Superlattices and Microstructures47(2010)
772–778
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A ZnO nanowire-based humidity sensor
Sheng-Po Chang a,Shoou-Jinn Chang a,?,Chien-Yuan Lu a,Meng-Ju Li b, Cheng-Liang Hsu b,Yu-Zung Chiou c,Ting-Jen Hsueh d,I-Cherng Chen e
a Institute of Microelectronics&Department of Electrical Engineering,Center for Micro/Nano Science and Technology,Advanced Optoelectronic Technology Center,National Cheng Kung University,Tainan70101,Taiwan
b Department of Electroni
c Engineering,National University of Tainan,Tainan700,Taiwan
c Department of Electronic Engineering,Southern Taiwan University of Technology,Tainan710,Taiwan
d National Nano Devic
e Laboratories,Tainan74147,Taiwan
e Micro Systems Technology Center,Industrial Technology Research Institute South,Tainan709,Taiwan
a r t i c l e i n f o Article history:
Received26January2010 Accepted16March2010 Available online21April2010 Keywords:
ZnO nanowire
Moisture sensor
Relative humidity
One-dimensional
Humidity a b s t r a c t
In this paper,we report the growth of high-density single crys-talline ZnO nanowires on patterned ZnO:Ga/SiO2/Si templates.
A humidity sensor was then fabricated using the randomly ori-ented nanowires bridged across two electrodes.By measuring cur-rent–voltage characteristics of the fabricated device at80°C,it was found that measured resistances were5.9×105,4.3×105,3.7×105 and3.2×105 when measured with25%,50%,70%and90%rel-ative humidity,respectively.
?2010Elsevier Ltd.All rights reserved.
1.Introduction
Humidity sensors are important devices that have been used extensively in our daily life.These devices can monitor the environmental moisture for human comfort.Humidity sensors can also be used in automotive,medical,construction,semiconductor,meteorological and food processing industries[1–4].Conventional methods to determine relative humidity(RH)are to measure changes in oscillation frequency of thin piezoelectric quartz plates or changes in the luminescence of microporous thin films.It is also possible to determine RH by measuring the changes in the capacitance or the resistance of moisture sensitive materials such as polymer and ceramic films.For these humidity sensors,the changes in capacitance or resistance are originated from the chemical reaction between water vapor molecular and the sample surface.
?
Corresponding author.Tel.:+88662757575x62391;fax:+88662761854.
E-mail address:changsj@https://www.doczj.com/doc/2f16407017.html,.tw(S.-J.Chang).
0749-6036/$–see front matter?2010Elsevier Ltd.All rights reserved.
doi:10.1016/j.spmi.2010.03.006
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Grow ZnO nanowires
Fig.1.Schematic diagram of the growth and processing steps of the ZnO nanowire-based humidity sensor.
With the same volume,one-dimensional(1D)nanowires can provide a much larger surface area,
as compared to bulk and thin film materials.Thus,1D nanowire-based chemical sensors normally
exhibit a larger responsivity,particularly for semiconducting metal oxide sensors.For example,1D
ZnO[5,6],SnO2[7],TiO2[8],In2O3[9],and WO3[10]nanowire-based chemical sensors have all been
demonstrated.Among these semiconducting metal oxide materials,ZnO is an interesting chemical
and n-type semiconductor with a large exciton binding energy of60meV and large bandgap energy
of3.37eV at room temperature.1D ZnO nanowires can be prepared easily by vapor–liquid–solid
(VLS)mechanism[11],hydrothermal synthesis[12],vapor phase deposition[13],chemical vapor
deposition[14],metalorganic chemical vapor deposition[15]and zinc oxidation[16].
It has been shown that1D ZnO nanowire-based chemical sensors can be used to detect toxic,
combustible gases and volatile organic compounds such as H2,NH3,CO,acetone gas and ethanol
gas[17–24].Very recently,Chang et al.reported that1D ZnO nanowires can also be used as vacuum
sensors.At room temperature,they found that the resistance of a ZnO nanowire increased rapidly
as they injected vaporized water into the test chamber[25].Such a result suggests that resistance of
ZnO nanowires is extremely sensitive to moisture.In this study,we report the growth of high-density
ZnO nanowires on patterned ZnO:Ga/SiO2/Si template and the fabrication of ZnO nanowire-based humidity sensors.Details of the growth of ZnO nanostructures and the characteristics of the fabricated
moisture sensor are also discussed.
2.Experimental
Prior to the growth of ZnO nanowires,a Si substrate was thermally oxidized to form a500nm-
thick SiO2film.A100nm-thick Ga-doped ZnO thin film was subsequently deposited onto the SiO2
film by RF magnetron sputtering.X-ray diffraction(XRD)demonstrated that the sputtered ZnO:Ga
film was oriented in the(002)direction.Four-point resistivity measurement indicated that the sheet
resistance of the sputtered ZnO:Ga film was around200 /sq.Standard photolithography was then performed to partially etch away the ZnO:Ga film and to define the comb-like pattern.During wet etching,the ZnO:Ga/SiO2/Si template was dipped in2%HCl for3min to remove the exposed ZnO:Ga. We designed the etching mask to define the fingers of the comb-like pattern10μm wide and80μm
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Fig.2.(a)A top-view FESEM image of the ZnO nanowires grown on a ZnO:Ga/SiO2/Si template.(b)I–V characteristics measured from the two electrodes of the sample.
long with a spacing of10μm.We then placed the substrate and99.9%pure zinc metal powder on an alumina boat,and inserted them into a quartz tube to grow the ZnO nanowires.Argon and oxygen gases were then introduced into the reaction system.The argon flow rate and the chamber pressure were kept at54.4sccm and10Torr,respectively,throughout the growth.The growth of ZnO nanowires proceeded in two steps.In the first step,the temperature was ramped up at30°C/min.Initially,only Ar was introduced into the furnace.When the temperature reached450°C,we poured oxygen gas into the chamber at a flow rate of0.2sccm.When the temperature reached700°C,we terminated the temperature ramping process and kept the chamber temperature at700°C throughout the growth. The total growth time was40min.Fig.1schematically represents the growth and processing steps used in this study.A JEOL JSM-6500F field emission scanning electron microscope(FESEM)at5keV was then used to characterize the structures of the as-grown ZnO nanowires.
For the fabrication of humidity sensors,we used standard photolithography and liftoff to deposit Au/Pd onto the electrode regions to serve as the contact pads.To measure humidity sensing properties of the nanowires,the sample was placed in a sealed chamber.We then measured the resistance of the sample from the two electrodes of the patterned ZnO:Ga film at80°C with25%,50%,70%,90% RH by applying a DC bias.To control the humidity level in the test chamber,we used the saturated solutions of Mg(Cl)2,Mg(NO3)2,NaCl and K2SO4in a closed glass vessel at an ambient temperature of26°C.During these measurements,the RH level inside the chamber was monitored by a standard hygrometer.The electrical contacts are connected to a voltage source(Keithley)in forward bias and the corresponding current is recorded.From the plot of current and voltage the variation in resistance is determined.
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Fig.3.(a)A cross-sectional TEM image of the ZnO nanowires grown on the conducting ZnO:Ga finger region.(b)A HRTEM image taken from the edge portion of a ZnO nanowire grown on the conducting ZnO:Ga finger region.The inset in3(b)shows the corresponding SAED pattern taken from the same ZnO nanowire.
3.Results and discussion
Fig.2(a)shows a top-view FESEM image of the as-grown ZnO nanowires.It was found that the ZnO nanowires were grown on both the conducting ZnO:Ga finger regions and the trenched spacer regions on the surface of insulating SiO2.It was also found that the ZnO nanowires grown on finger regions were well vertically aligned along the columnar grains of the ZnO:Ga film.In contrast,ZnO nanowires grown on the SiO2spacer regions were randomly oriented.Notably,these randomly oriented ZnO nanowires provide electrical paths between the neighboring fingers.With these randomly oriented ZnO nanowires in the spacer regions,the two electrodes were no longer electrically open.Hence,the resistivity of the sample could thus be determined.Fig.2(b)plots current–voltage(I–V)characteristics of the sample measured from the two electrodes.It can be seen that measured current increased linearly with the applied bias.The linear relationship indicates that the nanowires connecting the Au/Pd electrode and the sputtered ZnO:Ga film were purely resistive.We can thus determine the resistance of the sensor from the I–V characteristics.
Fig.3(a)shows a cross-sectional TEM image of the ZnO nanowires grown on the conducting ZnO:Ga finger region.The brightness contrast observed in this image could be attributed to the diffraction patterns originating from various crystallographic planes.We thus believe that the sputtered ZnO:Ga
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Fig.4.(a)Measured resistance as a function of time and(b)I–V characteristics of the sample measured at80°C with various RHs.
layer should have a grainy and columnar structure,while the ZnO nanowires are grown vertically
along the columnar grains of the sputtered ZnO:Ga layer.Fig.3(b)shows a HRTEM image taken from
the edge portion of a ZnO nanowire grown on the conducting ZnO:Ga finger region.It can be seen
clearly that the ZnO crystal lattices are well oriented with no observable defects in this region.The
lattice spacing of0.52nm corresponds to the lattice of(002)crystal planes,which confirms that the
nanowires are preferentially grown along the 001 direction.The inset shows the corresponding selected area electron diffraction(SAED)pattern taken from the same ZnO nanowire,indicating that
our ZnO nanowires were single crystalline with wurtzite structure.
To evaluate humidity sensing properties of the fabricated devices,we measured the I–V
characteristics of the sample at80°C with various RHs.The resistances were then determined from their respective slopes.Fig.4(a)shows the measured resistance as a function of time.It can be seen
that measured resistances do not change with time.Such a result suggests that the dominant charge
carrier is electron for our humidity sensor.As shown in Fig.4(b),it was found that the measured
resistance decreased monotonically with the increase of RH.It was also found that the resistances
were5.9×105,4.3×105,3.7×105and3.2×105 when measured with25%,50%,70%and90% RH,respectively.It is known that water vapor will be adsorbed on the surface of ZnO nanowires and
reacts reversibly with ZnO lattice as follows[26]:
H2O+O O+2Zn Zn?2(OH?Zn)+VO??+2e?,(1) where O o is the oxygen atom at the oxygen site and VO??is the vacancy created at the oxygen site.With strong local charge density and strong electrostatic field,the ionic Zn2+will induce
S.-P.Chang et al./Superlattices and Microstructures47(2010)772–778777 chemisorption followed by physisorption of water molecules[27].At high RHs,the n-type ZnO nanowires should become more conductive due to increased number of free electrons.As a result, we observed a monotonic decrease in sample resistance,as shown in Fig.4(b).Reproducibility test of the fabricated humidity sensors were also performed by exposing the devices in water,and drying in air repeatedly.The resistance of ZnO nanowire sensors considerably depends on the humidity. It decreases with increasing humidity when temperature is constant.Based on the study of Barsan et al.[28],water vapor has been demonstrated to increase the conductivity of semiconductors.After 3-month testing,it was found that the resistance variation is less than2%at each humidity region. The good reproducibility and the monotonic decrease in resistance suggest that the ZnO nanowires prepared in this study are potentially useful for humidity sensing.The much larger response of the ZnO nanostructure sensor is again attributable to the much larger surface-to-volume ratios of the nanowires[29].
4.Conclusion
In summary,we reported the growth of high-density single crystalline ZnO nanowires on patterned ZnO:Ga/SiO2/Si templates.A humidity sensor was then fabricated using the randomly oriented nanowires bridged across two electrodes.By measuring I–V characteristics of the fabricated device at80°C with25%,50%,70%,90%RH,it was found that resistance of the humidity sensor decreased monotonically with the increase of RH.
Acknowledgements
This work was granted in part by the Center for Frontier Materials and Micro/Nano Science and Technology and in part by the Advanced Optoelectronic Technology Center,National Cheng Kung University(NCKU),under projects from the Ministry of Education.The authors also like to thank the Bureau of Energy,Ministry of Economic Affairs of Taiwan,for financially supporting this research under Contract No.98-D0204-6and the LED Lighting and Research Center,NCKU,for the assistance of the related measurements.
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如何解析红外光谱图 一、预备知识 （1）根据分子式计算不饱和度公式： 不饱和度Ω＝n4+1+(n3-n1)/2其中： ：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）， n 4 ：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）， n 3 n ：化合价为1价的原子个数（主要是H,X原子） 1 （2）分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收； （3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔 2200~2100 cm-1，烯 1680~1640 cm-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）； （4）碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团； （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。 二、熟记健值 1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm-1） 一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下，接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010cm-1），C=C伸缩(1675~1640 cm-1)，烯烃C-H 面外弯曲振动（1000~675cm-1）。 3.炔烃：炔烃C-H伸缩振动（3300cm-1附近），三键伸缩振动（2250~2100cm-1）。 4.芳烃：芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H 面外弯曲振动880~680cm-1。 芳烃重要特征：在1600，1580，1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中，常用判别异构体。
红外谱图解析基本知识 基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （1300 ）cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。 在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。 基团频率区可分为三个区域 (1) 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。 当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种： 饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。 不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。 苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆键稍弱，但谱带比较尖锐。 不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm-1范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。 叁键oCH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（3300 cm-1 ）附近。 (2) 2500~1900 cm-1为叁键和累积双键区，主要包括-CoC、-CoN等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。 对于炔烃类化合物，可以分成R-CoCH和R￠-C oC-R两种类型： R-CoCH的伸缩振动出现在2100~2140 cm-1附近； R￠-C oC-R出现在2190~2260 cm-1附近； R-C oC-R分子是对称，则为非红外活性。 -C oN 基的伸缩振动在非共轭的情况下出现2240~2260 cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子，-C oN基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O原子离-C oN基越近，-C oN基的吸收越弱，甚至观察不到。
常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理 1）红外光谱的产生 能量变化 ν νhc h= = E - E = ?E 1 2 ν ν h ?E = 对于线性谐振子 μ κ π ν c 2 1 = 2）偶极矩的变化 3）分子的振动模式 多原子分子振动 伸缩振动对称伸缩 不对称伸缩 变形振动AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆 AX3：对称变形、反对称变形 . 不同类型分子的振动 线型XY2： 对称伸缩不对称伸缩 弯曲
弯曲型XY2： 不对称伸缩对称伸缩面内弯曲（剪式） 面内摇摆面外摇摆卷曲 平面型XY3： 对称伸缩不对称伸缩面内弯曲 面外弯曲 角锥型XY3： 对称弯曲不对称弯曲
面内摇摆 4）聚合物红外光谱的特点 1、组成吸收带 2、构象吸收带 3、立构规整性吸收带 4、构象规整性吸收带 5、结晶吸收带 2 聚合物的红外谱图 1）聚乙烯 各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯，需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别，主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。
低压聚乙烯（热压薄膜） 中压聚乙烯（热压薄膜） 高压聚乙烯（热压薄膜）
2.聚丙烯 无规聚丙烯
等规聚丙烯的红外光谱中，在1250-830 cm－1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm－1）。这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。 3.聚异丁烯 CH3 H2 C C n CH3
重点高中生物必修三第三章第一节植物生长素的发现教案
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植物生长素的发现 一、教学目标 1.知识目标 （1）直到生长素的发现过程。 （2）领会生长素发现过程中相关的实验现象和结论。 2.能力目标 （1）通过探究实验的参与，培养学生动手能力，提高实验技能。 （2）通过教学使学生能初步运用所学知识进行分析的问题：通过对生长素的生理作用及特点的理解，灵活地应用于生活实际，解决生产实践中的问题。 （3）培养学生学会透过生命现象把握生命本质，运用生长素作用原理分析解决农业生产实际问题的能力。 （4）通过学生查阅有关资料，培养学生收集、处理资料和信息的能力以及知识的迁移和重组能力。 3.情感、态度及价值观目标 通过探究性学习活动，培养学生执著的探索精神，实事求是的科学态度、严谨的科研作风、团结协作的精神，提高学生的科学素质。 二、教学重点难点 重点： 生长素发现、向光性的原因。 难点： 1.生长素的产生、运输和分布。 2.科学实验设计的严谨性分析。 三、课时安排 1课时。 四、教学过程 导入新课 师：同学们好！首先，先告诉大家一个不幸的消息，前些天我们社区发生了一起跳楼事件。 生：是什么？
师：据家属说是有一盆盆栽自己掉下了楼，没有任何人触碰。大家想，植物好好的为什么会直接掉下楼去呢？这个问题相信大家都还比较难回答，现在老师给大家一点点提示——植物生长素。至于什么是生长素，怎么发现的生长素，便是我们这一节课将要研究的问题。 板书：植物生长素的发现及其作用 推进新课 师：观察下列现象，说明问题。 课件展示： ①放在窗台上的花盆中的植物，朝向光照的地方生长； ②向日葵幼嫩的花盘会随着太阳转； ③玉米胚芽鞘会弯向单侧光方向生长； ④向日葵、玉米胚芽鞘受到均匀光照时的生长状况。 师：看了这些资料，大家对“跳楼事件”肯定会有一定的看法了，先把这件事情放在一边，老师先问大家一个问题，就是从这几个资料中，大家可以找到什么共同点？ 生：植物体会弯向光源方向生长。 师：那么，为什么植物会向光生长呢？谁给的刺激呢？ 生：光照。 师：方向怎样？ 生：单侧光照下，才表现向光弯曲生长现象。 师：对，非常好，在生物学中我们把这种植物向光源方向生长的现象叫做植物的向光性。那么，同学们还知不知道其他类似的现象呢？大家先看这么一个资料。 课件展示： 展示植物根的向地性。 生：植物体受到单一方向外界刺激而引起的定向运动叫向性运动。 师：体验下列现象是否是向性运动？找学生代表从不同方向刺激含羞草叶片，叶片闭合。请同学们思考回答：含羞草叶片受到刺激，产生闭合现象，是否是向性运动？为什么？ 生：不是，因为不管从什么方向刺激，都引起闭合。不是单一方向刺激引起的定向运动。 师：答得好。 师：请同学们讨论植物还有哪些向性运动的例子？学生讨论，老师简单总结：向性运动：单一，定向。 师：同学们了解清楚了向性运动，下面我们来探讨植物为什么会产生向性运动？
植物生长素的作用机理 陶喜斌 2014310218 种子科学与工程
摘要；经过多位科学家的研究，发现了与植物生长有关的重要激素——生长素。生长素在植物芽的生长，根的生长，果实的生长，种子休眠等方面有重要作用。那么，生长素是如何发挥这这些作用? 1;什么是生长素 生长素(auxin)是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称IAA，国际通用，是吲哚乙酸(IAA；。4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸等为类生长素。1872年波兰园艺学家谢连斯基对根尖控制根伸长区生长作了研究~后来达尔文父子对草的胚芽鞘向光性进行了研究。1928年温特证实了胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽生长。1934年， 凯格等人从一些植物中分离出了这种物质并命名它为吲哚乙酸，因而习惯上常把吲哚乙酸作为生长素的同义词。 2;植物生长素的生理作用 生长素有多方面的生理效应，这与其浓度有关。低浓度时可以促进生长，高浓度时则会抑制生长，甚至使植物死亡，这种抑制作用与其能否诱导乙烯的形成有关。生长素的生理效应表现在两个层次上。 在细胞水平上，生长素可刺激形成层细胞分裂~刺激枝的细胞伸长、抑制根细胞生长~促进木质部、韧皮部细胞分化，促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成。 在器官和整株水平上，生长素从幼苗到果实成熟都起作用。生长素控制幼苗中胚轴伸长的可逆性红光抑制~当吲哚乙酸转移至枝条下侧即产生枝条的向地性~当吲哚乙酸转移至枝条的背光侧即产生枝条的向光性~吲哚乙酸造成顶端 优势~延缓叶片衰老~施于叶片的生长素抑制脱落，而施于离层近轴端的生长素促进脱落~生长素促进开花，诱导单性果实的发育，延迟果实成熟。 生长素对生长的促进作用主要是促进细胞的生长，特别是细胞的伸长。植物感受光刺激的部位是在茎的尖端，但弯曲的部位是在尖端的下面一段，这是因为尖端的下面一段细胞正在生长伸长，是对生长素最敏感的时期，所以生长素对其生长的影响最大。趋于衰老的组织生长素是不起作用的。生长素能够促进果实的发育和扦插的枝条生根的原因是；生长素能够改变植物体内的营养物质分配，在生长素分布较丰富的部分，得到的营养物质就多，形成分配中心。生长素能够诱 导无籽番茄的形成就是因为用生长素处理没有受粉的番茄花蕾后，番茄花蕾的子房就成了营养物质的分配中心，叶片进行光合作用制造的养料就源源不断地运到子房中，子房就发育了。 生长素在植物体作用很多，具体有；1.顶端优势 2.细胞核分裂、细胞纵向伸长、细胞横向伸长3.叶片扩大4.插枝发根5.愈伤组织6.抑制块根7.气孔开放8.延长休眠9.抗寒 3;生长素的作用机理 3.1生长素作用机理的解释 激素作用的机理有各种解释，可以归纳为二； 一、是认为激素作用于核酸代谢，可能是在DNA转录水平上。它使某些基因活化，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。 二、则认为激素作用于细胞膜，即质膜首先受激素的影响，发生一系列膜结构与功能的变化，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
生长素的发现 一、单选题 1.选取某种植物生长状况相同的四组枝条进行如图处理，其中甲、乙、丙切去顶芽， 丁保留顶芽．将切下的乙顶芽放回原位置，将切下的丙顶芽放置在琼脂块上一段时间后将琼脂块置于原顶芽位置．四组枝条均给予相同的单侧光照．下列叙述正确的是（） A. 最先发育为侧枝的是侧芽1和4 B. 乙组枝条在单侧光下表现为直立生长 C. 丙组枝条在单侧光下背光侧生长素多于向光侧 D. 若此实验在黑暗中进行，实验现象不变的是甲和丙 解析：A、最先发育成侧枝的是侧芽1，因为无顶芽，侧芽的生长素浓度降低，促进侧芽发育，A错误； B、乙组枝条向光弯曲生长，单侧光引起生长素分布不均，背光一侧多，生长素极性向 下端运输，使背光一侧生长快，植物表现出弯向光源生长，B错误； C、感光部位是顶芽，则单侧光刺激对琼脂块中生长素的分布没有影响，丙植株直立生 长，C错误； D、甲、丙均无尖端，所以生长素的分布与单侧光刺激无关，因而照光和不照光对其实 验结果无影响，D正确． 故选：D． 2.下图所示条件下，一段时间后，燕麦胚芽鞘生长状况一致的是 A. ③④ B. ①③ C. ②④ D. ①④ 解析：①垂直光照，燕麦胚芽鞘直立生长；②燕麦胚芽鞘尖端下部右侧放 上琼脂片，生长素可透过琼脂片，左侧光照，将向左弯曲生长；③燕麦胚 芽鞘尖端放上琼脂块，没有生长素，燕麦胚芽鞘不生长，也不弯曲；④燕 麦胚芽鞘尖端下部放上云母片，生长素无法透过云母片，燕麦胚芽鞘不生 长，也不弯曲。综上所述，A正确，BCD错误。故选A。 3.下面是生长素发现过程中的部分实验示意图，根据图中信息判断，下列说法正确的 是
A. 实验一证明胚芽鞘尖端产生了某种刺激 B. 鲍森·詹森的实验二证明胚芽鞘尖端产生的刺激可以通过琼脂片传递给下部 C. 实验三证明胚芽鞘弯曲生长与光照无关 D. 实验四证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质 解析：A.实验一自变量为尖端是否感光，尖端感光向光弯曲生长，否则直立生长，说明感受单侧光刺激的是胚芽鞘尖端，A错误； B.实验二中，无尖端的胚芽鞘不生长，尖端与下部隔断的胚芽鞘可以生长，说明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部，B正确； C.实验三中，尖端产生的刺激在其下部分布不均匀，使得胚芽鞘弯向对侧生长，说明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的刺激在其下部分布不均匀造成的，C错误； D.实验四中，可以证明造成胚芽鞘弯曲的原因是尖端产生了一种化学物质在其下部分布不均匀造成的，另外缺少空白对照，D错误。 故选B。 4.如图甲、乙、丙、丁为胚芽鞘的系列实验,下列有关实验现象和分析的叙述不合理的 是 A. 图丙中胚芽鞘Y的生长现象是向光弯曲 B. 图乙琼脂块中生长素的含量左多右少,主要是生长素在胚芽鞘尖端横向运输的结果 C. 图甲中的胚芽鞘向光生长 D. 图丁胚芽鞘向右弯曲,是生长素在其下端分布不均匀的结果 解析：A.实验丙中胚芽鞘Y不生长，原因是生长素只能由植物的形态学上端运输到形态学下端，A错误； B.图乙琼脂块中生长素的含量左多右少，主要是受到单侧光照使生长素横向运输的结果，B正确； C.图甲中的胚芽鞘受到单侧光照，向光生长，C正确； D.图丁胚芽鞘向右弯曲，是生长素在其下端分布不均匀的结果，D正确。 故选A。 5.如下图所示，a、b、c、d四个琼脂块中，a、c含生长素，下列不生长的胚芽鞘是 A. ① B. ② C. ③ D. ④
红外图谱解析 首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。 对一张已经拿到手的红外谱图： （1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式： 不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中： F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）， T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）， O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子）， F、T、O分别是英文4,3,1的首字母。 举个例子：比如苯：C6H6，不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度； （2）分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm-1一般为饱和C-H 伸缩振动吸收； （3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中： 炔2200~2100 cm-1 烯1680~1640 cm-1 芳环1600,1580,1500,1450 cm-1 若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）； （4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团； （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。 解析的过程基本就是这样吧，至于制样以及红外谱图软件的使用，一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的，这里就不唠叨了。 这是一个令人头疼的问题，有事没事就记一两个吧： 1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm-1） C-H弯曲振动（1465-1340cm-1)
生长素的作用机理 生长素是发现最早的一类植物激素也是植物五大类激素中的一种．它参与着植物体内很多的生理作用如细胞的伸长生长、形成层的细胞分裂、维管组织的分化、叶片和花的脱落、顶端优势、向性、生根和同化物的运输等。所以研究生长素的作用机理对认识植物生长发育的许多生理过程有着不可估量的意义。 目前对激素作用的机理有各种解释，可以归纳为二：一是认为激素作用于核酸代谢，可能是在DNA转录水平上。它使某些基因活化，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。另一则认为激素作用于细胞膜，即质膜首先受激素的影响，发生一系列膜结构与功能的变化，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。此外，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。 虽然对激素作用机理有不同的解释，但是，无论哪一种解释都认为，激素必须首先与细胞内某种物质特异地结合，才能产生有效的调节作用。这种物质就是激素的受体。生长素作用于细胞时，首先与受体结合。经过一系列过程，引起细胞壁介质酸化和影响蛋白质合成，最终导致细胞的变化。 1.生长素受体结合蛋白（ABP1） ABP包括位于内质网膜上的ABP-I、可能位于液泡膜上的ABP-∏、位于质膜上ABP -III 以及生长素运输抑制剂 N1-naphthylp- hthalamic acid(NPA)和2，3，5一三碘苯甲酸(TIBA)的结合蛋白4类。 内质网上的ABP1合成后运输到细胞质膜上发挥生长素受体作用。生长素与细胞质膜上的ABP1结合后，钝化的坞蛋白转变为活性状态，并进一步激活质子泵将膜内H+泵到膜外，引起质膜的超极化，胞壁松弛，于是引起细胞的生长反应。内质网上的ABP1可能只是起贮藏库的作用。由于发育或其他信号引起的质膜上ABP1量的改变是通过内质网上的ABP1输出增加或减少调节的。由此可见，ABP1的分布和数量可以调节IAA功能的行使。 研究还发现，各种植物的ABP基因结构相似，编码的前体蛋白都具有主要的功能性结构序列。在氨基末端有一疏水信号序列，利于ABP在内质网膜间的穿透和转移，起信号转导作用；在羧基末端的KDEL四肽结构则使得ABP定位于内质网中的特定区域。研究认为，ABP1是一个同型二聚体糖蛋白，其亚基由163个氨基酸残基组成。如玉米的ABP1由3个组氨酸残基和1个谷氨酸残基组成1个结合部位，内含1个金属阳离子，这个部位极其疏水。在第2和第5位的半胱氨酸残基间还有1个二硫键，当生长素结合到这个部位时，羧酸酯与金属离子结合，而芳香环则与第151位的色氨酸残基等疏水性氨基酸残基结合。对ABP1羧基末端高度保守的氨基酸残基作定点突变时，发现第177位的半胱氨酸残基、第175位的天冬氨酸残基和第176位的谷氨酸残基是ABP1折叠和在质膜上起作用的重要残基，ABP1构象变化引发质膜信号传递。 2.信号转导 生长素信号传导分为两条主要途径：(1)质膜上的生长素结合蛋白(ASP)可能起接收细胞外生长素信号的作用，并将细胞外信号向细胞内传导．从而诱导细胞伸长。2)细胞中存在的细胞液／细胞核可溶性结合蛋白(SABP)与生长素结合，在转录和翻译水平上影响基因表达。生长素要引发细胞内的生化反应和特定基因表
红外谱图的解析经验 （1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2 （2） 分析3300-2800区域C-H伸缩振动吸收；以3000 为界:高于3000为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物，而低于3000一般为饱和C-H伸缩振动吸收； （3）若在稍高于3000有吸收，则应在 2250-1450频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：炔 2200-2100，烯 1680-1640，芳环 1600，1580，1500，1450，若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000-650的频区 ，以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）； （4）碳骨架类型确定后，再依据其他官能团，如 C=O，O-H，C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团； （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在，如2820，2720和1750-1700的三个峰，说明醛基的存在。 1、烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850） C-H弯曲振动（1465-1340），一般饱和烃C-H伸缩均在3000以下，接近3000的频率吸收。 2、烯烃：烯烃C-H伸缩（3100-3010） C=C伸缩(1675-1640) 烯烃C-H面外弯曲振动（1000-675）。 3、炔烃：伸缩振动（2250-2100） 炔烃C-H伸缩振动（3300附近）。 4、芳烃：3100-3000， 芳环上C-H伸缩振动 1600-1450， C=C 骨架振动 880-680C-H。 芳香化合物重要特征:一般在1600，1580，1500和1450，可能出现强度不等的4个峰。 880-680，C-H面外弯曲振动吸收，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化 ，在芳香化合物红外谱图分析中，常常用此频区的吸收判别异构体。 5、醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收， O-H 自由羟基O-H的伸缩振动：3650-3600，为尖锐的吸收峰， 分子间
生长素的生理作用教材分析 要点提炼 一、生长素的生理作用 1.两重性 生长素在植物体内起作用的方式和动物体内激素相似，它不直接参与细胞代谢，而是给 细胞传递一种调节代谢的信息，即促进细胞的伸长。研究发现，对于同一器官而言，生长素 对其作用具有两重性，即低浓度的生长素促进生长，高浓度的生长素抑制生长。浓度的高、 低是以生长素最适浓度为界划分的，低于最适浓度为“低浓度”，高于最适浓度为“高浓度”。 在低浓度范围内，浓度越高促进生长的效果越明显；高浓度范围内浓度越高，促进效果越差， 甚至抑制生长。由于不同的器官其生长素的最适浓度不同，所以同一浓度的生长素作用于不 同器官，其生长素的最适浓度不同。如10－6mol/L时，对茎有促进作用，对芽和根则起抑制 作用。所以生长素发挥作用因浓度、植物细胞的成熟情况和器官种类不同而有较大差异。一 般情况下，生长素浓度低时促进生长，浓度过高时则会抑制生长，甚至杀死植物。幼嫩的细 胞对生长素敏感，老细胞则比较迟钝。生长素的作用表现出两重 性：既能促进生长，又能抑制生长；既能促进发芽，又能抑制发芽；既能防止落花落果，又 能疏花疏果。 2.顶端优势 （1）观察猜想——顶端优势的原因 很早以前，人们注意到很多植物的顶芽生长很快，越接近顶芽的侧芽发育越慢，远离顶 芽的侧芽发育成侧枝，甚至使整个植物体呈现“塔”形,科学家就把这种顶芽优先生长，侧芽 生长受抑制的现象，称为顶端优势。是什么原因导致顶端优势呢？一位科学家做过一个小实 验：取各种情况基本相同的蚕豆苗，随机分成三组，第一组不作处理，第二组去除顶芽，在 切口处放一富含生长素的琼脂块，第三组去除顶芽，切口处放一块不含生长素的琼脂块。请 你猜想一下，各组的实验结果是什么？该实验能说明顶端优势的原因是什么？顶端优势实验结果：第一组蚕豆保持顶端优势；第二组蚕豆保持顶端优势；第三组侧芽发育，顶 端优势解除。 分析：比较第二、三组可以看出侧芽是否发育，顶端优势是否解除，关键取决于是否不 断地向侧芽运输生长素。综合分析以上三组实验可以总结出顶端优势的原因：顶芽产生的生 长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽附近生长素浓度较高，由于侧芽对生长素比较敏感，因 此它的发育受到抑制，植株表现出顶端优势。去掉顶芽后，侧芽附近的生长素来源受阻，浓 度降低，于是抑制就被解除，侧芽萌动加快生长。 （2）顶端优势的应用 在生产实践中，顶端优势有很多应用，如对于棉花，农民会适时摘心（去除顶芽），促进侧枝 发育，使之多开花多结果，提高产量；对于果树，可以适时剪枝，或利用顶端优势，或解除 顶端优势，可以塑造一定的树形，使之更好地进行光合作用，提高水果的产量和品质；对于 想获取木材的树木，在种植时注意保护顶芽，以获得高、直的树干。思维拓展 从分析实验中可以培养多项能力，注意比较各组实验的不同之处，再联系实验结果的不 同，可分析得出结论——顶端优势是由于顶芽合成的生长素不断在侧芽积累的结果。多做类 似训练，有助于提高分析能力、综合能力。 知识拓展： 植物的向重力性 如果我们把任何一种植物的幼苗横放，几小时以后，就可以看到它的茎向上弯曲，而根 向下弯曲生长的现象，这就是向重力性的表现，向重力性是指植物在重力的影响下，保持一
植物生长素的发现 教学目标 知识与技能： （1）知道生长素发现过程 （2）掌握植物向光生长的知识 （3）学会科学的思维方法和研究方法，提高创新能力和实验设计能力 过程与方法： （1）掌握科学研究的流程 （2）引导学生亲身经历观察现象、发现问题、提出假说、设计实验、观察实验结果、得出结论 情感与价值观： （1）理解科学家的认识过程和实验方法，培养科学精神 （2）提高学生科学素质，树立严谨认真的科学态度。 教学重点设计实验，对实验结果分析，得出结论 教学难点引导学生设计、分析实验 教学方法教师的“过程式”教学和学生的探究性学习相结合 教学过程： 一、导课： 生物最基本的特征是新陈代谢，生物体随时都在进行着复杂的生命活动，这些活动能够顺利进行，又能对外界刺激变化做出非常精确的反应：向日葵的幼茎随着太阳转动，植物的幼苗破土而出，秋天的树叶随风飘落。这些都依靠生物体自身的调节作用。那么植物生命活动调节的奥秘是什么？ （关于植物激素的发现和研究，最早的是生长素） 二、简介：（多媒体）在植物生长素发现过程中作出重大贡献的科学家 1880 达尔文（英国） 1910 詹森（丹麦） 1914 拜尔
1928 温特（荷兰） 1934 郭葛（荷兰） 讲述科学家的生平简介和研究成果。 从1880年至1954年，前后经过五十四年的研究，最终发现了生长素。一项科学发明、科学发现需要几年、几十年乃至几代人的艰辛努力，这就需要我们不仅理解科学家的科学方法、实验过程，理解科学家的逻辑思维特点。更要有科学家的探索精神，有持之以恒、坚忍不拔的毅力 现在，让我们一起来探索！ 三、实验教学流程： 科学家做了大量实验，从其中经典的实验设计，可以看出科学思维的巧妙性。 （多媒体）生长素的发现 实验关键步骤 向光性现象——向光性研究——感光部位研究——研究性实验设计实验一观察在黑暗、单侧光下胚芽鞘的生长情况 1、（多媒体）呈现Flash动画： a、大小和形态相同的两个暗室 b、暗室内有大小和形态相同的完整胚芽鞘 c、暗室壁上有大小、形态和位置相同的两个孔 2、教师对实验关键点讲解并设问： 将两孔一个打开，另一个关闭，给以单侧光照射，请大家预测可能发 生的现象。 学生小组讨论发表见解 3、观察现象：小孔打开的暗室中，胚芽鞘发生了弯向光源生长的现象。 小孔关闭的暗室中，胚芽鞘直立生长。 验证推测，引起植物朝向光源生长的外界刺激是单侧光 4、结果分析：胚芽鞘具有向光生长的特性 （讲解）上述实验中用了研究问题的常用方法——对照实验，对照实验通常只能有一个变量，如果实验结果不同，就说明是由这一变量引起（学生分析）实验装置中的单一变量：单侧光
植物体内生长素的含量很低，一般每克鲜重为10～100ng。各种器官中都有生长素的分布，但较集中在生长旺盛的部位，如正在生长的茎尖和根尖(图7-4)，正在展开的叶片、胚、幼嫩的果实和种子，禾谷类的居间分生组织等，衰老的组织或器官中生长素的含量则更少。 生长素(auxin)是最早被发现的植物激素，它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。他发现，置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长，根对重力的感应部分在根尖，而弯曲主要发生在伸长区。他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。同时代的英国科学家达尔文(Darwin)父子利用金丝雀艹鬲鸟草胚芽鞘进行向光性实验，发现在单方向光照射下，胚芽鞘向光弯曲；如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套以锡箔小帽，单侧光照便不会使胚芽鞘向光弯曲；如果单侧光线只照射胚芽鞘尖端而不照射胚芽鞘下部，胚芽鞘还是会向光弯曲(图7-2A)。他们在1880年出版的《植物运动的本领》一书中指出：胚芽鞘产生向光弯曲是由于幼苗在单侧光照下产生某种影响，并将这种影响从上部传到下部，造成背光面(Boyse-Jensen,1913)在向光或背光的胚芽鞘一面插入不透物质的云母片，他们发现只有当云母片放入背光面时，向光性才受到阻碍。如在切下的胚芽鞘尖和胚芽鞘切口间放上一明胶薄片，其向光性仍能发生(图7-2B)。帕尔(Paál,1919)发现，将燕麦胚芽鞘尖切下，把它放在切口的一边，即使不照光，胚芽鞘也会向一边弯曲(图7-2C)。荷兰的温特(F.W.Went，1926)把燕麦胚芽鞘尖端切下，放在琼胶薄片上，约 1 h 后，移去芽鞘尖端，将琼胶切成小块，然后把这些琼胶小块放在去顶胚芽鞘一侧，置于暗中，胚芽鞘就会向放琼胶的对侧弯曲(图7-2D)。如果放纯琼胶块，则不弯曲，这证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶，再传到去顶胚芽鞘，这种影响与某种促进生长的化学物质有关，温特将这种物质称为生长素。根据这个原理，他创立了植物激素的一种生物测定法——燕麦试法(avena test)，即用低浓度的生长素处理燕麦芽鞘的一侧，引起这一侧的生长速度加快，而向另一侧弯曲，其弯曲度与所用的生长素浓度在一定范围内成正比，以此定量测定生长素含量，推动了植物激素的研究。 一、植物激素的种类 1、生长素（IAA） 生长素是本世纪20年代就发现的激素，最典型的代表是吲哚乙酸。生长素的合成与 氨基酸的合成有直接联系。因此，IAA的合成与氮素代谢有密切关系。植物体内氮代谢适 宜时，IAA的合成就不存在问题。我们知道，IAA是以色氨酸为前体的，而色氨酸的合成 也需要锌。如果缺锌，色氨酸的合成受到抑制，IAA的合成也就受到影响；缺锌，茎和幼 叶都生长很差，果树出现小叶病，与IAA合成受阻有关。 高温促进IAA的分解，光照（紫外线）也促进生长素的分解，这对作物向光性产生作 用。植物向光面IAA分解快，背光面IAA含量相对地高。生长快，从而产生相光生长。人 们可以用IAA而引起的向光性以测定IAA的量。 IAA首先在分生组织生成，诱导了ATP酶的合成，这是IAA的一个重要生理功能。ATP 酶的作用把H＋泵出细胞外，导致质外体酸化，细胞壁的结构松弛，延展性增强；同时细 胞内产生负电荷和膜内外的电位差。于是钾和蔗糖进入细胞，细胞水势降低，水进入细 胞，产生膨压，导致细胞扩张和细胞分裂。由此可知，生长过程开始于IAA的形成。
红外谱图解析基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
红外谱图解析基本知识 基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800） cm-1和1800 （1300 ） cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。 在1800 cm-1（1300 cm-1）~600 cm-1区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。 基团频率区可分为三个区域 (1) 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。 当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1出现一个宽而强的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种： 饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1，取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1附近，但强度很弱。
高中生物生长素的生理作用2019年3月20日 （考试总分：120 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 5 小题，共计 20 分） 1、（4分）植物生命活动调节的基本形式是激素调节，请据图回答下列有关植物激素的问题。 （1）农业生产中，用一定浓度的生长素类似物作为除草剂，可以除去单子叶农作物田间的双子叶杂草。甲图中，可表示单子叶植物受不同浓度生长素类似物影响的是曲线________，可选用图中_______ ______点所对应浓度的生长素类似物作为除草剂。 （2）将大小相近的同种植物分为①②③三组，分别进行不同的处理，实验结果如乙图所示。根据①③组结果可得出的结论是顶芽的存在会抑制侧芽的生长；继而将②组结果与①③进行比较，可得出的结论是______________________________________________。 （3）某小组的同学进行了“植物生长调节剂2，4—D对扦插枝条生根的作用”的有关实验。 ①图为由10mL10－8mol/L的2，4—D溶液配制系列浓度溶液的操作示意图（由10mL10－8mol/L的2，4-D 溶液的烧杯中取1mL至2号烧杯中，再向其中注入9mL水，摇匀后取1mL至3号中，以此类推），对5号烧杯中的2，4—D溶液的操作还应有________________，该操作体现对照实验的________原则。 ②若该实验是探究促进插条生根最适浓度的预实验，则做该预实验的目的是_______________________ _______；该实验可以用_____________________作为观察指标。 2、（4分）下图所示为五大类植物激素的部分生理效应，请回答下列问题。 （1）在早春低温时为了让水稻种子早发芽，稻农常将种子置于流动的河流或溪水中浸泡一段时间。这种做法与_____________（激素）相关性最大。 （2）在果实生长的调节中起协同作用的激素有_________、__________和__________。在种子发芽的调节中，细胞分裂素和脱落酸之间的作用表现为相互_____，在器官脱落的调节中，生长素作用的特性是具有_________。 （3）若解除植物的顶端优势可采用的措施有：①_____________，②_____________。 （4）研究发现，乙烯的产生具有“自促作用”，即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生，因此，这种乙烯合成的调节机制属于_________调节。 （5）图中结果说明植物的正常生长发育过程是________________________的结果。 3、（4分）图1为科研小组探究a、b、c三种不同浓度的生长素溶液对葡萄茎段侧芽生长影响的实验结果。图 2为该小组探究某种南瓜矮生突变体属于激素合成缺陷型突变体还是激素不敏感型突变体的实验结果，请回答下列问题： （1）为得到某浓度生长素处理后的实验数据，需要测量每个葡萄茎段________长度，并计算出生长量；而且需要取每组多个葡萄茎段生长量的________作为该组的实验结果。 （2）若选用带顶芽的葡萄茎段作实验材料，要对其进行________________处理，目的是____________ ____________________________________。 （3）图1中的a、b、c三种浓度中，浓度最高的是________，判断依据是___________________________ _____________。 （4）由图2可知，生长素对正常南瓜茎生长的作用具有________的特点；喷施生长素________（能、不能）使矮生南瓜的茎恢复至正常，由此可推测：该矮生南瓜属于________突变体。 4、（4分）为研究生长素（IAA）对植物生命活动调节的影响，将去掉尖端的番茄幼苗做如图甲所示处理，一段时间后观察幼苗的生长情况；图乙表示生长素浓度对番茄根、芽生长的影响。据图回答下列问题： （1）在番茄幼苗中，生长素可由____________经过一系列反应转变而来；在成熟组织中的韧皮部，生长素的运输方向是__________（填“极性”或“非极性”）运输。 （2）甲图中，幼苗将____________（填“向光弯曲”“直立”或“不”）生长，乙图中B点对应浓度对根生长的效应是____________（填“促进”“抑制”或“不影响”），对芽生长的效应是__________（填“促进”“抑制”或“不影响”）。 （3）油菜素内酯是植物体内的一种重要激素。兴趣小组探究了油菜素内酯水溶液对番茄幼苗生长的影
生长素的作用机理 学院：农业资源与环境专业：10农资学号：2010310501 姓名：夏选发生长素(auxin)是最早被发现的植物激素，它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。他发现，置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长，根对重力的感应部分在根尖，而弯曲主要发生在伸长区。他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。它能调控细胞伸长、细胞分裂与分化、顶端优势、向性生长、根原基的发生、胚的形成和维管分化等。很多研究表明, 生长素是茎伸长生长所必需的, 生长素的亏缺(deficiency)会导致茎伸长受阻。外源生长素处理能促进茎切段的伸长, 促进亏缺生长素的整体植株茎伸长。作为植物的一种重要的内源激素，生长素参与植物生长和发育的诸多过程，如根和茎的发育和生长、器官的衰老、维管束组织的形成和分化发育，以及植物的向地和向光反应等。 研究生长素的作用机制对深入认识植物生长发育的许多生理过程有重要意义。早在上个世纪30年代有关生长素作用机制的研究就已经开始，到60年代末、70年代初形成两派学说，即基因表达学说和酸生长学说。之后，随着生物化学和生物学技术的发展，两种学说都有了新的发展，但同时其所存在的不足之处也日益暴露。近年来，由于分子生物学和遗传工程实验手段的广泛应用，在分子水平上的生长素作用机制研究日益深入，尤其是生长素信号转导途径的研究已经成为当前的热点。 1.生长素的作用机理 生长素, 如IAA作用于细胞核上, 作为基因的脱阻抑剂, 首先是被阻抑的基因活化。随之, 在已活化的基因控制下, 通过调节酶蛋白的种类和数量来表现其继发的生理作用[ 2 ]。生长素的生物试验表明，用生长素处理时，细胞壁变软，因而增加了其可塑性。可塑性是指细胞壁不可逆转的伸展张力。生长试验证明，在生长素的影响下，细胞壁可塑性的变化与生长素所促进的生长增加幅度是很相似的。因此可以认为，生长的增加确实是通过细胞壁可塑性的变化而实现的。这些生长试验，必须以活的器官或组织为材料，并在呼吸作用能够顺利进行的条件才能完成。这就表明，生长素诱导生长是在原生质内进行的。试验证明，在生长素的影响下，原生质的粘度下降、流动性增加、呼吸作用增强，对水和溶质的透性也提高，从而导致更多的营养物质和水分进入细胞，为细胞增大体积提供了必要的物质条件。 1.1酸生长理论
植物生长素的作用机理 烟草杨艳生 2010313331 植物生长素是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称IAA，国际通用，是吲哚乙酸（IAA）。4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸等为类生长素。 1872年波兰园艺学家谢连斯基对根尖控制根伸长区生长作了研究；后来达尔文父子对草的胚芽鞘向光性进行了研究。1928年温特证实了胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽生长。1934年，凯格等人从一些植物中分离出了这种物质并命名它为吲哚乙酸，因而习惯上常把吲哚乙酸作为生长素的同义词。主要作用是使植物细胞壁松弛，从而使细胞增长，在许多植物中还能增加RNA和蛋白质的合成。能调节植物生长，尤其能刺激茎内细胞纵向生长并抑制根内细胞纵向生长的一类激素。它可影响茎的向光性和背地性生长。在细胞分裂和分化、果实发育、插条时根的形成和落叶过程中也发挥了作用。最重要的天然存在的植物生长素为β－吲哚乙酸。 生长素最明显的作用是促进生长,但对茎、芽、根生长的促进作用因浓度而异。三者的最适浓度是茎＞芽＞根,大约分别为每升10-5摩尔、10-8摩尔、10-10摩尔。植物体内吲哚乙酸的运转方向表现明显的极性，主要是由上而下。植物生长中抑制腋芽生长的顶端优势，与吲哚乙酸的极性运输及分布有密切关系。生长素还有促进愈伤组织形成和诱导生根的作用。 生长素的作用是多部位的，主要参与细胞壁的形成和核酸代谢。用放射性氨基酸饲喂离体组织的实验，证明生长素促进生长的同时也促进蛋白质的生物合成。生长素促进RNA的生物合成尤为显著，因此增加了RNA/DNA及RNA/蛋白质的比率。在各种 RNA中合成受促进最多的是rRNA。在对细胞壁的作用上,生长素活化氢离子泵,降低质膜外的pH值,还大大提高细胞壁的弹性和可塑性,从而使 细胞壁变松，并提高吸水力。鉴于生长素影响原生质流动的时间阈值是2分钟, 引起胚芽鞘伸长的是15分钟，时间极短，故认为其作用不会是通过影响基因调控，可能是通过影响蛋白质(特别是细胞壁或质膜中的蛋白质)合成中的翻译过程而发生的。 因为生长素在体内很容易经代谢而被破坏，所以外施时效果短暂。其类似物生理效果相近而且不易被破坏，故被广泛应用于农业生产。生长素在扩展的幼嫩叶片和顶端分生组织中合成，通过韧皮部的长距离运输，自上而下地向基部积累。根部也能生产生长素，自下而上运输。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，发现于十字花科植物。