第五章 第一节 第1课时 生长素的发现（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二生物选择性必修1 稳态与调节学习笔记（浙科版）

本讲义聚焦生长素的发现过程及植物向光性原因，从向光性现象入手，通过达尔文父子、波森·詹森、拜尔、温特等经典实验的设计、结果与结论分析，逐步揭示生长素的产生、运输及作用机制，辅以实验分析表格、处理条件分类等学习支架。 资料以科学史实验为主线，通过实验对照逻辑分析培养科学思维，结合不同处理条件下向光性结果的任务探究提升探究实践能力，课中助力学生理解实验本质，课后通过判断正误、练习题强化生命观念，有效查漏补缺。

第一节　生长素的发现开启了人类对植物激素调节的探索 第1课时　生长素的发现 [学习目标]　1.解释科学家发现生长素的相关实验。2.概述生长素的分布与植物向光性的关系。 1．植物的向光性 (1)概念：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向弯曲生长的现象。 (2)表现：①茎和枝条通常表现出最典型的正向光性，朝向光源方向生长。 ②根有时会表现出负向光性，背向光源方向生长。 ③叶片表现出横向光性，生长方向与光源方向垂直。 2．生长素的发现过程 (1)达尔文父子的实验 图示 实验结果 ①弯向光源生长；②不生长不弯曲；③直立生长；④弯向光源生长；⑤弯向光源生长 实验分析 ①与②的实验对照说明向光性与苗尖端有关。③④与⑤的实验对照说明感光部位是苗尖端，而不是苗尖端下部 实验结论 苗尖端是感光部位 实验推论 当幼苗暴露在单侧光下，苗尖端产生一种“影响”并向下传递，引起下部发生弯曲 (2)波森·詹森的实验 图示 实验结果 ①弯向光源生长；②不生长不弯曲 实验结论 从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质 (3)拜尔的实验 图示 实验结果 ①向右弯曲生长；②向左弯曲生长 实验结论 苗尖端产生了一种促进生长的化学物质，向下运输；单侧光照导致这种化学物质的不对称运输，这种不对称运输导致的不均匀分布引起幼苗弯曲生长 (4)温特的实验 图示 材料处理 将苗尖端切下，放在琼脂薄片上，约1 h后，移去尖端，将琼脂切成小块，尖端中的化学物质会扩散到琼脂中，就可以用琼脂块代替苗尖端 对比实验 a.该实验的对照组是①⑤⑥，其设置意图是排除琼脂块本身的化学物质对幼苗的影响。 b.②与③④形成相互对照，可以说明幼苗的弯曲生长与琼脂块中的化学物质分布不均匀有关 实验结论 燕麦幼苗尖端确实产生了一种化学物质，向下运输，促进幼苗生长，并将这种物质命名为生长素 (5)生长素的化学本质 ①1934年，荷兰科学家郭葛从玉米油、根霉、麦芽等材料中分离纯化了生长素，发现其化学本质是一种称为吲哚乙酸(IAA)的小分子有机物。 ②1946年，人们从植物中分离出了IAA。 ③此后，人们在植物中陆续发现了其他一些也具有生长素效应的化合物，如吲哚丁酸(IBA)等。 判断正误 (1)若对温特实验的所有实验组再给以单侧光照射，其结果都会表现为弯向光源生长(　　) (2)苗尖端在单侧光刺激下产生生长素(　　) (3)生长素的化学本质是蛋白质(　　) (4)植物的向光生长是因为向光侧生长素浓度高于背光侧(　　) (5)幼苗的感光部位在尖端，但单侧光照射时的弯曲部位在尖端下部(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 提示　(1)由于切除了燕麦幼苗尖端，若对温特实验的所有实验组再给以单侧光照射，其结果不能表现为弯向光源生长。 (2)尖端是产生生长素的部位，单侧光只影响生长素的分布不影响生长素的合成。 (3)生长素的化学本质是吲哚乙酸，是小分子有机物。 (4)植物的向光生长是因为向光侧生长素浓度低于背光侧。 任务一：不同处理条件下植物的向光性运动结果分析 类别 处理条件 实验结果 遮盖类 ①直立生长；②向光弯曲生长 暗箱类 ①直立生长；②向光(小孔)弯曲生长；③直立生长；④直立生长 插入类 ①向右弯曲生长；②直立生长；③向光弯曲生长；④向光弯曲生长；⑤直立生长；⑥向右弯曲生长 移植类 ①直立生长；②向左弯曲生长；③④中IAA的含量：a＝b＋c，b>c；⑤向右弯曲生长 旋转类 ①直立生长；②向光弯曲生长；③向小孔弯曲生长；④茎向心生长，根离心生长 任务二：植物向光性的原因分析 1．生长素横向转移的实验证据 (1)A、B组对照可以得出什么结论？ 提示　A、B两组的数据没有太大差异，说明单侧光并不能降解或者促进生长素的合成。 (2)C、D组对照说明什么？ 提示　单侧光使生长素在苗尖端中从向光侧运输到背光侧，使得背光侧生长素浓度高于向光侧。 2．请准确全面地描述植物向光性的原因。 提示　(1)生长素是由幼苗尖端产生的。(2)在单侧光照射下，生长素在苗尖端中横向运输到背光侧。(3)生长素由幼苗尖端向下运输。(4)幼苗尖端下部背光侧生长素含量多，向光侧生长素含量少，幼苗尖端下部背光侧细胞纵向伸长生长快，而向光侧细胞纵向伸长生长慢，结果，植物向光弯曲生长。 　“二看法”判断植物的向光性生长 1．(2023·山东，10)拟南芥的向光性是由生长素分布不均引起的，以其幼苗为实验材料进行向光性实验，处理方式及处理后4组幼苗的生长、向光弯曲情况如图表所示。由该实验结果不能得出的是(　　) 分组 处理 生长情况 弯曲情况 甲 不切断 正常 弯曲 乙 在①处切断 慢 弯曲 丙 在②处切断 不生长 不弯曲 丁 在③处切断 不生长 不弯曲 A.结构Ⅰ中有产生生长素的部位 B．①②之间有感受单侧光刺激的部位 C．甲组的①②之间有生长素分布不均的部位 D．②③之间无感受单侧光刺激的部位 答案　D 解析　据表格和题图可知，不切断任何部位，该幼苗正常弯曲生长，但在①处切断，即去除结构Ⅰ，该幼苗生长变慢，推测结构Ⅰ中有产生生长素的部位，A不符合题意；据表格可知，在①处切断，该幼苗生长缓慢且弯曲，而在②处切断后，该幼苗不能生长，推测①②之间含有生长素，且具有感光部位，B不符合题意；推测可能是受到单侧光照射后，①②之间生长素分布不均，最终导致生长不均匀，出现弯曲生长，C不符合题意；在②处切断和在③处切断，两组实验结果相同，即该幼苗不生长、不弯曲，说明此时不能产生生长素，不能说明②③之间有无感受单侧光刺激的部位，D符合题意。 2．如图所示，a、b、c为对幼苗做不同处理的实验，d为一幼苗被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。下列对实验结果的叙述，正确的是(　　) A．a中幼苗直立生长，b、c中幼苗向光弯曲生长 B．a、b中幼苗向光弯曲生长，c中幼苗背光弯曲生长 C．d中如果固定幼苗，旋转纸盒，一段时间后，幼苗向左弯曲生长 D．d中如果将纸盒和幼苗一起旋转，一段时间后，则幼苗向纸盒开口方向弯曲生长 答案　D 解析　a中生长素不能通过玻璃片，a直立生长，b中生长素能够透过琼脂片，b向光弯曲生长，c中琼脂块不能感受单侧光，向光侧生长素含量多，故c背光弯曲生长，A、B错误；d中固定幼苗，旋转纸盒，只有右侧接受光照，因此幼苗向右弯曲生长，C错误；如果将纸盒和幼苗一起旋转，光只能从开口处进入，因此幼苗向纸盒开口方向弯曲生长，D正确。 题后提升　关于植物向光性的原因的三种解释 解释1：单侧光照射下，向光侧的生长素向背光侧横向转移。 解释2：单侧光照射下，向光侧的生长素被分解。 解释3：单侧光照射下，抑制生长的物质分布不均匀。 若解释1正确，则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为c>a＝b>d。 若解释2正确，则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为c＝a＝b>d。 若解释3正确，则a、b、c、d四个琼脂块中生长素的含量关系为a＝b＝c＝d。 第1～9题，每题7分；第10题8分，共71分。 题组一　生长素发现相关实验分析 1．(2023·绍兴高二期中)下列关于生长素发现实验的叙述，正确的是(　　) A．达尔文父子的实验证明了苗尖端是感光部位 B．波森·詹森的实验证明了尖端向下传递的化学物质是生长素 C．温特对波森·詹森的技术做了改进，并分离出相应的化学物质 D．上述 3 个实验证明了生长素的化学本质是吲哚丁酸 答案　A 解析　达尔文父子的实验证明了苗尖端是感光部位，并且他们还发现发生弯曲的部位主要在苗尖端下部，A正确；波森·詹森通过实验证明从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质，但没有证明这种化学物质是生长素，B错误；温特将苗尖端放置在琼脂块上，通过对比未放置过尖端的琼脂块和放置过尖端的琼脂块对于植物生长的影响，证明苗尖端确实产生了一种化学物质，向下运输，促进幼苗生长，他将这种物质命名为生长素，但未分离出该化学物质，C错误；上述3个实验都没有证明生长素的化学本质是吲哚乙酸，D错误。 2．(2024·宁波高二期末)波森·詹森进行如图所示实验，用以检验达尔文父子的推论。据此不能得出的结论是(　　) A．该实验能证明苗尖端是感光部位 B．苗尖端的确有一种促进生长的化学物质向下传递 C．该实验若在黑暗中进行也能得出结论 D．该实验不能证明苗尖端产生的能促进生长的物质是生长素 答案　A 解析　要证明苗尖端是感光部位，实验的自变量是苗尖端是否感光，与图示不符，A符合题意；通过波森·詹森的实验证明了从苗尖端向下传递的信号是一种可移动的化学物质，B不符合题意；如果把单侧光改为黑暗进行实验，用明胶块处理的幼苗直立生长，用云母片处理的幼苗不生长，因此实验结果也能支持达尔文父子提出的苗尖端产生一种“影响”并向下传递的推论，C不符合题意；该实验不能证明苗尖端产生的能促进生长的物质是生长素，D不符合题意。 3．(2024·嘉兴高二联考)1926年，温特利用燕麦幼苗尖端进行了如图所示的实验，下列对该实验的分析，错误的是(　　) A．实验在黑暗条件下进行，排除了光因素对实验的干扰 B．实验中的所有的对照组均无生长反应 C．实验组表现出竖直向上生长或背着放置琼脂块的一侧弯曲生长的现象 D．实验证实了吲哚乙酸能促进植物的生长 答案　D 解析　该实验的自变量为琼脂块的种类(是否放置过苗尖端)和摆放的位置，为了排除无关变量光照对该实验可能造成的干扰，应该在黑暗下进行实验，A正确；该实验的对照组是①没有放置琼脂块的组和⑤⑥放置无生长素的琼脂块的组，都表现为不生长，B正确；实验组②表现为竖直向上生长，③④表现为向背着放置琼脂块的一侧弯曲生长，C正确；该实验证实了燕麦幼苗尖端确实产生了一种化学物质，向下运输，促进幼苗生长，未证实该物质是吲哚乙酸，D错误。 题组二　植物向光性的原因 4．(2023·浙江效实中学高二期末)植物产生向光性的原因是(　　) A．生长素加快了向光侧的光合作用 B．单侧光引起向光侧生长素分布多 C．光破坏了背光侧细胞的生长 D．单侧光使背光侧生长素分布较多，促进细胞的伸长 答案　D 解析　在单侧光的刺激下，生长素从向光侧运输到了背光侧，背光侧的生长素浓度高，促进细胞的伸长，从而表现出向光弯曲生长，D正确。 5．(2024·浙江余姚中学高二模拟)20世纪30年代，科学家发现单侧光能引起某些植物体内生长素分布不均匀；20世纪80年代，科学家发现单侧光能引起某些植物体内抑制生长的物质分布不均匀。现有一种植物幼苗，为探究该幼苗向光生长的原因，将其直立生长的苗尖端切下，放到琼脂块上并用单侧光照射，如图所示。下列结果及判断正确的是(　　) ①当a、b两侧生长素含量基本相等时，能够确定该幼苗向光生长的原因　②当a、b两侧生长素含量基本相等时，不能确定该幼苗向光生长的原因　③当a侧生长素含量比b侧高时，能够确定该幼苗向光生长的原因　④当a侧生长素含量比b侧高时，不能确定该幼苗向光生长的原因 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 答案　D 解析　在单侧光的照射下，若a、b两侧生长素含量基本相等，说明不是生长素分布不均匀导致幼苗向光生长，应该是a侧抑制生长的物质含量低，b侧抑制生长的物质含量高导致幼苗向光生长，①正确，②错误；若a侧生长素含量比b侧高，a侧的抑制生长物质也可能比b侧少，无法确定幼苗向光生长是由于生长素的分布不均匀还是由于抑制生长的物质分布不均匀，③错误，④正确。 6．(2023·金华高二统考)将云母片插入苗尖端及其下部的不同位置(如图所示)，给予单侧光照射。下列发生向右弯曲生长的是(　　) 答案　A 解析　生长素不能通过云母片，A项的处理使苗尖端生长素由向光侧向背光侧运输，但是右侧向下的运输途径被云母片阻断，因此左侧尖端下部的生长素浓度高于右侧，幼苗向右弯曲生长，A符合题意。 7．在研究生长素与向光性的关系时，科学家曾做过4组实验：甲组切取玉米幼苗尖端后置于琼脂块上，黑暗处理一段时间后将琼脂块置于去除尖端的玉米幼苗一侧，测量幼苗的弯曲角度；乙～丁组用单侧光和云母片处理，其余处理与甲组相同，结果如图所示。下列分析错误的是(　　) A．琼脂块中的生长素渗入幼苗的一侧，促进细胞伸长 B．单侧光照射不会促进生长素的分解或合成 C．单侧光照射导致向光侧的生长素向背光侧转移 D．若在黑暗条件下重复乙～丁组实验，每组幼苗的弯曲角度不变 答案　D 解析　玉米幼苗尖端的生长素渗透进入琼脂块，再将琼脂块放到去除尖端的玉米幼苗一侧，琼脂块中的生长素会渗入幼苗的一侧，促进细胞伸长，A正确；题图中甲组与乙组的结果说明光照与黑暗条件下琼脂块中的生长素含量基本相同，单侧光照射不会促进生长素的分解或合成，B正确；丙、丁组用云母片处理，丁组右侧的弯曲角度大，说明右侧生长素含量多，进而说明单侧光照射导致向光侧的生长素向背光侧转移，C正确；黑暗条件下，生长素不会发生横向运输，故只有丁组幼苗的弯曲角度与原实验不同，D错误。 8．植物生长素的化学本质是(　　) A．氨基酸 B．蛋白质 C．吲哚乙酸 D．丙酮酸 答案　C 9．如图是关于生长素发现的实验过程，请根据所学知识和图示实验过程判断，下列说法错误的是(　　) A．上述实验排序②③⑤①④，就是科学家发现植物生长素的科研实验顺序 B．⑤所表示的实验验证的结论是幼苗尖端产生的影响(物质)可以透过明胶块传递给下部 C．实验设计遵循单一变量原则，④所表示的实验单一变量是琼脂块是否与幼苗尖端接触过 D．实验①②③都能验证单侧光照能够引起苗尖端产生的影响(物质)发生横向移动 答案　D 解析　结合图示分析可知，题述实验排序为②③达尔文父子的实验、⑤波森·詹森的实验、①拜尔的实验、④温特的实验，这是科学家发现植物生长素的科研实验顺序，A正确；⑤是波森·詹森的实验，该实验验证的结论是幼苗尖端产生的影响(物质)可以透过明胶块，B正确；实验设计要遵循单一变量原则，④是将琼脂块放到去除苗尖端的幼苗上，故所表示的实验的单一变量是琼脂块是否与幼苗尖端接触过，C正确；实验①的自变量是苗尖端的位置，不是是否具有单侧光照，因此不能验证植物向光性的原因，D错误。 10．(2024·舟山高二检测)如图是关于幼苗的甲、乙、丙三组实验，请据图分析判断，下列叙述正确的是(　　) A．甲组中幼苗生长情况是②直立生长，①③④向光弯曲生长 B．乙组中幼苗生长情况是①直立生长，②向右弯曲生长 C．乙组中a、b、c琼脂块中生长素含量的大小为b＞a＞c D．丙组中幼苗生长情况是①②直立生长，③向光弯曲生长 答案　A 解析　由于甲组中②尖端用云母片阻隔，导致生长素不能由向光侧运往背光侧，幼苗两侧生长素分布均匀，因此幼苗直立生长；在单侧光照射下，①中云母片导致右侧生长素不能向下运输，因此幼苗左侧生长素含量多于右侧，幼苗向光弯曲生长；③中云母片不影响生长素在尖端的运输，因此在单侧光照射下幼苗左侧生长素含量多于右侧，幼苗向光弯曲生长；④中琼脂块不影响生长素的运输，在单侧光照射下，生长素由向光侧运往背光侧，右侧生长素分布多于左侧，因此幼苗向光弯曲生长，A正确；乙组中①含有生长素的琼脂块放在了幼苗的中间，生长素分布均匀，表现为直立生长，②含有生长素的琼脂块放在了幼苗的右侧，生长素分布不均匀，表现为向左弯曲生长，B错误；乙组中a琼脂块收集的是整个尖端产生的生长素，b、c琼脂块收集的是尖端产生生长素的一部分，由于在单侧光照射下，生长素由向光侧运往背光侧，因此b琼脂块收集的生长素大于c琼脂块收集的生长素，故a、b、c琼脂块中生长素含量的大小为a＞b＞c，C错误；丙组中①是盆转，因此幼苗尖端的不同部位均匀受光，幼苗表现为直立生长，②是盒转，幼苗尖端的不同部位受光不均匀，只有朝向光源的一侧能接受到单侧光，因此幼苗表现为向光弯曲生长，③是盒和盆都转，则只有小孔朝向光源时，幼苗朝向光源的一侧才能接受到光，因此幼苗表现为朝小孔弯曲生长，D错误。 11．(14分)某研究小组切取某种植物幼苗的苗尖端，分成甲、乙两组，按如图所示的方法用琼脂块收集生长素，再将含有生长素的琼脂块置于去除苗尖端的切面的一侧，一段时间后，测量幼苗切段的弯曲程度(α角)，测得数据如表。据此回答问题： 分组 甲 乙 琼脂块 左 右 α角/度 20.4 9.0 9.1 (1)(6分)生长素的化学本质是____________。由图可知，当含有生长素的琼脂块置于去除苗尖端的切面的一侧时，弯曲的部位在苗尖端下部，由此推测，生长素________________________________________________________________________。 (2)(4分)图中α角形成的原因是________________________________________________。 (3)(4分)据表可知，乙组中左、右两侧的琼脂块所引起的α角基本相同，但小于甲琼脂块所引起的α角，原因是____________________________________________________________。 答案　 (1)吲哚乙酸　只能沿着与苗尖端的接触面向下运输，造成生长素在苗尖端下部分布不均匀　(2)琼脂块中的生长素进入切段的左侧，使左侧的生长素浓度高于右侧，引起左侧生长快于右侧，形成α角　(3)乙组左、右两侧琼脂块中的生长素含量基本相同，但小于甲琼脂块中生长素的含量 12．(每空3分，共15分)阅读以下材料回答问题： 材料1　20世纪20年代起，温特等人通过实验方法测得玉米胚芽鞘生长素的侧向再分配如图所示。 材料2　20世纪80年代以来，有学者利用气相—质谱等物理化学法测得向日葵下胚轴、萝卜下胚轴和黄化燕麦胚芽鞘的生长素分布如表所示。用同样方法还测得萝卜下胚轴的萝卜宁、向日葵下胚轴的黄质醛等物质向光侧多于背光侧。 向日葵、萝卜和燕麦向光性器官的IAA分布 器官 实验数 IAA分布% 测定方法 向光一侧 背光一侧 黑暗处理 绿色向日葵下胚轴 3 51 49 48 分光荧光法 5 50.5 49.5 50 免疫法 绿色萝卜下胚轴 3 51 49 45 电子俘获检测法 黄化燕麦胚芽鞘　 3 49.5 50.5 50 电子俘获检测法 (1)材料1说明，生长素受到单侧光照射后分布出现的变化是__________________，由于生长素有________作用，所以幼苗向光性生长。 (2)材料2的黑暗处理起________作用，材料2________(填“是”或“不”)支持材料1的观点。 (3)材料2的学者对植物向光性的解释是萝卜宁、黄质醛等物质可能____________生长。 答案　(1)由向光侧向背光侧转移　促进生长　(2)对照　不　(3)抑制了向光侧的 学科网（北京）股份有限公司 $