Поурочное планирование по биологии 9класс

                                           урок « Загадка жизни»

по теме «Возникновение и начальное развитие жизни на Земле»

 Цели урока:

1.      знать сущность современных взглядов на происхождение земли и появление жизни на ней

2.      Развивать умения обобщать, выделять главное, делать логические выводы, устанавливать межпредметные связи,  умения работать с дополнительными источниками информации и видеоматериалами, презентировать материал

3.      Уметь применять знания по биололгшии, химии, физике, обществознанию, астрономии, информатике при объяснении вопросов происхождения жизни на Земле

План Урока

I История взглядов на происхождение жизни на Земле  

1.      Представления о возникновении жизни на Земле ученых – философов античности и средневековья

2.      Теория био и абиогенеза

3.      Гипотеза самозарождения

II Анализ определения жизни

1.      Критерии жизни

2.      Понятие жизнь в современных представлениях

3.      Формы движения материи

Вопросы для дискуссии

1.      В чем сходство и различие между живым и неживым?

2.      Можно ли назвать живыми молекулы белков и НК (нуклеиновых кислот)?

3.      Почему клетку считают элементарной структурной единицей всего живого?

III Современные представления о происхождении Земли и жизни на ней. Гипотеза Опарина А.И,

1.      Происхождение планеты

2.      Химическая эволюция

3.      Биологическая эволюция

4.      Теория Панспермии

Вопросы для дискуссии

1.      Возможно ли простейшим органическим соединениям образоваться в космическом пространстве и в дальнейшем попасть на Землю?

2.      Почему все живое построено на основе атомов  C, H, O, N, F?

3.      Возможно ли возникновение жизни  на Земле сейчас?

4.      Возможно ли возникновение жизни  на  других планетах и в какой форме?

                                                                                   Ход урока

  БЛОК 1 Биология (мотивация)

Окружающий нас мир природы огромен и разнообразен. Каждый человек должен осознать свое место в нем, а это возможно только с познанием  мира. А чтобы познать мир , мы должны на основе знаний о явлениях и закономерностях природы создать научную картину мира, узнать , как образовалась наша планета Земля, и как на ней зародилась жизнь. И без таких наук как биология, химия, физика, астрономия, молекулярная биология, генетика, информатика нам не обойтись.

 Поэтому мы и проводим интегрированный урок биологии, химии и информатики  «Загадка жизни»  по теме «Возникновение и начальное развитие жизни на Земле»

 Проблема происхождения жизни на Земле всегда вызывала огромный интерес у людей. На каждом историческом этапе развития общества люди предлагали различные объяснения, порой очень фантастические.

 По данным современной науки, жизнь существует на Земле 2,5-3 миллиарда лет. Она представляет собой БИОСФЕРУ планеты. Есть предположение, что за всю историю жизни на планете существовало 4,5 миллиарда видов растений и животных

 Много веков  подряд человечество задает вопросы:

1.       Как образовалась наша планета?

2.       Когда и главное как на ней зародилась жизнь?

3.       А есть ли другие формы жизни?

4.      Есть ли жизнь на других планетах?

 Эти вопросы волнуют и нас с вами, поэтому мы и попытаемся сегодня ответить на них, используя современные данные астрономии, химии, молекулярной биологии, генетики и др. наук.

  БЛОК 2 Химия.

Первые картины мира, дошедшие до нас из глубины веков созданы в период от 600 до 500-х годов до нашей эры. Древние мыслители, каждый по своему, искали единое в многообразии явлений окружающего мира

Презентации:

1.      Высказывания Фалеса и Анаксимандра о зарождении жизни

2.      Высказывания Гераклита и Демокрита

3.      Высказывания Аристотеля

Вывод: Натурфилосовские взгляды древних греческих мыслителей кажутся нам наивными. Но именно благодаря греческим ученым были поставлены все основные проблемы, касающиеся развития естествознания, строения материи, проблема движения, проблемы жизни, а в дальнейшем и проблемы эволюции.

  БЛОК 3 Биология

Из  всех высказываний  ученых можно выделить две точки зрения:

1.      Сторонники теории биогенеза ( греч. Био - жизнь, генезис-происхождение, образование) считали, что все живое происходит от живого, а следовательно жизнь вечна

2.       сторонники теории абиогенеза, считали возможным происхождение живого из неживого, т. е допускали возможность самозарождения.

Против теории самозарождения  выступил флорентийский врач и натуралист Франческо Реди в XVII веке

Презентация:

1.      Опыты Франческо Реди

 Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза длились 1,5 века. Возможность самозарождения допускал дед Ч. Дарвина – Эразм Дарвин и Ж.Б. Ламарк. Споры вокруг теории самозарождения разгорелись с новой силой в середине XIX  века, когда французский медик Пуше в 1859 году опубликовал трактат о самозарождении микроорганизмов. Французская академия наук назначила специальную премию за попытку осветить вопрос по новому. Спустя три года, в 1862 году этой премией был удостоен Луи Пастер - французский ученый.

Презентация:

2.      Опыты Луи Пастера

Какие открытия опровергли представления о возможности образования органических веществ только в живых организмах? Как отвечают на этот вопрос химики?

БЛОК 4 Химия.

1.Виталистическое учение

2. последние достижения в биосинтезе веществ.

Выводы:

1Самозарождения быть не может

2        Органические вещества в своем составе имеют те же химические элементы что и неживая природа, что подтверждает единство живой и неживой природы

БЛОК 5 Биология

II Анализ определения жизни (15)

4.      Понятие жизнь в современных представлениях

5.      Формы движения материи

Ф. Энгельс в книге «Анти-Дюринг» дает классическое определение жизни

Жизнь есть  способ существования белковых тел,	и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел
Белки являются главной составляющей всего живого, от самых примитивных форм существования до самых сложных	Способ существования - обмен веществ при помощи которого создаются и поддерживаются условия для сохранения белка в природном состоянии в живой системе и выполнение присущих ему функций

 В этом определении материальная основа жизни – белковые тела

Жизнь –особая форма движения материи, главная специфика которой заключается в постоянном обмене веществ с окружающей природой и самообновлении живого.

Вопрос

 1Что является критерием жизни? В чем сходство и различие между живым и неживым?

Ответ учащихся:…………………….

Исходя из этих критериев можно ли считать реку, ледник живыми телами? Ведь им присущ обмен веществ, рост, движение, развитие….(нет воспроизведения)

2. звезды, планеты , галактики (звездные системы) рождаются, стареют, умирают, эволюционируют, подвижны, и даже могут образовывать новые звезды- живые?

Ответ учащихся:…………………….(нет самовоспроизведения себе подобных)

К какому выводу приводят эти примеры?

Ответ:,,,,,,,,,, ,комплекс критериев жизни. Отсутствие хотя бы одного –отсутствие жизни

 Только в 50-х годах нашего столетия стало ясно, чточто жизнь связана не только с белками , но и с нуклеиновыми кислотами- носителями наследственной информации. Некоторые ученые были склонны считать живыми уже одиночные молекулы белка.

Вопрос

Можно ли согласится с их точкой зрения? Ответ обоснуйте.

Ответ………Белки не обладают самовоспроизведением и обменом веществ

Вопрос

 А какие сложные соединения обладают свойством себе подобных?

Ответ…ДНК

Можно ли их считать носителями жизни?

Ответ…. Для самокопирования ДНК необходимы ферменты, АТФ -источник энергии, изоляция от окружающего мира., следовательно нет.

Вопрос

Жизнь –пожалуй самое сложное явление природы, трудно одним определением отразить все  её признаки, но все же важнейшими являются

1.      обмен веществ

2.      самовоспроизведение

3.      способность к индивидуальному и историческому развитию.

Наука, основываясь на современных данных разнообразных отраслей естествознания (молекулярной генетики, биофизики, биохимии и т.д. значительно расширила представления о химическом составе живых тел.

 Что же нового появилось по этому вопросу у химиков?

БЛОК 6 Химия

Ни белки ни нуклеиновые кислоты отдельно, сами по себе не являются носителями жизни, живого. Опираясь на данные самых разных отраслей естествознания, ученые выявили ряд новых, существенно неизвестных в конце XIX начале XX века свойств жизни .

БЛОК 7 Биология

Итак жизнь характерна не только способностью к самовоспроизведению, основанной на самоудвоении ДНК,Ю но и хиральной чистотой.

 Философское определение жизни, сделанное Ф.Энгельсом сохраняет свое значение уже в течении 100 лет.Однако новые открытия требуют дополнения и развития в определении жизни.

Обсуждение современных определений жизни.

А.С. Мамзин	М.В. Волькенштейн
Жизнь в её элементарной форме можно  определить как способ существования открытых коллоидных систем, содержащих в качестве своих обязательных компонентов соединения типа белков НК и фосфорорганических веществ, обладающих свойствами саморегулирования и развития на основе накопления и преобразования веществ, энергии и информации в процессе взаимодействия таких систем окружающей средой.	«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Вопрос: Какие же выводы можно сделать, сравнивая эти два определения?

Ответ: Из этих определений мы видим, что:

1.      жизнь связана со сложным коллоидным состоянием цитоплазмы

2.      характеризуется обменом веществ и энергии

3.      характеризуется особым способом реализации наследственной информации, заключенной в нуклеиновых кислотах

4.      живые тела представляют открытые системы, в которые энергия поступает извне. Без поступления энергии жизнь существовать не может

5.      живые тела (существа), в отличие от тел неживой природы, способны: а) к саморегуляции - сохранению и поддержанию относительного постоянства своего состава и свойств; б) самовоспроизведению; в) индивидуальному и историческому развитию.

Вопрос: Какая биологическая структура отвечает всем этим требованиям?

Ответ: Всем этим требованиям отвечает клетка, поэтому она и является элементарной единицей жизни.

Учитель биологии. Чтобы наиболее полно определить сущность жизни, необходимо выяснить ее место среди других форм движения материи. Между всеми формами движения материи существует тесная связь.

     Неживой природе свойственны механическая, физическая, химическая формы движения материи.

     Живой природе, кроме названных, присущи также биологическая и социальная формы движения.

 Вывод . Таким образом, с философской точки зрения, жизнь можно определить как систему форм движения материи, возникшую на определенном этапе ее исторического развития.

Учитель биологии. Общая картина возникновения жизни из неживой материи при соответствующих условиях на Земле в те далекие времена, представленная Энгельсом, подтверждается современной наукой, и ее можно изобразить в виде схемы.

   Схема (на доске). Элементы------ неорганические соединения-------органические соединения--------доклеточные формы жизни------ одноклеточные организмы-------колониальные организмы--------многоклеточные организмы (запись на доске и в тетрадях).

    Учитель биологии. Итак, ребята, мы подошли к рассмотрению третьего вопроса «Современные представления о происхождении планеты Земля и жизни на ней».

  БЛОК 8 Химия

Современные представлениях жизни на Земле.

Демонстрация I части фильма с последующим обсуждением.

    Существует множество гипотез о возникновении Земли и зарождении на ней жизни. Из всех наибольшее признание получили гипотезы О.Ю. Шмидта в середине XX века и гипотеза Александра Ивановича Опарина о возникновении жизни.

     Эпиграфом для этой части урока можно взять слова Эразма Дарвина (написаны красочно на плакате)

                               …В природе мировой,

                                В борьбе стихий,

                                В развитии постепенном

                                Все существа,

                                Все формы создались,

                                И Жизнею

                                Могучею зажглись!

  При просмотре I части фильма «Возникновение жизни на Земле» прошу  обратить внимание на вопросы, которые лежат у вас на столе.

Демонстрация I части фильма «Возникновении жизни на Земле».

Обобщая содержание фильма, мы подходим к выводу, что химическую эволюцию, или  абиогенный синтез органических молекул из неорганических веществ можно разделить на три этапа:

     1-й этап – начальный этап неорганической эволюции – возникновение атомов химических элементов.

     2-й этап – образование простейших неорганических соединений.

     3-й этап – образование простейших органических соединений -  биополимеров.

Презентации этапов химической эволюции

Учитель химии. При этом надо учитывать, что в составе планеты земля присутствует большое количество неорганического углерода в виде карбидов ( соединение С с Ме). Хотя карбиды этих Ме являются глубинными породами, но в отдаленные времена они могли выступать на поверхность Земли. А при взаимодействии карбидов с Н2О           образуются углеводороды

1.      Al4C3+12 H2O    t            4Al(OH)3+3CH4    (метан)

2.      CaC2+2HOH       t          Ca(OH)2+C2H2  (ацитилен)

Блок 9  (Биология)

Демонстрация II части фильма – предбиологическая эволюция и биологическая эволюция.

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

   Но как осуществлялся переход от биополимеров к первым живым существам, мы выясним посмотрев II часть фильма. Обратите внимание на вопросы ко II части фильма.

    А. И. Опарин предположил, что переход от химической эволюции к биологической, связан с возникновением простейших органических систем – пробионтов, способных использовать из окружающей среды вещества и энергию и на этой основе осуществлять важнейшие жизненные функции – расти, подвергаться естественному отбору. Такой системой является открытая система, которую можно изобразить в виде схемы  (записана на доске):

 S                                        A                                                              B                      Z

внешняя среда           поступает в каплю                        продукт реакции        внешняя среда          

                                      вещество

    ( Учащиеся записывают схему в тетради)

  Моделью для пробионта явилась коацерватная капля.

 Вопрос: Можно ли коацерваты называть живыми существами?

 Ответ: Нет, так как у них отсутствует главный признак живого организма – воспроизведение себе подобных, нет системы к самовоспроизведению и самообновлению.

  Как же осуществился переход коацервата к простой системе, способной к самовоспроизведению?

   Для формирования коацерватов достаточна  концентрация 0,01 – 0,001% белка или другого полимера. Считается, что в первичном океане могло содержаться до 10% растворимых органических соединений, а в лагунах – еще больше. Процесс образования коацерватов осуществляется под влиянием межмолекулярных сил взаимодействия. И хотя в них нет совершенного обмена веществ, но их уже можно назвать самоорганизующимися системами, способными к осуществлению некоторых процессов, сходных с жизнедеятельностью клетки.

    Вопрос: Какой же следующий этап возник на заре жизни?

    Ответ: Следующий этап – возникновение процесса фотосинтеза, который существенно изменил состав атмосферы – из восстановительной она превратилась в окислительную. Благодаря этому стало возможным кислородное расщепление органических веществ, при котором получается во много раз больше энергии, чем при бескислородном.

 Таким образом, жизнь перешла к аэробному существованию и могла выйти на сушу.

   Вопрос: Какие были первые клеточные организмы и что они собой представляли?

   Ответ: это были прокариоты, которые не имели обособленного ядра. Позже, под воздействием естественного отбора, клетки совершенствовались.

     Вопрос: Какие же структуры появляются на земле вслед за прокариотами?

     Ответ: Вслед за прокариотами появляются эукариоты – клетки, содержащие обособленное ядро. А затем возникают специализированные клетки высших многоклеточных организмов.

 Однако, ребята, существуют и другие гипотезы о происхождении жизни на Земле.

Презентация теории панспермии

Выводы

1.      Жизнь  возникла на Земле абиогенным путем. Хим. Эволюция   перешла в биологическую

2.      Возникновение жизни – это этап эволюции материи во вселенной

3.      Закономерность основных этапов возникновения жизни может быть проверена экспериментально в лаборатории и выражена в схеме:  атомы -простые молекулы –макромолекулы -ультрамолекулярные системы (пробионты) - одноклеточные организмы

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

5.      В настоящее время жизнь на Земле происходит биогенно.  Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Какие этапы выделяют	Какие условия среды оказали влияние	Какие возникли изменения в структурах