3.1植物生长素的发现

3.1植物生长素的发现向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。一、生长素的发现过程在向光性研究过程中作出重大贡献的几位科学家：1880年，达尔文（英国）；1910年，鲍森∙詹森（丹麦）；1914年，拜尔（匈牙利）；1928年，温特（荷兰）一、生长素的发现过程实验材料：金丝雀虉草金丝雀虉草的胚芽鞘胚芽鞘是什么？一、生长素的发现过程实验材料：金丝雀虉草的胚芽鞘胚芽鞘一、生长素的发现过程实验材料：金丝雀虉草的胚芽鞘胚芽鞘：单子叶植物特别是禾本科植物胚芽外的锥形鞘状结构。在种子萌发时，胚芽鞘首先穿出地面，保护着胚芽出土时不受到损伤，随后为胚芽所突破。一、生长素的发现过程1、达尔文的实验观察现象—提出问题—做出合理假设—实验验证--得出结论说出达尔文实验过程，写出实验结果。（通过分析实验中的自变量及因变量，得出相应的结论）①②③④①单侧光单侧光①②③④①单侧光单侧光分析：1、第①组出现向光性生长的直接原因是什么？2、第①组、第②组两组实验对照，自变量是什么？能得到什么结论？3、对比分析第①、②、③组实验，能说明什么？4、第③、④组与第①组对照说明什么？5、该实验的结论是什么？单侧光刺激下，胚芽鞘背光侧比向光侧生长的快归纳：胚芽鞘的尖端与生长弯曲有关；胚芽鞘尖端能感光。结论：单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”，并传递到下部的伸长区时，会造成背光面比向光面生长快，因而出现弯曲。一、生长素的发现过程1、达尔文的实验设计实验证明：1、胚芽鞘弯曲生长的部位是尖端还是尖端以下（伸长区）？2、胚芽鞘单侧光照射下，背光侧和向光侧哪侧生长快？材料用具：带有胚芽鞘的玉米幼苗，纸盒，光源，记号笔，刀片，显微镜等实验思路？（画图表示）一、生长素的发现过程思考一、生长素的发现过程2、鲍森∙詹森的实验分析：1、本实验的自变量是什么？本实验有何不足之处？2、琼脂片有什么样的作用？用云母片或玻璃片会是什么结果？3、实验结论？尖端产生的某种影响可以透过琼脂片传递给下部。这种“影响”究竟是什么?一、生长素的发现过程3、拜尔的实验尖端产生的影响在向下运输的过程中,如何引起向光弯曲生长?分析：1、拜尔为什么选择黑暗的环境？本实验的自变量是什么？2、实验结论？排除单侧光对实验结果的影响胚芽鞘的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以上实验初步证明胚芽鞘的尖端产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。一、生长素的发现过程4、温特的实验分析：1、本实验的自变量是？2、实验结论？使用的琼脂块是否用尖端处理过。胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。温特认为这可能是和动物激素类似的物质，能促进植物生长，并把这种物质命名为：生长素1931年，科学家首先从人尿中分离出了这种物质，经鉴定，知道它叫吲哚乙酸（IAA）。直到1946年，人们才从高等植物中分离出生长素,并确认它就是IAA。除IAA外还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等。生长素究竟是什么物质呢？为什么可以在人的尿液中提取到吲哚乙酸？达尔文实验推测传递某种影响造成背光面比向光面生长的快鲍森詹森实验拜尔实验初步证明影响是一种化学物质温特实验1931年，从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质----吲哚乙酸（IAA）1942年，从高等植物中分离出生长素，确认该物质就是IAA。以后，通过进一步研究，发现其它具有生长效应的物质：苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等生长素的发现历程产生的部位：作用部位：感光的部位：弯曲生长的部位：胚芽鞘的尖端胚芽鞘的尖端尖端下部伸长区尖端以下的部位一、生长素的发现过程【小结】生长素一、生长素的发现过程植物向光性的原因外因：单侧光照射内因：①尖端的存在(感受光刺激)②尖端产生生长素③生长素分布不均匀(背光面多向光面少)单侧光照射后，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧的生长不均匀，从而造成向光弯曲。一、生长素的发现过程【小结】判断植物是否生长的关键？判断植物能否弯曲生长的关键？有无生长素生长素分布是否均匀不同的观点•解释•在单侧光的刺激下，生长抑制物在向光一侧积累，导致向光侧生长受到抑制而背光侧生长正常，引起向光性。•现象•20世纪80年代以来有学者用向日葵、萝卜等做向光性研究的时候，发现向光侧和背光侧的IAA浓度基本相等。疑难破P185例题一、生长素的发现过程在植物体内合成的，从产生部位运输到作用部位，并且对植物的生命活动产生显著影响的微量有机物，统称为植物激素。5、植物激素发现生长素之后，科学家又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素。思考：1、生长素与生长激素的本质有何不同？2、植物激素与动物激素有何异同？二、生长素的产生、运输和分布1.合成部位：主要的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子等。在这些部位色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。2.生长素的分布：在植物各器官中都有分布，但相对集中地分布在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。含量分布状态：（1）产生部位＜积累部位：顶芽＜侧芽分生区＜伸长区（2）生长旺盛部位＞衰老部位：生长点＞老根二、生长素的产生、运输和分布3.生长素的运输：（1）极性运输：在植物的胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输，也就是只能单方向地运输，称为极性运输(细胞的主动运输）。形态学下端形态学上端(1)细胞质膜中存在的H+－ATP酶催化ATP水解，为细胞内生长素的积累和极性运输提供能源；(2)H+－ATP酶将H+从细胞溶质中泵入细胞壁中，使细胞壁中的pH值降低到5左右，细胞质中的pH值升高达7左右，在质膜内外形成pH梯度，膜内外的pH梯度可作为IAA吸收的动力；(3)IAA既能以未解离状态IAAH进入细胞(图左)，又能以解离状态IAA-连同2个H+一起，通过电致同向运输载体进入细胞(图右)；(4)细胞基部质膜分布有IAA-阴离子载体(AC)或IAA-＋H+运出载体(EC)，它们使IAA从细胞内向基极性地运出到细胞外。【拓展】生长素极性运输机理——化学渗透极性学说（2）非极性运输：在植物的成熟组织通过韧皮部进行二、生长素的产生、运输和分布3.生长素的运输：（3）横向运输：在生长素的产生部位，受外界某些刺激（如单侧光照、重力等）的影响，生长素可以横向运输。提醒：①单侧光只影响生长素的分布，不影响生长素的合成。琼脂块无感光作用②单侧光刺激时,生长素在尖端既进行横向运输，又进行极性运输【提升】判断胚芽鞘的生长情况失重？有重力呢？【横置类】【旋转类】【插入类】【移植类】【遮盖类】光源随暗室同步缓慢匀速转动判断以下旋转情况下茎的生长弯曲情况：1、整个装置同步旋转；2、支架不转动，暗室转动；3、支架转动，暗室不转动【练】有关生长素的重要结论1.胚芽鞘感光部位：2.胚芽鞘弯曲生长部位：3.胚芽鞘产生生长素部位：4.向光性的原因内因：外因：7.生长素的合成是否需要光：8.植物体生长素的合成部位：5.生长素的化学本质：6.合成生长素的原料：9.生长素的运输形式（从运输方向划分）：10.植物体内生长素的分布：形态学上端形态学下端1.吲哚乙酸可在胚芽鞘中大量合成2.色氨酸至少含一个氨基和一个羧基3.吲哚乙酸是一种具有调节作用的蛋白质4.过量的色氨酸可抑制吲哚乙酸的合成5.温特实验生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输6.生长素极性运输方向与光照、重力无关【练习】判断：√√