§12 : Sự phát sinh sự sống trên trái đất

Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh Đ12 sự phát sinh sự sống trên quả đất I .Mục đích yêu cầu: Học sinh nắm đợc những điểm chính trong thuyết tiến hoá hoá học , tiền sinh học về các giai đoạn chủ yếu trong quá trình phát sinh sự sống trên quả đất II.Đồ dùng dạy học: Hình 19,20 sgk phóng to III. Tiến trình bài giảng: 1. ổn định, kiểm diện lớp 2. Kiểm tra bài cũ: - Cơ sở vật chất của sự sống là gì?Khác với vật chất vô cơ ở những điểm nào? 3. Nội dung bài mới : Về nguồn gốc sự sống , dã có rất nhiều các giả thuyết khác nhau. Có trờng phái cho sự sống luôn tồn tại trên trái đất . Trờng phái khác lại bảo sự sống là từ 1 hành tinh khác đa đến. Một số ngời khác thì quan niệm sự sống có đợc nhờ sự giúp sức của các lực lợng siêu nhiên (nh th- ợng đế , chúa trời , thần linh )Tất cả các quan niệm trên đều không da ra đợc những bằng chứng thuyết phục. Ngày nay bằng các kiến thức KHKT Quan niệm hiện đại xem sự phát sinh sự sống là quá trình tiến hoá của các hợp chất của C, dẫn tới sự hình thành hệ tơng tác giữa các đại phân tử prôtêin và axit nuclêic có khả năng tự nhân đôi , tự đổi mới Qúa trình này gồm 2 giai đoạn cơ bản: + Giai đoạn tiến hoá hoá học + Giai đoạn tiến hoá tiền sinh học I. t iến hoá hoá học -Thế nào là tiến hoá hoá học ? Đó là quá trình tổng hợp những chất hũ cơ từ các chất vô cơ theo phơng thức hoá học Chất vô cơ chất hũ cơ Trang 71 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh Các chất hũ cơ này, thoạt tiên cấu trúc phân tử còn hết sức đơn giản, kích thớc cũng nh trọng lợng phân tử bé. Sau đó sẽ hình thành nên các phân tử hũ cơ có cấu trúc phức tạp hơn rồi đến những đại phân tử và hệ đại phân tử hũ cơ đơn giản hũ cơ phức tạp đại phân tử hệ đại phân tử Hệ đại phân tử đã có kích thớc và trọng lợng lớn hơn nhiều , khác xa trọng lợng những phân tử đầu tiên. quá trình này diễn ra nh sau: 1. q uá trình hình thành chất h ũ cơ từ các chất vô cơ. - Hoàn cảnh qủa đất nguyên thuỷ có đặc điểm gì? - Hoàn cảnh qủa đất nguyên thuỷ - Về thành phần khí quyển? +khí quyển:Có các khí là hợp chất của C,H,O,N: CH 4 , CO, C 2 N 2 , NH 3 , hơi nớc (nhng cha có O 2 và N 2 phân tử) -Về thành phần thuỷ quyển? + Đại dơng: có nớc -Về thành phần thạch quyển? + Đất đá Ngoài ra trên qủa đất lúc bấy giờ còn có: + Các nguồn năng lợng tự nhiên : bức xạ nhiệt của mặt trời , tia tử ngoại, sự phóng điện trong khí quyển do sấm sét,hoạt động của núi lửa, sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ. quá trình hình thành chất hũ cơ diễn ra nh sau: - Quá trình hình thành: 4 nguyên tố hũ cơ phổ biến của sự sống C,H,O,N C H O N Do tác động của các nguồn năng lợng tự nhiên , từ các chất vô cơ đã hình thành những chất hũ cơ đơn giản chỉ gồm có 2 nguyên tố C và H. Đó chính là cácbua hiđro (CxHy) hợp chất của Cvà H: cácbua hiđro (CxHy) Tiếp đó , các CxHy có thể kết hợp với O của hơi nớc để cho ra các phân tử có công thức tổng quát CxHyOz CxHy+zO CxHyOz (Sáccarit , lipit, gluxit) Các phân tử tơng ứng có công thức tổng quát này có thể kể đến nh Sáccarit , lipit, gluxit. Tiếp đó , các CxHyOz có thể kết hợp với N trong C 2 N 2 , để cho ra những hợp chất có 4 nguyên tố CxHyOzNm nh các axit amin , các nuclêôtit CxHyOz+mN CxHyOzNm ( axit amin , axit nuclêic ) Cuối cùng, từ các axit amin prôtêin đơn Trang 72 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh giản prôtêin phức tạp Từ các nuclêôtit axit nuclêic Sau khi hình thành hệ các đại phân tử mà ở đây là prôtêin và axit nuclêic thì kích thớc , trọng lợng phân tử các chất này so với các chất khác đợc hình thành trớc đó nh thế nào ? (lớn và nặng lên) Cùng với những trận ma ròng rã hàng ngàn năm thủa đó , các loại chất hũ cơ hoà tan rơi xuống biển nhìn trên sơ đồ , đại dơng nguyên thuỷ chứa đầy các loại chất hũ cơ hoà tan : axit amin , nuclêotit, axit béo, bazơ nitric. quá trình này đã đợc chứng minh bằng thực nghiệm Treo tranh hình sgk 2. Thực nghiệm chứng minh: Đây là sơ đồ thí nghiệm của S.Milơ thiết lập năm 1953. Bếp điện đun sôi nớc lớp phân tử nớc ở phía trên hoá hơi bay lên. Tại van đóng mở cho các khí CO 2 , CH 4 ,NH 3 đi vào. Cho tia điện cao thế phóng qua thu đợc 1 số loại axit amin Có thể tóm tắt nh sau: tia điện Hỗn hợp CO 2 , CH 4 ,NH 3 , hơi H 2 O axit amin cao thế Cũng vậy khi chiếu tia tử ngoại qua hỗn hợp hơi H 2 O , CO, CH 4 ,NH 3 ngời ta cũng đã thu đợc axit amin tia Hỗn hợp CO, CH 4 ,NH 3 , hơi H 2 O axit amin tử ngoại Hỗn hợp các axit amin này nếu đợc đun nóng ở nhiệt độ cao khoảng từ 150-180 o C thì sẽ tạo thành những mạch polipeptit 150-180 o C Hỗn hợp axit amin polipeptit Nh vậy trong những điều kiện hoá học và năng lợng tơng tự h/c qủa đất nguyên thuỷ, các nhà khoa học đã chứng minh đợc sự ra đời của vật chất hũ cơ từ vật chất vô cơ II t iến hoá tiền sinh học Trang 73 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh Kết thúc tiến hoá hoá học , nh chúng ta đã biết , trong các đại dơng chứa đầy các hợp chất hũ cơ hoà tan , các prôtêin và axit nuclêic . Từ đây, mầm mống những cơ thể sinh vật đầu tiên bắt đầu đợc hình thành với 4 sự kiện nổi bật: - Sự kiện thứ nhất 1. Sự tạo thành các coaxecva: Đầu tiên các chất hũ cơ cao phân tử hoà tan trong nớc tạo ra những dung dịch keo Chất hũ cơ hoà tan trong nớc tạo dung dịch keo Tiếp theo 2 hay nhiều các loại dung dịch keo đông tụ lại tạo thành các giọt sống rất nhỏ gọi là coaxecva các loại dung dịch keo đông tụ tạo coaxecva Điều này đã đợc các nhà KH CM bằng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm Qua nghiên cứu dới kính hiển vi ngời ta thấy rằng các coaxecva có thể hấp thụ các chất hũ cơ trong dung dịch . Đây là biểu hiện sơ khai của quá trình trao đổi chất và năng lợng của các cơ thể sống sau này +TĐC và năng lợng Rồi nhờ hấp thu các chất hũ cơ trong dung dịch mà các coaxecva dần lớn lên. Đây chính là biểu hiện sơ khai của quá trình sinh trởng , phát triển + sinh trởng,phát triển Dấu hiệu của sự sống Các coaxecva cũng đã có thể biến đổi cấu trúc nội tại của chúng và dới tác động cơ giới chúng có thể phân chia thành những giọt mới . Đây là các dấu hiệu sơ khai của quá trình sinh sản trong cơ thể sống +sinh sản Nh vậy , có thể nói ở các giọt sống coaxecva đã có những dấu hiệu sơ khai của các đặc tính trao đổi chất, sinh trởng, sinh sản. Đây chính là những dấu hiệu cơ bản của sự sống. Trong nớc đại dơng nguyên thuỷ , do có nhiều những loại chất hũ cơ hoà tan nên cũng đã hình Trang 74 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh thành nhiều những coaxecva nh vậy. Tuy nhiên , những coaxecva có khả năng hấp thụ các chất hũ cơ ít, sự lớn lên cũng nh khả năng phân chia kém thì sẽ bị đào thải Dới tác dụng của quy luật CLTN, cấu trúc và thể thức phát triển của coaxecva ngày càng hoàn thiện dần - Sự kiện tiếp theo của sự tiến hoá tiền sinh học là 2. Sự hình thành lớp màng: Các phân tử prôtêin và lipit trong nớc hình thành liên kết với nhau, sắp xếp theo những trật tự nhất định , tạo thành màng phân biệt coaxecva với môi trờng Các phân tử prôtêin và lipit liên kết, sắp xếp theo những trật tự nhất định, màng Nhờ có màng xuất hiện nên cấu trúc các phân tử hũ cơ bên trong coaxecva đợc bảo vệ coaxecva đã có thể tiến hành trao đổi chất với MT qua màng coaxecva thực hiện trao đổi qua màng Trong phòng thí nghiệm , ngời ta đã tạo đợc các coaxecva có màng bán thấm, đúng nh giả thuyết về sự tiến hoá tiền sinh học xây dựng. -Sự kiện thứ 3 . 3. Sự xuất hiện các enzim. Qua nghiên cứu ngời ta cho rằng các enzim có thể là do các hợp chất hữu cơ có phân tử lợng thấp kết hợp với các ion kim loại và liên kết với các polipeptit làm thành các hợp chất hữu cơ có phân tử lợng thấp + các ion kim loại + các polipeptit E Chúng ta đã đợc học về vai trò của E trong sự trao đổi chất và năng lợng. Vậy sự xuất hiện E đóng vai trò gì trong quá trình tiến hoá của các coaxecva? E đóng vai trò xúc tác, làm cho các quá trình trao đổi chất: tổng hợp và phân giải chất hữu cơ diễn ra nhanh hơn tăng cơ hội tồn tại của coaxecva Trang 75 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh Sự kiện cuối cùng 4. Sự xuất hiện cơ chế tự sao chép. Đây là bớc tiến bộ quan trọng, nhờ đó các dạng sống đã sản sinh ra những dạng giống chúng, di truyền đặc điểm của chúng cho các thế hệ sau. Treo tranh : hình 22 sgk phóng to Tóm lại, các giai đoạn chính trong quá trình phát sinh sự sống có thể đợc tóm tắt bằng hình vẽ sau: Đây là chất khởi đầu có trong hoàn cảnh trái đất nguyên thuỷ . Trải qua sự tiến hoá hoá học đã hình thành nhiều hệ tơng tác giữa các loại đại phân tử nh Saccarit-Lipit, prôtêin-lipit, prôtêin-axit nuclêic, prôtêin-prôtêin, axit nuclêic-axit nuclêic . Qua quá trình CLTN, chỉ có hệ prôtêin - axit nuclêic có thể trải qua tiến hoá sinh học để phát triển thành các cơ thể sinh vật có khả năng tự nhân đôi , tự đổi mới Tiến hoá sinh học:Qua quá trình rất lâu dài, từ các coaxecva đã hình thành các dạng sống cha có cấu tạo TB rồi đến cơ thể đơn bào và sau đó là cơ thể đa bào(TV,ĐV) Kết luận: quá trình phát sinh sự sống là một lịch sử rất dài . Nếu quả đất đợc hình thành cách đây 4,7 tỷ năm thì khoảng 2 tỷ năm đầu là các giai đoạn tiến hoá hóa học và tiền sinh học (từ những hợp chất hữu cơ đơn giản sinh vật đầu tiên), hơn 2 tỷ năm tiếp theo là giai đoạn tiến hoá sinh học (từ những sinh vật đầu tiên đến toàn bộ sinh giới hiện nay) Ngày nay sự sống có thể tiếp tục hình thành từ các chất vô cơ theo phơng thức hoá học nữa không? (Không, vì thiều những điều kiện lịch sử cần thiết . Hơn nữa , nếu tại một nơi nào đó có chất hữu cơ đ- ợc tạo thành ngoài cơ thể sống thì nó lập tức bị các Trang 76 Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh vi khuẩn phân huỷ. Giờ đây trong thiên nhiên chất hữu cơ chỉ đợc tổng hợp theo phơng thức sinh học trong các cơ thể sống. 4. Củng cố kiến thức : Thuyết tiến hoá hoá học - tiền sinh học đã chứng minh sự sống trên quả đất đã phát sinh từ chính quả đất và là kết quả quá trình tiến hoá của vật chất trong những điều kiện nhất định của lịch sử quả đất. 5. Hớng dẫn học tập: Đọc bài đọc thêm:"Sự sống trong vũ trụ". Trang 77 §12. Sù ph¸t sinh sù sèng trªn qu¶ ®Êt Biªn so¹n: Lª ThÞ Kim Kh¸nh– Trang 78 . Đ12. Sự phát sinh sự sống trên quả đất Biên soạn: Lê Thị Kim Khánh Đ12 sự phát sinh sự sống trên quả đất I .Mục đích yêu cầu: Học sinh nắm đợc. sự sống luôn tồn tại trên trái đất . Trờng phái khác lại bảo sự sống là từ 1 hành tinh khác đa đến. Một số ngời khác thì quan niệm sự sống có đợc nhờ sự