第一章 第2节 生命的起源和进化（课件）-《生物基础》（厦门大学出版社）同步精品课堂

第一章 生物的多样性与分类 第二节 生命的起源和进化 《生物基础》（厦门大学出版社） 01 学习目标 02 教学引入 03 知识讲授 CONTENTS 目 录 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 01 知识目标：掌握生命起源化学演化的四个阶段及其主要内容；了解生物进化的基本历程（由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生）；掌握生物进化的三大证据（化石、胚胎学、比较解剖学）；掌握拉马克的用进废退学说和达尔文的自然选择学说；理解自然选择学说的四点核心内容。 02 技能目标：能正确描述从无机小分子到原始生命的化学演化全过程；能运用化石、胚胎、同源器官等证据说明生物进化的事实；能运用自然选择学说解释生物多样性和适应性的形成原因；能区分拉马克学说与达尔文学说的不同之处。 视频引入 生物课上，老师问大家："生命是从哪里来的？"小明说："生命是上帝创造的。"小红说："生命是从非生命物质慢慢演化来的。"小丽问："如果是演化来的，那最早的生命是什么样的？人是猴子变的吗？"大家争论不休。 与此同时，另一段对话也在进行：小刚说："长颈鹿的脖子为什么那么长？是因为它经常伸脖子吃树叶，脖子越伸越长，就遗传给后代了。"小华说："不对！是因为脖子短的吃不到树叶饿死了，脖子长的活下来并繁殖后代。" 教学引入 教学引入 问题： 2 1 3 地球上的生命究竟是神创造的，还是自然演化的结果？ 最早的生命是怎样诞生的？经历了哪些阶段？ 生物进化的证据有哪些？化石能告诉我们什么？ 教学引入 要回答这些问题，我们需要了解生命的起源和生物进化的科学理论。今天我们就来学习第一章第二节——生命的起源和进化。 知识讲授 Part 01 生命的起源 知识讲授 一、生命起源——概述 核心概念：生命的起源是生物学最基本的问题之一。目前学术界普遍接受的是化学演化说——生命起源于化学反应。 第一阶段：无机小分子 → 有机小分子 第二阶段：有机小分子 → 有机高分子 第三阶段：有机高分子 → 多分子体系 第四阶段：多分子体系 → 原始生命 知识讲授 一、生命起源——概述 所有生物的共同物质基础： 无论是人还是微生物，所有生物都由两类基本的有机分子构成：核酸（DNA和RNA），蛋白质 这两种分子由更简单的构造单位组成：20种常见氨基酸，5种碱基，2种糖（核糖和脱氧核糖），磷酸。 生命起源于化学反应。 知识讲授 二、第一阶段——无机小分子→有机小分子 原始地球的大气成分在宇宙射线、紫外线、闪电等高能作用下，合成简单有机物。 原始地球的环境： 地球形成初期：炽热的火球，表面无河流和海洋 火山活动极为频繁，地壳不断造山运动 低洼地区逐渐形成河流和海洋 知识讲授 二、第一阶段——无机小分子→有机小分子 原始大气的成分： 甲烷（CH₄）、氨（NH₃）、水蒸气（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、硫化（H₂S）等 有机小分子的形成： 这些气体在外界高能物质（宇宙射线、紫外线、闪电等）的作用下，合成一系列简单有机物：氨基酸，核苷酸，单糖 这些有机物随雨水汇入原始海洋中，为生命的产生准备了必要的原材料。 知识讲授 三、第二阶段——有机小分子→有机高分子 核心概念：在适当条件下，有机小分子通过缩合和聚合作用形成有机高分子。 反应条件：在适当条件下（如吸附在无机矿物黏土上） 原始海洋中的有机物浓度不断增加 反应类型 原料 产物 缩合作用 氨基酸 原始的蛋白质分子 聚合作用 核苷酸 原始的核酸分子 知识讲授 四、第三、四阶段——多分子体系→原始生命 核心概念：有机高分子进一步组成多分子体系，最终演变为原始生命。 第三阶段：多分子体系形成： 蛋白质和核酸等高分子物质在原始海洋中越积越多，浓度不断增加 由于水分蒸发、黏土吸附等原因，高分子物质浓缩分离出来 相互作用，凝聚成团聚体 团聚体外包围有原始的界膜，与原始海洋环境分隔开 构成一个能进行原始物质交换活动的独立体系——多分子体系 知识讲授 四、第三、四阶段——多分子体系→原始生命 第四阶段：原始生命诞生： 多分子体系经过长期演变 特别是蛋白质和核酸两大主要成分的相互作用 终于形成具有原始新陈代谢作用和能够繁殖的原始生命 师生互动 例题分析 1、请对比生命起源化学演化的四个阶段，在原料、反应条件、产物三个方面的区别。 【解析】 阶段 原料 反应条件 产物 第一阶段 无机小分子（甲烷、氨、水蒸气等） 宇宙射线、紫外线、闪电等高能 有机小分子（氨基酸、核苷酸、单糖） 第二阶段 有机小分子（氨基酸、核苷酸） 吸附在无机矿物黏土上 有机高分子（蛋白质、核酸） 第三阶段 有机高分子（蛋白质、核酸） 水分蒸发、黏土吸附、浓缩凝聚 多分子体系（团聚体+原始界膜） 第四阶段 多分子体系 长期演变，蛋白质与核酸相互作用 原始生命（新陈代谢+繁殖） 师生互动 知识点背诵 1、生命起源化学演化分为哪四个阶段？ 2、原始大气的成分有哪些？ 【答案】① 无机小分子 → 有机小分子② 有机小分子 → 有机高分子③ 有机高分子 → 多分子体系④ 多分子体系 → 原始生命 【解析】四个阶段由简单到复杂、由无机到有机、由无生命到有生命，顺序不能颠倒。 【答案】甲烷、氨、水蒸气、二氧化碳、硫化氢等。 【解析】原始大气没有氧气，这与现在的大气成分不同。 师生互动 案例讨论 案例：某种害虫原来用某种农药可以有效防治，但几年后该农药效果越来越差，害虫产生了"抗药性"。 讨论; 请用达尔文的自然选择学说解释这一现象。 【答案】害虫种群中本存在抗药性差异。农药杀死不抗药个体，抗药个体存活并繁殖。经多年定向选择，抗药基因频率增加，种群抗药性增强，导致药效下降。 师生互动 随机提问： 1、为什么说原始海洋是"生命的摇篮"？ 2、所有生物共同的物质基础是什么？ 【答案】有机小分子随雨水汇入原始海洋；有机高分子在海洋中浓缩；多分子体系在海洋中形成；原始生命在海洋中诞生。 【解析】生命起源的四个阶段都离不开原始海洋这个环境。 【答案】核酸和蛋白质。 【解析】无论是人还是微生物，都由这两类基本的有机分子构成。 课堂练习 1、选择题：生命起源化学演化的正确顺序是（ ） A. 有机小分子→无机小分子→多分子体系→原始生命 B. 无机小分子→有机小分子→有机高分子→多分子体系→原始生命 C. 有机高分子→有机小分子→无机小分子→原始生命 D. 无机小分子→有机高分子→有机小分子→原始生命 2、填空题：原始大气的成分包括 ________、________、水蒸气、二氧化碳、硫化氢等。 【答案】B 【解析】化学演化的正确顺序是：无机小分子→有机小分子→有机高分子→多分子体系→原始生命。顺序不可颠倒。 甲烷 氨 课堂练习 3、判断题：原始大气中含有丰富的氧气，为生命起源提供了条件。（ ） 4、简答题：请简述多分子体系是如何形成的？它为什么能被称为"独立体系"？ 【答案】错误 【解析】原始大气没有氧气（无氧环境），这正是有机物能够保存和积累的重要条件。 【答案】 蛋白质和核酸等高分子物质在原始海洋中越积越多，浓度不断增加。由于水分蒸发、黏土吸附等原因，这些高分子物质经浓缩分离出来，相互作用，凝聚成团聚体。团聚体外包围有原始的界膜，使其与原始海洋环境分隔开，构成一个能进行原始物质交换活动的独立体系——这就是多分子体系。 生命起源于化学反应——从无机小分子到有机小分子，再到有机高分子，再到多分子体系，最终诞生了原始生命。原始海洋是生命的摇篮，原始大气无氧是有机物得以保存的关键。四个阶段层层递进，从简单到复杂，从无生命到有生命。 原始生命诞生之后，生命并没有停止演化的脚步。从原始生命到我们今天看到的丰富多彩的生物世界，经历了怎样的演化历程？科学家们又是如何证明生物是不断进化的？下面进入第二段：生物的进化。 课堂小结 知识讲授 Part 02 生物的进化 视频引入 知识讲授 一、生物进化的历程 核心概念 ：原始生命诞生后进入生物进化阶段——从原核细胞到真核细胞，从单细胞到多细胞，从水生到陆生。 生物进化的总规律： 原始生物通过长期的自然选择过程，遵循着三大规律： 由简单到复杂 由低等到高等 由水生到陆生 植物界的进化历程： 原始藻类 → 苔藓植物 → 蕨类植物 → 裸子植物 → 被子植物 知识讲授 一、生物进化的历程 动物界的进化历程： 原生动物 → 腔肠动物 → 扁形动物 → 线形动物 → 环节动物 → 软体动物 → 节肢动物 → 棘皮动物 → 脊索动物（鱼类→两栖类→爬行类→鸟类/哺乳类） 知识讲授 二、生物进化的证据——化石 化石是生物进化最直接、最可靠的证据之一。 化石的定义：化石是古生物的遗体或遗迹被埋藏在地下，经过千万年矿物质的填充和交换作用形成的。 地层 化石特点 生物特点 越早形成的地层 成为化石的生物越简单、越低等 结构简单、低等 越晚形成的地层 成为化石的生物越复杂、越高等 结构复杂、高等 知识讲授 二、生物进化的证据——化石 化石证据的意义： 证实现代生物是经过漫长的地质年代变化而来的 揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等的进化规律 （地质年代：太古代→元古代→古生代→中生代→新生代） 知识讲授 三、生物进化的证据——胚胎学 核心概念：比较不同生物胚胎发育的相似性，证明它们起源于共同的祖先。 胚胎学的核心发现：所有高等生物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的,说明高等生物起源于单细胞生物 脊椎动物胚胎的比较： 比较鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔等脊椎动物和人的胚胎：胚胎发育初期很相似——都有鳃裂和尾巴。胚胎发育晚期——各自的特征才逐渐明显 除鱼以外，其他动物和人的鳃裂都消失了，人的尾也消失了 脊椎动物和人都是由古代原始的共同祖先进化而来的。 知识讲授 四、生物进化的证据——比较解剖学 核心概念：比较解剖学最重要的证据是同源器官。 同源器官的定义： 同源器官是指起源相同、结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。 动物 前肢/上肢骨结构 功能 人 肱骨+尺骨+桡骨+腕骨+掌骨+指骨 抓握 鸟 同上（骨骼排列方式相似） 飞行 蝙蝠 同上（骨骼排列方式相似） 飞行 鲸 同上（骨骼排列方式相似） 游泳 马 同上（骨骼排列方式相似） 奔跑 这些生物具有同源器官，说明它们都是由共同的原始祖先进化而来的。 知识讲授 五、生物进化学说——拉马克的用进废退学说 核心概念 ：拉马克是第一个提出系统进化理论的科学家。 拉马克学说的两个核心论点： 1. 用进废退 环境变化→生物有的器官经常使用而发达，有的器官不用而退化 2. 获得性遗传 变化了的性状（后天获得的性状）能够遗传给后代 知识讲授 五、生物进化学说——拉马克的用进废退学说 拉马克解释长颈鹿： 长颈鹿的祖先生活在缺青草的环境里 → 被迫经常伸长颈部去吃树上的叶子 → 颈部逐渐变长 → 这种变异的性状遗传给后代 → 进化成现在的长颈鹿 拉马克学说的意义与局限： 意义：第一个提出生物进化的系统理论 局限：后天获得的性状不能遗传（已被现代遗传学否定） 知识讲授 六、生物进化学说——达尔文的自然选择学说 核心概念：达尔文于1859年发表 《物种起源》 ，提出自然选择学说。 自然选择学说的四点核心内容： 序号 核心内容 说明 1 过度繁殖 生物普遍有很强的繁殖能力，按几何倍率增长（基本条件） 2 生存斗争 过度繁殖→生存斗争（生物与无机环境、种内、种间） 3 遗传和变异 变异是随机产生的，可遗传的变异是自然选择的基础 4 适者生存 有利变异的个体生存下来→不利变异的个体被淘汰 知识讲授 六、生物进化学说——达尔文的自然选择学说 达尔文解释长颈鹿： 长颈鹿的祖先存在颈长和颈短的个体差异（变异） → 缺草环境中，颈长的能吃到树叶而生存下来 → 颈短的因吃不到树叶而饿死 → 经过长期自然选择，颈长的性状逐渐积累 → 进化成现在的长颈鹿 知识讲授 七、达尔文学说的意义与局限 核心概念：自然选择学说科学地解释了生物进化的原因，但也有时代局限性。 达尔文学说的意义： 科学地解释生物进化的原因 科学地解释生物的多样性和适应性 对人们正确认识生物界具有重要意义 达尔文学说的局限： 由于当时科学发展水平的限制，达尔文不能科学解释： 遗传和变异的本质 自然选择如何对可遗传的变异起作用 知识讲授 七、达尔文学说的意义与局限 现代生物进化理论的发展： 20世纪30年代以来： 遗传和变异研究从性状水平深入到分子水平 研究从生物个体为单位发展到以种群为基本单位 形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论 知识讲授 例题分析 请对比拉马克的"用进废退学说"与达尔文的"自然选择学说"在变异来源、变异方向、遗传方式、长颈鹿解释四个方面的区别。 对比项 拉马克学说 达尔文学说 变异来源 环境改变引起（用进废退） 生物本身就存在变异 变异方向 按需要向一定方向发生 随机产生，不定向 遗传方式 后天获得的性状能遗传 可遗传的变异才能积累 长颈鹿解释 伸脖子→变长→遗传 颈长个体生存→繁殖→积累 师生互动 知识点背诵 1、生物进化的三大证据是什么？ 2、什么是同源器官？请举例说明。 【答案】①化石证据（古生物学）；②胚胎学证据；③比较解剖学证据（同源器官）。 【解析】三大证据从不同角度证明了生物是不断进化的。 【答案】同源器官是指起源相同、结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。例如：人的上肢、鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢，骨骼结构相似但功能不同。 【解析】同源器官证明这些生物有共同的原始祖先。 师生互动 案例讨论 案例：在一个远离大陆的海岛上，生活着一种昆虫。最初，这种昆虫有正常翅和残翅两种类型。海岛上海风很大，正常翅的昆虫容易被风吹到海里淹死，而残翅的昆虫由于不能飞行，反而能存活下来。经过许多代以后，海岛上的昆虫绝大多数都是残翅类型。 讨论： 1、这个案例中，昆虫的翅长存在什么现象？ 2、海风在这过程中起了什么作用？ 3、请用达尔文的自然选择学说解释这个现象。 师生互动 案例讨论 1、昆虫的翅长存在变异——有正常翅和残翅两种类型（变异是普遍存在的）。 2、海风起了选择作用——正常翅容易被风吹走（不利变异被淘汰），残翅能存活（有利变异被保留）。 3、达尔文自然选择学说的解释： 变异：昆虫本身就存在正常翅和残翅的个体差异（遗传和变异） 生存斗争：海风环境中，正常翅昆虫容易被吹走死亡，残翅昆虫能存活（生存斗争） 适者生存：残翅昆虫适应海岛环境而生存下来（适者生存） 长期积累：经过许多代自然选择，残翅性状逐渐积累，成为优势类型 师生互动 随机提问： 1、化石为什么能成为生物进化最直接的证据？ 2、为什么说"自然选择决定了生物进化的方向"？ 【答案】各类生物化石在地层里按一定顺序出现——越早的地层化石越简单越低等，越晚的地层化石越复杂越高等，直接证明了生物由简单到复杂的进化规律。 【解析】化石是古生物的真实遗存，直接记录了生物演化的历史。 【答案】自然选择通过一代代筛选有利变异、淘汰不利变异，使物种的变异被定向地向着一个方向积累，从而决定了进化的方向。 【解析】变异是随机的、不定向的，但自然选择是定向的。 课堂练习 1、选择题：下列哪项不是生物进化的证据？（ ） A. 化石在地层中的分布规律 B. 脊椎动物胚胎发育初期的相似性 C. 同源器官的存在 D. 生物都具有细胞结构 2、填空题： 生物进化的总规律是：由简单到复杂、由 ________ 到高等、由水生到 ________。 【答案】D 【解析】生物都具有细胞结构（病毒除外）是生物的共同特征，不是生物进化的证据。进化的三大证据是：化石、胚胎学、比较解剖学（同源器官）。 低等 陆生 课堂练习 3、判断题：拉马克的"用进废退"学说认为后天获得的性状能够遗传给后代。（ ） 【答案】正确 【解析】拉马克学说的两个核心论点就是"用进废退"和"获得性遗传"——虽然这一观点已被现代遗传学否定，但这是拉马克学说的原内容。 课堂练习 4、简答题：请简述达尔文自然选择学说的四点核心内容，并用它解释为什么沙漠中的仙人掌叶子退化成针状。 【答案】 ① 过度繁殖：生物普遍有很强的繁殖能力，按几何倍率增长（基本条件） ② 生存斗争：过度繁殖引起生存斗争（与无机环境、种内、种间） ③ 遗传和变异：生物界普遍存在变异，可遗传的变异是自然选择的基础 ④ 适者生存：有利变异的个体生存下来，不利变异的个体被淘汰 解释： 仙人掌的祖先存在叶大和叶小（或叶退化）的个体差异（变异）。在干旱沙漠环境中，叶片大的蒸腾作用强，容易失水死亡；叶片退化成针状的蒸腾作用弱，能保存水分而生存下来（生存斗争）。经过长期自然选择，针状叶的性状逐渐积累（适者生存），最终形成了今天我们看到仙人掌。 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 1 化学演化四阶段 无机小分子→有机小分子→有机高分子→多分子体系→原始生命 2 原始大气成分 甲烷、氨、水蒸气、CO₂、H₂S（无氧） 3 两种重要反应 氨基酸缩合→蛋白质；核苷酸聚合→核酸 4 原始生命标志 新陈代谢 + 繁殖 5 进化三大规律 简单→复杂、低等→高等、水生→陆生 6 三大证据 化石、胚胎学、比较解剖学（同源器官） 7 同源器官 起源相同、结构相似、功能不同 8 拉马克学说 用进废退 + 获得性遗传 9 达尔文学说 过度繁殖 + 生存斗争 + 遗传变异 + 适者生存 10 《物种起源》 1859年，达尔文 师生共同回顾本节课的核心内容：生命起源经历了由无机到有机、由简单到复杂的化学进化过程；生物进化的历程留下了古生物学、胚胎学和比较解剖学等多方面的证据；达尔文的自然选择学说科学地解释了生物进化的原因，揭示了生物多样性和适应性的本质。强调进化论是生物学的基础理论，对我们认识生命世界具有重要指导意义。 课堂小结 拓展提升 为什么说"化石是生物进化最直接、最可靠的证据"？如果某地地层中发现了恐龙的化石，这能说明什么问题？ 课堂总结 课后作业 2 1 3 梳理本节课知识点 完成同步练习 预习下一节课的内容 结束 生命从无机物中诞生，经历了35亿年的漫长演化，从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆生，最终形成了今天丰富多彩的生物世界。化石、胚胎、同源器官——三大证据让我们确信：生物是不断进化的。拉马克和达尔文两代科学家为我们揭示了进化的奥秘——特别是达尔文的自然选择学说，科学地解释了生物多样性和适应性的形成原因。希望大家通过今天的学习，能够用"进化"的眼光看待生命世界，理解"物竞天择，适者生存"的深刻含义，做一名"懂生命、爱科学、善思考"的优秀学子！ 感谢观看 $