Теория опарина происхождения жизни на земле презентация. Опыты Г.Юри и С.Миллера (1955)

Разделы сайта

Выбор редакции:

«Гипотеза биохимической эволюции» - Миллер, Стэнли Ллойд. Процесс, приведший к возникновению жизни на Земле. Эксперимент Миллера - Юри. Первичный бульон. Коацерватные капли. Гипотеза А. И. Опарина. Происхождения жизни на Земле. Условия для зарождения жизни. Теория Опарина - Холдейна. Разные аспекты.

«Гипотеза Опарина» - Живая клетка. Биография А.И.Опарина. Гипотеза возникновения жизни на Земле А.И.Опарина. Формирование атмосферы Земли. Александр Иванович Опарин. Английский биолог. Этапы возникновения жизни на Земле. Биография. Установка Стэнли Миллера. Теория возникновения жизни на Земле. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни. Концепция. Гипотеза биохимической эволюции. Сгустки, называемые коацерватными каплями.

«Теории биогенеза и абиогенеза» - Сторонники теории панспермии. Демокрит. Черви. Земля никогда не возникала. Теории биогенеза и абиогенеза о происхождении живого вещества. Теория самопроизвольного зарождения. Аминокислоты. Отсутствие живых организмов. Английский биохимик и генетик Джон Холдейн. Этапы возникновения жизни на Земле. Креационизм. Теория биохимической эволюции. Креационисты. Теория спонтанного зарождения. Охарактеризуйте биохимическую стадию химической эволюции.

«Химическая эволюция» - Жизнь возникла в условиях, которые для современной биоты непригодны. Геохронология. Геологическая история Земли неотделима от её биологической эволюции. В построении живого участвуют лишь несколько сотен. Понятие самоорганизации в химии. Протозвезда - Солнце. Российский химик А.П. Руденко. Известно около 8 млн. химических соединений. Гипотеза биохимической эволюции (Опарин-Холдейн). Элементы, образующие твёрдые оболочки планет.

«Биохимическая эволюция Опарина» - Биохимическая эволюция. 2) Формирование в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов. 1894-1980. Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой. Теория Опарина. Зарождение жизни на Земле - длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой.

«Теория биохимической эволюции» - Концентрация веществ в коацерватных каплях. Третий этап характеризовался выделением. Переход к автотрофному питанию имел большое значениё для эволюции. Жизнь была создана сверхъестественным существом. Американский химик С. Фокс составлял смеси аминокислот. Процессы, в результате которых на Земле могла возникнуть жизнь. Гипотеза, рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции. Простые молекулы.

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

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;

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).

Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни исходит из теории Опарина-Холдейна о происхождении жизни. Наибольшим успехом теории Опарина-Холдейна стал широко разрекламированный эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером.

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 (NH2CH2COOH) и аланин (NH2CH(CH3)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.

Список использованных источников 1. Белоцерковский О.М., Опарин А.И. Численный эксперимент в турбулентности от порядка к хаосу. РАН 2-е, доп. изд.- М.: Наука, с. 2. Опарин А.И.Возникновение жизни на Земле. 3-е перераб. изд.-М.: АН СССР, с. 3. Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. Институт биохимии. - М.: АН СССР, с. 4. Основные теории возникновения жизни на Земле [Электронный ресурс]: Режим доступа: интернет – http//ateismy.net. 5. Происхождение жизни [Электронный ресурс]: Режим доступа: интернет – http//intrae.narod.ru. 6. Руденко А.П. Роль химии в решении проблемы химической эволюции и биогенеза // Химия и мировоззрение. М., с.

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

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

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

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

1 слайд

2 слайд

Еще Ч.Дарвин понял, что жизнь может возникнуть только при отсутствии жизни. «Но если бы сейчас …в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п., химически образовался белок, способный к дальнейшим, все более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых существ»

3 слайд

Второе условие, при котором жизнь может возникнуть, - отсутствие свободного кислорода в атмосфере. Это важное открытие сделал русский ученый А.И.Опарин в 1924 г. (к такому же выводу в 1929 г. пришел английский ученый Дж.Б.С.Холдейн).

4 слайд

Этапы возникновения жизни на Земле. Абиогенный синтез простейших органических соединений из неорганических. Абиогенный синтез полимеров (белков, углеводов, нуклеиновых кислот) из простейших органических соединений Образование коацерватов как обособление в растворе более высокомолекулярных веществ в виде высококонцентрированного раствора. Взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами: рост, питание, дыхание, обмен веществ, размножение. Возникновение генетического кода, мембраны и начало биологической эволюции.

5 слайд

Атмосфера первобытной Земли 4-4,5 млрд. лет назад состояла из водорода и его соединений – паров воды, метана, аммиака, углекислого газа – и носила восстановительный характер. Три отличия первобытной атмосферы Земли от современной: Отсутствие свободного кислорода, что исключало возможность прямого и глубокого окисления восстановленных углеродистых соединений. Обилие коротковолновой радиации, что создавало возможности для абиогенных фотохимических процессов. Отсутствие живых организмов с их совершенным обменом веществ, быстро вовлекающих в орбиту своего действия разнообразные органические вещества.

6 слайд

Опыты Г.Юри и С.Миллера (1955) Простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную, муравьиную кислоты, аминокислоты, в том числе и глицин, аланин, аспаргиновую и глутаминовую кислоты.

7 слайд

Общие выводы по теории А.И.Опарина Жизнь возникла на Земле абиогенным путем. Биологической эволюции предшествовала длительная химическая эволюция. Возникновение жизни – это этап эволюции материи во Вселенной. Закономерность возникновения основных этапов возникновения жизни может быть проверена экспериментально в лаборатории и выражена в виде схемы: атомы→ простые молекулы → макромолекулы → коацерваты → пробионты → одноклеточные организмы. Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер. В силу этого первые организмы были гетеротрофами. Дарвиновские принципы естественного отбора и выживания наиболее приспособленных можно перенести на предбиологические системы. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенно), возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена.

Читайте:

Уральские рабочие в армии колчака История римской империи от начала до конца кратко, годы существования, интересные факты Модель Вселеной. Стационарная Вселенная. Размер вселенной Космологическая модель ранней вселенной эра излучения Царь — колокол и его плохая карма — интересные факты Значение слова биосинтез Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т

Читайте: