Какими свойства присущи пробионту

 “Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы”. В.И. Сивоглазов (гдз)

Вопрос 1. Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?
На ранних этапах развития Земли органические соединения образовывались из неорганических абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие органические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.

Вопрос 2. Назовите основные стадии возникновения жизни согласно теории биопоэза.
Согласно теории биопоэза, сформулированной в 1947 г. английским физиком и историком науки Джоном Берналом (1901—1971), можно выделить три стадии возникновения жизни:
1) абиогенный синтез и накопление органических мономеров (формирование «первичного бульона»);
2) образование биологических полимеров и коацерватов (от лат. coacervus — сгусток);
3) формирование мембранных структур ипервичных организмов (пробионтов).
Основное место протекания всех этих процессов — древний океан.

Вопрос 3. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты?
Образование коацерватов было бы невозможно без взаимодействия органических веществ друг с другом и с неорганическими со¬единениями. В результате такого взаимодействия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нуклеотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов, а белки — растворенные в воде полимерные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. В первичном океане коацерваты, или коацерватные капли, обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав коацервата претерпевал изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и к изменению химического состава, повышающего устойчивость коацерватной капли. Судьба капли определялась преобладанием одного из указанных процессов. Академик А. И. Опарин отмечал, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в данных конкретных условиях. Достигнув определенных размеров, материнская коацерватная капля могла распадаться на дочерние. Дочерние коацерваты, структура которых мало отличалась от материнской, продолжали свой рост, а резко отличавшиеся капли распадались. Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды не всякие вещества, а лишь такие, которые обеспечивали им устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. Постепенно увеличивались различия между химическим составом капли и окружающей средой. В процессе длительного отбора (его называют химической эволюцией) сохранились лишь капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали особенностей своей структуры, т. е. приобрели свойство самовоспроизведения. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологических мембран. Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны, отделяющей их от окружающей среды и состоящей из фосфолипидов.

Вопрос 4. Расскажите, как возникли пробионты.
Мембраны пробионтов могли образовываться из липидных пленок на поверхности водоемов, к которым присоединялись плавающие в воде коацерваты. Для эволюции жизни были важны те коацерваты, которые содержали не только белок, но и нуклеиновые кислоты. Из их комплексов с липидами можно считать живыми организмами лишь те, которые оказлись способны к самовоспроизведению нуклеиновых кислот. Так возникли пробионты — примитивные гетеротрофы, живущие за счет органических веществ абиогенного происхождения («первичного бульона»). На этом этапе закончилась химическая и началась биологическая эволюция.
Вопрос 5. Опишите, как могло происходить усложнение внутреннего строения первых гетеротрофов.
Постепенно количество органических веществ абиогенного происхождения стало уменьшаться. Это привело к жесткой конкуренции между пробионтами, которая ускорила возникновение автотрофов, использующих для создания органики энергию солнечного света. Первые автотрофы использовали бескислородный путь фотосинтеза. Позднее появились цианобактерии, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Следствием накопления кислорода в атмосфере стало, во-первых, возникновение аэробных организмов, во-вторых, формирование защитного озонового слоя.
Параллельно происходило усложнение внутреннего строения клеток, которое в итоге привело к появлению эукариотов. Некоторые гетеротрофы вступали в симбиоз с аэробными бактериями, захватывая их и используя в качестве «энергетических станций» — будущих митохондрий. Такие симбионты дали начало животным и грибам. Другие гетеротрофы, помимо аэробных бактерий, захватывали и автотрофов-цианобактерий, которые стали хлоропластами. Так появились предшественники растений.
Вопрос 6. Почему невозможно самозарождение жизни в современных условиях?
Самозарождение жизни на Земле в настоящее время невозможно, поскольку в условиях современной богатой кислородом атмосферы органические соединения быстро разрушаются, не накапливаются и не достигают должной степени сложности. Кроме того, появления коацерватов и пробионтов не происходит из-за огромного количества гетеротрофов, очень быстро «поедающих» любое скопление органических веществ.

Тема: Развитие органического мира.

Содержание темы: доказательства эволюции органического мира. Сравнительная анатомия. Гомология и аналогия. Рудименты и атавизмы. Переходные формы. Сравнительная эмбриология. Биогенетический закон, современное представление о нем. Палеонтология. Деление истории Земли на эры и периоды. Главные направления органической эволюции. Ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация. Соотношение различных направлений эволюции. Биологический прогресс и регресс.

Вопросы для самоконтроля:

В чем сущность биогенетического закона Мюллера – Геккеля и какое существенное дополнение внес в его формулировку ?

Что называют филогенезом?

Что называют онтогенезом?

Какие примеры из ботаники и зоологии подтверждают положение биогенетического закона?

Какие существуют основные направления эволюции организмов и каким ученым принадлежит заслуга теоретического обоснования этих направлений?

Какое направление биологической эволюции поднимает живое существо на более высокую ступень организации?

Какие изменения на ранних этапах возникновения жизни на Земле можно считать ороморфозами?

Что такое идиоадаптации?

Какие примеры идиоадаптаций можно привести из мира растений и животных?

Что такое дегенерация органов и в каком случае она происходит?

Какие направления эволюции являются морфофизиологическим прогрессом, а какие – регрессом?

В чем отличие морфофизиологического прогресса и регресса от биологического?

Какую роль играют мероприятия по охране природы в биологическом регрессе?

Какие органы называют гомологичными, а какие – аналогичными?

Могут ли быть одни и те же органы аналогичными и гомологичными одновременно?

Почему о родстве организмов судят на основе сравнения гомологичных органов?

Контрольная работа №2.

1.Как называется период развития организма от зиготы до отмирания (филогенез, онтогенез)?

2.Какие признаки являются филогенетическими у животных (одноклеточная стадия, бластула, гаструла, покровительственная окраска, плавательные перепонки) и у растений (одноклеточная стадия, однородные клетки зародыша, наличие хлоропластов, насекомоопыление)?

3.Какие изменения черт строения растений можно назвать ароморфозами (многоклеточность, наличие побега, цветка, плода, ветроопыление, насекомоядность)?

4.Какие изменения черт строения животных являются ароморфозами (многоклеточность, легочное дыхание, форма тела, теплокровность, двойное дыхание)?

5.Какие черты строения свидетельствуют о морфофизиологическом регрессе (внеорганизменное пищеварение, утрата органов пищеварения, утрата глаз, лишение хлорофилла, редукция корней)?

6.Свидетельствует ли морфофизиологический регресс о биологическом регрессе (да, нет)?

7.Какие органы являются гомологичными у животных (рука, лапа, крыло, ласт, хвост), у растений (корнеплод, клубень, корневище, луковица)?

8.Какие органы являются аналогичными у животных (крыло стрекозы, крыло летучей мыши, крыло птицы, рука, плавник); и какие у растений ( усики гороха, усики огурца, усы земляники)?

Основные термины и понятия.

Жизнь, живое тело, онтогенез, филогенез, биогенетический закон, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация, биологический прогресс, биологический регресс, гомологичные органы, аналогичные органы, рудименты, атавизм.

.

Содержание темы: определение понятия «жизнь». Гипотеза акад. о происхождении жизни. Абиогенный синтез органических соединений. Свойства первичных организмов. Ранние этапы развития жизни на Земле. Развитие органического мира в архейскую, протерозойскую, палеозойскую эры. Возникновение прокариот и эукариот. Дивергенция по способу питания: автотрофы и гетеротрофы. Космическая роль растений. Развитие жизни от одноклеточных к многоклеточным формам.

Вопросы для самоконтроля:

Чем характеризуется звездная и планетарная стадии истории Земли?

Какие химические элементы, а затем их соединения были в первичной атмосфере?

Что послужило причиной образования первичного океана?

Какие соединения могли быть растворены в водах первичного океана?

Когда началась геологическая история Земли и какая эра была первой?

В чем сущность 1 этапа зарождения жизни?

Какие органические вещества первыми возникли в водах океана?

В чем заключается 11 этап зарождения жизни на Земле?

Почему соединения нуклеиновых кислот с коацерватными каплями считается важнейшим этапом возникновения жизни?

Как питался и как дышал первый живой организм – пробионт?

Какие изменения под действием естественного отбора претерпевали пробионты?

Какую роль в эволюции органического мира сыграло появление фотосинтезирующих организмов?

На какие два направления развития подразделяют ядерные организмы (эукариоты)?

Кто из российских ученых создал рассмотренную теорию возникновения жизни на Земле?

Почему невозможно самозарождение жизни, т.е. возникновение ее из неорганической материи в современных условиях?

Общие указания.

В данном разделе необходимо повторить и проанализировать определение жизни, данное Ф. Энгельсом, и сопоставить его с современным определением живого тела. Затем следует провести сравнение живого и неживого, а также перечислить этапы химической эволюции. При этом обратить внимание на последовательность возникновения различных органических соединений и на причины, которыми эта последовательность обусловлена. Очень важно понимание взаимодействия веществ, особенно белковых коацерватных капель с нуклеиновыми кислотами, давших живую органическую материю – пробионт. Проследив многоступенчатый характер усложнений и преобразования пробионта, прокариот и эукариот в ходе естественного отбора, следует отметить два направления развития органического мира – мира автотрофов и гетеротрофов.

К вопросу о невозможности самозарождения жизни на Земле в современных условиях надо подойти с трех позиций: отсутствие соответствующих физико-химических условий, невозможности возникновения жизни абиогенным путем (из неживого) на данном этапе развития и неконкурентоспособности низкоорганизованных форм жизни, возникающих в биосфере заново.

Развитие доорганической природы.

Контрольная работа №3.

когда началась геологическая история Земли (свыше 6 млрд. лет, 6млрд. лет, 3,5 млрд. лет)? где возникли первые неорганические соединения ( в недрах Земли, в первичном океане, первичной атмосфере)? что явилось предпосылкой возникновения первичного океана (охлаждение атмосферы, опускание суши, появление подземных источников)? какие первые органические вещества возникли в водах океана (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)? какими свойствами обладали коацерваты ( рост, обмен веществ, размножение)? какие свойства присущи пробионту (обмен веществ, рост, размножение)? какой способ питания был у первых живых организмов(автотрофный, гетеротрофный)? какой новый способ питания появляется у прокариот (автотрофный, гетеротрофный)? какие органические вещества возникли с появлением фотосинтезирующих растений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты)? возникновение каких организмов создало условия для развития животного мира (бактерии, синезеленые, зеленые водоросли)?

Развитие органической жизни на Земле

(по , 1924, и Дж. Холдейну, 1929)

Тема: Клеточная теория.

Прокариоты и эукариоты.

Основное содержание темы :клетка – элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица растительных и животных организмов, способная к самовозобновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Вопросы для самоконтроля:

Кем, когда и на каком объекте была открыта клетка?

Дайте современное определение клетки.

В чем сущность клеточной теории и кто ее авторы?

С помощью каких приборов изучалась клетка в 19,20веках?

Какие формы жизни первыми появились на Земле?

Почему фаги и вирусы называют предклеточными организмами?

К каким формам жизни относят бактерии и синезеленые?

Какие из одноклеточных организмов имеют обособленное ядро?

Какие многоклеточные организмы считаются первичными в растительном и животном мире?

Чем отличается колониальный организм от многоклеточного?

Каковы последовательные этапы эволюции от пробионта до многоклеточных ядерных организмов?

Контрольная работа №4.

1.какие из перечисленных положений составляют основу клеточной теории (все организмы состоят из клеток; все клетки образуются из клеток; все клетки возникают из неживой материи)?

2.что представляет собой тело предклеточных организмов (ядро; цитоплазма;молекула ДНК или РНК, покрытая белковой оболочкой)?

3.какой способ питания характерен для вирусов и бактериофагов (паразитный, сапрофитный)?

4.какие организмы относят к клеточным предъядерным (бактерии, фаги, вирусы, синезеленые)?

5.какие организмы относят к одноклеточным ядерным (бактерии, амеба малярийная, хламидомонада, инфузория туфелька)?

6.какие организмы являются многоклеточными (кишечнополостные, бурые водоросли, бактерии)?