廣東 鄧過(guò)房

聚焦高考題中的“酵母菌”

廣東 鄧過(guò)房

酵母菌是人類(lèi)的第一種“家養(yǎng)微生物”。酵母菌既可進(jìn)行無(wú)性繁殖，如芽殖，又可進(jìn)行有性生殖；酵母菌既可進(jìn)行有氧呼吸，又可進(jìn)行無(wú)氧呼吸，是一種兼性厭氧呼吸的真核微生物。在人教版高中生物學(xué)教材和歷屆高考試題中，常以“酵母菌”為素材進(jìn)行編寫(xiě)和命題。本文以人教版生物學(xué)教材為載體，解讀高考試題中的“酵母菌”。

一、必修1 《分子與細(xì)胞》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考點(diǎn)

本冊(cè)書(shū)中涉及的高考考點(diǎn)主要是：酵母菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)和酵母菌的新陳代謝類(lèi)型。

2.典型題型分析

【例1】（2011·海南卷）關(guān)于酵母菌的敘述，錯(cuò)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(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外

C. 培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量在培養(yǎng)早期呈“J”型增長(zhǎng)

D. 碳源充足和不充足的培養(yǎng)液中酵母菌種群的K值不同

【考點(diǎn)定位】考查酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、代謝和群體生長(zhǎng)。

【解析】酵母菌無(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物是二氧化碳和酒精，經(jīng)自由擴(kuò)散運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，所以B錯(cuò)誤。

【答案】B

【例2】（2013·廣東卷）某新能源研究興趣小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。他們用酶將木薯淀粉講解成單糖。查閱資料后，安裝的酒精發(fā)酵裝置、采用的發(fā)酵條件如圖。

（1）向發(fā)酵瓶中加入5 g酵母菌開(kāi)始試驗(yàn)，發(fā)酵初期，通氣閥①需要偶爾短時(shí)間打開(kāi)，并在A通氣口處打氣，以利于________；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通氣閥②需要偶爾短時(shí)間打開(kāi)，但目的是___________________________。

（2）第3天，取出少量發(fā)酵液，滴加含有_______的濃硫酸溶液來(lái)檢測(cè)酒精。

（3）檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，盡管酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充足、操作正確、發(fā)酵溫度和pH適宜，但酒精含量（+）比預(yù)期低，我們展開(kāi)了討論，認(rèn)為還有其他影響因素，如_______，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)此因素進(jìn)行探究并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（用表格形式呈現(xiàn)；用“+”表示酒精量，最高含量為“+++++”）。

（4）請(qǐng)對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，并得出結(jié)論：___________________________________________________。

【考點(diǎn)定位】本題考查酵母菌呼吸作用、發(fā)酵產(chǎn)物的檢測(cè)和發(fā)酵環(huán)境條件的控制等知識(shí)，重視對(duì)實(shí)驗(yàn)分析能力和圖表設(shè)計(jì)能力的考查。

【解析】（1）酵母菌是兼性厭氧菌，在有氧環(huán)境下進(jìn)行有氧呼吸，為自身的繁殖提供足夠的能量，因此為了縮短發(fā)酵時(shí)間需要在發(fā)酵初期通氣，促進(jìn)酵母菌的有氧呼吸，以獲得大量的酵母菌。而在無(wú)氧的環(huán)境下，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵，在產(chǎn)生酒精的同時(shí)也會(huì)釋放大量的CO2，使容器內(nèi)壓力升高，這不利于酵母菌的進(jìn)一步發(fā)酵，同時(shí)也可能導(dǎo)致裝置爆炸，故需要定期排氣。

（2）由于酒精和酸性重鉻酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色，因此常用重鉻酸鉀濃硫酸溶液對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物酒精進(jìn)行檢測(cè)。

（3）該問(wèn)題為開(kāi)放性試題，除了題干中指出的“酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充足、操作正確、發(fā)酵溫度和 pH 適宜”等因素影響酒精的產(chǎn)量外，還受初期通氧時(shí)間長(zhǎng)短（需最適）、發(fā)酵時(shí)瓶?jī)?nèi)氧氣濃度（越低越好）、裝置內(nèi)的CO2壓力（越低越好）、發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短（需最適）、初始酵母菌數(shù)量（和通氣時(shí)間等因素相關(guān)）等因素的影響。由于試題要求用表格形式呈現(xiàn)探究相關(guān)因素對(duì)酵母菌產(chǎn)生酒精產(chǎn)量的影響，因此設(shè)計(jì)表格時(shí)要設(shè)所選擇的因素為自變量，酒精產(chǎn)量為因變量，同時(shí)還要根據(jù)所選因素所產(chǎn)生的可能結(jié)果用試題規(guī)定符號(hào)“+”反映出因變量的相對(duì)含量，注意最高含量為“+++++”。

（4）根據(jù)所選擇的自變量，結(jié)合因變量的變化情況和所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析推理，得出結(jié)論。

【答案】（1）使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，以便其增殖 排出部分二氧化碳，以維持溶液pH穩(wěn)定，保持裝置內(nèi)氣壓平衡（2）重鉻酸鉀

（3）酵母菌數(shù)量

（4）如果隨著酵母菌種數(shù)量增加，酒精含量也增加，則酵母菌數(shù)量是影響發(fā)酵的因素；如果隨著酵母菌種數(shù)量增加，酒精含量沒(méi)有增加，則酵母菌數(shù)量不是影響發(fā)酵的因素

二、必修3 《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考點(diǎn)

本冊(cè)書(shū)中涉及的高考考點(diǎn)主要是：探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化。

2.典型題型分析

【例3】（2009·廣東卷）有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化”的實(shí)驗(yàn)，正確的敘述是 （ ）

A. 改變培養(yǎng)液的pH不影響K值（環(huán)境容納量）大小

B. 用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化

C. 取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對(duì)酵母菌準(zhǔn)確計(jì)數(shù)

D. 營(yíng)養(yǎng)條件并非影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素

【考點(diǎn)定位】本題考查探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，主要考查學(xué)生的基本識(shí)記能力。

【解析】pH變化影響微生物的K值大小，A錯(cuò)誤；樣方法是調(diào)查植物種群密度的方法，對(duì)酵母菌計(jì)數(shù)應(yīng)用血細(xì)胞計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)，B錯(cuò)誤；取適量培養(yǎng)液滴于血細(xì)胞計(jì)數(shù)板后進(jìn)行計(jì)數(shù)，C錯(cuò)誤。

【答案】D

三、選修1 《生物技術(shù)實(shí)踐》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考點(diǎn)

本冊(cè)書(shū)中涉及的高考考點(diǎn)主要是：微生物的培養(yǎng)。

2.典型題型分析

【例4】（2013·山東卷）胡蘿卜素是一種常用的食用色素，可分別從胡蘿卜或產(chǎn)胡蘿卜素的微生物菌體中提取獲得，流程如下：

（1）篩選產(chǎn)胡蘿卜素的酵母菌菌R時(shí)，可選用_______或平板劃線法接種。采用平板劃線法接種時(shí)需先灼燒接種環(huán)，其目的是______________________。

（2）培養(yǎng)酵母菌R時(shí)，培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可分別為酵母菌R的坐長(zhǎng)提供_______和_______。

【考點(diǎn)定位】本題主要考查微生物培養(yǎng)等有關(guān)知識(shí)，意在考查考生識(shí)記和理解應(yīng)用能力。

【解析】（1）接種微生物的方法主要是稀釋涂布平板法和平板劃線法，接種過(guò)程為了避免其他雜菌的污染，要做無(wú)菌操作，所以接種前需對(duì)接種環(huán)滅菌操作。

（2）蔗糖主要提供碳源，當(dāng)然也可以作為能源物質(zhì)，硝酸鹽含氮元素，可提供氮源。

【答案】（1）稀釋涂布平板法 滅菌（防止雜菌污染）（2）碳源 氮源

四、選修3 《現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考點(diǎn)

本冊(cè)書(shū)中涉及的高考考點(diǎn)主要是：基因工程及其應(yīng)用。

2.典型題型分析

【例5】（2013·四川卷）由于酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人將地衣芽孢桿菌的α-淀粉酶基因轉(zhuǎn)入酵母菌中經(jīng)篩選得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌種（過(guò)程如圖所示）。

（1）圖中，過(guò)程①需要的酶有________。為達(dá)到篩選目的，平板內(nèi)的固體培養(yǎng)基應(yīng)以_________作為唯一碳源。②③過(guò)程需要重復(fù)幾次，目的是_________________。

（2）以淀粉為原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的適宜條件下密閉發(fā)酵，接種________菌的發(fā)酵罐需要先排氣，其原因是______________________。

【考點(diǎn)定位】本題以圖像信息為載體，考查基因表達(dá)載體構(gòu)建所需的酶、基因工程的應(yīng)用，意在考查學(xué)生基本操作能力，難度不大。

【解析】（1）①步驟為將目的基因與運(yùn)載體連接，需要先用同一種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，露出相同的黏性末端，然后再用 DNA 連接酶連接為重組質(zhì)粒；而在以淀粉為唯一碳源的培養(yǎng)基中，其他微生物難以利用淀粉而被抑制，從而篩選高效利用淀粉的工程酵母菌；重復(fù)篩選多次可以提高目的菌的純度。

（2）由于工程酵母菌能夠更高效的利用淀粉，因此在以淀粉為原料的培養(yǎng)條件下，可以更快地進(jìn)行增殖和發(fā)酵，酒精發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳較多，所以需要先排氣。

【答案】（1）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 淀粉 進(jìn)一步篩選純化獲得分解淀粉能力強(qiáng)的酵母菌 （2）工程酵母 工程菌分解淀粉產(chǎn)生葡萄糖的能力強(qiáng)，導(dǎo)致酒精發(fā)酵產(chǎn)生CO2的速率更快

在教材與高考中，以酵母菌為素材的知識(shí)，有的是單一知識(shí)點(diǎn)考查，有的是多個(gè)知識(shí)的融合串聯(lián)綜合考查，所以需要我們平時(shí)多總結(jié)，多構(gòu)建，形成一張“酵母菌”高考網(wǎng)，融會(huì)貫通，舉一反三。

（作者單位：廣東省中山市中山紀(jì)念中學(xué)）