資源簡介

第5章 植物生命活動的調節
第1節 植物生長素導學案
主備人：閔銳 課型：自主 審核：高二生物備課組集體 備課時間：2020.11.3
【生命觀念】概述植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用，嘗試闡釋植物生長素作用特點中蘊含的適度與平衡觀。
【科學思維】分析植物生長素的發現過程，闡明其中蘊含的科學本質特點。
【教學重點】植物生長素的發現、植物生長素的生理作用。
【教學難點】植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用。
在單側光的照射下，植物朝向________方向生長的現象叫作向光性。正是對向光性的研究，引導著人們揭示植物生命活動調節的奧秘。
一、生長素的發現過程
1.19世紀末，達爾文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的兒子，設計了實驗來探討植物向光性的原因。
①、②對照：胚芽鞘的_______必須存在，才會表現出向光性。
①、③對照：胚芽鞘的_______必須接受到單側光的刺激，才會表現出向光性。
③、④對照：感受光刺激的部位是胚芽鞘的________。
【思考】遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分？感受單側光刺激的又是哪一部分？你怎樣解釋這一結果？
達爾文根據實驗提出：胚芽鞘________受單側光刺激后，向下面的________傳遞了某種“影響”，造成伸長區________面比________面生長快，因而出現向光性彎曲。
2.1913年鮑森·詹森（P.Boysen-Jensen）實驗
結論：胚芽鞘尖端產生的“影響” 可以透過瓊脂片傳遞給________。
3.1918年拜爾（A.Paal）實驗
結論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產生的影響在其_______分布________造成的。
【思考】頂端產生的“影響”能傳到下部，那么它為什么能使得伸長區兩側生長不均勻呢？
初步證明：胚芽鞘尖端產生的影響可能是一種_________，這種________在胚芽鞘尖端以下部位的分布________造成了胚芽鞘的彎曲生長。
4.1926年荷蘭科學家溫特的實驗
結論：胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種________引起的，并把它命名為________。
【思考】溫特提出植物體內存在生長素時，有沒有提取出這種物質？他是怎樣作出這一推測的？
5.生長素的分離
1934年，科學家首先從人尿中分離出與生長素作用相同的化學物質——吲哚乙酸（________）。
1946年，人們才從高等植物中將其分離出來，并確認它也是IAA。
進一步研究發現，植物體內具與IAA相同效應的物質還有苯乙酸（________）、吲哚丁酸（________）等，它們都屬于生長素。
6.植物向光性的原因
單側光導致胚芽鞘向光彎曲生長的作用機理：
生長素是由________________產生的。
（2）在單側光照射下, 生長素在胚芽鞘尖端中________運輸到________側。
（3）生長素由胚芽鞘________向________運輸。
（4）胚芽鞘尖端下部________側生長素含量多，________側生長素含量少，這樣，胚芽鞘尖端下部_____側細胞縱向伸長生長______，而______側細胞縱向伸長生長________，結果，胚芽鞘向光彎曲生長。
7.植物激素
（1）概念：由________產生，能從________部位運送到________部位，對植物的生長發育有________的________有機物。
植物激素作為________，幾乎參與________植物生長、發育過程中的所有生命活動。
（2）主要種類：________、________、________、________和________。
【思考·討論·植物激素與動物激素的異同】
1.植物激素與動物激素都稱作“激素”，二者有哪些相似之處？
2.植物體內沒有分泌激素的腺體，這說明植物激素在合成部位上與動物激素有明顯不同。植物激素與動物激素還有哪些明顯的區別？
類別 分泌器官 化學本質 作用部位 運輸方式
植物激素
動物激素
二、生長素的合成、運輸與分布
1.生長素的合成
主要合成部位：________、________和發育中的________。在這些部位，________經過一系列反應可轉變成生長素。
2.生長素的分布
植物體各器官中都有分布，相對集中分布在________的部分。如胚芽鞘、芽和根尖的分生組織、形成層、發育中的種子和果實等處。
3.生長素的運輸
（1）極性運輸（________部位）
在胚芽鞘、________、________和________中，生長素只能從形態學________運輸到形態學________，而不能反過來運輸，也就是只能單方向地運輸，稱為極性運輸。極性運輸是一種________運輸。
【思維訓練·評價實驗設計和結論】
1.這個實驗的設計是否嚴密？為什么？
2.從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？為什么？
3.如果要驗證上述結論，應該如何改進實驗方案？
（2）非極性運輸（________組織）
生長素可以通過__________進行非極性運輸。生長素的非極性運輸和其他有機物的運輸沒有區別。
（3）橫向運輸：在一些細胞分裂特別旺盛的地方（________），受外界某些刺激(如________、________)的影響,生長素也可以橫向運輸。
不同處理條件下胚芽鞘生長狀況分析：
類別 處理條件圖解 結果
遮蓋類 ①________生長 ②________生長
暗箱類 ①________生長 ②___________生長
插片類 ①________生長 ②________生長 ③______________ ④________生長 ⑤________生長
移植類 ①________生長 ②________生長 ③④中IAA含量： ________且______
旋轉類 ①________生長 ②________生長 ③___________生長 ④___________生長
三、生長素的生理作用
1.作用方式：給細胞傳達信息，起著________細胞生命活動的作用。
2.作用機制：生長素首先與細胞內某種蛋白質——________________特異性結合，引發細胞內發生一系列信號轉導過程，進而誘導__________的表達，從而產生效應。
3.生長素的生理作用
（1）細胞水平
起著促進細胞________生長、誘導細胞________等作用；
（2）器官水平
影響器官的________、________，如促進側根和不定根發生，影響花、葉和________發育等。
【思考】生長素在細胞水平起的作用，在與器官水平上發揮的作用有什么關系呢？
【思考·討論·植物生長素的作用特點】
1.“促進”或“抑制”的作用效果是與哪一組別對比得到的？
2.對于同一器官來說，生長素的作用與濃度有什么關系？
3.對于不同的器官來說，生長素促進生長的最適濃度相同嗎？
4.生長素的作用特點
（1）生長素所發揮的作用，因________、植物細胞的________情況和________的種類不同而有較大的差異。
敏感程度排序：根＞____＞____；________細胞＞________細胞；________子葉植物＞________子葉植物
（2）生長素在濃度較________時促進生長，在濃度過________時則會抑制生長（即________性）
不同濃度生長素對根的作用分析：
①曲線AB段表示:____________________________
________________________________；
②B點對應的濃度為：_______________________；
③曲線BC段表示:____________________________
________________________________；
④C點的生長素濃度對根生長的效應是：_________
________________________________；
⑤曲線CD段表示：___________________________
________________________________；
⑥E、F表示：________________________________
__________。
5.生長素兩重性的實例
（1）頂端優勢
①概念：植物的頂芽________生長，而側芽生長受到________的現象。
②產生頂端優勢的原因：頂芽產生的生長素逐漸________運輸，枝條上部的側芽處生長素濃度較________，由于側芽對生長素濃度比較______，因此它的發育受到________，植株因而表現出頂端優勢。
③頂端優勢的應用：a.解除頂端優勢——去掉頂芽；b.保留頂端優勢。
設計實驗探究頂端優勢產生的原因：
1.自然生長：________________________________。
2.去掉頂芽：________________________________。
3.去掉頂芽，切口放含生長素的瓊脂塊：________________。
4.去掉頂芽，切口放不含生長素的瓊脂塊：________________________________。
（2）莖的背地性、根的向地性分析
原理：當幼苗橫放時，由于重力的作用，生長素發生橫向運輸，在_____側濃度較高，即：___＞___，___＞___；莖對生長素敏感性___，C、D兩側都是______作用，且___側促進作用更強，使莖______彎曲生長；根對生長素敏感性___，___側濃度高，______生長，因此生長速度___＞___，使根______彎曲生長，這體現了生長素生理作用的______性。
（3）除草劑
敏感程度：___子葉植物＞___子葉植物
應用：在___子葉農作物田里面施加適量濃度的_______________，除去___子葉雜草。
【課堂作業】
1.如下圖所示胚芽鞘向光性實驗，請分析各胚芽鞘生長情況（圖中插入薄片為云母片，不透水）。
2.如圖表示生長素發現過程的部分相關實驗，下列有關分析錯誤的是（ ）
A.達爾文的實驗中胚芽鞘的遮光部位屬于自變量
B.拜爾的實驗在有光和無光條件下胚芽鞘的彎曲方向不同
C.圖③是溫特實驗的實驗組，其對照組使用未接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊
D.溫特的實驗證明生長素可以通過擴散的方式進入瓊脂塊
3.為了探究生長素的作用，將去尖端的玉米胚芽鞘切段隨機分成兩組，實驗組胚芽鞘上端一側放置含有適宜濃度IAA的瓊脂塊，對照組胚芽鞘上端同側放置不含IAA的瓊脂塊，兩組胚芽鞘下端的瓊脂塊均不含IAA。兩組胚芽鞘在同樣條件下，在黑暗中放置一段時間后，對照組胚芽鞘無彎曲生長，實驗組胚芽鞘發生彎曲生長，如圖所示。根據實驗結果判斷，下列敘述正確的是（ ）
A.胚芽鞘 b 側的IAA含量與 b' 側的相等
B.胚芽鞘 b 側與胚芽鞘 c 側的IAA含量不同
C.胚芽鞘 b' 側細胞能運輸IAA，而 c' 側細胞不能
D.瓊脂塊 d' 從 a' 中獲得的IAA量小于 a' 的輸出量
4.為如圖為不同濃度生長素對同種植物不同器官的作用效應圖，下列敘述正確的是（ ）
A.c點后的濃度對三種器官而言均為高濃度抑制效應
B.a、a'點所在曲線表示生長素濃度對芽的作用效應
C.當生長素濃度為b'時，抑制根生長、促進莖生長
D.不同濃度生長素作用于同一器官，引起的生理效應均不同
5.生長素濃度對生長速率的影響如圖甲；豌豆苗橫放一段時間后的生長狀況如乙；棉花、蘋果等枝條去除頂芽后的生長狀況如圖丙。下列有關說法錯誤的是（ ）
A.圖丙中的去頂操作有利于側枝的生長，但不能提高棉花的產量
B.若乙圖中 Ⅲ處的生長素濃度在甲圖的AB段，則 IV處的生長素濃度可能在BD段
C.圖乙中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三處的生長素均具有促進作用
D.題中乙、丙兩組實驗均可證明生長素的作用具有兩重性
第5章 植物生命活動的調節
第1節 植物生長素導學案
主備人：閔銳 課型：自主 審核：高二生物備課組集體 備課時間：2020.11.3
【生命觀念】概述植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用，嘗試闡釋植物生長素作用特點中蘊含的適度與平衡觀。
【科學思維】分析植物生長素的發現過程，闡明其中蘊含的科學本質特點。
【教學重點】植物生長素的發現、植物生長素的生理作用。
【教學難點】植物生長素的合成、運輸、分布和生理作用。
在單側光的照射下，植物朝向光源方向生長的現象叫作向光性。正是對向光性的研究，引導著人們揭示植物生命活動調節的奧秘。
一、生長素的發現過程
1.19世紀末，達爾文（C.R.Darwin,1809-1882）和他的兒子，設計了實驗來探討植物向光性的原因。
①、②對照：胚芽鞘的尖端必須存在，才會表現出向光性。
①、③對照：胚芽鞘的尖端必須接受到單側光的刺激，才會表現出向光性。
③、④對照：感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端。
【思考】遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分？感受單側光刺激的又是哪一部分？你怎樣解釋這一結果？
分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面一段，是采用排除法，觀察某一部分不受單側光刺激時系統的反應，從而確定是哪一部分在起作用。胚芽鞘彎曲生長的是頂端下面的一段，感受光刺激的是頂端。這說明，是胚芽鞘頂端接受單側光照射后，產生某種刺激傳遞到下面，引起下面一段彎曲生長。
達爾文根據實驗提出：胚芽鞘尖端受單側光刺激后，向下面的伸長區傳遞了某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長快，因而出現向光性彎曲。
2.1913年鮑森·詹森（P.Boysen-Jensen）實驗
結論：胚芽鞘尖端產生的“影響” 可以透過瓊脂片傳遞給下部。
3.1918年拜爾（A.Paal）實驗
結論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。
【思考】頂端產生的“影響”能傳到下部，那么它為什么能使得伸長區兩側生長不均勻呢？
因為該影響（生長素）在向光一側和背光一側（濃度分布）存在差異，因而引起兩側的生長不均勻。
初步證明：胚芽鞘尖端產生的影響可能是一種化學物質，這種化學物質在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。
4.1926年荷蘭科學家溫特的實驗
結論：胚芽鞘的彎曲生長確實是由一種化學物質引起的，并把它命名為生長素。
【思考】溫特提出植物體內存在生長素時，有沒有提取出這種物質？他是怎樣作出這一推測的？
沒有。他是在對實驗結果進行嚴密分析的基礎上作出這樣推斷的。要得出這樣的結論，既需要以事實為依據進行嚴密的邏輯推理，還需要一定的想象力。
5.生長素的分離
1934年，科學家首先從人尿中分離出與生長素作用相同的化學物質——吲哚乙酸（IAA）。
1946年，人們才從高等植物中將其分離出來，并確認它也是IAA。
進一步研究發現，植物體內具與IAA相同效應的物質還有苯乙酸（PPA）、吲哚丁酸（IBA）等，它們都屬于生長素。
6.植物向光性的原因
單側光導致胚芽鞘向光彎曲生長的作用機理：
生長素是由胚芽鞘尖端產生的。
（2）在單側光照射下, 生長素在胚芽鞘尖端中橫向運輸到背光側。
（3）生長素由胚芽鞘尖端向下運輸。
（4）胚芽鞘尖端下部背光側生長素含量多，向光側生長素含量少，這樣，胚芽鞘尖端下部背光側細胞縱向伸長生長快，而向光側細胞縱向伸長生長慢，結果，胚芽鞘向光彎曲生長。
7.植物激素
（1）概念：由植物體內產生，能從產生部位運送到作用部位，對植物的生長發育有顯著影響的微量有機物。
植物激素作為信息分子，幾乎參與調節植物生長、發育過程中的所有生命活動。
（2）主要種類：生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯。
【思考·討論·植物激素與動物激素的異同】
1.植物激素與動物激素都稱作“激素”，二者有哪些相似之處？
二者都是調節生命活動的化學物質，都能從產生部位運輸到作用部位發揮作用，且都具有微量、高效的特點。
2.植物體內沒有分泌激素的腺體，這說明植物激素在合成部位上與動物激素有明顯不同。植物激素與動物激素還有哪些明顯的區別？
類別 分泌器官 化學本質 作用部位 運輸方式
植物激素 無特定的分泌器官 一般是小分子物質 無明顯的靶細胞 多樣、復雜
動物激素 有特定的內分泌腺 蛋白質、類固醇等 靶器官、靶細胞 隨著體液運輸
二、生長素的合成、運輸與分布
1.生長素的合成
主要合成部位：芽、幼嫩的葉和發育中的種子。在這些部位，色氨酸經過一系列反應可轉變成生長素。
2.生長素的分布
植物體各器官中都有分布，相對集中分布在生長旺盛的部分。如胚芽鞘、芽和根尖的分生組織、形成層、發育中的種子和果實等處。
3.生長素的運輸
（1）極性運輸（幼嫩部位）
在胚芽鞘、芽、幼葉和幼根中，生長素只能從形態學上端運輸到形態學下端，而不能反過來運輸，也就是只能單方向地運輸，稱為極性運輸。極性運輸是一種主動運輸。
【思維訓練·評價實驗設計和結論】
1.這個實驗的設計是否嚴密？為什么？
不嚴密，沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況。
2.從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？為什么？
結論2不嚴謹。沒有實驗證明生長素不能從形態學下端運輸到形態學上端。
3.如果要驗證上述結論，應該如何改進實驗方案？
應該增加一組胚芽鞘形態學上端朝下的實驗，以研究生長素能不能從形態學下端運輸到形態學上端。
（2）非極性運輸（成熟組織）
生長素可以通過輸導組織進行非極性運輸。生長素的非極性運輸和其他有機物的運輸沒有區別。
（3）橫向運輸：在一些細胞分裂特別旺盛的地方（尖端），受外界某些刺激(如單側光、重力)的影響,生長素也可以橫向運輸。
不同處理條件下胚芽鞘生長狀況分析：
類別 處理條件圖解 結果
遮蓋類 ①直立生長 ②向光彎曲生長
暗箱類 ①直立生長 ②向光（小孔）彎曲生長
插片類 ①向左彎曲生長 ②向右彎曲生長 ③不生長不彎曲 ④直立生長 ⑤向右彎曲生長
移植類 ①直立生長 ②向左彎曲生長 ③④中IAA含量： a=b+c且b＞c
旋轉類 ①直立生長 ②向光彎曲生長 ③向小孔彎曲生長 ④向中央彎曲生長
三、生長素的生理作用
1.作用方式：給細胞傳達信息，起著調節細胞生命活動的作用。
2.作用機制：生長素首先與細胞內某種蛋白質——生長素受體特異性結合，引發細胞內發生一系列信號轉導過程，進而誘導特定基因的表達，從而產生效應。
3.生長素的生理作用
（1）細胞水平
起著促進細胞伸長生長、誘導細胞分化等作用；
（2）器官水平
影響器官的生長、發育，如促進側根和不定根發生，影響花、葉和果實發育等。
【思考】生長素在細胞水平起的作用，在與器官水平上發揮的作用有什么關系呢？
生長素在細胞水平上發揮作用是在器官水平上發揮作用的基礎。
【思考·討論·植物生長素的作用特點】
1.“促進”或“抑制”的作用效果是與哪一組別對比得到的？
“促進”或“抑制”，是相對于生長素處于最低濃度時各器官的生長速度而言，當生長素濃度過高而“抑制”生長時，器官表現為生長速度減慢，甚至生長停滯。
2.對于同一器官來說，生長素的作用與濃度有什么關系？
一般表現為較低的濃度促進生長，濃度過高則抑制生長。
3.對于不同的器官來說，生長素促進生長的最適濃度相同嗎？
對于不同的器官來說，生長素促進生長的最適濃度不同。
生長素的作用特點
（1）生長素所發揮的作用，因濃度、植物細胞的成熟情況和器官的種類不同而有較大的差異。
敏感程度排序：根＞芽＞莖；幼嫩細胞＞衰老細胞；雙子葉植物＞單子葉植物
（2）生長素在濃度較低時促進生長，在濃度過高時則會抑制生長（即兩重性）
不同濃度生長素對根的作用分析：
①曲線AB段表示:在一定范圍內，隨生長素濃度升高,對根生長的促進作用逐漸增強；
②B點對應的濃度為：促進根生長的最適濃度；
③曲線BC段表示:超過最適濃度，隨生長素濃度升高,對根生長的促進作用逐漸減弱；
④C點的生長素濃度對根生長的效應是：既不促進，也不抑制；
⑤曲線CD段表示：隨生長素濃度升高,對根生長的抑制作用逐漸增強；
⑥E、F表示：生長素濃度雖然不同，但促進效果相同。
5.生長素兩重性的實例
（1）頂端優勢
①概念：植物的頂芽優先生長，而側芽生長受到抑制的現象。
②產生頂端優勢的原因：頂芽產生的生長素逐漸向下運輸，枝條上部的側芽處生長素濃度較高，由于側芽對生長素濃度比較敏感，因此它的發育受到抑制，植株因而表現出頂端優勢。
③頂端優勢的應用：a.解除頂端優勢——去掉頂芽；b.保留頂端優勢。
設計實驗探究頂端優勢產生的原因：
1.自然生長：頂芽優先生長，側芽生長受抑制。
2.去掉頂芽：側芽生長快，成為側枝。
3.去掉頂芽，切口放含生長素的瓊脂塊：側芽生長受抑制。
4.去掉頂芽，切口放不含生長素的瓊脂塊：側芽生長快，成為側枝。
（2）莖的背地性、根的向地性分析
原理：當幼苗橫放時，由于重力的作用，生長素發生橫向運輸，在近地側濃度較高，即：B＞A，D＞C；莖對生長素敏感性低，C、D兩側都是促進作用，且D側促進作用更強，使莖背地彎曲生長；根對生長素敏感性高，B側濃度高，抑制生長，因此生長速度A＞B，使根向地彎曲生長，這體現了生長素生理作用的兩重性。
（3）除草劑
敏感程度：雙子葉植物＞單子葉植物
應用：在單子葉農作物田里面施加適量濃度的生長素類似物，除去雙子葉雜草。
【課堂作業】
1.如下圖所示胚芽鞘向光性實驗，請分析各胚芽鞘生長情況（圖中插入薄片為云母片，不透水）。
2.如圖表示生長素發現過程的部分相關實驗，下列有關分析錯誤的是（ B ）
A.達爾文的實驗中胚芽鞘的遮光部位屬于自變量
B.拜爾的實驗在有光和無光條件下胚芽鞘的彎曲方向不同
C.圖③是溫特實驗的實驗組，其對照組使用未接觸胚芽鞘尖端的瓊脂塊
D.溫特的實驗證明生長素可以通過擴散的方式進入瓊脂塊
3.為了探究生長素的作用，將去尖端的玉米胚芽鞘切段隨機分成兩組，實驗組胚芽鞘上端一側放置含有適宜濃度IAA的瓊脂塊，對照組胚芽鞘上端同側放置不含IAA的瓊脂塊，兩組胚芽鞘下端的瓊脂塊均不含IAA。兩組胚芽鞘在同樣條件下，在黑暗中放置一段時間后，對照組胚芽鞘無彎曲生長，實驗組胚芽鞘發生彎曲生長，如圖所示。根據實驗結果判斷，下列敘述正確的是（ D ）
A.胚芽鞘 b 側的IAA含量與 b' 側的相等
B.胚芽鞘 b 側與胚芽鞘 c 側的IAA含量不同
C.胚芽鞘 b' 側細胞能運輸IAA，而 c' 側細胞不能
D.瓊脂塊 d' 從 a' 中獲得的IAA量小于 a' 的輸出量
4.為如圖為不同濃度生長素對同種植物不同器官的作用效應圖，下列敘述正確的是（ C ）
A.c點后的濃度對三種器官而言均為高濃度抑制效應
B.a、a'點所在曲線表示生長素濃度對芽的作用效應
C.當生長素濃度為b'時，抑制根生長、促進莖生長
D.不同濃度生長素作用于同一器官，引起的生理效應均不同
5.生長素濃度對生長速率的影響如圖甲；豌豆苗橫放一段時間后的生長狀況如乙；棉花、蘋果等枝條去除頂芽后的生長狀況如圖丙。下列有關說法錯誤的是（ A ）
A.圖丙中的去頂操作有利于側枝的生長，但不能提高棉花的產量
B.若乙圖中 Ⅲ處的生長素濃度在甲圖的AB段，則 IV處的生長素濃度可能在BD段
C.圖乙中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三處的生長素均具有促進作用
D.題中乙、丙兩組實驗均可證明生長素的作用具有兩重性

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