Основные этапы из которых мог бы слагаться процесс возникновения жизни на земле кратко

Обновлено: 05.07.2024

4. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли.

Абиогенез - процесс превращения неживой природы в живую

Биогенез - образование органических соединений живыми организмами.

Коацервация — расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений коацерватов в виде двух жидких слоев или капель

Открытые системы - организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды (они обменивается веществом и энергией с внешним по отношению к системе миром)

Первичная атмосфера Земли - газовая оболочка, состоящая из метана, аммиака и углекислого газа, окружающая планету Земля, одна из геосфер.

5. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Обязательная литература:

Дополнительные источники:

1. Общая биология 10-11, дидактические материалы/ авт.-сост. С.С. Красновидова, С. А. Павлов, А.Б. Павлов, - М. Просвещение, 2000г., стр.83-104

2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И. Лернер. – М.:Эксмо, 2007.стр 160-164

3. Биология: общая биология. 10-11 классы: учебник/ А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. - М.:Дрофа, 2018. Стр.340-347

6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

7. теоретический материал для самостоятельного изучения;

Как возникла жизнь на Земле?

Все теории можно разделить на две группы: одни утверждают, что живые организмы созданы высшей силой, а другие - что жизнь появилась естественным путем.

1. гипотеза панспермии.

2. Гипотеза самозарождения (древний Китай, Древний Египет, Аристотель)

Существуют определенные частицы вещества содержащие активное начало, которое приведет к созданию живого организма. Например, активное начало можно найти в оплодотворенном яйце)

3. Гипотеза стационарного состояния. (Индуизм, Буддизм).

Земля никогда не возникала, а существовала вечно.

4. Гипотеза биохимической эволюции – белково–коацерватная теория (1924 г. А.И. Опарин и 1953г. С. Миллер)

Процесс возникновения жизни разделён на три этапа:

Возникновение органических веществ.
Возникновение белков
Возникновение белковых тел

Всё многообразие органического мира планеты – это творение некого верховного существа (божества)

Эта концепция находится вне поля научных изысканий и не даёт ответ на вопрос о причинах возникновения и существования самого верховного существа.

Основные этапы биохимической эволюции:

Все звёзды и планеты возникли из газопылевого облака, содержащего водород, аммиак, воду и метан.
В первичном океане были созданы производные углеводородов. А их них образовались углеводы и белки.
Под влиянием УФ стали синтезироваться и другие органические вещества, например, нуклеиновые кислоты.
Белки возникли в результате образования коацерватных капель (молекулы органических веществ, окружённые молекулами воды)
В коацерватах происходил процесс полимеризации и образования более крупных молекул из мономеров.
Огромные, растущие капли, стали размножаться благодаря возникшим сложным процессам, таким как синтез РНК.
В возникших клетках стал происходить процесс обмена веществ.
С этого момента возникает биологическая эволюция.

Таким образом геологическая и геохимическая история Земли неотделима от биологических процессов.

8. Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой ________, саморегулирующие и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров

Правильный вариант:

жизнь, 1. белковых, 7.открытые, 5. биополимеров, 4. нуклеиновых

Подсказка: если затрудняетесь ответить, посмотрите еще раз видеоролик

Задания для автоматически заполняемого кроссворда:

тип питания первых пробионтов.
Организмы, получающие энергию в результате окисления неорганических соединений.
Организмы, использующие энергию солнечного света.
Сильный окислитель, появившийся в атмосфере Земли.

Правильные варианты:

Слова, которые автоматически вписываются в кроссворд: (отдалённая гибридизация в селекции растений)

В данном уроке вы познакомитесь с основными этапами возникновения жизни на Земле, а также с гипотезами возникновения эукариотической клетки. Узнаете о том, что в процессе биологического этапа шло формирование эукариотической клетки и её органоидов. В данном уроке приводятся следующие понятия: теория биопоэза, коацерватные капли, проклетки.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Основные этапы развития жизни на земле"

Большинство учёных склоняются к гипотезе биохимической эволюции. Ее основы заложили русский учёный Александр Иванович Опарин и англичанин Джон Холдейн.

Сторонники гипотезы биохимической эволюции полагают, что жизнь возникла в результате процессов, которые подчиняются химическим и физическим законам природы.

Гипотеза биохимической эволюции легла в основу современных представлений о возникновении жизни.

На основе гипотезы биохимической эволюции Опарина — Холдейна в 1947 году английский исследователь Джон Бернал сформулировал современную теорию возникновения жизни на Земле, названную теорией биопоэза.

Данная теория основана на предположении о химической эволюции, которая постепенно переходит к биохимической, а затем и к биологической эволюции. То есть основана на трёх эволюционных этапах.

1-й. Химический этап возникновения жизни на Земле. Абиогенное возникновение органических мономеров.

2-й. Биохимический этап. Образование биологических полимеров.

И 3-й этап. Биологический. Формирование мембранных структур и первичных организмов.

На первом этапе древняя атмосфера Земли была насыщена вулканическими газами, в состав которых входили оксиды серы, азота, аммиак, оксиды и диоксид углерода, пары воды и ряд других веществ.

Активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся сильными и частыми электрическими разрядами вовремя практически не прекращающихся гроз, а также ультрафиолетового излучения способствовали образованию органических соединений.

Продолжительность этих процессов составляла многие миллионы и десятки миллионов лет.

Итак, на первом химическом этапе образовались органические соединения ― мономеры. Предположительно аминокислоты.

Этот факт доказывает экспериментальнoе исследование американского учёного Стенли Миллера, который провёл эксперимент, моделирующий гипотетические условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции.

На втором этапе возникновения жизни на Земле протекали реакции полимеризации, которые могли активизироваться при значительном увеличении концентрации раствора (пересыхание водоёма) и даже во влажном песке.

Из мономеров (аминокислот) формировались полимеры ― белковые вещества макромолекулы.

Образование белково-нуклеиново-липоидных комплексов и есть второй этап — биохимическая эволюция. Благодаря реакциям полимеризации образовывались сгустки, называемые коацерватными каплями.

Коацерваты, которые были способны к примитивному обмену и росту, в ходе дальнейшей эволюции превратились в пробионты ― предшественников живых организмов.

Благодаря наличию белков и, нуклеиновых кислот пробионты были способны передавать наследственную информацию.

Такие пробионты с маточной наследственностью, может быть, множились. Пробионты, в которых обмен веществ сочетался со способностью к самовоспроизведению, можно уже рассматривать как примитивные проклетки.

И именно возникновение наследственности представляло собой переход от химической эволюции к биологической.

3й ― Биологический этап эволюции.

В результате предбиологического естественного отбора появились первые примитивные живые организмы, которые вступили в биологический естественный отбор и дали начало всему органическому миру на Земле. Жизнь, очевидно, развивалась в водной среде на некоторой глубине, так как единственной защитой от ультрафиолетового излучения была вода.

Предполагалось, что первые примитивные организмы уже на первых этапах развития различались по способу питания. Такое различие обуславливалось недостатком питательных веществ.

Некоторые из примитивных организмов питались абиогенными органическими веществами первичного бульона и энергию получали путём их сбраживания. Учёные считают, что это были первичные прокариоты (бактерии, например), то есть организмы, клетки которых не имеют оформленного, ограниченного мембраной ядра. А по способу питания они являлись анаэробными гетеротрофами.

При увеличении численности гетеротрофных прокариотических клеток запас органических соединений в первичном океане истощался. В этих условиях обострилась конкуренция между древними прокариотами, которая, с одной стороны, способствовала усложнению их строения, с другой — привела к появлению новых способов получения энергии для жизненных процессов.

Некоторые первичные организмы из-за нехватки органических соединений стали использовать энергию солнечного света, перешли к автотрофному способу питания.

То есть появились организмы, которые для жизнедеятельности стали использовали неорганические вещества и синтезировать органические за счёт реакций окисления и восстановления.

Такие автотрофные организмы получили значительные преимущества в конкурентной борьбе.

Из-за фотосинтеза в атмосфере начал накапливаться кислород, благодаря чему в ходе эволюции появились предпосылки для нового, более эффективного способа получения энергии ― дыхания, отличающегося от гликолиза и брожения значительно большим выходом энергии.

Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволила организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ.

Итак, произошло формирование прокариотических клеток. Это клетки, которые не имеют ядра. В отличие от эукариотической клетки, у прокариот нет и других мембранных органоидов: эндоплазматической сети, комплакса Гольжди, митохондрий, пластид и лизосом.

Однако, как вы знаете, все организмы, кроме бактерий и архей (а также вирусов), являются ядерными. Животные, растения, грибы, протисты — все являются эукариотическими организмами.

Гипотезы происхождения эукариот

Большинство учёных считают, что эукариоты произошли от прокариотических клеток. Существует две наиболее признанные гипотезы происхождения эукариотических клеток и их органоидов.

Итак, по одной из гипотез образование органоидов эукариотической клетки произошло путём выпячивания клеточной мембраны. В результате внутри клетки образовывалось что-то вроде шариков, окружённых мембраной и содержащих внутри цитоплазму с захваченными соединениями и структурами. В зависимости от того, что попало внутрь, сформировались разные органоиды.

Эта гипотеза объясняет наличие 2 мембран в оболочке ядра, митохондрий и хлоропластов. Она встречается с трудностями в объяснении различий в деталях процесса биосинтеза белка в корпускулярных органеллах и цитоплазме эукариотической клетки.

Однако на сегодняшний день в научном мире основной гипотезой происхождения эукариот признается симбиогенез.

Исходя из неё, эукариотическая клетка возникла путём симбиоза ― сожительства различных существ.

То есть путём столкновения первичной клетки и органоидов, которые сформировались отдельно от неё. Другими словами, согласно этой гипотезе хлоропласты и митохондрии, были когда-то свободноживущими прокариотическими клетками, а органоидами они стали в процессе симбиоза.

Доказательствами теории симбиогенеза служат существующие простейшие (одноклеточные эукариотические организмы), у которых нет митохондрий или хлоропластов. Зато вместо них в цитоплазме поселяются прокариоты-симбионты, выполняющие соответствующие функции.

Этот факт, а также схожесть системы биосинтеза белка митохондрий и пластид с прокариотами рассматриваются как доказательства симбиогенеза.

Доказательством также служит то, что митохондрии и хлоропласты размножаются самостоятельно, они никогда не строятся клеткой с нуля.

Действительно, хлоропласты и митохондрии современных клеток имеют собственную ДНК и способны воспроизводиться. В отличие от линейных молекул, хлоропластная ДНК и митоходриальная ДНК представляют собой замкнутую кольцевую двуспиральную молекулу.

По строению РНК митохондрий сходны с РНК пурпурных бактерий, а РНК хлоропластов сходны с РНК цианобактерий.

Ещё одна гипотеза происхождения эукариотических клеток ― гипотеза прогинота (прародителя)

Согласно этой гипотезе, от общего гипотетического предка, получившего название "прогенот", эволюционировали три различные ветви прокариот: эукариоты, эубактерии и архебактерии.

К такому заключению учёные пришли, сравнивая последовательность нуклеотидов в рибосомных РНК. Поскольку генетический код во всех трёх группах один и тот же, была выдвинута гипотеза, что они имеют общего предка.

Предполагается, что эубактерии и архебактерии могли произойти от прогенота.

А современный тип эукариотической клетки, по-видимому, возник в результате симбиоза древнего эукариота (тоже произошедшего от прогенота) с эубактериями.

Однако, каким бы путём ни возникла клетка, важным ароморфозом её эволюции было обособление ядра. Именно появление клетки с ядром и цитоплазмой привело к мощному ускорению биологической эволюции.

Существует четыре гипотезы, объясняющие появление ядерной оболочки:

1. гипотеза впячивания клеточной мембраны;

2. эндоспоровая гипотеза;

3. симбиотическая гипотеза;

4. гипотеза слияния клеточных выростов.

Поскольку все перечисленные гипотезы имеют сильные и слабые стороны, а также во многом не исключают положения друг друга, то, на наш взгляд, в происхождении структур эукариотических клеток могло сыграть роль сочетание множества факторов, описываемых разными гипотезами.

Итак, химическая эволюция за три с половиной миллиарда лет привела лишь к образованию многомолекулярных систем.

А биологическая эволюция всего за полтора миллиарда лет породила не только многообразный мир современных флоры и фауны, но и высший продукт материи ― мыслящего человека.

Теория возникновения жизни на Земле — это теория, которая построена на целом ряде экспериментальных исследований ученых разных стран, в основе которой лежит гипотеза академика ОпаринаА.И. о возникновении жизни на Земле абиогенным путем. В опытах ученых Дж.Холдейна, С.Фокса, С.Миллера, Г.Мёллера удалось воспроизвести физико-химические условия, в которых из неорганических веществ возникали органические, те в свою очередь в образовывавшие подобие коацерватов.

Основные положения теории звучат так:

1) органические вещества сформировались из неорганических под действием физических факторов среды;

2) органические вещества взаимодействовали, образуя все более сложные вещества, в результате чего возникли ферменты и самовоспроиз-водящиеся системы — свободные гены;

3) свободные гены соединялись с другими высокомолекулярными органическими веществами;

4) вокруг них стали образовываться белково-липидные мембраны;

5) возникли клетки (подробнее смотрите в таблице ниже).

Таблица этапы возникновения жизни на Земле

Первый этап возникновения жизни на Земле

Согласно гипотезе ОпаринаА.И., это образование органических веществ из неорганических, происходившее в водах первичного океана более 3,5млрд. лет назад. При этом на Землю, которую еще не защищал озоновый экран, свободно проникало ультрафиолетовое излучение; в атмосфере происходили грозовые разряды. В условиях бескислородной среды атмосфера насыщалась альдегидами, спиртами, аминокислотами.

Второй этап возникновения жизни на Земле

Согласно гипотезе ОпаринаА.И., — этап образования из простых органических соединений в водах первичного океана белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Разрозненные молекулы соединений концентрировались и формировали коацерваты, действующие как открытые системы, способные к обмену веществ с окружающей средой и к росту.

Третий этап возникновения жизни на Земле

Согласно гипотезе ОпаринаА.И., этап развития жизни, когда коацерваты соединились, укрупнялись, взаимодействовали между собой и с другими веществами, поглощаемыми ими. В результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образовались первые живые существа — пробионты, способные, помимо роста и обмена веществ, к самовоспроизведению. Наступил период органической эволюции, в основе которой лежали изменчивость, наследственность, естественный отбор. В отложениях конца архейской эры (2,7-3,5млрд. лет назад) находят следы предъядерных организмов (синезеленые, хемотрофные и гетеротрофные бактерии). В результате прогрессивных усложнений появились автотрофные растительные организмы, а вместе с ними свободный кислород и органические вещества — продукты фотосинтеза. Организмы, оставшиеся гетеротрофными, дали начало грибами и животным.

_______________

Источник информации: Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.

Все существующие гипотезы происхождения жизни объясняют и показывают возможные пути возникновения живого. К сожалению сам переход коацерватной капли или микросферы в состояние живой клетки, в состояние живого пока не доказан опытным путем, хотя ученые очень быстро подошли к решению данной проблемы. Этот этап перехода от неживой структуры к живой клетке по предложению Джона Бернала назвали биопоэзом (от греч. poiesis — творчество).

Биопоэз — процесс перехода от неживого к живому.

Английский химик Н. Пири изобразил процесс биопоэза и развитие жизни на Земле в виде двух конусов, напоминающих песочные часы. Нижний конус — преджизнь с ее большим числом элементов, участвующих в процессах, идущих в бескислородной атмосфере. Верхний конус — развитая жизнь, отличающаяся большим морфологическим разнообразие и основанная на небольшом наборе биохимических реакций. При этом все разнообразие живых форм характеризуется химическим единством.
Схема возникновения и развития жизни на Земле

Дж. Бернал в 1947 году тоже выделил этапы возникновения и развития жизни на нашей планете. Он назвал шесть этапов биопоэза: 1 — образование органического вещества в условиях первичной атмосферы; 2 — возникновение полимерных соединений; 3 — объединение молекул в дискретные группы (процесс коацервации); 4 — формирование оболочек, или мембран, вокруг образовавшихся коацерватов; 5 — появление метаболизма — обмена веществом с внешней средой; 6 — способность к воспроизводству (размножению).

Американский ученый, биолог и эволюционист Верне Грант всю историю Земли делит на четыре стадии в соответствии с преобладающими процессами в ее развитии: 1 ) атомная эволюция, в процессе которой происходили ядерные реакции, приводившие к образованию водорода, а затем к построению из него других атомов; 2) химическая эволюция, в процессе которой атомы объединились с образованием сложных химических веществ, в том числе неживых органических молекул; 3) органическая эволюция, к которой относятся все события, начиная от возникновения жизни и до появления высших животных; 4) культурная эволюция, то есть накопление и передача из поколения в поколение культурного наследия, начавшаяся после того, как человек поднялся в своем развитии выше животного.

Этапы химической эволюции на Земле

Уже отмечалось, что в ходе химической эволюции на молодой Земле образовалась значительная масса низкомолекулярных органических соединений (и их блоков) — мономеров, которые впоследствии вошли в состав основных полимерных соединений — белков и нуклеиновых кислот. Образование мономеров — первый этап химической эволюции и происхождения жизни на Земле. Но процесс химической эволюции на этом не останавливается. Следующим ее этапом оказывается полимеризация, то есть образование полимеров и биополимеров из имеющихся мономеров. На этом этапе происходят процессы самосборки полимеров. Как утверждают ученые, процесс полимеризации инициируется самими мономерами из-за разной химической природы дипольных молекул мономеров. При этом сборка молекул белков и нуклеиновых кислот сопровождается дегидратацией (выделением воды) и конденсацией (скручиванием) их молекул.

Интересно, что А.И. Опарин, С. Фокс и другие ученые специально обсуждали вопрос об открытости возникающих систем. Исследователи единодушно пришли к выводу, что в ходе химической эволюции возможно образование только открытых систем, существующих и усложняющихся за счет внешних источников энергии.

Этапы появления жизни на Земле

Современная теория естествознания, характеризуя процесс возникновения жизни, условно выделяет четыре этапа: 1) синтез простых (низкомолекулярных) органических соединений из газов первичной атмосферы; 2) возникновение сложных органических соединений в виде полимерных цепей белков и нуклеиновых кислот; 3) образование обособленных агрегатов (комочков) органических веществ в виде коацерватов или протеиноидов, отделенных от внешней среды белковыми мембранами; 4) появление примитивных клеток, обладающих свойствами живого организма и способных к самовоспроизведению. Четвертый этап — последний в создании жизни на Земле. После этого начался процесс эволюционного развития живого мира, или биологическая эволюция.

Первые три этапа отражают период химической эволюции в развитии жизни, а четвертый этап является началом исторического развития живого, то есть началом биологической эволюции.

Эволюция химических соединений как основы жизни началась с момента физического и химического формирования планеты Земля — около 6-5 млрд лет назад.

Ученые считают, что первые живые формы на Земле появились примерно 3,9-3,5 млрд лет назад.

Около миллиарда лет длился абиогенез — медленно идущий геохимический процесс, давший нашей планете первые живые формы в виде живой клетки. Эволюция пробионтов завершилась появлением примитивных организмов, обладавших белоксинтезирующим и генетическим механизмами и обусловленным ими обменом веществ. С этого момента начались этап биогенеза и развитие биосферы.

С появлением живого на Земле возникает биосфера как следствие взаимодействия живых организмов и окружающей среды.

Начало существования биосферы
Живые формы стали мощным фактором геохимических изменений и изменчивости самого органического мира. Поглощение органических и минеральных веществ из окружающей среды обеспечивало возможность существования первичных организмов. Между средой и организмами возник круговорот веществ, свидетельствующий о появлении глобальной биологической системы — биосферы.

Одновременно с появлением фотосинтеза земная кора и атмосфера приобрели и стали накапливать свободный кислород. Некоторая его часть превратилась в озон, благодаря чему поверхность земного шара получила существенную защиту от ультрафиолетовой радиации, препятствующей развитию жизни.

С появлением свободного кислорода стали возможными более совершенные формы метаболизма и возникло огромное количество эволюционных ветвей разнообразных растений, животных и грибов, которые начали заселять не только водную часть планеты, но и сушу. Одновременно с этим при участии растений и микроорганизмов на твердой поверхности литосферы стала формироваться почва. В результате сложилась чрезвычайно сложная система взаимоотношений разнообразных форм жизни. Взаимодействие различных организмов с окружающей средой создало глобальный биологический круговорот веществ и поток энергии, чем определило развитие биосферы на Земле.

Биосфера возникла в момент появления живых организмов, взаимодействующих с окружающей их средой.

Назовите основные этапы, из которых мог бы слагаться процесс происхожденья жизни на Земле.Как, на ваш взгляд, воздействовало на последующую эволюцию истощение запасов питательных веществ в водах первичного океана?Раскройте эволюционное значение фотосинтеза.

помогите пожалуйста ребят)

Главные этапы возникновения жизни на земле:

1) Образование первых отдельных органелл (в первую очередь рибосом).

2) Формирование прокариотов.

3) Формирование одноклеточных эукариотов.

4) Формирование многоклеточных.

После истощения питательных веществ в водах первичного океана растения, а затем и животные формы начали постепенно покидать его пределы и выходить на сушу.

Благодаря фотосинтезу стало возможно постепенное усложнение строения организмов, он сделал условия для выхода животных на сушу, так как благодаря данному процессу происходило насыщение атмосферы кислородом.

Читайте также: