5.1植物生长素第1课时课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第五章 植物生命活动的调节 第1节 植物生长素（第一课时） 3. 这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？ 弯向光源生长 长时间的单侧光照射；可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 幼嫩部分 1. 图中植株的生长方向有什么特点？ 2. 可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？ 问题探讨 在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性。 科学家们对于向光性的研究 发现这一个过程与一种植物激素相关——生长素 可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？ 单侧光；可以使植株获得更多阳光，从而可以通过光合作用合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。 达尔文 鲍森·詹森 拜尔 温特 其他科学家 19世纪末 1913年 1918年 1926年 1934-1946年 生长素的发现过程 1831—1836 年，达尔文以博物学家的身份参加英国军舰“贝格尔号”的环球科学考察。在旅途中，他养了几只鸟，又在船舱中种植了一些喂鸟用的金丝雀虉草。船舱很暗，只有舷窗能透进阳光。达尔文当时就注意到，植物的幼苗都向舷窗的方向弯曲生长。为了弄清引起植物向光生长的原因，达尔文等许多科学家先后进行了数十年的科学研究。 完成了生物进化研究之后，1875年，达尔文和他的儿子弗朗西斯·达尔文一起，用金丝雀虉草为材料研究植物的向光生长。 完成了生物进化研究之后，1875年，达尔文和他的儿子弗朗西斯·达尔文一起，用金丝雀虉草为材料研究植物的向光生长。 单子叶植物，特别是禾本科植物种子萌发时包在胚芽外面的鞘状结构连同胚芽一起出土，保护胚芽出土时不受损伤。能进行光合作用 1.实验材料：金丝雀虉（yì）草 胚芽鞘 达尔文 生活现象 胚芽鞘 胚芽鞘 第一片叶（胚芽） 种子 尖端 尖端下部 单侧光影响的是 尖端 还是 尖端以下呢？ 8 实验① 实验③ 实验④ 实验② （2）实验过程: 单侧光 去掉尖端 锡箔罩在尖端 锡箔罩在尖端下部 注：锡箔纸是为了遮蔽阳光 因此，遮光是为了测定弯曲生长是因为哪一个部位（感光部位） 形成对照 1. 达尔文的向光性实验 (2)试验过程： 向光弯曲生长 不生长不弯曲 直立生长 向光弯曲生长 现象： 生不生长？弯不弯曲？ 实验① 实验② 实验③ 实验④ 单侧光 去掉尖端 锡箔罩在尖端 锡箔罩在尖端下部 教师通过课件，展示达尔文的示意图，引导学生对照实验设计的单一变量原则和对照原则进行分析，探究胚芽鞘是否会向光弯曲生长 ①②形成对照，单一变量是什么？从实验结果可得出什么推论？ ①③形成对照，单一变量是什么？从实验结果可得出什么推论？尖端有无接受单侧光，尖端必须接受单侧光的刺激，才会表现出向光性。 该实验的对照组为_____，实验组为________； ①②对照，自变量为__________， ①③对照，自变量为_____________ ， ③④对照，自变量为__________； ①③④对照, 说明胚芽鞘的弯曲生长与__________________有关； 说明胚芽鞘的感光部位在______。 说明胚芽鞘的向光弯曲生长与_____有关； ① ②③④ 有无尖端 尖端 尖端有无遮光 尖端受单侧光照射 遮光部位 尖端 实验① 实验② 实验③ 实验④ 1. 达尔文的向光性实验（四组实验分别形成了对照） (3)实验分析： 结论1：胚芽鞘的生长，弯曲与尖端有关 结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端 实验① 实验② 实验③ 实验④ 【思考】感光部位在尖端，那么伸长部位在哪里？ 【思考】遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么? 采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应, 从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。 有人认为，伸长部位在尖端，还有人认为，伸长部位在尖端下面一段，如何设计实验证明？ 结论：胚芽鞘的生长弯曲部位 。 尖端下面的伸长区 疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？ 现象：发生弯曲生长的 部位是尖端下部伸长区 结论1：胚芽鞘的生长，弯曲与尖端有关 结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端 ①尖端产生了某种“影响”，传到下部 ②下部弯曲生长是因为伸长区 背光侧生长比向光侧生长的快 推测 1. 达尔文的向光性实验 (4)结论： 这种“影响”究竟是什么呢？ 达尔文 生活现象 鲍森·詹 森 琼脂：是海藻的提取物（多糖体），溶于热水，再让其冷却得到。 物质可在琼脂中扩散而性质不变。 云母片：常用作电器绝缘材料，物质不能透过云母片扩散。 中介物：起到物质传递的作用，可以用来判断是否有化学物质的生成及作用 14 琼脂片： 胚芽鞘尖端产生的“影响”,可能是一种化学物质,可以透过琼脂片传递给下部。 2. 鲍森·詹森的实验 (1)实验处理及现象： 结论： 胚芽鞘尖端产生的影响，可以向下传递吗？ 【思考】1. 该实验不够严谨，如何排除琼脂片对实验的影响？ 实验不足：没有遵循单一变量原则，应加一组把空白琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘上。 实验改进： 琼脂片 不生长 不弯曲 化学物质可在琼脂中扩散而性质不变。 15 ② 如果将琼脂片换成云母片，胚芽鞘的生长状况是什么样的？ 结论：胚芽鞘顶尖产生的“影响”不能透过云母片 物质不能透过云母片扩散 2. 鲍森·詹森的实验 云母片： 胚芽鞘不生长也不弯曲 思考：如果把该实验的琼脂片换成不能透过物质的云母片，其他条件不变，实验结果会是怎样的？ 琼脂片 云母片 胚芽鞘不生长也不弯曲 胚芽鞘弯曲生长 ③ 尖端产生的影响能传到下部，为什么能使伸长区两侧生长不均匀呢？ 可能因为该“影响”在向光侧和背光侧分布不均匀造成的。 结论：因为可以透过琼脂片向下传递不能通过云母片， 所以这种“影响”可能是一种化学物质。 2. 鲍森·詹森的实验 验证了达尔文的假设一：尖端向下传递了某种“影响” 3. 拜尔的实验 黑暗条件 ①拜尔为什么要选黑暗的环境？ 拜尔的实验是研究植物具有向光性的内因，需排除光照的影响，控制变量 1.拜尔为什么要选择黑暗的环境？ 2.拜尔为什么要将切下的尖端放在胚芽鞘的一侧？这个实验说明了什么？ 3.单侧光所起的作用是什么？ 一组向右弯曲生长，一组向左弯曲生长——向对侧弯曲生长 注意： (1)拜尔的实验有两组,是为了相互对照。（2）有光、无光不影响生长素的合成，两种情况下，生长素的产生速度基本一致。 【注意】拜尔首次将实验放置于黑暗中进行，排除光照对实验结果的干扰说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因；为什么在有光的时候会向光弯曲生长？（说明光会影响生长素的分布） 3. 拜尔的实验 自变量： 因变量： 现象： 尖端放置的位置 尖端下部弯曲生长的方向 胚芽鞘朝对侧弯曲生长 结论： 胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分分布不均匀造成的。 (2)没有了光的刺激，为什么胚芽鞘还会发生弯曲？ 验证了达尔文的假设二：由于“影响”导致其伸长区背光面比向光面生长快 相互对照 黑暗条件 对照类型： 向右弯曲生长 向左弯曲生长 说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，尖端产生的“影响”的分布不均匀才是根本原因。 1.拜尔为什么要选择黑暗的环境？ 2.拜尔为什么要将切下的尖端放在胚芽鞘的一侧？这个实验说明了什么？ 3.单侧光所起的作用是什么？ 一组向右弯曲生长，一组向左弯曲生长——向对侧弯曲生长 注意： (1)拜尔的实验有两组,是为了相互对照。（2）有光、无光不影响生长素的合成，两种情况下，生长素的产生速度基本一致。 【注意】拜尔首次将实验放置于黑暗中进行，排除光照对实验结果的干扰说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因；为什么在有光的时候会向光弯曲生长？（说明光会影响生长素的分布） 达尔文 推测1：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某种“影响” 推测2：这种“影响”会造成背光面比向光面生长快 詹森的实验验证 拜尔的实验验证 这些实验初步证明：尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部分分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部 结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀 “影响”究竟是不是化学物质呢？如何证明？如果是，是哪种化学物质？ 4. 温特的实验 自变量： 因变量： 琼脂块是否接触过尖端。 去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。 实验结论： 胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。温特将其命名为生长素。 实验组： 对照组： 朝对侧弯曲生长 不生长也不弯曲 (1)设置对照组的目的是： 排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响。 (1) 温特的实验中，自变量为琼脂块有无接触尖端，其对照组是在切去尖端的胚芽鞘上放置空白琼脂块。（2）温特实验之前的结论中不能出现“生长素”，只能说“影响”。（3）温特只是命名的生长素。并没有从植物体内提取出生长素。 温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质将命名为生长素。 (2)温特实验巧妙在哪里？ （1）用琼脂块收集该物质，排除了胚芽鞘尖端的影响 （2）直接观察该物质的影响，证明造成胚芽鞘向光弯曲生长的是尖端产生的某种物质而不是尖端本身。 实验组 对照组 4. 温特的实验 (3)在放置琼脂块前，要将其去掉尖端的胚芽鞘在蒸馏水中侵泡一段时间，原因是? 去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。 温特命名了生长素，有没有提取出生长素？ 温特没有提取出生长素。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。 科学家 实验示意图 主要实验思路与方法 达尔文父子 鲍森·詹森 拜尔 温特 活动二：请复述总结4位科学家的主要实验思路与方法，填入下表。 接触过尖端的琼脂块和未接触过尖端的琼脂块分别放在胚芽鞘切面的同一侧。（用琼脂块收集该物质，排除了胚芽鞘尖端本身的影响） 将胚芽鞘尖端与尖端下部切隔开，然后在它们之间插入琼脂片,放在单侧光下照射，观察物质运输是否被阻断。 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部分),观察胚芽鞘弯曲生长情况。 去除尖端，用锡箔小帽罩住尖端和罩住尖端下部，单侧光照射下，观察胚芽鞘弯曲生长情况 5. 生长素的化学本质 1934年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质----吲哚乙酸(IAA)。 吲哚乙酸(IAA) 并非人体产生，而是来源于植物 【思考】为何人尿中能分离出吲哚乙酸？是不是人也可以合成生长素？ 人体内的生长素来自食物，人所食用水果蔬菜中含有生长素。 由于人体缺乏相应的分解生长素的酶，所以人体无法分解生长素，随尿液排出体外。 生长素究竟是什么物质呢？既然发现了生长素，那能否用来解释植物向光性？ 生长素是一类物质 5. 生长素的化学本质 1934年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质----吲哚乙酸(IAA)。 吲哚乙酸(IAA) 吲哚丁酸(IBA) 1946年，人们从高等植物中分离出了生长素,并确认它就是吲哚乙酸(IAA)。进一步研究发现，植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等，它们都属于生长素。 并非人体产生，而是来源于植物 生长素究竟是什么物质呢？既然发现了生长素，那能否用来解释植物向光性？ 生长素是一类物质 胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长区传递某种“影响” 这种“影响”会造成背光面比向光面生长快 达尔文的推想 鲍森·詹森实验结论：尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部 拜尔实验结论：弯曲生长是因为尖端产生的影响在伸长区分布不均匀 温特实验: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，这可能是一种和动物激素类似的物质，并把它命名为生长素。 1934年，科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质—吲哚乙酸（IAA） 进一步研究发现生长素还有苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA) 二、生长素的发现过程 【总结】生长素的发现过程 温特实验: 胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，这可能是一种和动物激素类似的物质，并把它命名为生长素。 达尔文实验 尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响” 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。 詹森实验: 胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂块传递给下部。 拜尔实验: 尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成胚芽鞘的弯曲生长。 提取并证明（后来） 单侧光照射 生长素分布不均匀（背光侧含量多于向光侧）。 两侧生长不均匀，背光侧生长快，向光侧生长慢，从而造成向光弯曲。 单侧光 单侧光 背光侧生长素 分布多于向光侧 背光侧细胞伸长生长快 向光侧细胞伸长生长慢 1. 外因 2. 内因： 3. 结果： 植物的向光性是由生长素分布不均匀造成的：单侧光照射后，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧的生长不均匀，从而造成向光弯曲。 小组讨论释疑 单侧光为什么会导致生长素分布不均匀？ 胚芽鞘弯曲生长的部位在哪里，怎么证明？ 生长素分布不均为什么导致弯曲生长？ 生长素只在尖端横向运输的实验证据 结论：是否有光，尖端都会产生生长素 结论：单侧光会导致尖端生长素横向运输 30 方法1：选取若干长度为1—1.5cm胚芽鞘，用碳素笔从胚芽鞘顶端到最下端画一条直线，线条颜色、粗细要均匀，然后，将实验材料置于黑暗条件下处理。 1天后，胚芽鞘即可长到2.5～3cm, 其上面的线条自上而下未出现中断，但顶端处颜色深，中段颜色逐渐变浅，最下端颜色也较深。 方法2：实验处理Ⅱ及结果：取胚芽鞘长度约为2.6cm的幼苗若干，自上而下每间隔0.2cm划一条细线，并依次编号为1～13，然后，将实验材料置于黑暗条件下处理。每隔24h测量一次胚芽鞘长度，先后测量2次 胚芽鞘弯曲生长的部位在哪里？ 快 慢 生长素分布不均如何导致弯曲生长？ 32 32 32 归纳一下，可以得出三层含义。比较一下达尔文的结论和我们通过实验获得的结论， “刺激”，你们可以看出刺激吗？可以看到刺激从顶端传递到下部吗？ 不能，所以我们坚信，达尔文通过上述实验是不能得到以上议论的，那只是他根据实验现象提出的假设，或者说是“推论”。 在一般的探究过程中，对实验现象提出假设，需要通过实验去验证。随着时间的推移，生长素发现史上确实出现了两位科学家对达尔文的推论进行了验证，他们是詹森和拜尔。 背光侧 向光侧 生长素多 生长素少 生长慢 生长快 结果：向光弯曲生长 生长素横向运输 (1)外因： 照射。 (2)内因：生长素 ，在 含量多于 。 (3)结果：两侧生长不均匀， 光侧生长快， 光侧生长慢，从而造成向光弯曲。 单侧光 背光一侧 向光一侧 背 向 6. 植物向光性的原因 分布不均匀 1. 胚芽鞘实验的重要结论 (1)生长素的产生部位—— (2)生长素发挥作用的部位—— (3)感光部位—— (4)生长素的产生是否需要光—— (5)单侧光照射时生长素横向运输的部位—— 核心归纳 胚芽鞘尖端 胚芽鞘尖端下部 胚芽鞘尖端 不需要 胚芽鞘尖端 关于植物向光性生长的原因，目前还有争议。有些学者根据一些实验提出，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。 34 二、植物向光性的原因分析 ② 关于植物向光性生产的原因，目前还有争议。有些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。 弯曲向光生长 向光侧抑制生长的物质多 背光侧抑制生长的物质少 生长较快 生长较慢 知识巩固 空白 琼脂片 光 光 琼脂片 含IAA 琼脂片 含IAA 琼脂片 用锡箔罩住尖端 光 不透水玻璃片 用燕麦胚芽鞘进行如下实验，一段时间后，其生长弯曲状况如何？ 直立生长 直立生长 不生长不弯曲 向光弯曲 不生长不弯曲 直立生长 向右弯曲 向左弯曲 光 长不长，看有无生长素。弯不弯，看生长素分布是否均匀。 扩展：向性运动的处理方法和结果 类别 处理条件图解 结果 移植类 旋转类 ①直立生长 ②向左弯曲生长 ③④中IAA含量： a=b+c且b＞c ①直立生长 ②向光弯曲生长 ③向小孔弯曲生长 ④向中央弯曲生长 (6)引起生长素分布不均匀的外界因素：单侧光、重力、离心力等。 (6)移植类 ⑦ 向左弯曲生长 ⑧ 直立生长 (3)作用： (1)概念： (2)种类：生长素，赤霉素，细胞分裂素，脱落酸，乙烯等。 7. 植物激素 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。 作为信息分子，几乎参与调节植物生长发育过程中的所有生命活动。 注意：植物体内产生的才是植物激素，人工合成的以及微生物产生的即使化学本质、功能、名称均相同，都不能称为植物激素； 比较植物激素与动物激素的异同 项目 动物激素 植物激素 分泌器官 有特定的内分泌腺或细胞 无特定的分泌器官 化学本质 蛋白质、氨基酸衍生物、固醇等 作用部位 靶器官、靶细胞 运输方式 随体液运输 多样、复杂 相同点 ①由自身产生；②从产生部位运输到作用部位；③起调节作用；④____________ 一般是小分子物质 无特定靶器官 微量、高效 1.(2023·云南昆明高二质检)下列关于生长素发现过程的叙述，错误的是 A.达尔文用“排除法”遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段研究胚芽鞘的感光部位 B.鲍森·詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂块 C.拜尔的实验在黑暗条件下进行，目的是为了排除光照的干扰 D.温特发现引起胚芽鞘弯曲生长的物质是吲哚乙酸 √ (1)胚芽鞘尖端在单侧光刺激下产生生长素(　　) (2)生长素的化学本质是蛋白质(　　) (3)植物的向光生长是因为向光侧生长素浓度高于背光侧(　　) (4)动物激素和植物激素都是由特定的内分泌腺产生的(　　) (5)温特分离并鉴定出生长素的化学本质为吲哚乙酸(　　) (6)植物体内具有与IAA相同效应的物质还有苯乙酸(PAA)和吲哚丁酸(IBA)，它们都属于生长素(　　) × × × × × √ $$