地球上生命的起源
學(xué)習(xí)導(dǎo)引
重點(diǎn)和難點(diǎn)
本節(jié)的重點(diǎn)是根據(jù)科學(xué)家獲得的證據(jù),運(yùn)用邏輯作出推測(cè),描述生命的化學(xué)起源說(shuō)的主要內(nèi)容,并關(guān)注關(guān)于生命起源的不同觀點(diǎn)。難點(diǎn)是學(xué)會(huì)運(yùn)用證據(jù)和邏輯作出推測(cè)。
關(guān)于生命起源的解釋
生命的起源是指地球上非生命物質(zhì)演變成原始生命的過(guò)程。關(guān)于地球上生命的起源,目前存在以下觀點(diǎn):(1)“神創(chuàng)論”認(rèn)為地球上的一切生命都是上帝設(shè)計(jì)和創(chuàng)造的,或是在某種超自然的東西的干預(yù)下產(chǎn)生的;(2)“宇生說(shuō)”認(rèn)為生命是宇宙固有的,早在地球形成之前就存在于宇宙中了,地球上的生命是從天外飛來(lái)的;(3)“自然發(fā)生論”認(rèn)為生命可隨時(shí)從非生命物質(zhì)中直接產(chǎn)生出來(lái);(4)“化學(xué)起源說(shuō)”認(rèn)為生命的起源必然是通過(guò)化學(xué)的途徑實(shí)現(xiàn)的。還有的人認(rèn)為生命的起源與熱泉生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)。
生命的化學(xué)起源說(shuō)
根據(jù)地質(zhì)學(xué)研究,原始地球上由于原始的大氣層沒(méi)有可以擋住紫外線輻射的臭氧層,因此,到達(dá)地面的太陽(yáng)能比現(xiàn)在要多得多,另外還有高溫、紫外線以及雷電等能源。原始大氣中的無(wú)機(jī)物在這些自然條件的長(zhǎng)期作用下,形成了許多簡(jiǎn)單的有機(jī)物。米勒和其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了在原始地球的條件下,原始大氣成分能形成構(gòu)成生物體的有機(jī)物??茖W(xué)家推測(cè)這些有機(jī)物最終匯集在原始海洋中,并且不斷地相互作用,經(jīng)過(guò)極其漫長(zhǎng)的歲月,大約在地球形成以后10億年,逐漸形成了原始生命。
生命起源的基本條件
(1)原始大氣:一般認(rèn)為,原始大氣是還原性的,空氣中沒(méi)有游離的氧,當(dāng)時(shí)的氧是以氧化物的形式存在的。具有生物學(xué)意義的有機(jī)物,在當(dāng)時(shí)情況下也只有在還原的條件下才能合成。(2)原始海洋:當(dāng)溫度降至100 °C以下時(shí),地球上的水蒸氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài),并在一定條件下形成雨水,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累才出現(xiàn)原始海洋。液態(tài)水的出現(xiàn)是生命化學(xué)演化中的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。(3)能源:高溫、紫外線、雷電、太陽(yáng)能等。
知識(shí)闖關(guān)
1.下列物質(zhì)中,在原始大氣中沒(méi)有的是:
A.甲烷; B.氨; C.氧氣; D.水蒸氣?! ?答〔 〕
2.美國(guó)學(xué)者米勒模擬原始地球的條件和大氣成分,將甲烷、氨、氫、水蒸氣等氣體泵入一個(gè)密閉的裝置內(nèi),通過(guò)進(jìn)行火花放電,合成的有機(jī)物是:
A.氨基酸; B.核苷酸;
C.蛋白質(zhì); D.核酸?! ?答〔 〕
3.根據(jù)美國(guó)學(xué)者米勒模擬實(shí)驗(yàn)獲得的證據(jù),可以推測(cè):
A.原始地球條件下可以形成簡(jiǎn)單的有機(jī)物;
B.氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位;
C.甲烷、氨、氫是原始大氣的主要成分;
D.原始大氣中沒(méi)有氧氣。 答〔 〕
4.根據(jù)生物的特征,你認(rèn)為原始生命誕生的重要標(biāo)志是:
A.能自我復(fù)制和自我更新;
B.原始蛋白質(zhì)和核酸的形成;
C.氨基酸等有機(jī)小分子的形成;
D.能進(jìn)行細(xì)胞分裂?! 〈稹病 ?/span>
5.保護(hù)原始生命不受紫外線和宇宙射線傷害,主要依賴(lài):
A.原始大氣層; B.原始海洋;
C.原始陸地; D.水蒸氣?! ?答〔 〕
6.在生命起源的研究中,下列各階段已經(jīng)得到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的是:
A.從無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)生成有機(jī)小分子物質(zhì);
B.從有機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)大分子物質(zhì);
C.從有機(jī)大分子物質(zhì)演變?yōu)樵忌?/span>
D.從原始生命發(fā)展為單細(xì)胞生物?! 〈?/span>〔 〕
7.下列關(guān)于生命起源的敘述中,錯(cuò)誤的是:
A.原始大氣為生命起源提供了最初原料;
B.原始海洋是原始生命誕生的搖籃;
C.原始生命的產(chǎn)生這一步最重要但缺乏證據(jù);
D.原始生命來(lái)自其他星球的觀點(diǎn)沒(méi)有證據(jù)支持?! 〈稹病 ?/span>
8.在生命起源中,原始海洋的作用是:
A.為原始生命形成提供最初原料;
B.為原始生命形成提供有機(jī)小分子物質(zhì);
C.為原始生命形成提供適宜場(chǎng)所;
D.為原始生命形成提供能量。 答〔 〕
9.根據(jù)地質(zhì)學(xué)研究,人們推測(cè)出原始大氣的成分接近于:
A.月球上的大氣的成分;
B.現(xiàn)代大氣的成分;
C.有氧呼吸產(chǎn)生的氣體成分;
D.火山噴發(fā)出的氣體成分?! 〈稹病 ?/span>
10.判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。
(1)原始的大氣層沒(méi)有可以擋住紫外線輻射的臭氧層。 ?。ā。?/span>
(2)鮮肉中沒(méi)有蛆,腐肉生蛆。因此,可以推測(cè)出生物是從非生命物質(zhì)中自發(fā)產(chǎn)生的。
( )
?。?)大約在46億年前,生命和地球一起形成?! ?(?。?/span>
11.米勒的模擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)創(chuàng)了生命起源研究的新途徑。請(qǐng)參照下圖對(duì)他的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

?。?)向裝置內(nèi)輸入的氣體主要是__________;__________;
?。?)火花放電的作用是_____________________________________________________;
(3)米勒在實(shí)驗(yàn)中搜集到的證據(jù)是___________________________________________;
(4)米勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了_________________________________________________。
?。?)模擬實(shí)驗(yàn)是一種驗(yàn)證假說(shuō)的方法,為什么這種驗(yàn)證方法有局限性?
探究樂(lè)園
運(yùn)用證據(jù)和邏輯作出推測(cè)
證據(jù) |
推測(cè) |
天文學(xué)家在星際空間發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種有機(jī)物,但在星際空間強(qiáng)烈的紫外線能很快地殺死細(xì)菌 |
|
某科學(xué)家利用天然黏土作催化劑,使氨基酸發(fā)生相互作用形成多肽(注:多肽可以進(jìn)一步形成蛋白質(zhì)) |
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某科學(xué)家將蛋白質(zhì)、核酸和糖類(lèi)等物質(zhì)放在一定的溶液中,這些物質(zhì)能夠自動(dòng)地濃縮聚集為一個(gè)個(gè)球狀小滴,小滴周?chē)蓄?lèi)似于膜那樣的邊界,并能從外界吸收某些分子,發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物也能從小滴中釋放出去 |
|
課堂延伸
閱讀
研究生命起源的途徑
1.研究生命起源的歷史環(huán)境背景。生命起源作為一個(gè)歷史事件,發(fā)生在一定的時(shí)間和空間,首先要弄清的是那個(gè)時(shí)間和那個(gè)空間的具體的環(huán)境條件。地質(zhì)學(xué)對(duì)太古宙地質(zhì)的研究將有助于了解生命起源的歷史環(huán)境背景,例如地質(zhì)學(xué)證據(jù)表明,太古宙早期的地球表面既無(wú)穩(wěn)定的地殼,也沒(méi)有小水池。隕石雨頻繁,太陽(yáng)紫外線輻射強(qiáng)烈。那時(shí)的海洋可能是一片熱海。此外,空間科學(xué)對(duì)太陽(yáng)系、彗星的考察研究,對(duì)隕石的研究也大大豐富了我們對(duì)化學(xué)進(jìn)化的環(huán)境背景的認(rèn)識(shí)。

太古宙(登封群)地層
2.化學(xué)進(jìn)化的實(shí)驗(yàn)?zāi)M。

參考答案
知識(shí)闖關(guān)
1.C 2.A 3.A 4.A 5.B 6.A 7.D 8.C 9.D
10.(1)√(2)×(3)×;
11.(1)甲烷、氨、氫、水蒸氣等氣體;
?。?)模擬閃電;
?。?)檢測(cè)到多種氨基酸;
?。?)原始地球上能形成構(gòu)成生物體的有機(jī)物;
?。?)模擬實(shí)驗(yàn)常常是為某種理論假設(shè)尋找依據(jù)而設(shè)計(jì)的,它的實(shí)驗(yàn)條件是根據(jù)假設(shè)而確定的,因此這種驗(yàn)證方法具有局限性。另外,模擬的情況與真實(shí)情況可能還存在一定的出入,這也是它局限性的一個(gè)方面。
探究樂(lè)園
證據(jù) |
推測(cè) |
天文學(xué)家在星際空間發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種有機(jī)物,但在星際空間強(qiáng)烈的紫外線能很快地殺死細(xì)菌 |
在其他星球上可以形成有機(jī)物,但原始生命不可能來(lái)自其他星球 |
某科學(xué)家利用天然黏土作催化劑,使氨基酸發(fā)生相互作用形成多肽(注:多肽可以進(jìn)一步形成蛋白質(zhì)) |
氨基酸等有機(jī)小分子可以形成有機(jī)大分子物質(zhì) |
某科學(xué)家將蛋白質(zhì)、核酸和糖類(lèi)等物質(zhì)放在一定的溶液中,這些物質(zhì)能夠自動(dòng)地濃縮聚集為一個(gè)個(gè)球狀小滴,小滴周?chē)蓄?lèi)似于膜那樣的邊界,并能從外界吸收某些分子,發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物也能從小滴中釋放出去 |
有機(jī)大分子物質(zhì)可以形成有界膜的小滴,能與外界進(jìn)行物質(zhì)交換 |
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