人教版必修三植物生長素的發(fā)現(xiàn)學(xué)案.doc

第3章 植物的激素調(diào)節(jié)第1節(jié) 植物生長素的發(fā)現(xiàn)靈璧一中 王波教材預(yù)覽導(dǎo)言在_光的照射下，植物朝向_生長的現(xiàn)象叫做 。思考：植物的向光性，對植物的生活有什么意義？提示：有利于更有效地利用光能進行光合作用，從而有利于植物生活。1.生長素的發(fā)現(xiàn)過程（1）達爾文、詹森、拜爾、溫特等科學(xué)家的研究，使人們認識到植物的向光性是由于生長素 造成的：單側(cè)光照射后，胚芽鞘 生長素含量多于 ，因而引起 的生長不均勻，從而造成向光彎曲。思考：胚芽鞘是什么？對植物生長有什么作用？提示：單子葉植物特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物；保護生長中的胚芽，出土后還能進行光合作用。思考：生長素是什么物質(zhì)？提示：吲哚乙酸（IAA）（2）植物激素的概念：由 產(chǎn)生，能從 運送到 ，對植物的 有顯著影響的 。2.生長素的產(chǎn)生、運輸和分布（1）產(chǎn)生部位： （2）運輸方向： （3）分布情況： 預(yù)覽答案 單側(cè)光 光源方向 向光性 背光一側(cè) 向光一側(cè) 兩側(cè) 植物體內(nèi) 產(chǎn)生部位 作用部位 生長發(fā)育 微量有機物 葉原基、嫩葉和發(fā)育中的種子 從植物形態(tài)學(xué)的上端向形態(tài)學(xué)的下端運輸，不能反向 生長旺盛部位問題探討1.圖中植株的生長方向有什么特點?提示：彎向窗外生長。2.可能是哪種環(huán)境刺激引發(fā)了這株植物生長方向的改變?這種改變有什么適應(yīng)意義?提示：是較長時間的單側(cè)光刺激引起植株彎向窗外光源生長。這樣，可以使植株獲得更多陽光，從而可以通過光合作用合成更多的有機物，滿足自身生長發(fā)育的需要。3.這種生長方向的改變，是發(fā)生在植物的幼嫩部分還是成熟部分?提示：植株的彎曲生長發(fā)生在幼嫩部位。本節(jié)聚焦本節(jié)學(xué)習的重點是：生長素的發(fā)現(xiàn)過程。學(xué)習難點是：生長素的產(chǎn)生、運輸和分布，科學(xué)實驗設(shè)計的嚴謹性分析。學(xué)習時要體驗發(fā)現(xiàn)生長素的過程和方法，訓(xùn)練思維的嚴密性。學(xué)習過程一、向光性在單側(cè)光的照射下，植物朝向光源方向生長的現(xiàn)象叫做向光性(phototropism)。許多人可能對這種現(xiàn)象熟視無睹，然而，正是對向光性的研究，引導(dǎo)著人們揭示植物生命活動調(diào)節(jié)的奧秘。二、生長素的發(fā)現(xiàn)過程119世紀末，達爾文實驗（實驗）： 實驗材料：單側(cè)光；胚芽鞘（課本47頁“相關(guān)信息”）；錫箔（遮光）實驗 實驗 實驗 實驗 條件：單側(cè)光下 條件：去掉頂尖 條件：錫箔罩上尖端 條件：錫箔罩上尖端下面現(xiàn)象：胚芽鞘向光彎曲生長 胚芽鞘不彎曲不生長胚芽鞘直立生長胚芽鞘向光彎曲生長實驗結(jié)論：單側(cè)光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種刺激，并傳遞到下部的伸長區(qū)時，會造成背光面比向光面生長快，因而出現(xiàn)向光性彎曲。21910年詹森的實驗實驗結(jié)論：胚芽鞘頂尖產(chǎn)生的刺激透過瓊脂片傳遞給下部。思考：如果把透水的瓊脂片換成不透水的云母片呢？胚芽鞘生長情況應(yīng)是怎樣？31914年 拜爾的實驗注意思考：尖端放置的位置及后來彎曲的方向有什么關(guān)系。實驗結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為頂尖產(chǎn)生的刺激在其下部分布不均勻造成的。初步證明：頂尖產(chǎn)生的刺激可能是一種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。41928年 溫特的實驗 思考分析：A、B兩個胚芽鞘的生長情況：A向?qū)?cè)彎曲生長；B不彎曲不生長實驗結(jié)論：進一步證明了造成胚芽鞘彎曲的刺激確實是一種化學(xué)物質(zhì)。溫特把這種物質(zhì)命名為生長素。51942年，人們確認它的化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸。歸納：胚芽鞘的感光部位是尖端。生長素產(chǎn)生于胚芽鞘的尖端。胚芽鞘的彎曲部位（生長素的作用部位）是尖端以下部分。設(shè)計實驗 提出假說 實驗驗證 得出結(jié)論（指出：這是真理發(fā)現(xiàn)的模式之一）6向光性產(chǎn)生的解釋：由于生長素分布不均勻造成的；單側(cè)光照射后，胚芽鞘背光一側(cè)的生長素含量多于向光一側(cè)，因而引起兩側(cè)的生長不均勻，從而造成向光彎曲。另外科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，植物向光性的原因還與向光側(cè)的生長抑制物質(zhì)多于背光一側(cè)有關(guān)。7植物激素：由植物體內(nèi)產(chǎn)生，能從產(chǎn)生部位運送到作用部位，對植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機物。植物激素除了生長素外，還有赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等植物激素?？偨Y(jié)：植物激素有3個主要特征：(1)內(nèi)生的：它是植物在生活過程中細胞內(nèi)部形成的代謝產(chǎn)物。(2)能移動：自產(chǎn)生部位移動到作用部位，移動的方式和速度隨植物激素種類的不同而不同，也隨植物種類和器官特性的不同而不同。(3)低濃度有調(diào)節(jié)效應(yīng)。例題：將四株長勢相似具有頂芽的健壯植株，分別進行下列處理，其中側(cè)芽能發(fā)育成枝條的是( )。A.去頂芽后，在斷口上放一瓊脂小塊B.去頂芽后，在斷口上放一富含生長素的瓊脂小塊C.不去頂芽，在側(cè)芽上涂以含低濃度生長素的瓊脂D.不去頂芽，在側(cè)芽上涂以瓊脂解析：瓊脂塊可以接受生長素，選項A放置的是一塊不合生長素的瓊脂塊。答案：A例題：在方形暗箱內(nèi)放一盆幼苗，暗箱一側(cè)開一小窗，固定光源可從窗口射入。將暗箱放在旋轉(zhuǎn)器上水平旋轉(zhuǎn)，保持每15min勻速轉(zhuǎn)一周，則一星期后幼苗的生長情況如下圖所示：解析：判斷植物長不長、彎不彎要注意兩看：一看胚芽鞘尖端以下的部分能否獲得生長素；能，則生長；不能，則既不生長也不彎曲。二看胚芽鞘尖端以下部分生長素的分布是否均勻，若均勻，則直立生長；若不均勻，則彎曲生長。此題的情景與幼苗(不放在暗箱中)放在緩慢勻速旋轉(zhuǎn)的圓盤上.給予固定方向光照的情景是不一佯的，后者幼苗尖端各個側(cè)面受光是均勻的，故幼苗將直立生長仔細分析一下該題的情景，發(fā)現(xiàn)幼苗實際上接受了單側(cè)光(開窗一側(cè))的刺激，引起生長素分布在背光一側(cè)比向光一側(cè)多，因此彎向小窗一側(cè)生長。此題迷惑性強，使學(xué)生誤認為題干中的新情景是光照均勻的。正確解答該題，要求學(xué)生注意知識間的相互聯(lián)系，有較強的分辨能力。答案：B例題：如下圖所示，用燕麥胚芽鞘做實驗，可使其發(fā)生向右彎曲生長的是解析：瓊脂能允許水分和生長素通過，所以插入瓊脂屬于無效插入，不能阻斷生長素的運輸。云母片和玻璃片能阻斷生長素的運輸，此時主要看玻璃片或云母片插入的方向和部位。A中插入的瓊脂塊屬無效插入，胚芽鞘直立生長；B中左側(cè)玻璃片屬無效插入，因分生組織分布在胚芽鞘尖端下部一段，右側(cè)玻璃片插在胚芽鞘尖端稍下，阻斷了生長素向下運輸，故胚芽鞘尖端下部左側(cè)有生長素，右側(cè)無生長素，胚芽鞘向右彎曲生長；C中云母片屬無效插入，在單側(cè)光刺激下，生長素由向光側(cè)向背光側(cè)運輸，使背光側(cè)生長素分布的多，胚芽鞘向光彎曲生長；D中插入云母片阻斷生長素向左的橫向運輸，生長素均勻向下極性運輸，胚芽鞘直立生長。答案：B同步拓展1.金絲雀（y）草 金絲雀（y）草（Phalaris Canariensis），屬于禾本科草屬。一年生叢生草本。莖稈高度一般不超過1 m，栽培或逸生，生活周期類似于春小麥。原產(chǎn)于地中海地區(qū)，廣布于中東、歐洲，在阿根廷、美國、加拿大部分地區(qū)也有分布。是一種谷類作物，果實一般用做鳥食。2.吲哚乙酸（IAA）的合成和代謝 在植物體內(nèi)，IAA除以游離狀態(tài)存在以外，還常以結(jié)合態(tài)的形式存在：IAA可以和氨基酸、糖類、肌醇結(jié)合。結(jié)合態(tài)的IAA本身沒有活性，當它們被水解時，即釋放出游離態(tài)IAA。結(jié)合態(tài)IAA在種子等貯藏器官里較多。IAA可以通過酶促反應(yīng)等而降解。通過吲哚乙酸氧化酶、過氧化物酶的作用，IAA可以分解為CO2等物質(zhì)。植物體內(nèi)的生長素水平可以通過合成、降解、運輸、結(jié)合等途徑來進行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)生長發(fā)育的需要。3.單側(cè)光引起生長素分布不均勻的假說 實驗證明，引起植物向光性生長的光是短波光，植物胚芽鞘中接受這種光刺激的受體是與-胡蘿卜素和核黃素類似的物質(zhì)。受體接受到單側(cè)光刺激后，會引起一系列反應(yīng)，使胚芽鞘不同部位產(chǎn)生電勢差：向光一側(cè)帶負電荷，背光一側(cè)帶正電荷。弱酸性的IAA陰離子帶負電荷，因而會向背光一側(cè)移動，使背光一側(cè)生長素含量升高。4.苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA） 苯乙酸又名苯醋酸，是合成青霉素的主要原料，也可用于合成香料、農(nóng)藥和植物生長調(diào)節(jié)劑等。許多具有苯環(huán)的化合物，都具有和IAA類似的生理活性，PAA是其中的一種。IBA的化學(xué)名稱是3-吲哚基丁酸，在組培快速繁殖中，它的最普遍應(yīng)用是代替IAA。IBA的分子結(jié)構(gòu)與IAA非常相似，都有吲哚環(huán)，僅側(cè)鏈的長度有所不同，它比IAA更穩(wěn)定。IBA是一種廣譜的吲哚類植物生長調(diào)節(jié)劑，可誘導(dǎo)許多植物生根，還可用于瓜果的座果，提高座果率。5.關(guān)于植物向光性原因的爭議 長期以來，人們認為植物向光性生長是由于生長素分布不均勻造成的。有關(guān)原因課本和上述資料中已有詳細介紹。20世紀80年代以來，有學(xué)者在對向光性生長的植物器官向光和背光面生長素含量進行精確測定后，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)并沒有差別，如下表。表3-1 IAA在向光和背光面的含量比較器官IAA分布測定方法向光一側(cè)背光一側(cè)黑暗對照綠色向日葵下胚軸514948分光熒光法綠色蘿卜下胚軸514945電子俘獲檢測法黃花燕麥芽鞘49.550.550電子俘獲檢測法因此，有人提出，是單側(cè)光刺激導(dǎo)致生長抑制物質(zhì)在向光一側(cè)積累,從而造成植物向光性生長的。例如，引起蘿卜下胚軸向光性的抑制物質(zhì)可能是蘿卜寧和蘿卜胺，引起向日葵下胚軸向光性的抑制物質(zhì)可能是黃質(zhì)醛。但是，至于這些抑制物質(zhì)究竟是什么，目前還沒有定論。6植物的感性運動和向性運動(1)感性運動定義：植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運動，稱為感性運動如含羞草受到外界刺激后葉片閉合，許多花朵和復(fù)葉都有晝夜周期性開閉的現(xiàn)象等。意義：是植物對環(huán)境的適應(yīng)最初的幾滴雨滴使含羞草的小葉合攏、葉柄下垂，這樣當大雨猛烈降下時，可使整個植株免遭傷害。花朵在日間開放有利于招引昆蟲傳粉，復(fù)葉在早晨水平展開，有利于吸收陽光進行光合作用。(2)向性運動定義：植物體受到一定方向的外界刺激而引起的局部運動，稱為向性運動如受單側(cè)光刺激而使植物產(chǎn)生的向光性；受地心引力的刺激而使植物莖產(chǎn)生的背地性，使植物根產(chǎn)生的向地性。意義：向性運動是植物對環(huán)境的適應(yīng) 向光性使植物的莖和葉處于最適宜利用光能的位置，有利于接受充足的陽光而進行光合作用。根的向重力性使植物的根向土壤深處生長，這樣，既有利于植株的固定，又有利于從土壤中吸收水分和無機鹽。7.生長素與生長激素 生長素是植物激素，叫吲哚乙酸.由植物的分生組織產(chǎn)生，對植物的生理活動有一定的功能。生長激素是動物激素，由動物垂體分泌，對動物的生長有促進作用。三生長素的產(chǎn)生、運輸和分布1產(chǎn)生 主要合成部位：細嫩的芽、葉和發(fā)育中的種子，合成原料：色氨酸。 注：成熟的葉片和根尖雖然也產(chǎn)生生長素，但是數(shù)量很少。2運輸 方向部 位特 點備 注極性運輸胚芽鞘、芽、幼葉和幼根只能由形態(tài)學(xué)上端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端，而不能反過來運輸。運輸方式：主動運輸非極性運輸成熟組織可以通過韌皮部運輸。補：橫向運輸胚芽鞘尖端由向光一側(cè)向背光側(cè)運輸，使頂尖生長素分布不均勻。3分布生長素的分布集中在生長旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根頂端的分生組織、形成層、發(fā)育中的種子和果實等處。例題：對胚芽鞘A作下圖所示的處理，形成胚芽鞘B，光照后它的彎曲情況是A.Q處向左 B.Q處向右C.P處向右D.不彎曲解析：生長素的運輸為極性運輸，即只能從植物體的形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運輸，而不能倒過來運輸。圖中形態(tài)學(xué)的上端為P，下端為Q，所以生長素只能由P到Q運輸。在圖B中，P和Q顛倒，使生長素不能向下運輸，所以既不生長也不彎曲。答案：D 例題：植物在單側(cè)光照射下彎向光源生長。這個現(xiàn)象被解釋為“光線能夠使生長素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多”。為什么生長素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多？是因為向光側(cè)的生長素在光的影響下被分解了，還是向光側(cè)的生長素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移了。為此，有人做了下述實驗：（一）實驗步驟：將生長狀況相同的胚芽鞘尖端切下來，放在瓊脂切塊上，分別放在黑暗中和單側(cè)光下（見上圖）。（二）實驗結(jié)果：如上圖所示。圖中c、d、e和f用一生長素不能透過的薄玻璃片將胚芽鞘分割；瓊脂下方的數(shù)字表示瓊脂塊收集到的生長素（IAA）的量請回答：（1）圖a和b說明什么？_。（2）圖c和d說明什么？_。（3）圖e和f說明什么？_。（4）通過上述實驗可得出什么結(jié)論？_。解析：單側(cè)光照射下植物彎向光源生長是由于生長素在背光一側(cè)分布較多導(dǎo)致的。實驗設(shè)計原則有等量原則，單因子變量原則，對照原則，本題著重突出了對對照原則的考察。答案：（1）光并未影響生長素的分解和生長素的向下運輸 （2）胚芽鞘被玻璃片分隔成兩半,不影響生長素向下運輸和瓊脂塊中收集的生長素數(shù)量 （3）單側(cè)光照射促使生長素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移 （4）單側(cè)光照射下,向光側(cè)生長素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移，而不是向光側(cè)的生長素分解四技能訓(xùn)練：評價實驗設(shè)計和結(jié)論科學(xué)結(jié)論都是依據(jù)一定的證據(jù)得出的，實驗結(jié)果是非常重要的證據(jù)。實驗的設(shè)計、從實驗結(jié)果推導(dǎo)出結(jié)論，邏輯要非常嚴密才能有說服力。請分析以下實驗和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系。實驗 取一段玉米胚芽鞘，切去頂端2 mm，使胚芽鞘不再產(chǎn)生生長素。在上端放一塊有生長素的瓊脂，下端放一塊不含生長素的瓊脂(如右圖l所示，胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端朝上)。過一段時間檢測，發(fā)現(xiàn)下端的瓊脂塊逐漸有了生長素(圖2所示)。結(jié)論：1.下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊。2.生長素在胚芽鞘內(nèi)只能由形態(tài)學(xué)的上端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端。討論：1.這個實驗的設(shè)計是否嚴密?提示：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(jié)果到結(jié)論之間的邏輯推理是否嚴謹?提示：不嚴謹。沒有實驗證明生長素不能從形態(tài)學(xué)下端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)上端。3.如果要驗證上述結(jié)論是否正確，應(yīng)該對實驗方案如何改進?提示：應(yīng)該增加一組胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端朝下的實驗，以研究生長素能不能從形態(tài)學(xué)下端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)上端。課堂練習1下圖表示一項生長素的研究實驗，以下哪一項關(guān)于實驗結(jié)果的敘述是正確的 （ ）AM長得比N長BN長得比M長CM彎向一側(cè)而N不彎曲DN彎向一側(cè)而M不彎曲 2下列是關(guān)于生長素的有關(guān)實驗，全部給予右側(cè)光照結(jié)果不向光彎曲生長的是 （ ）A（2）（3）（5）B（2）（3）（5）（7）C（2）（3）（5）（6）（7）D（2）（3）（5）（6）3.下圖所示，用燕麥胚芽鞘進行向光