第1节生命的起源

第 21 章 第 1 节 生命的起源 生物组生物组 集体备课 成员成员 吴建波 陈晓艳 陈渊 主备主备 吴建波 备课备课 陈渊 教学目标教学目标 1 说出神创论 自然发生论 生生论 宇宙生命论和化学起源学说等有关生命起源 学说的几种主要观点 2 简单评述科学家通过实验否定自然发生学说的过程 3 描述多数学者公认的化学起源学说的大体过程 教学重点教学重点 1 米勒的模拟实验 2 原始地球条件下的生命的化学进化过程 教学难点教学难点 原始地球条件下的生命的化学进化过程 教学过程 时间时间教教学学环环节节教师活动教师活动学生活动学生活动 教学引入 同学们 你们还记得这个场景吗 校园中生 物的种类是多样的 质疑 自然界中生物的种类繁多 形形色色 一派生机勃勃的景象 地球上这许许多多的 生命是怎么产生的 第一个生物又是怎样 形成的 今天我们一起来学习第 21 章第 1 节关于生命起源的问题 板书 课题 回忆调查校园生 物 认识生物种 类的多样性 感 受地球上生命的 多样性 1 展示学生作业 假期中同学们从不同的角 度对 生命的起源与演化 的问题做了一些 观点的综述 简述关于生命起 源的观点 1 生命是由上帝 2 质疑 关于生命起源的问题都收集到哪些 说法 这些说法中 你认同哪一个说法呢 过渡 我们知道地球上本来是没有生命的 因此 对于这个问题的解释也就充满了挑战 科学家也要根据一些事实和证据进行科学的 推测 什么是科学的推测呢 创造的 2 生命 是自然而然发生 的 3 生命来自 于其他星球 4 生命是通过化学 途径进化而来的 等等 有很多说 法 副板书 科学的推测需要有确凿的证据 还 需要有严密的逻辑 也需要丰富的联想和想 象 下面 我们就对生命起源的这些说法做 一个比较 看一看 它们是否有确凿的证 据和严密的逻辑 神创论 生命是神或上帝创造的 生命始终保持被创 造时的形态与结构 而且一成不变 这是哪 一个假说 你不信服的理由是什么 简述 神创论的 观点不被信服的 原因 缺少事实 依据 展示 在 19 世纪前 当时的人们看到这样 的现象 一度干涸的池塘 一旦有水 水中 看不到任何动物 自然就会出现蝌蚪和青蛙 以及人们还看到 在腐烂的肉中会生出蛆来 从腐烂的草里会飞出萤火虫 等等 这是哪 一个假说 思考并试图解释 质疑 当时的人们怎样解释生命起源问题的 呢 提出 生命是非生命物质自然发生的观 点 这就是自然发生说 说出 腐肉生蛆 和腐草化蝇支持 的假说 你怎样看待自然发生说中的依据 腐 草化萤 腐肉生蛆 等这些 事实 追问 人们又是怎样否定这个观点的呢 分析自然发生说 的依据与事实间 的联系 是缺乏 必然的联系 没 有逻辑性 3 展示雷迪实验装置 1668 年 意大利医师 弗朗西斯科 雷迪设计了几组对照实验 他 选择了 10 多种动物的生肉或熟肉作为材料 在装置的选择上 用敞口瓶与密封瓶作对照 首先选择同样大小 同种生物的肉块分别放 入 3 个瓶子中 3 号瓶是敞口瓶 1 号 2 号瓶是封口瓶 1 号和 2 号瓶子又有什么不 同呢 1 号瓶子用胶塞封口 2 号瓶是用纱 网封口 空气可以自由进出瓶子 观察一段 时间后 发现什么现象呢 发现敞口瓶中的 肉会生蛆 封口瓶中的肉不会生蛆 这个实验重复多次 结果都是敞口瓶中的腐 肉生蛆 雷迪经过进一步观察苍蝇卵的发育 过程 他认为蛆是苍蝇的卵孵化成的 简述科学家是如 何否定自然发生 说的观点的 简单评价与分析 雷迪的实验方法 和手段 展示 1860 年 法国科学家巴斯德设计了 简单的实验 这就是著名的 鹅颈瓶实验 简述巴斯德的实 验方法是如何彻 底推翻自然发生 说的 向烧瓶中倒入肉汤 用火焰烧弯瓶颈 将液 体加热灭菌 请同学们思考 为什么瓶中的肉汤在数年中 保持无菌状态 分析 肉汤保持 无菌状态的原因 原来 实验巧妙的地方在于这个烧瓶 S 形的 瓶颈部位 它能使空气自由进入灭菌后的烧 瓶中 而空气中带有微生物的灰尘颗粒等却 沉积于 S 形瓶颈的底部 不能进入肉汤中 如果将烧瓶的 S 形部位去掉 会出现怎样的 感受实验装置的 巧妙之处 结果呢 请你仔细观察 将瓶颈部打断 一段时间后 你看到了什么现象 瓶内肉汤在短时间内出 现浑浊现象 巴斯德的鹅颈瓶实验说明了什 么 分析实验 瓶颈 打破之后的现象 及原因 实验证明 肉汤中的微生物来自空气中 巴 斯德的实验彻底推翻了生物可以由非生物直 接转变形成 否定了 自然发生说 实验 结果使人们坚信 生物只能来源于生物 非 生命物质不能随时自发地产生新的生命 这 就是生生论 我们看这个观点的提出解决 了地球上生命是怎样产生的问题了吗 感受巴斯德实验 的严谨性 化学进化可能吗 这是古生物学家在地层中 发现的 35 亿年前的蓝细菌化石 你可以做 出怎样的推测 解释 原始生命 在 35 亿年前出 现了 生物进化 是可能的 这也是目前被多数学者普遍能接受的观点 化学起源学说 质疑 这个观点怎样解释原 始生命的产生呢 这一学说的观点就是 非 生命物质在原始地球条件下 经过漫长时间 通过化学进化途径 形成原始生命 科学家 推测原始地球的条件是怎样的 原始生命又 是怎样通过化学途径形成的 在各个假说的建 立过程中 体会 科学是不断发展 的过程 推测 原始地球 现在请同学们想象一下 1 原始地球的环境 是怎样的呢 2 原始大气最初是怎样形成 的 3 生命物质的产生需要能量吗 为了 帮助同学们更好地理解这些问题 接下来我 们观看一段视频 感受一下原始地球形成的 过程 播放视频 同学们请看 由于火山喷发产生的气体聚集在地球周围形 成原始大气 原始大气中有氨气 氢气 甲 烷 水蒸气 等等 是没有氧气存在的 随 着地球温度的降低 水蒸气遇冷形成降雨 降落在地球上 形成原始海洋 由于构成生 命物质的产生是需要能量的 那么构成生命 的物质可能是在哪里形成的 构成生命的 有机物质只可能在原始大气中形成 有机小分子是怎样形成的 根据原始大气的成分 科学家推测 原始大 气中的无机小分子在宇宙射线 紫外线 闪 电以及巨大热能的推动下形成了有机小分子 因为我们不可能再回到当时的原始地球环境 中 因此 也只能通过实验模拟这个过程 怎样进行模拟呢 活动 你怎样设计模拟实验 请思考 反应 需要的能量来自哪里 怎样模拟原始海洋 怎样模拟原始大气成分 可以自我进行反 应装置的设计 1953 年 23 岁的美国青年学者米勒在实验 室中模拟原始地球的条件和大气成分做了这 样的实验 米勒的模拟实验装置 由烧瓶 密闭的火花室 冷凝装置 回流装置等几部 分组成 A B C D 都模拟了什么条件 A 烧瓶中的水模拟了原始海洋 B 密闭球形 装置中的气体模拟了原始大气 C 接通两个 电极 通过放电产生的电火花模拟原始天空 的闪电 D 冷凝管让反应后的产物和水蒸 分析模拟实验装 置的 ABCD 都模 拟哪些条件 气冷却形成液体模拟了降雨的过程 我们再来观察米勒的模拟实验 实验经过一 周持续不断的反应和循环之后 反应的结果 怎样呢 得到 20 种有机物 其中 11 种氨基 酸中有 4 种是生物蛋白质所含有的 米勒 的实验试图向人们证实 生命起源的第一步 从无机小分子物质形成有机小分子物质 在 原始地球的条件下是完全可能实现的 分析 米勒的实 验结果说明了什 么 事实 1959 年 我国科学家采用火花放电 方法 在模拟原始大气中增加了硫化氢 结 果得到更为复杂的氨基酸 硫化氢也是一种 无机的小分子 具有臭鸡蛋的气味 米勒以 及我们国家的模拟实验结果等事实 都为生 命起源过程中从无机小分子合成有机小分子 提供了证据 根据事实进行分 析 1965 年 我国人工合成了具有全部生物活 性的结晶牛胰岛素 1981 年 人工合成了 酵母丙氨酸转运核糖核酸 结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转运核糖核酸都 是生物大分子物质 这些事实都为生命起源 的第 2 阶段提供了证据 根据事实进行分 析 有机的大分子在原始地球条件下在原始海洋 中怎样形成多分子体系 多分子体系具有怎 样的结构特征呢 科学家构建了两种模型 美国生化学家福克斯通过实验 在一定条件 下将几种大分子物质聚在一起 并在显微镜 下看到了微球体 这个微球体有两层膜 而 且比较稳定 能通过 出芽 和 分裂 的 方式进行 繁殖 从而建立了微球体的模 收集资料的同学 尝试解答 科学 家建立的模型 型 前苏联的生物化学家奥巴林 提出多分子体 系的团聚体学说 他认为原始海洋中的生物 大分子可以浓缩形成团聚体 奥巴林也是通过实验 用多种生物大分子 如蛋白质和多糖 混合得到各种类型的团聚 体 团聚体具有吸收 合成 分解 生长 生殖 等类似生命的现象 团聚体与周围环境有一个明显的界限 可能 是一种原始膜的形式 我们再来看一下化学起源学说中关于原始生 命起源的四个阶段 第 1 2 阶段都能通过 模拟实验进行推测 第 3 个阶段建立了微球 体和团聚体模型 第 4 个阶段也就是由多分 子体系形成原始生命的阶段 是生命起源过 程中最复杂和最有决定意义的阶段 遗憾的 是 目前 人们还不能在实验室里验证这一 过程 因此还需要科学家进行不断地探索 原始生命是什么时候产生的呢 小结 关于生命起源的说法很多 但仍然只 是一种假说 化学进化学说认为原始生命诞 生于原始海洋 诞生的时间在 35 亿年 前 38 亿年前 能有兴趣继续搜 集相关资料 地球上生命的起源问题 目前科学家还有一 种推测 认为地球上的生命或组成生命的物 质可能来自于其他星球 这就是宇生说的观 点 2012 年 美国发射了 好奇号 其使 命之一是继续探寻火星上是否有生命存在 现在还在继续进行中 遥远的太空是否有生 命存在 到现在仍然是个谜 感兴趣的同学 们可以再进一步搜集相关资料 资料一 科学研究表明 地球经常受到陨石 等的撞击 1969 年 人们发现坠落在澳大 利亚启逊镇的陨石中含有并非来自地球的氨 基酸 我们知道氨基酸是蛋白质的水解产物 蛋白质是组成生命的重要物质 同学们你看 了这段资料后会做出怎样的推测 原始生命可能来自于其他星球 生命起源于 陨石从地球外带来的生命胚种 有哪些事实 或证据支持这个观点呢 我们看 这是陨石坠落在地球上形成的陨石 坑 目前人们已经发现地球上有多个被撞击 形成的陨石坑 展示图片 还有人认为彗星撞击地球也会带来生命的种 子 同学们 你认为彗星撞击地球可能带来 生命的种子吗 下面我们看一段视频 感受 一下科学家是怎样进行推测的 同学们 看了这段视频是否也激发了你探索 太空的愿望呢 地球以外的星球是否有生命 存在 其实 一些科学家一直在努力探索中 我们继续来看一段资料 请看 资料二 宇宙探测获得的资料表明 火星两极除了有冰以外 深处还埋有水 推 测可能存在较低等的生命类型 我们知道 水也是组成生命的重要物质之一 如果火星 上存在过生命 是不是也能说明地球上的生 板书设计 第 21 章 第 1 节 生命的起源 神创论 上帝创造 物种不变 自然发生说 非生命物质 随时自发产生 命可能来自其他星球呢 到目前为止 科学 家们又收集到哪些证据呢 我们看 2004 年 美国发射了 机遇 号火星车 在火 星岩石上寻找到曾经有水存在的痕迹 2008 年 美国发射了 凤凰 号火星探测 器 在给火星的土壤样本加热时 鉴别出有 水蒸气产生 从而确认火星上有水存在 2011 年 最新发现在火星的最南端 存在 着大量的干冰 二氧化碳 2012 年 美国发射了 好奇号 火星探测 器 它的使命之一是继续探寻火星上的生命 元素 探测一直在进行中 遥远的太空是否 有生命存在呢 到现在为止 还是一个谜 那么 地球上的生命可能通过化学进化的方 式产