3.1 植物生长素的发现 学案1(人教版必修3)

第1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。

1．动物激素是由内分泌腺(或内分泌细胞)分泌的化学物质，弥散到体液中，随血液流到全身，作用于靶器官、靶细胞，使细胞内原有的生理活动发生变化。

2．动物的生长激素是由垂体产生并分泌的，其化学本质是蛋白质(或多肽)。

3．如图表示单子叶植物的胚芽鞘和胚芽，胚芽鞘实际上是植物的第1片叶，从图中可以看出它对胚芽起保护作用，由于胚芽鞘中含有叶绿体，由此可推知其出土后能够进行光合作用。

4．物质跨膜运输的方式中，能逆浓度梯度运输的是主动运输，这种运输方式的条件是需要载体蛋白协助、消耗能量。

课堂导入古人有诗：“满园春色关不住，一枝红杏出墙来”。

推测植物的这种特性与环境因素光照有关。

这说明人们很早就发现了植物有朝向光源生长的特性，经过人们长期的探索与研究，发现植物的这种特性与生长素有关。

人们是怎样发现生长素的呢？生长素在植物体内是怎样产生、运输和分布的呢？探究点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．这种“影响”究竟是什么呢？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，请根据图示实验的操作与结果回答相关问题。

(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，该实验的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？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．(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15 min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。

探究点二 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――→经一系列反应生长素。

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。

小贴士 形态学的上端与下端的辨别方法地上部分⎩⎪⎨⎪⎧ ①层次越高的枝条相对下面枝条为形态学的 上端②以树干中轴为基准，同一枝条距中轴越远的 为形态学的上端地下部分⎩⎪⎨⎪⎧ ①以地面为基准，距地面越深的根为形态学的 上端②以主根中轴为基准，同一侧根距中轴越远的 为形态学的上端3．生长素的分布(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。

归纳提炼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)如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。

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________部位产生了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_______________________________________________________________________________________________________________________________。