【人教版】2020版高考生物二轮复习 专题一小专题1 种子成熟过程及萌发过程中相关物质的转化学案

种子成熟过程及萌发过程中相关物质的转化

例1(经典高考题)如图表示油菜种子在成熟过程中种子质量和有机物相对含量的变化趋势，下列相关叙述不正确的是 ( )

A．大量糖类输入并参与代谢，导致种子质量不断增加

B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉含量降低

C．糖类不断转化为脂质，导致脂质含量持续增加

D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量不变

答案 D

解析分析图像可以看出，油菜种子在成熟的过程中，可溶性糖和淀粉含量都减少，而脂肪的含量及种子的总质量迅速增加，有机物主要以脂肪的形式储存在油菜种子中，可见大量的糖类输入主要参与脂肪的合成，细胞代谢过程中，大量糖类转化为脂质是淀粉含量降低的主要原因，A、B、C项正确；含氮物质含量在种子成熟过程中基本保持稳定，可知细胞代谢过程中蛋白质的消耗与合成保持平衡，D项错误。

例2(2013·全国Ⅰ，29)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____________色的脂肪微粒。

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

(3)实验第11 d如果使萌发种子的干重(含幼苗)增加，必须提供的条件是____________和_________________________________________________________________________。

答案(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)橘黄(或红) (2)O (3)光照所需的矿质元素离子

解析(1)根据检测生物组织中的脂肪实验可知，用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液可以将细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色(或红色)。(2)由题图可知，种子萌发过程中，干重先增加，这是由于萌发过程中脂肪转化为糖类，二者相比较，氧元

素的含量增加。(3)第11 d 时，种子已萌发成幼苗，如果要使萌发的种子干重增加，需要萌发的种子进行光合作用。影响光合作用的因素有光照、水、CO 2浓度、所需的矿质元素离子等，依据题意，必须要提供的条件是光照和所需的矿质元素离子。

1．种子萌发的过程中发生了哪些生理变化呢？

(1)种子的萌发是种子发育成为幼苗的过程，这一过程细胞数目增加，因此有细胞的增殖(可以判断为有丝分裂)；细胞分裂后伴随着细胞的生长；根、芽等结构的不同细胞需要细胞分化形成。即种子萌发的过程中发生了细胞的分裂、生长与分化，也存在细胞衰老和凋亡过程。

(2)细胞的分裂、生长与分化需要能量，能量来源于细胞呼吸。但细胞呼吸的主要原料是葡萄糖，而种子中的糖类的储备形式是淀粉，因此淀粉必然需要水解成葡萄糖。细胞的分裂、生长与分化也需要葡萄糖、氨基酸等小分子有机物为原料，这些原料一方面来自于种子中储存的大分子有机物的水解，另一方面来自于细胞呼吸产生的中间产物。即种子萌发的过程中细胞内进行着大分子物质的水解以及细胞呼吸等生理过程。该过程有机物的含量即干重减少，鲜重增加，有机物的种类增多。

(3)种子萌发时首先必须进行大分子有机物的水解，这需要种子吸收大量的水分；还需要适宜的温度保证酶的催化活性；充足的氧气为有氧呼吸提供保障；部分种子萌发需要一定波长的光照处理，提高萌发率，这利用了信息传递中的物理信息，体现了信息传递在调节生命活动中的作用。

(4)种子萌发先以无氧呼吸为主，后以有氧呼吸为主，吸收水进入种子细胞内以自由水的形式存在，使代谢加强。

2．果实和种子在成熟过程中发生了哪些生理变化呢？

(1)影响果实发育的激素——生长素；促进果实成熟的激素——乙烯。

(2)果实变甜：淀粉水解成可溶性糖。

(3)果实变软：植物细胞之间的果胶层被水解，类似于解离后的状态。

(4)果实变红或变黄：液泡中花青素增多造成的。

(5)种子成熟与种子萌发是相反的物质转化过程，可溶性糖与淀粉或糖与脂质、蛋白质的转化过程。

(6)种子晒干过程中自由水大量减少，细胞呼吸明显降低，在低温、高CO 2、低O 2条件下干燥入库贮存；且干种子不能做质壁分离的实验材料。

(7)种子成熟过程中激素的相应变化：赤霉素含量降低，脱落酸含量升高。

3．种子萌发相关曲线

注：2CO Q 表示单位时间CO 2释放量，2O Q 表示单位时间O 2吸收量。

1．下图是油菜种子在发育和萌发过程中，糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是( )

A．种子形成过程中，脂肪水解酶的活性很高

B．种子发育过程中，由于可溶性糖更多地转变为脂肪，种子需要的氮元素增加

C．干重相等的可溶性糖和脂肪中，脂肪中储存的能量多于糖

D．种子萌发时，脂肪转变为可溶性糖，说明可溶性糖是种子生命活动的直接能源物质

答案 C

解析种子形成过程中，脂肪含量越来越多，可以推断其脂肪水解酶活性不可能很高；该过程中，可溶性糖转变为脂肪，但由于脂肪元素组成中没有氮元素，因而种子需要的氮很少；种子生命活动所需的直接能源物质是ATP。2.在小麦种子萌发的过程中，淀粉和麦芽糖含量的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )

A．表示麦芽糖变化的是曲线a，检测该物质可用双缩脲试剂

B．表示麦芽糖变化的是曲线a，检测该物质可用斐林试剂

C．表示淀粉变化的是曲线a，检测该物质可用双缩脲试剂

D．表示淀粉变化的是曲线a，检测该物质可用碘液

答案 B

解析小麦种子的主要成分是淀粉，在小麦种子萌发过程中，淀粉逐渐分解生成麦芽糖，故a表示麦芽糖的变化，b表示淀粉的变化。麦芽糖是可溶性还原糖，可用斐林试剂检测。

3．(高考改编题)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。据图判断下列有关叙述正确的是( )

A．在12～24 h期间，细胞呼吸的主要场所是线粒体

B．从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会增加

C ．胚根长出后，萌发种子的有氧呼吸速率明显升高

D ．由图可确定种子萌发时细胞呼吸消耗的有机物是葡萄糖

答案 C

解析 胚根长出前，种子主要进行无氧呼吸，无氧呼吸的场所为细胞质基质；从第12 h 到胚根长出期间，种子只能进行细胞呼吸不能进行光合作用，因此萌发种子的干物质总量减少；胚根长出后，种皮破裂，随O 2进入，种子以有氧呼吸为主；48 h 后，O 2吸收速率大于CO 2释放速率，说明呼吸底物不只有葡萄糖。

4．(2013·山东，25)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O 2与释放CO 2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CO 2供应，短时间内叶绿体中C 5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。

答案 (1)自由扩散(或渗透作用) 自由水 (2)赤霉素(或GA) 生长素(或IAA) 抑制 (3)6∶1 (4)增加(或升高) 增加(或升高) 增加CO 2浓度

解析 (1)水分子的跨膜运输方式是自由扩散(或渗透作用)；阶段Ⅲ种子新陈代谢强度比较大，细胞内的水主要以自由水的形式存在。

(2)打破种子的休眠，促进种子萌发的激素是赤霉素；根的向地性产生的原因是生长素的运输受重力因素的影响，在根水平放置时，近地侧生长素浓度高于远地侧生长素浓度，而近地侧生长素浓度高抑制生长，远地侧生长素浓度低促进生长，表现为根的向地性。

(3)根据题意，假设氧气的吸收量为1 mol ，则二氧化碳的释放量为3 mol ，则：

有氧条件下

C 6H 12O 6＋6O 2＋6H 2O ――→酶6CO 2＋12H 2O

1 6 6

1/6 mol 1 mol 1 mol

无氧条件下

C 6H 12O 6――→酶2C 2H 5OH ＋2CO 2

1 2

1 mol

2 mol

所以，无氧呼吸消耗的葡萄糖量∶有氧呼吸消耗的葡萄糖量＝6∶1。

(4)突然停止CO2的供应以后，导致CO2的固定反应减弱，所以消耗的C5减少，而由于光反应不变，短时间生成C5量不变，所以C5的含量增加；同时由于生成的C3减少，消耗光反应中[H]和ATP的量减少，所以ATP的含量增加；大田种植大豆时，“正其行，通其风”的目的是通过提高CO2浓度来增强光合作用强度。

5．(2018·河北衡水中学一调)大多数植物种子贮藏物质以脂肪(油)为主，并储存在细胞的油体(植物的一种细胞器)中，种子萌发时，脂肪水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如图所示。请回答下列问题：

(1)萌发的油料种子细胞中含量最多的化合物是________，其中________是细胞结构的重要组成部分。

(2)大多数植物种子以贮藏脂肪为主，相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类多，其呼吸熵(放出的CO2量/吸收的O2量)________(填“＞”“＜”或“＝”)1。

(3)为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，用______________洗去浮色，然后在________下可观察脂肪微粒。

(4)油料种子萌发时，细胞中存在催化脂肪水解的酶，该酶可用____________检测其为蛋白质。脂肪储存和转变为蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体(植物的一种细胞器)、线粒体，属于细胞器之间__________的典型例子。

答案(1)水结合水(2)＜(3)50%的酒精显微镜(4)双缩脲试剂协调配合(分工合作)

解析(1)萌发的油料种子细胞中含量最多的化合物是水，其中结合水是细胞结构的重要组成部分。(2)脂肪中C和H的含量较高，而O的含量较低，所以脂肪彻底氧化分解时需要的O2多，而产生的CO2相对较少，呼吸熵＜1。(3)为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液对种子切片进行染色，用50%的酒精洗去浮色，然后在显微镜下可观察脂肪微粒。(4)双缩脲试剂是检测蛋白质的试剂。脂肪储存和转变为蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体、线粒体等多种细胞器，这属于细胞器之间分工合作的典型例子。

真题1(2015·全国Ⅰ，5)人或动物①PrP基因编码一种蛋白(PrP c)，②该蛋白无致病性。③PrP c的空间结构改变后成为PrP sc(朊粒)，就具有了致病性。④PrP sc可以诱导更多的PrP c转变为PrP sc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述⑤正确的是( )

A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中

B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同

C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化

D．PrP c转变为PrP sc的过程属于遗传信息的翻译过程

[题干信息]

解析根据题干可知，朊粒是一种蛋白质，蛋白质是不能整合到基因组中的，A错误；肺炎双球菌是原核生物，通过二分裂的方式进行增殖，朊粒的增殖不是二分裂，B错误；朊粒是PrP c因空间结构改变形成的，两者一个具有致病性，一个不具有致病性，C正确；遗传信息的翻译过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，PrP c转变为PrP sc属于蛋白质空间结构改变，不属于遗传信息的翻译过程，D错误。

答案 C

[学科素养解读] 考生应多关注对科学技术和社会发展有重大影响、与生命科学相关的突出成就及热点问题。疯牛病是重大公共卫生安全问题，朊粒是疯牛病的病原体，其相关知识在中学教材中并没有出现，考生需从题干中提取相关信息，如朊粒的化学本质是蛋白质而不是核酸。再根据所学的蛋白质结构、病毒特点等知识对四个选项进行判断。

思维模型：获取信息→结合教材知识进行分析推理→得出正确结论。

[思维延伸] 判断下列有关蛋白质叙述的正误：

(1)细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质( ×)

(2)细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与( √)

(3)在人体血浆中的蛋白质具有与抗原特异性结合、刺激B细胞增殖和分化与降低血糖浓度等多种功能( √)

(4)如图为C、H、O、N、P等元素构成物质甲、乙、丙及结构丁的示意图。若图结构中结构丁是一种细胞器，则物质乙的单体为氨基酸，物质丙的单体为脱氧核苷酸( ×)

(5)rRNA能参与蛋白质的生物合成(2015·海南，11A)( √)

(6)蛋白质区别于脂质的特有元素是氮(2013·重庆，1D)( ×)

(7)组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序和方式脱水缩合(2013·江苏，20CD)( ×)

(8)人胰岛素以碳链为基本骨架，与双缩脲试剂反应呈蓝色，其作用是促进肝糖原分解

(2015·广东，2改编)( ×) 真题2(2016·全国Ⅰ，2)①离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，②能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述③正确的是( )

A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的

C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

[题干信息]

解析离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输属于主动运输，A错误；主动运输一般为逆浓度梯度运输，B错误；主动运输速率受ATP供应和具有活性的载体蛋白的数量的限制，一氧化碳中毒会导致供氧不足，进而导致细胞呼吸速率下降，ATP供应减少，离子泵跨膜运输离子的速率降低，C正确；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体蛋白的数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D错误。

答案 C

[学科素养解读] 体现核心素养中“理性思维”，要求考生具有生物理性思维的习惯，能够运用已有的知识、证据和逻辑，对生物学问题进行思考或展开论证分析。

纵观近几年关于跨膜运输的考查，除考查高中教材中三种运输方式的区别外，还向大学教材中“离子泵”“协同运输”“水通道蛋白参与协助水的扩散”等相关知识拓展延伸，不过此类题目多以信息题或图解题的形式呈现，考生不要被这些陌生的名词吓倒，应认真获取信息，结合教材内容，从容推断，认真作答。

思维模型：第一步：抓信息，找准题干中关键；

第二步：联知识，明确考查教材中哪个考点；

第三步：做推理，结合选项进行分析推断得出正确结论。

[真题重组] 判断下列叙述的正误：

(1)在如下氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图中，管腔中氨基酸→上皮细胞、管腔中Na＋→上皮细胞和上皮细胞中氨基酸→组织液的方式分别为主动运输、被动运输和被动运输(2014·安徽，2D)( √)

(2)如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图，载体①逆浓度运输溶质分子，载体②具有ATP酶活性(2016·江苏，6AB)( ×)