Параграф 16 ГДЗ Каменский 11 класс (Биология)

Первые клетки и их эволюция
Как развивались взгляды на возникновение жизни на земле?
Взгляды на возникновение жизни развивались от идеи самозарождения к научной теории биохимической эволюции, предложенной Опариным и Холдейном, которая предполагала постепенное усложнение органических веществ в «первичном бульоне».
Из каких этапов мог складываться процесс возникновения жизни на земле, согласно теории биопоэза?
1) абиогенный синтез органических мономеров
2) образование полимеров из мономеров
3) возникновение мембран и пробионтов
1. В чём суть теории биохимической эволюции Опарина—Холдейна?
Теория биохимической эволюции Опарина-Холдейна предполагает, что жизнь возникла через постепенное усложнение органических веществ в «первичном бульоне» при отсутствии кислорода, где под действием ультрафиолета и грозовых разрядов происходил абиогенный синтез органических соединений, которые затем эволюционировали в первые живые системы.
2. Какие стадии возникновения жизни на земле выделяет теория биопоэза Бернала?
1) абиогенный синтез органических мономеров
2) образование полимеров из мономеров
3) возникновение мембран и пробионтов
3. Как мог осуществляться синтез органических мономеров на ранних этапах развития нашей планеты?
Синтез органических мономеров происходил в восстановительной атмосфере древней Земли под действием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и вулканической активности, что привело к образованию простейших органических соединений, которые накапливались в водоемах.
4. Что такое коацерваты, какими свойствами они обладали и в каком направлении эволюционировали?
Коацерваты – это обособленные в водной среде капли из комплексов белков и нуклеиновых кислот, способные избирательно поглощать вещества и осуществлять простейшие химические реакции.
5. Какие процессы характерны для третьего этапа химической эволюции?
На третьем этапе происходило формирование липидных мембран вокруг коацерватов (из поверхностных пленок водоёмов), что обеспечило избирательную проницаемость и устойчивость структур, а также появление первых самовоспроизводящихся систем – пробионтов.
6. Каковы особенности строения и питания первых организмов?
Первые организмы (пробионты) были анаэробными гетеротрофами или миксотрофами, похожими на прокариот, не имели сложных внутриклеточных структур и питались органическими веществами «первичного бульона», а некоторые могли использовать энергию окисления неорганических соединений.
1. Назовите и охарактеризуйте этапы химической эволюции.
• абиогенный синтез органических мономеров (аминокислот, нуклеотидов) в первичном бульоне под действием УФ-излучения и грозовых разрядов
• образование полимеров (белков, нуклеиновых кислот) и формирование коацерватов – изолированных систем, способных к простейшему обмену веществ
• возникновение липидных мембран и первых самовоспроизводящихся пробионтов, что ознаменовало переход к биологической эволюции
2. Перечислите первые ароморфозы в эволюции органического мира.
Первыми ключевыми ароморфозами были: появление ферментативных РНК (рибозимов), возникновение клеточной мембраны, развитие механизмов матричного синтеза (ДНК-РНК-белок), возникновение фотосинтеза (сначала бескислородного, затем кислородного), формирование эукариотической клетки через симбиогенез, и развитие полового процесса.
3. Докажите, что в органическом мире наиболее резкая граница проходит не между растениями и животными, а между прокариотами и эукариотами.
Эукариоты принципиально отличаются от прокариот наличием ядра, сложной системой мембранных органелл (митохондрии, ЭПС, аппарат Гольджи), способностью к фагоцитозу и митозу, тогда как различия между растениями и животными (наличие хлоропластов, клеточной стенки) являются частными адаптациями в рамках общей эукариотической организации, что подтверждается симбиогенетической теорией происхождения эукариот.
1. Выскажите своё мнение о возможности абиотического происхождения жизни.
Теория абиогенного происхождения жизни представляется наиболее обоснованной, так как экспериментально подтверждена возможность синтеза органических молекул в условиях древней Земли, а последовательные этапы химической эволюции логично объясняют переход от неживого к живому без привлечения сверхъестественных факторов, хотя некоторые детали этого процесса требуют дальнейшего изучения.
2. Оцените гипотезу симбиогенеза, согласно которой эукариотические клетки возникли в результате сложного симбиоза первичных прокариотических организмов.
Гипотеза симбиогенеза убедительно объясняет происхождение митохондрий и хлоропластов из симбиотических бактерий, что подтверждается их собственной ДНК и способом деления, однако не до конца проясняет механизм возникновения ядра и эндоплазматической сети, что требует дополнительных исследований и, возможно, дополнения другими гипотезами.
3. Объясните, почему невозможно самозарождение жизни на земле в настоящее время.
Самозарождение жизни сейчас невозможно из-за наличия кислородной атмосферы, которая окисляет органические соединения, присутствия микроорганизмов, немедленно утилизирующих любые органические вещества, и отсутствия условий для накопления «первичного бульона», так как современные геохимические и климатические условия принципиально отличаются от существовавших 4 млрд лет назад.
4. Предложите свои гипотезы возникновения эукариотических клеток.
Альтернативная гипотеза могла бы предполагать, что эукариотическая клетка возникла через последовательные инвагинации мембран у древних прокариот, при этом ядро образовалось как защитный механизм для ДНК от активных кислородных радикалов, а органеллы развились как специализированные компартменты для разных метаболических процессов, что объясняло бы их структурное единство и различие с прокариотическими клетками.
Найдите в тексте определения понятий пробионты, миксотрофы и запишите их в тетрадь.
Пробионты – предшественники первых живых клеток, обособленные коацерватные капли с белково-нуклеиновыми комплексами, обладающие примитивными свойствами обмена веществ и ограниченные липидными мембранами.
Миксотрофы – первые организмы, сочетающие свойства гетеротрофов (потребление готовых органических веществ) и хемосинтетиков (использование энергии окисления неорганических соединений).

Выполнение

Взгляды на возникновение жизни развивались от идеи самозарождения к научной теории биохимической эволюции, предложенной А. И. Опариным и Дж. Холдейном. Согласно этой теории, жизнь возникла в результате постепенного усложнения органических веществ в «первичном бульоне».

Процесс возникновения жизни, по теории биопоэза, мог включать такие этапы:

• абиогенный синтез органических мономеров;
• образование полимеров из мономеров;
• возникновение мембран и пробионтов.

1. Суть теории биохимической эволюции Опарина—Холдейна состоит в том, что жизнь возникла из неживой материи через постепенное усложнение органических веществ в условиях древней Земли, где в атмосфере не было свободного кислорода, а синтез соединений происходил под действием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и других источников энергии.

2. Теория биопоэза Бернала выделяет следующие стадии возникновения жизни:

• абиогенный синтез органических мономеров;
• образование полимеров из мономеров;
• возникновение мембран и пробионтов.

3. Синтез органических мономеров на ранних этапах развития Земли происходил в восстановительной атмосфере под действием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и вулканической активности. Образовавшиеся простейшие органические вещества накапливались в водоёмах.

4. Коацерваты — это обособленные в водной среде капли из комплексов белков и нуклеиновых кислот. Они могли избирательно поглощать вещества и осуществлять простейшие химические реакции. В ходе дальнейшей эволюции коацерваты дали начало более устойчивым структурам — пробионтам.

5. На третьем этапе химической эволюции происходило формирование липидных мембран вокруг коацерватов, что обеспечило избирательную проницаемость и устойчивость этих структур, а также появление первых самовоспроизводящихся систем — пробионтов.

6. Первые организмы были анаэробными гетеротрофами или миксотрофами, по строению напоминали прокариот. Они не имели сложных внутриклеточных структур и питались органическими веществами «первичного бульона», а некоторые могли использовать энергию окисления неорганических соединений.

1. Этапы химической эволюции:

• абиогенный синтез органических мономеров в первичном бульоне;
• образование полимеров и формирование коацерватов;
• возникновение липидных мембран и первых самовоспроизводящихся пробионтов.

2. Первые ароморфозы в эволюции органического мира:

• появление ферментативных РНК (рибозимов);
• возникновение клеточной мембраны;
• развитие механизмов матричного синтеза (ДНК → РНК → белок);
• появление фотосинтеза, сначала бескислородного, затем кислородного;
• формирование эукариотической клетки в результате симбиогенеза;
• возникновение полового процесса.

3. Наиболее резкая граница в органическом мире проходит между прокариотами и эукариотами, а не между растениями и животными. Эукариоты отличаются наличием ядра и мембранных органоидов, тогда как различия между растениями и животными связаны главным образом с частными приспособлениями внутри общей эукариотической организации.

1. Абиотическое происхождение жизни представляется наиболее обоснованным, так как возможность синтеза органических молекул в условиях древней Земли подтверждена экспериментально, а этапы химической эволюции объясняют переход от неживого к живому без привлечения сверхъестественных факторов.

2. Гипотеза симбиогенеза убедительно объясняет происхождение митохондрий и хлоропластов из симбиотических бактерий, что подтверждается наличием у них собственной ДНК и особенностями деления. Однако механизм возникновения ядра и эндоплазматической сети она объясняет не полностью.

3. Самозарождение жизни в настоящее время невозможно из-за кислородной атмосферы, которая окисляет органические вещества, наличия микроорганизмов, быстро разрушающих и использующих органические соединения, и отсутствия условий для накопления «первичного бульона».

4. Возможная гипотеза происхождения эукариотических клеток: они могли возникнуть в результате последовательных инвагинаций мембраны у древних прокариот. При этом ядро сформировалось как защита ДНК, а органоиды развились как специализированные компартменты для разных процессов обмена веществ.

Пробионты — предшественники первых живых клеток, обособленные коацерватные капли с белково-нуклеиновыми комплексами, обладающие примитивными свойствами обмена веществ и ограниченные липидными мембранами.

Миксотрофы — первые организмы, сочетающие признаки гетеротрофов и хемосинтетиков.