验证生长素的极性运输
备课素材：生长素极性运输的机理2022-2023学年高二上学期生物人教版选择性必修1
生长素极性运输的机理高中生物学选择性必修一植物激素调节介绍，生长素是最重要的植物激素，主要合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子，通过极性运输分配到植物各处组织，调控生长发育——低浓度生长素促进生长，高浓度生长素抑制生长。
生长素的极性运输对生长素的分配至关重要。
那么，生长素极性运输是如何实现的呢？原来，生长素转运蛋白PIN介导生长素极性运输。
19世纪末，英国著名生物学家、进化论的奠基人达尔文在研究植物向性运动时，发现植物胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，胚芽鞘出现向光性弯曲（图1）。
这就是中学生物教科书上被大家广为熟知的达尔文向光性实验。
1928年，荷兰科学家温特证实胚芽鞘弯曲生长是由一类化学物质引起的，并命名为生长素（auxin）。
1946年，科学家从高等植物中首次分离出生长素，其主要成分为吲哚乙酸IAA。
生长素不仅与植物向光性相关，还与植物向地性（向重力性）、向化性（包括向肥性）等相关。
植物受单向的环境刺激而呈现的定向反应统称为向性（tropism）。
这种向性主要是由生长素在植物体内极性分配造成的。
因此，生长素的极性运输在这一过程中就变得非常关键。
图1. 达尔文植物向光性实验示意图生长素极性运输主要依赖于三种定位于细胞膜上的转运蛋白：AUX/LAX家族蛋白、PIN家族蛋白和ABCB家族蛋白，其中生长素外排蛋白PIN起最主要作用。
pin突变体通常表现出相应组织生长素极性运输缺陷的表型，如向光性、向重力性受损等。
PIN如何识别和转运生长素？通过拟南芥PIN3（AtPIN3）在未结合配体（AtPIN3apo）和结合IAA （AtPIN3IAA）两种状态的高分辨率结构解析，发现AtPIN3以二聚体形式存在，每个亚基包含10个跨膜螺旋（TM1–10），TM1–5和TM6–10组成反向重复结构（图2a）。
AtPIN3apo与AtPIN3IAA结构类似，且均为向内开放状态。
高中生物学选择性必修1P95【思维训练】“验证植物生长素的极性运输”教学设计
选择性必修1P95【思维训练】“验证植物生长素的极性运输”教学设计一、教学目标1.概述生长素的产生、运输和分布。
2.用实验验证生长素的极性运输，理解极性运输方式。
3.培养学生科学探究能力、实验创新能力，体会科学理论往往在生产实践应用过程中需要探索解决的问题。
二、教学内容基于学生在学习了植物生长素的发现过程的基础上进行实验，验证生长素的极性运输方式。
三、教学策略及过程（一）基本策略验证实验的一般方法和步骤（二）过程1.实验原理：IAA在胚芽鞘内只能从形态学上端向下端运输，不能倒过来运输。
2.实验材料、用具3.实验步骤：（1）切去胚芽鞘尖端和幼苗的其他部分，留下中间一段胚芽鞘，分为A、B两组；（2）将含有生长素的琼脂块分别放在A组胚芽鞘的i形态学上端和B组胚芽鞘的i 形态学下端，将两组胚芽鞘放置在不含生长素的琼脂块上。
（3）一段时间后，将每组下部的琼脂块放在另一段切去胚芽鞘的形态学上端。
4.得出结论：经过一段时间，A组胚芽鞘生长，B组不生长。
说明IAA只能从形态学上端向下端运输。
5.表达交流，分析课本实验的可行性与严谨性。
四、“讨论问题”的参考答案1.不严密，没有考虑到将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
2.结论2不严谨。
没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
3.用过增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验，以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
选择性必修1P49【思维训练】“探究性激素在胚胎生殖系统发育中所起的作用”教学设计一、教学目标1.识别和分析性激素的来源及功能，探讨其在生理和临床中的应用。
二、教学内容1.性激素种类、来源及功能：性激素可根据雌雄不同，分为雌性激素和雄性激素。
睾丸是雄性生殖器官，产生雄性激素，卵巢是雌性生殖器官，产生雌性激素，雄性激素和雌性激素分别能够促进雄性生殖器官的发育和雌性生殖器官的发育，维持第二性征。
2.实验设计：在家兔胚胎生殖系统分化之前，通过手术摘除即将发育为卵巢或睾丸的组织。
2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册 第5章 微专题三 胚芽鞘生长情况分析和生长素相关含答案
2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册第5章微专题三胚芽鞘生长情况分析和生长素相关的实验设计含答案胚芽鞘生长情况分析和生长素相关的实验设计一、不同处理条件下胚芽鞘生长状况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，根离心生长方法归纳“长不长”——有没有；“弯不弯”——均不均例1(2022·江苏邵伯高级中学高二期末)如图所示，a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验，d为一植株被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。
下列对实验结果的描述，正确的是()A．a、b向光弯曲生长，c背光弯曲生长B．a直立生长，b、c向光弯曲生长C．图d中如果固定植株，旋转纸盒，一段时间后，植株向左弯曲生长D．图中如果将纸盒和植株一起旋转，则弯向盒开口方向生长答案D解析图a中玻璃片可以阻止生长素的横向运输，因此两侧生长素含量一致，a直立生长，图b生长素可以透过琼脂片，且有单侧光的照射，所以b向光弯曲生长，图c缺少胚芽鞘尖端的感光部位，但含有生长素的琼脂块放在左侧使尖端下部左侧生长素含量大于右侧，c背光弯曲生长，A、B错误；图d中如果只旋转纸盒，植株不动，只有当纸盒旋转至纸盒开口朝向光，植株才能受到光照，因此胚芽鞘向右弯曲生长，C错误；图d中如果将纸盒和植株一起旋转，那么只有纸盒开口部位受到单侧光照射，因此植株会向盒开口方向生长，D正确。
二、与生长素有关的实验设计1．设计实验：验证横向运输发生在尖端而不是尖端下部。
(1)实验材料：胚芽鞘若干，云母片若干等。
(2)变量分析自变量：发生部位；控制方法：云母片插入；因变量：是否发生横向运输；检测指标：胚芽鞘是否发生弯曲生长。
植物生长素的极性运输载体研究进展_李运合
西北植物学报,2009,29(8):1714-1722Acta Bot.Boreal.-Occident.Sin.文章编号:1000-4025(2009)08-1714-09*植物生长素的极性运输载体研究进展李运合1,孙光明1,吴蓓2(1中国热带农业科学院南亚热带作物研究所,广东湛江524091;2华南理工大学生物科学与工程学院,广州510006)摘要:生长素极性运输在植物生长发育中起重要的调控作用。
植物细胞间的生长素极性运输主要通过生长素运输载体进行调控。
该文对近年来有关生长素极性运输载体,包括输入载体A U X/L A X、输出载体PIN、尤其是新近发现的兼有输入和输出载体功能的M DR/P GP等蛋白家族,以及生长素极性运输中P IN与M DR/PG P蛋白间相互作用关系进行综述。
关键词:生长素;极性运输;输入载体;输出载体中图分类号:Q945.3;Q789文献标识码:AAdvances on C arriers of Plant Polar Auxin TransportLI Yun-he1,SUN Guang-m ing1,WU Bei2(1South Sub tr opical Crop Resear ch In stitute,Chin ese Academy of T ropical Agricultural Science,Zh anjiang,Guangdong524091,C hina;2College of Bioscience and Bioengin eering,South China University of Technology,Guangzh ou510006,China)Abstract:Po lar aux in transpor t(PAT)play s a central ro le in m any plant g row th and developmental proces-ses.Cellular aux in transpo rt is prim arily mediated by PAT carriers.This r ev iew fo cus o n the advances of aux in influx carriers and efflux carriers in recent years,including AUX/LAX and PIN protein families,and especially focus o n m ult-i drug-resistant/P-g lycopr otein(MDR/PGP)protein fam ilies and the functional in-teraction betw een PIN and PGP pro teins in PAT.Beside that,this review also indicated some pr oblem s a-bout PA T resear ch and one of the im por tant study fields in the future.Key words:aux in;polar aux in tr ansport;influx car riers;efflux carriers高等植物不能逃离对其不利的环境,只有通过改变自己的生长发育进程来适应外界环境的刺激(光、重力等),以更好地获得水分、光照等来维持正常生长发育。
生长素的极性运输
生长素的极性运输林科院 9310031 傅建平摘要生长素的极性运输与植物生长发育密切相关并受许多因素调控，研究植物生长素的极性运输具有十分重要的意义。
本文综述了生长素极性运输的研究进展情况。
关键词生长素极性运输抑制剂输出载体输入载体生长素是第一个被发现的植物激素。
生长素在植物叶原基、幼叶以及发育的种子等部位合成，沿茎或根进行传输。
生长素在茎切段试验和胚芽鞘试验中表现刺激细胞伸长生长，它的主要生理作用还包括诱导不定根发生促进维管束分化、控制向性生长和顶端优势，以及调节植物开花坐果等生理过程。
在植物茎尖合成的生长素需要通过极性运输到达靶细胞才能调节植物的生长和发育, 因此生长素极性运输广泛参与植物的叶片发育、花的分化、维管的分化、胚胎发育、光形态建成以及侧根的发育等。
早期对生长素极性运输的研究主要采取施加极性运输抑制剂如NPA、HFCA、TIBA、CA的方法。
后来通过对生长素极性运输突变体的研究, 从分子水平上为生长素极性运输的化学渗透偶联学说提供了新的证据, 进一步发现了极性运输与植物的生长发育现象之间的联系。
1生长素的极性运输特点生长素的极性运输是指生长素在植物体内由形态学的上端向形态学的下端单向运输的现象。
在高等植物茎中, 生长素由茎尖合成位点极性运输到茎基部的作用位点。
生长素极性运输具有依赖于能量、需要O2、对温度敏感、随年龄增加而减弱等生理特点,是一种需要消耗代谢提供能量的主动运输。
其运输的速度比维管系统中的运输速度慢得多。
极性运输需要消耗能量, 可逆浓度梯度运输。
一些化合物如TIBA和NPA等能抑制生长素极性运输, 缺氧会严重地阻碍生长素的运输。
此外, 生长素又有自动抑制现象, 即先发育的器官通过其合成并向外输出的生长素抑制后发育期器官生长素的输出。
2 极性运输处于主导地位从整体组织看, 生长素的移动方向是向基性的。
极性运输与能量消耗有关, 它包括生长素从上部细胞的透出和向下部细胞的透入, 透入时几乎不受代谢抑制剂或缺氧等因素的影响, 而透出却明显地受这些因素阻碍。
极性运输实验报告
1. 理解植物生长素在植物体内的极性运输现象；2. 掌握观察植物生长素极性运输的方法；3. 了解生长素极性运输在植物生长发育中的作用。
二、实验原理生长素是植物体内的一种重要激素，它对植物的生长发育具有调控作用。
生长素在植物体内的运输具有极性，即从形态学上端向下端运输，这是由遗传物质决定的。
本实验通过观察植物茎尖生长素向下运输的现象，验证生长素极性运输的存在。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：植物茎尖、蒸馏水、碘液、显微镜等；2. 实验仪器：烧杯、试管、滴管、剪刀、镊子、显微镜等。
四、实验步骤1. 将植物茎尖剪下，放入装有蒸馏水的试管中，浸泡一段时间；2. 将浸泡后的茎尖取出，用镊子夹住茎尖，将其放入装有碘液的烧杯中，观察茎尖颜色的变化；3. 在显微镜下观察茎尖横切面的颜色变化，记录观察结果；4. 将茎尖横切面置于显微镜下，观察生长素在茎尖内的运输方向；5. 分析实验结果，验证生长素极性运输的存在。
五、实验结果与分析1. 实验结果：浸泡后的茎尖在碘液中呈现蓝色，说明生长素在茎尖内分布不均匀；2. 在显微镜下观察茎尖横切面，发现生长素在茎尖内的运输方向为从形态学上端向下端；3. 分析：实验结果验证了生长素极性运输的存在。
生长素在植物体内的运输具有极性，这与遗传物质决定的运输途径有关。
生长素在茎尖内的运输方向为从形态学上端向下端，这与植物生长发育的需求密切相关。
本实验通过观察植物茎尖生长素向下运输的现象，验证了生长素极性运输的存在。
生长素极性运输在植物生长发育中起着重要作用，它有助于植物体内激素的分布和调控，进而影响植物的生长发育。
七、实验讨论1. 实验过程中，茎尖浸泡时间的长短对实验结果有一定影响。
浸泡时间过长，可能会导致生长素在茎尖内分布不均匀，影响实验结果；2. 实验过程中，茎尖横切面的厚度也会影响观察结果。
横切面越薄，观察到的生长素运输现象越明显；3. 本实验验证了生长素极性运输的存在，但实验过程中并未涉及生长素极性运输的具体机制。
高中生物 每日一题 3.1 植物生长素的发现高二全册生物试题
德钝市安静阳光实验学校第1节植物生长素的发现知识点归纳1．达尔文实验（1）发现问题：植物的向光性，即在________的照射下，植物朝向________方向生长的现象。
（2）进行实验取材条件操作及现象金丝雀虉草的______________________照射（3）得出结论：_______________使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”，当这种“影响”传递到下部伸长区时，会造成背光面比向光面________，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
2．鲍森·詹森实验（1）实验过程及现象①实验一（如图所示）处理：切去________+单侧光。
现象：________________。
②实验二（如下图所示）处理：胚芽鞘尖端和下面部分之间插入琼脂片+单侧光。
现象：________________。
（2）结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过________传递给下部。
3．拜尔实验（1）实验过程及现象（如下图所示）处理：切去胚芽鞘尖端移至左（或右）侧+黑暗。
现象：________生长。
（2）结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的“影响”________________________造成的。
4．温特实验实验组对照组图示处理把_______________的琼脂块放于切把_______________的琼脂块放于切去尖端的燕5．生长素的本质1946年科学家从高等植物中分离并鉴定出生长素的化学本质为_________。
6．生长素的产生：主要的合成部位是幼嫩的________和发育中的________，合成原料是________。
7．生长素的分布：生长素相对集中地分布在________的部分，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
8．生长素的运输：（1）极性运输：只能从________运输到________，而不能反过来运输，即只能单方向运输。
（2）非极性运输：发生在成熟组织的________。
植物生长素极性运输调控机理
VS
质子泵与极性运输的关系
质子泵的活性可以影响生长素的极性运输 。当质子泵活性增强时，氢离子浓度增加 ，导致细胞内生长素与氢离子的结合增加 ，从而促进生长素的极性运输。相反，当 质子泵活性降低时，氢离子浓度降低，生 长素极性运输受到抑制。
细胞骨架与极性运输的关系
细胞骨架的作用
细胞骨架是指由蛋白质纤维组成的细胞内部 结构网络，它能够维持细胞的形态和结构， 同时也参与细胞的物质运输和信号传导。
技术创新与产业发展的紧密结 合
通过技术创新和产业发展，将植物生长素极性运输调控 机理的研究成果应用于农业、园艺、林业等领域，推动 相关产业的可持续发展，提高经济效益和社会效益。
THANKS FOR WA、羟基化等修饰，这些修饰可影响生长素的极 性运输和活性。
极性运输相关基因的表达与调控
基因表达
植物体内有一系列与生长素极性运输相关的基因，这些基因在特定的组织和细胞 中表达，控制生长素的运输方向。
调控
基因表达受到多种因素的影响，包括激素、营养物质、环境等，这些因素可调节 生长素的极性运输。
细胞间生长素梯度的形成与维持
要点一
形成
要点二
维持
在植物体内，生长素在细胞间进行极性运输，形成生长素 浓度梯度。
细胞通过调节生长素的合成、修饰和转运等过程，维持细 胞间生长素梯度的稳定，以保证植物的正常生长。
CHAPTER 03
植物生长素极性运输的细胞 生物学机制
生长素极性运输的跨膜转运
01
生长素的跨膜转运
生长素极性运输受到多种信号分子的 调控，这些信号分子之间如何相互作 用、相互调节，以及它们对生长素极 性运输的精确调控机制仍需进一步研 究。
03
探讨生长素极性运输 与植物发育的关系
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验证生长素的极性运输
一、教学设计思想
通过前面的学习，学生已知道植物生长素的发现过程，因而这次实验，是让学生体验发现生长素的过程和方法。
本实验研究最好以小组为单位进行，学生可自愿结合组成若干小组，要求选出小组长负责本组的研究工作。
二、教学目标
1、知识目标：概述植物生长素的发现过程，理解生长素的极性运输方式。
2、能力目标：
（1）学习用实验验证的方法来验证生长素的极性运输
（2）学会验证实验的一般方法和步骤。
3、情感态度和价值观目标：
（1）培养学生科学探究能力，实验创新能力。
（2)通过实验过程中小组之间的合作，培养协作精神。
（3）体会科学理论往往在生产实践应用过程中需要探索解决的问题。
三、教学重点：概述植物生长素的发现过程，理解生长素的极性运输方式。
四、教学难点：掌握验证实验的一般方法和步骤。
五、学情分析
本实验是基于学生在学习了解植物生长素的发现过程的基础上进行实验的。
学生往往比较有积极性，将课本上的科学知识融入具体的生活生产中这就是实验的出发点，即全面展示这节课的知识点，又要学生保持强烈的好奇心和求知欲，还原于生活，创设模拟科学家解决问题的方法。
六、课前准备：
加拿大飞蓬幼苗，琼脂块，生长素
七、教学过程：
（一）、目的要求：
1、学会验证性实验的一般方法和步骤，培养科学探究能力，提高创新思维能力。
2、学会用验证的实验方法来验证生长素的极性运输。
3、理解生长素的极性运输，体会科学理论在应用到生产实践的过程中，往往也有许多要探索的问题。
（二）、实验原理：生长素(IAA)在胚芽鞘内只能从形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输
（三）、实验材料：加拿大飞蓬幼苗
（四）、实验用具：琼脂块，生长素
（五）、方法步骤：
(l)准备加拿大飞蓬幼苗，切去胚芽鞘尖端和幼苗的其他部分，留下中间一段胚芽鞘，分为A、B两组。
(2)将含有生长素的琼脂块分别放在A组胚芽鞘的形态学上端和B组胚芽鞘的形态学下端，将两组胚芽
鞘放置在不含生长素的琼脂块上。
（放置如图）
(3)-段时间后，将每组下部的琼脂块放在另外一段切去尖端的加拿大飞蓬胚芽鞘的形态学上端。
（六）得出实验结论
经过一段时间，A组胚芽鞘弯曲生长，B组胚芽鞘既不弯曲也不生长。
生长素(IAA)在胚芽鞘内只能从形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输。
（七）、表达与交流
实验小组每一个成员写出自己的实验报告，并汇报探究实验过程和结果、经验、教训、体会以及在科学态度、方法、精神上的收获。
（八）、进一步探究
鼓励学生进行扩展性试验和探究，在课外完成，学生互相讨论合作确定进一步探究的内容，教师给予指导，给学生更大自主性。
如：处理的时间不同，生长素浓度的不同，环境温度的不同等时加拿大飞蓬幼苗的胚芽鞘弯曲程度。
（九）、实验注意事项：
注意多次观察植株的变化，生长素的浓度应保持一致。