Биология: Задания и упражнения - Богданова Т.Л. Образование первых органических соединений на земле Процесс образования живыми организмами органических молекул из неорганических за счет энергии
Впервые получить органические молекулы - аминокислоты - в лабораторных условиях, моделирующих те, что были на первобытной Земле, удалось американскому учёному Стэнли Миллеру в 1952 году. Тогда эти эксперименты стали сенсацией, и их автор получил всемирную известность. В настоящее время он продолжает заниматься исследованиями в области предбиотической (до возникновения жизни) химии в Калифорнийском университете. Установка, на которой был осуществлён первый эксперимент, представляла собой систему колб, в одной из которых можно было получить мощный электрический разряд при напряжении 100000 В. Миллер заполнил эту колбу природными газами - метаном, водородом и аммиаком, которые присутствовали в атмосфере первобытной Земли. В колбе, расположенной ниже, было небольшое количество воды, имитирующей океан. Электрический разряд по своей силе приближался к молнии, и Миллер ожидал, что под его действием образуются химические соединения, которые, попав затем в воду, прореагируют друг с другом и образуют более сложные молекулы. Результат превзошёл все ожидания. Выключив вечером установку и вернувшись на следующее утро, Миллер обнаружил, что вода в колбе приобрела желтоватую окраску. То, что образовалось, оказалось бульоном из аминокислот - строительных блоков белков. Таким образом, этот эксперимент показал, как легко могли образоваться первичные ингредиенты живого. Всего-то и нужны были - смесь газов, маленький океан и небольшая молния.
Другие учёные склонны считать, что древняя атмосфера Земли отличается от той, которую моделировал Миллер, и состояла, скорее всего, из углекислого газа и азота. Используя эту газовую смесь и экспериментальную установку Миллера, химики попытались получить органические соединения. Однако их концентрация в воде была такой ничтожной, как если бы растворили каплю пищевой краски в плавательном бассейне. Естественно, трудно себе представить, как могла возникнуть жизнь в таком разбавленном растворе. Если действительно вклад земных процессов в создание запасов первичного органического вещества был столь незначителен, то откуда оно вообще взялось? Может быть, из космоса? Астероиды, кометы, метеориты и даже частицы межпланетной пыли могли нести на себе органические соединения, включая аминокислоты. Эти внеземные объекты могли обеспечить попадание в первичный океан или небольшой водоём достаточного для зарождения жизни количества органических соединений. Последовательность и временной интервал событий, начиная от образования первичного органического вещества и кончая появлением жизни как таковой, остаётся и, наверное, навсегда останется загадкой, волнующей многих исследователей, равно как и вопрос, что собственно, считается жизнью.
Роцесс формирования первых органических соединений на Земле называют химической эволюцией. Она предшествовала биологической эволюции. Этапы химической эволюции были выделены А.И.Опариным.
I этап – небиологический, или абиогенный (от греч. u, un – отрицательная частица, bios – жизнь, genesis – происхождение). На этом этапе в атмосфере Земли и в водах первичного океана, насыщенных разнообразными неорганическими веществами, в условиях интенсивного солнечного излучения происходили химические реакции. В ходе этих реакций из неорганических веществ могли сформироваться простые органические вещества – аминокислоты, простые углеводы, спирты, жирные кислоты, азотистые основания.
Возможность синтеза органических веществ из неорганических в водах первичного океана подтвердилась в опытах американского ученого С.Миллера и отечественных ученых А.Г.Пасынского и Т.Е.Павловской.
Миллер сконструировал установку, в которую помещалась смесь газов – метана, аммиака, водорода, паров воды. Эти газы могли входить в состав первичной атмосферы. В другой части аппарата находилась вода, которая доводилась до кипения. Газы и водяной пар, циркулировавшие в аппарате под высоким давлением, в течение недели подвергались воздействию электрических разрядов. В результате в смеси образовалось около 150 аминокислот, часть из которых входит в состав белков.
Впоследствии экспериментально подтвердилась возможность синтеза и других органических веществ, в том числе и азотистых оснований.
II этап – синтез белков – полипептидов, которые могли образоваться из аминокислот в водах первичного океана.
III этап – появление коацерватов (от лат. coacervus – сгусток, куча). Молекулы белков, обладающие амфотерностью, при определенных условиях могут самопроизвольно концентрироваться и образовывать коллоидные комплексы, которые получили название коацерватов.
Коацерватные капли образуются при смешивании двух разных белков. Раствор одного белка в воде прозрачен. При смешивании разных белков раствор мутнеет, под микроскопом в нем заметны плавающие в воде капли. Такие капли – коацерваты могли возникнуть в водах 1000 первичного океана, где находились разнообразные белки.
Некоторые свойства коацерватов внешне сходны со свойствами живых организмов. Например, они «поглощают» из окружающей среды и избирательно накапливают определенные вещества, увеличиваются в размерах. Можно предположить, что внутри коацерватов вещества вступали в химические реакции.
Поскольку химический состав «бульона» в разных частях первичного океана различался, неодинаковы были химический состав и свойства коацерватов. Между коацерватами могли формироваться отношения конкуренции за вещества, растворенные в «бульоне». Однако коацерваты нельзя считать живыми организмами, так как у них отсутствовала способность к воспроизведению себе подобных.
IV этап – возникновение молекул нуклеиновых кислот, способных к самовоспроизведению.
Исследования показали, что короткие цепи нуклеиновых кислот способны удваиваться
вне всякой связи с живыми организмами – в пробирке. Возникает вопрос: как
появился на Земле генетический код?
Американский ученый Дж.Бернал (1901-1971) доказал, что минералы играли большую
роль в синтезе органических полимеров. Было показано, что ряд горных пород и
минералов – базальт, глины, песок – обладает информационными свойствами,
например, на глинах может осуществляться синтез полипептидов.
Видимо, первоначально сам по себе возник «минералогический код», в котором роль
«букв» играли катионы алюминия, железа, магния, чередующиеся в различных
минералах в определенной последовательности. В минералах возникает трех-,
четырех- и пятибуквенный код. Этот код и определяет последовательность
соединения аминокислот в белковую цепь. Потом роль информационной матрицы
перешла от минералов к РНК, а затем к ДНК, которая оказалась более надежной для
передачи наследственных признаков.
Однако процессы химической эволюции не объясняют, как возникли живые организмы. Процессы, которые привели к переходу от неживого к живому, Дж.Бернал назвал биопоэзом. Биопоэз включает этапы, которые должны были предшествовать появлению первых живых организмов: возникновение мембран у коацерватов, метаболизма, способности к самовоспроизведению, фотосинтеза, кислородного дыхания.
К появлению первых живых организмов могло привести образование клеточных мембран путем выстраивания молекул липидов на поверхности коацерватов. Это обеспечивало стабильность их формы. Включение в состав коацерватов молекул нуклеиновых кислот обеспечило их способность к самовоспроизведению. В процессе самовоспроизведения молекул нуклеиновых кислот возникали мутации, которые служили материалом для естественного отбора.
Так на основе коацерватов могли возникнуть первые живые существа. Они, по-видимому, являлись гетеротрофами и питались богатыми энергией сложными органическими веществами, содержащимися в водах первичного океана.
По мере увеличения численности организмов конкуренция между ними обострялась, так как запасы питательных веществ в водах океана уменьшались. У некоторых организмов появилась способность к синтезу органических веществ из неорганических с использованием солнечной энергии или энергии химических реакций. Так возникли автотрофы, способные к фотосинтезу или хемосинтезу.
Первые организмы были анаэробами и получали энергию в ходе реакций бескислородного окисления, например брожения. Однако появление фотосинтеза привело к накоплению в атмосфере кислорода. В результате возникло дыхание – кислородный, аэробный путь окисления, который примерно в 20 раз эффективнее гликолиза.
Первоначально жизнь развивалась в водах океана, так как сильное ультрафиолетовое излучение губительно влияло на организмы на суше. Появление озонового слоя в результате накопления кислорода в атмосфере создало предпосылки для выхода живых организмов на сушу.
В настоящее время существует несколько научных определений жизни, но все они не
точны. Одни из них настолько широки, что под них попадают такие неживые объекты,
как огонь или кристаллы минералов. Другие - слишком узки, и в соответствии с
ними мулы, не дающие потомства, не признаются живыми.
Одно из наиболее удачных определяет жизнь как самоподдерживающуюся химическую
систему, способную вести себя в соответствии с законами дарвиновской эволюции.
Это значит, что, во-первых, группа живых особей должна производить подобных себе
потомков, которые наследуют признаки родителей. Во-вторых, в поколениях потомков
должны проявляться последствия мутаций - генетических изменений, которые
наследуются последующими поколениями и обуславливают популяционную изменчивость.
И, в-третьих, необходимо, чтобы действовала система естественного отбора, в
результате которого одни особи получают преимущество перед другими и выживают в
изменившихся условиях, давая потомство.
Какие же элементы системы были необходимы, чтобы у неё появились характеристики
живого организма? Большое число биохимиков и молекулярных биологов считают, что
необходимыми свойствами обладали молекулы РНК. Рибонуклеиновые кислоты - это
особенные молекулы. Одни из них могут реплицироваться, мутировать, таким
образом, передавая информацию, и, следовательно, они могли участвовать в
естественном отборе. Правда, они не способны сами катализировать процесс
репликации, хотя учёные надеются, что в недалёком будущем будет найден фрагмент
РНК с такой функцией. Другие молекулы РНК задействованы в "считывании"
генетической информации и передаче её на рибосомы, где происходит синтез
белковых молекул, в котором принимают участие молекулы РНК третьего типа.
Таким образом, самая примитивная живая система могла быть представлена
молекулами РНК, удваивающимися, подвергающимися мутациям и подверженными
естественного отбору. В ходе эволюции на основе РНК возникли специализированные
молекулы ДНК - хранители генетической информации - и не менее специализированные
молекулы белка, взявшие на себя функции катализаторов синтеза всех известных в
настоящее время биологических молекул.
В некий момент времени "живая система" из ДНК, РНК и белка нашла приют внутри
мешочка, образованного липидной мембраной, и эта более защищённая от внешних
воздействий структура послужила прототипом самых первых клеток, давших начало
трём основным ветвям жизни, которые представлены в современном мире бактериями,
археями и эукариотами. Что касается даты и последовательности появления таких
первичных клеток, то это остаётся загадкой. Кроме того, по простым вероятностным
оценкам для эволюционного перехода от органических молекул к первым организмам
не хватает времени - первые простейшие организмы появились слишком внезапно.
В течение многих лет учёные полагали, что жизнь вряд ли могла возникнуть и развиваться в тот период, когда Земля постоянно подвергалась столкновениям с большими кометами и метеоритами, а завершился этот период примерно 3,8 миллиарда лет тому назад. Однако недавно в самых древних на Земле осадочных породах, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет, по крайней мере, 3,86 миллиардов лет. Значит, первые формы жизни могли возникнуть за миллионы лет до того, как прекратилась бомбардировка нашей планеты крупными космическими телами. Но тогда возможен и совсем другой сценарий (рис. 4). Органическое вещество попадало на Землю из космоса вместе с метеоритами и другими внеземными объектами, бомбардировавшими планету в течение сотен миллионов лет с момента её образования. Ныне столкновение с метеоритом - событие довольно редкое, но и сейчас из космоса вместе с межпланетным материалом на Землю продолжают поступать точно такие же соединения, как и на заре жизни.
Падавшие на Землю космические объекты могли сыграть центральную роль в возникновении жизни на нашей планете, так как, по мнению ряда исследователей, клетки, подобные бактериям, могли возникнуть на другой планете и затем уже попасть на Землю вместе с астероидами. Одно из свидетельств в пользу теории внеземного происхождения жизни было обнаружено внутри метеорита, по форме напоминающего картофелину и названного ALH84001. Первоначально этот метеорит был частичкой марсианской коры, которая затем была выброшена в космос в результате взрыва при столкновении огромного астероида с поверхностью Марса, происшедшего около 16 миллионов лет назад. А 13 тысяч лет назад после длительного путешествия в пределах Солнечной системы этот осколок марсианской породы в виде метеорита приземлился в Антарктике, где и был недавно обнаружен. При детальном исследовании метеорита внутри него были обнаружены палочковидные структуры, напоминающие по форме окаменелые бактерии, что дало повод для бурных научных споров о возможности жизни в глубине марсианской коры. Разрешить эти споры удастся не ранее 2005 года, когда Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям Соединённых Штатов Америки осуществит программу полёта на Марс межпланетного корабля для отбора проб марсианской коры и доставки образцов на Землю. И если учёным удастся доказать, что микроорганизмы когда-то населяли Марс, то о внеземном возникновении жизни и о возможности занесения жизни из Космоса можно будет говорить с большей долей уверенности.
Иначе обстояло дело на поверхности Земли.
Здесь первично возникшие углеводороды обязательно должны были войти в химическое взаимодействие с окружающими их веществами, в первую очередь с водяным паром земной атмосферы. Углеводороды таят в себе громадные химические возможности. Многочисленные исследования целого ряда химиков, в особенности работы русского академика А. Фаворского и его школы, показывают исключительную способность углеводородов к разнообразным химическим превращениям Особый интерес представляет для нас способность углеводородов сравнительно легко присоединять к себе воду. Нет никакого сомнения, что и те углеводороды, которые первично возникли на земной поверхности, в главной своей массе должны были соединиться с водой. В результате этого в земной атмосфере образовались новые разнообразные вещества. Ранее молекулы углеводородов были построены только из двух элементов: углерода и водорода. Но в воде, кроме водорода, содержится ещё кислород. Поэтому молекулы вновь возникших веществ уже содержали в себе атомы трех различных элементов - углерода, водорода и кислорода. Вскоре к ним присоединился ещё четвертый элемент - азот.
В атмосфере больших планет (Юпитера и Сатурна) мы, наряду с углеводородами, всегда можем обнаружить и другой газ - аммиак. Этот газ нам хорошо известен, так как его раствор в воде образует то, что мы называем нашатырным спиртом. Аммиак представляет собой соединение азота с водородом. Этот газ в значительных количествах находился и в атмосфере Земли в тот период ее существования, который мы сейчас описываем. Поэтому углеводороды вступали в соединение не только с водным паром, но и аммиаком. При этом возникали вещества, молекулы которых были построены уже из четырех различных элементов - углерода, водорода, кислорода и азота.
Таким образом, в описываемое нами время Земля представляла собой голый скалистый шар, окутанный с поверхности атмосферой из водяного пара. В этой атмосфере в виде газов находились и те разнообразные вещества, которые получились из углеводородов. Эти вещества мы с полным правом можем назвать органическими веществами, хотя они и возникли задолго до того, как появились первые живые существа. По своему строению и составу они были сходны с некоторыми из химических соединений, которые можно выделить из тел животных и растений.
Земля постепенно остывала, отдавая свое тепло в холодное межпланетное пространство. Наконец температура ее поверхности приблизилась к 100 градусам, и тогда водяной пар атмосферы стал сгущаться в капли и в виде дождя устремился на горячую пустынную поверхность Земли. Мощные ливни хлынули на Землю и затопили ее, образовав первичный кипящий океан. Находившиеся в атмосфере органические вещества тоже были увлечены этими ливнями и перешли в воды этого океана.
Что с ними должно было случиться дальше? Можем ли мы обоснованно ответить на этот вопрос? Да, в настоящее время мы можем эти или подобные им вещества легко приготовить, искусственно получить в наших лабораториях из простейших углеводородов. Возьмем водный раствор этих веществ и оставим его стоять при более или менее высокой температуре. Останутся ли тогда указанные вещества неизменными пли они будут претерпевать различного рода химические превращения? Оказывается, что даже в те короткие сроки, в течение которых мы можем вести наши наблюдения в лабораториях, органические вещества не остаются неизменными, а превращаются в другие химические соединения. Непосредственный опыт показывает нам, что в такого рода водных растворах органических веществ происходят настолько многочисленные и разнообразные превращения, что их даже трудно вкратце описать. Но основное общее направление этих превращений сводится к тому, что сравнительно простые мелкие молекулы первичных органических веществ соединяются между собой на тысячу ладов и образуют таким образом все более и более крупные и сложные молекулы.
Для пояснения я приведу здесь только два примера. Еще в 1861 году наш знаменитый соотечественник, химик А. Бутлеров, показал, что если растворить формалин в известковой воде и оставить этот раствор стоять в теплом месте, то он через некоторое время приобретет сладкий вкус. Оказывается, что при этих условиях шесть молекул формалина соединяются между собой в одну более крупную, более сложно устроенную молекулу сахара.
Старейший член нашей Академии наук Алексей Николаевич Бах на длительное время оставлял стоять водный раствор формалина и цианистого калия. При этом образовывались еще более сложные вещества, чем у Бутлерова. Они обладали громадными молекулами и по своему строению приближались к белкам, основным составным веществам всякого живого организма.
Таких примеров можно привести многие десятки и сотни. Они с несомненностью доказывают, что простейшие органические вещества в водной среде легко могут превращаться в гораздо более сложные соединения типа сахаров, белков и других веществ, из которых построены тела животных и растений.
Условия, которые создавались в водах первичного горячего океана, мало чем отличались от условий, воспроизводимых в наших лабораториях. Поэтому в любой точке тогдашнего океана, в любой высыхающей луже должны были образовываться те же сложные органические вещества, которые получались у Бутлерова, Баха и в опытах других ученых.
Итак, в результате взаимодействия между водой и простейшими производными углеводородов, путем ряда последовательных химических превращений, в водах первородного океана образовался тот материал, из которого в настоящее время построены все живые существа. Однако это был еще только строительный материал. Для того чтобы возникли живые существа - организмы, этот материал должен был приобрести необходимое строение, определенную организацию. Если можно так выразиться, это был только кирпич и цемент, из которого можно построить здание, но это еще не само здание.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
ОТКРЫТЫЙ УРОК
«ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Цели: 1. Дать знания о происхождении жизни на Земле.
2. Формирование научного мировоззрения и чувства патриотизма у учащихся.
3. Развить умения самостоятельной работы и ответственности.
Тестирование к уроку: «Возникновение жизни на Земле»
1.Где возникли первые неорганические соединения?
а) в недрах Земли;
б) в первичном океане;
в) в первичной атмосфере.
2. Что явилось предпосылкой возникновения первичного океана?
а) охлаждение атмосферы;
б) опускание суши;
в) появление подземных источников.
3. Какие первые органические вещества возникли в водах океана?
а) белки;
б) жиры;
в) углеводы;
г) нуклеиновые реакции.
4. Какими свойствами обладали коацерваты?
а) рост;
б) обмен веществ;
в) размножение.
5. Луи Пастер своими опытами доказал:
а) самозарождение жизни возможно;
б) невозможность самозарождения жизни.
Тема урока: Эволюционное учение
Цели урока:
1. Знакомство учащихся с принципами историзма в развитии эволюционных идей.
2. Формирование знаний об эволюции
3. Формирование научного мировоззрения у учащихся
План урока
Знакомство учащихся с историей эволюционного процесса
Эволюционные гипотезы Ж.Б. Ламарка
Изложение эволюционного учения Ч. Дарвина
Оборудование: портреты Ж.Б. Ламарка, Ч. Дарвина.
Ход урока
1. Повторение изученного:
– Какие уровни организации жизни Вы узнали на прошлом уроке?
– Что изучает предмет «Общая биология»?
2. Изучение новой темы:
В настоящее время науке известно около 3,5 млн. видов животных и 600тыс.- растений, 100тыс-грибов, 8тыс-бактерий и 800 видов вирусов. А вместе с вымершими-за всю историю Земли, на ней обитало не менее 1 миллиарда видов живых организмов.
–Только что я вам сказал слово «виды» - что оно означает?
– Вы изучали растения и животные назовите по 5 видов каждого?
– Как возникло такое множество видов?
– Кто-то может сказать, что они созданы богом? Другие находят ответ в научной теории
эволюции живой природы.
При изучении эволюционного учения, есть необходимость рассмотреть его в развитии.
Как же происходило развитие этого учения?
Разберём само понятие «Эволюция» - (лат evolutio - развертывание ). Впервые было использовано в биологии швейцарским натуралистом Ш. Боннэ. Близко к этому слову по звучанию стоит революция.
Это слово Вам известно. Что оно означает?
Революция – коренное изменение, скачкообразный переход от одного состояния к другому.
Эволюция – постепенное непрерывное приспособление живого, к постоянным изменениям условий окружающей среды.
Эволюция – это процесс исторического развития органического мира.
В средние века с установлением христианской церкви в Европе распространяется официальная точка зрения, основанная на библейских текстах: все живое создано Богом и остается неизменным. Он их создал по паре, так они живут изначально целесообразно. То есть они созданы с какой-то целью. Кошки созданы для ловли мышей, а мыши созданы для того, чтобы ими питались кошки. Несмотря на господство взглядов о неизменности видов, интерес к биологии возрос уже в 17 в. Идеи эволюции начинают прослеживаться в трудах Г.В. Лейбница. Развитие эволюционных взглядов возникает в 18 веке, которые развивают Ж. Бюффон, Д. Дидро. Далее появляются сомнения в неизменности видов, которые приводят к возникновению теории трансформизма – доказательством естественного превращения живой природы. Приверженцами являются: М.В. Ломоносов, К.Ф. Вольф, Э.Ж. Сент-Илер.
К концу 18в. В биологии накопился огромный материал, где можно увидеть:
Даже внешне далёкие виды по внутреннему строению обнаруживают определённые черты сходства.
Современные виды отличаются от давно живших на Земле, ископаемых.
Внешний вид, строение и продуктивность сельскохозяйственных растений и животных существенно изменяется с изменением условий их выращивания.
Идеи трансформизма развил Ж.Б. Ламарк и создал эволюционную концепцию развития природы. Его эволюционная идея тщательно разработана, подкреплена фактами и поэтому превращается в теорию. В основу её положено представление о развитии, постепенном и медленном, от простого к сложному, и о роли внешней среды в преобразовании организмов.
Ж.Б. Ламарк (1744-1829) – создатель первой эволюционного учения, также, как вы уже знаете, ввёл термин «биология». Свои взгляды на развитие органического мира он опубликовал в книге «Философия зоологии».
1. По его мнению, эволюция идёт на основании внутреннего стремления организмов к прогрессу и совершенству, которая является главной движущей силой. Этот механизм изначально заложен в каждом живом организме.
2. Закон прямого приспособления. Ламарк признает, что внешняя среда оказывает влияние на живые организмы. Ламарк считал, что реакцией на изменения внешней среды, является адаптивный приспособительный ответ на изменения внешней среды (температуры, влаги, света, питания). Он, как и все его современники, считал, что изменения, возникающие под влиянием среды, могут передаваться по наследству. В качестве примера приводим растение Стрелолист. У стрелолиста в воде листья формируются лентовидный лист, на поверхности воды – плавающий округлённый, а в воздухе – стреловидный.
3. «Закон упражнения и неупражнения органов». Появление новых признаков в эволюции, Ламарк представлял следующим образом, вслед за изменением условий тотчас следует изменение привычек. В результате у организмов происходит появление полезных привычек и они начинают упражнять какие –то органы, которыми раньше не пользовались. Он полагал, что усиленное упражнение органов ведёт к их увеличению, а неупражнение – к дегенерации. На этой основе Ламарк формулирует закон упражнения и неупражнения. Например длинные ноги и шея у жирафа – наследственно закреплённое изменение, связанное с постоянным использованием этих частей тела при добывании пищи. Так, береговые птицы (цапля, журавль, аист), неохотно плавающие, но вынужденные обитать вблизи воды в поисках пищи, постоянно подвергаются опасности погрузиться в ил. Во избежание этого они прилагают все усилия, чтобы как можно больше вытянуть и удлинить ноги. Постоянное упражнение органов в силу привычки, направляемое волей животного и приводит к его эволюции. Аналогичным образом, по его мнению, развиваются все специальные приспособления у животных: это – появление рогов у животных, удлинение языка муравьеда.
4. «Закон наследования приобретённых признаков». Согласно этому «закону» полезные изменения передаются потомству. Но большинство примеров из жизни живых организмов с позиций теории Ламарка невозможно объяснить.
Вывод: Таким образом, Ж.Б. Ламарк был первым, предложил развернутую концепцию трансформизма – изменяемости видов.
Эволюционное учение Ламарка не было достаточно доказательным и не получило широкого признания среди его современников.
Величайшим учёным эволюционистом является Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882).
3. Доклад – информация о Ч. Дарвине
В первой половине 19в. Англия стала самой передовой капиталистической страной, с высоким уровнем развития промышленности и сельского хозяйства. Животноводы добились исключительных успехов в выведении новых пород овец, свиней, крупного рогатого скота, лошадей, собак, кур. Растениеводами были получены новые сорта зерновых, овощных, декоративных, ягодных и плодовых культур. Эти достижения явно показывали, что животные и растения изменяются под воздействием человека.
Великие географические открытия, обогатившие мир сведениями о новых видах растений и животных, особых людях из заморских стран.
Получают своё развитие науки: астрономия, геология, химия, ботаника и зоология значительно обогатились знаниями о видах растений и животных.
Дарвин своим рождением попал в такой исторический момент.
Ч. Дарвин родился 12.02.1809г в английском городе Шрусбери в семье врача. С ранних лет у него проявился интерес к общению с природой, к наблюдениям за растениями и животными в их естественной среде обитания. Глубокая наблюдательность, страсть к коллекционированию и систематизации материала, способность к сравнениям и широким обобщениям, философское мышление были природными свойствами личности Ч. Дарвина. Окончив школу обучался в Эдинбургском и Кембриджском университетах. В тот период он познакомился с известными учёными: геологом А. Седжвиком и ботаником Дж. Генсло, которые способствовали развитию его природных способностей, знакомили с методикой полевых исследований.
Дарвин был с эволюционными идеями Ламарка, Эразма Дарвина и других эволюционистов, но они не казались ему убедительными.
Поворотным моментом в биографии Дарвина было его путешествие (1831-1836) в качестве натуралиста на корабле «Бигл». Во время путешествия он собрал большой фактический материал, обобщение которого привело к выводам, обусловившим подготовку к крутому перевороту в его мировоззрении. Дарвин возвращается в Англию убеждённым эволюционистом.
По возвращении на родину, Дарвин поселился в деревне, где и провёл всю свою жизнь. В течении 20 лет. Начинается длительный период разработки стройной теории эволюции, основанной на вскрытии механизма эволюционного процесса .
Наконец 1859г. вышла в свет книга Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора»
Её издание (1250 экземпляров) было распродано за один день– случай, удивительный в книжной торговле того времени.
В 1871г. увидел свет третий фундаментальный труд – «Происхождение человека и половой отбор», который завершил трилогию основных работ Дарвина по теории эволюции.
Вся жизнь Дарвина была посвящена науке и увенчалась достижениями, вошедшими в фонд крупнейших обобщений естествознания.
Умер великий учёный 19.04.1882г, и был погребен р ядом с могилой Ньютона.
ПРОДОЛЖЕНИЕ УЧИТЕЛЯ
Открытие Дарвином теории эволюции, застало общество врасплох. Один его друг, сильно обидевшись на то, что его приравняли к обезьянам, отправил ему послание: «Твой бывший друг, ныне потомок обезьяны».
В своих работах Дарвин показал, что существующие ныне виды произошли естественным путём от других более древних видов.
Целесообразность – наблюдаемая в живой природе, это – результат естественного отбора полезных для организма признаков.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Все виды живых существ никогда не были кем-то созданы
Виды возникнув , естественным путём постепенно преобразовались и совершенствовались
В основе преобразования видов лежат изменчивость, наследственность, естественный отбор
Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям обитания (окружающей среды) и многообразие видов в природе.
4 . ЗАКРЕПЛЕНИЕ :
Работа по карточкам – заданиям и их проверка.
Назначаю в каждом ряду одного ответственного ученика, который раздает карточки-задания. Учащиеся выполняют задания. Ответственный собирает и проверяет по ответам и выставляет оценки. Которые будем обсуждать на следующем уроке.
Вывод :
Движущими силами (факторами) эволюции (по Дарвину), является борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости.
Ч. Дарвин создал теорию эволюции, которое была способна на самые главные вопросы: о факторах эволюционного процесса и причинах приспособленности живых существ к условиям существования. Дарвин успел увидеть победу своей теории; популярность его при жизни была огромной.
Тестирование к уроку: Эволюционное учение.
1. Результатом эволюции явились:
А – искусственный и естественный отбор;
Б – наследственная изменчивость;
В – приспособленность организмов к среде обитания;
Г – многообразие видов.
2. Кто создал целостную теорию эволюции:
А – Рулье;
Б – Ламарк;
В – Дарвин
3 . Главный фактор, главная движущая сила процесса эволюции:
А – мутационная изменчивость;
Б – борьба за существование;
В – естественный отбор;
Г – модификационная изменчивость.
4. Современные виды животных и растений не сотворены богом, они произошли от предков животных и растений путём эволюции. Виды не вечны, изменялись и изменяются. Какому учёному удалось доказать это?
А-Ламарку;
Б- Дарвину,
В-Линнею;
Г-Тимирязеву;
Д-Рулье.
5. Движущей и направляющей силой эволюции является:
А – дивергенция признаков;
Б – разнообразие условий среды;
В – приспособленность к условиям среды;
Г – естественный отбор наследственных изменений.
М.: Высшая школа, 1991. - 350 c.
ISBN 5-06-001728-1
Скачать
(прямая ссылка):
1.djvu Предыдущая 1 .. 10 > .. >> Следующая
IV Прогрессивное усложнение гетеротрофных примитивных организмов, возникновение автотрофного питания и свободного кислорода (предъядерные организмы - бактерии, гетеротрофы и фототрофы и синезеленые)
Проте- розойская От 0,5 до 2,6 млрд. лет Ядерные организмы Появление ядерных автотрофних фотосинтезирующих растений (зеленые водоросли) и простейших; обогащение воды кислородом -- среда обитания животных
Многоклеточные организмы Прогрессивное усложнение животных и растений. Беспозвоночные животные: кишечнополостные, черви, моллюски; различные водоросли
Органные организмы Прогрессивное усложнение тела животных (хордовые бесчерепные)
2. Где возникли первые неорганические соединения (в недрах Земли, в первичном океане, в первичной атмосфере)?
3. Что явилось предпосылкой возникновения пер-
27
вичного океана (охлаждение атмосферы, опускание суши, появление подземных источников)?
4. Какие первые органические вещества возникли в водах океана (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)?
5. Какими свойствами обладали коацерваты (рост, обмен веществ, размножение)?
6. Какие свойства присущи пробионту (обмен веществ, рост, размножение)?
7. Какой способ питания был у первых живых организмов (автотрофный, гетеротрофный)?
8. Какой новый способ питания появляется у прокариот (автотрофный, гетеротрофный)?
9. Какие органические вещества возникли с появлением фотосинтезирующих растений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)?
10. Возникновение каких организмов создало условия для развития животного мира (бактерии, синезеленые, зеленые водоросли)?
Раздел IL УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
ТЕМА. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ
Клетка - элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица растительных и животных организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.
Задание 5. Повторить учебный материал. Ответить на вопросы для самоконтроля. Выполнить контрольную работу № 4.
Вопросы для самоконтроля
Кем, когда и на каком объекте была открыта клетка?
Дайте современное определение клетки.
В чем сущность клеточной теории и кто ее авторы?
С помощью каких приборов изучалась клетка в XIX, XX вв.? Какие формы жизни первыми появились на Земле?
Почему фаги и вирусы называют предклеточными организмами?
28
К каким формам жизни относят бактерии и синезеленые? Какие из одноклеточных организмов имеют обособленное ядро?
Какие многоклеточные организмы считаются первичными в растительном и животном мире?
Чем отличается колониальный организм от многоклеточного? Каковы последовательные этапы эволюции от пробионта до многоклеточных ядерных организмов?
Контрольная работа № 4
1. Какие из перечисленных положений составляют основу клеточной теории (все организмы состоят из клеток; все клетки образуются из клеток; все клетки возникают из неживой материи)?
2. Что представляет собой тело предклеточных организмов (ядро; цитоплазма; молекула ДНК или РНК, покрытая белковой оболочкой)?
4. Какие организмы относят к клеточным предъ-ядерным (бактерии, фаги, вирусы, синезеленые)?
5. Какие организмы относят к одноклеточным ядер-ным (бактерии, амеба малярийная, хламидомонада, инфузория туфелька)?
6. Какие организмы являются многоклеточными (кишечнополостные, бурые водоросли, бактерии)?
ТЕМА. ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ
Задание 6. Повторить учебный материал. Ответить на вопросы для самоконтроля. Выполнить контрольную работу № 5-7. Проанализировать табл. 7-9.
29
Вопросы для самоконтроля (неорганические и органические вещества)
Какие химические элементы входят в состав клетки?
Какие неорганические вещества входят в состав клетки? Каково значение воды для жизнедеятельности клетки?
Какие соли входят в состав клетки?
Каково значение для клетки солей азота, фосфора, калия; натрия?
В чем разница между органическими и неорганическими ве-ществамгі?
Какие органические вещества входят в состав клетки?
Что такое мономеры и полимеры?
Почему белковую молекулу называют полимером?
Чем характеризуется первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?
Что такое денатурация белка?
Какие функции белков вам известны?
Сколько видов аминокислот входит в состав белков?
Чем обусловлено многообразие белков?
Каковы функции жиров в клетке и в организме?
Где в клетке расщепляются жиры?
Каковы последовательные этапы расщепления жиров до конечных продуктов?
Почему жиры являются наиболее эффективным источником энергии в клетке?
У каких организмов и в каких органеллах синтезируются углеводы?
Какие запасные углеводы имеются в растительных и животных клетках?
