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第6節(jié) 代謝的多樣性
聯(lián)想情景導(dǎo)入
一只野貓?jiān)谡形鐣r(shí)追趕著一只老鼠，野貓追得氣喘吁吁的，它早上還沒(méi)吃呢，實(shí)在是跑不動(dòng)了。于是就躺在樹(shù)下休息。老鼠也嚇的沒(méi)力氣了，找個(gè)安全的地方休息。這時(shí)樹(shù)神氣的說(shuō)：“瞧你們這些動(dòng)物活的多累呀!你們看我只要站在這兒享受享受日光浴就能活一輩子。”貓不服氣的反駁到：“撲捉美食確實(shí)累了點(diǎn)，但是我也嘗到了人間美昧。”老鼠小聲的說(shuō)：“老貓兄弟說(shuō)的對(duì)啊，我也吃到了種子。”這時(shí)細(xì)菌聽(tīng)到了它們的爭(zhēng)吵說(shuō)道：“你們誰(shuí)也別說(shuō)自己好了，你們死了還不都是靠我們收尸嗎 ”從這個(gè)故事中我們知道貓、老鼠、樹(shù)、細(xì)菌它們獲得營(yíng)養(yǎng)的方式是各不相同的。
重點(diǎn)知識(shí)詳解
一、營(yíng)養(yǎng)的方式
1．自養(yǎng)：植物通過(guò)光合作用自己制造有機(jī)物并貯存能量，這種營(yíng)養(yǎng)方式叫自養(yǎng)。
2．異養(yǎng)：人和動(dòng)物等通過(guò)攝取現(xiàn)成食物來(lái)獲得營(yíng)養(yǎng)，這種營(yíng)養(yǎng)方式稱異養(yǎng)。
二、微生物的代謝
1．微生物：自然界的細(xì)菌、真菌和病毒等通常都稱為微生物。從已死的、腐爛的生物體中獲得營(yíng)養(yǎng)的生物為腐生生物。生活于另一種生物體內(nèi)或體表并從其體內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)的生物為寄生生物。腐生生物和寄生生物都屬于異養(yǎng)生物。
2．微生物的呼吸方式：
(1)有氧呼吸：微生物在有氧的條件下，將有機(jī)物質(zhì)分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放能餐。這種呼吸方式叫有氧呼吸。
(2)無(wú)氧呼吸：微生物在無(wú)氧的條件下，將有機(jī)物質(zhì)分解成二氧化碳和酒精，同時(shí)釋放能董。這種呼吸方式叫無(wú)氧呼吸。微生物(乳酸菌、酵母菌等)的無(wú)氧呼吸被稱為發(fā)酵。
經(jīng)典例題解析
[例1] 自養(yǎng)型的本質(zhì)特征是 ( )
A．能否從外界攝取營(yíng)養(yǎng)
B．能否從外界攝取無(wú)機(jī)物
C．能否利用光能進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化
D．能否把無(wú)機(jī)物宜接轉(zhuǎn)化為有機(jī)物
[解析] A和B是自養(yǎng)型與異養(yǎng)型共有的；C只說(shuō)了綠色植物，沒(méi)包含化能合成自養(yǎng)型。
[答案] D
[例2] 隨著氣溫升高，許多食物都因滋生大量活菌而變質(zhì)(平時(shí)稱為“發(fā)餿”)。 對(duì)這種變質(zhì)的食物，正確的處理方法是 ( )
A．重新加工后再食用
B．煮沸殺死活菌后再食用
C．除去饅味后再食用
D．不食用，因?yàn)橛胁【捌洚a(chǎn)生的毒素
[解析] 腐生生物是專門從已死的、腐爛的生物體中獲得營(yíng)養(yǎng)的一類生物。有些病原菌屬于腐生微生物，它從食物中獲取營(yíng)養(yǎng)后大量繁殖，并產(chǎn)生對(duì)人體有害的毒素，影響人體的健康。因病原菌腐生而變質(zhì)的食物是不能食用的，因?yàn)橛胁≡捌洚a(chǎn)生的毒素。若煮沸處理，只能殺死活菌但不能消除毒素；若只除去餿味，而沒(méi)有殺死活菌，活菌還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生毒素使食物變質(zhì)。
[答案] D
[例3] 將接種有乳酸菌的4份100mL牛奶和接種有酵母菌的4份100mL 3％淀粉溶液分別放在100mL、200mL、300mL和400mL的燒瓶?jī)?nèi)，將口密封，置于適宜溫度下培養(yǎng)，你認(rèn)為24h后產(chǎn)生的乳酸和酒精最多的分別是 ( )
A．100ML、100mL B．400mL、400mL
C．100ML、400mL D．400mL、100mL
[解析] 乳酸菌的新陳代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，而厭氧型生物在有氧氣存在時(shí)，對(duì)其發(fā)酵有抑制作用，所以裝接種有乳酸菌的100ml。牛奶的瓶越小越好，因?yàn)樵叫。瑑?nèi)部的剩余空間就越小，容納的氧氣也就越少，這樣對(duì)乳酸菌發(fā)酵的抑制作用也就越小。酵母菌既可進(jìn)行有氧呼吸，也可進(jìn)行無(wú)氧呼吸，在進(jìn)行有氧呼吸時(shí)可繁殖后代，沒(méi)有氧氣時(shí)進(jìn)行無(wú)氧呼吸(發(fā)酵)，但不能繁殖后代，所以裝接種有酵母菌的100mL3％的淀粉溶液的瓶應(yīng)大一些的好，因?yàn)榇笠恍┑钠績(jī)?nèi)剩余空間大，容納的氧氣多，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸時(shí)繁殖的后代就多，待瓶?jī)?nèi)的氧氣消耗完后，酵母菌便開(kāi)始進(jìn)行無(wú)氧呼吸(發(fā)酵)，如果一開(kāi)始裝入小瓶?jī)?nèi)，會(huì)因瓶?jī)?nèi)剩余空間小，容納的氧氣少，酵母菌繁殖的后代少而影響發(fā)酵。
[答案] C
[例4] 人體在進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，獲得能量的方式是 ( )
A．只進(jìn)行無(wú)氧呼吸 B．只進(jìn)行有氧呼吸
C．主要是無(wú)氧呼吸 D．主要是有氧呼吸
[解析] 人體在進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)缺乏氧氣的供應(yīng)，人體所需的能量主要來(lái)自于體內(nèi)細(xì)胞中的無(wú)氧呼吸。
[答案] C
[例5] 在啤酒生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過(guò)程大致如下：將經(jīng)過(guò)滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖濃度下降，產(chǎn)生白色泡沫，溶解氧逐漸耗盡。隨后，酵母菌繁殖迅速下降，糖濃度加速降低，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖濃度下降一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮酵母。
根據(jù)上述過(guò)程，回答以下問(wèn)題：
(1)該過(guò)程表明酵母菌異化作用的特點(diǎn)是______________________。
(2)經(jīng)測(cè)定酵母菌消耗的糖中98.5％形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物，其余1.5％則用于_________。
[解析] 本題以啤酒的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程為內(nèi)容，綜合運(yùn)用生物和化學(xué)的知識(shí)分析啤酒生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。由題意知：
(1)酵母菌在有氧條件下迅速繁殖，無(wú)氧條件下仍繁殖并發(fā)酵，因此酵母菌異化作用的方式是：既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。
(2)酵母菌在繁殖過(guò)程中消耗能量，糖濃度下降，但仍在繁殖，直到糖濃度下降到一定程度；分析這一過(guò)程，酵母菌異化作用分解糖，糖中貯存的能量絕大部分轉(zhuǎn)移到其不完全分解的產(chǎn)物中，同時(shí)釋放少部分能量供酵母菌自身的生命活動(dòng)所需。所以，解答該小題時(shí)，需將有機(jī)物與能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，還需將異化作用和同化作用聯(lián)系起來(lái)考慮。
[答案] (1)既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸 (2)酵母菌自身的生長(zhǎng)和繁殖
考點(diǎn)應(yīng)試必備
1．用酵母菌釀酒時(shí)，向原料中通入足量空氣，酵母菌與酒精的數(shù)量分別會(huì) ( )
A．死亡、增多 B．增多、增多
C．死亡、不再產(chǎn)生 D．增多、不再產(chǎn)生
2．下列生物中屬于自養(yǎng)生物的是 ( )
A。海帶 B．蘑菇 C．豬肉絳蟲 D．水螅
3．自養(yǎng)型生物與異養(yǎng)型生物的根本區(qū)別是 ( )
A．是否需要氧氣 B．是否有葉綠體
C．是否進(jìn)行光合作用 D．是否能利用無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物
4．香菇上長(zhǎng)有霉菌和栽培香菇的培養(yǎng)基上長(zhǎng)有霉菌，這兩種霉菌依次屬于 ( )
A．異養(yǎng)和自養(yǎng) B．寄生和腐生
C．化能自養(yǎng)和光能自養(yǎng) D．自養(yǎng)和需氧
5．在原始地球上，最早出現(xiàn)的生物代謝類型最可能是 ( )
A．自養(yǎng)、需氧 B．自養(yǎng)、厭氧
C．異養(yǎng)、需氧 D．異養(yǎng)、厭氧
6．存在于泥土中及正常人呼吸道內(nèi)的破傷風(fēng)桿菌不會(huì)使人致病，當(dāng)深而窄的傷口內(nèi)感染破傷風(fēng)桿菌后，則由于大量繁殖而致病，破傷風(fēng)桿菌的代謝類型是 ( )
A．自養(yǎng)需氧型 B．自養(yǎng)厭氧型 C．異養(yǎng)需氧型 D．異養(yǎng)厭氧型
7．在營(yíng)養(yǎng)豐富、水分充足、氣溫適宜、黑暗密閉的環(huán)境中，分別培養(yǎng)下列各種生物，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，它們?nèi)匀荒苌娴氖? ( )
A．乳酸菌 B．白菜 C．蚯蚓 D．蘑菇
8．以下能正確反映酵母菌發(fā)酵時(shí)，產(chǎn)酒量隨溫度變化的曲線是 ( )
9．酒精等“綠色燃料”的研發(fā)備受世界關(guān)注，利用玉米秸稈生產(chǎn)燃料酒精的大致流程是：玉米秸稈→糖液→酒精。由糖液到酒精階段需要的菌種是 ( )
A．酵母菌 B．青霉菌 C．曲霉菌 D．乳酸菌
10．發(fā)酵后的酸奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比純牛奶高，是因?yàn)榕Ｄ淘诎l(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w容易吸收的成分，用于該發(fā)酵過(guò)程的細(xì)菌是 ( )
A．乳酸菌 B．醋酸菌 C．霉菌 D．酵母菌
11．酵母菌是單細(xì)胞的真菌，是兼性厭氧微生物。葡萄酒的釀制過(guò)程是：葡萄果汁+白糖+酵母菌放入發(fā)酵罐，先通氣使酵母菌進(jìn)行__________，產(chǎn)生大量的能量，從而大量繁殖；然后使發(fā)酵罐密閉，使酵母菌進(jìn)行__________獲得葡萄酒。
12．家庭制作甜酒有如下工序：
①將酒曲粉末與糯米飯拌勻；②將糯米飯壓實(shí)后挖個(gè)小坑，淋上一些涼開(kāi)水；③用涼開(kāi)水將糯米飯沖淋一次，冷卻到30℃；④用水將糯米浸泡一晝夜，淘洗干凈；⑤將糯米飯放入容器中蓋好，用毛巾包裹起來(lái)置入溫暖的地方；⑥將糯米倒人蒸鍋煮熟(以上容器，毛巾等均要求消毒)。
請(qǐng)對(duì)照制作工序，回答下列問(wèn)題：
(1)請(qǐng)寫出制作工序的先后順序：__________ (用代號(hào)加箭頭表示)。
(2)酒曲含有的主要菌種是__________。
(3)釀好的甜酒表面有氣泡出現(xiàn)，這是由__________氣體引起的。
(4)有人按工序制作甜酒，幾天后，發(fā)現(xiàn)甜酒沒(méi)制出來(lái)，糯米飯反而發(fā)霉了，請(qǐng)分析可能的原因有哪些 ____________________________________________________________________________。
13．在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)喝剩的茶水中茶葉發(fā)霉的現(xiàn)象，這是因?yàn)槊咕軓牟枞~中獲取自身生活所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并在適宜的條件下不斷生長(zhǎng)與繁殖的結(jié)果。
(1)霉菌是一種真菌，從生態(tài)系統(tǒng)組成的生物成分來(lái)看，霉菌屬于__________。
(2)某同學(xué)為了探究霉菌生長(zhǎng)與哪些環(huán)境因素有關(guān)，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：把A、B裝置放在適宜的環(huán)境中進(jìn)行對(duì)照，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得出霉菌的生長(zhǎng)與繁殖跟__________有關(guān)。
(3)為了進(jìn)一步探究水分對(duì)茶葉上的霉菌生長(zhǎng)與繁殖的影響，你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
參考答案
1．D 2．A 3．D 4．B 5．D 6．D 7．A 8．C 9．A 10．A 11．有氧呼吸 無(wú)氧呼吸 12．(1)④→⑥→③→①→②→⑤ (2)酵母菌 (3)二氧化碳 (4)①經(jīng)常打開(kāi)容器，雜菌感染；②器皿消毒不嚴(yán)；③器皿沒(méi)蓋嚴(yán)；④酒曲含雜菌等(任答一點(diǎn)，其他答案合理即可)。 13．(1)分解者 (2)空氣或氧氣 (3)將相同的干燥茶葉兩等份，并將其中一份用水濕潤(rùn)(無(wú)菌)，將兩份茶葉置于相同的適宜的環(huán)境中，觀察比較霉菌的生長(zhǎng)和繁殖情況(其他合理表述或圖解也可)
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