聚焦高考题中的“酵母菌”

广东 邓过房

聚焦高考题中的“酵母菌”

广东 邓过房

酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。酵母菌既可进行无性繁殖，如芽殖，又可进行有性生殖；酵母菌既可进行有氧呼吸，又可进行无氧呼吸，是一种兼性厌氧呼吸的真核微生物。在人教版高中生物学教材和历届高考试题中，常以“酵母菌”为素材进行编写和命题。本文以人教版生物学教材为载体，解读高考试题中的“酵母菌”。

一、必修1 《分子与细胞》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考点

本册书中涉及的高考考点主要是：酵母菌的形态结构和酵母菌的新陈代谢类型。

2.典型题型分析

【例1】（2011·海南卷）关于酵母菌的叙述，错误的是 （ ）

A. 酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因

B. 酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输到细胞外

C. 培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长

D. 碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同

【考点定位】考查酵母菌的细胞结构、代谢和群体生长。

【解析】酵母菌无氧呼吸的终产物是二氧化碳和酒精，经自由扩散运输到细胞外，所以B错误。

【答案】B

【例2】（2013·广东卷）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉讲解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。

（1）向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始试验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，但目的是___________________________。

（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有_______的浓硫酸溶液来检测酒精。

（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量（+）比预期低，我们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如_______，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”）。

（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论：___________________________________________________。

【考点定位】本题考查酵母菌呼吸作用、发酵产物的检测和发酵环境条件的控制等知识，重视对实验分析能力和图表设计能力的考查。

【解析】（1）酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境下进行有氧呼吸，为自身的繁殖提供足够的能量，因此为了缩短发酵时间需要在发酵初期通气，促进酵母菌的有氧呼吸，以获得大量的酵母菌。而在无氧的环境下，酵母菌进行酒精发酵，在产生酒精的同时也会释放大量的CO2，使容器内压力升高，这不利于酵母菌的进一步发酵，同时也可能导致装置爆炸，故需要定期排气。

（2）由于酒精和酸性重铬酸钾溶液发生反应呈现灰绿色，因此常用重铬酸钾浓硫酸溶液对发酵产物酒精进行检测。

（3）该问题为开放性试题，除了题干中指出的“酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和 pH 适宜”等因素影响酒精的产量外，还受初期通氧时间长短（需最适）、发酵时瓶内氧气浓度（越低越好）、装置内的CO2压力（越低越好）、发酵时间长短（需最适）、初始酵母菌数量（和通气时间等因素相关）等因素的影响。由于试题要求用表格形式呈现探究相关因素对酵母菌产生酒精产量的影响，因此设计表格时要设所选择的因素为自变量，酒精产量为因变量，同时还要根据所选因素所产生的可能结果用试题规定符号“+”反映出因变量的相对含量，注意最高含量为“+++++”。

（4）根据所选择的自变量，结合因变量的变化情况和所学知识进行分析推理，得出结论。

【答案】（1）使酵母菌进行有氧呼吸，以便其增殖 排出部分二氧化碳，以维持溶液pH稳定，保持装置内气压平衡（2）重铬酸钾

（3）酵母菌数量

（4）如果随着酵母菌种数量增加，酒精含量也增加，则酵母菌数量是影响发酵的因素；如果随着酵母菌种数量增加，酒精含量没有增加，则酵母菌数量不是影响发酵的因素

二、必修3 《稳态与环境》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考点

本册书中涉及的高考考点主要是：探究培养液中酵母种群数量的动态变化。

2.典型题型分析

【例3】（2009·广东卷）有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正确的叙述是 （ ）

A. 改变培养液的pH不影响K值（环境容纳量）大小

B. 用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化

C. 取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数

D. 营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素

【考点定位】本题考查探究培养液中酵母菌数量动态变化这个知识点，主要考查学生的基本识记能力。

【解析】pH变化影响微生物的K值大小，A错误；样方法是调查植物种群密度的方法，对酵母菌计数应用血细胞计数法统计，B错误；取适量培养液滴于血细胞计数板后进行计数，C错误。

【答案】D

三、选修1 《生物技术实践》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考点

本册书中涉及的高考考点主要是：微生物的培养。

2.典型题型分析

【例4】（2013·山东卷）胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：

（1）筛选产胡萝卜素的酵母菌菌R时，可选用_______或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是______________________。

（2）培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的坐长提供_______和_______。

【考点定位】本题主要考查微生物培养等有关知识，意在考查考生识记和理解应用能力。

【解析】（1）接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法，接种过程为了避免其他杂菌的污染，要做无菌操作，所以接种前需对接种环灭菌操作。

（2）蔗糖主要提供碳源，当然也可以作为能源物质，硝酸盐含氮元素，可提供氮源。

【答案】（1）稀释涂布平板法 灭菌（防止杂菌污染）（2）碳源 氮源

四、选修3 《现代生物科技专题》 中的酵母菌

1.涉及酵母菌的高考考点

本册书中涉及的高考考点主要是：基因工程及其应用。

2.典型题型分析

【例5】（2013·四川卷）由于酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因转入酵母菌中经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种（过程如图所示）。

（1）图中，过程①需要的酶有________。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以_________作为唯一碳源。②③过程需要重复几次，目的是_________________。

（2）以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种________菌的发酵罐需要先排气，其原因是______________________。

【考点定位】本题以图像信息为载体，考查基因表达载体构建所需的酶、基因工程的应用，意在考查学生基本操作能力，难度不大。

【解析】（1）①步骤为将目的基因与运载体连接，需要先用同一种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因，露出相同的黏性末端，然后再用 DNA 连接酶连接为重组质粒；而在以淀粉为唯一碳源的培养基中，其他微生物难以利用淀粉而被抑制，从而筛选高效利用淀粉的工程酵母菌；重复筛选多次可以提高目的菌的纯度。

（2）由于工程酵母菌能够更高效的利用淀粉，因此在以淀粉为原料的培养条件下，可以更快地进行增殖和发酵，酒精发酵产生的二氧化碳较多，所以需要先排气。

【答案】（1）限制性核酸内切酶、DNA连接酶 淀粉 进一步筛选纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌 （2）工程酵母 工程菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强，导致酒精发酵产生CO2的速率更快

在教材与高考中，以酵母菌为素材的知识，有的是单一知识点考查，有的是多个知识的融合串联综合考查，所以需要我们平时多总结，多构建，形成一张“酵母菌”高考网，融会贯通，举一反三。

（作者单位：广东省中山市中山纪念中学）