浅谈酵母菌的高考复习

浅谈酵母菌的高考复习

江苏省宜兴第一中学（214206） 李守宇  

酵母菌在自然界中广泛分布，主要生长在偏酸性的含糖环境中，以水果、蔬菜的表面和果园的土壤中最为常见。酵母菌主要营腐生生活，在生态系统中属于分解者。酵母菌的用途相当广泛，涉及到工业、农业、畜牧业、医学和现代生物学技术等诸多领域。在现行的高中生物学教材中，常以酵母菌作为一种代表生物，在历届高考中也常以“酵母菌”为素材来命题。考查的知识面广，命题角度多样，并且与现实生活联系紧密。因此，应将高中生物教材中有关“酵母菌”的知识进行归纳、整理，构建知识结构体系，才能达到高三复习应有的广度和深度。下面就根据自己的教学体会来谈谈对酵母菌的复习，谨供老师和同学们在复习时参考。

一、形态结构：酵母菌是典型的单细胞真核微生物，无鞭毛，不能运动。其细胞直径一般比细菌直径粗10倍。一般呈球形、卵圆形或柱形，大多数酵母菌菌落呈圆形，比细菌大而厚。菌落的色泽、质地、表面和边缘形状等特征，是酵母菌菌种鉴定的重要依据。细胞结构类似高等生物，由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核构成，在成熟的酵母菌细胞中，有一个大型的液泡，其内含有一些水解酶等物质。

　例1、噬菌体、蓝藻和酵母菌都具有的物质或结构是（    ）

A．细胞壁    B．细胞膜     C．线粒体    D.核酸

解析：此题考查对原核细胞、真核细胞与病毒在结构方面的比较，噬菌体、蓝藻和酵母菌分别属于病毒、原核细胞和真核细胞，酵母菌4项都具有，蓝藻具有A、D项，噬菌体具有D项。

答案：D

二、新陈代谢：在同化作用方面，属于异养型；在异化作用方面，属于兼性厌氧型微生物，即在有氧的条件下，进行有氧呼吸，将糖类物质分解成二氧化碳和水，释放大量能量；在无氧的条件下，进行无氧呼吸（酒精发酵），将糖类物质分解成二氧化碳和酒精，释放少量能量。由于有氧呼吸比酒精发酵产能多，因此酵母菌利用等量能源物质，在有氧环境中生长繁殖得到的菌体数目明显比缺氧时高得多。而酒精发酵则需要在缺氧的环境下才能进行。因此利用酵母菌制造啤酒时必须先向发酵罐中通入空气，使酵母菌快速繁殖，达到一定数量后，再密封，让其进行发酵，以获得较多的酒精。

例2、在一普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如下图所示。在下列的有关坐标图中，不正确的是(    ) 

解析：随着酵母菌发酵作用的不断进行，葡萄糖不断被消耗，因此浓度逐渐降低；而酒精的生成量先不断增加，到一定程度后，维持稳定；在发酵过程中，同时还伴有二氧化碳的产生，二氧化碳溶于水形成碳酸，再解离产生氢离子，溶液PH将逐渐降低；酵母菌的数量一开始是增加的，但一段时间后由于营养不足，酵母菌数量会减少。

答案:B

三、繁殖方式：酵母菌的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。

1、无性生殖：通常有两种。一是出芽生殖，这是酵母菌最常见的无性繁殖方式。在良好的营养和生长条件下，酵母菌生长迅速，这时，可以看到所有细胞上都长有芽体，而且芽体上还可形成新的芽体。当芽体长大到最大体积时，它与母细胞相连部位形成了一块隔壁。最后，母细胞与子细胞在隔壁处分离。另一种是分裂生殖，只有少数种类酵母菌具有这种方式，酵母菌的裂殖与细菌的裂殖相似。其过程是细胞延长，核分裂为二，然后细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个大小相等、各具有一个核的子细胞。

2、有性生殖：酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性生殖的。当酵母菌发育到一定阶段，两个邻近的性别不同酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、局部融合，并形成一个通道，两个细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进行减数分裂，形成4个或8个子核。每一子核与其周围的原生质形成一个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。

四、生长曲线

根据酵母菌生长繁殖速率的不同，可以将生长曲线分为4个时期：调整期、对数期、稳定期、衰亡期。①调整期：此时，属于酵母菌对新环境短暂的适应过程，细胞数量几乎不增加，甚至还稍有减少。细胞的代谢活跃，体积增长较快，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP以及其他细胞成分。②对数期：细胞进入快速分裂阶段，细胞数目以等比数列的形式增加，即2⁰→2¹→2²→2³……,处于此期的酵母菌代谢旺盛，细胞化学组成、形态、生理特征比较稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。③稳定期：新增加的细胞数和死亡的细胞数达到动态平衡。活菌数目达到最高峰，细胞内开始积累代谢产物，特别是次级代谢产物。④衰亡期：死亡率超过了繁殖速率，活菌数急剧下降。细胞常出现多种形态，甚至畸形，有些细胞开始解体，释放出代谢产物等。

例3、下图表示酵母菌细胞结构模式图和生长曲线图，请回答有关问题：

(1)图中酵母菌正在进行          生殖。

(2)为了解发酵罐中酵母菌的生长状况，常要取样统计分析。判断取样先后顺序的主要依据是      。图中生长曲线中F～G下降的主要原因是              。欲收获酵母菌或其产物，应选择曲线中的       段。

解析：本题考查了酵母菌的生殖方式以及生长曲线的知识，在正常情况下，酵母菌能够进行出芽生殖；酵母菌在新陈代谢过程中既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸，且两种呼吸方式均产生CO₂，CO₂溶于水产生H₂CO₃。时间越长H₂CO₃积累的量越多，pH值越低，培养液中酵母菌的数量也就越少。随着酵母菌的繁殖，导致培养液中营养物质的不断消耗，部分酵母菌因缺乏营养而死亡并解体，因此FG段曲线下降；在酵母菌生长的稳定期（EF段），活菌数最多，并且开始积累代谢产物。

答案：见解析。

五、实际应用：酵母菌是人类的第一种“家养”微生物，千百年来酵母菌及其发酵产品大大改善和丰富了人类的生活，我国古代劳动人民就知道利用酵母菌来酿酒。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。此外，还可用于可用来发面做馒头、面包，生产酒精、甘油、有机酸等。近几年来，随着现代生物技术的不断发展，酵母菌又常作为基因工程中有良好发展前途的受体菌，通过酵母菌的迅速繁殖来大量生产我们人类所需要的某些物质。

例4、在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度迅速降低，酒精浓度逐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。根据上述过程，回答以下问题。

（1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是              。

（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是                  。

（3）经测定，酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他发酵产物，则消耗的糖是用于            。

解析：本题以啤酒的工业生产过程为知识背景，考查酵母菌新陈代谢的特点以及在发酵工业上的应用。初期，由于发酵罐内氧充足，此时酵母菌进行有氧呼吸，释放出大量的能量，为酵母菌的生长和繁殖提供了条件；而此时酵母菌的无氧呼吸受抑制。随着有氧呼吸的不断进行，发酵罐内氧逐渐耗尽，代谢产物不断积累，此时酵母菌有氧呼吸逐渐降低，无氧呼吸加强，产生的酒精增多。酵母菌属于异养型生物，在生长和繁殖过程中，必须从发酵罐中摄取一部分糖合成自身的组成物质。

答案：⑴有氧条件下，进行有氧呼吸；无氧条件下进行无氧呼吸

⑵ 出芽生殖    ⑶ 酵母菌自身的生长繁殖  

例5、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：

（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的       　，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母菌来　　　　。

（2）酵母菌能用　　　　　方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产　　　　。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。

解析：酵母菌繁殖速度迅速，利用基因工程技术构建的工程菌来生产干扰素，可以在短时间内生产大量的干扰素，不仅提高了产量，而且降低了成本。

答案：（1）干扰素基因  合成干扰素    （2）出芽生殖  干扰素

参考文献：

周德庆 微生物学教程.北京：高等教育出版社.1999. 50～55