地球上生命的起源生物教案

1、第七单元 第三章 生物的进化第一节 地球上生命的起源教学目标：知识目标：描述生命起源的过程； 关注生命起源的不同观点；能力目标：学会分析资料；情感、态度和价值观：理解科学推测还需要有严密的逻辑，也需要有丰富的联想和想象教学重点：生命起源的过程；教学难点：生命起源的过程；教学方法：讲述法、讨论法；教学准备：录像资料：地球上生命的起源课时安排：1课时；教学过程：【新课讲授】师：如今的地球，生物种类繁多，这些都是由于生物的变异产生的。几亿年前乃至几十亿年前，地球上的生物又是怎样的呢？师：地球上最早的生物是如何出现的？这个问题我们现在没有办法通过亲自观察来解决，也没有发现直接的证据。关于生命的起源，现

2、在有很多的推测。每个人都有自己关于生命起源的想法，怎样的推测才能让人们信服呢？学生讨论。师：凭空想象是站不脚的。只有具有严密逻辑的推测，才能被大多数人接受，这样的推测就是科学推测。师：请同学们看书p4749资料分析。做讨论题1、2、3、4。资料分析1.现在的大气成分中有氧气，而原始大气的成分中没有氧气。2.原始地球上不存在生命。因为原始地球上没有生命存在的环境条件。3.根据米勒以及其他学者的实验结果可以推测，原始地球上尽管不能形成生命，但能产生构成生物体的有机物。因此，生命的起源从无机物生成有机物，这一阶段是完全能够实现的。4.陨石中含有构成生物体所需要的有机物的事实，可以推测构成生物体的有机

3、物能够从地球以外形成并被带到地球。师：关于生命起源的问题，科学家们还在进行不懈的探索。师：现在较普遍为人们接受的观点，是原始的生命来自于原始的海洋当中。师：原始生命是如何出现在原始海洋中的呢？生：在原始地球上，原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物。后来，地球的温度逐渐降低，原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物又随着雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始海洋中。原始海洋中的有机物不断地相互作用，经过极其漫长的岁月，大约在地球形成以后的10亿年左右，才逐渐形成了原始的生命。师：同学们还可以通过互联网、报刊等媒体搜集有关生命起源的最新报道。师：你认为

4、在现在的环境条件下，地球上会不会再形成原始生命？为什么？生：在现在的地球环境条件下，地球上不会再形成原始的生命。因为现在不存在原始生命形成时所需要的环境条件，如原始大气、高温、持续不断的雷电等。另外，现在的海洋的成分与原始海洋相比也发生了改变师：请同学们做书技能训练。学生讨论。观看录像资料：地球上生命的起源师：下课。板书设计：第一节 地球上生命的起源一科学推测需要有严密的逻辑，也需要丰富的联想和想象二地球上生命的起源原始海洋教学后记：附：背景材料：地球上生命起源的几种学说及其争议生命何时、何处、特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题

5、也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究，下面介绍几种著名的假说，以备教学时参考。1.自然发生说自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等。在西方，亚里士多德（公元前384公元前322）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。18世纪时，意大利生物学家斯巴兰让尼（1729179

6、9）发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物；但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。斯巴兰让尼认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验，彻底否定了自然发生说（详见义务教育课程标准实验教科书生物学八年级上册）。2.化学起源说化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一

7、步一步地演变而成的。化学起源说将生命的起源分为四个阶段。第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的，这一过程教材中已有叙述，这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。

8、米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。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。第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假

9、说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象（图7）。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源

10、过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。3.宇生说这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠

11、落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。4.热泉生态系统生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些

12、化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如h2s）所得到的能量去还原co2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似；（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、ch4、h2和co2等，与地球形成时的早期环境相似。由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可

13、以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。原始大气成分的争议和地球上最早出现的生物原始地球大约形成于46亿年以前。科学家根据火山喷发所喷出的气体，以及远离太阳、变化较小的木星、土星，它们现在的大气成分主要是甲烷、氨气和氢气的事实，推测原始地球的大气也是这样的强还原性大气。他们认为，原始地球的大气成分中没有氧气，而有氢气

14、、二氧化碳、氨气、甲烷、硫化氢和氰化氢等还原性气体。但20世纪80年代以来，有的学者对此产生了怀疑。他们认为，原始大气中没有氨气、甲烷和硫化氢气体，因为这些气体很容易被紫外线辐射所分解，所释放的氢气多数也会逃逸到太空中，因此，早期原始大气的主要成分是水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气等气体，可能还有一些游离的氢气。如果按照原始大气中没有氨气和甲烷，或者只有极微量，由这样的气体所组成的地球原始大气，在各种自然条件的作用下是不可能产生出有机物和氨基酸的，那么米勒的实验就令人怀疑。所以，这种观点又为“宇生说”提供了间接的支持。另外，还有一些学者对原始大气的成分提出了其他的观点。有关生命起源的争论还会持续下去，因为生命起源是一个复杂的问题，人类不可能一下子就认识清楚，又不可能回到原始地球的状态。