学年高中生物第一章植物生命活动的调节教学案浙科版必修3.docx

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学年高中生物第一章植物生命活动的调节教学案浙科版必修3

植物生命活动的调节

1.植物向光性生长的原因：

单侧光（外因）使生长素背光侧多于向光侧（内因）。

2．生长素促进植物细胞伸长，从而促进植物生长。

3．生长素作用具有两重性：

低浓度促进生长，高浓度抑制生长，甚至杀死植物。

4．生长素的产生：

在幼芽、幼叶和发育中的种子等具有分生能力的部位，由色氨酸经一系列反应转变成生长素。

5．生长素的运输——极性运输。

由植物的遗传特性决定，只能由形态学上端向形态学下端运输。

6．每种激素的作用决定于：

植物的种类、激素的作用部位、激素的浓度等。

生长素的发现

1．生长素的发现过程

达尔文父子

实验方法

与现象

显微镜观察发现，在弯曲的幼苗中，背光面的细胞要长得多

实验结论

①感光部位——苗的尖端

②弯曲部位——尖端下面

③尖端

苗尖下面一段，细胞伸长得快，也就是生长得快

波森和詹森

实验方法

与现象

实验结论

的确有一种化学物质由苗尖端向下运输

温　特

实验方法

与现象

实验结论

①苗的尖端中确实存在一种促进生长的化学物质——生长素

②苗的弯曲生长是由生长素分布不均造成的

确定生长素化学本质

小分子有机物——吲哚乙酸，在细胞内由色氨酸合成

2．生长素的产生

生长旺盛的部位，有幼芽、幼叶、幼根、幼嫩的种子和形成层等。

3．生长素的运输

由产生部位运输到作用部位（包括横向运输、极性运输）。

4．生长素的作用

（1）作用机理：

促进细胞伸长，从而促进植物生长。

（2）作用特点：

①两重性：

低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用，而且往往与发生作用的器官有密切关系。

②不同器官对生长素的敏感性不同。

其敏感性由大到小的顺序是：

根>茎。

③相互协调：

调节植物的生长和发育，大多数情况下，不是单独一种激素起作用，而是多种激素平衡协调起作用。

5．图例及分析

（1）图例：

（2）分析：

曲线在A′、B′点以上的部分体现了不同浓度的生长素不同的促进效果，而且A、B两点代表最佳促进效果点。

上图说明了根比茎对生长素的敏感性更大。

[特别提醒]　植物向光生长的机理

1．根据达尔文的实验结果分析，胚芽鞘感受单侧光与弯曲生长的分别是哪一部位？

提示：

感受光刺激的部位在苗尖，而发生弯曲的部位在苗尖下面的一段。

2．胚芽鞘的生长和弯曲分别与什么有关？

提示：

分别与生长素的有无和分布是否均匀有关。

3．生长素的作用机理是什么？

提示：

生长素促进细胞伸长生长。

4．生长素的运输方式是什么？

需要消耗能量吗？

提示：

主动转运，需要消耗ATP。

5．据图分析生长素的运输方向：

上述实验可以得到什么结论？

提示：

生长素只能从形态学上端向形态学下端运输，而不能由形态学下端向形态学上端运输。

1．生长素发现过程中经典实验的分析

达尔文的实验：

①单一变量：

b、c一组为苗尖的有无，b、d一组为尖端是否接受单侧光照，d、e一组是接受单侧光照的部位不同。

②对照原则：

其中b与c、b与d、d与e形成对照，增加实验结论的可靠性。

对照实验通常只能有一个变量，如果实验结果不同，就说明是由这一变量引起的。

③延伸结论：

生长素的产生部位和接受光刺激的部位都在尖端。

2．生长素的横向运输

植物受单侧光、重力、离心力等单一方向的刺激时，在根尖、茎尖等部位会出现横向运输：

Ⅰ.单侧光使胚芽鞘尖端中的生长素从②运到①。

Ⅱ.植物横放时，由于重力的作用，在幼根中，生长素从③运到④；在幼茎中，生长素从⑤运到⑥。

Ⅲ.离心力使胚芽鞘尖端的生长素从⑦运到⑧。

3．运输方式的实验证据

加入呼吸酶抑制剂、减少氧气供应、降低温度等均会抑制生长素运输过程。

这也表明生长素运输与细胞呼吸状况密切相关，应为主动转运方式。

调节植物生长发育的五大类激素

1．植物激素的概念

植物激素是由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。

2．植物激素的调节方式——化学调控

→

→

→

3．植物激素的种类及作用

名称

作用

存在或产生部位

生长素类

促进茎伸长；影响根的生长；抑制侧芽生长；使植物产生向光性等

顶芽、幼叶、胚

细胞分裂素类

影响根的生长和分化；促进细胞分裂；促进萌发；延迟衰老

在胚、根、果实中形成，由根运至其他器官

赤霉素类

促进种子萌发、茎伸长和叶的生长；促进开花和果实发育；影响根的生长和分化

顶芽和根的分生组织；幼叶；胚

脱落酸

抑制生长；失水时使气孔关闭；保持种子休眠

叶；茎；根；绿色果实

乙烯

促进果实成熟；对抗生长素的作用；因物种而异，促进或抑制根、叶、花的生长和发育

成熟中的果实；茎的节；衰老的叶子

4．植物激素的应用

人们常把天然的植物激素和人工合成的类似化学物质合称为植物生长调节剂。

（1）无籽果实的形成：

生长素引起无籽番茄的形成；赤霉素引起无籽葡萄的形成。

（2）果实的催熟：

乙烯（激素）。

（3）收获后农产品的储藏保鲜：

细胞分裂素（激素）。

（4）杀除双子叶植物类杂草：

2,4D（激素类似物）。

在植物生长发育的过程中，任何一种生理活动都不是受单一激素控制的，而是多种激素相互作用的结果。

这些激素之间，有的是相互促进的，有的是相互拮抗的。

（1）相互促进：

①促进果实发育和成熟的激素分别是哪种激素？

提示：

促进果实发育的激素是生长素、赤霉素，促进果实成熟的是乙烯。

②促进植物生长的激素有哪几种？

提示：

细胞分裂素、生长素、赤霉素。

③诱导愈伤组织分化成根或芽的激素是哪两种？

提示：

生长素、细胞分裂素。

④促进种子萌发的激素是哪两种？

提示：

赤霉素、细胞分裂素。

（2）相互对抗：

①促进种子萌发和抑制种子萌发的激素分别是哪些？

提示：

促进种子萌发的激素是赤霉素和细胞分裂素，抑制种子萌发的是脱落酸。

②能对抗生长素的作用的激素是哪种？

提示：

乙烯。

（1）每种激素的作用决定于植物的种类、激素的作用部位、激素的浓度等。

（2）根据生长素的相关知识可以发现，植物激素具备以下特点：

①在一定的部位合成，运输到另一部位起作用。

②作为信号分子，作用于靶细胞，起信息传递作用。

③对植物生命活动起调节作用的有机物，微量高效。

探究2,4D对插枝生根的作用

1．实验原理

2,4D是生产和实验中经常使用的生长素的类似物，与生长素一样，能够促进植物的生长，且不同浓度对插枝生根的效果不同。

2．方法步骤

取杯编号：

取3只烧杯，分别编成1、2、3号

　↓

　↓

扦插枝条：

将3组从同一植株上剪下的长势相同

　　　　　数量相等的枝条，分别插入3只烧杯中

　↓

测量总长：

每天测量这些枝条上根的总长度（几条根的

　　　　　长度加在一起）

　↓

记录数据：

列表记录测量数据

　↓

依数绘线：

根据数据，绘出1、2、3号烧杯中各插枝上根

　　　　的生长曲线

3．实验结果

某同学据所得数据绘制函数图表如下图：

1．“探究2,4D对插枝生根的作用”实验的自变量、观测指标是什么？

提示：

自变量：

不同2,4D浓度；观测指标：

枝条上根的总长度。

2．在植物进行扦插时，为什么保留有芽和幼叶的枝条比较容易生根？

提示：

芽和幼叶在生长时能产生生长素，而生长素能促进扦插枝条生根。

3．某同学用两种浓度的2,4D分别处理扦插枝条作为两个实验组，用蒸馏水处理作为对照组进行实验，结果发现三组扦插枝条生根无差异。

参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的？

请说明理论依据。

提示：

在该同学使用的两种浓度2,4D的基础上，分别在低于低浓度和高于高浓度的范围各增加一系列的浓度梯度以及在两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验。

原因：

2,4D在一定的浓度范围可以促进扦插枝条生根，浓度过高或过低都不能起到促进作用。

（1）2,4D对插枝生根的影响：

①在一定的浓度范围内，随2,4D溶液浓度的增加，对根生长的促进作用先增加后减小。

②超过一定的浓度，随2,4D溶液浓度的增加，对根生长的抑制作用增强。

③2,4D溶液浓度为10mg/L时，对根生长的促进作用最强。

（2）注意，2,4D是否促进生长或者是否抑制生长，都是与空白对照进行比较才得出的。

以图示为载体，考查植物生长弯曲方向的判断

[例1]　如下图所示，a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验，d为一植株被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。

下列对实验结果的描述，正确的是（　　）

A．a、b向光弯曲生长，c背光弯曲生长

B．a直立生长，b、c向光弯曲生长

C．图d中如果固定植株，旋转纸盒，一段时间后，植株向左弯曲生长

D．图d中如果将纸盒和植株一起旋转，则植株向纸盒开口方向弯曲生长

[思路点拨]　

[精讲精析]　图a中由于生长素不能透过玻璃片，故a直立生长；图b中生长素能透过琼脂片，单侧光照使b向光弯曲生长；图c中由于胚芽鞘没有尖端，对光不产生反应，c背光弯曲生长；图d中固定植株，旋转纸盒，植株向右弯曲生长，如果将纸盒和植株一起旋转，光只能从开口进入，因此植株弯向纸盒开口方向生长。

答案为D。

不同处理条件下胚芽鞘生长弯曲现象分析

（1）暗盒开孔类：

（2）云母片插入类：

①向右弯曲生长；②直立生长；③向右弯曲生长；④向左弯曲生长。

（3）切割移植类：

①直立生长；②向左弯曲生长；③、④琼脂块中生长素含量：

a＝b＋c，b>c；⑤向右弯曲生长。

（4）锡箔纸遮盖类：

（5）旋转类：

①向中央弯曲生长；②直立生长；③向开孔处弯曲生长。

（6）幼苗横置类：

①根向下弯曲生长；②茎向上弯曲生长；③向左弯曲生长。

（7）失重类：

幼苗移到太空后，其向光性仍保持，但因无重力作用而失去了根的向重力性和茎的负向重力性。

1.某研究性学习小组的同学对植物生长素的研究非常有兴趣，设计了如下图1的实验，用以探究单侧光导致生长素转移还是将生长素分解。

设计如下：

（1）你从实验中获得的结论是______________________________________________

________________________________________________________________________。

试从“光使生长素转移还是分解”这一角度分析乙图__________________________

________________________________________________________________________。

（2）为了进一步探究，同学们将经过图2甲处理后的琼脂块，分别放在切除顶端幼苗的切面上（见图2乙），一段时间后，观察幼苗的生长情况。

①若胚芽鞘的生长长度关系为__________________________________________，

说明单侧光使生长素转移了；

②若胚芽鞘的生长长度关系为__________________________________________，

说明单侧光将生长素分解了。

解析：

（1）本实验的目的是探究“单侧光使生长素转移还是将生长素分解”。

从两种处理的实验结果看，在尖端横向运输被阻断后，乙直立生长，说明单侧光导致了生长素的转移。

（2）A、B、C、D四个琼脂块的生长素浓度决定乙中四棵幼苗的生长情况。

若单侧光使生长素转移了，则四个琼脂块的生长素含量关系为：

A＝B、C

C

答案：

（1）单侧光引起生长素从向光侧更多地移向背光侧示意图乙中向光侧的生长素若被光分解，则植物将弯向光源生长　

（2）①C

以图示为载体，考查生长素的生理作用及特性

[例2]　某研究小组探究避光条件下生长素浓度对燕麦胚芽鞘生长的影响。

胚芽鞘去顶静置一段时间后，将含有不同浓度生长素的琼脂块分别放置在不同的去顶胚芽鞘一侧，一段时间后测量并记录弯曲角度（α）。

图1为实验示意图，图2曲线中能正确表示实验结果的是（　　）

A．a　　　　　　　　B．b

C．cD．d

[精讲精析]　在一定范围内，生长素浓度越高，胚芽鞘生长速度越快；在最适生长素浓度时，生长速度最快，向右弯曲度最大；超过最适浓度以后，在一定范围内，生长素浓度越高，生长速度越慢，弯曲程度越小，但α角不会大于90°。

答案为B。

生长素浓度太高，抑制植物生长，误认为会使胚芽鞘向左弯曲生长（α角大于90°），但要注意此胚芽鞘已去顶，本身无生长素。

2．下图表示不同浓度的生长素对植物生长发育的影响。

下列叙述正确的是（　　）

A．在茎的向光性实验中，若测得茎向光一侧的生长素浓度为b点浓度，则背光一侧的浓度一定在de之间

B．若e点表示某植物顶芽的生长素浓度，则cd段可表示最靠近顶芽的侧芽中的生长素浓度

C．在利用生长素作用原理来培育无籽番茄时，所用生长素浓度应低于e点浓度

D．若c点表示促进茎生长的最适宜浓度，则a、d点分别表示促进根、芽生长的最适宜浓度

解析：

选C　若c点表示促进茎生长的最适宜浓度，因为对生长素的敏感性根>芽>茎，所以促进根、芽生长的最适宜浓度都应小于c点浓度。

以具体实验为依托，综合考查植物激素间的相互作用

[例3]　为了探究生长素和乙烯对植物生长的影响及这两种激素的相互作用，科学家用某种植物进行了一系列实验，结果如下图所示，由此可初步推测（　　）

A．浓度高于10－6mol/L的生长素会抑制该植物茎段的生长

B．该植物茎中生长素含量达到M值时，植物开始合成乙烯

C．该植物茎中乙烯含量的增加会促进生长素的合成

D．该植物茎中生长素和乙烯的含量达到峰值是同步的

[思路点拨]

[精讲精析]　根据题中左图可知，生长素浓度为0是对照组，其离体的植物茎段生长量是判断其他生长素浓度是否促进或抑制植物茎段生长的基础，图中显示浓度高于10－6mol/L的生长素仍然能促进该植物茎段的生长；分析题中右图可知，当该植物茎中生长素含量达到M值时，植物开始合成乙烯；图中显示该植物茎中生长素和乙烯含量达到峰值不是同步的。

答案为B。

植物激素作用归纳总结

（1）生长素通过促进细胞伸长、增大细胞体积促进生长，细胞分裂素则通过促进细胞分裂、增多细胞数目促进生长。

（2）在植物组织培养时，细胞分裂素太多时，只长茎叶不长根；生长素太多时，只长根不长茎叶；当两种激素都不多且比例合适时，则既生根又生芽；细胞分裂素中等量而生长素少时，则保持愈伤组织不分化。

（3）促进果实发育——生长素和赤霉素，促进果实成熟——乙烯，两者不是一回事。

（4）乙烯、生长素都是激素，只能在植物体内合成，但乙烯利、萘乙酸以及2,4D等是激素类似物，是人工合成的化学物质。

（5）赤霉素促进种子萌发，脱落酸抑制种子萌发，两者是互相对抗的。

水分充足时，胚释放赤霉素，抑制脱落酸合成，种子萌发。

3．请回答下列有关赤霉素的问题：

（1）赤霉素有促进细胞分裂的作用。

用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的__________期明显变短，此时期分子水平上所发生的变化主要是________和____________________。

（2）植物体内赤霉素的合成主要在未成熟的种子、幼根和幼芽等____________的部位。

用赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起其生长速度过快，将导致稻谷产量________。

（3）赤霉素促进茎的伸长主要与细胞壁的伸展性有关。

有人进行了CaCl2和赤霉素对某植物种子胚轴生长速率影响的实验，结果如下图所示。

由图分析可知，一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起____________作用；加入赤霉素溶液的时间在图中的____________（填“A点”、“B点”或“C点”）。

根据上述实验分析赤霉素促进茎伸长的可能原因是____________________。

解析：

（1）赤霉素能够促进细胞分裂，使细胞周期的间期明显变短，在间期，分子水平上的主要变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成。

（2）未成熟的种子、幼根和幼芽属于生长旺盛的部位。

用赤霉素多次喷洒水稻，会引起营养生长速率过快，消耗营养物质过多，导致用于生殖生长的营养不足，使稻谷产量下降。

（3）从图示可看出，注射CaCl2溶液后，生长速率下降，说明一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起抑制作用。

B点以后生长速率加快，说明在B点加入了赤霉素溶液。

由此可得到Ca2＋抑制了细胞壁的伸长，加入的赤霉素可能是通过降低细胞壁上Ca2＋浓度而促进生长。

答案：

（1）分裂间　DNA复制　有关蛋白质的合成　　

（2）生长旺盛　降低　（3）抑制　B点　赤霉素降低了细胞壁上Ca2＋的浓度

[课堂回扣练习]

一、概念原理识记题

1．下列关于生长素发现过程的叙述，正确的是（　　）

A．达尔文根据实验提出，单侧光照射使苗尖端产生生长素，生长素分布的不均匀使苗尖端的背光侧比向光侧生长快，因而出现向光性弯曲

B．波森和詹森的实验证明，苗尖端产生的物质可以透过琼脂片传递给下部

C．温特的实验证明，琼脂块中含有促进植物生长的化学物质

D．温特通过实验提取出苗尖端产生的刺激物，并命名为生长素。

解析：

选B　达尔文通过实验证明植物的向光性及感光部位在苗的尖端，但并没有找到是什么物质引起的，更没有将其命名为生长素；波森和詹森的实验证明，苗尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部；温特通过实验证明，幼苗的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并命名为生长素，但没有提取出这种物质。

2．在植物细胞中，吲哚乙酸主要由色氨酸经一系列酶催化生成。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．吲哚乙酸可在胚芽鞘中大量合成　　　

B．色氨酸至少含有一个氨基和一个羧基

C．吲哚乙酸是一种具有调节作用的蛋白质

D．过量的色氨酸可抑制吲哚乙酸的合成

解析：

选B　吲哚乙酸主要在幼嫩的芽、叶和发育着的种子中合成，相对集中地分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘；吲哚乙酸是一种化学物质，不是蛋白质；色氨酸是一种氨基酸，氨基酸都有一个相同的结构式：

一个C上通过化学键连着一个羧基、一个氨基、一个氢和一个R基团，R基团中也有可能有羧基或氨基，所以色氨酸至少含有一个氨基和一个羧基。

二、易错易混辨析题

3.将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是（　　）

解析：

选B　植物有五大类激素，其中细胞分裂素和生长素可以促进植物生根、长芽，此题中虽然培养基中没有植物激素，但是植物幼苗本身可以产生生长素，从而使幼苗生根，出现B中实验现象。

三、基本原理应用题

4．根据所学知识判断，下列说法正确的是（　　）

A．若探究胚芽鞘的感光部位，应设置④⑤进行对照

B．若探究植物产生向光性的外因，应设置②③进行对照

C．若探究植物产生向光性的内因，应设置①③进行对照

D．图中向光弯曲生长的是①③⑤

解析：

选A　若探究胚芽鞘的感光部位是尖端而不是尖端下面一段，可设置④、⑤进行对照。

产生向光性外因是有无单侧光，内因是生长素是否分布均匀。

根据单一变量的原则，若探究植物产生向光性的外因，应设置①、③进行对照；若探究植物产生向光性的内因，应设置②、③进行对照。

向光弯曲生长的是③⑤。

[回扣知识点]

1．生长素发现过程中的主要实验。

2．生长素的化学本质。

3．易误点提醒：

容易忽略除了外源激素，还有内源激素可以起作用。

4．能力迁移：

运用所学知识对实验结果进行分析以及实验设计能力。

四、实验探究分析题

5．关于生长素，达尔文、温特等科学家相继进行了长期的具体研究。

某同学对生长素非常感兴趣，设计了如下的两个实验。

（1）实验一：

实验假设：

如果胚芽鞘的尖端能产生生长素，则能影响胚芽鞘尖端下面一段的生长。

实验材料：

小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干。

实验设计：

见实验设计示意图1。

实验结论：

上述实验假设成立。

有同学认为实验设计示意图1不完善，缺少的是_______，你的具体改进方法是________________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（2）实验二：

实验假设：

如果单侧光引起生长素在小麦胚芽鞘的背光一侧比向光一侧分布多，则小麦胚芽鞘向光弯曲。

实验材料：

同实验一（小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干，不增加其他材料器具）。

实验设计：

在上述示意图1改进（未在示意图2中画出改进的）后的基础上进行单侧光照射，实验设计及其实验预测结果见图2。

实验结论：

实验假设成立。

有同学认为实验设计示意图2中的实验预测结果是错误的，你认为正确的现象应该是________________________________________________________________________，

理由是______________________________________________________________。

还有同学认为实验设计示意图2并不能得出实验结论，他画了实验设计示意图3中的一部分，请你将示意图3补充完整：

在甲方框中画出与胚芽鞘尖端有关的图，在乙方框中画出实验结果预测图。

解析：

在设置对照实验时，要遵循单一变量的原则。

（1）实验一中，缺乏的是对照实验，不足以说明是胚芽鞘尖端的生长素在起作用，也有可能是琼脂块在起作用，要排除琼脂块的作用，应该把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在去尖端的胚芽鞘的相同位置上。

（2）实验二中，由于胚芽鞘没有尖端，不能感受光刺激，即光照不再引起生长素的横向运输，胚芽鞘的弯曲仅取决于含生长素的琼脂块的位置，因此胚芽鞘应向左弯曲。

要补充出胚芽鞘尖端的设计和放上放置过胚芽鞘尖端的琼脂块后的胚芽鞘的生长情况，可以在甲图中对胚芽鞘尖端进行单侧光照射，则在向光侧琼脂块中生长素含量低，背光侧琼脂块中生长素含量高，将琼脂块放到去掉尖端的胚芽鞘上后，含生长素多的琼脂块所在的胚芽鞘向对侧弯曲程度大。

答案：

（1）对照组　把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在去尖端的胚芽鞘的相同位置上

（2）去尖端的胚芽鞘向左弯曲　无感光部位——尖端，生长素不会向背光侧转移　如下图：

作图要求：

甲方框：

两琼脂小块分开；各标字母A、B；右（或左）侧光照射尖端。

乙方框：

琼脂块各标字母A、B；去尖端的胚芽鞘向放琼脂块的对侧弯曲；放A（B）块的比放B（A）块的弯曲度更大一些

5．[方法指导]

（1）实验的设计要遵循对照原则：

确定各组实验的自变量，在此基础上设置实验组和对照组。

实验一中的假设是“尖端能产生生长素，能影响胚芽鞘下端的生长”。

分析实验，单一变量为“有无尖端产生的生长素”，实验设计示意图

（一）中，只体现了含有生长素的琼脂块