1980) și biochimistul englez J. Haldane (1892-1964), a primit cea mai mare recunoaștere și răspândire în secolul al XX-lea. Esența ipotezei lor, formulată de ei independent unul de altul în 1924-1928. și dezvoltată în timpul următor, se reduce la existența pe Pământ a unei perioade lungi de formare abiogenă a unui număr mare de compuși organici. Aceste substanțe organice au saturat apele oceanelor antice, formând (după J. Haldane) așa-numita „ciorbă primară”. Ulterior, din cauza numeroaselor procese de scufundare locală și de uscare a oceanelor, concentrația „supei primare” ar putea crește de zeci și sute de ori. Aceste procese au avut loc pe fondul activității vulcanice intense, descărcări frecvente de fulgere în atmosferă și radiații cosmice puternice. În aceste condiții, ar putea exista o complicație treptată a moleculelor de substanțe organice, apariția unor proteine simple, polizaharide, lipide, acizi nucleici. De-a lungul multor sute și mii de ani, aceștia ar putea forma cheaguri de materie organică (coacervate). În condițiile atmosferei reducătoare a Pământului, coacervatele nu s-au prăbușit, a avut loc o complicație treptată a acestora, iar la un anumit moment de dezvoltare, din ele s-au putut forma primele organisme primitive (probionți). Această ipoteză a fost acceptată și dezvoltată în continuare de mulți oameni de știință. tari diferite, iar în 1947, omul de știință englez John Bernal a formulat ipoteza biopoiezei. El a identificat trei etape principale în formarea vieții: 1) apariția abiogenă a monomerilor organici; 2) formarea polimerilor biologici; 3) dezvoltarea structurilor membranare și a primelor organisme.
Să luăm în considerare pe scurt procesele și etapele biopoiezei.
Prima etapă a biopoiezei a fost o serie de procese numite evoluție chimică, care au dus la apariția probionților - primele ființe vii. Durata sa este estimată de diferiți oameni de știință între 100 și 1000 de milioane de ani. Aceasta este preistoria vieții pe planeta noastră.
Pământul ca planetă a apărut cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă (conform altor surse - acum aproximativ 13 miliarde de ani, dar nu au încă dovezi solide). Răcirea Pământului a început cu aproximativ 4 miliarde de ani în urmă, iar vârsta scoarței terestre este estimată la aproximativ 3,9 miliarde de ani. Până în acest moment, oceanul și atmosfera primară a Pământului sunt, de asemenea, formate. Pământul în acel moment era destul de cald datorită degajării de căldură în timpul solidificării și cristalizării componentelor scoarței și activității vulcanice active. Apa a stat mult timp în stare de vapori, evaporându-se de pe suprafața Pământului, condensându-se în atmosfera superioară și căzând din nou pe o suprafață fierbinte. Toate acestea au fost însoțite de furtuni aproape constante cu descărcări electrice puternice. Mai târziu, încep să se formeze rezervoare și oceane primare. Atmosfera antică a Pământului nu conținea oxigen liber și era saturată cu gaze vulcanice, care includeau oxizi de sulf, azot, amoniac, oxizi și dioxid de carbon, vapori de apă și o serie de alte componente. Radiația cosmică puternică și radiația de la Soare (în atmosferă nu a existat încă un strat de ozon), descărcări electrice frecvente și puternice, activitate vulcanică activă, însoțită de emisii de mase mari de componente radioactive, au dus la formarea de compuși organici precum formaldehida. , acid formic, uree, acid lactic, glicerină, glicină, câțiva aminoacizi simpli, etc. Deoarece în atmosferă nu exista oxigen liber, acești compuși nu s-au oxidat și se puteau acumula în corpurile de apă calde și chiar clocotite și, treptat, devin mai complexi. în structură, formând așa-numitul „bulion primar”. Durata acestor procese a fost de multe milioane și zeci de milioane de ani. Astfel, s-a realizat prima etapă a biopoiezei - formarea și acumularea de monomeri organici.
Etapa de polimerizare a monomerilor organici
O parte semnificativă din monomerii rezultați a fost distrusă sub influența temperaturilor ridicate și a numeroaselor reacții chimice care au avut loc în „supa primară”. Compușii volatili au trecut în atmosferă și practic au dispărut din corpurile de apă. Uscarea periodică a corpurilor de apă a dus la o creștere multiplă a concentrației de compuși organici dizolvați. Pe fondul activității chimice ridicate a mediului au avut loc procesele de complicare a acestor compuși, putând intra în compuși între ei (reacții de condensare, polimerizare etc.). Acizii grași, combinați cu alcoolii, ar putea forma lipide și forma pelicule grase la suprafața corpurilor de apă. Aminoacizii s-ar putea combina între ei, formând peptide din ce în ce mai complexe. S-au mai putut forma și alte tipuri de compuși - acizi nucleici, polizaharide etc. Primii acizi nucleici, după cum cred biochimiștii moderni, au fost lanțuri mici de ARN, deoarece ei, ca și oligopeptidele, puteau fi sintetizați spontan într-un mediu cu un conținut ridicat de minerale. componente, fără participarea enzimelor. Reacțiile de polimerizare ar putea fi activate vizibil cu o creștere semnificativă a concentrației soluției (uscarea rezervorului) și chiar în nisip umed sau cu uscarea completă a rezervoarelor (posibilitatea ca astfel de reacții să apară în stare uscată a fost demonstrată de biochimistul american). S. Vulpea). Ploile ulterioare au dizolvat moleculele sintetizate pe uscat și le-au mutat cu curenții de apă în corpurile de apă. Astfel de procese ar putea fi ciclice, ducând la complicații și mai mari ale polimerilor organici.
Formarea coacervatelor
Următoarea etapă în originea vieții a fost formarea coacervaților, adică acumulări mari de polimeri organici complecși. Cauzele și mecanismele acestui fenomen sunt în mare parte neclare. Coacervatele din această perioadă erau încă un amestec mecanic de compuși organici, lipsiți de orice semn de viață. Într-o anumită perioadă de timp au apărut legături între moleculele de ARN și peptide, amintind de reacțiile de sinteză a proteinelor matriceale. Cu toate acestea, nu este încă clar cum a ajuns ARN-ul să codifice sinteza peptidelor. Ulterior au apărut moleculele de ADN care, datorită prezenței a două elice și a posibilității de autocopiere (replicare) mai precise (comparativ cu ARN), au devenit principalii purtători de informații privind sinteza peptidelor, transferând această informație în ARN. Astfel de sisteme (coacervate) semănau deja cu organismele vii, dar nu erau încă astfel, deoarece nu aveau o structură internă ordonată inerentă organismelor vii și nu erau capabile să se reproducă. La urma urmei, anumite reacții de sinteză a peptidelor pot apărea și în omogenate necelulare.
Apariția membranelor biologice
Structurile biologice ordonate sunt imposibile fără membrane biologice. Prin urmare, următoarea etapă în formarea vieții a fost formarea tocmai a acestor structuri care izolează și protejează coacervatele de mediu, transformându-le în entitati autonome. Membranele ar putea fi formate din pelicule lipidice care au apărut la suprafața corpurilor de apă. Peptidele aduse de fluxurile de ploaie în corpurile de apă sau formate în aceste corpuri de apă ar putea fi atașate de moleculele de lipide. Când corpurile de apă au fost deranjate sau precipitații au căzut pe suprafața lor, ar putea apărea bule înconjurate de compuși asemănătoare membranei. Pentru apariția și evoluția vieții, au fost importante acele vezicule care au înconjurat coacervatele cu complexe proteină-nucleid. Dar chiar și astfel de formațiuni nu erau încă organisme vii.
Apariția probionților - primele organisme care se reproduc singure
Numai acele coacervate care erau capabile de autoreglare și auto-reproducere se puteau transforma în organisme vii. Cum au apărut aceste abilități nu este încă clar. Membranele biologice au oferit autonomie și protecție coacervaților, ceea ce a contribuit la apariția unei ordini semnificative a reacțiilor biochimice care au loc în aceste corpuri. Următorul pas a fost apariția autoreproducției, când acizii nucleici (ADN și/sau ARN) au început nu numai să asigure sinteza peptidelor, ci și să regleze cu ajutorul ei procesele de autoreproducție și metabolism. Așa a apărut o structură celulară, care are un metabolism și capacitatea de a se reproduce. Aceste forme ar putea fi păstrate în procesul de selecție naturală. Deci coacervatele s-au transformat în primele organisme vii - probionți.
Etapa de evoluție chimică s-a încheiat, iar etapa de evoluție biologică a materiei deja vii a început. S-a întâmplat acum 3,5-3,8 miliarde de ani. Apariția unei celule vii este prima aromorfoză majoră din evoluția lumii organice.
Primele organisme vii erau apropiate ca structură de procariote, nu aveau încă un perete celular puternic și unele structuri intracelulare (erau acoperite cu o membrană biologică, ale cărei coturi interne îndeplineau funcțiile structurilor celulare). Poate că primii probionți aveau material ereditar reprezentat de ARN, iar genomii cu ADN au apărut mai târziu în procesul evolutiv. Există o părere că evoluția ulterioară a vieții a plecat de la un strămoș comun, din care au provenit primele procariote. Acesta este ceea ce a asigurat marea asemănare în structura tuturor procariotelor și, ulterior, eucariotelor.
Imposibilitatea generării spontane a vieții în condiții moderne
Se pune adesea întrebarea: de ce nu există o generație spontană de ființe vii în prezent? La urma urmei, dacă organismele vii nu apar acum, atunci pe ce bază putem crea ipoteze despre originea vieții în trecutul îndepărtat? Unde este criteriul de probabilitate pentru această ipoteză? Răspunsurile la aceste întrebări pot fi următoarele: 1) ipoteza de mai sus a biopoiezei este în multe privințe doar o construcție logică, nu a fost încă dovedită, conține multe contradicții și puncte neclare (deși există o mulțime de date, atât paleontologice și experimentale, sugerând tocmai o astfel de dezvoltare a biopoiezei); 2) această ipoteză, cu toată incompletitudinea ei, încearcă totuși să explice apariția vieții, pe baza unor condiții pământești specifice, și tocmai aceasta este valoarea ei; 3) autoformarea de noi ființe vii în stadiul actual de dezvoltare a vieții este imposibilă din următoarele motive: a) compușii organici trebuie să existe sub formă de acumulări mult timp, devenind treptat mai complexi și transformându-se; într-o atmosferă oxidantă pământ modern acest lucru este imposibil, vor fi distruși rapid; b) în condiţiile moderne există multe organisme care pot folosi foarte repede chiar şi acumulări nesemnificative de materie organică pentru alimentaţia lor.
4. Fă-ți propria treabă”Analiza și evaluarea diferitelor ipoteze ale originii vieții pe Pământ”
Înregistrați rezultatele într-un tabelIpoteze despre originea vieții pe Pământ.
Ipoteza originii abiogene a vietii in procesul de evolutie biochimica este cea mai dezvoltata din punct de vedere stiintific. Cu toate acestea, întrebarea nerezolvată este când și unde a avut loc sinteza abiogenă a compușilor organici și, cel mai important, cum a avut loc saltul de la neviu la viu.
PRINCIPALE ETAPE ALE DEZVOLTĂRII VIEȚII PE Pământ.
1. Completați tabelul " Principalele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ din punctul de vedere al teoriei biopoiezei.
2. Ce ipoteze există pentru originea eucariotelor?
Majoritatea oamenilor de știință cred că eucariotele au evoluat din celule procariote. Există două ipoteze pentru originea eucariotelor:
- Celula eucariotă și organelele sale s-au format prin invaginarea membranei celulare;
- Ipoteza simbiotică conform căreia mitocondriile, plastidele, corpurile bazale ale cililor și flagelilor au fost cândva procariote libere. Au devenit organele în procesul de simbioză.
3. Ce fapte susțin ipoteza originii simbiotice a celulei eucariote?
Răspuns: Această ipoteză este susținută de prezența propriului ARN și ADN în mitocondrii și cloroplaste. În structura lor, ARN-ul cloroplastului este similar cu ARN-ul cianobacteriilor, ARN-ul mitocondrial este similar cu ARN-ul bacteriilor violete. COMPLICAREA ORGANISMELOR VIE PE PAMANT IN PROCESUL EVOLUTIEI.
1. Dați definiții conceptelor.
- O eră este o secțiune a scării geocronologice, un Pământ mare.
- O perioadă este o secțiune a scalei geocronologice care împarte o eră în mai multe părți.
2. Care sunt principalele motive pentru diversitatea speciilor de organisme de pe Pământ?
Răspuns: Cauzele diversității speciilor sunt rezultatul interacțiunii forțelor motrice ale evoluției: variabilitate ereditară, lupta pentru existență, selecția naturală. Există diverse habitate pe Pământ. În acest sens, fiecare specie s-a adaptat la condițiile de viață, fiecare în mediul său propriu. O mare varietate de specii în natură reduce șansele de dispariție.
3. Completați tabelul "Complicația organismelor vii de pe Pământ.
Subiectul 4.2. Predarea evolutivă modernă Tema 4.4. Originile umane
Întrebarea CCE 42
Ipoteze pentru originea vieții pe pământ
1. Creaționismul
2. Generare spontană (spontană).
3. Ipoteza panspermiei
4. Ipoteza evolutiei biochimice
5. Stare staționară
1. creaţionismul. Conform acestui concept, viața și toate speciile de ființe vii care locuiesc pe Pământ sunt rezultatul unui act creator al unei ființe superioare la un moment dat. Principalele prevederi ale creaționismului sunt expuse în Biblie, în Cartea Genezei. Procesul de creație divină a lumii este conceput ca având loc o singură dată și, prin urmare, inaccesibil observației. Acest lucru este suficient pentru a duce întregul concept al creației divine dincolo cercetare științifică. Știința se ocupă doar de fenomene observabile și, prin urmare, nu va putea niciodată să demonstreze sau să respingă acest concept.
2. Generare spontană (spontană).. Ideile despre originea ființelor vii din materia neînsuflețită au fost larg răspândite în China antică, Babilon, Egipt. Cel mai mare filozof Grecia antică Aristotel a sugerat că anumite „particule” de materie conțin un fel de „principiu activ”, care, în condiții adecvate, poate crea un organism viu.
Van Helmont (1579-1644), un medic olandez și filosof al naturii, a descris un experiment în care ar fi creat șoareci în trei săptămâni. Pentru asta era nevoie de o cămașă murdară, un dulap întunecat și o mână de grâu. Van Helmont considera că transpirația umană este principiul activ în procesul nașterii unui șoarece. Și până la apariția la mijlocul secolului al X-lea a lucrării fondatorului microbiologiei, Louis Pasteur, această doctrină a continuat să-și găsească adepți.
Dezvoltarea ideii de generație spontană se referă, în esență, la epoca în care ideile religioase dominau conștiința publică. Acei filozofi și naturaliști care nu au vrut să accepte învățătura Bisericii despre „crearea vieții”, cu nivelul de cunoaștere de atunci, au ajuns cu ușurință la ideea generației sale spontane. În măsura în care, spre deosebire de credința în creație, ideea originii naturale a organismelor a fost subliniată, ideea de generare spontană se afla într-un anumit stadiu de semnificație progresivă. Prin urmare, această idee a fost adesea opusă de către Biserică și teologi.
3. Ipoteza panspermiei. Conform acestei ipoteze, propusă în 1865. de omul de știință german G. Richter și formulată în final de omul de știință suedez Arrhenius în 1895, viața ar putea fi adusă pe Pământ din spațiu. Cel mai probabil lovirea organismelor vii de origine extraterestră cu meteoriți și praf cosmic. Această ipoteză se bazează pe date privind rezistența ridicată a unor organisme și a sporilor lor la radiații, vid înalt, temperaturi scăzute și alte influențe. Cu toate acestea, încă nu există date de încredere care să confirme originea extraterestră a microorganismelor găsite în meteoriți. Dar chiar dacă ar ajunge pe Pământ și ar da naștere vieții pe planeta noastră, întrebarea despre originea inițială a vieții ar rămâne fără răspuns.
4. Ipoteza evoluției biochimice. În 1924, biochimistul A. I. Oparin, iar mai târziu omul de știință englez J. Haldane (1929), au formulat o ipoteză care consideră viața ca rezultatul unei evoluții îndelungate a compușilor carbonului.
În prezent, în procesul de formare a vieții, se disting în mod convențional patru etape:
1. Sinteza compușilor organici cu greutate moleculară mică (monomeri biologici) din gazele atmosferei primare.
2. Formarea polimerilor biologici.
3. Formarea unor sisteme separate de faze de substanțe organice separate de mediul extern prin membrane (protobionti).
4. Apariția celor mai simple celule care au proprietățile unui viețuitor, inclusiv aparatul de reproducere, care asigură transferul proprietăților celulelor parentale către celulele fiice.
„PRIMARY SOFT” (opțional)
În 1923, omul de știință rus Alexander Ivanovich Oparin a sugerat că, în condițiile Pământului primitiv, substanțele organice au apărut din cei mai simpli compuși - amoniac, metan, hidrogen și apă. Energia necesară pentru astfel de transformări ar putea fi obținută fie din radiația ultravioletă, fie din descărcări electrice frecvente de fulgere - fulger. Poate că aceste substanțe organice s-au acumulat treptat în oceanul antic, formând supa primordială din care a luat naștere viața.
Conform ipotezei lui A.I.
Oparina, în bulionul primar, moleculele lungi de proteine filamentoase s-ar putea plia în bile, „se lipesc” unele cu altele, devenind mai mari. Datorită acestui fapt, au devenit rezistente la acțiunea distructivă a surfului și a radiațiilor ultraviolete. Ceva similar s-a întâmplat cu ceea ce poate fi observat turnând mercur dintr-un termometru spart pe o farfurie: mercurul, care se prăbușește în multe picături mici, se adună treptat în picături puțin mai mari și apoi într-o bilă mare. „Mingele” de proteine din „bulionul primar” atrase de ele însele, moleculele de apă legate, precum și grăsimile. Grăsimile s-au așezat pe suprafața corpurilor proteice, învăluindu-le cu un strat, a cărui structură semăna la distanță cu o membrană celulară. Oparin a numit acest proces coacervare (din latină coacervus - „cheag”), iar corpurile rezultate au fost numite picături coacervate sau pur și simplu coacervate. De-a lungul timpului, coacervatele au absorbit din ce în ce mai multe porțiuni de substanță din soluția din jurul lor, structura lor s-a complicat până s-au transformat în celule foarte primitive, dar deja vii.
5. Stare staționară
Conform teoriei stării de echilibru, Pământul nu a luat ființă niciodată, ci a existat pentru totdeauna; a fost întotdeauna capabil să susțină viața și, dacă s-a schimbat, s-a schimbat foarte puțin. Conform acestei versiuni, speciile nu au apărut niciodată, au existat întotdeauna și fiecare specie are doar două posibilități - fie o schimbare a numărului, fie dispariție.
Problema originii și evoluției vieții este una dintre cele mai interesante și în același timp cele mai puțin studiate probleme legate de filozofie și religie. Aproape de-a lungul aproape a întregii istorii a dezvoltării gândirii științifice, s-a crezut că viața este un fenomen autogenerator.
Principalele teorii:
1) viața a fost creată de Creator la un anumit moment - creaționism (din lat. creație - creare);
2) viața a apărut spontan din materia neînsuflețită;
3) viața a existat întotdeauna;
4) viața a fost adusă pe Pământ din spațiu;
5) viața a apărut ca urmare a evoluției biochimice.
Conform teoriei creaţionismul , originea vieții se referă la un eveniment specific din trecut care poate fi calculat. Organismele care locuiesc astăzi pe Pământ provin din tipurile de bază de ființe vii create separat. Speciile create au fost de la bun început organizate excelent și înzestrate cu capacitatea de a avea o oarecare variabilitate în anumite limite (microevoluție).
Teoria originii spontane a vieții a existat în Babilon, Egipt și China ca alternativă la creaționism. Se întoarce la Empedocle și Aristotel: anumite „particule” de materie conțin un fel de „principiu activ”, care, în anumite condiții, poate crea un organism viu. Aristotel credea că principiul activ este într-un ou fertilizat, lumina soarelui, carnea putrezită. Pentru Democrit, începutul vieții a fost în nămol, pentru Thales, în apă, pentru Anaxagora, în aer.
Odată cu răspândirea creștinismului, ideile generației spontane au fost declarate eretice și multă vreme nu au mai fost amintite. Dar Helmont a venit cu o rețetă pentru a obține șoareci din grâu și rufe murdare. Bacon credea că degradarea este germenul unei noi nașteri. Ideile de generare spontană a vieții au fost susținute de Copernic, Galileo, Descartes, Harvey, Hegel, Lamarck, Goethe, Schelling.
L. Pasteur în 1860 a arătat în cele din urmă că bacteriile pot apărea în soluții organice numai dacă au fost aduse acolo mai devreme. Și pentru a scăpa de microorganisme este necesară sterilizarea, numită pasteurizare . Prin urmare, s-a întărit ideea că un nou organism poate fi doar dintr-un organism viu.
Suporteri teorii ale existenței eterne a vieții cred că pentru totdeauna pământ existent unele specii au fost forțate să se stingă sau să-și schimbe dramatic numărul în anumite locuri din cauza modificărilor condițiilor externe. Un concept clar pe această cale nu a fost dezvoltat, deoarece există unele lacune și ambiguități în înregistrarea paleontologică a Pământului.
Ipoteza despre apariția vieții pe Pământ ca urmare a transferului anumitor germeni de viață de pe alte planete a fost numită panspermie (din greaca. tigaie- toți, toți și sperma- sămânță). Teoria panspermiei nu oferă un mecanism care să explice originea vieții și mută problema în altă parte a universului. Având originea în spațiu, viața s-a păstrat mult timp în anabioză aproape la T= O K și a fost adus pe Pământ de meteoriți. La începutul secolului XX. Arrhenius a venit cu ideea de radiopanspermie. El a descris modul în care particulele de materie, particulele de praf și sporii vii ai microorganismelor părăsesc planetele locuite pentru spațiul mondial. Ei, menținând viabilitatea, zboară în Univers datorită presiunii ușoare și, atunci când aterizează pe o planetă cu condiții adecvate, încep o nouă viață.
În secolul trecut, în studiul substanței meteoriților și cometelor, au fost descoperiți mulți „precursori ai vieții” - compuși organici, apă, formaldehidă, cianogeni. Adepții moderni ai conceptului de panspermie cred că viața pe Pământ a fost adusă accidental sau intenționat de extratereștrii spațiului. Ipoteza panspermiei este alăturată de punctul de vedere al astronomilor Ch.
Vikramasingha (Sri Lanka) și F. Hoyle (Marea Britanie). Ei cred că în spațiul cosmic, în principal în norii de gaz și praf, în în număr mare microorganismele sunt prezente, unde, conform oamenilor de știință, se formează. Mai departe, aceste microorganisme sunt capturate de comete, care apoi, trecând pe lângă planete, „seamănă germenii vieții”.
primul teorie științifică referitor la originea organismelor vii pe Pământ a fost creată de biochimistul sovietic A.I. Oparin. În 1924, a publicat lucrări în care a conturat idei despre cum ar fi putut apărea viața pe Pământ. Conform acestei teorii, viața a apărut în condiții specifice pământ străvechi, și este considerat ca un rezultat natural al evoluției chimice a compușilor de carbon din Univers. Conform acestei teorii, procesul care a dus la apariția vieții pe Pământ poate fi împărțit în trei etape:
1) Apariția substanțelor organice.
2) Formarea de biopolimeri (proteine, acizi nucleici, polizaharide, lipide etc.) din substanţe organice mai simple.
3) Apariția organismelor primitive care se reproduc pe sine.
În idei despre originea vieții ca urmare a evoluției biochimice evoluția planetei în sine joacă un rol important. Pământul există de aproape 4,5 miliarde de ani, iar viața organică de aproximativ 3,5 miliarde de ani. Pământul tânăr era o planetă fierbinte, cu o temperatură de 5 ... 8 103 K. Pe măsură ce se răcea, metalele refractare și carbonul s-au condensat, formând scoarța terestră. Atmosfera Pământului primitiv era foarte diferită de cea modernă. Gazele ușoare – hidrogen, heliu, azot, oxigen, argon etc. – nu au fost încă reținute de planeta insuficient de densă, în timp ce au rămas compuși mai grei (apă, amoniac, dioxid de carbon, metan).
Când temperatura Pământului a scăzut sub 100 °C, vaporii de apă au început să se condenseze, formând oceanele. În acest moment, a avut loc sinteza abiogenă, adică în oceanele terestre primare saturate cu diverse compuși chimici, „în supa primară” sub influența căldurii vulcanice, a descărcărilor de fulgere, a radiațiilor ultraviolete intense și a altor factori de mediu, a început sinteza compușilor organici mai complecși și apoi biopolimeri. Formarea substanțelor organice a fost facilitată de absența organismelor vii - consumatori organici - și a principalului agent oxidant - oxigenul. Molecule complexe de aminoacizi s-au combinat aleatoriu în peptide, care, la rândul lor, au creat proteinele originale. Din aceste proteine s-au sintetizat vietățile primare de dimensiuni microscopice.
Cea mai dificilă problemă în teoria modernă evoluția este transformarea unor substanțe organice complexe în organisme vii simple. Oparin credea că rolul decisiv în transformarea neînsuflețitului în vii aparține proteinelor. Aparent, moleculele de proteine, atrăgând molecule de apă, au format complexe hidrofile coloidale. Fuziunea ulterioară a unor astfel de complexe între ele a dus la separarea coloizilor din mediul apos (coacervare). La granița dintre coacervat (din lat. coacervus- cheag, grămada) și mediul aliniat moleculele de lipide - o membrană celulară primitivă. Se presupune că coloizii ar putea face schimb de molecule cu mediul (un prototip de nutriție heterotrofă) și să acumuleze anumite substanțe.
Primele organisme de pe pământ au fost unicelulare - procariote. După câteva miliarde de ani, s-au format eucariotele, iar odată cu aspectul lor a existat o alegere a unui mod de viață vegetal sau animal, diferența dintre care constă în metoda de nutriție și este asociată cu procesul de fotosinteză. Este însoțită de intrarea oxigenului în atmosferă; conținutul actual de oxigen din atmosferă de 21% a fost atins acum 25 de milioane de ani, ca urmare a dezvoltării intensive a plantelor.
⇐ Anterior12
Data publicării: 2015-11-01; Citește: 99 | Încălcarea drepturilor de autor ale paginii
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,001 s) ...
„Teoria modernă a originii vieții pe pământ este ipoteza lui A.I. Oparin - J. Haldane "
Tip de lecție: o lectie de formare si perfectionare a cunostintelor.
Tip de lecție: lectie de invatare reciproca.
Ţintă: să studieze principalele aspecte ale teoriei moderne despre originea vieții pe Pământ – ipotezele lui A.I.Oparin-J. Haldane.
Sarcini:
- Să formeze un sistem de cunoștințe în rândul elevilor despre condițiile și etapele apariției vieții pe Pământ în cursul evoluției biochimice.
- Pentru a îmbunătăți capacitatea școlarilor de a compara și analiza diverse ipoteze, de a le determina corect în funcție de caracteristicile lor esențiale
- Treziți interesul și atitudinea pozitivă a elevilor față de știința biologică și căutarea unei teorii cuprinzătoare asupra problemei originii vieții pe Pământ.
- Convingeți studenții de unicitatea vieții ca mod de a fi.
Concepte principale: evolutie chimica, sinteza abiogena, coacervate, biopoieza.
Conexiuni interdisciplinare: cu astronomia - conceptul de O.Yu. Schmidt; cu geologia - formarea și dezvoltarea planetei noastre; cu istoria - dezvoltarea ideilor despre originea vieții pe Pământ din antichitate până în zilele noastre; cu chimie - formarea substanțelor organice; cu ecologie - dezvoltarea termenilor înrudiți (autotrofe, heterotrofe, procariote, eucariote, aerobi, anaerobi etc.).
etapa 1. partea organizatorica.
a 2-a etapă. Conversație introductivă.
Profesor:În ultima lecție, ne-am familiarizat cu un număr mare de ipoteze, teorii și concepte despre originea vieții pe Pământ. Fiecare dintre voi a pregătit un raport pe tema studiată. Lucrarea a fost foarte interesantă. Să urmărim din nou și să ne amintim cum s-au dezvoltat ideile despre problema studiată.
a 3-a etapă. Repetarea materialului acoperit (sondaj).
Sondaj individual: lucrați cu cartonașe la tablă.
Cardul numărul 1.
De cât timp există idei despre generarea spontană a organismelor. Care este meritul lui Francesco Redi în această chestiune?
Cardul numărul 2.
În 1859, Academia de Științe din Paris a stabilit un premiu pentru încercarea de a arunca lumină asupra problemei originii vieții pe Pământ într-un mod nou. Cine a primit acest premiu și când? Care a fost meritul lui?
Sondaj frontal:
1. Întreaga varietate de ipoteze se reduce la două puncte de vedere care se exclud reciproc. Ce? Numiți-le. Răspuns: Biogeneza este „viață din viață”. Abiogeneza - „a trăi din neviu”.
2. În plus, ideile principale care explică originea vieții pe Pământ pot fi clasificate în cinci zone. Ce? Profesorul recomandă să consultați Anexa 1.
3. Numiți ideile principale. Explicați originea vieții pe Pământ?
Răspuns:
- Metafizic (viața este creată de Dumnezeu).
- Teoria panspermiei (viața adusă din spațiu).
- Teoria generației spontane.
- Ipoteza biochimică a A.I. Oparina.
- Ipoteza eternității geologice a vieții.
Profesorul aduce date statistice dintr-un sondaj al elevilor de liceu. Din cei 87 de studenți chestionați, 42 de oameni cred că viața a fost creată de Dumnezeu; Ei cred în teoria panspermiei-28; viața a apărut spontan - 5 persoane; În teoria A.I. Oparina - 12 persoane; Nimeni nu crede în teoria biogenezei.
Profesor: Aproape jumătate dintre studenții chestionați cred în religia creștină, care a fost întotdeauna un simbol al bunătății și milei. Și din moment ce tinerii cred într-un viitor bun, atunci totul în statul nostru va fi bine.
4. Care au fost opiniile despre originea vieții în antichitate? Răspuns: Ideea de generație spontană a fost larg răspândită în lumea antică. Aristotel: Viermii apar din carnea putrezită sub influența „forței vitale”. Filozoful roman antic Titus Lucretius Carus în secolul I î.Hr. în lucrare Despre natura lucrurilor a scris:
„A vedea este ușor.
Ca dintr-un morman de gunoi de grajd împuțit,
Viermii vii se târăsc, apar...”.
5. Spune-ne despre homunculus? Răspuns: Alchimistul medieval Paracelsus a propus în secolul al XVI-lea o rețetă pentru a crea o persoană vie mică. El a recomandat să se păstreze urina care se descompune o anumită perioadă de timp într-un dovleac, apoi să o plaseze în stomacul calului, unde s-ar dezvolta homunculus. În formă poetică, aceste idei se reflectă în lucrarea strălucită a lui I.V. Goethe "Faust"
6. Care este meritul lui M.M. Terekhovsky? Răspuns: În 1775, Martyn Matveyevich a lipit un vas cu bulion și l-a fiert. Bulionul a fost păstrat foarte mult timp, dar microorganismele nu au apărut în ea.
7. Elevul de la tablă răspunde. Cardul numărul 1. Răspuns: Reprezentările au persistat până în secolul al XIX-lea. Dar în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea, oamenii de știință au încercat, cu ajutorul experimentelor, să demonstreze imposibilitatea generării spontane a vieții. În secolul al XVII-lea, Francesco Redi a făcut experimente: (Fig. nr. 1.)
- Carne crudă într-o oală închisă.
- Carnea crudă era deschisă în patru vase, acoperită cu muselină în patru. Kisei (accent pe litera „I”) este o țesătură translucidă din bumbac. Rezultat: în vase deschise au apărut larve de mușcă, dar generarea spontană nu a avut loc în vase închise.
Figura 1.
8. Cum au fost legate întrebările despre originea vieții cu familia lui Charles Darwin? Raspuns: Erasmus Darwin (bunicul lui Ch. Darwin) a permis si generarea spontana, disputa a izbucnit in 1859 dupa publicarea tratatului medicului Pushet despre generarea spontana a organismelor. În același an, a fost publicată cartea „Originea speciilor” de Charles Darwin și a apărut întrebarea „Cum a apărut viața pe Pământ?”
9. Elevul de la tablă răspunde Fișei nr. 2. Răspuns: Premiul a fost stabilit pentru o încercare de a arunca lumină asupra problemei originii vieții pe Pământ într-un mod nou. Premiul a fost acordat în 1862 lui Louis Pasteur. Experimentul lui Pasteur: bulionul a fost depozitat mult timp într-un vas cu gât în formă de S și a rămas steril, deoarece microorganismele s-au așezat pe pereții tubului curbat și nu au intrat în bulion. Cu toate acestea, de îndată ce îndoirea tubului a fost spălată cu bulion, a început putrezirea cauzată de microorganisme. L. Pasteur a dovedit imposibilitatea generarii spontane a vietii. (Fig. nr. 2.).
Figura #2.
10. Ce este pasteurizarea? De ce este acest proces numit așa? Răspuns: Aceasta este o metodă de ucidere a microbilor din lichide și alimente prin încălzirea acestora o dată la o temperatură de obicei de 60-70 ° C, cu timpi de expunere variabili de la 15 la 30 de minute. Acest nume este asociat cu numele omului de știință care a făcut această descoperire. Louis Pasteur.
11. Ce știi despre ipoteza eternității vieții? Răspuns: Omul de știință suedez Svante August Arrhenius și Vladimir Ivanovich Vernadsky credeau că viața și începuturile ei au fost aduse din spațiul cosmic. Se numește teoria panspermiei. Fondatorul chimistului german Justus Liebig a sugerat că cele mai simple organisme sau spori sunt transportați de la o planetă la alta de meteoriți.
Profesor:Și din nou apare întrebarea: „Dacă viața nu și-a luat naștere pe Pământ, atunci cum a apărut în afara Pământului?”
„Teoria modernă a originii vieții pe pământ este ipoteza lui A.I. Oparin - John Bernal.
„Viața este cunoaștere veșnică. Ia-ți toiagul și pleacă.”
Fiecare dintre voi înțelege cuvintele epigrafului în felul dumneavoastră. Și la sfârșitul lecției, va trebui să răspundeți la întrebarea: „De ce sunt aceste cuvinte luate ca epigrafă?”
Profesor: Astăzi trebuie să aflăm care este esența teoriei lui A.I.Oparin-J. Bernal. Ne vom familiariza cu următorii termeni și meritele oamenilor de știință care au contribuit la dezvoltarea ideilor despre originea vieții pe Pământ. (Fig. nr. 3).
Figura #3
Înainte de a vorbi despre originea vieții pe Pământ, să ne amintim de originea planetei noastre.
Exercițiu! Mergeți la tablă și, folosind material vizual, vorbiți despre conceptul lui Otto Yulievich Schmidt.
(Un elev răspunde la tablă)
Publicul se poate referi la Anexa 2 și desenele nr. 4, nr. 5; « Marea explozie”, „Nașterea Pământului”, „Cum a apărut viața pe Pământ”.
Figura #4
Desenul nr. 5
(Elevul vorbește despre conceptul lui O.Yu. Schmidt)
În conformitate cu conceptul O.Yu. Schmidt, acum mai bine de 5 miliarde de ani, ca urmare a Big Bang, Soarele s-a format dintr-un nor de gaz-praf. Din restul norului care se învârte în jurul Soarelui, s-au format planetele sistemului solar, inclusiv Pământul.
Inițial, Pământul a fost rece, dar din cauza dezintegrarii elementelor radioactive, s-a încălzit, temperatura din intestine a ajuns la peste 1000 ° C. Ca urmare, rocile solide au început să se topească și să fie distribuite într-un anumit fel: în centru - cel mai greu. Și la suprafață - cel mai ușor. Sub influența temperaturii ridicate, substanțele au intrat în reacții chimice.
Atmosfera Pământului la acea vreme era anoxică. Include azot, vapori de apă, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, amoniac, metan etc. Oxigenul liber, care era eliberat din manta, era rapid consumat prin procesele de oxidare.
Apoi a venit perioada de răcire a planetei. Temperatura de pe suprafața Pământului a scăzut la 100 ° C. Vaporii de apă au început să se condenseze în atmosferă și au început ploi abundente, care au durat milenii. Apa fierbinte a umplut depresiunile de pe suprafața pământului.
Profesor: Deci, avem apele oceanului primar de pe Pământul antic.
Acest concept a fost dezvoltat sau aprofundat în lucrările sale în 1924 de către A.I. Oparin, în 1929 de către biologul englez J. Haldane și în 1947 de către fizicianul englez John Bernal.
Procesul de formare a primilor compuși organici de pe Pământ se numește evoluție chimică.
(Să trecem la Fig. Nr. 6 și Nr. 7) .. Acestea sunt tabelele principale cu care vom lucra în lecție).
Figura #6
Desenul nr. 7
Profesor:Întrebarea numărul 1. Etape ale evoluției chimice (pe tablă).
Astăzi la lecție voi fi asistat de un grup creativ format din doi elevi.
Primul elev: vorbește despre sinteza abiogenă. ( Consultați fig. nr. 5și Anexa 3).
Non-biologic sau abiogen (din grecescul „a” - o particulă negativă, „BIOS” - viață, „geneza” - origine). În această etapă au avut loc reacții chimice în atmosfera Pământului și în apele oceanului primar, saturate cu diverse substanțe anorganice, în condiții de radiație solară intensă. În cursul acestor reacții, din substanțe anorganice se pot forma substanțe organice simple - aminoacizi, carbohidrați simpli, alcooli, acizi grași, baze azotate.
Profesorul: Aceste presupuneri ar putea fi testate în vreun fel?
Al doilea elev: vorbește despre experiența lui Miller. (Să trecem la fig. nr. 8)..
Desenul nr. 8
Posibilitatea sintetizării substanțelor organice din substanțe anorganice în apele oceanului primar a fost confirmată în experimentele savantului american S. Miller și ale oamenilor de știință ruși A.G. Pasynsky și T.E. Pavlovskaya.
Miller a proiectat o instalație în care a fost plasat un amestec de gaze: metan, amoniac, hidrogen, vapori de apă. Aceste gaze ar putea face parte din atmosfera primară. Într-o altă parte a aparatului era apă, care a fost adusă la fierbere. Gaze și vapori de apă care circulă în aparatul de sub presiune ridicata, au fost expuși la descărcări electrice timp de o săptămână. Ca urmare, în amestec s-au format aproximativ 150 de aminoacizi, dintre care unii fac parte din proteine.
Profesor:
Asa de:
etapa 1– sinteza abiogenă a substanţelor organice cu molecul scăzut (biomonomeri) din substanţe anorganice. (Arătați în Fig. Nr. 6 și Nr. 7).
a 2-a etapă- formarea de biopolimeri, (arata in Fig. Nr. 6)- polinucleotide, sisteme proteino-lipidice etc.
a 3-a etapă- aparitia coacervatelor (probiontilor).
Profesor: poveste despre coacervate. (Anexa 4, Anexa 5): din latinescul „coacervus” - cheag, grămada. Moleculele proteice amfotere, în anumite condiții, se pot concentra spontan și forma complexe coloidale, care se numesc coacervate. Picăturile de coacervat se formează prin amestecarea a două proteine diferite. O soluție de o proteină în apă este transparentă. La amestecarea diferitelor proteine, soluția devine tulbure; la microscop, picăturile care plutesc în apă sunt vizibile în ea. Astfel de picături de coacervate ar fi putut apărea în apele oceanului primar, unde se aflau diverse proteine.
Definiție: coacervatele sunt sisteme separate de faze de substanțe organice. (probionți, protoorganisme). (Arata in figura. Anexa 5).
Picăturile de coacervat pot servi ca modele de sisteme prebiologice primare - probionți.
a 4-a etapă- apariţia moleculelor de acid nucleic capabile de autoreproducere.
etapa a 5-a. Repetare pas cu pas - consolidare.
Întrebări
1. Dați o definiție: evoluție chimică (acesta este procesul de formare a compușilor organici pe Pământ).
2. Numiți etapele evoluției chimice.
- sinteza abiogenă a biomonomerilor;
- sinteza de biopolimeri;
- apariția coacervatelor;
- apariţia moleculelor de acid nucleic capabile de autoreplicare.
3. Cine a confirmat experimental sinteza abiogenă? (S. Miller, A.G. Pasynsky, T.E. Pavlovskaya).
4. Ce sunt coacervatele?
(Aceste sisteme sunt separate în faze de substanțe organice).
Profesor: Cu toate acestea, procesele de evoluție chimică nu sunt explicate. Cum au apărut organismele vii.
Procesele care au dus la trecerea de la neînsuflețit la viu J. Bernal au numit biopoieza.
Definiție: Biopoieza este trecerea de la neînsuflețit la viu.
Etapele biopoiezei trebuiau să conducă la apariția primelor organisme vii.
Principalele etape ale biopoiezei:
- formarea membranelor în coacervate,
- apariția capacității de auto-reproducere,
- apariția metabolismului
- apariția fotosintezei
- apariția respirației cu oxigen. (arata pe masa).
Exercițiu: elevii lucrează în perechi. Pentru fiecare tabel, profesorul emite o listă de întrebări pe hârtie. Fiecare mini-grup răspunde la întrebări. Răspunsul trebuie găsit în textul manualului.
- Cum se formează membranele celulare în coacervate? Ce este pozitiv în asta? (Prin alinierea moleculelor de lipide pe suprafața coacervatelor. Acest lucru a asigurat stabilitatea formei lor)
- De ce a devenit posibilă capacitatea de a se auto-reproduce în coacervate? (Datorită includerii moleculelor de acid nucleic în coacervate)
- Ce fel de hrană au avut primele creaturi? De ce? (Modul de nutriție este heterotrof, deoarece în apele oceanului primar existau multe substanțe organice gata preparate)
- Care a fost motivul apariției organismelor autotrofe? (Numărul organismelor vii a crescut și competiția s-a intensificat. Unele organisme au dezvoltat capacitatea de a sintetiza substanțe organice din cele anorganice. Autotrofele au apărut folosind energia soarelui (fotosinteză) sau energia unei reacții chimice (chimiosinteză)
- De ce primele organisme vii au fost anaerobe? (Probabil, încă nu exista oxigen în mediul acvatic)
- De ce a apărut respirația aerobă? (Respirația aerobă a apărut deoarece apariția fotosintezei a dus la acumularea de oxigen în atmosferă)
- De ce a devenit posibil ca organismele să iasă din apă pe pământ? (Inițial, viața s-a dezvoltat în apele oceanului, deoarece radiațiile ultraviolete au avut un efect dăunător asupra acestora. Și apariția stratului de ozon ca urmare a acumulării de oxigen în atmosferă a creat condițiile preliminare pentru aterizarea)
Ultimul pas de verificare a postului cu explicații extinse
Profesor! Pe baza a tot ceea ce s-a spus, trebuie să tragem o concluzie.
Cea mai comună ipoteză pentru originea vieții pe Pământ este ipoteza Oparin-Bernal.
Viața a apărut în mod natural din materia anorganică. Evoluția biologică a fost precedată de evoluția chimică.
Infirmarea (oponenții teoriei).
Profesor.În niciun caz nu vreau să elimin toate cele de mai sus, dar această teorie are și adversari.
Unul dintre ei este Fred Hoyle, un astronom. El a opinat recent că ideea vieții ca urmare a interacțiunilor aleatorii ale moleculelor descrise mai sus este „la fel de ridicolă și de neplauzibilă precum afirmația că un uragan care a măturat o groapă de gunoi ar putea duce la asamblarea unui Boeing 747”.
Cel mai dificil lucru pentru ipoteza Oparin-Bernal este să explice apariția capacității sistemelor vii de a se reproduce. Ipotezele pe această temă sunt încă neconvingătoare. Detaliile tranziției de la substanțe complexe neînsuflețite la organisme simple sunt învăluite în mister.
Această întrebare este un „punct gol” în știința biologică.
Profesor: Baieti! Răspuns. Vă rog, o întrebare. dat la începutul lecției. De ce cuvintele care sunt scrise pe tablă sunt epigrafe?
Student: Probabil pentru că fiecare dintre noi are propriul drum în viață.
Profesor: Da. Cu siguranță! Fiecare dintre voi are propriul drum în viață. Toate vor fi diferite. Și poate unul dintre voi va deveni biolog și va rezolva problema pe care am încercat să o rezolvăm în această lecție. Aș vrea să vă ofer cuvinte de despărțire și să mă exprim în cuvintele Maicii Tereza. Maica Tereza (Agnes Gonja Boyadzhiu, născută la Skopje, Iugoslavia modernă, ani de viață 1910-1997) este o femeie care s-a angajat neobosit în activități de caritate. Călugărița catolică, cunoscută în întreaga lume pentru munca sa misionară, a primit Premiul Nobel în 1979. Acest nume a devenit deja un nume de uz casnic. Dar lumea își amintește de ea.
Viața este o oportunitate, folosește-o
Viața este frumusețe, admiră-o
Viața este un vis, fă-l realitate
Viața este un joc, joacă-l.”
Rezumatul lecției: Din cele spuse astăzi, putem concluziona.
Cea mai frecventă ipoteză a A.I. Oparin - J. Bernal, conform căreia viața pe pământ a apărut în mod natural din materia anorganică, Evoluția biologică a fost precedată de evoluția chimică, care a cuprins o serie de etape.
Trecerea de la neînsuflețit la viu este biopoieza.
Profesor: Mulțumesc tuturor.A lucrat activ: (lista). Puțini au răspuns (listă).
Expuse: 9 - "5", 12-"4", 3-"3".
Bibliografie:
- Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. Biologie generală". Manual pentru instituțiile de învățământ de clasa a 10-a. Sub reacția lui G.M. Dimshits. Moscova: Prosveshchenie, 2001.
- Belyaev D.K. „Biologie generală”. Manual pentru clasele 10-11 ale instituțiilor de învățământ. Sub redacția Dymshits. - Moscova, Educație, 2001.
- Myagkova A.N., Komissarov B.D. „Metode de predare a biologiei generale”. Un ghid pentru profesori. Moscova: Prosveshchenie, 1973.
- Kulev A.V. „Biologie generală” nota 10, manual. Sankt Petersburg: Parity, 2001.
- Oparin AI. „Originea vieții”. Moscova: Young Guard, 1954.
- Matthews Rupert Cum a început viața. Din seria de cărți „Ce a fost înaintea erei noastre”. Volgograd: „Carte”, 1992.
