地球上生命的起源

教育目標(biāo)．1知識目標(biāo)通過對生命起源的化學(xué)進(jìn)化過程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解地球上的原始生命是由非生命物質(zhì)逐步演化而來的，理解生命與非生命物質(zhì)的統(tǒng)一性，掌握生命起源的化學(xué)進(jìn)化過程。1 ． 2 能 力 目 標(biāo) 培 養(yǎng) 學(xué) 生 思 維 能 力 ， 解 決 實驗 中 遇 到 的 問 題 的 能 力 。 增 強(qiáng) 學(xué) 生 的 實 驗 能力 。1 ． 3 德 育 目 標(biāo) 通 過 生 命 起 源 的 化 學(xué) 進(jìn) 化 過程 的 學(xué) 習(xí) ， 幫 助 學(xué) 生 樹 立 辯 證 唯 物 主 義 的 世 界觀 。 進(jìn) 行 環(huán) 境 保 護(hù) 的 教 育 。教學(xué)過程教 師 首 先 提 出 自 學(xué) 提 綱 ， 讓 學(xué) 生 分 組 課 下 討論 ： l ） 地 球 產(chǎn) 生 的 年 代 ？ 2 ） 早 期 地 球 的 狀況 如 何 ？ 3 ） 原 始 大 氣 與 現(xiàn) 在 大 氣 有 何 不 同 ？4 ） 原 始 生 命 起 源 于 何 處 ？ 5 ） 生 命 起 源 的 化學(xué) 進(jìn) 化 過 程 分 為 哪 幾 個 階 段 ？ 每 個 階 段 化 學(xué) 物質(zhì) 如 何 變 化 ？ 哪 些 階 段 已 被 人 類 證 實 ？ 哪 個 階段 是 該 學(xué) 說 最 復(fù) 雜 最 有 決 定 性 的 階 段 ？ 6 ） 我20×20們 能 否 模 擬 原 始 地 球 條 件 ， 驗 證 生 命 起 源 的 第1 個 階 段 ？ 應(yīng) 如 何 設(shè) 計 呢 ？ 7 ） 多 分 子 體 系 有何 特 點 ？ 原 始 生 命 的 標(biāo) 志 是 什 么 ？ 8 ） 現(xiàn) 在 還有 新 的 生 命 產(chǎn) 生 嗎 ？ 9 ） 應(yīng) 如 何 對 待 現(xiàn) 存 生物 ， 尤 其 是 對 瀕 臨 滅 亡 的 生 物 ？教 師 讓 學(xué) 生 對 上 述 問 題 逐 一 解 答 ， 對 答 對 的 學(xué)生 給 與 表 揚(yáng) ， 對 答 錯 的 地 方 不 忙 于 公 布 答 案 ，啟 發(fā) 點 撥 、 引 導(dǎo) 學(xué) 生 再 仔 細(xì) 閱 讀 教 材 ， 讓 學(xué) 生自 己 得 出 正 確 的 結(jié) 論 。 在 講 到 生 命 起 源 的 化 學(xué)進(jìn) 化 階 段 ， 教 師 首 先 給 學(xué) 生 做 了 一 個 演 示 實驗 。2 ． 1 實 驗 用 具鋅 粒 、 濃 硫 酸 、 氯 化 銨 晶 體 、 消 石 灰 、 醋 酸鈉 、 氫 氧 化 鈉 和 酒 精 茚 三 酮 溶 液 。廢 可 樂 瓶 1 個 、 高 壓 感 應(yīng) 圈 1 個 、 自 行 車 氣 嘴1 個 、 膠 墊 2 個 、 輸 液 管 1 根 、 輸 液 流 量 控 制閥1個、單孔二號膠塞1個、90°玻璃管1根、酒精燈1盞、火柴1盒、試管1個、試管夾1個、滴管1個、儲氣球1個、彈簧夾4個、乳膠管。20×20我 們 設(shè) 計 了 一 套 簡 單 裝 置 ， 分 別 制 取 甲 烷 、 氫氣 、 氨 氣 并 儲 存 于 儲 氣 瓶 中 備 用 。2．2操作方法1）將實驗用的各種儀器課前放在紫外線無菌箱內(nèi)消毒、滅菌2h，以殺死所有生命物質(zhì)。2）課前用導(dǎo)管將滅菌后的氣體發(fā)生器、儲氣球 、 兩 用 打 氣 筒 、 塑 料 瓶 等 連 接 好 后 分 別 制 備甲 烷 、 氨 氣 和 氫 氣 3 種 氣 體 ， 并 使 其 全 部 充 入儲 氣 球 中 ， 以 便 備 用 。 具 體 方 法 是 ：① 充 入 甲 烷 ： 充 氣 管 與 甲 烷 氣 體 發(fā) 生 器 相 連 ，關(guān) 閉 彈 簧 夾 a ， 打 開 彈 簧 夾 b 、 c 、 d 、 e ，用 兩 用 打 氣 筒 將 導(dǎo) 管 和 氣 體 發(fā) 生 器 內(nèi) 的 空 氣 抽出 后 橡 膠 導(dǎo) 管 變 癟 ， 關(guān) 閉 彈 簧 夾 b 。 加 熱 盛 有無 水 醋 酸 鈉 和 堿 石 灰 的 試 管 制 取 甲 烷 ， 當(dāng) 甲 烷氣 體 充 入 氣 囊 后 關(guān) 閉 彈 簧 夾 c 、 e ， 將 充 氣 管與 甲 烷 氣 體 發(fā) 生 器 分 離 。② 充 入 氨 氣 ： 充 氣 管 與 氨 氣 發(fā) 生 器 相 連 ， 打 開彈 簧 夾 b ， 用 兩 用 打 氣 筒 將 導(dǎo) 管 和 氣 體 發(fā) 生 器內(nèi) 的 空 氣 抽 出 后 橡 膠 導(dǎo) 管 變 癟 ， 關(guān) 閉 彈 簧 夾20×20b ， 加 熱 盛 有 氯 化 鐵 的 試 管 制 取 氨 氣 ， 當(dāng) 癟 導(dǎo)管 被 氨 氣 充 起 時 ， 打 開 彈 簧 夾 c 、 e ， 向 儲 氣球 內(nèi) 充 入 氨 氣 ， 待 充 氣 結(jié) 束 后 關(guān) 閉 彈 簧 夾 c 、e ， 將 充 氣 管 氨 氣 氣 體 發(fā) 生 器 分 離 。③ 充 入 氫 氣 ： 充 氣 管 與 氫 氣 發(fā) 生 器 相 連 ， 打 開彈 簧 夾 b ， 用 兩 用 打 氣 筒 將 導(dǎo) 管 和 反 應(yīng) 器 內(nèi) 的空 氣 抽 出 后 橡 膠 導(dǎo) 管 變 癟 ， 關(guān) 閉 彈 簧 夾 b ， 向盛 有 鋅 粒 和 少 量 硫 酸 銅 溶 液 的 試 管 中 加 入 稀 硫酸 ， 當(dāng) 產(chǎn) 生 的 氫 氣 將 癟 導(dǎo) 管 充 起 時 ， 打 開 彈 簧夾c、e，向儲氣球內(nèi)充入氫氣，待充氣結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾c、d卡，將充氣管與氫氣氣體發(fā)生器分離。3 ） 取 上 圖 中 所 示 塑 料 瓶 的 膠 塞 ， 將 60℃ 左 右的 熱 水 倒 入 滅 菌 后 的 帶 有 放 電 針 的 塑 料 瓶 內(nèi) ，并 將 瓶 外 的 紗 套 用 冷 水 潤 濕 。4）在膠塞下面的鐵絲上纏繞一小塊脫脂棉，并蘸取無水酒精。5）點燃酒精棉球后迅速將該膠塞塞在盛有熱水的塑料瓶口。6）待棉團(tuán)停止燃燒后，打開彈簧夾a、ce將20×20混 合 氣 體 充 入 塑 料 瓶 （ 反 應(yīng) 器 ） 內(nèi) 。7 ） 打 開 高 壓 感 應(yīng) 圈 電 源 開 關(guān) ， 使 塑 料 瓶 內(nèi) 兩放 電 針 開 始 放 電 。8 ） 放 電l-2min ， 打 開 取 樣 閥 門 ， 取 少 量 瓶 內(nèi) 水溶 液 于 試 管 中 ， 滴 加2-3滴 茚 三 酮 酒 精 溶 液 ， 然后 加 熱 ， 結(jié) 果 溶 液 不 變 色 ， 說 明 放 電 時 間 較短 ， 還 沒 有 有 機(jī) 小 分 子 ── 氨 基 酸 生 成 。9 ） 放 電5-6min ， 重 新 取 樣 試 驗 ， 則 可 發(fā) 現(xiàn) 滴 有茚 三 酮 溶 液 的 水 溶 液 加 熱 片 刻 后 變 為 紫 色 ， 顯色 反 應(yīng) 非 常 明 顯 ， 說 明 此 時 已 經(jīng) 產(chǎn) 生 了 有 機(jī) 小分 子 ── 氨 基 酸 。在 等 待 試 驗 結(jié) 果 時 向 學(xué) 生 介 紹 了 關(guān) 于 生 命 起 源的 天 外 胚 種 學(xué) 說 、 自 然 發(fā) 生 學(xué) 說 的 荒 謬 。 并 結(jié)合 前 面 所 學(xué) 知 識 向 學(xué) 生 提 問 ： 為 什 么 反 應(yīng) 器 上套 濕 潤 的 紗 套 ？ 為 什 么 要 把 實 驗 用 具 放 在 滅 菌箱 中 滅 菌 ？ 為 什 么 步 驟 4 蘸 取 無 水 酒 精 ？ 步 驟8 安 排 的 目 的 是 什 么 ？ 通 過 此 實 驗 的 觀 察 學(xué) 生自 己 總 結(jié) 出 ： 由 無 機(jī) 小 分 子 形 成 有 機(jī) 小 分 子 的生 命 起 源 的 化 學(xué) 進(jìn) 化 的 第 1 個 階 段 。 這 一 階 段首 先 由 美 國 學(xué) 者 彌 勒 等 人 驗 證 的 ， 書 上 的 實20×20驗 ， 即 是 米 勒 等 人 的 實 驗 裝 置 ， 米 勒 實 驗 用 電火 花 連 續(xù) 放 電 8 天 8 夜 。 其 實 驗 結(jié) 果 是 使 實 驗儀 器 內(nèi) 的 沸 水 變 成 紅 色 ， 說 明 有 大 量 各 種 有 機(jī)物 質(zhì) 生 成 。 我 們 經(jīng) 過 實 驗 發(fā) 現(xiàn) 只 需 放 電 5min 以上 ， 便 有 氨 基 酸 生 成 ， 可 使 茚 三 酮 發(fā) 生 明 顯 的顯 色 反 應(yīng) ， 這 是 由 于 利 用 茚 三 酮 可 以 定 性 或 定量 測 定 各 種 氨 基 酸 ， 此 反 應(yīng) 非 常 靈 敏 。對 原 始 大 氣 的 記 憶 點 明 用 比 較 的 方 法 。 對 化 學(xué)進(jìn) 化 4 個 階 段 的 學(xué) 習(xí) 采 取 簡 單 的 記 憶 方 法 ： 即從 無 → 有 、 小 → 大 、 分 子 → 體 系 、 體 系 → 生命 ， 強(qiáng) 調(diào) 4 個 階 段 中 最 復(fù) 雜 最 有 意 義 的 是 第 4個 階 段 ， 它 直 接 涉 及 到 原 始 生 命 的 誕 生 。 并 提問 ： 現(xiàn) 在 地 球 上 會 不 會 再 有 新 的 原 始 生 命 的 誕生 ？ 研 究 生 命 起 源 的 意 義 是 什 么 ？ 學(xué) 生 通 過 討論 自 然 可 以 得 出 ： 當(dāng) 代 地 球 條 件 下 ， 不 具 備 原始 地 球 的 條 件 ， 不 會 有 新 的 原 始 生 命 的 誕 生 。正 因 為 地 球 不 會 有 新 的 生 命 的 誕 生 ， 現(xiàn) 在 地 球上 生 物 若 一 旦 滅 絕 ， 就 永 遠(yuǎn) 的 消 失 ， 一 去 不 復(fù)返 。 那 我 們 應(yīng) 怎 樣 對 待 野 生 動 植 物 資 源 ？ 從 而學(xué) 生 自 己 得 出 結(jié) 論 。20×20補(bǔ)充說明）氣體的CH3COONa＋NaOHCH4↑＋ Na2CO3Zn ＋ H2SO4（ 稀 ） ＝ ZnSO4＋ H2↑2NH4Cl＋ Ca(OH)2CaCl2＋ 2NH3↑ ＋ 2H2OCO2通 過 酒 精 棉 球 的 燃 燒 獲 得 ； 水 蒸 氣 通 過 熱 水蒸 發(fā) 獲 得 ； 各 種 氣 體 的 量 隨 意 。 另 外 ， 制 取 氫氣 時 為 防 止 氣 球 變 小 （ 氨 氣 溶 于 水 ） 可 以 將 氣體 通 過 濃 硫 酸 干 燥 后 再 制 取 。 各 種 氣 體 都 是 實驗 室 方 法 制 得 。2 ） 由 于 本 實 驗 用 的 是 塑 料 瓶 ， 制 取 氣 體 時 也用 抽 氣 法 排 出 空 氣 ， 所 以 事 先 制 備 儲 存 的 氣 體中 沒 有 氧 氣 ，