5.1 植物生长素的发现 课件 2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

与高等动物相比，植物的形态结构要简单得多。它们没有神经系统，对外界刺激的反应自然就不如动物灵敏。那植物能不能对自身的生命活动进行调节呢？ 第5章 植物生命活动的调节 第1节 植物生长素 植物向光性是如何产生的？ 科学家们是如何研究的？ 2 活动一、科学探究：生长素的发现过程 实验材料——胚芽鞘 金丝雀虉草 课本P90 胚芽鞘尖端 尖端下部 （伸长区） 胚芽鞘 1、和达尔文一起思考——达尔文实验（19世纪末） SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 3 活动一、科学探究：生长素的发现过程 1、胚芽鞘在单侧光下 2、去掉胚芽鞘的尖端 弯向光源生长 不生长也不弯曲 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 活动一、科学探究：生长素的发现过程 3、用锡箔罩子把尖端罩上 4、罩上尖端下面一段 生长但不弯曲 弯向光源生长 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 思考与讨论: 1、达尔文的4组实验中，对照组、实验组分别是哪些？ 2、哪些组可以形成对照实验？各组对照实验的自变量是什么？结论是什么？ ① ②③④ 弯向光源生长 ① ④ ③ ② 不生长也不弯曲 胚芽鞘在单侧光下 去掉胚芽鞘的尖端 生长但不弯曲 用锡箔罩子把尖端罩上 罩上尖端下面一段 弯向光源生长 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 6 弯向光源生长 ① ④ ③ ② 不生长也不弯曲 胚芽鞘在单侧光下 去掉胚芽鞘的尖端 生长但不弯曲 用锡箔罩子把尖端罩上 罩上尖端下面一段 弯向光源生长 对照实验 自变量 实验结论 ①② ①③ 有无胚芽鞘尖端 胚芽鞘的生长和弯曲与胚芽鞘的尖端部位有关 胚芽鞘尖端是否接受单侧光照射 胚芽鞘的弯曲和胚芽鞘尖端接受单侧光有关。 ①④ 胚芽鞘尖端下部是否接受单侧光照射 胚芽鞘弯曲和胚芽鞘尖端下部接受单侧光无关 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 7 疑问：为什么尖端感光后会影响到尖端下部生长弯曲呢？ 达尔文的推测： ①胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响” ②造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。 生长快 生长慢 尖端的产生的这种“影响”究竟是什么？ 这种影响真的能传递到尖端下部吗？ 影响传递到下部后，是怎样造成伸长区两侧生长不均匀呢？ SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 8 2、与鲍森﹒詹森、拜尔同感“影响” 阅读教材P91鲍森·詹森和拜尔实验的相关内容，思考与讨论: 1、詹森的实验结论是什么？ 2、拜尔实验中黑暗处理的目的是什么？ 3、拜尔实验的自变量是什么？结论是什么？ 4、拜尔实验中胚芽鞘尖端放在一侧与单侧光照射的作用有何关联？ 9 琼脂:是海藻的提取物，市场有粉状的，条状的。先将条状琼脂溶于热水，溶解完后，让其冷却，这时就可以得到琼脂块。 果冻的主要成分就是琼脂。 云母片 化学物质可以在琼脂块中扩散且性质不变 云母片：常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 10 鲍森﹒詹森实验（1913） 1、詹森的实验结论是什么？ 詹森的实验证明： P91 胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传到下部。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 11 【思考】 如果将琼脂片换成云母片，胚芽鞘的生长状况是什么样的？为什么？ 胚芽鞘尖端产生的影响不能透过云母片，胚芽鞘不生长不弯曲。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 12 拜尔实验（1918） 3、拜尔实验中黑暗处理的目的是什么？ 4、拜尔实验的自变量是什么？结论是什么？ 5、拜尔实验中胚芽鞘尖端放在一侧与单侧光照射的作用有何关联？ 排除光对实验结果（弯曲）的影响 尖端放置的位置 拜尔实验证明： P91 胚芽鞘的弯曲生长，是由尖端产生的影响在其下部分布不均造成的。 胚芽鞘尖端放在一侧与单侧光照射一样，使“影响”分布不均匀。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 13 综合达尔文、詹森和拜尔的实验，可初步得出结论 如何证明该物质的存在？ 如何证明该物质的分布不均匀会造成胚芽鞘弯曲生长？ 胚芽鞘的尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 思路：如果尖端确实产生某种物质来影响下部生长， 那么这种物质离开尖端后应该具有与尖端同样的效应 用琼脂块收集 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 14 3、随温特揭示生长素的奥秘（1926） 阅读教材P91温特实验的相关内容，思考与讨论： 1、温特实验是基于什么假设进行的？ 2、若假设成立，则演绎得到哪种结果或可以观察到哪种事实？ 3、温特用哪种方法观察到了事实？ 4、温特实验的结论是什么？ 5、如果对实验加以完善，补充实验应该怎么做？ 胚芽鞘的尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 放置过胚芽鞘尖端的琼脂块（而不是胚芽鞘本身）可以使去除尖端的胚芽鞘弯曲生长。 胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。P92 生长素 自主学习 导入新课 迁移应用 深度学习 15 生长素究竟是什么物质？有什么功能？ 教材 P92 人体无催化生长素分解的酶 促进生长（细胞的伸长） SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 16 植物向光生长的原因？ 单侧光 在尖端生长素由向光一侧向背光一侧转移 运输 尖端下部生长素分布不均匀 背光侧多 向光侧少 背光侧生长快 向光侧生长慢 向光弯曲生长 感光部位是尖端 外因 内因 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 17 植物向光生长的原因？ 背光一侧 生长素多 细胞生长快 向光一侧 生长素少 细胞生长慢 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 18 生长素的发现过程总结 1、感受光刺激的部位____________ 2、生长素产生的部位____________ 3、胚芽鞘的生长和光有无关系_____ 4、胚芽鞘的弯曲部位__________________ 5、生长素的作用部位_________________ 6、生长素的化学本质______________ 7、生长素的功能__________________ 吲哚乙酸等 胚芽鞘的尖端 胚芽鞘的尖端 无 尖端下部（伸长区） 尖端下部（伸长区） 促进细胞伸长生长 提醒： 1、单侧光只影响生长素的分布，不影响生长素的合成。 2、生长素的产生与尖端是否感受光照无关。 3、琼脂块无感光作用。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 19 请总结四位科学家的主要思路与方法 实验者 主要思路与方法 达尔文 鲍森.詹森 拜尔 温特 去除胚芽鞘尖端，观察去除整个结构的影响 用锡箔小帽套住尖端，以去除单侧光对尖端的影响 在胚芽鞘尖端和尖端以下部位之间插入琼脂片或云母片，在单侧光照射下，观察物质的运输是否被阻断 黑暗条件下，改变胚芽鞘尖端的位置， 相当于人为施加了物质的不均匀分布 放置过胚芽鞘尖端的琼脂块（而不是胚芽鞘本身）可以使去除尖端的胚芽鞘弯曲生长，证实化学物质的存在。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 20 弯向光源生长 直立生长 弯向光源生长 弯向光源生长 不生长 弯向光源生长 直立生长 弯向光源生长 向右弯曲生长 不生长 迁移应用 自主学习 深度学习 导入新课 设计实验： 探究单侧光导致尖端下部生长素分布不均的原因？ 作出假设： 光 云母片 A B 琼脂块 光 C D 云母片 琼脂块 ①单侧光照射后，向光一侧的生长素被光分解了。 ②单侧光照射后，向光侧的生长素转移到背光侧。 ？ 为探究单侧光导致尖端下部生长素分布不均的原因，某同学做了如下实验，请你预测实验结果并得出结论。 一段时间后，测定并比较琼脂块中收集到的生长素含量。 若_____________，则单侧光照射后，向光一侧的生长素被光分解了。 若_____________，则单侧光照射后，向光侧的生长素转移到背光侧。 A=C＜B=D A＜C =D＜B 迁移应用 自主学习 深度学习 导入新课 22 P92 相关信息： 关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。 科学往往是在类似这样的争议中不断发展的！ 观点争鸣： 迁移应用 自主学习 深度学习 导入新课 23 在发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素。 什么植物激素？ 教材P92：人们将这类由植物体内产生，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称为植物激素。 自主学习 导入新课 深度学习 迁移应用 24 P93思考讨论： 1、植物激素与动物激素都称作“激素”，二者有哪些相似之处？ 2、植物激素和动物激素还有哪些明显的区别？ 都是信息分子 都从产生部位运送到作用部位 都微量高效 阅读教材P48“生长素的产生、运输和分布” ，完成填空。 活动二、阅读教材P93，讨论生长素的合成、运输与分布特点 幼嫩的芽、叶和发育中的种子 1、产生 主要部位：__________________________ 合成原料:_______ 色氨酸 在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中进行_________ 方向：______________________ 在成熟的组织中，通过输导组织进行_________ 2、运输 方式：________ 植物受单侧光、重力、离心力等单一方向刺激时，在根尖、茎尖等部位可进行横向运输 3、分布 植物体各器官中都有分布，但相对集中的分布在_________的部位，如胚芽鞘、分生组织、形成层、发育中的种子、果实等。 极性运输 只能从形态学的上端运输到形态学的下端，而不能反过来运输。 自主学习 导入新课 迁移应用 深度学习 26 阅读教材P48“生长素的产生、运输和分布” ，完成填空。 活动二、阅读教材P93，讨论生长素的合成、运输与分布特点 幼嫩的芽、叶和发育中的种子 1、产生 主要部位：__________________________ 合成原料:_______ 色氨酸 在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中进行_________ 方向：______________________ 在成熟的组织中，通过输导组织进行_________ 2、运输 方式：________ 植物受单侧光、重力、离心力等单一方向刺激时，在根尖、茎尖等部位可进行横向运输 3、分布 植物体各器官中都有分布，但相对集中的分布在_________的部位，如胚芽鞘、分生组织、形成层、发育中的种子、果实等。 极性运输 主动运输 非极性运输 只能从形态学的上端运输到形态学的下端，而不能反过来运输。 生长旺盛 自主学习 导入新课 迁移应用 深度学习 27 1、实验设计验证生长素的产生部位在尖端 实验材料：胚芽鞘、琼脂块、光源等 要求：写出简要的实验思路和预期结果（可用图示和文字表示） 2、实验设计验证生长素的横向运输发生在尖端 实验材料：胚芽鞘、云母片、带孔纸箱、光源等 要求：写出简要的实验思路和预期结果（可用图示和文字表示） 实验结果：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。 取放置过胚芽鞘尖端的琼脂块，放在去掉尖端的胚芽鞘一侧做为实验组，取未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块，放在去掉尖端的胚芽鞘一侧做为对照组，一段时间后观察胚芽鞘的生长情况。结果实验组向放置琼脂块的对侧弯曲生长，对照组不生长不弯曲。 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 28 空白琼脂块(a) 形态学上端 形态学下端 含IAA琼脂块 形态学下端 形态学上端 含IAA琼脂块 空白琼脂块(b) P95 评价实验设计和结论——验证生长素在胚芽鞘内的极性运输 1.这个实验的设计是否严密？ 2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？ 3.如果要验证上述结论是否正确，应该对实验方案如何改进？ 应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。 不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况 结论2不严谨，没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 胚芽鞘弯曲生长 空白琼脂块(a) 形态学上端 形态学下端 含IAA琼脂块 形态学下端 形态学上端 含IAA琼脂块 空白琼脂块(b) 胚芽鞘既不弯曲也不生长 P95 评价实验设计和结论——验证生长素在胚芽鞘内的极性运输 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 活动三 阅读课本93页第4--6段，完成以下问题 1、作用方式： 2、作用机制 3、生长素的生理作用 给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。 不构成细胞结构、不提供能量、不起催化作用。 生长素 生长素受体 特异性 结合 引发 细胞内一系列信号转导 特定基因表达 诱导 产生效应 (2)在器官水平上，影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。 (1)在细胞水平上，促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等。 基础 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 首先看一下生长素的作用方式，这点跟动物激素的作用方式相同，它能起催化作用吗？【不能】能给细胞提供能量吗？【不能】它只是作为一种信息分子，给细胞传达信息，起调节生命活动的作用。那具体是如何调节的，我们看到93页倒数第二段小字部分。 接着看生长素的生理作用，从两个方面来看，细胞水平~ 那生长素只是起促进作用吗？我们来通过科学家们的实验结果来看一下它的作用特点？ 31 1.AB段表示： 2.B点表示： 3.BC段表示： 4.C点表示： 5.CD段表示： 随生长素浓度升高,对根生长的促进作用加强。 B点所对应的浓度是促进根生长的最适浓度 随生长素浓度升高,对根生长的促进作用减弱。 生长素浓度升高,对根生长的抑制作用增强。 既不促进也不抑制 不同浓度生长素对根的作用分析 4、作用特点 促进根生长的作用最强 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 6.从图中的E、F点你可以得出什么结论？ 7.图中的促进和抑制是以什么为对照进行判断的？抑制作用是不是不生长？ 最适浓度点左右两侧有一大一小两个浓度点，起促进作用效果相同 以不施加外源生长素时根的生长情况为对照。抑制说明在该浓度下生长缓慢甚至停止。 4、作用特点 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 （1）生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。 （2）生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长。 敏感程度排序： 根＞芽＞茎 幼嫩细胞＞衰老细胞 双子叶植物＞单子叶植物 4、作用特点 小麦、玉米、水稻是单子叶植物，而其中的杂草往往是双子叶植物。据图分析，可选择浓度在什么范围的生长素作为除草剂？ 利用浓度在____________ 的生长素类似物作除草剂（如2，4-D），可除去____子叶植物中的____子叶杂草。 双 单 D点附近 5、生长素的作用实例分析 （1）除去单子叶植物中的双子叶杂草： 双子叶植物 单子叶植物 5、生长素的作用实例分析 ② 原因： ① 概念： （2）顶端优势： 活动五 阅读94页正文及与社会练习，结合图小组合作分析以下问题 植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象。 生长素合成部位： ； 生长素运输方向： ； 运输方式： ； 顶芽→侧芽 极性运输 顶芽和侧芽 顶芽产生生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高，侧芽的发育受到抑制，植株因而表现出顶端优势。 5、生长素的作用实例分析 ③ 应用： a.解除顶端优势： b.保留顶端优势： 可以增产，调节植株形态等。棉花摘心、黄瓜打顶、果树整枝、园艺修剪等 自然界的植物呈宝塔形，可以充分利用阳光。离顶芽越近的侧芽，生长素浓度越高，生长越慢，离顶芽越远的侧芽，生长素浓度越低，生长越快。 去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源暂时受阻，浓度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动、加快生长。 现 象 是否体现“低浓度促进、 高浓度抑制” 生长素的作用 顶端优势 根的向地性 茎的背地性 植物的向光性 是 是 否 否 顶芽，低：促进 侧芽，高：抑制 远地端，低：促进 近地端，高：抑制 背光侧：高，促进强 向光侧：低，促进弱 近地端：高，促进强 远地端：低，促进弱 小组合作讨论完善以下表格内容 合成 合成部位 生长素由________经过一系列反应转变而来 分布 运输 芽、幼嫩的叶和发育中的种子 色氨酸 生长素在植物各器官中都有分布，但相对集中分布在生长旺盛的部位 极性运输 主动运输 （需能量、需载体蛋白） 形态学上端 形态学下端 只能 方向 方式 非极性运输 胚芽鞘、芽、幼叶和幼根（幼嫩组织） 成熟组织中,通过输导组织进行,与其他有机物的运输无区别 横向运输 在单一外界刺激下(如单侧光、重力、离心力等)，生长素在产生部位发生运输 发生部位 根尖、茎尖等产生部位 生长素 发生部位 SZ-LWH 深度学习 自主学习 导入新课 迁移应用 （1）极性运输不会随植物形态学上端与形态学下端空间位置的改变而改变。 （2）极性运输为主动运输，需要消耗能量，需要载体蛋白。 （3）极性运输在太空中依然存在，不受重力等因素的影响。 （4）生长素的横向运输只发生在根尖、芽尖等产生生长素的部位，且发生在有单侧光或重力等刺激时。尖端在均匀光照或黑暗处时，不发生生长素的横向运输。 （5）失重状态下，由于没有重力的作用水平放置的植物的根、芽中生长素的水平分布是均匀的，植物会水平生长。 ※ 生长素运输的几点注意 C 2.下列有关植物生长素及运输方式的叙述，不正确的是( ) A.在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输 B.在太空中，植物的根不会表现出向地弯曲生长的特性 C.温特的实验中，如果给予单侧光照射，生长素会在琼脂块中进行横向运输 D.在存在呼吸抑制剂的条件下，极性运输会受到抑制 【概念检测】1. 基于对生长素的合成、分布、运输及生理作用的理解，判断下列表述是否正确。 ① 单侧光会刺激胚芽鞘尖端产生生长素，并引起生长素的分布不均匀。( ) ② 生长素在从形态学上端向形态学下端的极性运输过程中会消耗能量。( ) ③ 生长素对植物的根、芽、茎只有促进作用，没有抑制作用。（ ） × √ × 人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条，就能利用其中的生长素促进枝条生根。 请你运用已学过的知识，分析其中的科学道理。 我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花。用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干，筛过，再浸之，又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝……则生根。 拓展应用（95页） $$