第三課時　素養(yǎng)提升課-破譯新情境系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能

素養(yǎng)提升課——破譯新情境?系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能第三課時一、破譯新情境——抽象、理性的學(xué)科情境要讀懂[科普科研材料]

材料一：植物酸生長理論

“酸生長”學(xué)說是指由生長素啟動的一個酸化過程。細(xì)胞膜上存在著非活化的質(zhì)子泵(H+-ATP酶)，生長素可使其活化，活化了的質(zhì)子泵消耗能量(ATP)，將細(xì)胞內(nèi)的H+泵到細(xì)胞壁中，導(dǎo)致細(xì)胞壁所處溶液的pH下降。在酸性條件下，H+使細(xì)胞壁中對酸不穩(wěn)定的鍵(如氫鍵)斷裂，更為重要的是，H+使細(xì)胞壁中的某些多糖水解酶(如纖維素酶)活化或增加，從而使連接半纖維素與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞內(nèi)部的壓力下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水體積增大，進(jìn)而發(fā)生不可逆增長。新情境問題植物酸生長理論、CO基因與向光素某科學(xué)家提出酸生長理論的生化機(jī)制和遺傳學(xué)證據(jù)，即SAUR是生長素調(diào)控細(xì)胞生長的主要響應(yīng)基因。當(dāng)沒有生長素信號時，AUX/IAA(轉(zhuǎn)錄抑制因子)與ARF(轉(zhuǎn)錄激活因子)相結(jié)合，從而抑制SAUR的轉(zhuǎn)錄；當(dāng)生長素信號存在時，生長素受體(SCFs復(fù)合體)與生長素結(jié)合后，與AUX/IAA的結(jié)合能力大大增強(qiáng)，導(dǎo)致AUX/IAA與ARF結(jié)合減少，引起SAUR的轉(zhuǎn)錄。SAUR蛋白直接與H+-ATP酶局部PP2C.D相互作用，抑制PP2C.D磷酸酶的活性，解除其對H+-ATP酶的抑制，促進(jìn)H+-ATP酶的磷酸化，活性增強(qiáng)，導(dǎo)致H+泵到細(xì)胞壁中，從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)細(xì)胞的生長。[信息助讀]材料二：CO基因與向光素1.調(diào)控植物開花的CO基因CO(CONSTANS)基因是監(jiān)測日照長度、調(diào)控植物開花的重要基因。目前從擬南芥、水稻、油菜、馬鈴薯等多個物種中都已經(jīng)克隆到同源基因。其作用機(jī)理是長日照激活CO基因，由CO基因表達(dá)產(chǎn)生的CO蛋白結(jié)合在成花素基因靠近RNA聚合酶作用的部位，從而激活該基因表達(dá)出成花素，并運(yùn)輸?shù)角o頂端，促進(jìn)植物開花。2.向光素對植物生長的影響向光素是繼光敏色素、隱花色素之后發(fā)現(xiàn)的一種藍(lán)光受體蛋白，介導(dǎo)植物向光性運(yùn)動、葉綠體移動與氣孔開放等反應(yīng)。在藍(lán)光信號傳導(dǎo)反應(yīng)中向光素啟動生長素載體的運(yùn)動和誘導(dǎo)Ca2+的流動，從而調(diào)節(jié)植物細(xì)胞相關(guān)的反應(yīng)，例如由藍(lán)光激活的向光素調(diào)節(jié)著生長素運(yùn)輸載體的磷酸化，引起生長素的側(cè)向運(yùn)動，導(dǎo)致植物器官不對稱生長。[內(nèi)蘊(yùn)知識融通]1.根據(jù)材料一信息回答下列問題：(1)質(zhì)子泵(H+-ATP酶)是一種__________，將細(xì)胞內(nèi)的H+泵到細(xì)胞壁中屬于__________。

(2)生長素可以促進(jìn)根系生長，但高濃度的生長素通過促進(jìn)乙烯的生物合成，從而又抑制了根的伸長，這說明生長素具有_______________________________________________的作用。用單側(cè)光照射燕麥幼苗時，由胚芽鞘的_______產(chǎn)生生長素，由于生長素的橫向運(yùn)輸和___________，使尖端下部的生長素向光側(cè)比背光側(cè)含量_______。

載體蛋白主動運(yùn)輸

在濃度較低時促進(jìn)生長，在濃度過高時抑制生長尖端極性運(yùn)輸少(3)H+的增多使細(xì)胞壁松弛，導(dǎo)致細(xì)胞吸水的主要原因是_______________________________________________。

(4)概述某科學(xué)家對“酸生長”學(xué)說進(jìn)行的理論解釋。(限100字以內(nèi))__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞內(nèi)部的壓力下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水

沒有生長素信號時，SAUR不轉(zhuǎn)錄，有生長素信號時，SAUR轉(zhuǎn)錄，SAUR蛋白直接與H+-ATP酶的PP2C.D結(jié)合，增強(qiáng)H+-ATP酶的活性，使H+泵到細(xì)胞壁中，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長2.根據(jù)材料二信息回答下列問題：(5)CO蛋白可促進(jìn)開花，能證明它是一種植物激素嗎?________________________________________________________________________________________________________________________________。

(6)藍(lán)光作用于向光素(受體蛋白)，向光素位于細(xì)胞膜的_______，具有信息傳遞的功能；植物體不同部位對藍(lán)光敏感度不一樣，是_______________的結(jié)果。

CO蛋白是由長日照激活CO基因表達(dá)產(chǎn)生的，可與成花素基因結(jié)合調(diào)控成花素基因的表達(dá)，促進(jìn)開花，并不能證明CO蛋白是一種植物激素外側(cè)基因選擇性表達(dá)[遷移創(chuàng)新訓(xùn)練]1.科學(xué)家提出“酸生長理論”，認(rèn)為生長素能夠促進(jìn)H+向細(xì)胞外主動運(yùn)輸，使細(xì)胞壁周圍pH下降，軟化細(xì)胞壁從而促進(jìn)生長。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.生長素的調(diào)節(jié)依賴于細(xì)胞膜上和細(xì)胞內(nèi)的受體識別來傳遞信息B.將胚芽鞘切段放入酸性緩沖液中也能表現(xiàn)促進(jìn)細(xì)胞伸長的效果C.在生長素作用下，H+通過協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞壁D.細(xì)胞壁在酸性條件下發(fā)生結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞膨脹，引起細(xì)胞生長解析：由圖可知，生長素的調(diào)節(jié)需要和細(xì)胞膜上以及細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合，調(diào)節(jié)生命活動，A正確；將胚芽鞘切段放入酸性緩沖液，H+可進(jìn)入細(xì)胞壁，軟化細(xì)胞壁從而促進(jìn)細(xì)胞伸長，B正確；H+通過主動運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞壁，C錯誤；細(xì)胞壁在酸性條件下發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致細(xì)胞膨脹，引起細(xì)胞生長，D正確?！?.我國科學(xué)家證實(shí)生長素可以誘導(dǎo)細(xì)胞膜上類受體蛋白激酶(TMK)激活質(zhì)子泵,將大量H+泵至細(xì)胞外,這為“酸生長理論”提供了有力證據(jù)。該理論認(rèn)為生長素能夠促進(jìn)H+向細(xì)胞外運(yùn)輸,使細(xì)胞壁周圍pH下降,軟化細(xì)胞壁從而促進(jìn)植物生長。下列相關(guān)敘述正確的是

(

)A.質(zhì)子泵具有既是H+載體又可以合成ATP的雙重功能B.將植物莖切斷放入pH較高的環(huán)境中將有利于莖段的生長C.阻斷胚芽鞘的呼吸作用后放入適宜濃度的生長素溶液中,一段時間后溶液pH將降低D.將TMK基因敲除的胚芽鞘放入適宜濃度的生長素溶液中,生長速度慢于正常胚芽鞘√解析:質(zhì)子泵具有既是H+載體又可以催化ATP水解的雙重功能,A錯誤；“酸生長理論”認(rèn)為生長素能夠促進(jìn)H+向細(xì)胞外運(yùn)輸,使細(xì)胞壁周圍pH下降,軟化細(xì)胞壁從而促進(jìn)植物生長,所以將植物莖切段放入pH較低的環(huán)境中將有利于莖切段的生長,B錯誤；質(zhì)子泵將大量H+泵至細(xì)胞外屬于主動運(yùn)輸,需要消耗能量,阻斷胚芽鞘的呼吸作用后放入適宜濃度的生長素溶液中,一段時間后溶液pH不會降,C錯誤；將TMK基因敲除的胚芽鞘放在適宜濃度的生長素溶液中,由于TMK基因已經(jīng)被敲除,無法通過生長素誘導(dǎo)H+通過質(zhì)子泵泵出細(xì)胞,無法促進(jìn)植物細(xì)胞生長,則TMK基因敲除的胚芽鞘生長速度慢于正常胚芽鞘,D正確。3.CONSTANS(縮寫為CO)基因是監(jiān)測日照長短、調(diào)控植物開花的重要基因。某些植物在長日照條件下，韌皮部細(xì)胞中的CO蛋白會結(jié)合在基因FT靠近轉(zhuǎn)錄起始的部位，從而激發(fā)基因FT表達(dá)出成花素，并運(yùn)輸?shù)角o頂端，促進(jìn)植物開花。下列分析正確的是

(

)A.CO蛋白通過與非基因片段結(jié)合，調(diào)控基因的表達(dá)B.成花素從韌皮部細(xì)胞運(yùn)輸?shù)角o頂端細(xì)胞的方式為協(xié)助擴(kuò)散C.成花素的加工與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體有關(guān)D.植物開花受日照長短和相關(guān)基因的共同影響√解析：

CO蛋白結(jié)合的是基因FT，即基因片段，A錯誤；根據(jù)題意無法判斷成花素從韌皮部細(xì)胞運(yùn)輸?shù)角o頂端細(xì)胞的方式，有可能為主動運(yùn)輸，B錯誤；成花素化學(xué)成分未知，若其為蛋白質(zhì)，則成花素的合成場所是核糖體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體是加工場所，C錯誤；根據(jù)題意可知，某些植物在長日照條件下，植物體內(nèi)相關(guān)基因表達(dá)，植物才會開花，D正確。4.研究表明，高等植物的向光性與向光素(光受體)有關(guān)，向光素是一種自磷酸化蛋白激酶。不同波長的光照影響向光素的自磷酸化過程，激活的向光素調(diào)節(jié)著生長素運(yùn)輸載體的磷酸化，引起生長素的側(cè)向運(yùn)動，導(dǎo)致植物器官不對稱生長。下圖為用不同波長的單側(cè)光照射玉米胚芽鞘后測量的吸收值與胚芽鞘彎曲角度曲線。下列說法不正確的是

(

)A.高等植物的向光性主要受藍(lán)紫光調(diào)節(jié)B.核黃素與向光素的吸收光特性基本一致C.β-胡蘿卜素可作為向光彎曲生長的輔助色素D.紅光刺激向光素發(fā)生自磷酸化是引起玉米胚芽鞘向光彎曲的主要原因√解析：胚芽鞘對藍(lán)紫光的吸收值與胚芽鞘彎曲角度同步變化，說明高等植物的向光性主要受藍(lán)紫光調(diào)節(jié)，A正確；高等植物的向光性與向光素(光受體)有關(guān)，核黃素與β-胡蘿卜素的吸收值與胚芽鞘彎曲角度同步變化，據(jù)此可推測核黃素與向光素的吸收光特性基本一致，B正確；β-胡蘿卜素對光的吸收值的變化與胚芽鞘的彎曲角度變化一致，說明β-胡蘿卜素可作為向光彎曲生長的輔助色素，C正確；紅光區(qū)域的胚芽鞘彎曲角度幾乎無變化，且紅光區(qū)域的吸收值很低，據(jù)此說明紅光刺激向光素發(fā)生自磷酸化不是引起玉米胚芽鞘向光彎曲的主要原因，D錯誤。二、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能——

實(shí)驗(yàn)方案的補(bǔ)充及評價“五看法”把握評價、修訂或完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計[專題提能訓(xùn)練]1.(2025·合肥模擬)某校生物興趣小組用溶液培養(yǎng)法研究生長素(IAA)和赤霉素(GA3)對玉米胚芽鞘生長的影響，得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(1)圖中“?”處理方法是__________________________。據(jù)上圖推斷IAA和GA3混合使用后表現(xiàn)出_________。

加等量蒸餾水(或不加激素)協(xié)同作用解析：圖中“?”處理方法是加等量蒸餾水，作為空白對照；結(jié)合圖示可知，單獨(dú)使用GA3或IAA以及兩者混合使用均高于對照組，IAA和GA3混合使用后胚芽鞘長度高于單獨(dú)使用GA3或IAA組，因此說明IAA和GA3具有協(xié)同作用。(2)實(shí)驗(yàn)中用激素處理胚芽鞘時，應(yīng)將IAA加在胚芽鞘尖端而不是加到培養(yǎng)液中，原因是_______________________________________________________________________________。若實(shí)驗(yàn)中使用的IAA濃度為m，則改用高于m濃度的IAA時，玉米胚芽鞘的長度_____

(填“會”“不會”或“不一定”)增加。

解析：生長素被吸收后在胚芽鞘中的運(yùn)輸是極性運(yùn)輸，因此為檢測IAA對照芽鞘的作用效果，應(yīng)將IAA加在胚芽鞘尖端而不是加到培養(yǎng)液中；生長素對胚芽鞘的生長具有低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的作用，因此增加生長素的濃度，不一定會增加胚芽鞘的長度。生長素被吸收后在胚芽鞘中的運(yùn)輸是極性運(yùn)輸(或只能由形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端)不一定(3)用一般的理化方法很難檢測出瓊脂塊中是否含有生長素。現(xiàn)將某瓊脂塊放在去除尖端的玉米胚芽鞘上，若胚芽鞘能夠生長，說明該瓊脂塊中含有一定量的生長素。該實(shí)驗(yàn)存在缺陷，補(bǔ)救措施為_______________________________________________________。

解析：增加一組將空白瓊脂塊放在去除尖端的玉米胚芽鞘上的實(shí)驗(yàn)，以排除瓊脂塊本身的干擾。增加一組將空白瓊脂塊放在去除尖端的玉米胚芽鞘上的實(shí)驗(yàn)2.研究認(rèn)為由植物頂端產(chǎn)生的生長素可以向下極性運(yùn)輸進(jìn)入側(cè)芽，從而產(chǎn)生對側(cè)芽生長的抑制作用。獨(dú)腳金內(nèi)酯(SLs)是一類植物激素，參與調(diào)節(jié)植物分枝和根的形態(tài)建成。(1)科研人員用人工合成的獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物(GR24)和生長素類調(diào)節(jié)劑(NAA)處理擬南芥植株，結(jié)果如圖。據(jù)圖說明在調(diào)節(jié)側(cè)枝生長方面生長素和獨(dú)腳金內(nèi)酯具有_______關(guān)系。

協(xié)同解析：根據(jù)圖像可知，生長素類調(diào)節(jié)劑和獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物混合處理時，側(cè)枝長度比二者分別處理都短，且都比對照組短，說明二者均能抑制側(cè)枝生長，為協(xié)同關(guān)系。(2)有研究指出，獨(dú)腳金內(nèi)酯除了可以影響分枝和根形態(tài)的建成，還可以通過MAK2信號途徑參與葉片衰老以及脅迫抗性，MAK2基因突變后可以通過降低脫落酸響應(yīng)影響氣孔關(guān)閉以及脅迫響應(yīng)來降低植物對干旱和鹽脅迫抗性。為驗(yàn)證植物在干旱條件下氣孔開度降低是獨(dú)腳金內(nèi)酯通過影響脫落酸合成間接完成的，請利用野生型、獨(dú)腳金內(nèi)酯合成缺陷突變體、脫落酸合成缺陷突變體等實(shí)驗(yàn)材料完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計。①取野生型植株、_____________________在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。

②取__________________________植株，分為兩組，實(shí)驗(yàn)組用一定濃度的__________________進(jìn)行處理，對照組___________________________________，經(jīng)過干旱處理后，檢測兩組_______的含量并測定兩組植株氣孔開度。

脫落酸合成缺陷突變體獨(dú)腳金內(nèi)酯合成缺陷突變體獨(dú)腳金內(nèi)酯水