第1节 植物生长素的发现

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课题 植物生长素的发现 编号 3—1
课型 新授 时间
教学目标 知识与技能：（1）概述生长素的发现过程。 （2）了解生长素的产生、运输和分布。过程与方法：尝试设计科学探究实验。情感态度价值观：（1）体验发现生长素的过程和方法，形成积极探索、追求真理的良好品质。（2）关注生活细节，养成严谨细心的科学研究习惯。
重点：生长素的发现过程。难点：（1）生长素的产生、运输和分布。（2）科学实验设计的严谨性分析
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导言：在第二章我们学习了任何高等动物的生命活动的主要调节，那么人和高等动物的主要调节方式有哪些？（学生：神经调节、体液调节、免疫调节。） 其中最主要的调节方式是什么呢？（学生：神经调节。）我们都知道，植物并没有系统这一层次，那么，植物如何对外界环境各种刺激做出反应的呢？（学生：植物也可以有激素调节的。） 对，激素调节是植物生命活动的主要调节方式，从今天起，我们开始第三章《植物的激素调节》学习。我们都学过一首诗“满园春色关不住,一枝红杏出墙来。”那么今天我们要研究的，就是红杏是怎样出墙的！带着问题进入新课的学习。一、植物向光性的概念看一下向日葵，窗台上的植物，同学们想一想图中植株的生长方向有什么特点？（学生：植株弯向光源生长。）可能是哪种环境刺激引发了这株植物生长方向的改变？这种改变有什么适应意义？（学生：可能是单侧光引发了生长状况的改变；这种改变使植株更好的接受阳光，进行光合作用。）二、生长素的发现过程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？
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（学生：这种方向的改变发生在植株幼嫩的部分。）在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象，叫做向光性。人们对植物向光性现象熟视若无睹，而达尔文做了个有心人，提出了“为什么？”（一）（PPT演示达尔文的实验）材料：金丝雀虉草（背景介绍）胚芽鞘图片胚芽鞘：单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套装物叫做胚芽鞘，它能保护生长中的胚芽。种子萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用图片：实验示意图解释锡箔纸，不透光达尔文的试验：1880年达尔文的向光性实验分别说明：达尔文实验①：向光性现象。达尔文实验②：向光性与胚芽鞘尖端有关。达尔文实验③：胚芽鞘的感光部位是尖端。达尔文实验④：生长部位是尖端下面一段（伸长区）。 同学们想一想，第一、二组对照的目的是什么？第一、三组对照的目的是什么？第三、四组对照的目的是什么？（学生：其中, 第一、二组起对照作用，证明向光性可能与尖端有关。由此推断：尖端可能产生某种刺激。第一、三组说明了尖端可能产生的刺激与光照无关。第三、四组对照说明了感光部位在胚芽鞘的尖端，而向光弯曲的部位在尖端以下。）达尔文的结论：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“刺激”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因此使胚芽鞘出现向光性弯曲。 但是，达尔文并未设计实验来证明他的推论—胚芽鞘产生的刺激是什么来进行实验？是谁来证明的呢 科学家怎样通过实验来探索？詹森猜想，向光生长与尖端产生的某种“刺激”有关，尖端怎么会影响下部的生长？尖端产生某种影响可向下运输，但却无法测量？那么我们能否找到一种介质，把这它提取出来？其实是有这种东西的，它可以从海藻里面提取出来的，叫琼脂。尖端上的物质怎样转移到琼脂上呢？若转移
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成功，能否代替尖端起作用？（二）（PPT演示詹森的实验）实验材料：胚芽鞘、琼脂块图片：实验示意图解释琼脂片可以透水和一些化学物质。1910年詹森的实验证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部，引起下部生长。大家对该实验有质疑吗？对实验的严密性有什么疑问？如果所用材料不透水（云母片）实验现象又如何？通过实验发现，如果将琼脂片换成云母片，胚芽鞘将不会生长。 前面我们弄清了为什么会生长，但向光性不仅仅是生长，而且还是弯向光源生长。为什么会弯曲呢？既然会弯曲，说明两侧的生长速度一样吗？ 是向光一侧还是背光一侧生长快呢？为什么呢？ 这一连串的问题困扰了很多的科学家，而拜尔猜测这种情况可能是尖端产生的影响在其下部分布不均造成的，那么是多一点好，还是少一点生长的快呢？（三）（PPT演示拜尔的实验）1914年拜尔实验：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。拜尔之所以要选择黑暗的环境，是为了排除光的影响，控制变量。这些实验初步证明尖端产生的影响可能是一种化学物质造成的，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。若是尖端产生某种物质促进胚芽鞘生长，我们就可以把该物质收集起来，设计相应的实验方案去验证。什么物质可以起收集作用呢？经科学家多次实验，用琼脂比较好，应将什么放到琼脂块上去？然后实验怎么做？如果想要证明这种“刺激”是一种化学物质，最好的方法是直接将这种化学物质加在胚芽鞘的下方，然后观察现象。（四）（PPT演示温特的实验）1928年温特实验：将经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果发现燕麦胚芽鞘会朝放置琼脂块的对侧生长。将未经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果发现燕麦胚芽鞘既不生长也不弯曲。
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温特的实验进一步证明：胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。并将其命名为生长素。生长素是什么？1931年，荷兰科学家郭葛从人尿中分离出了含有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸（IAA），1946年从高等植物中分离出生长素，并确认它就是IAA。进一步发现，植物体内还有具生长素效应的物质还有吲哚丁酸（IBA）、苯乙酸（PAA）。生长素的发现使人们认识到，植物向光弯曲的原因是生长素分布不均造成的：单侧光造成生长素分布不均，背光侧比向光侧生长素含量多，引起两侧生长不均而造成向光弯曲。继发现生长素之后，人们又陆续发现了制霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等植物激素。人们把这类由植物体内产生，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，称作植物激素。三、生长素的产生、运输和分布：1、生长素主要合成的部位在哪？（学生：幼嫩的芽、叶和发育着的种子。）生长素的运输，分析书P49技能训练①这个实验的设计是否严密？②从这个实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？③如果要验证上述结论是否正确，应该对实验方案如何改进？师生共同探讨得出结论：实验设计不严密。也不严谨。缺少对照实验，说明生长素不能从形态学下端向形态学上端运输，因此这个实验需要把胚芽鞘倒置的对照。2、生长素的运输：（1）运输方向：①PPT演示实验： 得出结论：生长素只能从a端（形态学上端）运输到b端（形态学下端）。②解释形态学上端和下端的含义。③单向的运输成为极性运输。例外：植物的成熟组织中生长素为非极性运输。（2）纵向运输方式：极性运输是主动运输；非极性运输决定于生长素的浓度差。（3）横向运输方式：从向光一侧向背光一侧运输。3、生长素的分布：主要分布在生长旺盛的部位。
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第一节植物生长素的发现植物向光性的概念植物的向光性：光改变生长素分布；背光侧生长多；细胞生长快。生长素的发现过程1、1880年达尔文2、1910年詹森3、1914年拜尔4、1928年温特5、1931年郭葛6、1946年更多植物激素的发现植物激素：植物体内产生、产生部位运输到作用部位，对生长、发育等起调节作用的微量有机物。三、生长素的产生、运输和分布1、产生：胚芽鞘尖端、幼芽、幼叶和发育着的种子。 水平运输（横向运输）：是由单侧刺激引起的，发生在胚芽鞘、芽和根的尖端，与植物形态学方向无明显关系。方向 纵向运输（极性运输）：形态学上端→形态学下端（生长素的极性运输不受重力影响）2、运输 非极性运输：成熟组织韧皮部（决定于浓度差） 方式：主动运输3、分布：集中生长旺盛部位（如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、受精后的子房和幼嫩的种子等），而趋向衰老的组织和器官中含量极少。