Открытый урок биологии по теме "Возникновение жизни на Земле"

Цели:

Обучающие:

• Раскрыть сущность жизни.
• Выявить отличия живого от неживого.
• Ознакомить учащихся с различными взглядами на происхождение жизни.
• Изучить основные аспекты современной теории возникновения жизни на Земле - гипотезы А. И. Опарина -Дж. Холдейна.
• Сформировать у учащихся систему знаний об условиях и этапах возникновения жизни на Земле в ходе биохимической эволюции.

Развивающие:

• Совершенствовать умения работать с дополнительной литературой, самостоятельно выбирать нужный материал при составлении сообщений.
• Продолжить формирование умений сравнивать и делать выводы.
• Убедить учащихся в неповторимости жизни как способа существования.
• Расширять кругозор и эрудицию.

Воспитательные:

• Воспитывать умение дискутировать, отстаивать свою точку зрения по той или иной проблеме.
• Пробудить у учащихся интерес и позитивное отношение к биологической науке и поиску всеобъемлющей теории по проблеме возникновению жизни на Земле.

Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний.

Вид урока: урок взаимного обучения.

Средства обучения: Сообщения учащихся. Заполнение сравнительной таблицы.

Оборудование: Таблицы, портреты ученых, графопроэктор.

План урока

I. Организационный момент.

II. Изучение нового материала.

1. Многочисленные определения жизни. (Рассказ с элементами беседы)
2. Признаки живого. (опрос учащихся).
3. Возраст Земли и сроки ее зарождения не нашей планете. (сообщение учащегося, гипотеза академика О.Ю. Шмидта).
4. Идеи биогенеза и абиогенеза. (рассказ учителя).
5. Борьба сторонников биогенеза и абиогенеза, идея самозарождения. (сообщения учащихся, опыты Ф.Реди, Л. Спалланцани, эксперимент Луи Пастера).
6. Плюрализм научных концепций происхождения жизни, креационизм, теория стационарного состояния, теория панспермии, физическая и химическая гипотезы. ( сообщения учащихся ).
7. Теория происхождения жизни на Земле А. И. Опарина. (рассказ учителя).

III. Закрепление материала.

1. Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала, ответы на вопросы.
2. Заполнение таблицы.

IV. Задание на дом.

Ход урока

Учитель: Сегодня, мы познакомимся с многообразием взглядов на проблему происхождения жизни на Земле, изучим сущность современной теории происхождения жизни. На последних уроках мы разобрали, как происходит размножение и развитие живых организмов на нашей планете, и отметили, что благодаря этой удивительной способности всех существ (способности к воспроизведению себе подобных), жизнь продолжается на нашей планете. Жизнь не заканчивается со смертью отдельной особи, она продолжается в ее потомках. Сохранение своего вида (рода) главнейшая задача всех живых организмов. Все многообразие гипотез сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения, каким? Назовите их. (Биогенез - "живое из живого".

Абиогегнез - "живое из неживого".

1. Основные идеи, объясняющие происхождение жизни на Земле можно классифицировать по направлениям, назовите эти направления.(метафизическая - жизнь создана Богом, панспермия - жизнь занесена из космоса, самозарождения, биохимическая теория А. И. Опарина).
2. Каким образом образовалась клеточная мембрана у коацерватов. Что в этом положительного? (Путем выстраивания молекул липидов на поверхности коацерватов. Это обеспечивало стабильность их формы).
3. Почему стало возможна способность к самовоспроизведению у коацерватов? ( благодаря включению в состав молекул нуклеиновых кислот)
4. Какой способ питания был у первых существ? Почему? (Способ питания - гетеротрофный, так как в водах первичного океана было много готовых органических веществ).
5. С чем была связана необходимость появления автотрофных организмов? (Численность живых организмов увеличивалась и конкуренция обострялась. У некоторых организмов возникла способность к синтезу органических веществ из неорганических. С использованием энергии солнца или энергии химической реакции возникли автотрофы).
6. Почему первые живые организмы были анаэробными?. (вероятно в водной среде еще отсутствовал кислород).
7. Почему возникло аэробное дыхание? (Аэробное дыхание возникло потому что появление фотосинтеза привело к накоплению кислорода в атмосфере).
8. Почему стал возможен выход организмов из воды на сушу? ( Первоначально жизнь развивалась в водах океана, так как ультрафиолетовое излучение губительно влияло на них, а появление озонового слоя в результате накопления кислорода в атмосфере создало предпосылки выхода на сушу

На эти вопросы мы и должны сегодня постараться ответить в конце нашего занятия.

Известно, что живые организмы и тела неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов. В клетках живых организмов обнаружено свыше 60 элементов периодической системы. Сходство элементарного состава живой и неживой природы указывает на их материальное единство. И вместе с тем в силу качественного своеобразия живого мы без труда одни тела относим к живым, а другие - к неживым. Вот мы говорим, что жизнь продолжается, жизнь сохраняется Что такое жизнь? Дать точное определение жизни непросто. Но все - таки попытки были предприняты неоднократно.

Рассмотрим наиболее известные определения:

Определения жизни по Ф. Энгельсу и В. М. Волькеннштейну. (Определения высвечиваются на экране).

• "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка". (Ф.Энгельс)
• "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот". (М.В. Волькенштейн)

Жизнь - это комплекс свойств: обмен веществ, способность к росту и развитию, воспроизведению себе подобных, раздражимость и подвижность.

Современное определение жизни

Таким образом, по Энгельсу, материальным носителем жизни является белок, способ ее существования - самообновление, а механизмом самообновления является обмен веществ. Волькештейн . указывает, что важнейшие свойства живых организмов являются: открытость , саморегуляция, самовоспроизведение.

Дать точное определение жизни чрезвычайно трудно. Единственный способ описать жизнь - это перечислить основные свойства живых организмов. К этим свойствам относят. Перечислите, пожалуйста эти свойства. (учащиеся перечисляют свойства, учитель записывает на доске).

Перечисляют свойства живых организмов:

• обмен веществ;
• самовоспроизведение;
• наследственность;
• изменчивость;
• рост и развитие;
• раздражимость;
• дискретность;
• саморегуляция;
• ритмичность;
• энергозависимость.

На основании перечисленных свойств живого, попробуйте дать определение "жизни". (Учащиеся предлагают свои определения, учитель открывает современное определение "жизни" на графопроэкторе).

Учитель: Итак, при определении понятия "жизнь", что учитывается?

Учащиеся: При определении понятии "жизнь" должны учитываться, все свойства живого.

Учитель: Прежде чем вести разговор о времени рождения нашей планеты, познакомимся с гипотезой выдвинутой академиком О. Ю. Шмидтом в середине XX века, которая получила наибольшее признание. (сообщение учащегося, с демонстрацией фрагментов на графопроэкторе).

Знания полученные вследствие развития астрофизики, геохимии, биофизики, молекулярной биологии позволили расширить исследования по проблеме возникновения жизни на Земле, но все гипотезы о происхождении жизни на Земле сводились к двум взаимоисключающим точкам зрения - биогенез и абиогенезу.

Биогенез - все живое происходит только от живого. Абиогенез - происхождение живого из неживого. Борьба сторонников биогенеза и абиогенеза - одна из увлекательнейших страниц в истории науки. Многие ученые Средневековья допускали. Что рябы могли зарождаться из ила, черви - из почвы, мыши - из грязи, мухи - из мяса. Наиболее распространенными теориями возникновения жизни на Земле являются следующие:

• жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм);
• жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);
• жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния);
• жизнь занесена на нашу планету извне ( панспермия);
• жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция);

(сообщения учащихся. с параллельным заполнением таблицы).

Гипотезы происхождения жизни

 Учитель: Существуют разные гипотезы происхождения жизни. Какой именно придерживаетесь вы лично? Почему?

Учитель: Предложите эксперимент. Который опровергнул бы идею о возможности самопроизвольного зарождения микроорганизмов в питательной среде.

Учащиеся: Отвечают на вопросы.

Вывод: Таким образом, вопрос о возникновении жизни на Земле сводится к выяснению того, как возникла столь универсальная система биохимических превращений и в каких реальных условиях было возможно появление живой материи и осуществление начальных этапов ее развития.

Учитель: В настоящее время наиболее широкое признание получила гипотеза о происхождении жизни академика А. И. Опарина. В далеком прошлом Земля была совсем не похожа на нынешнюю. Температура ее поверхности была 4000 - 8000 градусов по Цельсию,и по мере ее остывания углерод и тугоплавкие металлы образовали земную кору. Атмосфера была другой. Она состояла в основном из воды, аммиака, оксида углерода и метана, до тех пор пока атмосфера Земли не остыла до 100 градусов, вся вода находилась в парообразном состоянии. В атмосфере не было кислорода.

В 1923 году советский ученый биохимик академик А. И. Опарин высказал мнение, что органические вещества могли возникнуть в океане из более простых соединений. Энергию для этого синтеза, вероятно, доставляла интенсивная солнечная радиация, падавшая на Землю до того, как образовался слой озона, который стал задерживать большую ее часть, а так же энергия грозовых разрядов. Так как в тот период на Земле шли непрерывные дожди и сверкали многочисленные молнии.

Идея эта была не нова. Так как в 1871 году сходную мысль высказал Ч. Дарвин.

Опарин предполагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. Они способны к образованию коллоидных комплексов, которые способны обособляться от всей массы воды. Слияние таких комплексов приводит к образованию коацерватов ("коацервус" - сгусток, куча). Возможно они могли обмениваться со средой веществами и накапливать различные соединения. Затем по границе между коацерватами и водной средой выстраивались молекула липидов, что привело к образованию первичной клеточной мембраны. В результате включения в коацерваты молекулы, способной к самовоспроизведению (подобие ДНК) могла возникнуть примитивная клетка - пробионт. Увеличение размеров и фрагментация могли привести к возникновению примитивного самовоспроизводящегося организма. Таким образом, по теории Опарина возникновения первых предшествовал длительный отбор коацерватных капель.

Вначале занятия я вам предложила ряд вопросов, на которые мы должны ответить после изучения темы. У каждого есть перечень вопросов на бумажном носителе:

Исходя из всего сказанного, мы должны сделать вывод.

Вывод: наиболее распространенной гипотезой является гипотеза Опарина, жизнь возникла естественным путем из неорганической материи, биологической эволюции предшествовала химическая. Я не в коей мере не хочу перечеркнуть все выше сказанное, но у этой теории тоже есть противники.

Один из них Фред Хоил - астроном. Недавно он высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул " столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке "Боинга -747". Этот вопрос является "белым пятном" в биологической науке.

Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение. Возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Задание на дом: пар. 50, 51. Вопросы 4,5. С. 189.