高中生物必修3同步课程讲解+练案第3章 第10课时.docx
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高中生物必修3同步课程讲解+练案第3章 第10课时.docx
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高中生物必修3同步课程讲解+练案第3章第10课时
第10课时 植物生长素的发现
[目标导读] 1.阅读教材,体验科学家发现生长素的历程,并对相关实验进行分析。
2.画图解释生长素的分布与植物向光性的关系。
3.结合教材图3-6和技能训练,分析植物体中生长素的极性运输。
[重难点击] 向光性的产生原理。
一 生长素的发现过程
植物具有向光性,其中的原因经历了许多科学家的艰辛探索。
阅读教材,完成科学家的探索过程,并归纳其机理。
1.根据图示完成达尔文实验相关问题,然后阅读教材,对照自己的回答是否正确。
(1)①与②对比,说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关。
(2)③和④对比,说明感光部位是胚芽鞘的尖端,而不是尖端以下的伸长区。
(3)达尔文的猜测:
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”,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。
2.为了验证达尔文的猜测,鲍森·詹森和拜尔分别设计了如下实验:
(1)鲍森·詹森实验
①实验现象:
A胚芽鞘不生长,不弯曲;B胚芽鞘弯向光源生长。
②结论:
胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。
③从对照实验设计的单一变量原则角度分析,该实验有什么不足之处?
答案 不足之处在于没有形成单一变量,无法排除“琼脂片也可能会导致胚芽鞘生长”的结论。
(2)拜尔实验
①实验现象:
将尖端切下,放到胚芽鞘一侧时,胚芽鞘总是弯向对侧生长。
②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布不均匀造成的。
③该实验为什么要在黑暗中进行?
答案 排除光照可能对实验结果造成的干扰。
④拜尔实验的不足之处是什么?
答案 无法证明尖端是否产生某种物质。
3.在上述实验的基础上,温特重新设计了下列实验,据图回答:
(1)实验组是B,对照组是A。
A与B对照说明造成胚芽鞘弯曲生长的是胚芽鞘尖端产生的某种物质。
(2)设置A组的目的是什么?
答案 排除琼脂块本身的化学物质对胚芽鞘的影响。
(3)实验结论:
引起胚芽鞘弯曲生长的确实是一种化学物质,温特将其命名为生长素。
(4)由温特的实验结论可以推测单侧光的作用可能是改变生长素的分布,使生长素在背光侧分布的多。
(5)在其他科学家的努力下,人们首先从人尿中分离出了生长素,它的化学名称是吲哚乙酸(如图)。
4.根据上述实验建立植物激素的概念
(1)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)人工合成的某些化学物质也具有类似于生长素的效果,如2,4-D,那么2,4-D是植物激素吗?
请说明理由。
答案 不是。
植物激素必须是由植物体产生的天然存在的物质。
归纳提炼
1.胚芽鞘的四个重要部位
(1)生长素产生部位——胚芽鞘尖端;
(2)生长素发挥作用部位——尖端下部的伸长区;(3)感受单侧光刺激的部位——胚芽鞘尖端;(4)弯曲生长的部位——尖端下部的伸长区。
2.植物向光弯曲生长的原因分析
(1)内因:
生长素的分布不均匀。
外因:
单侧光照射。
(2)过程解释
如图所示:
单侧光→胚芽鞘尖端(向光侧生长素,背光侧)→生长素含量②>①→生长素从②到③、从①到④→伸长区生长素含量③>④→生长不均匀(背光侧快)→向光弯曲生长。
活学活用
1.完成下面的问题:
(1)在方形暗箱内放一盆幼苗,暗箱的一侧开一小窗,固定光源可从窗口射入。
把暗箱放在旋转器上水平旋转,保持每15min匀速转一周的速度。
一星期后,幼苗生长状况为图中的( )
(2)下面是与向光性产生相关的一系列事件,请按因果关系进行排列(用字母和箭头表示)________________________________________________________________________。
a.胚芽鞘尖端合成生长素 b.胚芽鞘尖端感受单侧光刺激 c.胚芽鞘向光弯曲生长 d.生长素在背光一侧分布较多 e.背光一侧细胞生长较快 f.单侧光照射胚芽鞘尖端
问题导析
(1)花盆与暗箱的相对位置固定,只有当小窗转至正对光源时,花盆中的幼苗才能接受光照,因此幼苗所接受的光照只能来自于暗箱上的小孔。
(2)胚芽鞘尖端合成生长素,受单侧光影响时,在尖端发生横向运输,使生长素在背光侧分布多于向光侧,所以背光侧生长速度大于向光侧,表现出向光生长的现象。
答案
(1)B
(2)a→b→d→e→c
↑
f
解析
(1)据题意知,光源固定,花盆与暗箱的相对位置也固定,花盆中的幼苗所接受的光照只能来自于暗箱上的小孔,若花盆与暗箱同时旋转,则幼苗就会向着暗箱的窗口方向生长。
(2)科学家通过实验解释了植物向光性的原因,先是证明了胚芽鞘尖端产生某种影响(生长素),这种影响传递到尖端下部,在背光侧分布多于向光侧,所以背光侧生长速度大于向光侧,表现出向光生长的现象。
二 生长素的产生、运输和分布
生长素有其一定的合成部位,又有其重要的运输方式,其分布也有规律性。
请阅读教材,回答相关问题。
1.生长素的合成
(1)合成部位:
主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子。
(2)合成过程:
色氨酸
生长素。
2.生长素的运输
(1)某同学欲通过实验得出“生长素的极性运输,只能从植物形态学上端(顶端)向下端(基端)运输,而不能倒转过来运输”的结论,设计了如下实验:
①若仅设计a组,不足之处是仅能证明生长素能从形态学上端运输到形态学下端,但不能证明倒转过来不能运输。
②若b组形态学上端在上,而把含生长素的琼脂块放在下面,行吗?
为什么?
答案 不行。
不能排除重力作用。
③a与b两组的对照类型为相互对照。
(2)单侧光照射胚芽鞘,使生长素从形态学上端到形态学下端极性运输的同时,在尖端产生一定程度的横向运输;同理,横放的植物,由于受到重力的影响,生长素也会发生横向运输,观察下图回答相关问题:
A、B中属于极性运输的是②③④,属于横向运输的是①⑤⑥。
(3)研究表明,顶芽的生长素浓度低于侧芽,但顶芽产生的生长素仍向侧芽运输,由此推断生长素的运输方式是主动运输。
(1)分布部位:
集中地分布在生长旺盛的部位。
(2)含量特点:
①产生部位<积累部位,如顶芽<侧芽、分生区<伸长区;②生长旺盛部位>衰老部位,如幼根>老根。
特别提醒
1.在成熟组织的韧皮部中,生长素能进行非极性运输。
2.生长素的极性运输是由内因——植物的遗传特性决定的;而横向运输则是由外因——单侧光、重力、离心力等因素引起的。
活学活用
2.对胚芽鞘甲做如图所示的处理,形成胚芽鞘乙,请回答:
(1)光照后它的弯曲情况是________。
(2)下图是胚芽鞘受到单侧光照射的情况,下列叙述中不正确的是( )
A.生长素由②向①运输
B.生长素由①向③运输
C.生长素由④向③运输
D.③处的生长比④处快
答案
(1)不弯曲
(2)C
解析
(1)图中形态学的上端为P,下端为Q,所以生长素只能由P向Q运输。
在胚芽鞘乙中,P和Q颠倒,使生长素不能向下运输,所以胚芽鞘乙既不生长也不弯曲。
(2)
方法链接 如何判断植物“长不长、弯不弯”
判断植物“长不长、弯不弯”要注意两看:
一看胚芽鞘尖端以下的部位能否获得生长素,若能则生长,若不能则既不生长也不弯曲;二看胚芽鞘尖端以下部位生长素的分布是否均匀,若均匀则直立生长,若不均匀则弯曲生长。
当堂检测
1.下列哪项实验能够证明胚芽鞘的弯曲生长是因尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的( )
答案 C
解析 由于题干中所说的是胚芽鞘的尖端产生的影响分布不均匀导致了胚芽鞘的弯曲,而选项D的琼脂块与尖端不存在必然的关系,所以不能说明。
2.下图表示用云母片(具不透水性)插入燕麦胚芽鞘的尖端部位,从不同方向照光,培养一段时间后,胚芽鞘的生长情况是( )
A.甲向右弯,乙不弯曲,丙不弯曲
B.甲向左弯,乙向右弯,丙不弯曲
C.甲向左弯,乙不弯曲,丙向左弯
D.甲不弯曲,乙不弯曲,丙向右弯
答案 D
解析 单侧光照会引起生长素在胚芽鞘尖端的横向转移。
但甲图中,云母片从胚芽鞘尖端插入后,阻止了生长素从向光侧向背光侧的转移,胚芽鞘两侧生长素分布均匀,直立生长。
乙图云母片阻止了生长素从尖端向下运输,胚芽鞘不生长也不弯曲。
丙图光照均匀,但云母片阻断了生长素在胚芽鞘右侧向下的运输,使胚芽鞘左侧生长素分布多、生长快,向右弯曲生长。
3.在燕麦胚芽鞘的尖端套上一个不透光的锡箔小帽,然后在暗室中从左侧照光,胚芽鞘将( )
A.向左侧弯曲B.不弯曲
C.向右侧弯曲D.无规律弯曲
答案 B
解析 胚芽鞘感受光刺激的部位是尖端,向光弯曲的部位是尖端下面的一段。
由于尖端被套上不透光的锡箔小帽,从而尖端不能感光,也就不能使生长素在尖端下部分布不均匀,故不弯曲。
4.将燕麦胚芽鞘作如右图所示处理,经过几天后的变化情况是( )
A.向左弯曲
B.向右弯曲
C.直立生长
D.停止生长
答案 A
解析 胚芽鞘尖端产生的生长素向下运输促使尖端下部生长,单侧光照使生长素在尖端处横向运输,导致背光一侧生长素比向光一侧分布多,此题由于左侧切口,生长素在尖端部位虽能横向运输,但不能向下运输促使尖端下部生长,所以胚芽鞘右侧生长快,使胚芽鞘向左弯曲生长。
5.1928年,荷兰科学家温特为了研究植物体的向光性,设计实验如下图所示。
A琼脂块上放有胚芽鞘尖端,B琼脂块上没有胚芽鞘尖端。
①~⑥是在黑暗环境中对切去尖端的胚芽鞘进行的不同处理。
请分析回答下列问题:
(1)在温特之前,科学家研究初步认为,胚芽鞘向光生长是由________部位产生的某种化学物质向下运输引起的,温特推想这种化学物质也可以扩散到琼脂块中。
(2)经过一段时间的培养,②的现象说明A琼脂块中确实含有某种化学物质,且这种化学物质的作用是_______________________________________________________________________。
(3)③和④的现象均表明,胚芽鞘向该化学物质分布________(多、少)的一侧弯曲生长;设置⑤和⑥组的目的是排除________对胚芽鞘生长的影响。
该实验应在黑暗环境中进行,其原因是该化学物质分布会受________的影响。
(4)自然界中,植物体在单侧光照的条件下,向光弯曲生长,是因为该化学物质在背光侧分布较________。
后来研究发现,该物质的化学本质是________,根据其作用取名为________。
答案
(1)尖端
(2)促进生长 (3)少 琼脂块 光 (4)多 吲哚乙酸 生长素
解析
(1)温特之前,科学家们认为胚芽鞘的向光生长是由尖端产生的某种化学物质分配不均匀所致。
(2)②中的琼脂块是经过胚芽鞘尖端处理的,而⑤中的琼脂块是没有经过胚芽鞘尖端处理的,对比可以看出,胚芽鞘尖端产生的化学物质能够促进胚芽鞘尖端以下的部位生长。
(3)③④中含有胚芽鞘尖端产生的化学物质的琼脂块放在了胚芽鞘的一侧,放琼脂块的一侧生长快;⑤⑥是对照组,排除琼脂块对胚芽鞘的影响;生长素的分布受光的影响,所以在黑暗环境中进行实验。
(4)植物的向光性是由于胚芽鞘的尖端中生长素发生了横向运输,使向光一侧生长素移向背光一侧;生长素的化学本质是吲哚乙酸。
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 生长素的发现过程
1.下列利用胚芽鞘所做的实验中,能说明胚芽鞘尖端确实产生了“生长素”的是( )
答案 D
解析 温特的实验设计证明了胚芽鞘尖端确实产生了某种化学物质,促进切去尖端的胚芽鞘弯曲生长。
2.如右图所示,在燕麦胚芽鞘顶端的下部插入云母片(生长素不能透过),从右边用光照射,燕麦胚芽鞘的生长情况将是( )
A.直立向上生长
B.向光弯曲生长
C.背光弯曲生长
D.不生长
答案 B
解析 由于云母片插入的位置偏下,不影响尖端生长素向背光侧转移,因此,背光侧的生长素浓度大于向光侧,生长速度大于向光侧,胚芽鞘弯向光源的方向生长。
3.根据所学知识判断,下列说法错误的是( )
A.图中能直立生长的是①、④和⑥
B.若探究植物的向光性,可设置①③进行对照
C.若探究植物胚芽鞘的感光部位,应设置④⑥进行对照
D.图中弯曲生长的是③⑤
答案 C
解析 根据生长素的有无和分布是否均匀可以判断:
①直立生长,②不生长不弯曲,③向光弯曲生长,④直立生长,⑤向光弯曲生长,⑥直立生长。
设计实验时要遵循单一变量原则,若探究植物的向光性,可设置①③进行对照;若探究植物胚芽鞘的感光部位,应设置④⑤进行对照,④⑥不符合要求。
4.将切下的燕麦胚芽鞘顶部移到切口一侧,置于黑暗条件下,胚芽鞘的生长情况如下图。
这个实验能证明( )
A.顶端在光下产生某种“影响物”
B.“影响物”具有促进胚芽鞘生长的效能
C.合成“影响物”不需要光
D.背光一侧“影响物”分布多
答案 B
解析 本实验是置于黑暗条件下的,所以A、C、D错误。
知识点二 生长素的产生、分布和运输
5.在植物体内,合成生长素最旺盛的部位是( )
A.营养组织B.保护组织
C.分生组织D.机械组织
答案 C
解析 合成生长素最旺盛的部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子,这些部位属于分生组织。
6.在同一植株上,能正确反映出各部位生长素产生情况的是( )
A.顶芽侧芽,老根生长点
B.顶芽侧芽,老根生长点
C.顶芽侧芽,老根生长点
D.顶芽侧芽,老根生长点
答案 D
解析 解本题的关键是看清题干问的是各部位产生生长素的情况,顶芽产生的生长素多于侧芽,生长点多于老根;但顶芽产生的生长素会运输到侧芽处并积累。
能力提升
7.1914年,匈牙利的科学家拜尔将燕麦胚芽鞘尖端放在去除胚芽鞘尖端的一侧,结果胚芽鞘向对侧弯曲生长。
下列有关叙述正确的是( )
A.该实验在黑暗中进行,可排除受光不均匀对实验结果的影响
B.该实验证明尖端确实能产生某种物质,该物质是吲哚乙酸
C.对照组是没有尖端的胚芽鞘,结果不生长
D.该实验证明了生长素在植物体内进行极性运输
答案 A
解析 1928年温特的“琼脂实验”证明尖端确实能产生某种物质,但仍不知该物质是什么;拜尔实验的两组材料均需要切下尖端的胚芽鞘及切下的尖端;在生长素发现的相关实验中均未对生长素的极性运输进行探索。
8.燕麦胚芽鞘经图一所示的处理,一段时间后,取其甲、乙两块琼脂,置于已切去尖端的胚芽鞘①、②上,①经单侧光照处理,如图二所示。
则①、②的弯曲及生长程度为( )
A.①=②B.①>②C.①<②D.不确定
答案 C
解析 燕麦胚芽鞘的感光部位在尖端,发挥作用的部位是尖端以下的部分。
由图一可知,琼脂块中生长素的含量为②多于①。
由于琼脂块不感光,光的照射不影响生长素在琼脂块内的分布,所以,①的弯曲及生长程度小于②。
9.为了验证胚芽鞘尖端确实能产生促进生长的某种物质,用胚芽鞘和琼脂块等材料进行实验时,对照实验的设计思路是( )
A.完整胚芽鞘分别置于单侧光照射和黑暗条件下
B.胚芽鞘尖端和未放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
C.未放过尖端的琼脂块和放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
D.胚芽鞘尖端和放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
答案 C
解析 A项为验证单侧光引起生长素分布不均匀的实验。
验证胚芽鞘尖端确实能产生促进生长的物质,不应用胚芽鞘尖端本身,而应用放过尖端的琼脂块和未放过尖端的琼脂块,分别置于胚芽鞘切面的同一侧进行对照。
10.对胚芽鞘进行如下图所示的①~④实验,其中旋转均为匀速旋转,一段时间后停止旋转时,实验①②装置仍停止在如图位置,则四个胚芽鞘的生长方向依次是( )
A.←↑→↑B.←↑↑→
C.→↑→↑D.→↑←↑
答案 D
解析 ①中胚芽鞘旋转,则胚芽鞘尖端四周都能接受到光刺激,但是旋转产生的离心力会导致生长素在外侧分布较多,因此停留在如图位置时,向右弯曲生长;②暗箱不动,有单侧光从左边射入,但是胚芽鞘旋转使胚芽鞘的尖端各部位都能接受单侧光照,因此直立生长不弯曲;③由于生长素的运输受重力影响,因此B中的生长素比A多,故右侧生长比左侧快,向左弯曲生长;④旋转后A、B中生长素一样多,因此左右生长一样快,直立生长。
11.下图所示是生长素发现过程示意图,请据图回答:
(1)综合图1和图2可以证明胚芽鞘具有________________________________。
(2)综合图2和图3可以证明与生长和弯曲有关的部位是____________。
(3)综合图2和图4可以证明感受光刺激的部位是____________,而仔细观察可以发现发生弯曲的部位是尖端____________。
(4)综合图6和图7可以证明______________能够产生某种__________的物质并且向下部运输。
(5)经科学家努力,从植物组织中分离出了生长素并鉴定出了它的化学本质是________________。
答案
(1)向光弯曲生长现象
(2)胚芽鞘尖端 (3)胚芽鞘尖端 下面的一段 (4)胚芽鞘尖端 促进生长 (5)吲哚乙酸
解析
(1)1、2相比单一变量为单侧光,有光时向光弯曲生长,而无光时直立生长,说明胚芽鞘具有向光弯曲生长的现象。
(2)2与3相比,单一变量为有无胚芽鞘尖端,3去尖端不生长不弯曲,2有尖端向光弯曲生长,说明胚芽鞘的生长和弯曲与尖端有关。
(3)2与4相比,单一变量为有无锡箔帽遮住尖端,2未遮住,向光弯曲生长,4遮住,直立生长,说明感光部位在尖端,弯曲部位在尖端下面一段。
(4)6与7相比,单一变量是琼脂块有无接触过胚芽鞘尖端,接触过的琼脂块使胚芽鞘弯曲生
长,未接触过的胚芽鞘不弯曲不生长,说明胚芽鞘尖端可产生促进其下部生长的物质。
(5)生长素的化学本质为吲哚乙酸。
个性拓展
12.为了验证植物向光性与植物生长素的关系,有人设计了如下实验方案。
(1)方法步骤:
取6个小花盆,各栽入一株品种、粗细和大小都相同的玉米幼苗(要求幼苗的真叶未突破胚芽鞘),按下图所示方法进行实验处理。
单侧光照射24h后,打开纸盒,观察并记录6株玉米幼苗的生长情况。
(2)实验结果预测:
在如图所示装置中,玉米幼苗保持直立生长的是__________号装置,而玉米幼苗基本停止生长的是________号装置。
(3)部分实验结果的分析与推论:
①根据______号和______号装置之间实验记录的对照分析,可以说明玉米幼苗产生向光性是由单侧光照射引起的。
②根据1号和2号装置实验记录的对照分析,可以说明玉米幼苗的向光生长与____________________有关。
③根据1号和4号装置实验记录的对照分析,可以说明_________________________________。
④根据5号和6号装置实验记录的对照分析,只能说明_______________________________。
答案
(2)3、4、5 2 (3)①1 3 ②玉米幼苗尖端的存在 ③玉米幼苗感光部位在尖端 ④玉米幼苗发生弯曲生长与生长素在玉米幼苗胚芽鞘两侧分布不均匀有关
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