油料作物的种子萌发干重时为什么增加三大物质代谢有什么关系

油料作物的种子萌发干重时为什么增加？三大物质代谢有什么关系？

油料作物的种子干重为什么增加？

在掌握或巩固细胞呼吸的知识时，经常会出现试题有关种子的萌发

有机物量（干重）的变化是减少。因为种子萌发只发生细胞呼吸，

而此时还没有光合作用。其实，这也是一个误解，因为有些种子如

油料作物的种子，开始阶段萌发干重是增加的。当然，由于细胞呼

吸会产生大量中间产物，有机物的种类增加。

问题：油料作物种子的萌发，为什么有机物量（干重）会增加？三

大类物质代谢有什么关系？

01

试题：（2013全国新课标卷第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11d时减少了90%，干重变化如图所示。

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，然后再显微镜下观察，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11d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（Ⅳ）橘黄色（红色）

（2）O

（3）适宜的光照所需的矿质元素

解析：

（1）苏丹Ⅲ能将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅳ能将脂肪染成红色。

（2）油料作物种子萌发的过程中，脂肪要转变成糖类；组成这两种物质的分子的最大差异是糖类比脂肪中含的氧元素多。

（3）实验第11d干重开始增加的原因是形成的幼苗开始进行光合作用；影响光合作用的外界条件包括光照强度、温度、二氧化碳浓度、矿质元素等，再结合题目所给的情景“温度、水分（蒸馏水）、通气等条件适宜的黑暗环境中”可推出必须提供的条件是光照强度和所需的矿质元素。

02

试题中产生的问题：萌发的种子只发生细胞呼吸，一般的思路就是有机物减少，那么为什么油菜种子在萌发的初期有机物增加呢？

原因分析：

脂肪水解产生的甘油与脂肪酸，或氧化成C O2和H2O为种子萌发供能，或转化为纤维素、蛋白质等构建新的组织细胞。

脂肪酸的转化需添加氧元素，会使有机物的质量增加，脂肪酸转化导致的有机物质量增加的比率较高。

该油料作物种子无光萌发初期，脂肪酸转化为糖类与蛋白质等导致的有机物增加量大于脂肪等有机物分解为无机物导致的有机物减少量，种子干重增加。

脂肪酸代谢的代谢简单过程：

脂肪酸代谢主要经历β-氧化作用，脂肪酸先活化形成酯酰辅酶A，酯酰辅酶A进入线粒体，经α,β-脱氢作用形成α,β-不饱和酯酰辅酶A，α,β-不饱和酯酰辅酶A加一分子水化形成L(＋)-β羟酯酰辅酶A，该物质氧化形成β-酮酯酰辅酶A，再经硫解作用形成乙酰辅酶A 和比原酯酰辅酶A少两个C原子的酯酰辅酶A。

这一过程循环进行，酯酰辅酶A分解出多个乙酰辅酶A，乙酰辅酶A可以进入三羧酸循环，最后形成C O2和H2O。在油料种子萌发时乙酰辅酶A一般不用为产能物质转化为A T P，而是通过乙醛酸循环转变成琥珀酸，再经过糖的异生转化成糖。

脂肪酸中C、H含量高而O含量低，糖类与蛋白质中的C、H含量低而O含量高，脂肪酸转化为糖类、氨基酸等有机物需要添加O，添加的O

直接来自H2O（可间接来自于空气中的O2，O2在需氧呼吸中与[H]结合生成H2O）。

脂肪酸转化为糖类的总反应式为：

CH3(CH2)nCOOH＋nH2O →（n＋2）（CH2O）＋2n[H]

脂肪酸转化成糖类时，质量增加的比率（转化生成的糖类的质量跟参加转化的脂肪酸的质量的差值和参加转化的脂肪酸的质量的比率）约为16n /（14n＋60）。

由于n通常在12以上，脂肪酸转化为糖类、氨基酸等的过程中，有机物质量的增加是可观的。具有12个C原子以上的脂肪酸转化出的糖类，其质量比参与转化的脂肪酸的质量多出80％以上，具有18个C 原子以上的脂肪酸转化出的糖类，其质量比参与转化的脂肪酸多出90％以上。

而依例题数据计算，该油料作物种子干重的最大增加率仅为16.2%，富含脂肪的种子，其脂肪酸的转化是能够实现这一种子干重的最大增加率的。（文献参考：人教社课程所网站聂登福）

三大物质氧化分解示意图

03

三大物质之间可相互转化，转化是有条件的，且相互制约。细胞呼吸是三大营养物质相互转化的枢纽（如图）。

在人体细胞内，糖类、脂类和蛋白质具有不同的代谢途径，同一种物质也往往有几条代谢途径，例如，糖、脂质和氨基酸在细胞内部都有各自不同的代谢特点，合成代谢及分解代谢往往在一个细胞内同时进行。

各条代谢途径之间，可以通过一些枢纽性中间代谢物发生联系，或相互协调，或相互制约，从而确保生命活动正常进行。

1.蛋白质与脂肪之间的转化代谢关系

正常情况下，人体的蛋白质不会转化为脂肪，但在机体能量供应不足或病理情况下，蛋白质中的氨基酸在分解代谢过程中，有些中间产物在相关酶的作用下，再转化成合成脂肪的原料，继而合成脂肪。

但是，在人体内脂肪转变为氨基酸的数量极为有限，仅其水解产物甘油可通过特殊的代谢途径生成一些代谢中间产物，进而转变为某些非必需氨基酸。

2.糖类与脂肪之间的转化代谢关系

人体细胞内，糖转变成脂质是通过糖分解代谢产物乙酰辅酶A合成脂肪酸并进而大量合成脂肪。然而，脂肪转变为糖较为困难并且数量有限。

因为人体内的乙酰辅酶A不能直接生成丙酮酸，只有脂肪的分解产物——甘油经过肝、肾等组织中的甘油激酶催化形成ɑ—磷酸甘油后，再通过糖异生途径生成糖。

3.糖类与蛋白质之间的转化代谢关系

组成蛋白质的二十种氨基酸大多可通过脱氨基作用形成相应中间代谢产物，然后变为糖。反之，糖代谢的中间产物可以氨基化生成氨基酸，但也只能合成非必需氨基酸，其余必需氨基酸不能在人体内合成，必须从食物中获取。

综上所述，糖类、脂肪和蛋白质相互之间的转化是有条件的。糖类在生成非必需氨基酸之间必须经过转氨基的作用，蛋白质在产生氨基酸之后，氨基酸在脱氨基的作用下转化为糖类，要想把糖类转化为脂肪的前提是必需要有大量的糖类，一般情况下，脂肪是不能转化为糖类和蛋白质的。