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教学反思：有关种子的内容可以以微专题形式复习，内容包括高中生物中许多知识，有细胞的成分、结构、代谢、分裂、激素调节等，其中种子萌发可以作为一条主线，复习有关的知识，特别是代谢活动。 自从2013年新课标全国卷Ⅰ考查了种子的有机物变化，相继出现了种子有机物变化的试题。但我有个疑问，种子萌发时，难道2天之前有机物是减少？（海南题），2天之后有机物增加？（全国卷），8天之后又减少？（全国卷）。不同种类的种子的萌发有机物变化都是一样的？ （2013年新课标全国卷Ⅰ）某油料作物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的含量变化，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，定期检查萌发种子（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11d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
（2）实验过程中，导致种子干重增加的主要元素是
（3）实验第11d如果使萌发种子的干重（含幼苗）增加，必须提供的条件是
答案：（1）苏丹Ⅲ（Ⅳ） 解析：（1）属于记忆类。（2）从图中可以看出，种子的干重先增加后减少，在6-8 d时最大。培养条件为黑暗，蒸馏水。干重增加不可能是来源于光合作用和矿质元素的吸收，因而导致种子干重增加的主要元素不会是C和N，只能是O。为什么？应是吸收的水参与种子中物质代谢以及成为结合水等，导致种子干重增加。特别是胚乳中脂肪转化为幼苗中糖等亲水物质，会使细胞中结合水增加。（3）从图中可知，实验第11d时种子干重已经下降到开始时水平，并呈继续下降趋势，说明种子通过呼吸和生长发育，胚乳中的脂肪已经消耗殆尽，幼苗再增加干重只能靠幼苗的光合作用及从培养液中吸收无机盐离子。 （2014年海南卷）某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图回答问题：  （1）在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间细胞呼吸的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________，其产物是________。 （2）从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是__________________________________________________。 （3）胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
答案：（1）无氧 细胞溶胶 CO2和乙醇 解析：（1）分析题图，第12～24 h期间，种子的O2吸收量很少，却释放很多CO2，表明此阶段呼吸方式主要为无氧呼吸。豆科植物种子厌氧呼吸的场所是细胞溶胶，产物是酒精和CO2。（2）第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行细胞呼吸消耗有机物，种子的干物质总量会下降。（3）胚根长出后，O2吸收明显增多，这说明需氧呼吸速率明显提高。 （2014年山东模拟考）某研究小组对一大豆新品种种子萌发和幼苗生长过程开展研究，首先将大豆种子置于水分（蒸馏水）、通气、光照等条件适宜的环境中培养，定期检测萌发种子的干重变化，结果如右图所示。据图分析： （1）第2-6天，种子从外界吸收________，参与细胞内生化反应，导致干重增加。6天后种子干重减少的主要原因是______________。 （2）种皮未突破前，种子以厌氧呼吸为主，第4天，实验小组测得种子吸收的O2和释放的CO2之比为1：3，此时大豆细胞内有机物________增多，该物质产生于细胞的_______中，产生该物质的葡萄糖占被分解葡萄糖的比例是______。第______天，大豆的呼吸速率与光合速率大致相当。 （3）实验小组在光照强度和CO2浓度等条件不变的情况下，测定不同温度对大豆叶的净光合速率和呼吸速率的影响，结果如下图。据图分析，大豆最适生长温度是________℃左右，在此温度下，每l00mm2叶面积上1小时光合作用制造的葡萄糖是_________mmol。 （4）研究小组发现沙尘天气影响大豆生长，分析认为：首先，沙尘天气直接影响叶绿体中的______产生，其次沙尘堵塞大豆叶气孔，影响光合作用的______阶段。
答案：（1）水分
解析：（1）第2-6天，种子从外界吸收水分，参与细胞内生化反应，导致干重增加。6天后细胞呼吸旺盛
，分解了有机物，使种子干重减少。（2）种子吸收的O2和释放的CO2之比为1：3，说明细胞此时也进行厌氧呼吸，此时大豆细胞内有机物酒精增多，产生场所是细胞溶胶；根据厌氧呼吸与需氧呼吸反应式，厌氧呼吸产生2mol的二氧化碳，消耗葡萄糖是1mol，需氧呼吸产生1mol二氧化碳，消耗葡萄糖是1/6mol，厌氧呼吸分解的葡萄糖占被分解葡萄糖的比例是6：7；从曲线可以看出，第10
天种子干重达到最小值，此时大豆的呼吸速率与光合速率大致相当，10天后光合速率大于呼吸速率，干重增加。（3）根据大豆叶的净光合速率，净光合速率最大时的温度，是最适生长温度，从图中可以看出为18℃；在此温度下，用于光合作用制造有机物的二氧化碳是：800+300=11000（μmol/m2.s），换算成每l00mm2叶面积上1小时光合作用制造的葡萄糖是66μmol。（4）沙尘天气直接影响光照强度，使光反应下降，叶绿体中的ATP和[H]产生减少，其次沙尘堵塞大豆叶气孔，影响二氧化碳吸收，从而影响光合作用的碳反应阶段。 总体分析：有机物变化情况 生理上，把干燥种子吸水到种胚突破种皮的过程看成是萌发。种子内部存在丰富的营养物质，在发芽过程中逐步地被分解和利用。一方面在呼吸过程中转化为能量，用于生长和合成；另一方面通过代谢转化成新细胞组成的成分。 在种子吸胀萌动阶段，生长先动用胚部或胚中轴的可溶性糖、氨基酸以及仅有少量的贮藏蛋白。 贮藏组织（胚乳或子叶）中贮藏物质的分解需在种子萌动之后。淀粉、蛋白质和脂肪等大分子首先被水解成可溶性的小分子，然后输送到胚的生长部位被继续分解和利用。 主要贮藏物质分解利用的方式如下： 1．淀粉 90%的淀粉水解成葡萄糖主要由淀粉水解酶所催化，α-淀粉酶的产生与GA的诱导有关，而β-淀粉酶主要预存在胚乳中。禾谷类种子的盾片在萌发中具有分泌和消化吸收的功能，在淀粉的分解中也起重要作用。 2．蛋白质 种子蛋白质的分解是分步进行的。 第一步是贮藏蛋白可溶化，非水溶性的贮藏蛋白不易直接被分解成氨基酸，首先被部分水解形成水溶性的分子量较小的蛋白质； 第二步是可溶性蛋白完全氨基酸化，可溶性蛋白被肽链水解酶（包括肽链内切酶、羧肽酶、氨肽酶）水解成氨基酸。这种蛋白质水解的阶段性在双子叶种子中表现得特别明显。 禾谷类种子蛋白质的分解主要发生在三个部位：胚乳淀粉层；糊粉层；胚中轴和盾片。 贮藏蛋白质分解成氨基酸重新构成蛋白质的过程中，不少氨基酸未被直接利用而进行转化。这些氨基酸经过氧化脱氨作用，进一步分解为游离氨及不含氮化合物。因而很容易发现游离氨的存在。这种游离氨如积累过多，就会使植物细胞中毒。 在一般情况下，游离氨的存在量很少。细胞中含有足够的糖类时，游离氨直接进入氨基化反应，和糖类所衍生的酮酸形成新氨基酸，再重新合成蛋白质。 3．脂肪 存在于细胞质脂质体中的脂肪首先被脂肪水解酶水解成甘油和脂肪酸。 脂肪酸在乙醛酸体中进行β-氧化，生成乙酰CoA进入到乙醛酸循环。乙醛酸循环产生的琥珀酸转移到线粒体中通过三羧酸循环形成草酰乙酸，再通过糖酵解的逆转转化为蔗糖，输送到生长部位。 甘油能在细胞质中迅速磷酸化，随后氧化为磷酸丙糖，在醛缩酶的作用下缩合成六碳糖，甘油也可能转化为丙酮酸，再进入三羧酸循环。 在萌发过程水解产生的脂肪酸中优先被分解利用的一般是不饱和脂肪酸。许多作物干种子内部预先贮存一部分有活性的脂肪酶；当种子萌发时，脂肪酶的活性明显上升。 在萌发代谢中，一般首先利用的是种子中的淀粉和贮藏蛋白，而脂肪分解利用发生在子叶高度充水，根芽显著生长的时候。 |
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