第二十一章第1節(jié)教案第21章 生命的發(fā)生和發(fā)展第1節(jié) 生命的起源一、 教學(xué)目標(biāo)1、 知識(shí)目標(biāo)：（1）說出神創(chuàng)論、自然發(fā)生化學(xué)進(jìn)化論等有關(guān)生命起源學(xué)說的幾種主要觀點(diǎn)。（2）簡單評述科學(xué)家否定自然發(fā)生學(xué)說的實(shí)驗(yàn)過程。（3）描述化學(xué)起源學(xué)說的大致過程。2、能力目標(biāo)：收集并比較關(guān)于生命起源的一些觀點(diǎn)，提升處理信息的能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：在收集和學(xué)習(xí)生命起源的幾種觀點(diǎn)的過程中，學(xué)習(xí)科學(xué)家利用邏輯進(jìn)行科學(xué)推測的方法，感受科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、 米勒的模擬實(shí)驗(yàn)2、 原始地球條件下生命的化學(xué)進(jìn)化過程教學(xué)難點(diǎn)原始地球條件下生命的化學(xué)進(jìn)化過程三、 課時(shí)安排：1課時(shí)四、 教學(xué)準(zhǔn)備1、 教師準(zhǔn)備教學(xué)演示文稿、圖片、視頻資源等2、 學(xué)生準(zhǔn)備收集有關(guān)生命起源的觀點(diǎn)（假期作業(yè)）五、 教學(xué)過程（一） 情境導(dǎo)入同學(xué)們請看幾組圖片，你們看到了什么？（各種各樣的生物），地球上形形色色的生物是從何而來的？地球誕生于46億年前，那么最早的生物是從哪里來的？第一個(gè)生物是怎樣形成的呢？這節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)第21章第1節(jié)生命的起源。教師講授：地球上本來是沒有生命的，因此對于這個(gè)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(shí)和證據(jù)進(jìn)行科學(xué)的推測。科學(xué)的推測需要有確鑿的證據(jù)和嚴(yán)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(gè)比較，看看它們是否有確鑿的理論指導(dǎo)和嚴(yán)密的邏輯。神創(chuàng)論首先看第一個(gè)假說，課件出示神創(chuàng)論的觀點(diǎn)：認(rèn)為生物界的所有物種（包括人類），以及天體和大地，都是由上帝和神創(chuàng)造出來的。教師提問：這是哪種假說？能被信服嗎？（不能）不被信服的理由是什么？簡述：神創(chuàng)論不被信服的原因是缺少事實(shí)依據(jù)。自然發(fā)生論接下來我們看第二種觀點(diǎn)：認(rèn)為生命是由非生命物質(zhì)隨時(shí)自發(fā)發(fā)生的。如我國古代認(rèn)為“腐草化熒”，“腐肉生蛆”等。在西方，亞里士多德就是一個(gè)自然發(fā)生論者，他認(rèn)為老鼠是由淤泥及瓦礫發(fā)育而成。這就是自然發(fā)生論。這種觀點(diǎn)能被信服嗎？不被信服的原因又是什么？分析：自然發(fā)生論的依據(jù)與事實(shí)間缺乏必然的聯(lián)系（沒有邏輯性）。否定自然發(fā)生論的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)追問：人們又是怎樣否認(rèn)這個(gè)觀點(diǎn)的呢？展示雷迪實(shí)驗(yàn)裝置，簡述：十七世紀(jì)中葉，意大利醫(yī)師弗朗西斯科.雷迪設(shè)計(jì)了幾組對照實(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，用敞口瓶與封口瓶作為對照。首先他選擇了同樣大小、同種生物的肉塊分別放入A、C兩個(gè)瓶子中，A瓶用膠塞封口，C瓶敞口，觀察一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)敞口瓶中的腐肉會(huì)生蛆，封口瓶中的腐肉不會(huì)生蛆。有人認(rèn)為蛆從空氣中進(jìn)去的，怎樣做能否定這個(gè)觀點(diǎn)呢？雷迪又做一個(gè)對比實(shí)驗(yàn)，他又拿來一個(gè)瓶子，B瓶用紗網(wǎng)封口，這樣空氣能進(jìn)去，蒼蠅進(jìn)不去，結(jié)果B瓶也沒有生蛆。這幾個(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)過進(jìn)一步觀察蒼蠅卵的發(fā)育過程，他認(rèn)為蛆是蒼蠅的卵孵化成的。雷迪的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻贸鍪裁礃拥慕Y(jié)論？（腐肉不能生蛆，C瓶蛆來自蒼蠅的卵）。雷迪去世后，人們用顯微鏡觀察腐肉時(shí)，發(fā)現(xiàn)了肉眼看不到的微生物。于是，有人認(rèn)為，雖然肉眼可見的生命不能自然發(fā)生，但是肉眼看不見的生命還是可以自然發(fā)生的。為了推翻這種觀點(diǎn)，1860年法國學(xué)者巴斯德設(shè)計(jì)了一個(gè)著名的“鵝頸燒瓶實(shí)驗(yàn)”請看動(dòng)畫演示，然后討論回答問題1、將裝有肉湯的燒瓶進(jìn)行加熱的目的是什么？2、A瓶和B瓶分別發(fā)生了什么變化？3、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？簡述：將裝有肉湯的燒瓶進(jìn)行加熱的目的是殺滅肉湯中可能存在的微生物；A瓶內(nèi)肉湯不變質(zhì)，B瓶內(nèi)肉湯變質(zhì),實(shí)驗(yàn)巧妙的地方在于這個(gè)鵝頸燒瓶的瓶頸部位，它能使空氣自由進(jìn)入到燒瓶中，而空氣中微生物沉積于瓶頸的底部，不能進(jìn)入肉湯中。如果將S形部位去掉，肉湯會(huì)渾濁變質(zhì)。總結(jié)巴斯德的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明:生物只能來源于生物,非生命物質(zhì)絕對不能隨時(shí)自發(fā)地產(chǎn)生新生命，巴斯德實(shí)驗(yàn)否認(rèn)了“自然發(fā)生論”，這就是生生論。化學(xué)進(jìn)化論那么這個(gè)觀點(diǎn)的提出解決了生命的起源的問題了嗎？（沒有），如果生物不能由非生物直接轉(zhuǎn)變形成，地球上最初的生命又是如何產(chǎn)生的？哪種觀點(diǎn)能解釋生命的起源問題呢？請看下一個(gè)假說，這種觀點(diǎn)認(rèn)為地球上的原始生命是由非生命物質(zhì)經(jīng)過極其漫長的化學(xué)進(jìn)化過程逐漸演變而成的，當(dāng)然必須在原始地球的條件下。這就是目前被多數(shù)學(xué)者普遍接受的化學(xué)進(jìn)化論。（板書）這個(gè)觀點(diǎn)是怎樣解釋原始生命的產(chǎn)生的呢？科學(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？請同學(xué)們閱讀書上第5頁的內(nèi)容，思考討論原始地球具有怎樣的條件？回答下面的問題：1、 原始大氣的成分有哪些？與現(xiàn)在地球上的大氣層相比，原始大氣的成分有什么特點(diǎn)？2、 原始地球上具有什么能量條件？簡述：由于火山噴發(fā)產(chǎn)生的氣體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，但沒有游離的氧。原始地球有紫外線、閃電、高溫、宇宙射線等能量條件。科學(xué)家推測，原始大氣中的無機(jī)小分子在宇宙射線、紫外線、閃電以及巨大熱能的作用下形成了有機(jī)小分子。隨著地球溫度的降低，水蒸氣遇冷形成降雨，降落到地球上形成原始海洋。這些有機(jī)小分子隨著雨水降落到原始海洋中。我們不可能再回到當(dāng)時(shí)的原始地球環(huán)境中，只能通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M這個(gè)過程。1953年，23歲的美國科學(xué)家米勒在實(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。請同學(xué)們看書并思考討論以下幾個(gè)問題：1、米勒的實(shí)驗(yàn)裝置的幾個(gè)部分各模仿了原始地球的哪些條件？2、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以對生命的起源作出怎樣的推測？簡述：接通兩個(gè)電極，通過放電產(chǎn)生的電火花模擬原始天空的閃電，密閉球形裝置中的氣體模擬了原始大氣，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，燒瓶中的水模擬了原始海洋。實(shí)驗(yàn)經(jīng)過一周持續(xù)不斷的反應(yīng)和循環(huán)之后，在裝置底部實(shí)驗(yàn)瓶的溶液中，發(fā)現(xiàn)了氨基酸等多種有機(jī)小分子，其中有些是組成生命物質(zhì)的成分。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。有機(jī)大分子的合成米勒的實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證了生命起源的第一階段，接下來我們看一下原始生命的產(chǎn)生還要經(jīng)過哪些階段？原始生命是如何誕生的？首先大氣中的水蒸氣、氫氣、氨、甲烷等無機(jī)小分子在紫外線、閃電、高溫、宇宙射線等的作用下形成了有機(jī)小分子，在原始大氣中形成的有機(jī)小分子物質(zhì)隨著雨水降落到原始海洋中，會(huì)逐漸形成有機(jī)大分子。這個(gè)過程也是可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，如我國科學(xué)家用人工方法合成了結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸這兩種大分子物質(zhì)，這些事實(shí)都為生命起源的第2階段即有機(jī)大分子的合成提供了證據(jù)。多分子體系的構(gòu)建在原始地球條件下有機(jī)大分子在原始海洋中還要形成了多分子體系，它是怎樣形成的？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(shí)驗(yàn)，在一定的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，從而建立了微球體的模型。蘇聯(lián)的生物化學(xué)家奧巴林通過實(shí)驗(yàn)，將多種生物大分子混合得到各種類型的團(tuán)聚體。團(tuán)聚體具有吸收、合成、分解、生長、生殖等類似生命的現(xiàn)象，團(tuán)聚體與周圍環(huán)境有一個(gè)明顯的界限，可能是一種原始界膜的形式。微球體和團(tuán)聚體的構(gòu)建為生命起源的第3階段提供了證據(jù)。這些多分子體系又經(jīng)過漫長的過程進(jìn)化為原始生命，之所以被稱為原始生命是因?yàn)樗麄兙哂辛嗽嫉男玛惔x和繁殖能力。我們再來看一下“化學(xué)進(jìn)化學(xué)說”中關(guān)于原始生命起源的四個(gè)階段：生命起源的第一個(gè)階段發(fā)生在原始大氣中，第二、三、四個(gè)階段發(fā)生在原始海洋中。原始海洋是原始生命誕生的搖籃。原始生命誕生的時(shí)間大約是35億-38億年前。第1、2階段都能通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推測，第3個(gè)階段建立了微球體和團(tuán)聚模型，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)證這一過程。因此還需要科學(xué)家進(jìn)行不斷地探索！科學(xué)家根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)材料推測由有機(jī)小分子演變?yōu)樵忌倪^程大約持續(xù)了4億年。由此可見原始生命的誕生必須在原始地球的條件下，經(jīng)過漫長的時(shí)間，通過化學(xué)進(jìn)化途徑才得以實(shí)現(xiàn)。宇宙發(fā)生論地球上生命的起源問題，目前科學(xué)家還有一種推測：認(rèn)為地球上的生命來源于別的星球，這就是宇宙生命論。比如1965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。另外天文學(xué)家在星際空間發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種有機(jī)物。但這種假說還有待考證。小結(jié)下面我們總結(jié)歸納一下我們本節(jié)課學(xué)習(xí)的關(guān)于生命起源的五種假說生命起源假說生命來源神創(chuàng)論神或上帝創(chuàng)造自然發(fā)生論生命來源于非生命物質(zhì)（非生物體）雷迪、巴斯德實(shí)驗(yàn)生生論生命來源于生物宇宙生命論生命來源于外星化學(xué)進(jìn)化論（廣泛接受）生命來源于非生命物質(zhì)（無機(jī)分子）米勒實(shí)驗(yàn)隨堂練習(xí)（見課件）課后作業(yè)P6課后思考與練習(xí)1 請你用表格的形式概括出自然發(fā)生論、生生論、宇宙生命論和化學(xué)進(jìn)化論的基本觀點(diǎn)。談?wù)勀愕氖斋@讓學(xué)生討論回答這節(jié)課有哪些收獲板書設(shè)計(jì)第1節(jié) 生命的起源化學(xué)進(jìn)化學(xué)論原始地球條件下，漫長時(shí)間非生命物質(zhì) 原始生命化學(xué)進(jìn)化途徑