備課素材（知識(shí)點(diǎn)）：生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸原理 高中生物學(xué)選擇性必修一

生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸原理2019版高中生物學(xué)選擇性必修一介紹了生長(zhǎng)素縱向的極性運(yùn)輸與重力作用下的側(cè)向運(yùn)輸：那么，生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸?shù)脑硎鞘裁矗?、單側(cè)光下的生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物體主要響應(yīng)藍(lán)光刺激，從而引起生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸。近年來(lái)的研究表明，向光素是這一過(guò)程中最重要的光受體。向光素是一種自磷酸化蛋白激酶。在黑暗中，它主要定位于質(zhì)膜的內(nèi)表面；在藍(lán)光刺激下，向光素發(fā)生自磷酸化，從質(zhì)膜上分離，進(jìn)入胞質(zhì)中。激活的向光素調(diào)節(jié)著生長(zhǎng)素運(yùn)輸載體的磷酸化，抑制或激活了不同載體的轉(zhuǎn)運(yùn)活性，同時(shí)改變了某種載體的定位，進(jìn)而引起生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)動(dòng)。2、重力作用下的生長(zhǎng)素側(cè)向運(yùn)輸“淀粉—平衡石假說(shuō)”是最被廣泛接受的重力感受理論，也是教科書中的經(jīng)典理論。平衡石細(xì)胞（根冠細(xì)胞和莖內(nèi)皮層細(xì)胞）內(nèi)的淀粉體（含有淀粉的質(zhì)體）會(huì)沉降到這些細(xì)胞新的底部，啟動(dòng)重力信號(hào)的傳遞，引起根或莖中生長(zhǎng)素的不對(duì)稱分布，進(jìn)而調(diào)控了它們的彎曲生長(zhǎng)。植物細(xì)胞中作為重力感受的淀粉體稱為平衡石。產(chǎn)生它們的特化的重力感受細(xì)胞稱為平衡細(xì)胞或平衡囊。自從該假說(shuō)被提出以來(lái)，雖然引起人們廣泛爭(zhēng)議，但現(xiàn)在依然有大量新的證據(jù)支持該假說(shuō)。比如說(shuō)根冠切除實(shí)驗(yàn)，當(dāng)根冠被人為切除，即使有重力刺激，根卻不能向下彎曲生長(zhǎng)。再比如，某些擬南芥突變體莖中的內(nèi)皮層細(xì)胞若不能正常發(fā)育，莖的向重性彎曲也就被抑制了。近年來(lái)，陸續(xù)的實(shí)驗(yàn)表明根冠中的柱狀細(xì)胞是植物地下部分感受重力的關(guān)鍵，這些細(xì)胞中含有大量淀粉體，因淀粉體比重大于原生質(zhì)體，其會(huì)在重力的刺激作用下發(fā)生位移，從而起到感知重力的作用。正常垂直向下生長(zhǎng)的根，淀粉體多集中分布于細(xì)胞底部，而將正在生長(zhǎng)的根水平放置幾分鐘后，淀粉體將移至細(xì)胞原徑向壁上淀粉體下移途中，會(huì)與細(xì)胞下側(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)生碰撞，產(chǎn)生壓力，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活細(xì)胞下側(cè)的鈣泵和生長(zhǎng)素泵，導(dǎo)致細(xì)胞下側(cè)積累大量的鈣離子和生長(zhǎng)素。例1、“淀粉平衡石假說(shuō)"認(rèn)為根向地生長(zhǎng)的原因是在根冠中存在一種平衡細(xì)胞，含有能感受重力刺激的淀粉體。當(dāng)植株橫放時(shí)，平衡細(xì)胞的生命活動(dòng)如下圖所示，①~④是調(diào)節(jié)過(guò)程。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子的量會(huì)影響鈣調(diào)蛋白的激活數(shù)量。下列敘述錯(cuò)誤的是（

D

）A．切除根冠后，幼根的向地生長(zhǎng)會(huì)受到抑制B．淀粉體最終將重力信號(hào)轉(zhuǎn)變成運(yùn)輸生長(zhǎng)素的信號(hào)C．生長(zhǎng)素泵功能的正常進(jìn)行依賴被激活的鈣調(diào)蛋白D．當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中初始鈣離子水平較低時(shí)，根橫放時(shí)其向地性程度增強(qiáng)解析：A.幼根向地生長(zhǎng)是由根冠平衡石細(xì)胞中的淀粉體沉降到細(xì)胞下側(cè)誘發(fā)的，若根冠切除后，幼根向地生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，A正確B.由以上分析可知，經(jīng)過(guò)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，淀粉體最終將重力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)輸生長(zhǎng)素的信號(hào)，B正確C.根據(jù)圖示可知，具有活性的鈣調(diào)蛋白可以作用于生長(zhǎng)素泵，引起生長(zhǎng)素的釋放，C正確D.當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中初始鈣離子水平較低時(shí)，經(jīng)過(guò)圖示一系列的變化，釋放的生長(zhǎng)素將會(huì)降低，根橫放時(shí)其向地性程度將減弱，D錯(cuò)誤例2、如圖是解釋玉米根向重力生長(zhǎng)原因的模型。淀粉體平衡石假說(shuō)認(rèn)為植物依靠?jī)?nèi)含淀粉體的細(xì)胞感受對(duì)重力的單一方向的刺激，使橫放的莖、根等部位發(fā)生生長(zhǎng)素的橫向運(yùn)輸。平衡石是根冠細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)。在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠細(xì)胞的基部，導(dǎo)致經(jīng)由中柱運(yùn)來(lái)的IAA在根冠均等分布（如圖）。在水平放置的根中，平衡石停留在根冠細(xì)胞的近地側(cè)，導(dǎo)致根冠遠(yuǎn)地側(cè)的IAA向近地側(cè)運(yùn)輸（如圖）。根據(jù)該模型，下列分析正確的是（

A

）A.IAA在根部概能從伸長(zhǎng)區(qū)向根冠運(yùn)輸，也能從根冠向伸長(zhǎng)區(qū)運(yùn)輸B.在水平放置的根中，近地側(cè)伸長(zhǎng)慢的原因是IAA濃度低于遠(yuǎn)地側(cè)C.平衡石中的淀粉體最終將重力信號(hào)轉(zhuǎn)變成合成生長(zhǎng)素的信號(hào)D.“淀粉平衡石假說(shuō)”也可以用來(lái)解釋植物胚芽鞘的向光性解析：A.由圖可知，IAA在根部既能從伸長(zhǎng)區(qū)向根冠運(yùn)輸，也能從根冠向伸長(zhǎng)區(qū)運(yùn)輸，A正確B.在水平放置的根中，近地側(cè)伸長(zhǎng)慢的原因是IAA濃度高于遠(yuǎn)地側(cè)，根對(duì)生長(zhǎng)素比較敏感，近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度高，生長(zhǎng)受到抑制，遠(yuǎn)地側(cè)生長(zhǎng)素濃度低，生長(zhǎng)較快，B錯(cuò)誤C.根據(jù)試題分析，玉米根向重力生長(zhǎng)與平衡石在根冠細(xì)胞中的位置密切相關(guān)，植物細(xì)胞內(nèi)的淀粉體感受重力信號(hào)的刺激，并將重力信