Развитие представлений о возникновении жизни на Земле. Гипотеза Опарина-Холдейна"Работу выполнила учитель биологии МБОУ СОШ № 15 им. В. П. Михалько , Ускова Е. А.
учебно-методический материал по биологии (9 класс) на тему

Разработка урока биологии по теме:

"Развитие представлений о возникновении жизни на Земле. Гипотеза Опарина-Холдейна"Работу выполнила учитель биологии МБОУ СОШ № 15 им. В. П. Михалько , Ускова Е. А.

Цель: развитие интеллектуальной и духовной сфер учащихся, их творческих способностей на основе содержательного и деятельностного компонентов по теме “Развитие представлений о возникновении жизни”.

Задачи:

Образовательные:   сформировать представления о происхождении жизни на Земле;

о возникновении живого из неживого естественным путем в процессе длительного исторического развития;

Развивающие:   развитие умения использовать полученные знания в нестандартных условиях ролевой игры развитие навыков работы с различными источниками информации

развитие самостоятельности в учебной работе

Воспитательные:  способствовать формированию коммуникативных навыков, формирование материалистического мировоззрения на проблему возникновения жизни на Земле.

воспитание ответственного отношения к жизни в целом и своей собственной

Тип урока: Урок усвоения и закрепления нового материала.

Этап подготовки начинаем с адаптации составленного нами сценария по отношению к конкретным ученикам и сложившейся учебной ситуации. Эту работу, как и постановку проблемы, выработку целей игры, описание конкретного ее варианта, плана, содержание инструктажа, подготовку необходимого оборудования и репетиции сценки мы проводим с учащимися 9 класса.

Оборудование:

Раздаточный материал (кроссворды по теме)

Компьютер, проектор, презентация.

Эпиграф урока:

“О, решите мне загадку жизни, мучительную древнюю загадку, над которой билось уже столько голов,— головы в шапках, расписанных иероглифами, головы в тюрбанах и черных беретах, головы в париках и тысячи других бедных человеческих голов...” Г. Гейне. Слайд 2

                                                          Ход урока

I. Организационный момент “Настроимся на урок” - 1 мин.

Вступительное слово учителя для создания благоприятного психологического настроя учащихся:

Всегда ли жизнь была,
Иль создана могучею рукою?
Из космоса она пришла,
Иль зарождаться может заново, в покое?
Мы будем спорить, это обсуждать,
Доказывать, опровергать.
Нам чашу знаний нужно до конца испить...
Загадку жизни мы сумеем разрешить!

II. Актуализация опорных знаний – 3 мин

В начале урока можно наметить основные направления, по которым будет проводиться работа при изучении данной темы. Для этого можно предложить учащимся выделить ключевое слово в теме урока. Этим словом является жизнь.

Учитель задаёт вопрос:

- Как вы думаете, какие проблемы можно рассматривать в контексте понятия “жизнь”?

Ученики отвечают: (На слайде выносится схема)

- Что такое жизнь?

- Как возникла жизнь на Земле?

- Как развивалась жизнь? Слайд 3

Сегодня мы тоже попробуем “решить загадку жизни”, над которой билось много умных голов. Прежде, чем говорить о проблеме происхождения жизни, необходимо определиться с понятием “жизнь”. Что же такое жизнь?

Наиболее удачное определение жизни дал Ф. Энгельс.

Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей их внешней природой.  С прекращением обмена веществ, прекращается и жизнь, разлагается белок. (Ф.Энгельс) Слайд 4

Но однозначного, полного определения жизни пока нет. Единственный способ описать жизнь – это перечислить основные свойства живых организмов.

В тетради запишите: Свойства живых организмов и перечислите эти свойства.

Свойства живого: способность к движению, способность к росту и развитию, обмен веществ, дыхание, питание, раздражимость, размножение, клеточное строение. Слайд 5

Учитель: С глубокой древности и до нашего времени было высказано огромное количество гипотез о происхождении жизни на Земле. Во второй половине ХХ века было предложено 120 теорий и гипотез возникновения жизни, одни были самостоятельными, другие представляли собой продолжение уже существующих. Рассмотрим некоторые, часто обсуждаемые гипотезы и теории.

Ребята, давайте вспомним, что такое гипотеза, и что такое теория? (ученики отвечают)

Гипотеза – предположение, имеющее недостаточное доказательство, а теория – взгляды, имеющие твердые доказательства. Поэтому мы говорим о гипотезах возникновения жизни, точного доказательства они не имеют, да и трудно это сделать, потому, что невозможно провести эксперимент, доказывающий происхождение жизни на Земле. Иногда приравнивают понятие теории и гипотезы, если речь идет о таких глобальных процессах.

III. Постановка проблемных вопросов – 1 мин

Поставим перед собой проблемные вопросы, - как возникла жизнь на Земле? – Какие существуют взгляды и гипотезы о происхождении жизни на Земле, и какая из них наиболее убедительна? Для этого, я предлагаю вам посмотреть сценку, которую подготовили для вас ваши одноклассники. Слайд 7

IV. Изучение нового материала – 21 мин (Ход сценки – 18 мин)

Ведущая:

Жизнь – одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она казалась таинственной и непознаваемой – вот почему по вопросам её происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Приверженцы идеалистических взглядов считали (и считают) жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения. Материалисты же разделились на две взаимоисключающие точки зрения: сторонники теории биогенеза - полагали, что все живое происходит только от живого, а их противники защищали теорию абиогенеза: они считали возможным происхождение живого от неживого.

Ведущий: Нам с вами сегодня предстоит стать свидетелями этих споров. Встречаем философов Древней Греции.

Выходят Аристотель и Демокрит.

Аристотель: Лягушки, насекомые и черви заводятся в сырой почве.

Демокрит: Рыбы могут зарождаться из ила, а мухи из мяса. Слайд 8

Выводы (делает учитель): 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.

Ведущий: Идея самозарождения получила широкое распространение в Средневековье и Эпоху Возрождения, когда допускалась возможность самозарождения не только простых, но и довольно высокоорганизованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тряпок). Голландский ученый Ян Ван Гельмонт в 17 веке описал свой опыт, утверждая, что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы, запертых в шкафу.

Ян Ван Гельмонт: “Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди. Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки”. Слайд 9

Ведущий: Проблема происхождения жизни на Земле приобретает все большую сложность по мере углубления наших знаний о ней.

Ведущая: Против теории самозарождения в XVII веке выступил итальянский врач Франческо Реди.

Выходит Франческо Реди: Сейчас я докажу вам, что самозарождения не происходит (показывает и описывает свой опыт). Я взял мертвых змей и поместил их в закрытый горшок. Через некоторое время, открыв горшок, я заметил, что никаких червей там не зародилось. Но сторонники теории самозарождения не сдавались, они утверждали, что самозарождение не произошло по той лишь причине, что в закрытый сосуд не поступал воздух. Но и на это у меня нашлось своё объяснение: на этот раз я взял змей и поместил их в разные сосуды, причем одни сосуды, я накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось. Слайд 10

Ведущий: Таким образом, Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, - личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не “произведет” червей.

Ведущая: Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.

Ведущий: В XVIII веке теорию самозарождения жизни продолжал защищать немецкий математик и философ Готфрид Лейбниц.

Лейбниц: В живых организмах существует особая “жизненная сила”, которая присутствует всюду. Достаточно лишь вдохнуть её, и неживое станет живым. Слайд 11

Ведущая: Микроскоп открыл людям микромир. Голландский ученый Антони Ван Левенгук, используя микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Это были бактерии и протисты.

Левенгук: Эти крошечные организмы, “анималькули”, происходят от себе подобных. Слайд12

Ведущий: Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро Спалланцани.

Ладзаро Спалланцани: Я доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Я помещал в мясной бульон, который богат органическими веществами в сосуды и кипятил эту жидкость на огне, после чего сосуды герметично запаивал, в итоге бульон оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Слайд 13

Лейбниц: Жизнь в колбах не возникает потому что длительное кипячение убивает “жизненную силу”, которая не может проникнуть в запаянную колбу!

Ведущая: Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза продолжались и в IX веке.

Голос за сценой: Внимание, внимание! Сенсационная новость! Французская академия наук назначила специальную премию за попытку осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении!

Луи Пастер (задумываясь, почесывая подбородок): Я займусь этим.... Всё гениальное просто! Возьму я колбу с различными питательными средами, в которых могут развиваться микроорганизмы и прокипячу их, микроорганизмы погибнут. Но я то помню, что утверждали виталисты - жизненная сила не может проникнуть в запаянную колбу, поэтому я присоединю к ней S-образную трубку со свободным концом.

Через некоторое время: Споры микроорганизмов осели на поверхность этой изогнутой трубки и не проникли в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной и самозарождения не наблюдается, хотя доступ воздуха, а с ним и пресловутой “жизненной силы”, был обеспечен. Слайд 14

Ведущий: Пастер своими опытами доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни, за что получил премию Французской Академии наук. Представлениям о жизненной силе – витализму был нанесен сокрушительный удар!

Ведущая: Вопрос о возникновении жизни на нашей планете долгое время ещё оставался открытым.

Ведущий: В 1924 г. Известный биохимик А. И Опарин высказал предположение...

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

...В природе мировой,
В борьбе стихий,
В развитии постепенном
Все существа,
Все формы создались,
И Жизнею
Могучею зажглись! Слайд 15

А. И. Опарин: При мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4 – 4,5 млрд лет назад состояла из метана, аммиака, углекислого газа и паров воды, могла возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Слайды 16-17

Ведущий: Американский исследователь С. Миллер, пропуская электрические разряды напряжением до 60 000 В через смесь метана, аммиака, водорода и паров воды под давлением в несколько паскалей при температуре 80°С получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот, в том числе глицин и аланин. Слайд 18

Ведущая: Как мы уже знаем, аминокислоты – “кирпичики”, из которых построены молекулы белков. Поэтому экспериментальное доказательство возможности образования аминокислот из неорганических соединений – чрезвычайно важное указание на то, что первым шагом на пути возникновения жизни на Земле был абиогенный (небиологический) синтез органических веществ.

Ведущий: Чтобы на Земле зародилась жизнь, понадобился длившийся много миллионов лет эволюционный процесс, в течение которого сложные молекулы (нуклеиновые кислоты и белка), прошли отбор на устойчивость к воспроизведению себе подобных.

Ведущая: Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас?

Ведущий: Если сейчас на Земле где-нибудь в районах интенсивной вулканической деятельности и могут возникнуть достаточно сложные органические соединения, то вероятность сколько-нибудь продолжительного существования этих соединений ничтожна. Они немедленно будут окислены или использованы гетеротрофными организмами. Это прекрасно понимал еще Ч. Дарвин.

Ч. Дарвин: “Но если бы сейчас... в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п., химически образовался белок, способный к дальнейшим, все более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых существ”. Слайд 19

Ведущая: Спасибо! Мы возвращаемся в действительность.

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

IV. Заключительное слово учителя – 3 мин:

Жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Слайд 20

Мы с вами уже познакомились с некоторыми гипотезами возникновения жизни. Давайте вспомним их. Ученики отвечают:

- Креационизм – Божественное сотворение мира. Слайд 21

- Гипотеза стационарного состояния - Земля и все живые организмы никогда не возникали, а существовали вечно.

- Гипотеза панспермии – жизнь была занесена из космоса с метеоритами и космической пылью. Слайд 22

- Гипотеза самозарождения, которую мы наглядно рассмотрели сегодня

- Гипотеза биохимической эволюции – белково-коацерватная теория (А. И. Опарин, С. Миллер)

Этапы процесса возникновения жизни на Земле по Опарину:

1. Возникновение органических веществ.

2. Образование из простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.). Так же образование коацерватных капель – структур типа геля.

3. Образование полинуклеотидов – ДНК и РНК, и включение их в коацерваты.

Возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов. Слайд 23

Земля возникла около 4, 5 млрд. лет назад. Образовалась земная кора, затем атмосфера и мировой океан. В “первичном бульоне” мирового океана зародилась жизнь.

Учитель: В 1929 г. появилась статья английского биолога Д.Холдейна на ту же тему. Можно встретить информацию, что это теорию химической эволюции называют еще теорией Опарина-Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам. Ученые утверждают, что на возникновение жизни в земном варианте потребовалось времени – менее одного млрд. лет. Уже около 4 млрд. лет назад существовали первые микроорганизмы, от которых произошло все многообразие форм земной жизни. Слайд 24

Гипотеза Опарина-Холдейна завоевала много сторонников.

Жизнь возникла на земле абиогенным путем (из неживых элементов) и этому есть экспериментальное подтверждение. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Но в этой теории есть и недостаток: не удалось решить проблему как произошел качественный скачок от неживого к живому. Это задача будущих научных исследований. Слайды 25-26

V. Первичное закрепление знаний – 12 мин.

Учитель: Вернемся к проблемным вопросам – как возникла жизнь на Земле, какие существуют взгляды и гипотезы происхождения жизни на Земле? Какая из них наиболее убедительна? Какая гипотеза понравилась вам больше всего и почему? Слайд 27

Ученики отвечают.

Предполагаемый ответ:

Выделяют 5 основных гипотез возникновения жизни на Земле.

Наиболее убедительна гипотеза биохимической эволюции Опарина – Холдейна.

Гипотезы, которая бы точно и подробно раскрывала вопрос возникновения жизни на Земле – нет.

Итак, ребята, современные знания о происхождении жизни на земле подводят нас к следующим выводам: Слайды 28-29

Земля возникла около 4, 5 млрд. лет назад. Образовалась земная кора, затем атмосфера и мировой океан. В “первичном бульоне” мирового океана зародилась жизнь. Cуществует 5 основных гипотез возникновения жизни на Земле. Наиболее убедительна гипотеза биохимической эволюции Опарина – Холдейна. Каждая из гипотез имеет свои сильные и слабые стороны, но ни одна не дает точного ответа на вопрос о происхождении жизни. Гипотезы, которая могла бы стать “руководящей” и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока еще нет.

Учитель: Давайте поработаем с кроссвордом

VI. Подведение итогов урока – 2 мин.

Учитель: Подведем итог: мы рассмотрели 5 самых распространенных гипотез возникновения жизни на Земле. Более остальных имеет экспериментальные доказательства гипотеза биохимической эволюции Опарина – Холдейна.

Подводятся итоги урока, выставляются оценки

VII. Рефлексия – 2 мин.

– Я довольна вашей работой, но моей оценки недостаточно, предлагаю провести самооценку и взаимооценку работы на уроке, основные моменты указать в тетради; — кратко обсудить устно итоги урока. Слайд 35

VIII. Домашнее задание – 3 мин.: параграфы 8. 2 и 8.3, ответить на вопросы в конце параграфа, заполнить таблицу. Слайд 36