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(共34张PPT)
第5章 植物生命活动的调节
第 1 节 植物生长素(1)
实验组
对照组
第 1 节 植物生长素
学习目标
第5章 植物生命活动的调节
(第1课时)
1.生长素的发现过程
①达尔文父子的实验 ②詹森实验③拜尔实验
④温特实验 ⑤生长素的化学本质;⑥总结
2.植物产生向光性的原因
①实验设计;②植物激素;③植物激素与动物激素的不同
(第2课时)
3.生长素的合成 运输和分布
4.生长素的生理作用
问题探讨
讨论
1.图中植物的生长方向有什么特点？
图中是一株放在窗台久不移动的盆栽植物。
向着光源生长的植物
弯向窗外生长。
2.可能是哪种因素刺激引发了这株植物的形态改变？植物对这种刺激的反应有什么适应意义？
长时间的单侧光照射；
意义:可以使植物获得更多的阳光,从而可以通过光合作用合成更多的有机物,满足自身生长发育的需求。
3.这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？
幼嫩部分。
向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
植物生长素的发现历程
方法：假说--演绎法
发现问题：植物向光生长的原因是什么？
假说
演绎
提出假说：某种“影响”
实验验证：
19世纪末，达尔文父子
1913年，鲍森 詹森
1918年，拜尔
1926年，温特(命名生长素)
1946年，提取分离：生长素
总结结论：P92,第二段
1934年，人尿中分离;
1946年, 高等植物中分离
植物生长素的发现历程
1.达尔文父子的实验(19世纪末)
1)发现并提出问题
在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫作向光性。
植物具有相关性的原因是什么？
2）实验探究
①实验材料
单子叶植物(特有)，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物叫作胚芽鞘。
它能保护生长中的胚芽。胚芽萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用。
胚芽鞘
植物生长素的发现历程
1.达尔文父子的实验(19世纪末)
锡箔罩
①
②
③
④
向光弯曲生长
直立生长
不生长不弯曲
向光弯曲生长
思考1.哪些组可以形成对照实验？各对照实验的自变量是什么？通过对照，能分别得出什么结论？
2）实验探究
②实验过程及结果
植物生长素的发现历程
1.达尔文父子的实验(19世纪末)
①
②
③
④
①与②对照
自变量：
有无尖端
向光性与胚芽鞘尖端有关。
结论：
①与②对照
①与③对照
自变量：
尖端是否感光
结论：
向光性与尖端感受单侧光有关。
①与②对照
①与④对照
③与④对照
尖端下部是否感光
结论：
向光性与尖端下部感受单侧光无关。
自变量：
自变量：
感光部位
结论：
感受单侧光引起向光性的是尖端。
小组讨论分析：哪些组可以形成对照实验？各对照实验的自变量是什么？通过对照，能分别得出什么结论？
2）实验探究
③实验结论
植物生长素的发现历程
1.达尔文父子的实验(19世纪末)
①
②
③
④
1
感光部位在尖端，弯曲生长与尖端有关。
2
弯曲部位是尖端的下面一段。
2）实验探究
③实验结论
1、遮盖胚芽鞘尖端和它下面的一段的目的是什么 （教材P91侧旁思考）
采用排除法，观察某一部分不受单侧光刺激时胚芽鞘的反应，从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。
2、该实验控制自变量的方法是
“减法原理”
植物生长素的发现历程
1.达尔文父子的实验(19世纪末)
记号笔
实验材料：
若干玉米胚芽鞘
直尺
讨论:有人认为，伸长部位在尖端，还有人认为，伸长部位在尖端下面一段，如何设计实验证明？（要求黑暗条件下培养）
植物生长素的发现历程
预期实验结果
胚芽鞘生长并弯曲的部位是_________________
尖端下面的伸长区
讨论:有人认为，伸长部位在尖端，还有人认为，伸长部位在尖端下面一段，如何设计实验证明？（要求黑暗条件下培养）
植物生长素的发现历程
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。（教材P91）
显微证据
小结：
感受单侧光的部位是：______
伸长生长的部位是：_________
弯曲的原因是:___________________
④达尔文的推测(实验结论)
尖端
尖端下部
背光侧比向光侧细胞生长快
思考2:如何解释弯曲生长呢？
植物生长素的发现历程
感光
部位
弯曲生长
部位
推测
结论1：胚芽鞘的生长弯曲与尖端有关
疑问：为什么尖端感光后会影响到下部生长弯曲呢？
结论2：胚芽鞘的感光部位在尖端
现象：发生弯曲生长 的部位是尖端下部
尖端产生了某种影响，传到下部
下部弯曲生长是因为背光侧生长的快（尖端产生的影响在下部分布不均）
植物生长素的发现历程
琼脂，学名琼胶，是从海藻中提取出来的一种多糖。琼脂无色、无固定形态，溶于热水。在食品工业中应用广泛，如冰淇淋、果冻、糕点、软糖等，亦常用作细菌培养基。
其特点是具有凝固性、扩散性和转移性。
云母是云母族矿物的统称，是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐，层状结构。晶体呈假六方片状或板状。
其绝缘、可透光、不透化学物质。
植物生长素的发现历程
2.鲍森 詹森实验(1913年)
推测1：尖端产生了某种影响，传到下部
如何验证？
备选材料:
胚芽鞘若干、单侧光源、刀片、不透水的云母片、透水的琼脂片等
植物生长素的发现历程
2.鲍森 詹森实验(1913年)
推测1：尖端产生了某种影响，传到下部
自变量：
因变量：
尖端与下部的联系是否被阻断
胚芽鞘是否向光生长弯曲。
结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂块传递给下部。
①
②
向光弯曲生长
不生长不弯曲
植物生长素的发现历程
2.鲍森 詹森实验(1913年)
①
②
向光弯曲生长
不生长不弯曲
思考3.根据探究实验的对照原则，詹森的实验是否完整？
如不完整，该如何补充实验
结论：琼脂块对实验无影响。
没有形成单一变量，无法排除“琼脂片可能导致胚芽鞘生长”的结论
琼脂片/云母片
③
不生长不弯曲
推测2：弯曲生长的原因是尖端产生的影响在下部分布不均
自变量：
因变量：
尖端放置的位置。
尖端下部弯曲生长的方向。
汉水丑生侯伟作品
如何验证？
植物生长素的发现历程
3.拜尔实验(1918年)
黑暗条件
向左弯曲生长
向右弯曲生长
结论：胚芽鞘弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
排除光照可能对实验结果造成的干扰。
因为该影响在向光一侧和背光一侧（浓度分布）存在差异，因而引起两侧的生长不均匀。
詹森和拜尔的实验初步证明：胚芽鞘尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质在胚芽鞘尖端以下部位的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
植物生长素的发现历程
思考4:顶端产生的“影响”能传到下部，那么它为什么能使得伸长区两侧生长不均匀呢？(教材91相关信息)
植物生长素的发现历程
4.温特实验(1926年)
因变量：
琼脂块是否接触过尖端。
去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长。
结论：胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质，这种化学物质在尖端下部分布不均，导致弯曲生长。
温特将其命名为生长素。
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
自变量：
向右弯曲生长
不生长
植物生长素的发现历程
4.温特实验(1926年)
实验组
对照组
①设置对照组的目的
排除琼脂片本身的化学
物质对胚芽鞘的影响
②在放置琼脂块前，要将其去掉
尖端的胚芽鞘在蒸馏水中侵泡
一段时间，原因是
去除尖端的胚芽鞘中含有少量的生长素，以去除生长素，排除内源激素对实验的干扰。
进一步证明弯曲的部位在尖端的下段（伸长区）
温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这种物质？他是怎样作出这一推测的？
没有。他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。要得出这样的结论，既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理，还需要一定的想象力。
其他例子：
促胰液素、胰岛素、半保留复制、减数分裂、遗传因子
植物生长素的发现历程
植物生长素的发现历程
5.生长素的化学本质
1934年，科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA）。
由于生长素在植物体内的含量极少，直到1946年人们才从高等植物中将其分离出来，并确定它也是IAA。植物体内还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等与IAA相同效应的物质，它们都属于生长素。
色氨酸
色氨
吲哚乙酸
植物生长素的发现历程
6.总结
植物向光生长的原因
1
外因：单侧光照射
2
内因：生长素的分布不均匀
单侧光照射后导致生长素在胚芽鞘背光侧比向光侧分布多，因而引起两侧的生长不均匀，从而造成向光弯曲。
四个“部位”
胚芽鞘的尖端
尖端以下的部位（伸长区）
1.生长素产生的部位：
胚芽鞘的尖端
2.生长素作用的部位：
3.胚芽鞘感光的部位：
4.胚芽鞘弯曲的部位：
尖端以下的部位（伸长区）
1.由此可以得出什么结论？
思考并完成下面两个问题
生长素的产生不需要光。
思考5.单侧光会影响生长素的分布，会不会影响生长素的合成呢？
2.如何进一步设计实验，研究单侧光导致生长素分布不均的原因？
备选材料：胚芽鞘若干、单侧光源、刀片、不透水的云母片、透水的琼脂片等
植物向光性的原因
假设1、单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素向背光一侧转移，背光侧生长素含量多于向光侧，从而造成向光弯曲。
假设2、单侧光照射下，向光侧的生长素被分解。
植物向光性的原因(教材92页相关信息)
2.如何进一步设计实验，研究单侧光导致生长素分布不均的原因？
备选材料：胚芽鞘若干、单侧光源、刀片、不透水的云母片、透水的琼脂片等
直立生长
向光弯曲生长
植物向光性的原因
将生长素作用下快速表达的基因与某个特定基因（表达产物可显示为蓝色）融合，使生长素作用部位显现为蓝色。(方法:同位素
生长素作用部位（蓝色）
单侧光处理后的拟南芥幼苗
植物向光性的原因
植物产生向光性的经典解释：单侧光照射后，胚芽鞘向光一侧的生长素向背光一侧转移，背光侧生长素含量多于向光侧，从而造成向光弯曲。
科学往往在争议中不断发展：有的学者根据一些实验结果提出，植物向光性生长，是由单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成的。
植物向光性的原因
①生长素的产生部位：_______________。
②感光部位：_______________。
③胚芽鞘弯曲生长部位：____________________。
④胚芽鞘长不长：_____________________________。
⑤胚芽鞘弯不弯：_____________________________________。
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端
胚芽鞘尖端下部
看尖端下部生长素分布是否均匀
看尖端下部有没有生长素
继生长素之后，人们陆续又发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质，它们作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
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，叫作植物激素。
植物向光性的原因
植物激素与动物激素的异同
1.植物激素与动物激素都称作“激素”，二者有哪些相似之处？
2.植物体内没有分泌激素的腺体，这说明植物激素在合成部位上与动物激素有明显不同。植物激素与动物激素还有哪些明显的区别？
①调节生命活动的化学物质;②从产生部位运输到作用部位发挥作用;
③具有微量、高效
类别 分泌器官 化学本质 作用部位 运输方式
植物激素 无特定的分泌器官 一般是小分子物质 无明显的靶细胞 多样、复杂
动物激素 有特定的内分泌腺 蛋白质、类固醇等 靶器官、靶细胞 随着体液运输
思考
Thinking
练一练
1.分析如图实验，下列实验预期正确的是( )
A.若a=b，且b＞d，证明单侧光照射下，向光侧的生长素被分解（或光抑制生长素的合成），而不是向光侧的生长素向背光侧转移
B.若a＞b=d，证明单侧光照射下，向光侧的生长素向背光侧转移，而不是向光侧的生长素被分解（或光抑制生长素的合成）
C.若a＞b，且b＞d，证明单侧光照射下，既有向光侧的生长素向背光侧转移，又有向光侧的生长素被分解（或光抑制生长素的合成）
D.若a=b，且c＞d，证明单侧光照射下，既有向光侧的生长素向背光侧转移，又有向光侧的生长素被分解（或光抑制生长素的合成）
C
课堂检测
茎弯向中心生长
直立生长
向光弯曲生长
向孔弯曲生长
2.判断小树苗的生长情况。
课堂检测
预测实验结果：
①胚芽鞘长度：c说明在单侧光的刺激下，向光侧的IAA移动到了背光侧
②胚芽鞘长度： c说明在单侧光的刺激下，向光侧的IAA被分解了
3. 向光侧生长素含量低于背光侧，有同学认为，这是因为单侧光导致向光侧的IAA被分解，还有同学认为，单侧光使向光侧的IAA移动到背光侧。设计实验探究哪种说法是正确的
课堂检测

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