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适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第8单元稳态与调节第36讲植物生长素及其生理作用课件新人教版
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这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第8单元稳态与调节第36讲植物生长素及其生理作用课件新人教版，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，研情境·素养突破，3拜尔实验，4温特实验，调节作用，非极性等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、植物生长素1.生长素的发现过程(1)达尔文父子实验
(2)鲍森·詹森实验
说明:该实验的不足之处在于无法排除 琼脂片可能导致胚芽鞘生长 的结论。
①该实验在黑暗中进行,其目的是 排除光照可能对实验结果造成的干扰 。②该实验的不足之处是 无法证明尖端是否产生某种物质 。
①对温特实验之前的实验结论进行描述时,不能出现“生长素”,只能说“影响”;②由温特的实验结论可以推测单侧光的作用可能是 改变生长素的分布,使生长素在背光侧分布得多 。
2.植物激素的概念: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。
3.生长素的产生、运输和分布(1)合成部位:主要是 芽、幼嫩的叶和发育中的种子 。 (2)来源:由 色氨酸 转变而来。 (3)分布部位:植物体各器官中都有分布,相对集中地分布在 生长旺盛 的部分。 (4)运输:
延伸拓展(1)不同处理条件下植物向性运动的结果分析
(2)植物芽尖向光性原因分析
旁栏边角1.(选择性必修1 P93“思考·讨论”)植物激素与动物激素的异同。
内分泌腺或内分泌细胞
2.(选择性必修1 P95“思维训练”)为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?欲得出上述结论应怎样改进更具说服力?
提示:不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端,如图所示。
易错辨析(1)温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输。(选择性必修1 P91~92正文)( × )(2)生长素的化学本质是蛋白质。(选择性必修1 P93正文)( × )(3)生长素的极性运输需要ATP水解提供能量。(选择性必修1 P93正文拓展)( √ )(4)横向运输发生在尖端,产生效应的部位也在尖端。(选择性必修1 P93正文拓展)( × )
二、生长素的生理作用及特性1.生长素的生理作用
2.生长素的作用特点在浓度较低时促进生长,在 浓度较高时抑制生长 。 (1)生长素浓度与所起作用的曲线分析
(2)对生长素的敏感程度曲线分析①不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
②不同生物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。
(3)典型实例——顶端优势①概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。②产生原因:
③解除方法:摘除顶芽。
延伸拓展植物茎的背地性和根的向地性(1)表现
旁栏边角(选择性必修1 P94“思考·讨论”)“促进”或“抑制”的作用效果是如何得到的?提示:是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言,当生长素浓度过高而“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。
易错辨析(1)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。(选择性必修1P94正文)( × )(2)顶芽的快速生长需要侧芽提供生长素。(选择性必修1P94正文)( × )(3)植物生长素能促进植物生长是通过促进细胞的伸长生长实现的。(选择性必修1P93正文)( √ )(4)顶端优势现象、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素在浓度过高时抑制生长。(选择性必修1P94正文拓展)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 结合植物生长素的发现历程,考查科学探究1.(2022滨州期末)生长素的发现经历了漫长的探索历程,多位科学家做出了卓越的贡献。下列对相关实验的叙述,错误的是( )A.达尔文父子提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激会向下面的伸长区传递某种“影响”B.鲍森·詹森的实验说明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部C.拜尔的实验说明胚芽鞘尖端产生的“影响”分布不均匀造成放置尖端的一侧生长受抑制D.温特的实验证明胚芽鞘弯曲生长确实是由一种化学物质引起的,并将其命名为生长素
答案:C解析:达尔文父子根据实验提出,单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”,这种“影响”传递到下部的伸长区时,会造成背光面比向光面生长得快,因而出现胚芽鞘向光性弯曲,A项正确;鲍森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部,B项正确;拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是“影响”在尖端下部分布不均匀造成的,其中放置尖端的一侧生长较快,C项错误;温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的“影响”确实是一种化学物质,并将其命名为生长素,D项正确。
2.(2022江门模拟)达尔文用燕麦的胚芽鞘进行以下实验。有关叙述错误的是( )
A.实验①②对照可说明胚芽鞘弯曲生长与尖端有关B.实验①②③可说明胚芽鞘尖端能够感受单侧光刺激C.若实验④增加尖端下部遮光处理则实验结果不变D.实验③④对照可排除单侧光对胚芽鞘生长的影响
答案:D解析:实验①有尖端,胚芽鞘向光弯曲生长,②没有尖端,胚芽鞘没有表现出向光弯曲生长,说明胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关,A项正确;实验①有尖端,胚芽鞘能感受单侧光从而向光弯曲生长,实验②没有尖端,胚芽鞘没有表现出向光弯曲生长,说明胚芽鞘未感受到单侧光刺激,实验③中尖端套上不透光小帽后胚芽鞘直立生长,综上所述可说明胚芽鞘能够感受单侧光刺激的部位是尖端,B项正确;与实验③相比,实验④中尖端套上透光小帽,胚芽鞘向光弯曲生长,进一步证明感受单侧光刺激的部位是尖端,而不是尖端下部,因此若实验④增加尖端下部遮光处理则实验结果不变,C项正确;实验③④均在尖端套上小帽,实验④为透光小帽,与实验③对照可排除小帽对胚芽鞘生长的影响,D项错误。
解题方法判断植物的向性生长的方法
考向2 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念3.生长素极性运输的化学渗透偶联学说的基本观点:生长素以弱酸的形式经输入载体协同运输(能量由跨膜质子电位提供)进入细胞,在细胞质中生长素主要以离子形式存在并大量积累。离子形式的生长素通过分布于细胞基部的输出载体顺浓度梯度输出细胞,正是由于输出载体在细胞中的极性分布决定了生长素的极性运输。下列叙述错误的是( )A.植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸B.若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,可利用其抑制剂设计实验C.生长素的输入、输出载体都能转运生长素,空间结构相同D.生长素的极性输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中
答案:C解析:生长素是一类激素,IAA是人类最早发现的一种生长素,植物体内的生长素也多为IAA,其合成原料是色氨酸,A项正确;若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,输出载体即为实验自变量,可利用其抑制剂控制输出载体来设计实验,B项正确;生长素的输入、输出载体虽然都能转运生长素,但是运输的方向不同,其空间结构也不相同,C项错误;生长素的合成部位主要集中在植物的幼嫩部位,其输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中,D项正确。
考向1 结合生长素的相关曲线分析,考查科学思维1.(2022泰安模拟)下图为玉米胚芽鞘中生长素诱导的生长和细胞壁酸化的变化曲线,下列分析或推测合理的是( )
A.图甲中随着IAA浓度的增加,曲线Ⅱ表示的长度不断增加B.中性缓冲液可能抑制生长素的作用,酸性缓冲液可能引起生长加快C.图乙BC段表明生长素促进生长,CD段表明生长素抑制生长D.在生长素作用下,细胞膜外排H+促进细胞壁酸化,有利于细胞分裂答案:B解析:图甲中曲线Ⅱ表示胚芽鞘长度变化,随着IAA浓度的增加,胚芽鞘的长度可能先增加,超过一定浓度后生长会受到抑制,甚至不生长;由图甲曲线Ⅰ可知,生长素处理后pH逐渐减小,而胚芽鞘长度不断增加,且生长速度加快,可推测酸性缓冲液可能引起生长加快,而中性缓冲液可能抑制生长素的作用;图乙BC段和CD段生长速率都大于B点,都表明生长素促进生长,但促进作用先增大后减小;在生长素作用下,细胞膜外排H+促进细胞壁酸化,有利于细胞伸长,使胚芽鞘生长速度变快。
2.(2022菏泽期末)图甲表示燕麦胚芽鞘的向光性实验,图乙表示水平放置幼苗的生长情况,图丙表示生长素浓度与植株某一器官生长的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲中胚芽鞘向光弯曲生长是由胚芽鞘尖端的生长素发生极性运输导致的B.图乙1处的生长素浓度小于2处,导致1处生长的速度大于2处,所以幼苗根的生长表现出向地性C.图乙3处的生长素浓度对应图丙的CD段,4处的生长素浓度对应图丙的 AC段D.图丙表明生长素在低浓度下(AB段)促进生长,高浓度下(BC段)抑制生长
答案:B解析:图甲中胚芽鞘向光弯曲生长是由生长素的横向运输导致的,A项错误;图乙1处的生长素浓度小于2处,由于根对生长素敏感,1处生长素浓度较低促进生长,2处生长素浓度过高抑制生长,1处生长的速度大于2处,因此幼苗根的生长表现出向地性,B项正确;图乙3、4处的生长素浓度均表现为促进茎的生长,而图丙中的C点之后会抑制茎的生长,因此均对应图丙的C点之前,C项错误;图丙表明生长素在浓度较低时(AC段,不含A点)促进生长,在浓度较高时(CD段,不含C点)抑制生长,D项错误。
考向2 结合实例,考查科学思维3.(2023届湖南摸底联考)黄瓜种子萌发时,下胚轴顶端形成弯钩(顶勾),在破土而出时起到保护子叶与顶端分生组织的作用,可通过测量植株顶勾弯曲处内外两侧的细胞长度来比较顶勾弯曲度。经研究表明,重力是触发幼苗顶端弯钩形成的起始信号,那么在下胚轴形成弯钩过程中,生长素来源及作用特点是( )A.顶勾 促进细胞伸长B.子叶 体现低浓度促进生长高浓度抑制生长C.顶端 促进细胞伸长D.顶端 体现低浓度促进生长、高浓度抑制生长
答案:D解析:顶端分生组织产生的生长素通过极性运输到达下胚轴顶端,运输方向为由形态学上端运输到形态学下端。黄瓜种子萌发时,下胚轴顶端形成弯钩,其原因是:种子萌发时,顶端分生组织产生的生长素运输至顶勾处,促进细胞的伸长生长;由于生长素低浓度促进生长,高浓度抑制生长,导致顶勾两侧细胞生长状况不同,因而弯曲度发生改变。
解题方法“三看法”判断生长素的作用特点
4.(2022济宁模拟)植物种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,幼苗下胚轴快速伸长,同时抑制子叶发育,并在顶端形成弯钩(如图1)。科学家成功揭示了植物嫩芽顶端弯钩的发育调控机制,发现生长素在弯钩的外侧浓度低于内侧,部分调控机制如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.顶端弯钩的形成是生长素对植物细胞生长的差异性调控导致的B.土壤的机械压力可导致乙烯产生量增加,从而促进顶端弯钩的形成C.生长素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响D.水杨酸通过抑制 EIN3/EIL1转录因子的活性,增强HLS1基因的表达,抑制顶端弯钩形成
答案:D解析:根据题干“植物种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,幼苗下胚轴快速伸长,同时抑制子叶发育,并在顶端形成弯钩”和“生长素在弯钩的外侧浓度低于内侧”,可知顶端弯钩的形成是生长素对植物细胞生长的差异性调控导致的,生长素对弯钩外侧的生长起促进作用,内侧生长起抑制作用,A项正确;当种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,子叶发育受到抑制,说明土壤的机械压力可导致乙烯产生量增加,从而促进顶端弯钩的形成,B项正确;植物激素的产生和分布根本上是基因表达调控的结果,同时也受到环境因素的影响,C项正确;由图2可知,水杨酸通过抑制EIN3/EIL1转录因子的活性,从而抑制HLS1基因的表达,抑制顶端弯钩形成,D项错误。
拓展提升关于极性运输和横向运输的说明
3 练高考·衍生训练
角度 植物生长素1.(2021福建高考)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时,打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如下图所示。
下列分析错误的是( )A.打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输B.打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运C.打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发D.打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率答案:B解析:生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输 ,A项正确;打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运,B项错误;打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发,C项正确;打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率,D项正确。
2.(2021北京高考)植物顶芽产生生长素向下运输,使侧芽附近生长素浓度较高,抑制侧芽的生长,形成顶端优势。用细胞分裂素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝。关于植物激素作用的叙述不正确的是( )A.顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长B.去顶芽或抑制顶芽的生长素运输可促进侧芽生长C.细胞分裂素能促进植物的顶端优势D.侧芽生长受不同植物激素共同调节答案:C
解析:顶芽生长素浓度低,促进生长,侧芽生长素浓度高,抑制生长,顶端优势体现了生长素的作用特点,A项正确;去顶芽或抑制顶芽的生长素运输都可以使侧芽的生长素浓度降低,可促进侧芽生长,B项正确;用细胞分裂素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝,说明细胞分裂素能减弱植物的顶端优势,C项错误;侧芽生长可受到生长素、细胞分裂素的调节,故其生长受不同植物激素共同调节,D项正确。
角度衍生(1)[2021全国高考甲卷]生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长。( √ )(2)[2019海南高考]带有芽和幼叶的柳条扦插时容易生根,是因为芽和幼叶均能产生IAA。( √ )(3)[2015全国高考Ⅰ卷]成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输。( √ )(4)[2019江苏高考]IAA先极性运输到尖端下部再横向运输。( × )
4 研情境·素养突破
生长素极性运输的机制探讨情境设计关于生长素(IAA)极性运输的机制可用化学渗透假说来解释,如下图所示。细胞膜上的质子泵将ATP水解,提供能量,同时将H+从细胞质释放到细胞壁,所以细胞壁空间的pH较低。在酸性环境中,IAA的羧基不易解离,主要成非解离型(IAAH),较亲脂。IAAH通过细胞膜进入细胞质要比阴离子型(IAA-)快,除此之外,细胞顶部的细胞膜上还有生长素输入载体AUX1膜蛋白,该蛋白是H+/IAA协同运输载体。IAA-通过该蛋白质主动地与H+协同转运进入细胞质。同时,在细胞基部的细胞膜上,有专性的生长素输出载体PIN蛋白,该蛋白负责将IAA-运出细胞。如此反复进行,就形成了生长素的极性运输。
命题设计(1)生长素在植物体内的极性运输,体现在细胞上,生长素只能由细胞的 向 运输,原因是 。 (2)研究人员用射线处理拟南芥幼苗,培育出生长素极性运输缺陷的突变体,该突变体植株弱小,生长异常缓慢。突变体拟南芥不能正常运输生长素的原因可能是 。 答案:(1)顶部 基部 细胞顶部的AUX1膜蛋白负责生长素输入细胞,细胞基部的载体PIN蛋白负责生长素输出细胞(2)细胞膜上的质子泵或细胞顶部的AUX1膜蛋白或细胞基部的载体PIN蛋白异常
解析:(1)由于IAAH只能由细胞壁进入细胞质,在细胞质中又形成IAA-,IAA-与细胞壁中的H+结合后又形成IAAH,而细胞顶部的AUX1膜蛋白负责生长素输入细胞,细胞基部的载体PIN蛋白负责生长素输出细胞,故生长素由细胞的顶部向基部运输。(2)细胞膜上的质子泵将H+泵到细胞壁,使之呈酸性,在酸性条件下,IAA-与H+结合生成IAAH再进入下一个细胞,同时还有细胞顶部的生长素输入载体AUX1膜蛋白,细胞基部的细胞膜上有专性的生长素输出载体PIN蛋白,与生长素的运输有关,突变体拟南芥不能正常运输生长素可能是因为细胞膜上的质子泵或细胞顶部的AUX1膜蛋白或细胞基部的载体PIN蛋白异常导致。
突破训练1.(2022山东省实验中学模拟)生长素(IAA)主要促进细胞的伸长,而细胞壁的弹性非常小,影响细胞的伸长。科学家根据“酸生长理论”和“基因活化学说”提出IAA对细胞伸长的作用机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.生长素与细胞膜受体结合可通过Ca2+引发H+以被动运输的方式向外运输B.酸性条件下细胞壁的纤维素微丝伸长使细胞壁对细胞的压力减小,引起细胞横向生长C.活化因子与生长素结合使相关基因在细胞核内表达,合成mRNA和蛋白质D.生长素的调节作用依赖于细胞内的信息传递,体现了细胞结构和功能的联系答案:D
2.如图是根据细胞壁松散学说绘制的一定浓度生长素促进植物细胞伸长的原理图。下列叙述错误的是( )
A.结构A的作用是促使H+由胞外主动运输至胞内B.生长素和赤霉素在促进细胞伸长方面具有协同作用C.用单侧光照射胚芽鞘尖端,酶X所处溶液的pH背光侧低于向光侧D.酶X的直接作用是使多糖链断裂、细胞壁松散,促进细胞伸长
答案:A解析:结构A参与H+运输到细胞壁需要ATP供能,因此从胞内运输至胞外属于主动运输,A项错误;生长素和赤霉素都能促进细胞伸长,因此具有协同作用,B项正确;图示可知酶X可以促进细胞伸长,用单侧光照射胚芽鞘尖端,背光侧生长较快,因此酶X所处溶液H+浓度更高,pH背光侧低于向光侧,C项正确;由题图可知,酶X的直接作用是使多糖链断裂、细胞壁松散,促进细胞伸长,D项正确。
3.关于生长素的作用机理科学家们提出了“酸生长假说”(细胞壁pH下降,使细胞壁松弛,细胞伸长生长)和“基因活化学说”(IAA与细胞内受体结合促进基因表达)。如图表示科学家揭示的生长素(IAA)对细胞伸长作用的原理,有关叙述正确的是( )
A.质子泵具有既是H+载体又可以合成ATP的双重功能B.生长素可以运输到细胞核促进某些基因的复制C.生长素是植物体内信息的化学载体,其受体只存在于细胞膜上D.根据“酸生长假说”,将植物茎切断放入pH较低的环境中将有利于茎段的生长
1 强基础·增分策略
一、植物生长素1.生长素的发现过程(1)达尔文父子实验
(2)鲍森·詹森实验
说明:该实验的不足之处在于无法排除 琼脂片可能导致胚芽鞘生长 的结论。
①该实验在黑暗中进行,其目的是 排除光照可能对实验结果造成的干扰 。②该实验的不足之处是 无法证明尖端是否产生某种物质 。
①对温特实验之前的实验结论进行描述时,不能出现“生长素”,只能说“影响”;②由温特的实验结论可以推测单侧光的作用可能是 改变生长素的分布,使生长素在背光侧分布得多 。
2.植物激素的概念: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。
3.生长素的产生、运输和分布(1)合成部位:主要是 芽、幼嫩的叶和发育中的种子 。 (2)来源:由 色氨酸 转变而来。 (3)分布部位:植物体各器官中都有分布,相对集中地分布在 生长旺盛 的部分。 (4)运输:
延伸拓展(1)不同处理条件下植物向性运动的结果分析
(2)植物芽尖向光性原因分析
旁栏边角1.(选择性必修1 P93“思考·讨论”)植物激素与动物激素的异同。
内分泌腺或内分泌细胞
2.(选择性必修1 P95“思维训练”)为证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,某同学设计了如图所示实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素。本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?为什么?欲得出上述结论应怎样改进更具说服力?
提示:不能。因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下、形态学下端朝上的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端,如图所示。
易错辨析(1)温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输。(选择性必修1 P91~92正文)( × )(2)生长素的化学本质是蛋白质。(选择性必修1 P93正文)( × )(3)生长素的极性运输需要ATP水解提供能量。(选择性必修1 P93正文拓展)( √ )(4)横向运输发生在尖端,产生效应的部位也在尖端。(选择性必修1 P93正文拓展)( × )
二、生长素的生理作用及特性1.生长素的生理作用
2.生长素的作用特点在浓度较低时促进生长,在 浓度较高时抑制生长 。 (1)生长素浓度与所起作用的曲线分析
(2)对生长素的敏感程度曲线分析①不同器官对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:根>芽>茎。
②不同生物对生长素的敏感程度不同,敏感性大小:双子叶植物>单子叶植物。
用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶农田里的双子叶杂草,同时促进单子叶植物的生长。
(3)典型实例——顶端优势①概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。②产生原因:
③解除方法:摘除顶芽。
延伸拓展植物茎的背地性和根的向地性(1)表现
旁栏边角(选择性必修1 P94“思考·讨论”)“促进”或“抑制”的作用效果是如何得到的?提示:是相对于生长素处于最低浓度时各器官的生长速度而言,当生长素浓度过高而“抑制”生长时,器官表现为生长速度减慢,甚至生长停滞。
易错辨析(1)幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同。(选择性必修1P94正文)( × )(2)顶芽的快速生长需要侧芽提供生长素。(选择性必修1P94正文)( × )(3)植物生长素能促进植物生长是通过促进细胞的伸长生长实现的。(选择性必修1P93正文)( √ )(4)顶端优势现象、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素在浓度过高时抑制生长。(选择性必修1P94正文拓展)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 结合植物生长素的发现历程,考查科学探究1.(2022滨州期末)生长素的发现经历了漫长的探索历程,多位科学家做出了卓越的贡献。下列对相关实验的叙述,错误的是( )A.达尔文父子提出胚芽鞘尖端受单侧光刺激会向下面的伸长区传递某种“影响”B.鲍森·詹森的实验说明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部C.拜尔的实验说明胚芽鞘尖端产生的“影响”分布不均匀造成放置尖端的一侧生长受抑制D.温特的实验证明胚芽鞘弯曲生长确实是由一种化学物质引起的,并将其命名为生长素
答案:C解析:达尔文父子根据实验提出,单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”,这种“影响”传递到下部的伸长区时,会造成背光面比向光面生长得快,因而出现胚芽鞘向光性弯曲,A项正确;鲍森·詹森通过实验证明胚芽鞘尖端产生的“影响”可透过琼脂片传递给下部,B项正确;拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是“影响”在尖端下部分布不均匀造成的,其中放置尖端的一侧生长较快,C项错误;温特的实验证明造成胚芽鞘弯曲的“影响”确实是一种化学物质,并将其命名为生长素,D项正确。
2.(2022江门模拟)达尔文用燕麦的胚芽鞘进行以下实验。有关叙述错误的是( )
A.实验①②对照可说明胚芽鞘弯曲生长与尖端有关B.实验①②③可说明胚芽鞘尖端能够感受单侧光刺激C.若实验④增加尖端下部遮光处理则实验结果不变D.实验③④对照可排除单侧光对胚芽鞘生长的影响
答案:D解析:实验①有尖端,胚芽鞘向光弯曲生长,②没有尖端,胚芽鞘没有表现出向光弯曲生长,说明胚芽鞘的向光弯曲生长与尖端有关,A项正确;实验①有尖端,胚芽鞘能感受单侧光从而向光弯曲生长,实验②没有尖端,胚芽鞘没有表现出向光弯曲生长,说明胚芽鞘未感受到单侧光刺激,实验③中尖端套上不透光小帽后胚芽鞘直立生长,综上所述可说明胚芽鞘能够感受单侧光刺激的部位是尖端,B项正确;与实验③相比,实验④中尖端套上透光小帽,胚芽鞘向光弯曲生长,进一步证明感受单侧光刺激的部位是尖端,而不是尖端下部,因此若实验④增加尖端下部遮光处理则实验结果不变,C项正确;实验③④均在尖端套上小帽,实验④为透光小帽,与实验③对照可排除小帽对胚芽鞘生长的影响,D项错误。
解题方法判断植物的向性生长的方法
考向2 结合生长素的合成、运输与分布,考查生命观念3.生长素极性运输的化学渗透偶联学说的基本观点:生长素以弱酸的形式经输入载体协同运输(能量由跨膜质子电位提供)进入细胞,在细胞质中生长素主要以离子形式存在并大量积累。离子形式的生长素通过分布于细胞基部的输出载体顺浓度梯度输出细胞,正是由于输出载体在细胞中的极性分布决定了生长素的极性运输。下列叙述错误的是( )A.植物体内的生长素多为IAA,合成它的原料是色氨酸B.若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,可利用其抑制剂设计实验C.生长素的输入、输出载体都能转运生长素,空间结构相同D.生长素的极性输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中
答案:C解析:生长素是一类激素,IAA是人类最早发现的一种生长素,植物体内的生长素也多为IAA,其合成原料是色氨酸,A项正确;若要研究输出载体在生长素极性运输中的作用,输出载体即为实验自变量,可利用其抑制剂控制输出载体来设计实验,B项正确;生长素的输入、输出载体虽然都能转运生长素,但是运输的方向不同,其空间结构也不相同,C项错误;生长素的合成部位主要集中在植物的幼嫩部位,其输出载体大多分布在幼嫩组织细胞中,D项正确。
考向1 结合生长素的相关曲线分析,考查科学思维1.(2022泰安模拟)下图为玉米胚芽鞘中生长素诱导的生长和细胞壁酸化的变化曲线,下列分析或推测合理的是( )
A.图甲中随着IAA浓度的增加,曲线Ⅱ表示的长度不断增加B.中性缓冲液可能抑制生长素的作用,酸性缓冲液可能引起生长加快C.图乙BC段表明生长素促进生长,CD段表明生长素抑制生长D.在生长素作用下,细胞膜外排H+促进细胞壁酸化,有利于细胞分裂答案:B解析:图甲中曲线Ⅱ表示胚芽鞘长度变化,随着IAA浓度的增加,胚芽鞘的长度可能先增加,超过一定浓度后生长会受到抑制,甚至不生长;由图甲曲线Ⅰ可知,生长素处理后pH逐渐减小,而胚芽鞘长度不断增加,且生长速度加快,可推测酸性缓冲液可能引起生长加快,而中性缓冲液可能抑制生长素的作用;图乙BC段和CD段生长速率都大于B点,都表明生长素促进生长,但促进作用先增大后减小;在生长素作用下,细胞膜外排H+促进细胞壁酸化,有利于细胞伸长,使胚芽鞘生长速度变快。
2.(2022菏泽期末)图甲表示燕麦胚芽鞘的向光性实验,图乙表示水平放置幼苗的生长情况,图丙表示生长素浓度与植株某一器官生长的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲中胚芽鞘向光弯曲生长是由胚芽鞘尖端的生长素发生极性运输导致的B.图乙1处的生长素浓度小于2处,导致1处生长的速度大于2处,所以幼苗根的生长表现出向地性C.图乙3处的生长素浓度对应图丙的CD段,4处的生长素浓度对应图丙的 AC段D.图丙表明生长素在低浓度下(AB段)促进生长,高浓度下(BC段)抑制生长
答案:B解析:图甲中胚芽鞘向光弯曲生长是由生长素的横向运输导致的,A项错误;图乙1处的生长素浓度小于2处,由于根对生长素敏感,1处生长素浓度较低促进生长,2处生长素浓度过高抑制生长,1处生长的速度大于2处,因此幼苗根的生长表现出向地性,B项正确;图乙3、4处的生长素浓度均表现为促进茎的生长,而图丙中的C点之后会抑制茎的生长,因此均对应图丙的C点之前,C项错误;图丙表明生长素在浓度较低时(AC段,不含A点)促进生长,在浓度较高时(CD段,不含C点)抑制生长,D项错误。
考向2 结合实例,考查科学思维3.(2023届湖南摸底联考)黄瓜种子萌发时,下胚轴顶端形成弯钩(顶勾),在破土而出时起到保护子叶与顶端分生组织的作用,可通过测量植株顶勾弯曲处内外两侧的细胞长度来比较顶勾弯曲度。经研究表明,重力是触发幼苗顶端弯钩形成的起始信号,那么在下胚轴形成弯钩过程中,生长素来源及作用特点是( )A.顶勾 促进细胞伸长B.子叶 体现低浓度促进生长高浓度抑制生长C.顶端 促进细胞伸长D.顶端 体现低浓度促进生长、高浓度抑制生长
答案:D解析:顶端分生组织产生的生长素通过极性运输到达下胚轴顶端,运输方向为由形态学上端运输到形态学下端。黄瓜种子萌发时,下胚轴顶端形成弯钩,其原因是:种子萌发时,顶端分生组织产生的生长素运输至顶勾处,促进细胞的伸长生长;由于生长素低浓度促进生长,高浓度抑制生长,导致顶勾两侧细胞生长状况不同,因而弯曲度发生改变。
解题方法“三看法”判断生长素的作用特点
4.(2022济宁模拟)植物种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,幼苗下胚轴快速伸长,同时抑制子叶发育,并在顶端形成弯钩(如图1)。科学家成功揭示了植物嫩芽顶端弯钩的发育调控机制,发现生长素在弯钩的外侧浓度低于内侧,部分调控机制如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.顶端弯钩的形成是生长素对植物细胞生长的差异性调控导致的B.土壤的机械压力可导致乙烯产生量增加,从而促进顶端弯钩的形成C.生长素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响D.水杨酸通过抑制 EIN3/EIL1转录因子的活性,增强HLS1基因的表达,抑制顶端弯钩形成
答案:D解析:根据题干“植物种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,幼苗下胚轴快速伸长,同时抑制子叶发育,并在顶端形成弯钩”和“生长素在弯钩的外侧浓度低于内侧”,可知顶端弯钩的形成是生长素对植物细胞生长的差异性调控导致的,生长素对弯钩外侧的生长起促进作用,内侧生长起抑制作用,A项正确;当种子在土壤中萌发受到土壤机械压力的作用时,子叶发育受到抑制,说明土壤的机械压力可导致乙烯产生量增加,从而促进顶端弯钩的形成,B项正确;植物激素的产生和分布根本上是基因表达调控的结果,同时也受到环境因素的影响,C项正确;由图2可知,水杨酸通过抑制EIN3/EIL1转录因子的活性,从而抑制HLS1基因的表达,抑制顶端弯钩形成,D项错误。
拓展提升关于极性运输和横向运输的说明
3 练高考·衍生训练
角度 植物生长素1.(2021福建高考)烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时,打顶(摘去顶部花蕾)是常规田间管理措施,但打顶后侧芽会萌动生长,消耗营养,需要多次人工抹芽(摘除侧芽)以提高上部叶片的质量,该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响,实验结果如下图所示。
下列分析错误的是( )A.打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输B.打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转运C.打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发D.打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率答案:B解析:生长素的运输方向是从形态学上端到形态学下端,生长素涂抹处为形态学上端,因此打顶后涂抹的生长素进入烟草后,可向下运输 ,A项正确;打顶后的抹芽措施是为了提高上部叶片的质量,因此该措施利于营养物质向上部叶片转运,B项错误;打顶涂抹生长素能抑制侧芽萌动,相当于建立人工顶端优势抑制侧芽萌发,C项正确;打顶后涂抹生长素与不涂抹相比,能增强上部叶片净光合速率,D项正确。
2.(2021北京高考)植物顶芽产生生长素向下运输,使侧芽附近生长素浓度较高,抑制侧芽的生长,形成顶端优势。用细胞分裂素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝。关于植物激素作用的叙述不正确的是( )A.顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长B.去顶芽或抑制顶芽的生长素运输可促进侧芽生长C.细胞分裂素能促进植物的顶端优势D.侧芽生长受不同植物激素共同调节答案:C
解析:顶芽生长素浓度低,促进生长,侧芽生长素浓度高,抑制生长,顶端优势体现了生长素的作用特点,A项正确;去顶芽或抑制顶芽的生长素运输都可以使侧芽的生长素浓度降低,可促进侧芽生长,B项正确;用细胞分裂素处理侧芽,侧芽生长形成侧枝,说明细胞分裂素能减弱植物的顶端优势,C项错误;侧芽生长可受到生长素、细胞分裂素的调节,故其生长受不同植物激素共同调节,D项正确。
角度衍生(1)[2021全国高考甲卷]生长素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长。( √ )(2)[2019海南高考]带有芽和幼叶的柳条扦插时容易生根,是因为芽和幼叶均能产生IAA。( √ )(3)[2015全国高考Ⅰ卷]成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输。( √ )(4)[2019江苏高考]IAA先极性运输到尖端下部再横向运输。( × )
4 研情境·素养突破
生长素极性运输的机制探讨情境设计关于生长素(IAA)极性运输的机制可用化学渗透假说来解释,如下图所示。细胞膜上的质子泵将ATP水解,提供能量,同时将H+从细胞质释放到细胞壁,所以细胞壁空间的pH较低。在酸性环境中,IAA的羧基不易解离,主要成非解离型(IAAH),较亲脂。IAAH通过细胞膜进入细胞质要比阴离子型(IAA-)快,除此之外,细胞顶部的细胞膜上还有生长素输入载体AUX1膜蛋白,该蛋白是H+/IAA协同运输载体。IAA-通过该蛋白质主动地与H+协同转运进入细胞质。同时,在细胞基部的细胞膜上,有专性的生长素输出载体PIN蛋白,该蛋白负责将IAA-运出细胞。如此反复进行,就形成了生长素的极性运输。
命题设计(1)生长素在植物体内的极性运输,体现在细胞上,生长素只能由细胞的 向 运输,原因是 。 (2)研究人员用射线处理拟南芥幼苗,培育出生长素极性运输缺陷的突变体,该突变体植株弱小,生长异常缓慢。突变体拟南芥不能正常运输生长素的原因可能是 。 答案:(1)顶部 基部 细胞顶部的AUX1膜蛋白负责生长素输入细胞,细胞基部的载体PIN蛋白负责生长素输出细胞(2)细胞膜上的质子泵或细胞顶部的AUX1膜蛋白或细胞基部的载体PIN蛋白异常
解析:(1)由于IAAH只能由细胞壁进入细胞质,在细胞质中又形成IAA-,IAA-与细胞壁中的H+结合后又形成IAAH,而细胞顶部的AUX1膜蛋白负责生长素输入细胞,细胞基部的载体PIN蛋白负责生长素输出细胞,故生长素由细胞的顶部向基部运输。(2)细胞膜上的质子泵将H+泵到细胞壁,使之呈酸性,在酸性条件下,IAA-与H+结合生成IAAH再进入下一个细胞,同时还有细胞顶部的生长素输入载体AUX1膜蛋白,细胞基部的细胞膜上有专性的生长素输出载体PIN蛋白,与生长素的运输有关,突变体拟南芥不能正常运输生长素可能是因为细胞膜上的质子泵或细胞顶部的AUX1膜蛋白或细胞基部的载体PIN蛋白异常导致。
突破训练1.(2022山东省实验中学模拟)生长素(IAA)主要促进细胞的伸长,而细胞壁的弹性非常小,影响细胞的伸长。科学家根据“酸生长理论”和“基因活化学说”提出IAA对细胞伸长的作用机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.生长素与细胞膜受体结合可通过Ca2+引发H+以被动运输的方式向外运输B.酸性条件下细胞壁的纤维素微丝伸长使细胞壁对细胞的压力减小,引起细胞横向生长C.活化因子与生长素结合使相关基因在细胞核内表达,合成mRNA和蛋白质D.生长素的调节作用依赖于细胞内的信息传递,体现了细胞结构和功能的联系答案:D
2.如图是根据细胞壁松散学说绘制的一定浓度生长素促进植物细胞伸长的原理图。下列叙述错误的是( )
A.结构A的作用是促使H+由胞外主动运输至胞内B.生长素和赤霉素在促进细胞伸长方面具有协同作用C.用单侧光照射胚芽鞘尖端,酶X所处溶液的pH背光侧低于向光侧D.酶X的直接作用是使多糖链断裂、细胞壁松散,促进细胞伸长
答案:A解析:结构A参与H+运输到细胞壁需要ATP供能,因此从胞内运输至胞外属于主动运输,A项错误;生长素和赤霉素都能促进细胞伸长,因此具有协同作用,B项正确;图示可知酶X可以促进细胞伸长,用单侧光照射胚芽鞘尖端,背光侧生长较快,因此酶X所处溶液H+浓度更高,pH背光侧低于向光侧,C项正确;由题图可知,酶X的直接作用是使多糖链断裂、细胞壁松散,促进细胞伸长,D项正确。
3.关于生长素的作用机理科学家们提出了“酸生长假说”(细胞壁pH下降,使细胞壁松弛,细胞伸长生长)和“基因活化学说”(IAA与细胞内受体结合促进基因表达)。如图表示科学家揭示的生长素(IAA)对细胞伸长作用的原理,有关叙述正确的是( )
A.质子泵具有既是H+载体又可以合成ATP的双重功能B.生长素可以运输到细胞核促进某些基因的复制C.生长素是植物体内信息的化学载体,其受体只存在于细胞膜上D.根据“酸生长假说”,将植物茎切断放入pH较低的环境中将有利于茎段的生长
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