分析植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程,闡明其中蘊(yùn)含的科學(xué)本質(zhì)特點
通過分析細(xì)胞學(xué)和分子水平的證據(jù),闡明植物向光生長的原因
思考1. 視頻中幼苗的生長方向有什么特點?思考2. 可能是哪種環(huán)境因素刺激引發(fā)了植物的形態(tài)改變?
在單側(cè)光的照射下,植物朝向光源方向生長的現(xiàn)象。
正是對這些現(xiàn)象的研究,引導(dǎo)著人們揭示植物生命活動調(diào)節(jié)的奧秘。
19世紀(jì)末,達(dá)爾文和他的兒子,設(shè)計了實驗來探討植物向光性的原因。
(一)達(dá)爾文和他兒子的實驗(19世紀(jì)末)
單子葉植物,特別是禾本科植物胚芽外的錐形套狀物,它能保護(hù)生長中的胚芽。種子萌發(fā)時,胚芽鞘首先鉆出地面,出土后還能進(jìn)行光合作用。
1.遮蓋胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么?(教材P91側(cè)旁思考)
分別遮蓋胚芽鞘尖端和它下面的一段,是采用排除法,觀察某一部分不受單側(cè)光刺激時胚芽鞘的反應(yīng),從而確定是胚芽鞘哪一部分在起作用。
2.感受單側(cè)光刺激的是哪一部分?胚芽鞘彎曲生長的是哪一部分?
任務(wù)一:“生長素的發(fā)現(xiàn)”相關(guān)實驗分析1.閱讀教材P90~91達(dá)爾文父子的實驗,請分析下列組別的自變量和實驗結(jié)論,并完善表格。
胚芽鞘尖端下部是否遮光
尖端以下部位(伸長區(qū))背光面比向光面生長快,彎曲生長
向下傳遞了 某種“影響”
(二) 1913年, 鮑森?詹森實驗
胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂片傳遞給下部。
沒有形成單一變量,無法排除“瓊脂片可能導(dǎo)致胚芽鞘生長”的結(jié)論。
瓊脂:是海藻的提取物,溶于熱水,再讓其冷卻得到。物質(zhì)可在瓊脂中擴(kuò)散而性質(zhì)不變。
云母片:常用作電器絕緣材料,物質(zhì)不能透過云母片擴(kuò)散。
(三)1918年,拜爾實驗
(1)現(xiàn) 象:(2)自變量:(3)因變量:(4)實驗結(jié)論:
尖端下部彎曲生長的方向
胚芽鞘彎曲生長,是因為尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。
2.達(dá)爾文的推測中遺留了三個問題,分別是:a.胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后產(chǎn)生了某種“影響”,這種“影響”是什么?b.這種“影響”能否向下傳遞?c.為什么伸長區(qū)背光面比向光面生長快?在達(dá)爾文實驗的基礎(chǔ)上科學(xué)家們繼續(xù)進(jìn)行了實驗探索,請分析其他科學(xué)家的研究,回答下列問題:
(1)拜爾的實驗在黑暗中進(jìn)行的目的是什么?通過該實驗分析某種“影響”的產(chǎn)生是否需要光照?
拜爾的實驗?zāi)康氖茄芯恐参锞哂邢蚬庑缘膬?nèi)因是什么,需要排除光照對實驗結(jié)果的干擾。某種“影響”的產(chǎn)生不需要光照。
(2)沒有了光的刺激,為什么胚芽鞘還會發(fā)生彎曲?
尖端產(chǎn)生的影響分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長
推測1:胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后,就向下面伸長區(qū)傳遞某種“影響”
推測2:這種“影響”會造成背光面比向光面生長快
詹森和拜爾的實驗初步證明:頂尖產(chǎn)生的影響可能是一種化學(xué)物質(zhì),這種化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。
驗證假說:這種“影響”是什么?
究竟是不是化學(xué)物質(zhì)呢?如果是,是哪種化學(xué)物質(zhì)?
(3)閱讀教材P91~92溫特的實驗,思考并回答下列問題:①溫特的實驗是基于什么假設(shè)進(jìn)行的?
胚芽鞘尖端會產(chǎn)生某種物質(zhì),這種物質(zhì)會向下運(yùn)輸。
②若假設(shè)成立,則演繹可得到哪種結(jié)果(可以觀察到哪種現(xiàn)象)?
一段時間后,如果這種物質(zhì)存在并向下運(yùn)輸,那么瓊脂塊上面就會積累這種物質(zhì),將瓊脂塊放在去除尖端的胚芽鞘一側(cè),就會起到與尖端一樣的作用,胚芽鞘向瓊脂塊對側(cè)彎曲生長。
③溫特用哪種方法觀察到了什么事實?
溫特把帶有這種物質(zhì)的瓊脂塊放在去除尖端的胚芽鞘一側(cè),觀察到胚芽鞘向瓊脂塊對側(cè)彎曲生長。
(四)1926年,溫特的實驗
去掉尖端的胚芽鞘是否彎曲生長
胚芽鞘尖端確實產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì),這種化學(xué)物質(zhì)在尖端下部分布不均,導(dǎo)致彎曲生長。溫特將其命名為生長素。
結(jié) 論:
④該實驗是如何排除瓊脂塊本身對胚芽鞘的影響的?
將相同大小的空白瓊脂塊放在去除尖端的胚芽鞘一側(cè)。
⑤溫特的實驗巧妙在哪里?
用瓊脂塊收集該物質(zhì),排除了胚芽鞘尖端的影響,直接觀察該物質(zhì)的影響,證明了造成胚芽鞘向光彎曲生長的是尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)而不是尖端本身。
1934年,科學(xué)家首先從人尿中分離出與生長素作用相同的化學(xué)物質(zhì)-吲哚乙酸( IAA )
由于生長素在植物體內(nèi)含量極少,直到1946年,人們才從高等植物中分離出了生長素,并確認(rèn)它也是IAA。除IAA外,還有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸 ( IBA ) 等,它們都屬于生長素。
任務(wù)二:植物向光性的原因分析1.生長素橫向轉(zhuǎn)移的實驗證據(jù)
(1)A、B組對照可以得出什么結(jié)論?
A、B兩組的數(shù)據(jù)沒有太大差異,說明單側(cè)光并不能降解或者促進(jìn)生長素的合成。
(2)C、D組對照說明什么?
C、D組對照說明單側(cè)光使生長素在胚芽鞘尖端從向光側(cè)運(yùn)輸?shù)奖彻鈧?cè),使得背光側(cè)生長素含量多于向光側(cè)。
(1)外因:(2)內(nèi)因:
作為信息分子,幾乎參與調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育過程中的所有生命活動。
由植物體內(nèi)產(chǎn)生,能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位,對植物的生長發(fā)育有顯著影響的微量有機(jī)物。
生長素,赤霉素,細(xì)胞分裂素,脫落酸,乙烯等
任務(wù)三:比較植物激素與動物激素的異同
胚芽鞘系列實驗的重要結(jié)論
①生長素的產(chǎn)生部位:____________;感光部位:____________。②生長素橫向運(yùn)輸?shù)牟课籣__________;生長素的產(chǎn)生是否需要光:______。③生長素發(fā)揮作用的部位(即生長部位):_______________________。
胚芽鞘尖端下部的伸長區(qū)
1.(2023·湖北武漢高二期末)如圖是生長素發(fā)現(xiàn)過程中的實驗示意圖,據(jù)圖判斷下列說法正確的是A.實驗一證明生長素的產(chǎn)生依賴光照B.實驗二證明尖端產(chǎn)生的生長素能向 下運(yùn)輸C.實驗三證明胚芽鞘彎曲生長的原因 是尖端產(chǎn)生的“影響”在其下部分 布不均勻D.實驗四證明造成胚芽鞘彎曲生長的“影響”是生長素
2.為探究植物在單側(cè)光下彎向光源生長是因為向光側(cè)的生長素向背光側(cè)運(yùn)輸,導(dǎo)致背光側(cè)生長素含量增加,促進(jìn)生長作用增強(qiáng),還是因為向光側(cè)的生長素被分解。有人做了如圖所示實驗(將玉米幼苗尖端分別置于不含生長素的瓊脂塊上,并進(jìn)行不同處理,一段時間后,測定瓊脂塊中的生長素含量,并分別用a~f表示)。下列有關(guān)敘述錯誤的是
A.若a>b、cf,說明生長素由向光側(cè)移向了背光側(cè)C.若ce,則說明在單側(cè)光照射下,既有向光側(cè)生長素向背光側(cè)轉(zhuǎn)移,又有 向光側(cè)生長素被分解D.若e=f,且丁向光彎曲生長,則植物向光源生長還可能與其他物質(zhì)有關(guān)
[題后提升] 關(guān)于植物向光性的原因有以下三種解釋:解釋1:單側(cè)光照射下,向光側(cè)的生長素向背光側(cè)橫向轉(zhuǎn)移。解釋2:單側(cè)光照射下,向光側(cè)的生長素被分解。解釋3:單側(cè)光照射下,抑制生長的物質(zhì)分布不均勻。
若解釋1正確,則a、b、c、d四個瓊脂塊中生長素的含量關(guān)系為_________。
若解釋2正確,則a、b、c、d四個瓊脂塊中生長素的含量關(guān)系為__________。若解釋3正確,則a、b、c、d四個瓊脂塊中生長素的含量關(guān)系為___________。

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第1節(jié) 植物生長素

版本: 人教版 (2019)

年級: 選擇性必修1

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