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5.1 生长素的发现

动物和植物的生命活动调节 · 高三
讲清楚它是什么

定义 生长素是植物体内产生的、能调节植物生长发育的微量有机物,主要成分是吲哚乙酸(IAA)。

从哪来 本节为高三第1讲起点,无前置知识点。

为什么 植物没有神经系统,无法通过电信号快速传递信息。为了适应环境(如向光性、背地性),植物进化出一种化学信号分子——生长素。它由色氨酸合成,具有极性运输特性(只能从形态学上端运到下端),这种定向运输机制使得生长素在植物体内分布不均,从而引起细胞伸长速率差异,最终导致器官弯曲生长。这是植物对光、重力等外界刺激做出缓慢但持久反应的核心机制。

故事线法:达尔文父子的“破案”过程** 适合**形象思维强、喜欢探究过程**的学生。 1. **现象
达尔文发现单侧光照射下,胚芽鞘尖端弯曲。 2. 假设:尖端感受到光,并产生某种“影响”传递到下部的伸长区。 3. 验证: - 切去尖端 -> 不弯曲(证明尖端必要)。 - 锡箔罩住尖端 -> 不弯曲(证明感光部位在尖端)。 - 锡箔罩住下部 -> 弯曲(证明感光不在下部)。 4. 推论:鲍森·詹森证明“影响”可透过琼脂块;温特证明这种“影响”是化学物质,命名为生长素。 5. 结论:生长素是化学物质,由尖端产生,向下运输,引起下部伸长不均。
逻辑推导法:控制变量法的科学思维训练** 适合**逻辑思维强、擅长抽象推理**的学生。 1. **核心问题
如何证明“向光弯曲”是由“化学物质”而非“光直接作用于下部”引起的? 2. 实验设计逻辑: - 自变量:尖端的有无、尖端的遮光、琼脂块的存在与否。 - 因变量:胚芽鞘是否弯曲、弯曲方向。 - 对照组:完整胚芽鞘(自然状态)。 3. 关键突破:温特实验。将接触过尖端的琼脂块放在去尖端的胚芽鞘一侧,即使无光也弯曲。 4. 逻辑闭环: - 琼脂块无生命,排除生物活性干扰。 - 琼脂块能传递“物质”,证明是化学信号。 - 放置一侧导致该侧生长快,证明生长素促进生长。 5. 结论:生长素分布不均导致生长不均。
模型构建法:极性运输与分布不均的可视化** 适合**空间想象力好、需要直观理解机制**的学生。 1. **建立模型
将胚芽鞘看作一个“管道”,尖端是“源头”,下部是“受体”。 2. 极性运输:强调生长素只能“从上往下”运(主动运输,需能量),不能“从下往上”。 3. 向光性机制: - 单侧光照射 -> 尖端发生横向运输(从向光侧运到背光侧)。 - 结果:背光侧生长素浓度 > 向光侧。 - 效应:背光侧细胞伸长快,向光侧慢 -> 弯向光源。 4. 对比记忆: - 云母片插入尖端 -> 阻断横向运输 -> 直立生长。 - 云母片插入下部 -> 阻断极性运输 -> 不生长不弯曲。 5. 核心图示:画出箭头表示生长素移动方向,标注浓度高低,直观展示“浓度高长得快”。
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练一道
基础题
将胚芽鞘尖端切下,放在琼脂块A上,一段时间后,将琼脂块A放在去尖端的胚芽鞘左侧。请问胚芽鞘的生长方向?
变式
将胚芽鞘尖端切下,放在琼脂块B上,但尖端下方插入云母片(阻断极性运输),一段时间后,将琼脂块B放在去尖端的胚芽鞘左侧。请问胚芽鞘的生长方向?
试试手自己判
检测题
取两个去尖端的胚芽鞘,甲的左侧放置含生长素的琼脂块,乙的右侧放置含生长素的琼脂块。在单侧光从左侧照射的条件下,甲和乙的生长情况分别是?
看答案和判分标准
答案:甲:向右弯曲生长。 乙:向左弯曲生长。
判对标准:
1. 甲:琼脂块在左侧,生长素向下运输到左侧,左侧生长快,向右弯。单侧光不影响琼脂块中的生长素分布(因为无尖端感光)。
2. 乙:琼脂块在右侧,生长素向下运输到右侧,右侧生长快,向左弯。单侧光不影响琼脂块中的生长素分布。
3. 关键点:去尖端后,单侧光不再引起生长素横向运输,生长素分布仅由琼脂块位置决定。
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