第1節(jié)生命的起源

1、課題名稱(chēng)：第21章 第1節(jié) 生命的起源 教師姓名：雷明 教學(xué)目標(biāo)1.說(shuō)出神創(chuàng)論、自然發(fā)生論、生生論、宇宙生命論和化學(xué)起源學(xué)說(shuō)等有關(guān)生命起源學(xué)說(shuō)的幾種主要觀點(diǎn)； 2.簡(jiǎn)單評(píng)述科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)否定自然發(fā)生學(xué)說(shuō)的過(guò)程； 3.描述多數(shù)學(xué)者公認(rèn)的化學(xué)起源學(xué)說(shuō)的大體過(guò)程。教學(xué)重點(diǎn)1.米勒的模擬實(shí)驗(yàn)； 2.原始地球條件下的生命的化學(xué)進(jìn)化過(guò)程。教學(xué)難點(diǎn)原始地球條件下的生命的化學(xué)進(jìn)化過(guò)程。教學(xué)過(guò)程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)1教學(xué)引入同學(xué)們，你們還記得這個(gè)場(chǎng)景嗎？校園中生物的種類(lèi)是多樣的質(zhì)疑：自然界中生物的種類(lèi)繁多、形形色色，一派生機(jī)勃勃的景象，地球上這許許多多的生命是怎么產(chǎn)生的？ 第一個(gè)生物又是怎樣形成的？今天

2、我們一起來(lái)學(xué)習(xí)第21章第1節(jié)關(guān)于生命起源的問(wèn)題。板書(shū)：課題回憶調(diào)查校園生物，認(rèn)識(shí)生物種類(lèi)的多樣性，感受地球上生命的多樣性新課教授1.展示學(xué)生作業(yè)：假期中同學(xué)們從不同的角度對(duì)“生命的起源與演化”的問(wèn)題做了一些觀點(diǎn)的綜述2.質(zhì)疑：關(guān)于生命起源的問(wèn)題都收集到哪些說(shuō)法？這些說(shuō)法中，你認(rèn)同哪一個(gè)說(shuō)法呢？過(guò)渡：我們知道地球上本來(lái)是沒(méi)有生命的，因此，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解釋也就充滿了挑戰(zhàn)，科學(xué)家也要根據(jù)一些事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行科學(xué)的推測(cè)什么是科學(xué)的推測(cè)呢？ 簡(jiǎn)述關(guān)于生命起源的觀點(diǎn)：1.生命是由上帝創(chuàng)造的；2.生命是自然而然發(fā)生的；3.生命來(lái)自于其他星球；4.生命是通過(guò)化學(xué)途徑進(jìn)化而來(lái)的；等等，有很多說(shuō)法副板書(shū)：科學(xué)的推

3、測(cè)需要有確鑿的證據(jù)，還需要有嚴(yán)密的邏輯，也需要豐富的聯(lián)想和想象。下面，我們就對(duì)生命起源的這些說(shuō)法做一個(gè)比較 ，看一看，它們是否有確鑿的證據(jù)和嚴(yán)密的邏輯。神創(chuàng)論生命是神或上帝創(chuàng)造的，生命始終保持被創(chuàng)造時(shí)的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，而且一成不變。這是哪一個(gè)假說(shuō)？ 你不信服的理由是什么？ 簡(jiǎn)述：神創(chuàng)論的觀點(diǎn)不被信服的原因（缺少事實(shí)依據(jù)）自然發(fā)生說(shuō)展示：在19世紀(jì)前，當(dāng)時(shí)的人們看到這樣的現(xiàn)象：一度干涸的池塘，一旦有水（水中看不到任何動(dòng)物）自然就會(huì)出現(xiàn)蝌蚪和青蛙，以及人們還看到，在腐爛的肉中會(huì)生出蛆來(lái)，從腐爛的草里會(huì)飛出螢火蟲(chóng)，等等，這是哪一個(gè)假說(shuō)？思考并試圖解釋質(zhì)疑：當(dāng)時(shí)的人們?cè)鯓咏忉屔鹪磫?wèn)題的呢？提出“生命是

4、非生命物質(zhì)自然發(fā)生的觀點(diǎn)”，這就是自然發(fā)生說(shuō) 說(shuō)出：腐肉生蛆和腐草化蠅支持的假說(shuō)你怎樣看待自然發(fā)生說(shuō)中的依據(jù) “腐草化螢”“腐肉生蛆”等這些“事實(shí)”？追問(wèn)：人們又是怎樣否定這個(gè)觀點(diǎn)的呢？分析自然發(fā)生說(shuō)的依據(jù)與事實(shí)間的聯(lián)系，是缺乏必然的聯(lián)系，沒(méi)有邏輯性3.展示雷迪實(shí)驗(yàn)裝置：1668年，意大利醫(yī)師弗朗西斯科雷迪設(shè)計(jì)了幾組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。他選擇了10多種動(dòng)物的生肉或熟肉作為材料，在裝置的選擇上，用敞口瓶與密封瓶作對(duì)照。首先選擇同樣大小、同種生物的肉塊分別放入3個(gè)瓶子中，3號(hào)瓶是敞口瓶，1號(hào)、2號(hào)瓶是封口瓶，1號(hào)和2號(hào)瓶子又有什么不同呢？1號(hào)瓶子用膠塞封口；2號(hào)瓶是用紗網(wǎng)封口，空氣可以自由進(jìn)出瓶子，觀察一段

5、時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？發(fā)現(xiàn)敞口瓶中的肉會(huì)生蛆，封口瓶中的肉不會(huì)生蛆。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)多次，結(jié)果都是敞口瓶中的腐肉生蛆，雷迪經(jīng)過(guò)進(jìn)一步觀察蒼蠅卵的發(fā)育過(guò)程，他認(rèn)為蛆是蒼蠅的卵孵化成的。簡(jiǎn)述科學(xué)家是如何否定自然發(fā)生說(shuō)的觀點(diǎn)的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)與分析雷迪的實(shí)驗(yàn)方法和手段 展示： 1860年，法國(guó)科學(xué)家巴斯德設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：這就是著名的“鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)”簡(jiǎn)述巴斯德的實(shí)驗(yàn)方法是如何徹底推翻自然發(fā)生說(shuō)的 向燒瓶中倒入肉湯，用火焰燒彎瓶頸，將液體加熱滅菌。請(qǐng)同學(xué)們思考：為什么瓶中的肉湯在數(shù)年中保持無(wú)菌狀態(tài)？ 分析：肉湯保持無(wú)菌狀態(tài)的原因原來(lái)：實(shí)驗(yàn)巧妙的地方在于這個(gè)燒瓶S形的瓶頸部位，它能使空氣自由進(jìn)入滅菌后的燒瓶中，而

6、空氣中帶有微生物的灰塵顆粒等卻沉積于S形瓶頸的底部，不能進(jìn)入肉湯中。如果將燒瓶的S形部位去掉，會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果呢？感受實(shí)驗(yàn)裝置的巧妙之處 請(qǐng)你仔細(xì)觀察：將瓶頸部打斷，一段時(shí)間后你看到了什么現(xiàn)象？瓶?jī)?nèi)肉湯在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。巴斯德的鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？分析實(shí)驗(yàn)：瓶頸打破之后的現(xiàn)象及原因?qū)嶒?yàn)證明：肉湯中的微生物來(lái)自空氣中，巴斯德的實(shí)驗(yàn)徹底推翻了生物可以由非生物直接轉(zhuǎn)變形成，否定了“自然發(fā)生說(shuō)”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使人們堅(jiān)信：生物只能來(lái)源于生物，非生命物質(zhì)不能隨時(shí)自發(fā)地產(chǎn)生新的生命，這就是生生論。 我們看這個(gè)觀點(diǎn)的提出解決了地球上生命是怎樣產(chǎn)生的問(wèn)題了嗎？感受巴斯德實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性化學(xué)進(jìn)化學(xué)說(shuō)化學(xué)進(jìn)化可能嗎

7、？這是古生物學(xué)家在地層中發(fā)現(xiàn)的35億年前的藍(lán)細(xì)菌化石，你可以做出怎樣的推測(cè)？解釋?zhuān)涸忌?5億年前出現(xiàn)了，生物進(jìn)化是可能的這也是目前被多數(shù)學(xué)者普遍能接受的觀點(diǎn)，化學(xué)起源學(xué)說(shuō)。質(zhì)疑：這個(gè)觀點(diǎn)怎樣解釋原始生命的產(chǎn)生呢？這一學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)就是：非生命物質(zhì)在原始地球條件下，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)時(shí)間，通過(guò)化學(xué)進(jìn)化途徑，形成原始生命?？茖W(xué)家推測(cè)原始地球的條件是怎樣的？原始生命又是怎樣通過(guò)化學(xué)途徑形成的？在各個(gè)假說(shuō)的建立過(guò)程中，體會(huì)科學(xué)是不斷發(fā)展的過(guò)程 推測(cè)：原始地球 現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們想象一下：1.原始地球的環(huán)境是怎樣的呢？ 2.原始大氣最初是怎樣形成的？ 3.生命物質(zhì)的產(chǎn)生需要能量嗎？為了幫助同學(xué)們更好地理解這些問(wèn)題，接

8、下來(lái)我們觀看一段視頻，感受一下原始地球形成的過(guò)程播放視頻：同學(xué)們請(qǐng)看由于火山噴發(fā)產(chǎn)生的氣體聚集在地球周?chē)纬稍即髿?，原始大氣中有氨氣、氫氣、甲烷、水蒸氣，等等，是沒(méi)有氧氣存在的。隨著地球溫度的降低，水蒸氣遇冷形成降雨，降落在地球上，形成原始海洋。由于構(gòu)成生命物質(zhì)的產(chǎn)生是需要能量的，那么構(gòu)成生命的物質(zhì)可能是在哪里形成的？ 構(gòu)成生命的有機(jī)物質(zhì)只可能在原始大氣中形成有機(jī)小分子是怎樣形成的？根據(jù)原始大氣的成分，科學(xué)家推測(cè)：原始大氣中的無(wú)機(jī)小分子在宇宙射線、紫外線、閃電以及巨大熱能的推動(dòng)下形成了有機(jī)小分子。因?yàn)槲覀儾豢赡茉倩氐疆?dāng)時(shí)的原始地球環(huán)境中，因此，也只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M這個(gè)過(guò)程。怎樣進(jìn)行模擬呢？ 活

9、動(dòng)：你怎樣設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)思考：反應(yīng)需要的能量來(lái)自哪里？怎樣模擬原始海洋？怎樣模擬原始大氣成分？可以自我進(jìn)行反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)1953年，23歲的美國(guó)青年學(xué)者米勒在實(shí)驗(yàn)室中模擬原始地球的條件和大氣成分做了這樣的實(shí)驗(yàn)，米勒的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：由燒瓶、密閉的火花室、冷凝裝置、回流裝置等幾部分組成，A、B、C、D都模擬了什么條件？A燒瓶中的水模擬了原始海洋；B密閉球形裝置中的氣體模擬了原始大氣；C接通兩個(gè)電極，通過(guò)放電產(chǎn)生的電火花模擬原始天空的閃電 ；D冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸氣冷卻形成液體模擬了降雨的過(guò)程分析模擬實(shí)驗(yàn)裝置的ABCD都模擬哪些條件？我們?cè)賮?lái)觀察米勒的模擬實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)一周持續(xù)不斷的反應(yīng)和循

10、環(huán)之后，反應(yīng)的結(jié)果怎樣呢？得到20種有機(jī)物，其中11種氨基酸中有4種是生物蛋白質(zhì)所含有的。（米勒的實(shí)驗(yàn)試圖向人們證實(shí)，生命起源的第一步，從無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實(shí)現(xiàn)的。）分析：米勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了什么？事實(shí)：1959年，我國(guó)科學(xué)家采用火花放電方法，在模擬原始大氣中增加了硫化氫，結(jié)果得到更為復(fù)雜的氨基酸。硫化氫也是一種無(wú)機(jī)的小分子，具有臭雞蛋的氣味。米勒以及我們國(guó)家的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果等事實(shí)，都為生命起源過(guò)程中從無(wú)機(jī)小分子合成有機(jī)小分子提供了證據(jù)根據(jù)事實(shí)進(jìn)行分析1965年，我國(guó)人工合成了具有全部生物活性的結(jié)晶牛胰島素。1981年，人工合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸

11、結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸都是生物大分子物質(zhì)，這些事實(shí)都為生命起源的第2階段提供了證據(jù)根據(jù)事實(shí)進(jìn)行分析有機(jī)的大分子在原始地球條件下在原始海洋中怎樣形成多分子體系？多分子體系具有怎樣的結(jié)構(gòu)特征呢？科學(xué)家構(gòu)建了兩種模型美國(guó)生化學(xué)家福克斯通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在一定條件下將幾種大分子物質(zhì)聚在一起，并在顯微鏡下看到了微球體，這個(gè)微球體有兩層膜，而且比較穩(wěn)定，能通過(guò)“出芽”和“分裂”的方式進(jìn)行“繁殖”。從而建立了微球體的模型 收集資料的同學(xué)嘗試解答：科學(xué)家建立的模型前蘇聯(lián)的生物化學(xué)家?jiàn)W巴林：提出多分子體系的團(tuán)聚體學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為原始海洋中的生物大分子可以濃縮形成團(tuán)聚體奧巴林也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，用多種生物大分子，如蛋

12、白質(zhì)和多糖，混合得到各種類(lèi)型的團(tuán)聚體團(tuán)聚體具有吸收、合成、分解、生長(zhǎng)、生殖等類(lèi)似生命的現(xiàn)象團(tuán)聚體與周?chē)h(huán)境有一個(gè)明顯的界限，可能是一種原始膜的形式我們?cè)賮?lái)看一下化學(xué)起源學(xué)說(shuō)中關(guān)于原始生命起源的四個(gè)階段： 第1、2階段都能通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推測(cè)，第3個(gè)階段建立了微球體和團(tuán)聚體模型，第4個(gè)階段也就是由多分子體系形成原始生命的階段，是生命起源過(guò)程中最復(fù)雜和最有決定意義的階段，遺憾的是：目前，人們還不能在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證這一過(guò)程。因此還需要科學(xué)家進(jìn)行不斷地探索！原始生命是什么時(shí)候產(chǎn)生的呢？小結(jié)：關(guān)于生命起源的說(shuō)法很多，但仍然只是一種假說(shuō)。化學(xué)進(jìn)化學(xué)說(shuō)認(rèn)為原始生命誕生于原始海洋，誕生的時(shí)間在35億年前38億年

13、前地球上生命的起源問(wèn)題，目前科學(xué)家還有一種推測(cè)：認(rèn)為地球上的生命或組成生命的物質(zhì)可能來(lái)自于其他星球，這就是宇生說(shuō)的觀點(diǎn)。2012年，美國(guó)發(fā)射了“好奇號(hào)”，其使命之一是繼續(xù)探尋火星上是否有生命存在，現(xiàn)在還在繼續(xù)進(jìn)行中，遙遠(yuǎn)的太空是否有生命存在，到現(xiàn)在仍然是個(gè)謎，感興趣的同學(xué)們可以再進(jìn)一步搜集相關(guān)資料 能有興趣繼續(xù)搜集相關(guān)資料資料一：科學(xué)研究表明，地球經(jīng)常受到隕石等的撞擊。1969年，人們發(fā)現(xiàn)墜落在澳大利亞啟遜鎮(zhèn)的隕石中含有并非來(lái)自地球的氨基酸，我們知道氨基酸是蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，蛋白質(zhì)是組成生命的重要物質(zhì)。同學(xué)們你看了這段資料后會(huì)做出怎樣的推測(cè)？原始生命可能來(lái)自于其他星球，生命起源于隕石從地球外帶

14、來(lái)的生命胚種，有哪些事實(shí)或證據(jù)支持這個(gè)觀點(diǎn)呢？ 我們看：這是隕石墜落在地球上形成的隕石坑，目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球上有多個(gè)被撞擊形成的隕石坑 展示圖片還有人認(rèn)為彗星撞擊地球也會(huì)帶來(lái)生命的種子，同學(xué)們，你認(rèn)為彗星撞擊地球可能帶來(lái)生命的種子嗎？下面我們看一段視頻：感受一下科學(xué)家是怎樣進(jìn)行推測(cè)的？ 同學(xué)們，看了這段視頻是否也激發(fā)了你探索太空的愿望呢？地球以外的星球是否有生命存在？其實(shí)，一些科學(xué)家一直在努力探索中。我們繼續(xù)來(lái)看一段資料請(qǐng)看：資料二，宇宙探測(cè)獲得的資料表明：火星兩極除了有冰以外，深處還埋有水，推測(cè)可能存在較低等的生命類(lèi)型。我們知道：水也是組成生命的重要物質(zhì)之一，如果火星上存在過(guò)生命，是不是也

15、能說(shuō)明地球上的生命可能來(lái)自其他星球呢？到目前為止：科學(xué)家們又收集到哪些證據(jù)呢？我們看2004年，美國(guó)發(fā)射了“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)，在火星巖石上尋找到曾經(jīng)有水存在的痕跡 2008年，美國(guó)發(fā)射了“鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器，在給火星的土壤樣本加熱時(shí)，鑒別出有水蒸氣產(chǎn)生，從而確認(rèn)火星上有水存在2011年，最新發(fā)現(xiàn)在火星的最南端，存在著大量的干冰（二氧化碳）2012年，美國(guó)發(fā)射了“好奇號(hào)”火星探測(cè)器，它的使命之一是繼續(xù)探尋火星上的生命元素，探測(cè)一直在進(jìn)行中，遙遠(yuǎn)的太空是否有生命存在呢？到現(xiàn)在為止，還是一個(gè)謎。 那么，地球上的生命可能通過(guò)化學(xué)進(jìn)化的方式產(chǎn)生嗎？結(jié)語(yǔ)同學(xué)們，今天我們對(duì)生命起源的問(wèn)題作了一些梳理和解釋?zhuān)M管對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解釋有不同的觀點(diǎn)，但化學(xué)起源學(xué)說(shuō)因?yàn)橛?/p>