探究种子形成与萌发过程中的物质变化

[必备知识]1.种子与“水”2.种子与有机物及检测3.种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线分析在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升，胚根长出之前，萌发种子的干物质总量会减少，主要原因是种子不进行光合作用制造有机物，但进行细胞呼吸消耗有机物，在种子吸水的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。

(可产生有毒物质酒精)4.种子与植物激素[高考例证]1.(2018·全国卷Ⅱ，4)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。

与风干前相比，下列说法错误的是()A.风干种子中有机物的消耗减慢B.风干种子上微生物不易生长繁殖C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高D.风干种子中结合水与自由水的比值大解析风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A正确、C错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B正确；风干种子中自由水含量减少，其结合水与自由水的比值较风干前大，D正确。

答案 C2.(2013·全国卷Ⅰ，29)某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。

为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪含量的变化，某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重。

结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11 d时减少了90%，干重变化如图所示。

回答下列问题。

(1)为了观察胚乳中的脂肪，常用________染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见________色的脂肪颗粒。

(2)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是________(填“C”、“N”或“O”)。

(3)实验第11 d后，如果要使萌发种子(含幼苗)的干重增加，必须提供的条件是________和__________________。

答案(1)苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ)橘黄(红)(2)O(3)光照所需的矿质元素离子3.(2012·全国卷)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。

[拓展微课1] 探究“种子形成与萌发”过程中的变化1.种子形成与萌发过程中的有机物及检测种子形成与萌发过程有机物及检测种子形成初期可溶性糖较多,用斐林试剂检测呈砖红色种子成熟过程可溶性糖转化为淀粉(粮食作物)或脂肪(油料作物)或蛋白质(豆类作物),有机物干重增加种子萌发储存的有机物(淀粉、脂肪等)转化为可溶性糖,一般有机物干重下降2.种子发育及处理过程中水的变化种子发育及处理过程水的变化种子成熟过程水分由多到少,在种子成熟时自由水/结合水的值下降,代谢较弱种子萌发自由水/结合水的值大幅度上升,代谢旺盛种子风干失去的主要是自由水,种子的活性未丧失种子烘干失去结合水,种子的活性丧失3.种子萌发与休眠过程中植物激素的变化种子发育程度激素种类及变化种子萌发赤霉素、细胞分裂素比值上升种子休眠脱落酸比值上升4.种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线分析在种子吸水的第Ⅰ阶段,种子快速吸水,呼吸速率上升,子叶展开之前,萌发种子的干物质总量会减少,主要原因是种子不进行光合作用制造有机物,但进行细胞呼吸消耗有机物;在种子吸水的第Ⅱ阶段,细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多,说明此期间主要进行无氧呼吸。

1.(2019河北衡水二调)如图表示某油料植物种子萌发过程中的物质变化,下列叙述错误的是( )A.种子萌发过程中脂肪可能会转化为蔗糖和葡萄糖B.将种子匀浆与斐林试剂混合后会出现砖红色沉淀C.脂肪、蔗糖和葡萄糖都由C、H、O三种元素组成D.葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失1.答案 B 据题图可知,种子萌发过程中,脂肪含量减少,而蔗糖与葡萄糖含量增多,因此在此过程中脂肪可能会转化为蔗糖和葡萄糖,A正确;将种子匀浆与斐林试剂混合水浴加热后会出现砖红色沉淀,B错误;脂肪、蔗糖和葡萄糖的组成元素都是C、H、O,C正确;有氧呼吸过程中释放的能量大部分以热能形式散失,一部分转移到ATP中,1 mol葡萄糖彻底氧化分解产生的能量为2 870 kJ,其中转移到ATP中的能量为1 161 kJ,其余部分以热能形式散失,D正确。

结合有机物检测，探究种子萌发与成熟过程中相关物质和生理过程的变化[热考解读]1．物质变化(1)水分的变化：种子吸水使游离的水增多，代谢增强。

(2)有机物种类的变化①种子成熟过程中：可溶性糖→淀粉；非蛋白质→蛋白质；糖类→油脂等。

(小分子有机物合成大分子有机物，以便于储存)②种子萌发过程中：淀粉→葡萄糖；蛋白质→氨基酸；油脂→脂肪酸＋甘油。

(3)激素的变化：种子形成时，脱落酸增加，赤霉素、生长素逐渐减少；种子萌发时，脱落酸下降，赤霉素、生长素逐渐增加。

2．种子萌发耗氧量油料作物种子含油脂多，油脂含氢相对多，需氧呼吸脱下来的[H]消耗O2多，所以同样质量的油料作物种子和非油料作物种子相比，前者耗氧量多。

3．与植物种子内代谢有机物检测相关的3个易失分点(1)混淆有机物的鉴定原理，如本尼迪特试剂只能鉴定还原糖，不能与非还原糖产生颜色反应；苏丹Ⅲ染液与油脂产生橙黄色，苏丹Ⅳ染液与油脂产生红色；淀粉与碘—碘化钾溶液产生蓝色(不可写作紫色)；蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色(不可写作蓝色)。

(2)忽略染色剂本身的颜色，如本尼迪特试剂、双缩脲试剂本身为蓝色，苏丹Ⅲ染液本身为红色。

(3)未重视外界条件对实验结果的影响，如检测还原糖时必须进行水浴加热，鉴定蛋白质时必须先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液。

[题组冲关]1．(2020·东阳模拟)下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，据图分析，下列叙述不正确的是()A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减轻C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时的相反解析：选C。

由图中信息可知，种子成熟后期，细胞内水分含量减少，呼吸速率也下降，细胞的代谢较慢；种子成熟过程中，干物质增加，水分减少，鲜重逐渐减轻；种子中水分减少的主要原因是水分散失过多；种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时的相反。

拓展微课1 探究“种子形成与萌发”过程中的变化一、种子的类型及萌发时的物质变化◆拓展梳理1.种子的类型和结构(1)根据种子成熟时是否有胚乳①有胚乳种子(由种皮、胚和胚乳组成)。

②无胚乳种子(由种皮和胚组成)。

(2)根据种子中含量多的有机物不同淀粉种子:如玉米、小麦、水稻等。

油料种子:如花生、油菜、向日葵等。

蛋白质种子:如大豆等。

2.种子萌发时的条件与物质变化(1)必要条件:有生活力的胚、一定的氧气、适宜的温度、充足的水分。

(2)种子萌发时的吸水过程①阶段Ⅰ:吸胀期,干种子迅速吸水,方式是吸胀吸水,靠的是种子内的亲水性物质,不同物质亲水性的大小关系为:蛋白质>淀粉>脂肪。

②阶段Ⅱ:吸水停滞期,因为亲水性物质吸水达到饱和,而大液泡未形成,所以吸水缓慢或趋于停止。

③阶段Ⅲ:重新快速吸水,原因是根的形成,主要以渗透吸水为主。

(3)种子萌发时有机物种类的变化淀粉先水解为麦芽糖,再水解为葡萄糖,脂肪水解为甘油和脂肪酸,干重减少(注意:油料作物干重先增加后减少),有机物的种类在萌发过程中增加。

(4)激素的变化:脱落酸含量减少,赤霉素含量增加。

◆拓展微练1.(四川棠湖中学开学考)小麦种子用蒸馏水浸泡,其萌发初期,代谢加强、质量增加。

下列相关叙述正确的是( ) A.自由水含量增加,淀粉水解,质量增加B.吸收N、P等元素,为种子萌发做准备C.光合速率大于呼吸速率导致其质量增加D.脱落酸含量增加,诱导淀粉酶基因表达答案 A 浸泡在蒸馏水中的种子从外界吸收水分,使细胞内自由水含量增加,代谢增强,淀粉水解,质量增加,A正确;蒸馏水不含矿质元素,所以种子不能从外界溶液吸收N、P等元素,B错误;种子只进行细胞呼吸,不进行光合作用,C错误;脱落酸具有促进叶和果实的衰老和脱落的作用,种子萌发初期,脱落酸含量减少,D错误。

2.(广东佛山顺德四模)大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图。

下列说法错误的是( )A.阶段Ⅰ中种子细胞的结合水/自由水的值下降B.阶段Ⅱ中胚细胞合成有解除休眠作用的赤霉素逐渐增多C.阶段Ⅰ中种子细胞有机物总质量变多而鲜重增加D.阶段Ⅲ后根向地生长的原因是生长素分布不均答案 C 阶段Ⅰ中种子吸水,水进入干种子胚细胞,使种子细胞的自由水含量上升,因此结合水/自由水的值下降,A正确;阶段Ⅱ中胚细胞合成,赤霉素逐渐增多,促进种子萌发,B正确;阶段Ⅰ中种子细胞通过呼吸作用不断消耗有机物,而此时不能通过光合作用制造有机物,因此有机物总质量变少,但此时鲜重因吸胀吸水而增加,C错误;阶段Ⅲ后根向地生长及茎背地生长的原因都是生长素分布不均,D正确。

种子萌发过程中的六变化
种子萌发是作物生长的基础，从生理角度看，萌发是无休眠或已解除休眠的种子吸水后由相对静止状态转为生理活动状态，呼吸作用增强，贮藏物质被分解并转化为可供胚利用的物质，引起胚生长的过程。

从分子生物学角度看，萌发的本质是水分、温度等因子使种子的某些基因表达和酶活化，引发一系列与胚生长有关的反应。

种子萌发过程中有以下六个生理生化变化：
（一）种子吸水
种子的吸水分为三个阶段：“快—慢—快”（急剧吸水阶段—吸胀性吸水；吸水迟缓阶段；胚根出现；生长吸水阶段—渗透性吸水）。

（二）呼吸作用的变化
在吸水的第一和第二阶段，CO2的产生大大超过O2的消耗—有氧呼吸和无氧呼吸；吸水的第三阶段，O2的消耗大于CO2的释放—有氧呼吸。

（三）酶的变化
1、酶原的活化：种子吸胀后立即出现，如：β-淀粉酶、蛋白酶等。

2、重新合成：如α-淀粉酶、蛋白酶等。

两种途径：
（1）活化长寿的mRNA → 新蛋白质→ 新酶
（2）新合成的mRNA → 新蛋白质→ 新酶
（四）贮藏物质的动员
淀粉经水解或磷酸解为葡萄糖，使有机物的种类增加。

（五）含磷化合物等有机物种类的变化
种子中最多的贮磷物质是肌醇六磷酸 (又称植酸或非丁)。

种子萌发时，植酸盐水解为肌醇和磷酸。

（六）植物激素的变化
ABA（脱落酸）等抑制剂下降，IAA（生长素）、CTK（细胞分裂素）、GA（赤霉素）含量上升，使胚乳中贮藏物的降解，促进胚根胚芽的生长，控制幼苗的向地性生长。

热考培优一|种子萌发与成熟过程相关物质和生理过程的变化热考解读1．萌发条件1外部因素：适宜的温度、水分和充足的氧气等;2内部因素：具有活性的胚;2．物质变化1水分的变化：种子吸水使自由水增多,代谢增强;2有机物种类的变化①种子成熟过程中：可溶性糖→淀粉；非蛋白质→蛋白质；糖类→脂肪等;小分子有机物合成大分子有机物,以便于储存②种子萌发过程中：淀粉→葡萄糖；蛋白质→氨基酸；脂肪→脂肪酸＋甘油;3激素的变化：种子形成时,脱落酸增加,赤霉素、生长素逐渐减少；种子萌发时,脱落酸下降,赤霉素、生长素逐渐增加;3．种子萌发耗氧量多,所以同样质量的油油料作物种子含脂肪多,脂肪含氢相对多,有氧呼吸脱下来的H消耗O2料作物种子和非油料作物种子相比,前者耗氧量多;命题设计1．2018·陕西城固一中模拟下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化曲线,据图分析下列叙述不正确的是A．随着种子的成熟,种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减小C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反解析：选C;从图中信息知,种子成熟后期,细胞内水分含量减少,呼吸速率也下降,细胞的代谢较慢；种子成熟过程中,干物质增加,水分减少,鲜重逐渐减小；种子中水分减少的主要原因是水分散失过多；种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反;2．2018·武汉高三模拟如图表示油菜种子在成熟过程中种子内有机物相对含量的变化趋势,下列相关叙述不正确的是A．第36天,种子内含量最高的有机物可用苏丹Ⅲ染液检测B．细胞代谢利用大量糖类,导致淀粉相对含量降低C．糖类不断转化为脂质,导致脂质相对含量持续增加D．糖类不转化为蛋白质,导致含氮物质含量不变解析：选D;由图知,第36天,种子内含量最高的有机物是脂肪,脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,A项正确；淀粉是多糖,而细胞代谢需要大量糖类物质,导致淀粉相对含量降低,B项正确；由题图知,种子在成熟过程中,其糖类物质相对含量不断下降,而脂肪的相对含量不断上升,说明糖类不断转化为脂质,导致脂质相对含量持续增加,C项正确；糖类也可以转化为蛋白质,但由于氮元素的量没有变化,因而含氮物质相对含量不变,D项错误;3．高考山东卷改编大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图：1阶段Ⅰ和Ⅲ大豆种子的鲜重增加明显;阶段Ⅰ中,水进入种子胚细胞的穿跨膜运输方式为________;阶段Ⅲ中,种子胚细胞内水的主要存在形式是________;2阶段Ⅱ期间,大豆种子胚细胞合成的________解除种子休眠,促进种子萌发;阶段Ⅲ中根向地生长的原因是________分布不均,使根的近地侧生长受到________;3若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与释放CO2的体积比为1∶3,则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为________;4大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时,若突然停止CO2供应,短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为________、________;大田种植大豆时,“正其行,通其风”的主要目的是通过______________提高光合作用强度以增加产量;解析：1水进入植物细胞的跨膜运输方式是自由扩散;阶段Ⅲ中,种子解除休眠,开始萌发,细胞代谢旺盛,自由水增多;2赤霉素具有解除种子休眠的作用,能促进种子萌发;根向地生长是由于重力作用导致生长素在根尖分布不均,使近地侧生长素浓度高,抑制根的生长;3在有氧呼吸过程中,消耗的O2与释放的CO2量相等,因此阶段Ⅱ种子有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2体积比为1∶2;设有氧呼吸释放CO2的物质的量为x,则无氧呼吸释放CO2的物质的量为2x;计算如下：C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量x/6 xC6H12O62C2H5OH酒精＋2CO2＋少量能量x 2x所以,种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为6∶1;4在光合作用过程中,CO2参与暗反应,1个CO2分子被1个C5固定后生成2个C3分子,当CO2供应突然停止时,此过程必然受阻,导致C5化合物的含量上升、C3化合物含量下降；而C3化合物的减少,又使暗反应中C化合物的还原过程受阻,消耗ATP量减少,使细胞中ATP含量上3浓度;升;“正其行,通其风”是通过空气流通,提高叶片周围的CO2答案：1自由扩散自由水2赤霉素或GA 生长素或IAA 抑制36∶1浓度4升高或增加升高或增加增加CO2。

种子萌发过程中糖类和脂质的变化在种子的生长和发育过程中，糖类和脂质是其中的重要营养物质。

它们在种子的萌发过程中发挥着重要的作用。

本文将探讨种子萌发过程中糖类和脂质的变化。

一、种子萌发初期的糖类变化种子在萌发初期，主要依赖内部储存的糖类供能。

当种子被水分激活后，胚乳中的淀粉开始分解为糖类，在种子发芽的过程中提供能量。

此时，淀粉酶的活性逐渐增强，促使淀粉分解成葡萄糖等单糖。

这些单糖会被种子吸收并转化为能量，支持胚芽的生长。

同时，糖类的分解也释放出大量的水分，满足胚芽对水分的需求。

二、种子萌发过程中脂质的变化在种子萌发的早期，胚乳中的脂质主要起到储存作用。

脂质被存在种子中的细胞器——质体内，形成油脂小滴。

这些油脂小滴含有丰富的能量，可以在种子发芽时供给胚乳和胚芽使用。

当种子开始萌发后，脂质开始被胚芽分解，转化为能量以支持胚芽和幼苗的生长。

这个过程被称为脂质酸解，其中脂肪酶是催化酸解的主要酶。

通过脂质的酸解，脂肪酸被分解成甘油和游离脂肪酸。

三、糖类和脂质的相互转化在种子的萌发过程中，糖类和脂质之间存在相互转化的关系。

一方面，糖类可以转化为脂质以支持胚芽的生长。

通过葡萄糖分子的解聚，在蛋白质的参与下，形成丙酮酸，然后将丙酮酸转化为甘油-3-磷酸和游离脂肪酸，最终由脂肪酸合成脂质，储存在胚乳中。

另一方面，脂质也可以被分解为糖类以供能。

胚芽中的酮酸可通过解酮反应形成胱苷酸。

胱苷酸再通过糖酸途径转化为葡萄糖，用于胚芽和幼苗的发育过程。

四、种子萌发过程中糖类和脂质的调控种子萌发过程中，糖类和脂质的变化受到多种因素的调控。

第一，激素的作用。

激素可以通过调节相关酶的活性，影响糖类和脂质的代谢过程。

例如，赤霉素可以促进酶的合成，增加脂质的分解速率。

第二，温度的影响。

不同温度条件下，糖类和脂质的合成和分解速率存在差异。

适宜的温度有利于酶活性的提高，促进种子萌发时糖类和脂质的变化。

第三，营养物质的供给。

种子需要适量的水分、氧气和无机盐等营养物质来促进糖类和脂质的新陈代谢过程。

旗开得胜[必备知识]1.种子与“水”2.种子与有机物及检测13.种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线分析在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升，胚根长出之前，萌发种子的干物质总量会减少，主要原因是种子不进行光合作用制造有机物，但进行细胞呼吸消耗有机物，在种子吸水的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。

(可产生有毒物质酒精)4.种子与植物激素2[高考例证]1.(2018·全国卷Ⅱ，4)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。

与风干前相比，下列说法错误的是()A.风干种子中有机物的消耗减慢B.风干种子上微生物不易生长繁殖C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高D.风干种子中结合水与自由水的比值大解析风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A正确、C错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B正确；风干种子中自由水含量减少，其结合水与自由水的比值较风干前大，D正确。

答案 C2.(2013·全国卷Ⅰ，29)某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。

为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪含量的变化，某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重。

结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11 d时减少了90%，干重变化如图所示。

3回答下列问题。

(1)为了观察胚乳中的脂肪，常用________染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见________色的脂肪颗粒。

(2)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是________(填“C”、“N”或“O”)。

(3)实验第11 d后，如果要使萌发种子(含幼苗)的干重增加，必须提供的条件是________和__________________。

答案(1)苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ)橘黄(红)(2)O(3)光照所需的矿质元素离子3.(2012·全国卷)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。