第1節(jié)生命的起源

1、課題名稱：第21章 第1節(jié) 生命的起源 教師姓名：雷明 教學(xué)目標1.說出神創(chuàng)論、自然發(fā)生論、生生論、宇宙生命論和化學(xué)起源學(xué)說等有關(guān)生命起源學(xué)說的幾種主要觀點； 2.簡單評述科學(xué)家通過實驗否定自然發(fā)生學(xué)說的過程； 3.描述多數(shù)學(xué)者公認的化學(xué)起源學(xué)說的大體過程。教學(xué)重點1.米勒的模擬實驗； 2.原始地球條件下的生命的化學(xué)進化過程。教學(xué)難點原始地球條件下的生命的化學(xué)進化過程。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動1教學(xué)引入同學(xué)們，你們還記得這個場景嗎？校園中生物的種類是多樣的質(zhì)疑：自然界中生物的種類繁多、形形色色，一派生機勃勃的景象，地球上這許許多多的生命是怎么產(chǎn)生的？ 第一個生物又是怎樣形成的？今天

2、我們一起來學(xué)習(xí)第21章第1節(jié)關(guān)于生命起源的問題。板書：課題回憶調(diào)查校園生物，認識生物種類的多樣性，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“生命的起源與演化”的問題做了一些觀點的綜述2.質(zhì)疑：關(guān)于生命起源的問題都收集到哪些說法？這些說法中，你認同哪一個說法呢？過渡：我們知道地球上本來是沒有生命的，因此，對于這個問題的解釋也就充滿了挑戰(zhàn)，科學(xué)家也要根據(jù)一些事實和證據(jù)進行科學(xué)的推測什么是科學(xué)的推測呢？ 簡述關(guān)于生命起源的觀點：1.生命是由上帝創(chuàng)造的；2.生命是自然而然發(fā)生的；3.生命來自于其他星球；4.生命是通過化學(xué)途徑進化而來的；等等，有很多說法副板書：科學(xué)的推

3、測需要有確鑿的證據(jù)，還需要有嚴密的邏輯，也需要豐富的聯(lián)想和想象。下面，我們就對生命起源的這些說法做一個比較 ，看一看，它們是否有確鑿的證據(jù)和嚴密的邏輯。神創(chuàng)論生命是神或上帝創(chuàng)造的，生命始終保持被創(chuàng)造時的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，而且一成不變。這是哪一個假說？ 你不信服的理由是什么？ 簡述：神創(chuàng)論的觀點不被信服的原因（缺少事實依據(jù)）自然發(fā)生說展示：在19世紀前，當時的人們看到這樣的現(xiàn)象：一度干涸的池塘，一旦有水（水中看不到任何動物）自然就會出現(xiàn)蝌蚪和青蛙，以及人們還看到，在腐爛的肉中會生出蛆來，從腐爛的草里會飛出螢火蟲，等等，這是哪一個假說？思考并試圖解釋質(zhì)疑：當時的人們怎樣解釋生命起源問題的呢？提出“生命是

4、非生命物質(zhì)自然發(fā)生的觀點”，這就是自然發(fā)生說 說出：腐肉生蛆和腐草化蠅支持的假說你怎樣看待自然發(fā)生說中的依據(jù) “腐草化螢”“腐肉生蛆”等這些“事實”？追問：人們又是怎樣否定這個觀點的呢？分析自然發(fā)生說的依據(jù)與事實間的聯(lián)系，是缺乏必然的聯(lián)系，沒有邏輯性3.展示雷迪實驗裝置：1668年，意大利醫(yī)師弗朗西斯科雷迪設(shè)計了幾組對照實驗。他選擇了10多種動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照。首先選擇同樣大小、同種生物的肉塊分別放入3個瓶子中，3號瓶是敞口瓶，1號、2號瓶是封口瓶，1號和2號瓶子又有什么不同呢？1號瓶子用膠塞封口；2號瓶是用紗網(wǎng)封口，空氣可以自由進出瓶子，觀察一段

5、時間后，發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？發(fā)現(xiàn)敞口瓶中的肉會生蛆，封口瓶中的肉不會生蛆。 這個實驗重復(fù)多次，結(jié)果都是敞口瓶中的腐肉生蛆，雷迪經(jīng)過進一步觀察蒼蠅卵的發(fā)育過程，他認為蛆是蒼蠅的卵孵化成的。簡述科學(xué)家是如何否定自然發(fā)生說的觀點的簡單評價與分析雷迪的實驗方法和手段 展示： 1860年，法國科學(xué)家巴斯德設(shè)計了簡單的實驗：這就是著名的“鵝頸瓶實驗”簡述巴斯德的實驗方法是如何徹底推翻自然發(fā)生說的 向燒瓶中倒入肉湯，用火焰燒彎瓶頸，將液體加熱滅菌。請同學(xué)們思考：為什么瓶中的肉湯在數(shù)年中保持無菌狀態(tài)？ 分析：肉湯保持無菌狀態(tài)的原因原來：實驗巧妙的地方在于這個燒瓶S形的瓶頸部位，它能使空氣自由進入滅菌后的燒瓶中，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，不能進入肉湯中。如果將燒瓶的S形部位去掉，會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果呢？感受實驗裝置的巧妙之處 請你仔細觀察：將瓶頸部打斷，一段時間后你看到了什么現(xiàn)象？瓶內(nèi)肉湯在短時間內(nèi)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。巴斯德的鵝頸瓶實驗說明了什么？分析實驗：瓶頸打破之后的現(xiàn)象及原因?qū)嶒炞C明：肉湯中的微生物來自空氣中，巴斯德的實驗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”。實驗結(jié)果使人們堅信：生物只能來源于生物，非生命物質(zhì)不能隨時自發(fā)地產(chǎn)生新的生命，這就是生生論。 我們看這個觀點的提出解決了地球上生命是怎樣產(chǎn)生的問題了嗎？感受巴斯德實驗的嚴謹性化學(xué)進化學(xué)說化學(xué)進化可能嗎

7、？這是古生物學(xué)家在地層中發(fā)現(xiàn)的35億年前的藍細菌化石，你可以做出怎樣的推測？解釋：原始生命在35億年前出現(xiàn)了，生物進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，化學(xué)起源學(xué)說。質(zhì)疑：這個觀點怎樣解釋原始生命的產(chǎn)生呢？這一學(xué)說的觀點就是：非生命物質(zhì)在原始地球條件下，經(jīng)過漫長時間，通過化學(xué)進化途徑，形成原始生命?？茖W(xué)家推測原始地球的條件是怎樣的？原始生命又是怎樣通過化學(xué)途徑形成的？在各個假說的建立過程中，體會科學(xué)是不斷發(fā)展的過程 推測：原始地球 現(xiàn)在請同學(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題，接

8、下來我們觀看一段視頻，感受一下原始地球形成的過程播放視頻：同學(xué)們請看由于火山噴發(fā)產(chǎn)生的氣體聚集在地球周圍形成原始大氣，原始大氣中有氨氣、氫氣、甲烷、水蒸氣，等等，是沒有氧氣存在的。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)成生命的有機物質(zhì)只可能在原始大氣中形成有機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：原始大氣中的無機小分子在宇宙射線、紫外線、閃電以及巨大熱能的推動下形成了有機小分子。因為我們不可能再回到當時的原始地球環(huán)境中，因此，也只能通過實驗?zāi)M這個過程。怎樣進行模擬呢？ 活

9、動：你怎樣設(shè)計模擬實驗？請思考：反應(yīng)需要的能量來自哪里？怎樣模擬原始海洋？怎樣模擬原始大氣成分？可以自我進行反應(yīng)裝置的設(shè)計1953年，23歲的美國青年學(xué)者米勒在實驗室中模擬原始地球的條件和大氣成分做了這樣的實驗，米勒的模擬實驗裝置：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接通兩個電極，通過放電產(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程分析模擬實驗裝置的ABCD都模擬哪些條件？我們再來觀察米勒的模擬實驗：實驗經(jīng)過一周持續(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。（米勒的實驗試圖向人們證實，生命起源的第一步，從無機小分子物質(zhì)形成有機小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實現(xiàn)的。）分析：米勒的實驗結(jié)果說明了什么？事實：1959年，我國科學(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。硫化氫也是一種無機的小分子，具有臭雞蛋的氣味。米勒以及我們國家的模擬實驗結(jié)果等事實，都為生命起源過程中從無機小分子合成有機小分子提供了證據(jù)根據(jù)事實進行分析1965年，我國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)運核糖核酸

11、結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運核糖核酸都是生物大分子物質(zhì)，這些事實都為生命起源的第2階段提供了證據(jù)根據(jù)事實進行分析有機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)建了兩種模型美國生化學(xué)家福克斯通過實驗，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，這個微球體有兩層膜，而且比較穩(wěn)定，能通過“出芽”和“分裂”的方式進行“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)家奧巴林：提出多分子體系的團聚體學(xué)說，他認為原始海洋中的生物大分子可以濃縮形成團聚體奧巴林也是通過實驗，用多種生物大分子，如蛋

12、白質(zhì)和多糖，混合得到各種類型的團聚體團聚體具有吸收、合成、分解、生長、生殖等類似生命的現(xiàn)象團聚體與周圍環(huán)境有一個明顯的界限，可能是一種原始膜的形式我們再來看一下化學(xué)起源學(xué)說中關(guān)于原始生命起源的四個階段： 第1、2階段都能通過模擬實驗進行推測，第3個階段建立了微球體和團聚體模型，第4個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，人們還不能在實驗室里驗證這一過程。因此還需要科學(xué)家進行不斷地探索！原始生命是什么時候產(chǎn)生的呢？小結(jié)：關(guān)于生命起源的說法很多，但仍然只是一種假說?；瘜W(xué)進化學(xué)說認為原始生命誕生于原始海洋，誕生的時間在35億年前38億年

13、前地球上生命的起源問題，目前科學(xué)家還有一種推測：認為地球上的生命或組成生命的物質(zhì)可能來自于其他星球，這就是宇生說的觀點。2012年，美國發(fā)射了“好奇號”，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)進行中，遙遠的太空是否有生命存在，到現(xiàn)在仍然是個謎，感興趣的同學(xué)們可以再進一步搜集相關(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做出怎樣的推測？原始生命可能來自于其他星球，生命起源于隕石從地球外帶

14、來的生命胚種，有哪些事實或證據(jù)支持這個觀點呢？ 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)地球上有多個被撞擊形成的隕石坑 展示圖片還有人認為彗星撞擊地球也會帶來生命的種子，同學(xué)們，你認為彗星撞擊地球可能帶來生命的種子嗎？下面我們看一段視頻：感受一下科學(xué)家是怎樣進行推測的？ 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，一些科學(xué)家一直在努力探索中。我們繼續(xù)來看一段資料請看：資料二，宇宙探測獲得的資料表明：火星兩極除了有冰以外，深處還埋有水，推測可能存在較低等的生命類型。我們知道：水也是組成生命的重要物質(zhì)之一，如果火星上存在過生命，是不是也

15、能說明地球上的生命可能來自其他星球呢？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，美國發(fā)射了“機遇”號火星車，在火星巖石上尋找到曾經(jīng)有水存在的痕跡 2008年，美國發(fā)射了“鳳凰”號火星探測器，在給火星的土壤樣本加熱時，鑒別出有水蒸氣產(chǎn)生，從而確認火星上有水存在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，美國發(fā)射了“好奇號”火星探測器，它的使命之一是繼續(xù)探尋火星上的生命元素，探測一直在進行中，遙遠的太空是否有生命存在呢？到現(xiàn)在為止，還是一個謎。 那么，地球上的生命可能通過化學(xué)進化的方式產(chǎn)生嗎？結(jié)語同學(xué)們，今天我們對生命起源的問題作了一些梳理和解釋，盡管對這個問題的解釋有不同的觀點，但化學(xué)起源學(xué)說因為有