УРОК БИОЛОГИИ 11 КЛАСС Тема: «Основные этапы развития жизни на Земле»

УРОК  БИОЛОГИИ 11 КЛАСС

Тема: «Основные этапы развития жизни на Земле»

Цель: сформировать представления об этапах развития жизни на Земле.

Задачи:1.Познакомить с гипотезами происхождения эукариот.

2. Продолжить формировать навыки моделирования, умения анализа схем и активного обсуждения проблемы.

3.Способствовать формированию научной картины мира в представлениях учащихся.

Ход урока:

I.                   Проверка знаний.

Представление домашнего задания. Заполнение схемы возле доски (пример)

Беседа по вопросам:

·         Почему учённые считают гипотезу абиогенного зарождения  жизни в процессе биохимической эволюции наиболее приемлемой? (Ответ: так она с научной точки зрения является наиболее разработанной)

·         Какая проблема в гипотезе абиогенного зарождения жизни  является наиболее сложной?  (Ответ: гипотеза не даёт ответ на вопрос – как произошел качественный скачок от неживого к живому)

·         Почему ученые считают, что открытия, сделанные при изучении РНК, могут дать ключ к решению проблемы возникновения жизни? (Ответ: некоторые РНК имеют явно выраженную каталитическую активность и способны к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов. т.о. древняя РНК могла совмещать в себе каталитические и информационно-генетические функции, что обеспечивало макромолекулярной системе способность к саморепродукции. Если данное предположение верно, то, очевидно, что дальнейшая эволюция шла в направлении РНК-белок-ДНК).

II.                Изучение нового материала.

Основные этапы развития жизни на Земле:

·         Этап химической эволюции (содержание прошлого урока);

·         Этап предбиологической эволюции;

·         Биологический этап эволюции.

            Знакомство с понятием: Биопоэз – это переход от неживого к живому.

Гипотеза Биопоэза  сформулирована в 1947 году английским ученым Джоном Берналом.

Основные этапы биопоэза: (записать в тетрадь)

1. возникновение мембран у коацерватов,
2. возникновение способности к самовоспроизведению,
3. возникновение метаболизма,
4. возникновение фотосинтеза,
5. возникновение кислородного дыхания.

Задание: ученики работают парами. На каждый стол учитель выдает перечень вопросов . Каждая мини группа отвечает на вопросы. Ответ нужно найти в тексте учебника.

1. Каким образом образовались клеточные мембраны у коацерватов. Что в этом положительного? (Путем выстраивания молекул липидов на поверхности коацерватов. Это обеспечивало стабильность их формы)
2. Прочему стало возможна способность к самовоспроизведению у коацерватов? (Благодаря включению в состав коацерватов молекул нуклеиновых кислот)
3. Какой способ питания был у первых существ? Почему? (Способ питания – гетеротрофный, так как в водах первичного океана было много готовых органических веществ)
4. 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 (фотосинтез) или энергии химической реакции, (хемосинтез) возникли автотрофы)
5. Почему первые живые организмы были анаэробными? (Вероятно, в водной среде еще отсутствовал кислород)
6. Почему возникло аэробное дыхание? (Аэробное дыхание возникло потому, что появление фотосинтеза привело к накоплению в атмосфере кислорода)
7. 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).

8.      Выполни задание: (индивидуальные листы, взаипомпроверка)

Расположи названные структуры и процессы в последовательности

    их появления в ходе эволюции:

а) фотосинтез;

б) прокариоты;

в) дыхание;

г) хемосинтез;

д) абиогенный синтез мономеров;

е) эукариоты;

ж) образование наружной мембраны;

з) самовоспроизведение молекул;

и) брожение.

9.      Изучи гипотезы происхождения эукариот. Дайте ответ  на вопрос:

Какие существуют гипотезы происхождения эукариот? (ответ: симбиотическое образование и путём впячивания клеточной мембраны)

III.             Первичное усвоение изученного.

1.      Работа в группах. Используя раздаточный материал, смоделируйте  клетки эукариот на этапах формирования:

·         1 группа -  путём  симбиотического образования клеток? (см рис. 144 на стр. 354 учебника).

·         2 группа  - путем впячивания клеточной мембраны? (см рис. 143 на стр. 354 учебника)

Существует мнение: Переход от неживого к живому – биопоэз. Хотя живое использует далеко не все существующие элементы, но с теми, который «идут в дело», оно умеет распорядиться крайне хитроумно. Это приспособленность и связь между жизнью и её неживым субстратом поразительна. Видимо, такая изощрённость создавалась и совершенствовалась в течение миллиардов лет химической и органической эволюции. Английский химик Пири отразил это наглядной схемой, где эволюция живого представлена в виде двух конусов, напоминающих песочные часы. Нижний конус – преджизнь с химическим разнообразием элементов, которые участвуют в неорганическом синтезе преджизни с её структурной простотой. Верхний – развитая жизнь с её морфологическим разнообразием и небольшим набором биохимических реакций. При всей упрощенности этой схемы она отражает одну из  главных способностей путей образования биосферы.

            Обратим внимание на принципиальное различие живого и неживого.Эти различия связаны с симметрией. В 1848г. Луи Пастер вывел закон киральной чистоты: живое вещество состоит из кирально чистых структур. Киральная чистота – наличие объектов, не совместимых со своим зеркальнвм отражением (типа правой и левой руки, откуда и происхождение термина от греческого – «хирос» -  рука). Белки живого построены только из «левых» (поляризующих свет влево) аминокислот, нуклеиновкые кислоты сложены исключительно из поляризующих свет вправо сахаров. Вещества небиогенного происхождения кирально симметричны – «левых и правых» молекул в них поровну. Киральная чистота обуславливает уникальную специфику живого, несводимость его к неживому. Синтезировать кирално чистые вещества в лабораторных условиях – пока нерешенная технологическая проблема.

            Как могло произойти разделение живого и неживого? Эволюционный подход с его утверждением плавного и постепенного изменения ответа не даёт. Более вероятным оказывается предположение о скачкообразном («катастрофическом») характере этого уникального процесса, когда в предбиологической стадии химической эволюции была нарушена тенденция к установлению зеркальной симметрии между «правым и левым» - возникло живое с его особым качеством киральной чистоты. При этом, как на это указывает широкий географический разброс мест обнаружения «первожизни», такое событие имело настолько глобальный, повсеместный характер, что для «времени скачка» оказывалось таким же «обычным» явлением, как и в наши дни образование дождевых капель, снежинок, ржавчины. Событие такого масштаба произошло, вероятно, под воздействием космического фактора. Теоретические расчеты показали, что минимальное время такого перехода от равномерного распределения (киральной симметрии) и самоусиления (самоорганизации) к обретению киральной чистоты оценивается от одного до 10-15 млн. лет, то есть по (геологическим часам) это может быть названо мгновением.

            Итоги урока: К какой гипотезе возникновения жизни вы склоняетесь? Почему?

Вывод: Современная наука убедительно доказывает принципиальную возможность синтеза основных биологических молекул в условиях, соответствующих началу истории Земли. Однако превращение неживого в живое требует радикального изменения свойств материи, а именно изменения симметрии. Механизмы возникновения киральной чистоты живых организмов даже в предбиологической стадии не ясны и загадочны. Важно подчеркнуть, что даже на начальной стадии процесс возникновения молекул жизни является самоорганизующимся. Знания начал жизни даёт ключ к пониманию последующих стадий развития живого.

Оценка работы учащихся.

Домашнее задание:  § 91 на стр.356 учебника.

 Ответить на вопросы:( распечатка)

Какие этапы формирования жизни выделил Д. Бернал?

Что происходило на первом этапе химической эволюции?

Опиши состояние древней атмосферы.

Какие процессы протекали на втором этапе предбиологической эволюции?

Кто появился на этом этапе?

Что происходило на третьем этапе биологической эволюции?

Кем были первые организмы по строению прокариоты или эукариоты?

Кем были первые организмы по способу питания автотрофы или гетеротрофы?

Какие и почему на этом этапе произошли ароморфозы?

К чему привело возникновение фотосинтеза?