第三課時(shí)素養(yǎng)提升課——破譯新情境·系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能一、破譯新情境——抽象、理性的學(xué)科情境要讀懂新情境問(wèn)題植物酸生長(zhǎng)理論、CO基因與向光素[科普科研材料]材料一:植物酸生長(zhǎng)理論“酸生長(zhǎng)”學(xué)說(shuō)是指由生長(zhǎng)素啟動(dòng)的一個(gè)酸化過(guò)程。細(xì)胞膜上存在著非活化的質(zhì)子泵(H+?ATP酶),生長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)。某科學(xué)家提出酸生長(zhǎng)理論的生化機(jī)制和遺傳學(xué)證據(jù),即SAUR是生長(zhǎng)素調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的主要響應(yīng)基因。當(dāng)沒(méi)有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí),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(zhǎng)素信號(hào)存在時(shí),生長(zhǎng)素受體(SCFs復(fù)合體)與生長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)。[信息助讀]材料二:CO基因與向光素1.調(diào)控植物開(kāi)花的CO基因CO(CONSTANS)基因是監(jiān)測(cè)日照長(zhǎng)度、調(diào)控植物開(kāi)花的重要基因。目前從擬南芥、水稻、油菜、馬鈴薯等多個(gè)物種中都已經(jīng)克隆到同源基因。其作用機(jī)理是長(zhǎng)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(kāi)花。2.向光素對(duì)植物生長(zhǎng)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(dòng)、葉綠體移動(dòng)與氣孔開(kāi)放等反應(yīng)。在藍(lán)光信號(hào)傳導(dǎo)反應(yīng)中向光素啟動(dòng)生長(zhǎng)素載體的運(yùn)動(dòng)和誘導(dǎo)Ca2+的流動(dòng),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(zhǎng)素運(yùn)輸載體的磷酸化,引起生長(zhǎng)素的側(cè)向運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致植物器官不對(duì)稱生長(zhǎng)。[內(nèi)蘊(yùn)知識(shí)融通]1.根據(jù)材料一信息回答下列問(wèn)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(zhǎng)素可以促進(jìn)根系生長(zhǎng),但高濃度的生長(zhǎng)素通過(guò)促進(jìn)乙烯的生物合成,從而又抑制了根的伸長(zhǎng),這說(shuō)明生長(zhǎng)素具有的作用。用單側(cè)光照射燕麥幼苗時(shí),由胚芽鞘的產(chǎn)生生長(zhǎng)素,由于生長(zhǎng)素的橫向運(yùn)輸和,使尖端下部的生長(zhǎng)素向光側(cè)比背光側(cè)含量。

(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(duì)“酸生長(zhǎng)”學(xué)說(shuō)進(jìn)行的理論解釋。(限100字以內(nèi))。

2.根據(jù)材料二信息回答下列問(wèn)題:(5)CO蛋白可促進(jìn)開(kāi)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(duì)藍(lán)光敏感度不一樣,是的結(jié)果。

[遷移創(chuàng)新訓(xùn)練]1.科學(xué)家提出“酸生長(zhǎng)理論”,認(rèn)為生長(zhǎng)素能夠促進(jìn)H+向細(xì)胞外主動(dòng)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(zhǎng)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.生長(zhǎng)素的調(diào)節(jié)依賴于細(xì)胞膜上和細(xì)胞內(nèi)的受體識(shí)別來(lái)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(zhǎng)的效果C.在生長(zhǎng)素作用下,H+通過(guò)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(zhǎng)2.我國(guó)科學(xué)家證實(shí)生長(zhǎng)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(zhǎng)理論”提供了有力證據(jù)。該理論認(rèn)為生長(zhǎng)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(zhǎng)。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(zhǎng)C.阻斷胚芽鞘的呼吸作用后放入適宜濃度的生長(zhǎng)素溶液中，一段時(shí)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(zhǎng)素溶液中，生長(zhǎng)速度慢于正常胚芽鞘3.CONSTANS(縮寫(xiě)為CO)基因是監(jiān)測(cè)日照長(zhǎng)短、調(diào)控植物開(kāi)花的重要基因。某些植物在長(zhǎng)日照條件下,韌皮部細(xì)胞中的CO蛋白會(huì)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(kāi)花。下列分析正確的是()A.CO蛋白通過(guò)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(kāi)花受日照長(zhǎng)短和相關(guān)基因的共同影響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(zhǎng)的光照影響向光素的自磷酸化過(guò)程,激活的向光素調(diào)節(jié)著生長(zhǎng)素運(yùn)輸載體的磷酸化,引起生長(zhǎng)素的側(cè)向運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致植物器官不對(duì)稱生長(zhǎng)。下圖為用不同波長(zhǎng)的單側(cè)光照射玉米胚芽鞘后測(cè)量的吸收值與胚芽鞘彎曲角度曲線。下列說(shuō)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(zhǎng)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二、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能——實(shí)驗(yàn)方案的補(bǔ)充及評(píng)價(jià)“五看法”把握評(píng)價(jià)、修訂或完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[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(zhǎng)素(IAA)和赤霉素(GA3)對(duì)玉米胚芽鞘生長(zhǎng)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。

(2)實(shí)驗(yàn)中用激素處理胚芽鞘時(shí),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(shí),玉米胚芽鞘的長(zhǎng)度(填“會(huì)”“不會(huì)”或“不一定”)增加。

(3)用一般的理化方法很難檢測(cè)出瓊脂塊中是否含有生長(zhǎng)素?，F(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(zhǎng),說(shuō)明該瓊脂塊中含有一定量的生長(zhǎng)素。該實(shí)驗(yàn)存在缺陷,補(bǔ)救措施為。2.研究認(rèn)為由植物頂端產(chǎn)生的生長(zhǎng)素可以向下極性運(yùn)輸進(jìn)入側(cè)芽,從而產(chǎn)生對(duì)側(cè)芽生長(zhǎng)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(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑(NAA)處理擬南芥植株,結(jié)果如圖。據(jù)圖說(shuō)明在調(diào)節(jié)側(cè)枝生長(zhǎng)方面生長(zhǎng)素和獨(dú)腳金內(nèi)酯具有關(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(guò)MAK2信號(hào)途徑參與葉片衰老以及脅迫抗性,MAK2基因突變后可以通過(guò)降低脫落酸響應(yīng)影響氣孔關(guān)閉以及脅迫響應(yīng)來(lái)降低植物對(duì)干旱和鹽脅迫抗性。為驗(yàn)證植物在干旱條件下氣孔開(kāi)度降低是獨(dú)腳金內(nèi)酯通過(guò)影響脫落酸合成間接完成的,請(qǐng)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(jì)。①取野生型植株、在正常條件下測(cè)定氣孔開(kāi)度,經(jīng)干旱處理后,再測(cè)定氣孔開(kāi)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(duì)照組,經(jīng)過(guò)干旱處理后,檢測(cè)兩組的含量并測(cè)定兩組植株氣孔開(kāi)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:實(shí)驗(yàn)①中。

實(shí)驗(yàn)②中。

說(shuō)明植物在干旱條件下氣孔開(kāi)度降低是獨(dú)腳金內(nèi)酯通過(guò)影響脫落酸合成間接完成的。第三課時(shí)素養(yǎng)提升課一、破譯新情境——抽象、理性的學(xué)科情境要讀懂[內(nèi)蘊(yùn)知識(shí)融通](1)載體蛋白主動(dòng)運(yùn)輸(2)在濃度較低時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng)，在濃度過(guò)高時(shí)抑制生長(zhǎng)尖端極性運(yùn)輸少(3)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(4)沒(méi)有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，SAUR不轉(zhuǎn)錄，有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，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(zhǎng)(5)CO蛋白是由長(zhǎng)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(kāi)花，并不能證明CO蛋白是一種植物激素(6)外側(cè)基因選擇性表達(dá)[遷移創(chuàng)新訓(xùn)練]1．選C由圖可知，生長(zhǎng)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(dòng)，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(zhǎng)，B正確；H＋通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞壁，C錯(cuò)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(zhǎng)，D正確。2．選D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(cuò)誤；“酸生長(zhǎng)理論”認(rèn)為生長(zhǎng)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(zhǎng)，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(zhǎng)，B錯(cuò)誤；質(zhì)子泵將大量H＋泵至細(xì)胞外屬于主動(dòng)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(zhǎng)素溶液中，一段時(shí)間后溶液pH不會(huì)降，C錯(cuò)誤；將TMK基因敲除的胚芽鞘放在適宜濃度的生長(zhǎng)素溶液中，由于TMK基因已經(jīng)被敲除，無(wú)法通過(guò)生長(zhǎng)素誘導(dǎo)H＋通過(guò)質(zhì)子泵泵出細(xì)胞，無(wú)法促進(jìn)植物細(xì)胞生長(zhǎng)，則TMK基因敲除的胚芽鞘生長(zhǎng)速度慢于正常胚芽鞘，D正確。3．選DCO蛋白結(jié)合的是基因FT，即基因片段，A錯(cuò)誤；根據(jù)題意無(wú)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(dòng)運(yùn)輸，B錯(cuò)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(chǎng)所是核糖體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體是加工場(chǎng)所，C錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，某些植物在長(zhǎng)日照條件下，植物體內(nèi)相關(guān)基因表達(dá)，植物才會(huì)開(kāi)花，D正確。4．選D胚芽鞘對(duì)藍(lán)紫光的吸收值與胚芽鞘彎曲角度同步變化，說(shuō)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(cè)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(duì)光的吸收值的變化與胚芽鞘的彎曲角度變化一致，說(shuō)明β-胡蘿卜素可作為向光彎曲生長(zhǎng)的輔助色素，C正確；紅光區(qū)域的胚芽鞘彎曲角度幾乎無(wú)變化，且紅光區(qū)域的吸收值很低，據(jù)此說(shuō)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(cuò)誤。二、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)知能——實(shí)驗(yàn)方案的補(bǔ)充及評(píng)價(jià)1．解析：(1)圖中“？”處理方法是加等量蒸餾水，作為空白對(duì)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(duì)照組，IAA和GA3混合使用后胚芽鞘長(zhǎng)度高于單獨(dú)使用GA3或IAA組，因此說(shuō)明IAA和GA3具有協(xié)同作用。(2)生長(zhǎng)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(cè)IAA對(duì)胚芽鞘的作用效果，應(yīng)將IAA加在胚芽鞘尖端而不是加到培養(yǎng)液中；生長(zhǎng)素對(duì)胚芽鞘的生長(zhǎng)具有低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的作用，因此增加生長(zhǎng)素的濃度，不一定會(huì)增加胚芽鞘的長(zhǎng)度。(3)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。答案：(1)加等量蒸餾水(或不加激素)協(xié)同作用(2)生長(zhǎng)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)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．解析：(1)根據(jù)圖像可知，生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑和獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物混合處理時(shí)，側(cè)枝長(zhǎng)度比二者分別處理都短，且都比對(duì)照組短，說(shuō)明二者均能抑制側(cè)枝生長(zhǎng)，為協(xié)同關(guān)系。(2)①本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證植物在干旱條件下氣孔開(kāi)度的降低是獨(dú)腳金內(nèi)酯通過(guò)影響脫落酸合成間接完成的。因此因變量需要檢測(cè)氣孔開(kāi)放度的變化，故應(yīng)取野生型植株、脫落酸合成缺陷突變體在正常條件下測(cè)定氣孔開(kāi)度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開(kāi)度，以說(shuō)明脫落酸能夠降低氣孔開(kāi)度。②取獨(dú)腳金內(nèi)酯合成缺陷突變體植株，分為兩組，實(shí)驗(yàn)組用一定濃度的獨(dú)腳金內(nèi)酯水溶液進(jìn)行處理，對(duì)照組不做處理(或清水處理或蒸餾水處理)，經(jīng)過(guò)干旱處理后，檢測(cè)兩組脫落酸的含量，以說(shuō)明干旱條件下獨(dú)腳金內(nèi)酯能夠促進(jìn)脫落酸的