高中生物第1轮总复习 第6讲 生长素的发现及生理作用课件 湘教版必修3（湖南专版）

（变量梯度设置的实验应用）【例1】生长素的主要作用是促进细胞纵向伸长，其作用机理如图所示，请回答下列问题：(1)生长素作用的第一步是与细胞膜上的受体结合，形成“激素受体复合物”，这一过程体现了细胞膜的_功能。(2)被激活的“激素受体复合物”能引起内质网释放Ca2，Ca2促使细胞内的H以_的方式运往细胞外，增加了细胞壁的延展性，使细胞壁对细胞的压力减小，导致细胞吸水、体积增大而发生不可逆增长。细胞在生长过程中体积变化最大的细胞器是_。实验发现，细胞在持续生长过程中，细胞壁的厚度能基本保持不变，出现这种现象的原因是由于_(填细胞器)为细胞壁添加了新的成分。(3)此外，Ca2还能激活细胞中的转录因子，它进入细胞核后，能引起_酶催化mRNA的合成。(4)生长素促进根系生长的最适宜浓度要比茎低得多，稍高浓度的生长素能促进乙烯的生物合成，从而抑制了根的伸长，这说明生长素的作用具有_。(5)科学家研究发现紫外线可以抑制植物生长，原因是紫外线增加了植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性，从而促进了生长素氧化为3亚甲基氧代吲哚，而后者没有促进细胞伸长的作用。现在提供生长状况相同的健康的小麦幼苗若干作为实验材料，请完成下列实验方案，以验证紫外线抑制植物生长与生长素的氧化有关。步骤1：将小麦幼苗平均分为甲组和乙组。步骤2：给予甲组_光照，给予乙组_光照。步骤3：观察两组幼苗的_并测量_的含量。预测实验结果及结论：_。 【解析】(1)细胞膜上有接受激素的受体，能特异性地与激素结合，在此过程中要通过细胞膜的识别功能才能完成。(2)离子以主动运输的方式通过细胞膜；细胞生长过程中，液泡的体积不断增大，细胞壁的形成与高尔基体有关。 (3)mRNA的合成需要RNA聚合酶。(4)生长素具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。 【答案】(1)识别(信息传递)(2)主动运输液泡高尔基体(3)RNA聚合(4)两重性(5)适宜的可见光同等强度的可见光和一定强度的紫外光高度(生长状况和高度)两组植株中3亚甲基氧代吲哚甲组植株生长，高于乙组，甲组中3亚甲基氧代吲哚含量少于乙组 二、生长素的运输 1运输方式是主动运输(需载体，要耗能)。 2运输方向： (1)极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从植物的形态学上端向下端运输(茎是由茎尖到基部，根也是由根尖到基部)，而不能向相反的方向运输，其他植物激素则无此特点。 (2)横向运输：只有尖端才具有横向运输，从而导致生长素在尖端分布不均匀，而尖端以下部位不能横向运输。 (3)非极性运输：在成熟组织中，可以通过筛管进行非极性运输。 3分布：生长旺盛的部位。【例2】(双选)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，为了探究该幼苗向光生长的原因，将其直立生长的胚芽鞘尖端切下，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()ADA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B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C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D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 【解析】题中提示向光生长的原因有两种可能：一是生长素因单侧光照射而分布不均匀，二是生长抑制物分布不均匀。如果a、b两侧生长素含量基本相等，则说明弯曲生长与抑制物有关，原因可以确定；如果a侧生长素含量比b侧高，说明弯曲生长与生长素分布不均匀有关，但无法确定抑制物是否发挥作用。 三、生长素的作用机理 生长素促进植物生长是通过促进细胞伸长而实现的。生长素之所以能促进细胞伸长，一方面是因为生长素能诱导细胞壁酸化，使细胞壁松弛，可塑性增加；另一方面是因为生长素可促进细胞中RNA和蛋白质的合成，从而促进原生质增多和新的细胞壁物质形成。 四、植物茎向光性产生的原因(如下图) 1生长素的极性运输：形态学上端形态学下端。这里形态学的上端对茎是指近顶芽的部位，对根则是指近根尖顶端的部位。 2生长素两种运输方向的原因不同：极性运输是由植物的遗传特性决定的，横向运输则是单侧光或重力等引起的。 3单子叶植物特别是禾本科植物幼苗出土时，茎是光秃秃的，既没有叶，也没有芽，所看到的部分就是胚芽鞘。它是胚芽外的锥形套状物，为胚体的第一张叶，在种子萌发时，胚芽鞘保护胚芽出土时不受损伤，随后为胚芽所突破。其结构简单。常被作为研究各种生长过程的材料。 4胚芽鞘大约1 cm长，其尖端通常指的是前端2 mm。平时说弯曲的部位是尖端以下的一段，这个“一段”不是离尖端很远的地方(离尖端1 cm以内)，尖端能感光，而尖端以下不具有感光性。 5有光、无光、单侧光或重力等并不影响生长素的产生，只影响生长素的分布。 6生长素对果实的形成，只促进子房壁发育，并不改变果实的遗传物质。 7生长素能透过琼脂，但不能透过塑料、云母片或玻璃等。 8与尖端有关的结论 (1)产生生长素的部位在尖端，而发生生长及弯曲部位在尖端以下的伸长区。 (2)感受光照的部位是尖端，但生长素产生的多少与尖端是否感受光照无关。 (3)横向运输只在尖端 9学生注意理解下面四个图 【例3】下图是燕麦胚芽鞘尖端在不同的光照条件下，经过一定时间后，定量测定琼脂块中生长素的含量，就测定结果进行分析，正确的是() A光照抑制生长素的合成 B光照引起生长素向下运输 C单侧光引起生长素向背光侧运输 D光照促进生长素的合成 C 【解析】第三、四图对照可知光不抑制生长素的合成，也不是引向下运输的因素；第一、二、三图对照可知，光并不能促进生长素的合成，而只是单侧光引起生长素向背光侧的横向运输。1植物的向性运动：植物体受单一方向的外界刺激引起的定向运动。植株整体体现可以分为：(1)植物幼苗的向光性，即顶端分生组织生长过程中体现出向光生长；(2)根的向重力性，即在重力影响下向向心力方向生长；(3)根的向化性，即由于某些化学物质在植物周围分布不均匀引起的生长。如：植物的根部是朝向肥料较多的土壤生长。(4)根的向水性：当土壤中水分分布不均匀时，植物的根有趋向较湿的地方的特性。2植物向性运动的原因：植物向性运动与植物体内的特殊化学物质生长素的调节有关。3在高等植物中，生长素的运输包括两个系统：(1)需能的，单方向的极性运输系统。生长素的运输是一种主动运输过程；其运输速度比物理扩散速度约大10倍；在缺氧条件下生长素的运输会受严重阻碍；它可以逆着浓度梯度运输；只能从形态学上端向形态学下端运输，不能颠倒过来运输。(2)被动的，通过韧皮部的，无极性运输系统。运输速度大约12.4 cm/h，生长素在植物体内可以横向运输。 一、理论归纳1概述变量梯度指自变量相邻两次取值之间的差值大小，即自变量每次变化的幅度。生物实验中常见的变量梯度有pH梯度、温度梯度、浓度梯度等。2注意事项(1)在合适范围内取值：生物体或细胞生活在特定的环境中，研究某因素对生物或细胞的影响时，自变量应在它能发挥作用的范围内取值。如确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度，生长素浓度应在1012 mol/L108 mol/L范围内，变量梯度应相差一个数量级。(2)梯度大小设置要适宜：梯度过小，看不出变化，实验组数增多，增加了操作难度；梯度过大，实验结果不准确。如研究过氧化氢酶的最适pH，预测其数值应在7.0左右，pH梯度设为0.4，即共做五组实验，其缓冲液pH分别为6.2、6.6、7.0、7.4、7.8。(3)根据实验目的确定变量梯度的大小。若进行定性分析，梯度设置可稍大些。如探究温度对光合作用的影响，一般情况下植物在30 左右时，光合作用最强。我们既要研究温度降低时光合作用强度的变化，也要研究温度升高时的变化，温度梯度可设置为0 、10 、20 、30 、40 。若要进行定量分析，梯度设置应小些。如探究光合作用的最适温度，温度梯度可设置为24 、27 、30 、33 、36 。二、演练某生物兴趣小组开展“探究生长素类似物(萘乙酸)促进苹果插条生根的最适浓度”的研究。他们已配制浓度为100 mg/L的萘乙酸水溶液。请回答下列问题：(1)采用何种测定指标来确定某浓度是促进苹果插条生根的最适浓度？ (只要一种指标)。(2)材料和用具：生长旺盛的苹果一年生枝条、蒸馏水、量筒、烧杯、花盆、细沙、剪刀。根的长度(或根的数目)(3)写出实验的主要步骤用蒸馏水稀释浓度为100 mg/L的萘乙酸水溶液，配制成不同浓度梯度的溶液。 。 。将苹果的一年生枝条分成相应等份，枝条的基部分别浸泡在不同浓度梯度的萘乙酸水溶液中几小时甚至一天(时间长短不作要求，但浸泡时间要相同)取出，分别插入相应花盆的细沙中，在湿度、温度等条件适宜且相同的环境下培养(只要答到相同的适宜的环境中即可)，定期测量和记录各花盆中插条生根的长度(或根的数目)整理数据得出结论。(4)设计一张表格用于实验时记录数据。 1.(2010重庆)将一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在温、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内，从下图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置，此时，幼苗的生长情况是( ) B A根水平生长，茎向上弯曲 B根水平生长，茎向下弯曲 C根向下弯曲，茎向上弯曲 D根向下弯曲，茎向下弯曲【解析】此题为识图题，但图形是书上没有的，是原创的，这就更加考查学生的识图理解能力了。结合文字和图形可知，玉米幼苗固定在支架上，而光源随暗室同步缓慢匀速旋转，表面上是均匀光照而实际是单侧光；表面上植物的茎在上、下方要受重力影响有差别，而实际上因缓慢匀速旋转，各方向受重力影响相同，所以植物的茎只受单侧光的影响而不受重力影响，生长素向背光侧横向运输而多于向光侧，此时两侧的生长素的浓度都是促进生长的，背光侧的生长素浓度更有利于植物细胞的纵向伸长，故茎向光(下方)弯曲生长。同理植物的根不受重力的影响而水平生长。所以答案B正确。 2.(2010浙江)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是( )B【解析】生根、发芽主要受生长素和细胞分裂素的比例影响。生长素容易诱导生根，细胞分裂素多容易诱导发芽。无根幼苗自身可以合成生长素，但不能产生细胞分裂素，因此只生根不发芽。所以答案为B。 3.(2010全国卷)从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽)。自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后，观察到半边茎向外弯曲生长，如图所示。若上述黄化 苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，推测出现该现象的两种可能原因。原因1是 。原因2是 。内侧细胞中的生长素浓度比外侧高，所以内侧细胞生长较快内外两侧细胞中的生长素浓度相同，但内外侧细胞对生长素敏感性不同，该浓度的生长素更有利于内侧细胞的生长【解析】本题主要考查学生的理解能力、实验与探究能力和综合运用能力，考查植物的激素调节等相关知识。从题干上来看，(1)幼茎段无叶无侧芽，暗示我们不会再有新的生长素产生；(2)黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高，暗示我们只考虑低浓度的促进效应，不考虑高浓度的抑制效应；(3)仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，暗示我们不能把造成这一现象的原因单纯归结为内外两侧的细胞吸水膨胀不同引起的。从图示的情形可以推测出来，应该是半边茎内侧细胞生长比外侧快形成的；而造成这一结果的原因则可能是：(1)内侧生长素浓度比外侧高，这可能与内侧细胞和外侧细胞的吸水能力不同有关；(2)内外两侧细胞内生长素的浓度是相等的，但是内外两侧细胞对生长素的敏感程度不一致；(3)其他合理的原因。 4.某同学用青菜的幼苗进行了四项实验，如下图所示。下列说法不正确的是( )A实验对照可以证明植物生长具有向光性B实验进行一段时间后，青菜叶片发黄的原因是无光条件下叶绿素不能合成C实验的生长结果只能证明根具有向地性D实验的目的是起对照作用C 【解析】此题创新之处在于给出实验装置让学生分析实验设计和分析结论，此类题要抓住设计实验的关键原则：对照原则和单一变量原则，然后通过实验结果分析结论。上图中的四个装置组合起来可以证明单侧光和重力引起的向性运动。以或作对照，证明植物具有向光性，以作对照，证明植物根具有向重力性(向地生长)和茎具有负向重力性(背地生长)。中的青菜叶片由于得不到光照而无法合成叶绿素，所以表现黄色。而C选项是错误的，该实验还能证明茎的生长具有背地性。 5.(双选)下列实例中，能体现生长素作用的两重性的是( ) A顶端优势 B根的向地性 C茎的向光性 D茎的背地性【解析】只有生长素同时发挥促进和抑制作用时才能体现生长素的两重性。顶端优势中，顶芽生长受到促进，侧芽生长受到抑制。由于根对生长素敏感性强，所以近地侧受到抑制，远地侧受到促进。 AB 6.(双选)科学家做过如下的试验：a.把不含生长素的两小块琼脂放在燕麦胚芽鞘下端(如下图所示)。b.去胚芽鞘尖端，把含生长素的琼脂小块放在一段燕麦胚芽鞘形态学上端，把另两小块不含生长素的琼脂小块作为接受块放在下端；c.把一段燕麦胚芽鞘倒转过来，把形态学上端朝下，做与b同样的试验。三个试验都以单侧光照射。经过一段时间后，分析接受块、的成分变化，下列叙述正确的是( )ADA含生长素比多，含生长素与一样多B含生长素比多，含生长素比多C在小块中，含生长素最多D生长素含量之和比中生长素含量之和多【解析】由于生长素的横向运输使含生长素比多；b中无胚芽鞘尖端，单侧光不起作用，则含生长素与一样多；c中燕麦胚芽鞘倒转过来，、中无生长素。 7.为证明光照和重力两种因素对生长素在植物体内的分布哪个影响更大，某研究性学习小组进行了如下探索：材料用具：品种、大小相同的萌发玉米种子若干，空易拉罐四个，沙土，不透光的牛皮纸，剪刀等。方法步骤：(1)取四个空易拉罐，分别剪去顶盖，装入湿润沙土并分别标号(甲、乙、丙、丁)；在每个易拉罐内植入三颗玉米种子，放在温度适宜的阴暗处培养，待幼苗长到2 cm左右时备用。(2)将甲、乙、丙、丁均用不透光的牛皮纸包严(留出幼苗生长的足够空间)放在实验台上，甲、乙直立放置，在乙装置的一侧开一个直径为1 cm左右的小口，在它们的侧面0.5 m处用100 W的白炽灯连续照射；丙、丁水平放置，在丙装置的正对地面处开一个直径为1 cm左右的小口，在它们的下方0.5 m处用100 W的白炽灯连续照射(装置如图所示)；甲、乙、丙、丁的其他条件相同。单侧光照使生长素在背光一侧分布较多，使玉米幼苗实验现象：两昼夜后，甲直立生长；乙向光弯曲生长；丁向上弯曲生长；丙也向上弯曲生长，但与丁相比，弯曲度要小一些。请根据实验现象分析原因并得出结论：(1)由甲、乙装置内的玉米幼苗生长情况可知，玉米幼苗具有 的特性，最可能的原因是 。弯向光源生长茎的背光侧的组织生长较快(2)由甲、丁装置内的玉米幼苗生长情况可知，玉米幼苗具有 的特性，最可能的原因是 。(3)对照丙、丁装置内的玉米幼苗生长情况可知： 。继续探究：(4)如果实验开始后使整个实验装置失去重力，甲、乙、丙、丁四个装置中幼苗的生长方向将是：甲 ，乙 ，丙 ，丁 。向背地方向生长在重力影响下，生长素在近地侧分布较多，使玉米幼苗茎的近地侧的组织生长较快重力对生长素分布的影响大于光照对生长素分布的影响直立生长弯向光源生长弯向下生长水平向前生长 【解析】由甲、乙装置内的玉米幼苗生长情况可知，玉米幼苗具有向光性，这主要与单侧光照引起生长素分布不均有关；由甲、丁装置内的玉米幼苗生长情况可知，玉米幼苗具有向背地方向生长的特性，这主要是受重力影响；由丙、丁装置内的玉米幼苗生长情况可知，重力对生长素分布的影响大于光照对生长素分布的影响，这主要通过观察图中玉米幼苗生长弯曲程度而推知。若整个实验装置处于失去重力状态，即不考虑重力，甲、乙变化不大；但丙幼苗会向下生长，原因是单侧光照引起了生长素分布不均；而丁幼苗则会水平向前生长，原因是失重状态下，植物体生长素分布均匀。