Методическая разработка урока биологии на тему:"Возникновение жизни"

Тема урока: «Возникновение жизни на Земле»

Продолжительность урока: 45 мин

Тип урока: изучение нового материала и первичного закрепления.

Цель урока: создать условия для формирования знаний об основных теориях происхождения  жизни на Земле

Задачи:

I. Образовательные:

1.     Показать роль эксперимента в решении научных споров о происхождении жизни.

2.     Обучить анализировать основные научные гипотезы о происхождении жизни.

3.     Организовать изучение учащимися различных гипотез происхождения жизни на Земле, используя технологию развития критического мышления.

II. Развивающие:

1.     Продолжить развивать стремление к самостоятельной познавательной активности.

2.     Продолжить формирование формально-логических умений объяснения, конкретизации, определения, обобщения.

III. Воспитательные:

1.     Интеллектуальные – продолжить формирование научного мировоззрения.

2.     Экологические – закрепление знаний о взаимосвязи живой и неживой природы.

3.     Нравственные – формирование знаний и убеждений учащихся об ответственности человека за сохранение целостности биосферы нашей планеты.

IV. Методические:

1.   Обеспечить формирование ОК: организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

Материалы и оборудование:

Мультимедийный комплекс, презентация, раздаточные листы для обучающихся, маркеры

Междисциплинарные связи:

а) физика (устройство приборов, физические явления);
б) химия (состав атмосферы, химические вещества и их свойства);
в) история (развитие науки);
г) обществознание (формирование научного мировоззрения);
д) иностранный язык (перевод терминов).

ХОД УРОКА

План урока:

1.     Организационный момент

2.     Целеполагание

3.     Актуализация ранее изученного материала

4.     Изучение нового материала

5.     Рефлексия

План-конспект урока

Теоретический материал для подготовки к занятию:

Креационизм.

Согласно этой теории жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Ее при­держиваются последователи почтивсех наиболее распро­страненных религиозных учений. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь

однажды и потому недоступный для наблюдения. Гипотезу божественного происхождения жизни можно принять только на веру, так как экспериментально ее проверить нельзя. Следовательно, она не может рассматриваться с научной точки зрения.

Теория самозарождения

Идею абиогенеза (зарождения организмов из неживой природы) актив­но развивали философы Древней Греции: Эмпедокл, Демокрит (V в. до н. э.) и особенно — Аристотель (IV в. до н. э.). Аристотель также считал, что некоторые растения и животные могут самозарождать­ся из неживой материи. Это происходит в тех случаях, когда в неживом материале имеется некое «активное начало». Именно оно, подобно энергии, способно в благо­приятных условиях привести к появлению живого из неживого вещества. Например, из куска гниющего мяса под влиянием этого «активного начала» могут зародиться черви, а из червей — мухи. Вот еще одно его утверждение: «Живое может возникать не толь­ко в результате спаривания животных, но и от разложения почвы». Идеи Аристотеля о самозарождении жизни сохраняли власть над умами многих видных ученых очень долго, вплоть до XIX в. Например, в XVI в. известный врач Парацельс пытался опытным путем доказать самозарождение лягушек, мышей, черепах, угрей из воды, воздуха, со­ломы, гниющего дерева и других неживых предметов. Многие ученые Средневековья допускали, что рыбы могли зародиться из ила, черви – из почвы, мыши – из грязи, мухи – из мяса и т.д. например, ван Гельмонт (1577 – 1644), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого были нужны грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши ван Гельмонт считал человеческий пот.

Первый удар по представлениям о самопроизвольном зарождении жизни нанесли эксперименты итальянского ученого Франческо Реди, который доказал невозможность самозарождения мух в гниющем мясе.

Изобретенный в XVII веке микроскоп открыл микромир. Это позволило обнаружить бактерии в плотно закрытой колбе с мясным бульоном. На основании этого факта были сделаны выводы о самозарождении микроорганиз­мов. В XVIII веке теорию самозарождения жизни защищали Лейбниц, Бюффон, Нидхэм и другие известные ученые.

Окончательно победил принцип «все живое – из живого» после экспериментов французского ученого Луи Пастера. Л. Пастер провел эксперимент, по простоте соперничавший со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибли не только микроорганизмы, но и их споры.

Доказанность невозможности самопроизвольного зарождения жизни породила другую проблему. Если для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда взялся первый живой организм?

Теория панспермии.

Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживлённой формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО.

При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие «предшественники живого» – органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегит, цианогены. Формальдегид, в частности, обнаружен в 60% случаев в 22 исследованных областях, его облака с концентрацией примерно 1 тысяча молекул в куб.см заполняют обширные пространства. В 1975 г. предшественники аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах. Сторонники гипотезы занесения жизни из космоса считают их «семенами», посеянными на Земле.

Сторонниками этой гипотезы были лауреаты Нобелевской премии Ф.Крик, Л.Оргел. Ф.Крик основывался на двух косвенных доказательствах:

- универсальности генетического кода;

- необходимости для нормального метаболизма всех живых существ молибдена,

который встречается сейчас на планете крайне редко.

Но если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?

Теория стационарного состояния

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды тоже существовали всегда.

Современные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонни­кам теории стационарного состояния полагать, что Земля и виды существовали всегда. У каждого вида сеть две возможности - либо изменение численности, либо вымирание. Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Биохимическая эволюция

Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их оксидами в нём содержались водород, аммиак, вода и простейший углеводород — метан.

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана (бульона). В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие органические вещества.  Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн.

Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Он поместил смесь H₂O, NH₃, CH₄, CO₂, CO в замкнутый сосуд и стал пропускать через неё электрические разряды (при температуре 80°С). Оказалось, что образуются аминокислоты. Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора (коацерватов). Однако, такая система не может сама себя воспроизводить.

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако, было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом

Мир РНК как предшественник современной жизни

К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место более современной. Толчком к её разработке послужило открыти ерибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий

Список использованной литературы:

1.                 Нетрадиционные уроки по биологии в 5-11 классах; Учитель - Москва,  - 519 c.
2.       Рохлов В. С., Никишова Е. А. Биология. 10 класс; Национальное образование - Москва. - 104 c.
3.      Чередниченко И. П. Биология. 10-11 классы. Элективные курсы; Учитель - Москва, 1021706. - 160 c.

Интернет-ресурсы

n  http://samlib.ru/img/o/oleg_w_m/dobryjdenxpawelnikaknemogupopastxnaswojsajtchtobydobawitxstatxjupishuprawilxnoswojloginolegmosiniparolxnosistemagoworitchtologinnewernyjsuwazheniem/index.shtml

n  http://programming-lang.com/ru/computers/avtorov/p/j12.html

n  http://library.kiwix.org/wikipedia_ru_all/A/html/С/и/м/б/Симбиогенез.html

n  https://sites.google.com/site/biologiasch88/evolucia-proishozdenie-zizni-na-zemle1/koncepcii-vozniknovenia-zizni

n  http://kse-303.narod.ru/15.0.html

n  https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%EE%E7%ED%E8%EA%ED%EE%E2%E5%ED%E8%E5_%E6%E8%E7%ED%E8

Урок на тему: «Происхождение жизни на Земле»

Терминологический словарь

1. Абиогенез- идея происхождения живого из неживого.
2. Биогенез – идея происхождения живого от живого.
3. Биопоэз – три основных этапа  формирования жизни:

• Абиогенное образование органических веществ;
• Формирование биологических полимеров;
• Возникновение первых организмов.

4. Креационизм  (лат. Creatio – сотворение) – возникновение жизни как акт Творца (воля бога).  Гипотезу  божественного возникновения живого можно принять только на веру, так как её нельзя экспериментально проверить или опровергнуть. Следовательно, она не сожжет рассматриваться с научной точки зрения.
5. Самопроизвольное зарождение – живые существа могут появляться из неживой материи, например рыбы-  из ила, черви – из почвы, мыши – из тряпок, мухи – из гнилого мяса, а также, что одни формы могут порождать другие, например, из плодов могут образовываться птицы и животные.
6. Гипотеза панспермии -  впервые жизни возникла не на Земле, а была занесена каким-то образом на нашу планету.
7. Гипотеза биохимической эволюции (Опарина – Холдейна) – эволюция углеродных соединений.
8. Коацерваты – сгустки органических веществ, образовавшиеся в водах древнего Мирового океана.