Теория опарина-холдейна о происхождении жизни на земле презентация по биологии студентки гбоу спо «кущевский медицинский колледж» аханкари ксении, группа. Теория самозарождения й этап

25.01.2024

Теория опарина-холдина. Гипотеза биохимической эволюции, или «коацерватная гипотеза». Жизнь возникла на земле как результат длительной эволюции органических соединений, т.е. абиогенным путем (из неживых элементов), в настоящее время все живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам.

Слайд 9 из презентации «Гипотезы возникновения жизни» . Размер архива с презентацией 1620 КБ.

Биология 10 класс

краткое содержание других презентаций

«Происхождение человека и становление общества» - Поурочные разработки по обществознанию. Взгляды философов на человечество. Человечество. Река. Человек. Биологические предпосылки. Происхождение человека и становление общества. Формы организации человеческого сообщества. Человек разумный. Антропогенез. Культура.

«Стебель» - Бутон. Побег. Функции стебля. Формы стебля. На месте прикрепления к стеблю опавшего листа остаётся листовой рубец. Чешуйки (струпья). Морфологические признаки побега. Примеры стебля. Луковица. Стебель. Почка. Корневище. Рассмотрим побег на примере дерева. Листья всегда прикреплены к стеблю. Видоизменения побега. Вегетативное размножение. Клубнелуковица. Свойства клубня. Пробковые крылья. Стебель и побег растения.

«Динамика популяций» - Модель «хищник – жертва». Что происходит с численностью популяции жертвы. Модели развития популяций. Вспомните. Плотность популяции. Словарь. Модель ограниченного роста с отловом. Закон Мальтуса. Динамика численности популяции. У каких видов стабильная динамика численности в популяциях. R-стратеги. Динамика популяций. Математическое и компьютерное моделирование. Графики изменения численности популяций.

«Гипотезы возникновения жизни» - Божественное сотворение мира. Происхождения человека. Гипотезы возникновения жизни: Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам. Гипотеза пансмермии. Гипотезы. Креационизм. Самопроизвольное зарождение. Теория опарина-холдина. Станционарное состояние. Гипотеза биохимической эволюции, или «коацерватная гипотеза».

«Бездомные животные в Москве» - Приют «Эко». Очень-очень много зверей нуждаются в нашей помощи. Московские зоозащитные организации. Мнения экологов. Актуальность и эффективность использования. Муниципальный приют в Щербинке. Введение. Составление текста объявления о собаке. Способы решения проблемы. Информация, содержащаяся в памятке. Приют как один из способов решения проблемы. Заинтересованный житель мегаполиса. Приучение собаки к прогулкам в компании других собак и других людей.

«Витамины в питании» - Витамины. Низкомолекулярные органические соединения. История открытия витаминов. Ретинол. Витамин Е. Тиамин. Классификация витаминов. Суточная потребность человека. Аскорбиновая кислота. Естественные витамины. Виды витаминной недостаточности.

В 1924 г. русский ученый Александр Иванович Опарин впервые сформулировал основные положения концепции предбиологической эволюции. Появление жизни он рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию.

Суть гипотезы сводилась к следующему: зарождение жизни на Земле - длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов.

Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой: 1 этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы ранней Земли; 2 этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов;

3 этап - самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур, завершающееся образованием простейшей клетки.

На первом этапе, около 4 млрд. лет назад, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотический синтез углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. Для этого периода эволюции Земли были характерны многочисленные вулканические извержения с выбросом огромного количества раскаленной лавы. По мере остывания планеты водяные пары, находившиеся в атмосфере, конденсировались и обрушивались на Землю ливнями, образуя огромные водные пространства.

Поскольку поверхность Земли оставалась все-таки горячей, вода испарялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты Эти процессы продолжались многие миллионы лет. Таким образом, в водах первичного океана были растворены различные соли. Кроме того, в него попадали и органические соединения: сахара, аминокислоты, азотистые основания, органические кислоты и т. п. , непрерывно образующиеся в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения, высокой температуры и активной вулканической деятельности.

Первичный океан, вероятно, содержал в растворенном виде различные органические и неорганические молекулы, попавшие в него из атмосферы и поверхностных слоев Земли. Концентрация органических соединений постоянно увеличивалась, и, в конце концов, воды океана стали «бульоном» из белковоподобных веществ - пептидов.

На втором этапе, по мере смягчения условий на Земле, под воздействием на химические смеси первичного океана электрических разрядов, тепловой энергии и ультрафиолетовых лучей стало возможным образование сложных органических соединений - биополимеров и нуклеотидов, которые, постепенно объединяясь и усложняясь, превращались в протобионтов (доклеточные предки живых организмов). Итогом эволюции сложных органических веществ стало появление коацерватов, или коацерватных капель.

Коацерваты - это комплексы коллоидных частиц, раствор которых разделяется на два слоя: слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них. Коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в водах первичного океана. В результате внутреннее строение коацерватов менялось, что вело или к их распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и изменению химического состава, повышающего их устойчивость в постоянно меняющихся условиях.

Теория биохимической эволюции рассматривает коацерваты как предбиологические системы, представляющие собой группы молекул, окруженные водной оболочкой. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечило возможность первичного обмена веществ со средой.

На третьем этапе, как предполагал Опарин, начал действовать естественный отбор. В массе коацерватных капель происходил отбор коацерватов, наиболее устойчивых к данным условиям среды. Процесс отбора шел в течение многих миллионов лет, в результате чего сохранилась только малая часть коацерватов. Однако сохранившиеся коацерватные капли обладали способностью к первичному метаболизму. А обмен веществ - первейшее свойство жизни.

Вместе с тем, достигнув определенных размеров, материнская капля могла распадаться на дочерние, которые сохраняли особенности материнской структуры. Таким образом, можно говорить о приобретении коацерватами свойства самовоспроизведения - одного из важнейших признаков жизни. По сути дела, на этой стадии коацерваты превратились в простейшие живые организмы.

Дальнейшая эволюция этих предбиологических структур была возможна только при усложнении обменных и энергетических процессов внутри коацервата. Более прочную изоляцию внутренней среды от внешних воздействий могла обеспечить только мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделившие коацерват от окружающей его водной среды. В процессе эволюции липиды трансформировались в наружную мембрану, что значительно повысило жизнеспособность и устойчивость организмов.

В протоклетках вроде кацерватов или микросфер шли реакции полимеризации нуклеотидов, пока из них не сформировался протоген – первичный ген, способный катализировать возникновение определенной аминокислотной последовательности - первого белка. Вероятно, первым таким белком был предшественник фермента, катализирующего синтез ДНК или РНК.

Те протоклетки, в которых возник примитивный механизм наследственности и белкового синтеза, быстрее делились и забрали в себя все органические вещества первичного океана. На этой стадии шел уже естественный отбор на скорость размножения; любое усовершенствование биосинтеза подхватывалось, и новые протоклетки вытесняли все предыдущие.

Теорию А. И. Опарина горячо поддержал кембриджский профессор Джон Холдейн. Он открыл полемику по проблеме происхождения жизни в статье, опубликованной в Rationalist Annual в 1929 году. В ней Д. Холдейн выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились огромные количества органических соединений, образовав то, что он назвал горячим разбавленным бульоном (hot dilute soup; впоследствии прижилось название первичный бульон или протобульон - primeval soup).

Чарльз Дарвин верил, что неживая материя может преобразоваться в живую с помощью электричества - ведь еще на его деда, Эразма Дарвина, произвел большое впечатление Франкенштейн, вышедший из-под пера Мэри Шелли. Мысль о том, что пиротехнические упражнения с электричеством могут породить жизнь, имела огромную притягательность; так что неудивителен огромный интерес к эксперименту Стэнли Миллера, результаты которого были опубликованы в 1953 году.

Эксперимент Миллера, ставший поворотным пунктом в этой области, был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком.

Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты - глицин (NH 2 COOH) и аланин (NH 2 CH(CH 3)COOH).

Публикация данных эксперимента Миллера вызвала беспрецедентный интерес, и вскоре многие другие ученые стали повторять этот эксперимент. При этом обнаружилось, что видоизменение условий эксперимента дает возможность получать небольшое количество других аминокислот. Однако повторить эксперимент было сложно, и многие результаты были получены только после множества безрезультатных попыток. Сообщалось о том, что в процессе экспериментов возникли основные компоненты, необходимые для жизни.

Теория самозарождения жизни - химической эволюции - занимае центральное место в современной научной философии. Согласно этой теории жизнь зарождается самопроизвольно из неживой материи. Одним из главных ее пропагандистов стал биохимик Александр Опарин (1894-1980). Он изложил свои идеи в книге Происхождение жизни, опубликованной в Советском

Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году.

1.Первобытная Земля имелаСуть лиштеории нную кислорода атмосферу.

2. Когда на эту атмосферу стали в здействовать различные естественные источники энергии - например, грозы и извержения вулканов - то при этом начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения, необходимые для органической жизни.

3. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины.

4. Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству.

5. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в конце концов привело к возникновению генетического кода.

6. В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка.

7. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли воспроизводить свои компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие соединения стали исчезать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен веществ для самостоятельного воспроизводства.

В 1953 году на установке биолога Стэнли Миллера

были проведены опыты, в результате которых были получены первичные клетки или коацерваты

Вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты способны поглощать из внешней среды различные органические вещества.

В 1929 г. английский биолог Дж.Холдейн выдвинул гипотезу происхождения жизни из неживых элементов. Теорию биохимической

эволюции иногда называют теорией

Опарина - Холдейна.

Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам.

Гипотеза Опарина - Холдейна утверждает, жизнь на Земле возникла абиогенным

Биохимическая

Опарин считал, что переход от химической эволюции к биологической требовал обязательного возникновения индивидуальных фазово-обособленных систем, способных взаимодействовать с окружающей внешней средой.

Слайд 2

В 1924 г. русский ученый Александр Иванович Опарин впервые сформулировал основные положения

концепции предбиологической эволюции. Появление жизни он рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень биохимическую эволюцию.

Слайд 3

Суть гипотезы сводилась к следующему: зарождение жизни на Земле длительный эволюционный

процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов.

Слайд 4

Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой:

1) этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы ранней Земли

2) этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов;

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

На втором этапе, по мере смягчения условий на Земле, под воздействием на химические смеси первичного океана электрических разрядов, тепловой энергии и ультрафиолетовых лучей стало возможным образование сложных органических соединений биополимеров и нуклеотидов, которые, постепенно объединяясь и усложняясь, превращались в протобионтов (доклеточные предки живых организмов). Итогом эволюции сложных органических веществ стало появление коацерватов, или коацерватных капель.

Слайд 9

Коацерваты- это комплексы коллоидных частиц, раствор которых разделяется на два слоя: слой,

богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них. Коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в водах первичного океана. В результате внутреннее строение коацерватов менялось, что вело или к их распаду, или к накоплению веществ.

Слайд 10

Теория биохимической эволюции рассматривает коацерваты как предбиологические системы,

представляющие собой группы молекул, окруженные водной оболочкой. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечило возможность первичного обмена веществ со средой.

Слайд 11

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Гарольд Клейтон Юри - Пионер в области исследования изотопов, за открытие одного из которых - дейтерия - был награждён Нобелевской премией по химии в 1934 г. Позже перешёл к изучению эволюции планет. Стэнли Миллер 1953 год

Cлайд 5

Молодой сотрудник Университета Чикаго, Стэнли Миллер, проводит свои знаменитые эксперименты по синтезу биологических молекул. 1953 год.

Cлайд 6

Cлайд 7

Коацерваты Коацерваты Искусственные коацерватные капли, полученные Александром Опариным

Cлайд 8

Коацерватная капля = сгусток органических веществ Характерные для нее процессы Распад одной капли на несколько более мелких Увеличение размеров капли Поглощение веществ из внешней среды Синтез и распад веществ внутри капли Выделение веществ из капли во внешнюю среду Напоминает обмен веществ у живого организма

Cлайд 9

Cлайд 10

Протобионты Protobiont Протобионты - доклеточные образования, обладающие некоторыми свойствами клеток: способностью к обмену веществ, самовоспроизведением и др. Организация протобионтов должна была послужить исходной точкой для их дальнейшей эволюции на пути становления жизни. Главным в этой организации было то, что протобионты сохраняли постоянство соотношения скоростей и согласованности совершавшихся в них реакций. Это определялось тем, что при разрастании они всё время сохраняли в себе исходную повышенную концентрацию неорганических или органических катализаторов, избирательно поглощая их из внешней среды. Пробионты -примитивные первичные формы жизни Пробионты, объединившие в своей организации белки с их каталитическими свойствами и нуклеиновые к-ты, способные к самовоспроизведению и передаче наследственной информации потомкам, закрепились в процессе естественного отбора и дали начало примитивным клеточным формам жизни. Таким образом, получается, что одно и то же.

Cлайд 11

Cлайд 12

Опарин полагал, что основополагающими молекулами для образования жизни были белки, отвечавшие за обмен веществами с окружающей средой. Джон Холдейн считал, что ключевыми молекулами для образования жизни должны быть молекулы, способные к самовоспроизведению (то есть нуклеиновые кислоты),

Cлайд 13

К XXI веку теория Опарина-Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место более современной. Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов - молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий.

Cлайд 14

Теория Опарина сегодня: Теория Опарина завоевала широкое признание, но она, оставляет нерешенными многие проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Как и другие теории происхождения жизни в теории биохимической эволюции есть много вопросов без ответов. Хотя эту гипотезу происхождения жизни признают очень многие ученые, астроном Фред Холл недавно высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул “столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке Боинга-747”. Самое трудное для этой теории - объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

Cлайд 15