第一章植物生命活动的调节教法建议

第一章植物生命活动的调节教法建议 王海臣（北京市玉渊潭中学 100038）北京市玉渊潭中学王海臣

一、教材分析 内容特点：“植物激素的调节”在高中生物学教材中是相对独立的部份，与其它章节知识联系较少，但知识的实践性较强，要多联系生产实践，注重一些探究性及验证性实验的设计。考试类型：一些图解和坐标曲线的理解。北京市玉渊潭中学王海臣

1、研读《课程标准》，理解课程要求 北京市玉渊潭中学王海臣

北京市会考说明－－植物的激素调节 北京市玉渊潭中学王海臣

北京市高考说明要求－－植物的激素调节 北京市玉渊潭中学王海臣

二、两套教材的比较 北京市玉渊潭中学王海臣

具体表现在 1.对生长素发现过程的教学建议注意：浙科版教材中，在介绍科学家实验的年份时，与人教版教材有所不同，这无关大局，主要是让学生们知道，生长素的发现过程，经历了前后几十年的努力，是许多的不同国籍的科学家前仆后继和不懈努力的结果即可。 2.关于生长素及生长素类似物的作用浙科版教材没有具体、明确地说明生长素的生理作用及在农业生产上的应用。建议大家在教学中，适当增加这部分知识内容，特别要注意将这部分知识与日常生活、环境保护、生产实践相结合，便于学生理解生长素及类似物的作用。北京市玉渊潭中学王海臣

3. 二教材中同一植物的不同器官对同一浓度的生长素敏感程度不同的数据不同（浙科版教材P7图1～5与人教版不同），因此建议弱化处理，只说明其中的道理就行了。 4.关于环境信号对植物生长的影响（此部分内容《课标》中没有要求；人教版教材也没有） 5. 两个版本教材的实验不同浙科版教材：“探究2,4—D对扦插生根的作用”；人教版教材：“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度” 北京市玉渊潭中学王海臣

三、教学内容分析 （一）生命活动调节中的三性。即植物的向性、感性和动物的趋性。要注意这三性的对比，高考有时涉及。 1.向性运动是由光、重力等外界刺激而产生的，它的运动方向取决于外界的刺激方向。它是生长引起的、不可逆的运动。依外界因素的不同，向性运动又可以分为向光性、向重力性、背重力性、向化性、向水性、向触性等。北京市玉渊潭中学王海臣

向触性 向触性：植物器官在接触到固体而产生方向性的反应。这个方向性的反应是因生长改变所造成，例如豆科的卷须接触柱子后会产生缠绕反应。牵牛花花的茎和黄瓜卷须的前端接触到支架，就向接触的方向卷曲，边卷曲、边生长。北京市玉渊潭中学王海臣

2.感性运动是由外界刺激（如光暗转变、触摸等）或内部时间机制而引起的，外界刺激方向不能决定运动方向，即运动方向与外界刺激方向无关，发生感性运动的器官多半具有腹、背两面对称的结构。感性运动一般分为感夜性、感温性和感震性等。2.感性运动是由外界刺激（如光暗转变、触摸等）或内部时间机制而引起的，外界刺激方向不能决定运动方向，即运动方向与外界刺激方向无关，发生感性运动的器官多半具有腹、背两面对称的结构。感性运动一般分为感夜性、感温性和感震性等。 ①感夜性：主要是由昼夜光暗变化引起的。蒲公英的花序、睡莲的花瓣、合欢的小叶等昼开夜合；而烟草、紫茉莉、月见草等植物的花则相反是夜开昼合。 ②感震性如含羞草是最典型的。它的运动全靠叶片的膨压作用。食虫植物的运动也属于感震运动。 ③感温性：温度变化而引起的，是植物长期适应环境温度的规律性变化，从而形成其生长发育对温度的感应特性。如郁金香从冷处移到暖处3min～5min就可开放。北京市玉渊潭中学王海臣

感触性 北京市玉渊潭中学王海臣

（二）植物生命活动的调节方式都有哪些？教师应该知道。（二）植物生命活动的调节方式都有哪些？教师应该知道。 1. 基因调节：通过信号诱导相关的基因表达，调控生长发育。诱导信号分为：外部信号如阳光、温度、重力、日照长短等；内部信号如激素、电、水。 2.化学信使：主要的内部因子化学信使──激素。节的基本形式是激素调节； 3.电信使调节：植物体内电信使时常以电化学波的形式传递，以快速、通用、效用短暂为特点。在植物体内，它可以和化学信使协作发挥效应。如植物记忆与生物电变化及破案。 4.水信使调节：植物体内水势的变化也可作为一种信息，并迅速传递，以调节相关生命活动，适应环境变化。如气孔的开关调节、干旱时叶子的闭合等。北京市玉渊潭中学王海臣

（三）激素调节的一般特点 1.概念：在植物体内一定部位合成的，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的调节作用的微量有机物 2.种类：人们发现及研究最早的植物激素是生长素，至今已确认植物体内有五大类植物激素。即生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸和乙烯。 3.特点：内生性：是植物生命活动中的正常代谢产物。可运性：由某些器官或组织产生后运至其它部位而发挥调控作用，在特殊情况下植物激素在合成部位也有调控作用；调节性：植物激素不是营养物质，通常在极低浓度下产生生理效应。作用力很强：很低浓度就能引起很强反应。特异性：对某种或某几种细胞有效靶细胞上有相应受体。存留时期短：在细胞内不能积累，很快被分解破坏。合成和分解动态平衡。北京市玉渊潭中学王海臣

4.分类： 按生理功能分：植物生长促进剂：对植物的生长、发育有促进作用的激素，如生长素、细胞分裂素和赤霉素；人工合成的奈乙酸、2，4-D等。植物生长抑制剂：对植物的生长、发育有抑制作用，如脱落酸和乙烯；人工合成的三碘苯甲酸、青鲜素等。植物生长延缓剂：如人工合成的短壮素、多效唑等。按来源来分：天然生长素类物质：植物体内的一些类似生长素作用的物质如吲哚丁酸、苯乙酸等。人工合成生长素类似物：人工合成的一些与生长素有类似生理效应的物质如萘乙酸、2,4-D、吲哚丙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、萘氧乙酸、4-碘苯氧乙酸等。北京市玉渊潭中学王海臣

几种生长素类似物 北京市玉渊潭中学王海臣

（四）生长素： 教法建议： 1.实验设计是本部分教学的重点，应引导学生多设计几种实验，有条件的可在课下指导学生完成，这样有利于科学研究思想的养成。例如：植物的向光性实验；植物的向重力性实验；植物的向水（肥）实验；2，4-D促进植物生根；2，4-D促进植物单性结实或叫果实生长等。（祥见资料） 2.利用多媒体动画课件，形象、直观地再现实验，化解重点和难点。北京市玉渊潭中学王海臣

引言设计： 思考：在_单侧光_的照射下，_幼茎、幼叶_向着光源生长的现象。意义：可以使植株获得更多__________，从而可以通过_________合成更多的有机物，满足自身生长发育的需要。长期放置在阳台上的植物，枝叶向阳台外伸展北京市玉渊潭中学王海臣

1.生长素的发现教学： (1)教法建议一：引导学生自主探究，利于科学思维训炼。学生写出学生写出甲乙实验一：达尔文实验发现问题：植物为什么会向光生长？提出假设：向光性的产生和幼苗尖端有关实验设计：甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗即不生长也不弯曲实验结果：向光性的产生和幼苗尖端有关实验结论：北京市玉渊潭中学王海臣发现新问题：感受单侧光刺激的是尖端还是尖端下部呢？

学生写出 学生写出甲乙实验二：达尔文实验发现问题：感受单侧光刺激的是尖端还是尖端下部呢？感受光刺激的部位在尖端提出假设：实验设计：实验结果：甲组幼苗直立生长；乙组幼苗向光弯曲生长实验结论：感受光刺激的部位在尖端北京市玉渊潭中学王海臣

学生写出 学生写出甲乙实验三：波森和詹森实验某种物质由尖端传递到了尖端以下部分，并发挥了作用呢？发现问题：幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。提出假设：明胶云母实验结果：甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗不生长也不弯曲。幼苗尖端确实产生某种促进植物生长的物质并向下运输。实验结论：北京市玉渊潭中学王海臣

学生写出 学生写出实验四：温特实验是不是有某种物质由尖端传递到了尖端以下部分，并发挥了作用呢？发现问题：提出假设：幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。实验设计：琼脂实验结果：幼苗向右弯曲生长。实验结论：幼苗尖端确实存在一种能够促进生长的化学物质。北京市玉渊潭中学王海臣

实验结果： 实验组1不生长也不弯曲；实验组2向右弯曲生长幼苗尖端确实存在一种能够促进生长的化学物质。实验结论：北京市玉渊潭中学王海臣

发现问题：生长素究竟是什么化学物质？ 要找出这种物质是什么，并不是一件轻而易举的事。因为在胚芽鞘的尖端这种物质的量极其微少，一个幼苗的尖端，仅仅含有一千万分之一克。 1942年从高等植物中分离出生长素，其化学本质是吲哚乙酸（IAA）。北京市玉渊潭中学王海臣

教法建议二：引导学生自主+探究式学习（提出问题－参考科学家的实验设计，培养学生的科研能力）教法建议二：引导学生自主+探究式学习（提出问题－参考科学家的实验设计，培养学生的科研能力）问题1：引起植物向光生长的外界因素是什么？请设计实验探究这个问题全部由学生讨论得出假设：引起向光生长的外界因素是单侧光材料：单子叶植物（如玉米、燕麦）的胚芽鞘变量： ①无光照；②单侧光照；③均匀光照。预期：受到单侧光照射的胚芽鞘，将向光弯曲生长；无光照条件下胚芽鞘将不生长；均匀光照条件下的胚芽鞘将直立生长单侧光照下：向光弯曲生长无光照和均匀光照：直立生长方法步骤与结果： 1、引起胚芽鞘向光弯曲的外界因素是单侧光照。结论： 2、单侧光与胚芽鞘是否生长无关北京市玉渊潭中学王海臣

问题2：胚芽鞘感受单侧光刺激光的部位是什么？问题2：胚芽鞘感受单侧光刺激光的部位是什么？假设：感受单侧光刺激的部位为胚芽鞘尖端以下的一段。变量： ①胚芽鞘尖端遮光；②胚芽鞘尖端以下的一段遮光尖端遮光（尖端以下照光）的胚芽鞘弯向光源生长; 尖端以下遮光的胚芽鞘直立生长预期：尖端遮光：直立生长尖端以下遮光：弯向光源生长方法步骤与结果：实验对比分析：预期现象与实验结果有差异。可能是实验误差，也可能是实验假设错误。若是实验误差可以用检验性实验加以修正；若检验性实验与前面的探索性实验现象相同，则可判断为假设错误。结论：假设错误，感受单侧光的部位不是胚芽鞘尖端以下的一段，可能是胚芽鞘的尖端。北京市玉渊潭中学王海臣

假设： 胚芽鞘感受单侧光的刺激的部位是尖端变量： ①保留胚芽鞘的尖端；②切除胚芽鞘的尖端。保留尖端的胚芽鞘弯向光源生长，切除尖端的胚芽鞘直立生长或不生长。预期：单侧光下：保留尖端：弯向光源生长切除尖端：不生长、不弯曲方法步骤与结果结论： 1、感受单侧光刺激的部位是胚芽鞘的尖端，而弯曲的部位是尖端下部。 2、胚芽鞘的生长和弯曲与尖端有关研究生命活动调节的方法：切除法北京市玉渊潭中学王海臣

问题3 ：胚芽鞘的尖端为什么能引起尖端下部生长并弯向光源？对照组实验组假设：胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，且该物质会向下运输并对下部造成影响。这种物质就可以通过琼脂转移，并使切除了尖端的胚芽鞘生长和弯曲。温特实验（1928年）：胚芽鞘的尖端确实能产生某种物质，该物质可以通过琼脂块运输给尖端下部，并引起下部生长和弯曲。结论：北京市玉渊潭中学王海臣

吲哚乙酸（ＩＡＡ） 生长素：是在细胞内由色氨酸合成的问题4、胚芽鞘尖端产生的这种物质是什么呢？ 1934年，荷兰科学家郭葛等人，从一些植物中分离鉴定出能促进植物生长的物质—吲哚乙酸，并取名—生长素。北京市玉渊潭中学王海臣

最后归纳总结实验结论 胚芽鞘的尖端生长素的产生部位：胚芽鞘的尖端下段生长素的作用部位：胚芽鞘的尖端胚芽鞘的感光部位：胚芽鞘的尖端下段胚芽鞘的生长部位：从上到下生长素的运输方向：北京市玉渊潭中学王海臣

主考尖端感光知识点 主考对生长素分布是否均匀的理解北京市玉渊潭中学王海臣

主考生长素对生长的促进作用 4.遮光类主考感光部位北京市玉渊潭中学王海臣

与光无关 A A B C B：向右弯曲 A：直立生长 C：向右弯曲北京市玉渊潭中学王海臣

2、实验材料简介： 胚芽鞘胚芽鞘——①单子叶植物，特别是禾本科植物的胚芽外的锥形套状物，有保护胚芽的功能。在种子萌发时，胚芽鞘首先穿出地面，②保护胚芽出土时不受损伤，随后为胚芽所突破。③胚芽鞘实际上是植物的第1片不具叶片的叶，它有保护胚芽中更幼小的叶和生长锥的作用。④胚芽鞘的尖端能够产生生长素，对幼苗的出土有很大意义；⑤同时含叶绿体，出土后即能进行光合作用，对幼苗能独立生活起着重要的作用。北京市玉渊潭中学王海臣

明胶和琼脂：水、化学物质能透过，能携带和传送生长素的作用明胶和琼脂：水、化学物质能透过，能携带和传送生长素的作用明胶琼脂北京市玉渊潭中学王海臣

云母和锡箔：水、光、化学物质不能透过。 云母是含锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、钒等金属元素并具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。主要包括白云母、黑云母、金云母、锂云母等。云母片锡箔北京市玉渊潭中学王海臣

3.关于生长素的生理功能教学 促进生长 0抑制生长茎芽根 A B C C（mol·L-1 ） 10-10 10-6 10-4 10-2 10-8 （1）关于生长素作用的二重性教学设计－－建议引导学生进行自主学习，培养学生的析图能力。问题1：生长素对根、芽、茎作用的最适浓度分别是多少？其中对生长素的浓度最敏感的器官是哪个？问题2：生长素浓度为10－6 mol/L时对根、芽、茎作用分别是什么？这说明了同一生长素浓度下，生长素对不同器官的作用相同吗？对同一器官来说，生长素的作用与浓度的关系可表述为：既能_________又能________（即生长素作用的两重性）。一般情况下，生长素在浓度低时__ ____生长，在浓度过高时会__ ____生。北京市玉渊潭中学王海臣

A C D B （2）关于根的向地生长及茎的背地生长教学设计 ①分析生长素含量情况（注：由于重力对生长素的影响，按同一水平面的生长素浓度相同考虑）：A_____B；C_____ D。 ②分析ABCD四点生长素的作用A____ B____ C____D___（填促进或抑制）（提示：考虑根和茎对生长素的敏感性不同） ③根图分析比较A和B 、C和D生长情况____、____。（填快慢） ④试分析出现根向地生长的原因是_______________________；茎背地生长的原因是_________________________________。可以证明生长素的作用具有二重性北京市玉渊潭中学王海臣

（3）关于顶端优势的教学设计： ①概念：植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象。 ②原因：顶芽产生的生长素向（上、下）运输，大量地积累在部位，侧芽处生长素浓度（过高、适宜），侧芽生长受到抑制。（提示：侧芽自己产生一份生长素，项芽又向侧芽处运输来一部分。） ③如何解除摘除顶芽：。（提示：去掉来自项芽部分的生长素即可。）注：顶芽处产生的生长素浓度通过主动运输而不断地运到茎中，所以①顶芽本身的生长素浓度是不高的，而在幼茎中的浓度则较高，最适宜于茎的生长，对侧芽却有抑制作用。②越靠近顶芽的位置生长素浓度越高，对侧芽的抑制作用就越强，这就是许多高大植物的树形成宝塔形的原因。③有些灌木类植物顶芽发育了一段时间后就开始退化，甚至萎缩，失去原有的顶端优势，所以灌木的树形是不成宝塔形的。学生思考：如何证明呢？北京市玉渊潭中学王海臣

含生长素的羊毛脂 切除顶芽顶芽侧芽顶端优势具顶芽的植株，侧芽的生长受抑制切除顶芽，侧芽开始生长在切除顶芽的断口处涂上含有生长素的羊毛脂，侧芽的生长仍受抑制北京市玉渊潭中学王海臣

4、关于生长素的有关知识 （1）生长素是如何发挥作用的？目前对激素作用的机理有各种解释，可以归纳如下： ①合成酶的调节：激素使某些基因活化，形成一些新的mRNA、新的蛋白质（主要是酶），进而影响细胞内的新陈代谢，引起生长发育的变化。 ②改变膜上酶原的活性：激素使许多依附在一定的细胞器或质膜上的酶或酶原发生相应的变化，或者失活或者活化。酶系统的变化使新陈代谢和整个细胞的生长发育也随之发生变化。 ③还有人认为激素对核和质膜都有影响；或认为激素的效应先从质膜再经过细胞质，最后传到核中。北京市玉渊潭中学王海臣

④细胞水平看：增大细胞壁的可塑性，增强细胞吸水能力，而使细胞体积增大〔纵向伸长〕。④细胞水平看：增大细胞壁的可塑性，增强细胞吸水能力，而使细胞体积增大〔纵向伸长〕。实验证明： A。生长素促进细胞壁可塑性增加，并非单纯的物理变化，而是代谢活动的结果。 B。生长素对死细胞的可塑性变化无效； C。在缺氧或呼吸抑制剂存在的条件下，可以抑制生长素诱导细胞壁可塑性的变化。 ⑤从器官水平上看：生长素可以影响器官的生长、衰老。北京市玉渊潭中学王海臣

⑥激素受体：无论哪一种解释都认为，激素必须首先与激素受体发生特异地结合，才能产生有效的调节作用。 A。受体是激素初始作用发生的位点。所以，了解激素受体的性质及其在细胞内的存在位置，是研究激素作用机理的重要内容之一。 B。激素受体是一种蛋白质，它们可能定位于细胞质膜，也可能定位于细胞核或细胞质。 C。由于植物体内具有多种激素，因此，必然可能有多种激素受体，并存在于细胞的不同部位。北京市玉渊潭中学王海臣

（2）吲哚乙酸是如何形成的？ 植物体内的生长素是由色氨酸通过一系列中间产物而形成的。其主要途径是通过吲哚乙醛。吲哚乙醛可以由色氨酸先氧化脱氨成为吲哚丙酮酸后脱羧而成，也可以由色氨酸先脱羧成为色胺后氧化脱氨而形成。然后吲哚乙醛再氧化成吲哚乙酸。另一条可能的合成途径是色氨酸通过吲哚乙腈转变为吲哚乙酸。（3）胚芽鞘尖端都有什么作用呢？ ①胚芽鞘尖端是指顶端1mm范围内。②它既是感受单侧光的部位， ③也是产生生长素的部位。④尖端以下数毫米是胚芽的生长部位，即向光弯曲部位。北京市玉渊潭中学王海臣

（4）为什么生长素对幼嫩细胞作用明显： 在IAA运输过程中，当IAA进入细胞后就解离为IAA-阴离子并与质膜上的质子泵结合，引起H+分泌到细胞壁上，使之酸化，进而使细胞纤维素结构间交织点对酸不稳定的键断裂，联系松弛，细胞可以延长。由于尖端下细胞还未完全成熟，更易受酸性环境影响表现出伸长。故在此处若生长素不均匀，在适宜范围内，量多一方更易加快细胞壁酸化，使细胞伸长更快。北京市玉渊潭中学王海臣

（5）植物体内产生生长素和分布生长素的主要部位：（5）植物体内产生生长素和分布生长素的主要部位：在植物体内产生生长素的部位除胚芽鞘尖端以外，凡进行细胞分裂的地方均是合成生长素的主要地方如根尖、茎尖、发育着的种子、形成层等；而生长素分布最多的地方则是生长最旺盛的部位如植物体的四幼即幼根、幼茎、幼叶、幼果等。注：生长素在高等植物体内广泛分布，但在趋向衰老的组织和器官中则含量较少。北京市玉渊潭中学王海臣

（6）关于生长素运输的几点说明： ①横向运输：单侧光只能使尖端的生长素发生横向运输，从而导致生长素在尖端分布不均匀，而尖端以下的部位则不能横向运输。 ②极性运输：生长素只能从植物的形态学上端向下端运输，而不能向相反的方向运输，这称为生长素的极性运输。其它植物激素则无此特点。 ③极性运输的原因：各细胞底部细胞膜上有携带生长素的载体蛋白，顶端细胞膜上没有这种蛋白质分子，生长素只能从细胞底部由载体蛋白带出再进入下面的细胞。注：极性传导是一种主动运输的过程，在缺氧条件下会严重阻碍生长素的运输。生长素的运输在胚芽鞘内通过薄壁组织，在茎中通过韧皮部。北京市玉渊潭中学王海臣

⑤单侧光引起生长素向背光侧分布的原因： 生长素分布不均匀实际上应与电荷分布有关。吲哚乙酸（IAA）是带弱酸性的，在细胞中常以阴离子（IAA-）形式存在，而对植物来说，单方向的光照会引起器官尖端不同部位产生电势差，向光一侧带负电荷，背光一侧带正电荷。这样一来，生长素带弱酸性的阴离子则向带正电荷的背光一边移动，再向下运输。北京市玉渊潭中学王海臣

⑥为什么横向运输只发生在尖端部位，其他部位不能发生？⑥为什么横向运输只发生在尖端部位，其他部位不能发生？茎的尖端存有对光敏感的物质，能接受光的刺激（识别）从而引起电荷的分布不均匀，促进产生的生长素进行横向运输。若生长素位于琼脂上，因琼脂块上无对光敏感的物质分布，故对光不敏感，不出现横向运输，不表现向光性。同理，植物尖端以下也没有对光敏感的物质不能接受光刺激，也就无横向运输。北京市玉渊潭中学王海臣

（7）获得无籽果实都有哪些方法？ ①用生长素或其它植物生长调节剂处理 ②用秋水仙素诱导产生三倍体无籽西瓜 ③利用基因工程生产无籽果实：无籽果实与子房中的生长素含量相关。人们已成功地向茄子中导入由子房特异性启动子控制的激素前体生物合成的基因，并生产出无籽茄子，而且这一方法也可能推广到其它植物，如番茄、西瓜等。我们有理由相信随着基因工程生产无籽果实技术的不断进步、以及市场对无籽果实的青睐，无籽技术必将在不远的将来大规模地推广到蔬菜和水果生产中。注：可引导学生设计如何证明这种变异是否是可育的。以进一步训练学生设计实验能力。北京市玉渊潭中学王海臣

第一章 植物生命活动的调节教法建议