2018-2019版高中生物 第2章 生物個體的內環(huán)境與穩(wěn)態(tài) 第5節(jié) 植物生命活動的調節(jié) 第1課時學案 北師大版必修3.doc
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第1課時 植物的應激性與生長素的發(fā)現(xiàn) [目標導讀] 1.結合教材P57圖2－42、2－43、2－44，分析植物的應激性和對不良環(huán)境的適應性反應。2.結合教材P58～59閱讀與分析，P59圖2－45，了解生長素的發(fā)現(xiàn)歷程，并闡明向光性產生的機理。 [重難點擊] 向光性產生的機理。 一 植物的應激性 植物沒有反射，但也能對外界刺激做出一定的反應，并能通過一定的生理過程適應不良的環(huán)境。 1．植物的運動 (1)由圖示可以看出，當植物體受到某種外界刺激的時候，植物體本身會產生一定的反應，這些反應不僅表現(xiàn)在形態(tài)上，還會表現(xiàn)在生理和行為上，植物的這種對外界刺激所作出的適應性的反應就稱為應激性。 (2)向性運動 ①圖1說明，當植物受到單側光照作用時，會表現(xiàn)出彎曲生長的特性，如莖能朝向光源生長，根則背向光源生長。這種現(xiàn)象稱為向光性，是指植物隨光的方向而彎曲的能力。 ②圖2說明植物的根能順著重力方向向下生長，而莖會背離重力方向向上生長，這種現(xiàn)象稱為向重力性。 ③在農業(yè)生產中，我們強調要均勻施肥和灌溉，防止植物的根生長不均而易倒伏，因為植物的根具有向化性和向水性。 通過以上現(xiàn)象可知，當植物受到一定方向的外界刺激時，體內某種物質的含量或分布發(fā)生變化，引起相應部位向一定方向運動，這稱為植物的向性運動。 (3)感性運動 ①普通柳樹的枝條向上生長，垂柳的枝條向下生長，植物的葉片、花瓣或其他器官具有向下或向上彎曲生長的特性，稱為偏上性或偏下性。 ②許多植物的葉子、花或花序在白天高挺張開，晚上合攏或下垂的現(xiàn)象稱為感夜性。 ③很多植物的花會在較溫暖的條件下開放，植物對溫度變化引起的反應稱為感熱性。 ④如圖3所示，含羞草的葉子受到震動時產生收攏、下垂的反應，由于震動引起的植物葉子等器官產生的反應稱為感震性。 以上現(xiàn)象的運動方向不由外界刺激方向決定，是由外界刺激或者內部的生理機制引起的，這稱為植物的感性運動。 2．植物對不良環(huán)境的適應性反應 (1)在低溫、缺氧等各種不良環(huán)境條件下，植物體基因表達發(fā)生改變，關閉一些正常表達的基因，啟動一些與適應有關的基因，誘導合成一些新的蛋白質，以減輕對植物造成的傷害。這種適應方式是產生脅迫蛋白。 (2)在各種不良環(huán)境下，一些植物體內會積累脯氨酸等滲透調節(jié)物質。而當脅迫解除的時候，這些物質在植物體內的含量會迅速減少。這種適應方式是通過滲透調節(jié)實現(xiàn)的。 (3)實驗表明，脫落酸是一種對各種不良逆境作出反應的調節(jié)物質。同時，其他激素在抗性基因的表達中也起到了一定的作用。這說明植物可以通過植物激素的調控來適應不良環(huán)境。 (4)在不良環(huán)境條件下，所有植物的生長都會受到抑制。但植物往往在生長緩慢時更能抵御不良環(huán)境可能造成的傷害。這說明植物可以通過生長抑制來適應不良環(huán)境。 (5)除此以外，植物還可以通過抗寒、抗鹽等方式來適應不良環(huán)境的反應。 歸納提煉 向性運動與感性運動的區(qū)別 運動方式 運動方向與外界刺激的關系 運動方式 形成原因 實例 向性運動 運動方向與刺激方向有必然聯(lián)系，單方向刺激(單側光、重力) 定向不可逆的生長運動，生長運動方向取決于刺激方向 一般與激素有關，主要是由于不均勻生長而引起的 向光性、向水性、向化性、向重力性 感性運動 運動方向與刺激方向無必然聯(lián)系，不定向刺激(光暗轉變、觸摸、震動) 外界刺激不能決定運動方向 一部分是生長運動引起的，另一部分是非生長運動引起的 含羞草受刺激后，葉下垂、閉合 共性 都屬于應激性，是對環(huán)境變化產生的適應性反應，是適應環(huán)境的不同方式 活學活用 1．下列屬于植物向性運動的現(xiàn)象是( ) A．在種植香蕉時用“以肥引芽”的方法，把肥料施在希望它長苗的空曠的地方，使香蕉植株分布均勻 B．把郁金香從寒冷的室外移至溫暖的室內，過了3～5分鐘后就會開花 C．到了深秋，北方的植物就會落葉 D．西雙版納有一種跳舞草，當人們對著它唱歌時葉子就會運動，猶如翩翩起舞 答案 A 解析 A項是植物的向化性；B項是利用了植物“三性”中的感熱性，使植物開花；C項是屬于植物對溫度的正常反應，是植物體內的脫落酸在起作用，從而保護植物不受凍害和寒害；D項據(jù)科學家研究認為，跳舞草實際上是對一定頻率和強度的聲波極富感應性的植物，與溫度和陽光有著直接的關系。因此D是植物對聲波的一種感性運動。 二 生長素的發(fā)現(xiàn) 植物具有向光性，其中的原因經歷了許多科學家的艱辛探索。閱讀教材P58～59，完成科學家的探索過程。 1．為探究植物向光生長的原因，達爾文設計了如圖所示的兩組實驗，首先根據(jù)圖示完成相關問題，然后閱讀教材，對照自己的回答是否正確。 (1)各組胚芽鞘的生長彎曲情況是：①彎向光源生長；②不生長，不彎曲；③直立生長；④彎向光源生長。 (2)①與②對比，說明胚芽鞘的彎曲生長與頂端有關。 (3)③和④對比，說明感光部位是胚芽鞘的頂端，而不是頂端以下的伸長區(qū)。 (4)達爾文的猜測：胚芽鞘頂端受單側光刺激后，就向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。 2．這種“影響”究竟是什么呢？為了驗證達爾文的猜測，鮑森詹森和拜爾分別設計了如下實驗，請根據(jù)圖示實驗的操作與結果回答相關問題。 (1)鮑森詹森實驗 ①實驗現(xiàn)象：A胚芽鞘彎向光源生長；B胚芽鞘既不生長，也不彎曲。 ②結論：胚芽鞘頂端產生的“影響”可以透過明膠傳遞給下部。 ③從對照實驗設計的單一變量原則角度分析，該實驗的不足之處在于沒有形成單一變量，無法排除“明膠也可能會導致胚芽鞘生長”的結論。 (2)拜爾實驗 ①實驗現(xiàn)象：將頂端切下，放到切面一側時，胚芽鞘總是彎向對側生長。 ②結論：胚芽鞘的彎曲生長是由頂端產生的“影響”在其下部的分布不均勻造成的。 ③該實驗為什么要在黑暗中進行？排除光照可能對實驗結果造成的干擾。 ④拜爾實驗的不足之處是無法證明頂端是否產生某種物質。 3．在上述實驗的基礎上溫特重新設計了下列實驗，據(jù)圖回答： (1)實驗組是B，對照組是A。A與B對照說明造成胚芽鞘彎曲生長的是胚芽鞘頂端產生的某種物質。 (2)設置A組的目的是排除瓊脂塊本身的化學物質對胚芽鞘的影響。 (3)實驗結論：引起胚芽鞘彎曲生長的確實是一種化學物質，溫特將其命名為生長素。 (4)由溫特的實驗結論可以推測單側光的作用可能是改變生長素的分布，使生長素在背光側分布得多。 4．1934年，郭葛通過實驗鑒定確定生長素的化學本質是吲哚乙酸。 5．根據(jù)以上探究過程，歸納生長素引起向光性的原理 6．植物激素 (1)像生長素這樣，在植物體一定部位合成并運輸?shù)阶饔貌课?，對植物的生長、分化等生命活動進行調節(jié)的微量有機物統(tǒng)稱為植物激素。 (2)人工合成的某些化學物質也具有類似于生長素的效果，如2,4－D，那么2,4－D是植物激素嗎？請說明理由。 答案 不是。植物激素必須是由植物體產生的天然存在的物質。 歸納提煉 1．胚芽鞘的四個重要部位 (1)生長素產生部位——胚芽鞘頂端；(2)生長素發(fā)揮作用部位——頂端下部的生長部分；(3)感受單側光刺激的部位——胚芽鞘頂端；(4)彎曲生長的部位——頂端下部的生長部分。 2．植物向光彎曲生長的原因分析 (1)內因：生長素的分布不均勻；外因：單側光照射。 (2)過程解釋 如圖所示：單側光→胚芽鞘頂端(向光側背光側)→生長素含量②>①→生長素從②到③、從①到④→頂端下部的生長素含量③>④→生長不均勻(背光側快)→向光彎曲生長。 活學活用 2．根據(jù)所學知識，回答下列相關問題。 (1)判斷正誤 ①將胚芽鞘置于黑暗與單側光下，可以觀察單側光對其生長的影響( ) ②用錫箔帽和錫箔環(huán)套在胚芽鞘頂端與頂端下面一段，可以研究其感光部位( ) ③將切除頂端的胚芽鞘與完整的胚芽鞘一起培養(yǎng)，可以觀察頂端對其生長的影響( ) ④將含IAA的瓊脂塊與空白瓊脂塊分別放在切去頂端的胚芽鞘上，研究其向光性原理( ) (2)下面是與向光性產生相關的一系列事件，請按因果關系進行排列(用字母和箭頭表示)________________________________________________。 a．胚芽鞘頂端合成生長素 b．胚芽鞘頂端感受單側光刺激 c．胚芽鞘向光彎曲生長 d．生長素在背光一側分布較多 e．背光一側細胞生長較快 f．單側光照射胚芽鞘頂端 答案 (1)①√ ②√?、邸獭、? (2) 當堂檢測 1．下面是有關運河岸邊柳樹的敘述，其中不正確的是( ) A．樹冠的向陽部分一般大于背陽部分 B．樹根有向重力生長的特性 C．近河水側的根系比遠河水側的發(fā)達 D．枝葉有明顯的感震性 答案 D 2．下列有關植物對不良環(huán)境的適應性反應敘述錯誤的是( ) A．自然條件下生長的植物受到各種不良因子的脅迫刺激時可產生協(xié)迫蛋白，以減輕對植物造成的傷害 B．在不良環(huán)境下，植物體內脯氨酸等滲透調節(jié)物質含量增多 C．在不良環(huán)境下，基因的表達多數(shù)是在激素的調控下實現(xiàn)的，生長素是一種對各種不良逆境作用反應的調節(jié)物質 D．在不良環(huán)境下，所有的植物生長都會受到抑制 答案 C 解析 植物在不良環(huán)境下，可以產生脅迫蛋白，改變滲透調節(jié)、抑制生長等，以度過不良環(huán)境，A項正確。在不良環(huán)境下，一些植物體內會積累脯氨酸等滲透調節(jié)物質，B項正確。在不良環(huán)境下，許多基因被誘導表達，從而增強抗逆性。這些基因的表達多數(shù)是在激素的調控下實現(xiàn)的。脫落酸是對各種不良逆境作出反應的調節(jié)物質，C項錯誤。在不良環(huán)境下，所有植物的生長都會受到抑制，D項正確。 3．下列哪項實驗能夠證明胚芽鞘的彎曲生長是因頂端產生的影響在其下部分布不均勻造成的( ) 答案 C 解析 A項說明頂端和向光性有關；B項說明胚芽鞘頂端產生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部；D項與頂端無關。 4．1928年，荷蘭科學家溫特為了研究植物的向光性，設計實驗如圖所示。A瓊脂塊上放有胚芽鞘頂端，B瓊脂塊上沒有胚芽鞘頂端。①～⑥是在黑暗環(huán)境中對切去頂端的胚芽鞘進行的不同處理。請分析回答下列問題： (1)在溫特之前，科學家研究初步認為，胚芽鞘向光生長是由______________部位產生了某種化學物質向下運輸引起的，溫特推想這種化學物質也可以擴散到瓊脂塊中。 (2)經過一段時間的培養(yǎng)，②的現(xiàn)象說明A瓊脂塊中確實含有某種化學物質，且這種化學物質的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)③和④的現(xiàn)象均表明，胚芽鞘向該化學物質分布________(多、少)的一側彎曲生長；設置⑤和⑥組的目的是排除________對胚芽鞘生長的影響。該實驗應在黑暗環(huán)境中進行，其原因是該化學物質分布會受__________的影響。 (4)自然界中，植物體在單側光照的條件下，向光彎曲生長，是因為該化學物質在背光側分布較________。后來研究發(fā)現(xiàn)，該物質的化學本質是________，根據(jù)其作用取名為________。 答案 (1)頂端 (2)促進生長 (3)少 瓊脂塊 光 (4)多 吲哚乙酸 生長素 解析 (1)溫特之前，科學家們認為胚芽鞘的向光生長是由頂端產生的某種化學物質分配不均勻所致。(2)②中的瓊脂塊是經過胚芽鞘頂端處理的，而⑤中的瓊脂塊是沒有經過胚芽鞘頂端處理的，對比可以看出，胚芽鞘頂端產生的化學物質能夠促進胚芽鞘頂端以下的部位生長。(3)③④中含有胚芽鞘頂端產生的化學物質的瓊脂塊放在了胚芽鞘的一側，放瓊脂塊的一側生長快；⑤⑥是對照組，排除瓊脂塊對胚芽鞘生長的影響；生長素的分布受光的影響，所以在黑暗環(huán)境中進行實驗。(4)植物的向光性是由于胚芽鞘的頂端中生長素發(fā)生了橫向運輸，使向光一側生長素移向背光一側；生長素的化學本質是吲哚乙酸。 40分鐘課時作業(yè) [學考達標] 知識點一 植物的應激性 1．下列現(xiàn)象不屬于向性運動的是( ) A．植物的向光性 B．植物根的向地性 C．植物莖的背地性 D．含羞草受刺激產生的運動 答案 D 2．植物對不良環(huán)境會產生適應性反應，下列生理現(xiàn)象屬于植物對不良環(huán)境產生的適應性反應的是( ) A．感震性 B．感夜性 C．出現(xiàn)生長抑制 D．偏上性 答案 C 解析 在不良環(huán)境條件下所有植物的生長都會受到抑制。 3．下列有關脅迫蛋白的敘述正確的是( ) A．在一定生長發(fā)育時期自然產生 B．在代謝活動較為旺盛時產生 C．它可幫助植物度過不良環(huán)境 D．相關的基因總是處于關閉狀態(tài) 答案 C 解析 當植物遇到不良環(huán)境時，體內一些與適應有關的基因被誘導表達，控制合成出一些脅迫蛋白，以幫助植物度過不良環(huán)境，減輕不良環(huán)境對植物的傷害。 知識點二 生長素的發(fā)現(xiàn) 4．將切下的燕麥胚芽鞘頂端移到切面一側，置于黑暗條件下，胚芽鞘的生長情況如圖。這個實驗能證明( ) A．頂端在光下產生某種“影響物” B．“影響物”具有促進胚芽鞘生長的效能 C．合成“影響物”不需要光 D．背光一側“影響物”分布多 答案 B 解析 本實驗是置于黑暗條件下的，所以A、C、D項錯誤。 5．下圖是燕麥胚芽鞘頂端在不同的光照條件下，經過一定時間后，定量測定瓊脂塊中生長素的含量，就測定結果進行分析，正確的是( ) A．光照抑制生長素的合成 B．光照引起生長素向下運輸 C．單側光引起生長素向背光側運輸 D．光照促進生長素的合成 答案 C 解析 比較后兩個圖片可知，光照條件下和黑暗條件下，胚芽鞘頂端產生和向下運輸?shù)纳L素含量幾乎一樣，A、B、D項錯誤；比較前兩個圖片可知，兩組瓊脂塊中的生長素總含量大體相同，但向光側比背光側少，說明單側光引起生長素向背光側運輸，C項正確。 6．1914年，匈牙利的科學家拜爾將燕麥胚芽鞘頂端放在去除胚芽鞘頂端的一側，結果胚芽鞘向對側彎曲生長。下列有關敘述正確的是( ) A．該實驗在黑暗中進行，可排除受光不均勻對實驗結果的影響 B．該實驗證明頂端確實能產生某種物質，該物質是吲哚乙酸 C．對照組是沒有頂端的胚芽鞘，結果不生長 D．該實驗證明了生長素在植物體內進行極性運輸 答案 A 解析 1928年溫特的“瓊脂實驗”證明頂端確實能產生某種物質，但仍不知該物質是什么；拜爾實驗的兩組材料均需要切下頂端的胚芽鞘及切下的頂端；在生長素發(fā)現(xiàn)的相關實驗中均未對生長素的極性運輸進行探索。 7．下列利用胚芽鞘所做的實驗中，能說明胚芽鞘頂端確實產生了“生長素”的是( ) 答案 D 解析 溫特的實驗設計證明胚芽鞘頂端確實產生了某種物質，促進切去頂端的胚芽鞘彎曲生長。 [高考提能] 8．某同學利用發(fā)生了向光彎曲的燕麥胚芽鞘，制作成切片并用顯微鏡觀察，他繪制了背光側和向光側的細胞形態(tài)示意圖(如圖所示)。結合課本知識可得出的結論是( ) 選項 生長素促進生長的原理是能促進 胚芽鞘的彎曲部位是 A 細胞分裂 ① B 細胞伸長 ② C 細胞分裂 ② D 細胞伸長 ① 答案 B 解析 植物之所以能夠顯示出向光性，是因為在單側光照射下，生長素在背光一側比向光一側的分布多，這樣背光一側的細胞生長的快，結果使莖朝向光源的一側彎曲生長。由圖示可以看出，背光側細胞長度比向光側大，故生長素促進生長的原理是能促進細胞伸長；接受光刺激的部位是胚芽鞘的頂端，向光彎曲的部位是胚芽鞘尖端下面的一段，即圖中的部位②。 9．下列有關植物向性運動的敘述錯誤的是( ) A．植物向性運動的產生是植物對環(huán)境的一種適應 B．植物向性運動的產生原因是體內某種物質的含量或分布發(fā)生變化 C．將植物橫放時，根和莖都會出現(xiàn)向重力彎曲生長的現(xiàn)象 D．長期放在窗臺上的花會出現(xiàn)向光性 答案 C 解析 植物受到外界刺激時，體內某種物質的含量或分布發(fā)生變化，引起相應部位向一定方向運動的現(xiàn)象，稱為植物的向性運動。植物的向性運動是植物對環(huán)境的一種適應。當植物橫放時，根會向重力方向生長，莖會背重力方向生長。 10．如圖是有關生長素的一項實驗。經過一段時間后，圖中甲、乙、丙、丁四個切去頂端的胚芽鞘中彎曲程度最大的是( ) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案 A 解析 11．如圖所示是生長素發(fā)現(xiàn)過程示意圖。請據(jù)圖回答下列問題： (1)綜合圖1和圖2可以證明胚芽鞘具有____________________________。 (2)綜合圖2和圖3可以證明與生長和彎曲有關的部位是________________。 (3)綜合圖2和圖4可以證明感受光刺激的部位是____________________，而仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)發(fā)生彎曲的部位是頂端________________。 (4)綜合圖6和圖7可以證明________________能夠產生某種________的物質并且向下部運輸。 (5)經科學家努力，從植物組織中分離出了生長素并鑒定出了它的化學本質是________________。 答案 (1)向光彎曲生長現(xiàn)象 (2)胚芽鞘頂端 (3)胚芽鞘頂端 下面的一段 (4)胚芽鞘頂端 促進生長 (5)吲哚乙酸 解析 (1)1、2單一變量為單側光，有光時向光彎曲生長，而無光時直立生長，說明胚芽鞘具有向光彎曲生長的現(xiàn)象。(2)2與3相比單一變量為有無胚芽鞘頂端，3去頂端不生長不彎曲，2有頂端向光彎曲生長，說明幼苗的彎曲與頂端有關。(3)2與4相比，單一變量為有無錫箔帽遮住頂端，2未遮住，向光彎曲生長，4遮住，直立生長，說明感光部位是頂端，彎曲部位是頂端的下面一段。(4)6與7相比，單一變量是瓊脂塊是否接觸過胚芽鞘頂端，接觸過的瓊脂塊會使胚芽鞘彎曲生長，未接觸的瓊脂塊會使胚芽鞘不彎曲不生長，說明胚芽鞘頂端可產生促進其下部生長的物質。(5)生長素的化學本質為吲哚乙酸。 12.為了驗證植物向光性與植物生長素的關系，有人設計了如下實驗方案。 (1)方法步驟：取6個小花盆，各栽入一株品種、粗細和大小都相同的玉米幼苗(要求幼苗的真葉未突破胚芽鞘)，按下圖所示方法進行實驗處理。單側光照射24 h后，打開紙盒，觀察并記錄6株玉米幼苗的生長情況。 (2)實驗結果預測：在如圖所示裝置中，玉米幼苗保持直立生長的是________號裝置，而玉米幼苗基本停止生長的是________號裝置。 (3)部分實驗結果的分析與推論： ①根據(jù)________號和________號裝置之間實驗記錄的對照分析，可以說明玉米幼苗產生向光性是由單側光照引起的。 ②根據(jù)1號和2號裝置實驗記錄的對照分析，可以說明玉米幼苗的向光生長與______________________________________有關。 ③根據(jù)1號和4號裝置實驗記錄的對照分析，可以說明 ________________________________________________________________________。 ④根據(jù)5號和6號裝置實驗記錄的對照分析，只能說明 ________________________________________________________________________。 答案 (2)3、4、5 2 (3)①1 3?、谟衩子酌珥敹说拇嬖凇、塾衩子酌绺泄獠课辉陧敹恕、苡衩子酌绨l(fā)生彎曲生長與生長素在胚芽鞘兩側分布不均勻有關 [個性拓展] 13．請根據(jù)題中所提供的實驗材料和用具設計一個實驗，驗證“重力影響生長素的重新分配”。 實驗材料和用具：若干相同的燕麥胚芽鞘頂端、若干相同的去掉頂端的胚芽鞘、一個實驗支架(支架的材料托中，放置了6塊已編號的相同瓊脂塊，相鄰兩個瓊脂塊之間用不透水的云母片完全分隔開)。 (1)寫出主要實驗步驟：__________________________________________________________。 (2)預期實驗結果： 放置a1瓊脂塊的胚芽鞘比放置a2瓊脂塊的胚芽鞘____________________； 放置a3瓊脂塊的胚芽鞘比放置a2瓊脂塊的胚芽鞘____________________； 放置A3瓊脂塊的胚芽鞘____________________。 答案 (1)第一步：將三個胚芽鞘頂端分別放置在實驗支架材料托的瓊脂塊正中央(一半放在A上，另一半放在a上)；第二步：將實驗支架在黑暗條件下放置一段時間；第三步：移走胚芽鞘頂端，然后將材料托中的瓊脂塊取出，分別放在6個切去頂端的胚芽鞘切面的一側；第四步：分別測量和比較不同處理的胚芽鞘彎曲程度 (2)彎曲度大 彎曲度小 彎曲度最大 解析 將三個胚芽鞘頂端分別放置在實驗支架的材料托的瓊脂塊正中央(一半放在A上，另一半放在a上)，由于三個胚芽鞘所處的具體位置不同，生長素受重力影響的程度不同，極性運輸后在瓊脂塊上生長素分布不同，在A1與a1處胚芽鞘受重力的影響是均勻的，因此生長素在A1與a1處分配均勻；在A2和a2處胚芽鞘受重力的影響是不均勻的，因此A2處比a2處生長素分布得多；在A3和a3處胚芽鞘受重力的影響是最大的，A3處比a3處生長素分布得多；受重力影響后6個瓊脂塊中生長素分布的量依次為A3>A2>A1＝a1>a2>a3。因此，由于生長素的量a1>a2，放置a1瓊脂塊的胚芽鞘比放置a2瓊脂塊的胚芽鞘彎曲度大；生長素的量a3
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