酵母菌是微生物中的“大家族”,在自然界中分布廣泛。在人教版高中生物教科書中,頻頻出現酵母菌,比如關于酶本質的探索、探究細胞呼吸的方式、探究酵培養液中母菌種群數量的變化、果酒的制作、酵母菌細胞的固定化等,可謂高中生物中的明星了。在高考中也常以“酵母菌”為素材來命題,考查的知識面廣,命題角度多樣。本文就酵母菌的相關考點以及近年來的高考題賞析來復習酵母菌。
考點1 酵母菌的細胞結構
例1:(2011·海南,2)關于酵母菌的敘述,錯誤的是( )
A.酵母菌既含有核基因,又含有線粒體基因
B.酵母菌無氧呼吸的終產物經主動運輸到細胞外
C.培養液中酵母菌的種群數量在培養早期呈“J”型增長
D.碳源充足和不充足的培養液中酵母菌種群的K值不同
解析:酵母菌屬于單細胞的真菌,從細胞結構上屬于真核生物,即包括細胞壁、細胞膜、細胞質、各種細胞器、細胞核;酵母菌無氧呼吸的產物是二氧化碳和酒精,二者都以自由擴散的方式通過細胞膜。
答案:B
考點2 酵母菌的增殖
例2:(2011·江蘇,26)右圖為不同培養階段酵母菌種群數量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線,請回答下列問題:
(1)曲線AB段酵母菌呼吸發生的場所是___________;曲線BC段酵母菌呼吸的方式是__________________。
(2)酵母菌種群數量從C點開始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外,還有___________、______________。
(3)在T1—T2時段,單位時間內酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有___________、____________。
(4)某同學在T3時取樣,統計的酵母菌種群數量明顯高于D點對應的數量,原因可能有_________、___________和用血球計算板計數時出現錯誤等。
解析:該題考查了細胞呼吸、種群數量變化的原因等內容。圖中AB段無乙醇產生,因此知只進行有氧呼吸;BC段,乙醇開始產生,酵母菌數量仍在繼續增加,因此這一區間內的細胞既進行無氧呼吸,也同時進行有氧呼吸;BC段,酵母菌數量繼續增加至最大值、乙醇開始產生并不斷增加,酵母菌數量增多、酵母菌進行產乙醇的無氧呼吸,產能少,需消耗更多葡萄糖。酵母菌數量在C點下降,除營養物的供應問題外,還應考慮其代謝產物(乙醇和二氧化碳)的積累對其繁殖的影響。使用血細胞計數板進行計數時應該染色,不然統計的菌數包括了死菌。
答案:
(1)細胞質基質和線粒體 有氧呼吸和無氧呼吸(2)乙醇含量過高 培養液的pH下降(3)酵母菌進行無氧呼吸,產生的能量少 酵母菌種群數量增多(4)取樣時培養液未搖勻,從底部取樣 未染色,統計的菌體數包含了死亡的菌體
例3:(2009·廣東,15)有關探究培養液中酵母菌數量動態變化的實驗,正確的敘述是( )
A.改變培養液的pH值不影響K值(環境容納量)大小
B.用樣方法調查玻璃容器中酵母菌數量的變化
C.取適量培養液滴于普通載玻片后對酵母菌準確計數
D.營養條件并非影響酵母菌種群數量變化的唯一因素
解析:此題直接考查該實驗操作方法和有關種群的知識,酵母菌培養液除需要營養物質以外,還必須要維持適宜的pH值,pH值會直接影響K值(環境容納量)大小,所以A選項錯;D項正確。使用血細胞計數板抽樣檢測法調查酵母菌的種群數量變化,通過取多次調查的平均值進行估算,而不能準確計數。血細胞計數板抽樣檢測法用到像調查植物種群數量變化的樣方法,但不等同于樣方法。所以B選項錯;C項也錯誤。
答案:D
例4:(2010·江蘇,26)下圖為酵母菌細胞結構示意圈。請回答下列問題:
(1)酵母菌細胞結構與菠菜葉肉細胞相比.最主要的區別是酵母菌___ ____;與藍藻細胞相比,最主要的區別是酵母菌 。
(2)圖中含有RNA的結構有 (填序號)。
(3)圖中不能直接分解葡萄糖但能釋放CO2的結構是 (填序號)。
(4)為制備酵母菌原生質體,需用酶解法除去結構①,但應在 溶液中進行。
(5)為探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化,某同學進行了如下操作。其中操作正確的有 (填下列操作的序號)。
①將適量干酵母放人裝有一定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中,在適宜條件下培養
②靜置一段時間后,用吸管從錐形瓶中吸取培養液
③在血球計數板中央滴一滴培養液,蓋上蓋玻片
④用濾紙吸除血球計數板邊緣多余培養液
⑤將計數板放在載物臺中央,待酵母菌沉降到計數室底部,在顯微鏡下觀察、計數
解析:本題以酵母菌亞顯微結構圖為載體,考查細胞結構與功能、以及探究種群數量變化的相關實驗操作步驟。(1)酵母菌為真菌,與菠菜葉肉相比,無葉綠體;成熟的酵母菌有以個明顯的液泡,即⑦結構。(2)RNA存在于細胞核、核糖體、線粒體、細胞質中,對應的是②④⑥⑧(3)線粒體是有氧呼吸的主要場所,進行有氧呼吸第二、三階段,分解的底物都是丙酮酸。(4)酵母菌具有細胞壁,可以保護酵母菌不會因吸水而漲破,因此去除細胞壁時,為防止酵母菌吸水漲破,需要在等滲或高滲溶液中進行。(5)探究酵母菌種群數量變化時,進行酵母菌記數時,從試管中吸出培養液之前,應將試管震幾次,以便使酵母菌均勻分布,提高計數準確性。滴液前應先將蓋玻片放在計數室上,用吸管吸取培養液,滴于蓋玻片邊緣,讓培養液自行滲入。
答案:
(1)沒有葉綠體;具有核膜包被的細胞核(成形的細胞核)(2)②④⑥⑧(3)⑥(4)等滲(或高滲)(5)①④⑤
說明:酵母菌的繁殖方式分有性繁殖和無性繁殖兩種,以無性繁殖為主。芽殖是酵母菌最常見的無性繁殖方式,即成熟的酵母菌細胞先長出一個小芽體,芽體細胞長到一定程度脫離母細胞繼續生長,而后形成一個新個體。少數酵母菌以細胞分裂方式進行繁殖,叫裂殖。
酵母菌的有性繁殖,一般產生子囊孢子,其形成過程是兩種不同性別的細胞接近,各伸出一小突起相連,相連處的細胞壁溶解,兩個細胞的細胞質融合叫質配。接著兩個單倍體的核融合叫核配,并形成雙倍體的核,原來的細胞形成接合子。結合后的核進行減數分裂,形成4或8個核,以核為中心的原生質濃縮變大形成孢子,原來的結合子叫做子囊,其內的孢子,叫做子囊孢子。很多酵母菌的二倍體細胞可以進行多代的營養生長繁殖,因而,在酵母菌生活周期中,存在著單倍體細胞和二倍體細胞兩種類型,都可以獨立生活。二倍體酵母菌細胞個大,生活力強,故發酵工業常利用二倍體酵母菌進行生產。
考點3 酵母菌的新陳代謝類型
例5:(2010·北京2)下列對生物細胞代謝活動的描述,不正確的是( )
A.大腸桿菌在擬核區轉錄信使RNA B.乳酸桿菌在細胞質基質中產乳酸
C.衣藻進行光合作用的場所是葉綠體 D.酵母菌的高爾基體負責合成蛋白質
解析:大腸桿菌屬于原核生物,沒有真正的細胞核,在擬核區進行DNA轉錄,合成信使RNA。乳酸桿菌進行無氧呼吸,在細胞質基質中產生乳酸。衣藻屬于藻類植物,進行光合作用的場所是葉綠體。核糖體是“生產蛋白質的機器”。
答案:D
說明:在同化作用方面,酵母菌屬于異養型微生物;在異化作用方面,屬于兼性厭氧型微生物,即在有氧的條件下進行有氧呼吸,將糖類物質分解成CO2和H2O,釋放大量能量,供本身活動所需,并大量繁殖;在無氧的條件下,進行無氧呼吸(酒精發酵),釋放少量能量。
考點4 酵母菌的應用
例6:(2010·北京,1)在家庭中用鮮葡萄制作果酒時,正確的操作是( )
A.讓發酵裝置接受光照 B.給發酵裝置適時排氣
C.向發酵裝置通入空氣 D.酵母菌裝置放在45℃處
解析:在無氧條件下,酵母菌能進行酒精發酵,發酵裝置不需要接受光照,發酵時也不能通入空氣,一般將發酵溫度控制在18~25℃。
答案:B
例7:(2011·江蘇,3)下列與果酒、果醋和腐乳制作相關的敘述,正確的是( )
A.腐乳制作所需要的適宜溫度最高
B.果醋發酵包括無氧發酵和有氧發酵
C.使用的菌種分別是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌種都具有細胞壁、核糖體、DNA和RNA
解析:這道題以選修一“發酵技術的應用”為背景,較為基礎。三者所使用的菌種分別是酵母菌(單細胞真菌)、醋酸桿菌(屬于需氧型細菌)和毛霉(多細胞真菌),它們均有細胞結構;果酒、果醋和腐乳制作所需溫度分別為18~25℃、30~35℃和15~18℃;醋酸桿菌為需氧型細菌,因此進行的是有氧發酵。
答案:D
例8:(2010·江蘇,7)右圖表示果酒和果醋制作過程中的物質變化過程,下列敘述正確的是( )
A.過程①和②都只能發生在缺氧條件下
B.過程①和都③只發生在酵母細胞的線粒體中
C.過程③和④都需要氧氣的參與
D.過程①~④所需的最適溫度基本相同
解析:本題考查細胞呼吸的過程、果酒、果醋制作過程的反應條件等。①是呼吸作用第一階段有氧無氧均可以發生,②過程只能發生在無氧條件下,A項錯誤。①在酵母菌細胞質基質中進行,③在酵母菌線粒體內進行,B項錯誤。③為有氧呼吸第二、三階段,其中第三階段需要氧氣參與,④需要氧氣參與,C項正確。過程①、②、③為酵母菌的呼吸作用,最適宜溫度約為20 ℃左右;④的最適宜溫度為30—35 ℃。
答案:C
說明:酵母菌主要應用在釀酒工業中,在釀酒時要通過控制通氣情況來實現酒的最大產量,即先通氣使酵母菌進行有氧呼吸,在有氧條件下進行出芽生殖,短時間內可繁殖出大量的個體;然后隔絕空氣,在無氧條件下進行酒精發酵。
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