导图社区 第二章牧草种子的化学成分和组成
种子学第二章牧草种子的化学成分和组成思维导图,牧草种子的化学成分和组成复杂多样,包含了糖类、脂类、蛋白质、矿物质等多种营养物质,这些物质在种子的生长、发育和萌发过程中起着至关重要的作用。介绍详细,描述全面,希望对感兴趣的小伙伴有所帮助!
编辑于2024-06-29 02:10:45种子学第二章牧草种子的化学成分和组成思维导图,牧草种子的化学成分和组成复杂多样,包含了糖类、脂类、蛋白质、矿物质等多种营养物质,这些物质在种子的生长、发育和萌发过程中起着至关重要的作用。介绍详细,描述全面,希望对感兴趣的小伙伴有所帮助!
这是一个关于第一章 牧草种子的形态与解剖特征的思维导图,系统地展示了牧草种子学的各个方面。详细介绍了“种子的分类”,详细说明了不同类型的种子及其特点,讲解了种子的内部结构,包括“变形”、“组成”等关键要素,也描述了种子外部的形态特征,如“种子的形状、大小、颜色”,“种子表面的光滑度”,“表皮上绒毛的有无、稀密及分布状况”等,为读者提供了鉴别种子的依据。结构清晰,内容丰富,全面介绍了牧草种子学的知识体系,为相关领域的学习和研究提供了有价值的参考。收藏下来一起学习吧!
这是一个关于第一章土壤矿物质的思维导图,详细阐述了土壤矿物质的多个方面。土壤的主要组成物质,构成了土壤的“骨骼”,并占据了土壤固相部分质量的绝大部分。这些矿物质主要由氧、硅、铝、铁等化学元素组成,且多为经过不同程度物理风化但化学组成和结晶结构保持不变的原始成岩矿物。还介绍了土壤矿物质的构造特征,包括硅氧四面体、铝氧八面体等基本结构单位,以及层状硅酸盐黏土矿物的不同单位晶层类型(如1:1型、2:1型、2:1:1型)。
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种子学第二章牧草种子的化学成分和组成思维导图,牧草种子的化学成分和组成复杂多样,包含了糖类、脂类、蛋白质、矿物质等多种营养物质,这些物质在种子的生长、发育和萌发过程中起着至关重要的作用。介绍详细,描述全面,希望对感兴趣的小伙伴有所帮助!
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这是一个关于第一章土壤矿物质的思维导图,详细阐述了土壤矿物质的多个方面。土壤的主要组成物质,构成了土壤的“骨骼”,并占据了土壤固相部分质量的绝大部分。这些矿物质主要由氧、硅、铝、铁等化学元素组成,且多为经过不同程度物理风化但化学组成和结晶结构保持不变的原始成岩矿物。还介绍了土壤矿物质的构造特征,包括硅氧四面体、铝氧八面体等基本结构单位,以及层状硅酸盐黏土矿物的不同单位晶层类型(如1:1型、2:1型、2:1:1型)。
牧草种子的化学成分和组成
牧草种子的主要化学成分及其分布
种子化学成分类型
细胞结构性物质
构成原生质的蛋白质、核酸、磷脂
构成细胞壁的纤维素、半纤维素、木质素、果胶质、矿物质
营养物质
淀粉、脂肪、蛋白质及其他含氮物质
种子中的主要成分
生理活性物质
酶、植物激素、维生素
水分
其他物质
矿物质、色素、有毒物质
种子按营养成分分类
粉质种子
淀粉含量高(60-70%)
蛋白质含量(8-12%)
脂肪含量少(2%-3%)
蛋白质种子
蛋白质含量(8-12%)
淀粉含量也高(50%):食用豆类:箭等豌豆
脂肪含量也高(20%-8%):油用豆类
油质种子
脂肪含量高(30%-50%)
蛋白质含量也高(30-50%)
种子水分
种子中水分的存在状态
游离水
指种子中不被胶体吸附或吸附力很小,能自由流动的水
主要存在于种子的毛细管和细胞间隙
可作为溶剂,0摄氏度以下会结冰,易蒸发
结合水
指与种子中的亲水胶体(糖类、蛋白质、磷脂等)紧密结合在一起,不能自由流动的水
不能为溶剂,0摄氏度以下不会结冰,不易蒸发
种子的临界水分和安全水分
临界水分
定义
种子的结合水分达到饱和的程度,并将出现游离水时的水分含量
特性
临界水分因种子化学成分的不同而异,亲水胶体含量高,亲水基数量和类型多,种子的临界水分就高
临界水分:蛋白质种子>淀粉质种子>油质种子
蛋白质种子亲水基多且亲水性强,其次为淀粉,脂肪不含亲水基,不能吸附水分子
禾谷类种子的临界水分为12%-13%,油质种子为8-10%(含油量越高、临界水分越低)
安全水分
定义
种子在不同气候条件下,能保证种子安全贮藏的种子含水量范围
应用
种子在入库前必须确定其安全水分,主要依据临界水分,临界水分高,安全水分也高,反之也低
安全水分标准
在正常管理条件下,能保证种子安全度过夏季高温的最高水分,即为该种子的安全水分标准
确定依据
种子的临界水分
种临界水分高﹣--﹣安全水分可以高
种临界水分低﹣--﹣安全水分必须低
一般原则:安全水分 ≤临界水分
种子的贮藏水分
气候:低温干燥→可以高一点
仓贮条件:好→可以高一点
种子的平衡水分
定义
当种子处于一定的环境条件下(温湿度)、种子对水汽的吸附和解析达到动态平衡时的种子含水量
影响因素
大气相对湿度:温度不变时,种子的平衡水分与外界相对湿度呈正相关
相对湿度不变,平衡水分与温度呈负相关。大多数平衡水分在25℃下测定
种子化学成分的亲水性
种子的部位与结构:胚的含水量远超其他部位
种子的营养成分
糖类
一般占种子干物质重的25%~70%。糖类在种子中以不溶性糖和可溶性糖两种形式存在,其中不溶性糖是主要的贮藏形式
分类
可溶性糖(非结构性碳水化合物)
特性
成熟的种子中几乎不含还原糖,而主要以蔗糖的状态存在
未成熟、发育中的种子或处在发芽过程中的种子,可溶性糖的含量很高,而且含有大量还原糖
在不良条件下,贮藏种子中可溶性糖的含量增加,是种子衰老的象征和贮藏条件不良的结果
分类
单糖
核糖、脱氧核糖
核糖和脱氧核糖属五碳糖,是核酸的组成成分
葡萄糖、果糖
在种子的成熟过程中很快被转化为双糖或其他较复杂的形式,在种子的萌发过程中是淀粉水解的最终产物
可进入糖酵解﹣三羧酸循环或磷酸戊糖途径,为种苗的生命活动提供能量和合成代谢所需的低分子化合物
双糖
葡萄糖、麦芽糖、果糖
属于还原性糖,在成熟的种子中含量极少
蔗糖
常成熟种子中的可溶性糖主要以非还原性的蔗糖形式存在
含量:胚>种皮>胚乳
蔗糖是种子发芽时重要的养料,在种子的胚部蔗糖浓度很高,可达10%~23%;其次是种子外围部分,如果皮、种皮、糊粉层及胚乳外层;胚乳中含量最低
不可溶性糖(结构性碳水化合物)
主要是多糖类,是由多分子单糖失水缩合而成的
分类
淀粉
特点
禾本科牧草和饲料作物种子最主要的贮藏物质
主要以淀粉粒的形式贮藏于成熟种子的胚乳(禾本科)中或子叶(豆科)中
组成
种子中淀粉含有20%~25%的直链淀粉和75%~30%支链淀粉
在糯质种子中,几乎不存在直链淀粉而仅有支链淀粉
直链淀粉
结构特征
D﹣葡萄糖基以a-(1,4)糖苷键连接而成,分子中有250-300个葡萄糖基,分子量1~2x105,空间构象卷曲成螺旋形,每一回转为6个葡萄糖基
易溶于热水,淀粉与碘呈颜色反应呈蓝色
为次要部分,质干,多为南方大米
粳稻稻米一般直链淀粉含量较低(20%以下),少数中等(20%~25%)
支链淀粉
结构特征
分子中除有a-(1,4)糖苷键的糖链外,还有a-(1,6)糖苷键连接的分支,分子中含300~400个葡萄糖基,分子量>2x10(7)
不溶于热水,只有在加温加压时才能溶解于水;遇碘液呈红褐色
为主要部分,粘性强,多为北方大米
籼稻稻米一般直链淀粉含量较高(25%以上),部分中等,少数较低
糯米几乎不含直链淀粉,近100%为支链淀粉
纤维素与半纤维素
它们与木质素、果胶、矿物质及其他物质结合在一起,组成果皮和种皮细胞
是细胞壁的基本成分
半纤维素是戊聚糖和己聚糖,它可以水解为葡萄糖、甘露糖、果糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖等
脂类
脂类是所有类似于脂肪物质的统称。不溶于水,可溶解在醚、氯仿或其他有机溶剂中,大多数植物的种子都含有油脂,各种固醇类、磷脂及甘油酯都属于此类
脂肪
分布
以脂肪体的形式存在于种子的胚和胚乳中
禾本科脂肪存在于片和糊粉层中
性质
脂肪是疏水胶体,不溶于水,但溶于乙醚、石油醚、苯、四氯化碳等有机溶剂,可用这些溶剂来测定种子中的脂肪含量
种子中脂肪的性质可用酸价和碘价来衡量
酸价
是中和1g脂肪中全部游离脂肪酸所需的氢氧化钾毫克数
酸价升高是导致种子劣变的标志
碘价
指与100g脂肪结合所需碘的克数
能指示脂肪中脂肪酸的不饱和程度
碘价越高,脂肪中不饱和脂肪酸的含量越高,脂肪越容易氧化
可指示贮藏性
结构
由高级脂肪酸和甘油结合形成的甘油三酯(或三酰甘油)
饱和脂肪酸
动物油
不饱和脂肪酸
植物油的主要成分(对人体更健康)
种子中脂肪的酸败
定义
种子在贮藏期间,内部的脂肪受湿、热、光和空气的氧化作用,产生醛、酮、酸等物质,散发出不良的气味,使种子生活力丧失,种用品质显著降低,为种子中脂肪的酸败现象
条件
种子含水量高
过程
水解
脂肪→脂肪酸、甘油→酸价升高
氧化
危害
1.脂肪氧化的结果,促使种子中细胞膜结构改变,经氧化的细胞膜在发芽过程中失去其正常功能,发生严重的渗漏现象,影响种子发芽
2.脂肪氧化的产物醛类(丙二醛),对种子有严重的毒害作用,可以与DNA结合形成DNA﹣醛,使染色体发生突变,抑制蛋白质合成,种子不能正常发芽
3.种子本身的情况和贮藏条件,影响种子的酸败,进而引起种子的劣变
种子劣变:降低种子生存能力,导致种子丧失活力及发芽力不可逆变化
磷脂
定义
磷脂是含有磷酸基团+甘油+含氮化合物的类脂化合物
特性及作用
一定的亲水性
是生物膜的必要成分
具有限制细胞和种子透性、防止细胞氧化,维持细胞正常功能的作用
保持种子活力
分类
卵磷脂
磷酸基团+甘油+胆碱
卵磷脂容易和各种物质化合成复合物,对呼吸时发生的氧化作用及合成作用都有重要的意义
脑磷脂
磷酸基团+甘油+胆胺
分布
植物中的磷脂在根、叶、种子中均有分布,但以种子中含量较多,一般达1.6%~1.7%,子内部胚芽的含量较胚乳为多
蛋白质
作用
是构成细胞质、细胞核、质体等的基础物质
催化、调节机体代谢活动的酶和某些激素等都是蛋白质或蛋白质的衍生物
在种子的生命活动和遗传机理中起着重要的作用
含量
豆科
占干重的20%~40%
禾本科
不超过15%
种类
按结构分
简单蛋白质
清蛋白
中性或释酸性情况下能溶解于水,经加热或在某种盐类的饱和溶液中发生沉淀,在一般种子中含量很少,主要为隔蛋白
与植物抗逆性有关
在禾本颗种子的胚乳中含量很少,在胚体中占干物质的10%以上,主要为酶蛋白
球蛋白
不溶于水,但溶于10%的氧化钠稀盐溶液,加热后不像清蛋白那样容易凝固
是豆科植物种子所含的主要蛋白质
酶溶蛋白
不溶于水和盐类溶液,但能溶于70%-90%的乙醇
是禾本科植物种子中的特有蛋白质,所有禾本科都有
谷蛋白
不溶于水、盐和乙醇溶液,但溶于0.2%的碱或酸溶液
面筋道的主要来源
在禾本科植物种子中含量较高
复合蛋白质
核蛋白
概念
分布
种子胚部
特性
核蛋白的变性意味着种子的衰老和死亡
受到高温、紫外线、射线、酸、碱等外界环境和生理代谢过程所产生的有毒物质的影响,其分子结构就会发生变化,理化性质也会随之改变
按功能分
结构蛋白
代谢蛋白
贮藏蛋白
贮藏蛋白在种子蛋白质中的比例较高,85%-90%,以主要以糊粉粒或蛋白体的形式贮藏在糊粉层、胚及胚乳中,其大小、形态结构和分布密度因种子不同部位而异
最终产物为氨基酸
各氨基酸含量及分布情况
禾本科牧草及饲料作物种子中谷氨酸含量最高,含量较高的氨基酸还有亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸和天冬氨酸,色氨酸含量很低
豆科牧草及饲料作物种子中谷氨酸的含量最高,其次有天冬氨酸、亮氨酸、精氨酸、丝氨酸和赖氨酸,色氨酸、蛋氨酸含量最少
拓展:人体所需的8种氨基酸
苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、色氨酸
三者关系
糖类和脂肪是呼吸作用的基质,蛋白质主要用于幼苗新生细胞的原生质和细胞核的合成。 当糖类或脂肪缺乏时,蛋白质也可转化成呼吸基质。
种子的生理活性物质
酶
种子种的酶可以催化种子的各项生理生化反应,引起种子内部氧化、还原、脱氨基、水解和合成等生化反应
分类
单纯酶:水解后仅有氨基酸组分的酶
结合酶:由蛋白质部分(酶蛋白)和非蛋白质部分组成(辅酶、辅助因子)
分布
胚内和种子的外围部分
含量
成熟度较差的>完全成熟的
最适温度:35~40℃
种子中的水解酶
状态
游离态
结合态
关系
种子成熟的不同时期,不同状态的酶起着主导作用
种子成熟初期,水解作用的比例相对大一些,随着成熟的加强,合成作用逐渐占优势
种子萌发的过程中水解作用渐渐增强
在种子贮藏上常采用低温、干燥的方法,抑制种子中结合态酶向游离态酶的方向转化,可止种子变质和活力下降
尚未成熟或受冻的种子中含有较多的游离态酶,呼吸作用较强,因而贮藏时必须清除这些种子
代表酶
淀粉酶
淀粉→麦芽糖
液化
使淀粉或淀粉糊精变成较小的分子,均匀分布于水中
糊精化
使淀粉或大糊精分子水解成愈来愈小的糊精分子
糖化
糊精分子发生水解作用,分解为麦芽糖
葡萄糖
类别
α-淀粉酶
只存在于发芽的种子和未成熟的种子中,一般种子萌发后由糊粉层产生通过盾片运往胚乳
能分解直链淀粉和支链淀粉,但作用过程产生大量的糊精,且生成糖的作用较慢
能水解整粒淀粉粒
β-淀粉酶
在成熟的禾本科牧草种子中,只含β﹣淀粉酶,并且存在于胚乳中
能使直链淀粉完全分解成麦芽糖,但在作用于支链淀粉时,只能分解葡萄糖链的游离链端,而不能分解支链淀粉的支链
红糊精
α-紫糊精
缺乏将整粒淀粉粒水解的能力,或水解作用进行得极其缓慢
种子中淀粉酶的活性以盾片部分为最强,胚的其余部分糊粉层和胚乳部分的淀粉酶活性都很低,靠近糊粉层的胚乳外层含有大量的活性淀粉酶
蛋白酶
蛋白质→肽→氨基酸
蛋白酶+肽酶
分布
休眠的禾本科牧草种子内,蛋白酶和肽酶主要集中在糊粉层细胞内,而胚乳中的含量极少
含量
种子萌发时,蛋白酶随着种子的萌发过程逐渐增加
随种子的成熟而降低
活性
种子中蛋白酶的活性因所处的部位而异,还部的蛋白酶的活性比盾片中强得多,而盾片部分的蛋白酶的活性又较胚乳部分强。二肽酶和多肽酶同样在胚部最活跃
脂肪酶
脂肪→甘油+脂肪酸
活性
胚部最强,胚乳和糊粉层中的较弱
干种子中不一定都含有脂肪酶,有些植物种子中的脂肪酶要在萌发的过程中才能产生
磷脂酶
磷酸一酯酶、磷酸二酯酶
对呼吸过程起重要作用
植酸酶
存在于禾本科种子的糊粉层内,能使可溶性的含磷有机化合物发生水解
植物激素
细胞分裂素CK
促进细胞的分裂和细胞体积增大
种子生长过程中呈先增加,后下降的趋势
乙烯
在常温下为气体,很容易在组织间扩散
在种子吸胀后迅速产生,可促进种子的萌发
能够抑制ABA和其他物质对发芽的一直作用
脱落酸ABA
许多植物种子的胚、胚乳及种皮中含有发芽的抑制物质
可促进种子休眠
脱落酸和赤霉素的含量平衡对种子的休眠和萌起很大作用
赤霉素(GA)
种子中浓度较植物其他部分高
作用
可促进种子的萌发和种苗的生长
在糊粉层内赤霉素透发α﹣淀粉酶的合成,合成后的α﹣淀粉酶进入胚乳
在糊粉层内还可诱发蛋白酶和核糖核酸酶、植酸酶的合成
对种苗发育过程中胚芽和胚根的细胞具有进作用
生长素(IAA)
在发育的种子和萌发的种子中,生长素的含量都很高
作用
促进种苗细胞伸长的作用
可解除细胞壁中经维素酶的抑制作用,因而使细胞壁变得松弛,有利于细胞壁的扩展
控制胚芽和胚根向性运动,使胚芽向上生长,胚根向下生长
维生素
脂溶性维生素
维生素A
一般禾本科牧草种子中几乎不含胡萝卜素,豆科牧草种子中含有胡萝卜素
可保护维生素A及不饱和脂肪酸不被氧化,或者减缓这些物质过氧化的速度
维生素E
是一种抗氧化剂,对于防止油脂的氧化及变味有显著作用
在油质种子中大量存在,禾本科牧草种子的胚部含量也很丰富
抗氧化性
在新种子中的含量较高,随着贮藏时间的延长而降低.衰老的种子缺乏产生维生素E的能力
水溶性维生素
维生素B
禾本科牧草种子和豆科牧草种子中含量非常丰富
禾本科种子中的B族维生素主要存在于胚部和糊粉层,胚乳中含量很少
维生素C
一般干种子中均缺乏这种维生素,但在种子发芽过程中却能大量形成,因此在发芽种子中含量丰富
分布
禾本科→幼芽
豆科→子叶
变化规律
大多数维生素含量在发育时增加快,成熟时生产率降低
缺乏维生素时,酶的形成就受到影响,如使相应的酶类失调或失活而引起代谢紊乱,甚至患维生素缺乏症。
种子的其他化学物质
矿物质
灰分率
是指种子样品在高温下灼烧,而残留的灰分占样品总重量的百分率
表示种子内矿物质含量
常见矿物质及作用
P
是种子中最重要的矿质元素,植物体内种子中含磷量最多,萌发和种苗生长之用
K
钾以离子状态存在于原生质中,胚芽和胚根尖端含钾量最高。钾参与酶的活化、蛋白质的合成等过程。豆科种子中钾的含量高于禾本科种子;
S
种子中的硫是胱氨酸和蛋氨酸的组成成分,并构成蛋白质;
Fe
种子中铁为铁盐和络铁,是参与呼吸代谢的氧化酶类;
Mg
对种子发芽后磷酸和蛋白质的代谢起着重要的作用,可活化各种酶类,促进呼吸作用,促进种苗对磷的吸收
Ca
构成种子细胞壁间的果胶钙
Mn
是糖酵解和三羧酸循环某些酶的活化剂,提高呼吸速率
色素
种子的色泽能表示出种子的成熟度和种子的特性,是品种差异和品质优劣的标志之一
种子的色泽可以根据种皮(或果皮)、糊粉层、胚乳或子叶的颜色来确定
叶绿素主要存在于禾本科牧草的程片和果皮中,某些豆科牧草的种皮中也含有叶绿素
存在于种子中的黄色素都属于类胡萝卜素
花青素是水溶性的细胞液色素,主要存在于豆科牧草的种皮中,因存在部位的酸度不同,使种皮具有各种各样的颜色或斑纹
种子的颜色会因外界环境条件的改变而变化,如新鲜的紫花苜蓿种子为黄色,贮在时间长的陈种子变为紫黄色
种子毒物和特殊化学成分
芥子苷和芥酸
皂苷和胰蛋白酶抑制剂
单宁
棉酚
茄碱