第四章第一節(jié)植物生命活動的調(diào)節(jié)

1、第四章 生命活動的調(diào)節(jié)植物生命活動的調(diào)節(jié)教學(xué)目標(biāo)1使學(xué)生了解生命活動的調(diào)節(jié)方式，及其對生物體的意義；了解激素的概念；了解植物生長素的主要生理作用和作用特點(diǎn)，并通過對植物生長素的認(rèn)識，初步了解激素的作用特點(diǎn)；初步了解植物激素間的相互作用。2通過學(xué)生學(xué)習(xí)植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生了解研究植物激素的實(shí)驗(yàn)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生命科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。3.在關(guān)于植物生長素的生理作用的教學(xué)中，通過聯(lián)系植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識和進(jìn)行生命科學(xué)價值觀的教育。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1生命活動的調(diào)節(jié)方式及其對生物體生命活動的作用，是本課題教學(xué)的重點(diǎn)之一。因?yàn)椋罕菊n題是繼細(xì)胞

2、。生物的新陳代謝、生物的生殖和發(fā)育等課題之后的教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合學(xué)生已有的知識，分析生物體內(nèi)的各種代謝活動和嚴(yán)格有序的生長發(fā)育過程，需要多種生命結(jié)構(gòu)和代謝活動的協(xié)調(diào)才能完成，這種機(jī)體內(nèi)部的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是通過生命活動的調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)的；另一方面，生物體生活在環(huán)境中，隨時對環(huán)境中的各種因子的變化，產(chǎn)生適應(yīng)性的反應(yīng)，這種生物機(jī)體與外界環(huán)境的統(tǒng)一也是通過生命活動的調(diào)節(jié)來完成的。通過本課題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解生命活動的調(diào)節(jié)方式及其對生物體生命活動的作用，可以進(jìn)一步理解生命是個極其復(fù)雜的自我調(diào)控的系統(tǒng)。2.生長素的生理作用，是本課題教學(xué)的又一重點(diǎn)。一方面，學(xué)生通過對植物生長素的認(rèn)識，可以理解植物激素的特點(diǎn)和植物調(diào)節(jié)生

3、命活動的方式等基本知識；另一方面，植物生長素的類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較普遍，在該內(nèi)容的教學(xué)中可以較好地聯(lián)系實(shí)際，利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及對學(xué)生進(jìn)行生命科學(xué)價值觀的教育。3植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程，也是本課題教學(xué)的重點(diǎn)。雖然植物生長素的發(fā)現(xiàn)歷史，并不一定需要學(xué)生重點(diǎn)記憶，但是通過分析生長素的發(fā)現(xiàn)過程，可以使學(xué)生理解科學(xué)家的認(rèn)識過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，體現(xiàn)了科學(xué)家的邏輯思維的特點(diǎn)。因此對該內(nèi)容的教學(xué)應(yīng)給予一定的重視。4.植物激素的特點(diǎn)，是本課題教學(xué)的難點(diǎn)之一。雖然學(xué)生在初中生物課的學(xué)習(xí)中，對激素的知識具有一定的了解，在生活中對激素類物質(zhì)也有一定的感性認(rèn)識，但對激素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和作用等特點(diǎn)缺乏具體感性的認(rèn)

4、識，因此該內(nèi)容是教學(xué)的難點(diǎn)。5植物激素間的相互作用，是本課題教學(xué)的又一難點(diǎn)。從教學(xué)大綱和教材的要求看，植物激素間的相互作用不是本課題的教學(xué)重點(diǎn)，在教學(xué)中不宜占用較多的時間講述各種激素的作用和相互關(guān)系。但是使學(xué)生了解植物激素間的相互作用，對學(xué)生較完整地認(rèn)識植物生命活動的調(diào)節(jié)方式，是非常重要的。因此，如何處理用較少的時間，使學(xué)生了解植物激素間的相互作用，是教學(xué)的難點(diǎn)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、本課題的參考課時為二課時。二、第一課時：1教學(xué)過程的設(shè)計(jì)思路：通過討論有關(guān)研究植物向光性的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識生長素的發(fā)現(xiàn)過程。通過介紹和分析有關(guān)生長素的分布、運(yùn)輸?shù)馁Y料，概括其產(chǎn)生部位和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。通過討論植物體各種活動的協(xié)調(diào)

5、性和對環(huán)境適應(yīng)性的現(xiàn)象，引入植物的激素調(diào)節(jié)。從生物體內(nèi)代謝、生長發(fā)育等協(xié)調(diào)性和適應(yīng)性，引入調(diào)節(jié)及調(diào)節(jié)對生命的意義。2關(guān)于教學(xué)過程的說明：（l）通過回顧生物體內(nèi)各種代謝間的協(xié)調(diào)性、生物生長發(fā)育過程中嚴(yán)格的順序性，指出這種機(jī)體內(nèi)部活動的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，是通過機(jī)體的調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。在此可列舉一兩個具體活動進(jìn)一步說明，如人體由平靜到劇烈運(yùn)動狀態(tài)的過程中，呼吸、循環(huán)、消化等活動的協(xié)調(diào)和適應(yīng)性的反應(yīng)；又如，植物從種子的萌發(fā)、器官的分化建造、開花、結(jié)果、成熟和衰老等順序發(fā)育的現(xiàn)象等。另一方面，生物生活在環(huán)境中，對外界各種因子的變化，會作出適應(yīng)性的反應(yīng)，這種機(jī)體與環(huán)境的統(tǒng)一也是生物體自動調(diào)節(jié)的結(jié)果。在此最好也列舉幾

6、例給予說明，如人從溫暖到寒冷環(huán)境中機(jī)體作出的適應(yīng)性反應(yīng)；植物的向光性；根的向地性等。在討論的基礎(chǔ)上，概括出生命是一個能自我調(diào)控的系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)維持生物體內(nèi)部和生物體與環(huán)境的統(tǒng)一。在概述生命活動的調(diào)節(jié)意義之后，指出生命活動的調(diào)節(jié)方式有多種，在此以植物的生長素為例，學(xué)習(xí)植物的激素調(diào)節(jié)。由此引入植物生長素的課題。（2）關(guān)于生長素的發(fā)現(xiàn)，是從研究植物的向光性開始，通過幾代科學(xué)家經(jīng)過50多年的研究完成的。可根據(jù)這一線索，按下面的過程（圖4-1）與學(xué)生一起討論。為節(jié)省時間，教師應(yīng)在課前做好投影片，逐一顯示實(shí)驗(yàn)處理和現(xiàn)象，師生共同討論制（3）關(guān)于生長素的產(chǎn)生部位和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，可通過分析下面資料（圖42）得出

7、。根據(jù)資料說明以下幾點(diǎn)：合成生長素最活躍的部位是分生組織且主要分市在生長旺盛的部位。如莖尖、根尖、幼葉、受精的子房等。生長素具有極性運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)（從植物體的形態(tài)學(xué)的上端向下端運(yùn)輸）。三、第二課時：1教學(xué)過程的設(shè)計(jì)思路：通過介紹有關(guān)植物體的生長現(xiàn)象，概括生長素的其它生理作用。介紹各種激素在植物生長、分化、成熟和衰老等過程中的作用說明激素間的作用。通過分析植物不同器官對生長素的反應(yīng)，概括生長素促進(jìn)植物生長的作用及特點(diǎn)。從介紹研究激素生理作用的方法引入生長素作用的討論。2關(guān)于教學(xué)過程的說明：（1）對生長素的每一項(xiàng)生理作用，均可從介紹有關(guān)實(shí)驗(yàn)或植物體生長現(xiàn)象入手，在分析的基礎(chǔ)上概括相應(yīng)的生理作用，接著講

8、述在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。（2）關(guān)于促進(jìn)植物生長?？赏ㄟ^分析植物不同器官對生長素的反應(yīng)的資料（圖4-3），說明以下幾點(diǎn)：生長素對植物生長的作用，與其濃度的高低有關(guān)。一般低濃度促進(jìn)植物生長，高濃度抑制植物生長。生長素促進(jìn)不同器官生長的最適濃度不同。對生長素的敏感性：根芽莖。解釋植物的頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，介紹有關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例。（3）關(guān)于生長素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育和促進(jìn)扦插的枝條生根的作用?？勺寣W(xué)生閱讀教材中的有關(guān)內(nèi)容，最后概括結(jié)論。在此教師可以適當(dāng)補(bǔ)充介紹些生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例。（4）關(guān)于植物激素間的相互作用。教師可簡單介紹細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯等幾種激素的主要作用。在此基礎(chǔ)上，指出植物的任何一種生理活動

9、都不是受單一激素的控制，如植物的生長，既受生長素促進(jìn)細(xì)胞增大的影響，也受細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞增殖的影響；又如，脫落酸與生長素、細(xì)胞分裂素的作用是對抗的，它強(qiáng)烈地抑制生長，加速植物衰老；生長素促進(jìn)植物生長的同時又開始誘導(dǎo)乙烯的形成，當(dāng)生長素的濃度超過最適濃度時，乙烯的含量增加，抑制植物的生長等。通過介紹激素間的相互作用，使學(xué)生了解植物體內(nèi)各種生理活動的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以及植物體對環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)，是多種激素共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。四、本課題教學(xué)中應(yīng)注意的問題：1在“生長素的發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)中，主要目的是使學(xué)生了解研究植物激素的方法和培養(yǎng)學(xué)生探索問題的能力，因此，教學(xué)中要注意充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，要注意引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)

10、驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生通過自己分析得出結(jié)論。2在教學(xué)中要注意突出植物激素對生命活動的調(diào)節(jié)。如生長素濃度對不同器官的促進(jìn)與抑制，使不同器官間協(xié)調(diào)生長；如各種激素間的相互作用，對生長發(fā)育進(jìn)程的調(diào)節(jié)等。3本課題教學(xué)中，無論是生長素的發(fā)現(xiàn)過程，還是生長素的生理作用，都要注意聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生對實(shí)際問題進(jìn)行分析而形成有關(guān)生長素的理論。此外，要注意聯(lián)系第三章的知識，如生長素促進(jìn)果實(shí)成熟，就應(yīng)聯(lián)系植物胚和胚乳發(fā)育過程的內(nèi)容；生長素促進(jìn)扦插枝條生根，就應(yīng)聯(lián)系營養(yǎng)生殖的內(nèi)容。小資料一、植物生長素的作用機(jī)理：目前對激素作用的機(jī)理有各種解釋，可以歸納為二：一是認(rèn)為激素作用于核酸代謝，可能是在DNA轉(zhuǎn)錄水平上。它使某

11、些基因活化，形成一些新的mRNA、新的蛋白質(zhì)（主要是酶），進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝，引起生長發(fā)育的變化。另一則認(rèn)為激素作用于細(xì)胞膜，即質(zhì)膜首先受激素的影響，發(fā)生一系列膜結(jié)構(gòu)與功能的變化，使許多依附在一定的細(xì)胞器或質(zhì)膜上的酶或酶原發(fā)生相應(yīng)的變化，或者失活或者活化。酶系統(tǒng)的變化使新陳代謝和整個細(xì)胞的生長發(fā)育也隨之發(fā)生變化。此外，還有人認(rèn)為激素對核和質(zhì)膜都有影響；或認(rèn)為激素的效應(yīng)先從質(zhì)膜再經(jīng)過細(xì)胞質(zhì)，最后傳到核中。雖然對激素作用機(jī)理有不同的解釋，但是，無論哪一種解釋都認(rèn)為，激素必須首先與細(xì)胞內(nèi)某種物質(zhì)特異地結(jié)合，才能產(chǎn)生有效的調(diào)節(jié)作用。這種物質(zhì)就是激素的受體。1激素受體：植物激素受體是指能與植物激素

12、專一地結(jié)合的物質(zhì)。這種物質(zhì)能和相應(yīng)的物質(zhì)結(jié)合，識別激素信號，并將信號轉(zhuǎn)化為一系列的生理生化反應(yīng)，最終表現(xiàn)出不同的生物學(xué)效應(yīng)。受體是激素初始作用發(fā)生的位點(diǎn)。所以，了解激素受體的性質(zhì)及其在細(xì)胞內(nèi)的存在位置，是研究激素作用機(jī)理的重要內(nèi)容之一。激素受體是一種蛋白質(zhì)，它們可能定位于細(xì)胞質(zhì)膜，也可能定位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)。由于植物體內(nèi)具有多種激素，因此，必然可能有多種激素受體，并存在于細(xì)胞的不同部位。2生長素最基本的作用是促進(jìn)細(xì)胞的伸長生長，這種促進(jìn)作用，在一些離體器官如胚芽鞘或黃化莖切段中尤為明顯。生長素為什么能促進(jìn)細(xì)胞的伸長生長，又以什么方式起作用的？植物細(xì)胞的最外部是細(xì)胞壁，細(xì)胞若要伸長生長即增加具體

13、積，細(xì)胞壁就必須相應(yīng)擴(kuò)大。細(xì)胞壁要擴(kuò)大，就首先需要軟化與松弛，使細(xì)胞壁可塑性加大，同時合成新的細(xì)胞壁物質(zhì)，并增加原生質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，用生長素處理燕麥胚芽鞘，可增加細(xì)胞壁可塑性，而且在不同濃度的生長素影響下，其可塑性變化和生長的增加幅度很接近，這說明生長素所誘導(dǎo)的生長是通過細(xì)胞壁可塑性的增加而實(shí)現(xiàn)的。生長素促進(jìn)細(xì)胞壁可塑性增加，并非單純的物理變化，而是代謝活動的結(jié)果。因?yàn)?，生長素對死細(xì)胞的可塑性變化無效；在缺氧或呼吸抑制劑存在的條件下，可以抑制生長素誘導(dǎo)細(xì)胞壁可塑性的變化。二、植物激素間的相互作用：在植物生長發(fā)育的過程中，任何一種生理活動都不是受單一激素的控制，而是各種激素相互作用的結(jié)果。也就是說

14、，植物的生長發(fā)育過程，是受多種激素的相互作用所控制的。例如，細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞增殖，而生長素則促進(jìn)增殖的子細(xì)胞繼續(xù)增大。又如，脫落酸強(qiáng)烈地抑制著生長，并使衰老的過程加速，但是這些作用又會被細(xì)胞分裂素所解除。再如，生長素的濃度適宜時，促進(jìn)植物生長，同時開始誘導(dǎo)乙烯的形成。當(dāng)生長素的濃度超過最適濃度時，就會出現(xiàn)抑制生長的現(xiàn)象。研究激素之間的相互關(guān)系，對生產(chǎn)實(shí)踐有著重要意義。三、植物激素類似物：隨著對植物激素的研究，人們也在不斷地用人工合成的方法制成一些具有植物激素活性的類似物。這些植物激素類似物，一般叫做植物生長調(diào)節(jié)劑。植物生長調(diào)節(jié)劑的種類很多，根據(jù)功能的不同，可分為植物生長促進(jìn)劑（如奈乙酸、2，

15、4D等）、植物生長抑制劑（如三碘苯甲酸、青鮮素等）和植物生長延緩劑（如短壯素、多效唑等）三類。下面舉例簡要介紹它們的作用和應(yīng)用情況。吲哚丁酸：吲哚丁酸簡稱IBA。純品為白色或微黃色的晶體，稍有異臭，不溶于水，能夠溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中。在使用的時候，可以先把它溶解在少量酒精中，然后再加水稀釋到所需要的濃度。它主要用于促進(jìn)植物的插條生根，尤其對生根作用明顯。但是，吲哚丁酸誘發(fā)出的根細(xì)而長，而奈乙酸誘發(fā)出的根比較粗壯，因此，生產(chǎn)中常將這兩種植物生長調(diào)節(jié)劑混合作用。三碘苯甲酸：三碘苯甲酸簡稱TIBA，純品為白色粉末，不溶于水，能溶于乙醇、乙醇等有機(jī)溶劑中。三碘苯甲酸能夠阻礙生長素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，抑制莖的頂端的生長，促進(jìn)側(cè)芽的萌發(fā)，從而使植株矮化、分枝增多，并且使開花數(shù)和結(jié)實(shí)數(shù)增加。三碘苯甲酸已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大豆生產(chǎn)中，用它的溶液噴施大豆植株，可以使植株變矮，分枝增多，結(jié)英率提高，從而提高大豆的產(chǎn)量。矮壯素：矮壯素簡稱CCC，化學(xué)名稱是2一氯乙基三甲基氯化銨。純品為白色結(jié)晶，易溶于水。它的作用與赤霉素相反，能夠抑制細(xì)胞伸長，但是不抑制細(xì)胞分裂，因而能夠使植株變矮，莖稈變粗。矮壯素對于防止