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第6节 代谢的多样性
联想情景导入
一只野猫在正中午时追赶着一只老鼠，野猫追得气喘吁吁的，它早上还没吃呢，实在是跑不动了。于是就躺在树下休息。老鼠也吓的没力气了，找个安全的地方休息。这时树神气的说：“瞧你们这些动物活的多累呀!你们看我只要站在这儿享受享受日光浴就能活一辈子。”猫不服气的反驳到：“扑捉美食确实累了点，但是我也尝到了人间美昧。”老鼠小声的说：“老猫兄弟说的对啊，我也吃到了种子。”这时细菌听到了它们的争吵说道：“你们谁也别说自己好了，你们死了还不都是靠我们收尸吗 ”从这个故事中我们知道猫、老鼠、树、细菌它们获得营养的方式是各不相同的。
重点知识详解
一、营养的方式
1．自养：植物通过光合作用自己制造有机物并贮存能量，这种营养方式叫自养。
2．异养：人和动物等通过摄取现成食物来获得营养，这种营养方式称异养。
二、微生物的代谢
1．微生物：自然界的细菌、真菌和病毒等通常都称为微生物。从已死的、腐烂的生物体中获得营养的生物为腐生生物。生活于另一种生物体内或体表并从其体内获得营养的生物为寄生生物。腐生生物和寄生生物都属于异养生物。
2．微生物的呼吸方式：
(1)有氧呼吸：微生物在有氧的条件下，将有机物质分解成二氧化碳和水，同时释放能餐。这种呼吸方式叫有氧呼吸。
(2)无氧呼吸：微生物在无氧的条件下，将有机物质分解成二氧化碳和酒精，同时释放能董。这种呼吸方式叫无氧呼吸。微生物(乳酸菌、酵母菌等)的无氧呼吸被称为发酵。
经典例题解析
[例1] 自养型的本质特征是 ( )
A．能否从外界摄取营养
B．能否从外界摄取无机物
C．能否利用光能进行物质转化
D．能否把无机物宜接转化为有机物
[解析] A和B是自养型与异养型共有的；C只说了绿色植物，没包含化能合成自养型。
[答案] D
[例2] 随着气温升高，许多食物都因滋生大量活菌而变质(平时称为“发馊”)。 对这种变质的食物，正确的处理方法是 ( )
A．重新加工后再食用
B．煮沸杀死活菌后再食用
C．除去馒味后再食用
D．不食用，因为有病菌及其产生的毒素
[解析] 腐生生物是专门从已死的、腐烂的生物体中获得营养的一类生物。有些病原菌属于腐生微生物，它从食物中获取营养后大量繁殖，并产生对人体有害的毒素，影响人体的健康。因病原菌腐生而变质的食物是不能食用的，因为有病原菌及其产生的毒素。若煮沸处理，只能杀死活菌但不能消除毒素；若只除去馊味，而没有杀死活菌，活菌还会继续产生毒素使食物变质。
[答案] D
[例3] 将接种有乳酸菌的4份100mL牛奶和接种有酵母菌的4份100mL 3％淀粉溶液分别放在100mL、200mL、300mL和400mL的烧瓶内，将口密封，置于适宜温度下培养，你认为24h后产生的乳酸和酒精最多的分别是 ( )
A．100ML、100mL B．400mL、400mL
C．100ML、400mL D．400mL、100mL
[解析] 乳酸菌的新陈代谢类型是异养厌氧型，而厌氧型生物在有氧气存在时，对其发酵有抑制作用，所以装接种有乳酸菌的100ml。牛奶的瓶越小越好，因为越小，内部的剩余空间就越小，容纳的氧气也就越少，这样对乳酸菌发酵的抑制作用也就越小。酵母菌既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，在进行有氧呼吸时可繁殖后代，没有氧气时进行无氧呼吸(发酵)，但不能繁殖后代，所以装接种有酵母菌的100mL3％的淀粉溶液的瓶应大一些的好，因为大一些的瓶内剩余空间大，容纳的氧气多，酵母菌进行有氧呼吸时繁殖的后代就多，待瓶内的氧气消耗完后，酵母菌便开始进行无氧呼吸(发酵)，如果一开始装入小瓶内，会因瓶内剩余空间小，容纳的氧气少，酵母菌繁殖的后代少而影响发酵。
[答案] C
[例4] 人体在进行剧烈运动时，获得能量的方式是 ( )
A．只进行无氧呼吸 B．只进行有氧呼吸
C．主要是无氧呼吸 D．主要是有氧呼吸
[解析] 人体在进行剧烈运动时，体内缺乏氧气的供应，人体所需的能量主要来自于体内细胞中的无氧呼吸。
[答案] C
[例5] 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充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖浓度下降，产生白色泡沫，溶解氧逐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖迅速下降，糖浓度加速降低，酒精浓度渐渐上升，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酵母。
根据上述过程，回答以下问题：
(1)该过程表明酵母菌异化作用的特点是______________________。
(2)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，其余1.5％则用于_________。
[解析] 本题以啤酒的工业生产过程为内容，综合运用生物和化学的知识分析啤酒生产过程中的实际问题，考查学生对知识的综合应用能力。由题意知：
(1)酵母菌在有氧条件下迅速繁殖，无氧条件下仍繁殖并发酵，因此酵母菌异化作用的方式是：既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。
(2)酵母菌在繁殖过程中消耗能量，糖浓度下降，但仍在繁殖，直到糖浓度下降到一定程度；分析这一过程，酵母菌异化作用分解糖，糖中贮存的能量绝大部分转移到其不完全分解的产物中，同时释放少部分能量供酵母菌自身的生命活动所需。所以，解答该小题时，需将有机物与能量进行转换，还需将异化作用和同化作用联系起来考虑。
[答案] (1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸 (2)酵母菌自身的生长和繁殖
考点应试必备
1．用酵母菌酿酒时，向原料中通入足量空气，酵母菌与酒精的数量分别会 ( )
A．死亡、增多 B．增多、增多
C．死亡、不再产生 D．增多、不再产生
2．下列生物中属于自养生物的是 ( )
A。海带 B．蘑菇 C．猪肉绦虫 D．水螅
3．自养型生物与异养型生物的根本区别是 ( )
A．是否需要氧气 B．是否有叶绿体
C．是否进行光合作用 D．是否能利用无机物制造有机物
4．香菇上长有霉菌和栽培香菇的培养基上长有霉菌，这两种霉菌依次属于 ( )
A．异养和自养 B．寄生和腐生
C．化能自养和光能自养 D．自养和需氧
5．在原始地球上，最早出现的生物代谢类型最可能是 ( )
A．自养、需氧 B．自养、厌氧
C．异养、需氧 D．异养、厌氧
6．存在于泥土中及正常人呼吸道内的破伤风杆菌不会使人致病，当深而窄的伤口内感染破伤风杆菌后，则由于大量繁殖而致病，破伤风杆菌的代谢类型是 ( )
A．自养需氧型 B．自养厌氧型 C．异养需氧型 D．异养厌氧型
7．在营养丰富、水分充足、气温适宜、黑暗密闭的环境中，分别培养下列各种生物，经过一段时间后，它们仍然能生存的是 ( )
A．乳酸菌 B．白菜 C．蚯蚓 D．蘑菇
8．以下能正确反映酵母菌发酵时，产酒量随温度变化的曲线是 ( )
9．酒精等“绿色燃料”的研发备受世界关注，利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程是：玉米秸秆→糖液→酒精。由糖液到酒精阶段需要的菌种是 ( )
A．酵母菌 B．青霉菌 C．曲霉菌 D．乳酸菌
10．发酵后的酸奶营养价值比纯牛奶高，是因为牛奶在发酵过程中转变为人体容易吸收的成分，用于该发酵过程的细菌是 ( )
A．乳酸菌 B．醋酸菌 C．霉菌 D．酵母菌
11．酵母菌是单细胞的真菌，是兼性厌氧微生物。葡萄酒的酿制过程是：葡萄果汁+白糖+酵母菌放入发酵罐，先通气使酵母菌进行__________，产生大量的能量，从而大量繁殖；然后使发酵罐密闭，使酵母菌进行__________获得葡萄酒。
12．家庭制作甜酒有如下工序：
①将酒曲粉末与糯米饭拌匀；②将糯米饭压实后挖个小坑，淋上一些凉开水；③用凉开水将糯米饭冲淋一次，冷却到30℃；④用水将糯米浸泡一昼夜，淘洗干净；⑤将糯米饭放入容器中盖好，用毛巾包裹起来置入温暖的地方；⑥将糯米倒人蒸锅煮熟(以上容器，毛巾等均要求消毒)。
请对照制作工序，回答下列问题：
(1)请写出制作工序的先后顺序：__________ (用代号加箭头表示)。
(2)酒曲含有的主要菌种是__________。
(3)酿好的甜酒表面有气泡出现，这是由__________气体引起的。
(4)有人按工序制作甜酒，几天后，发现甜酒没制出来，糯米饭反而发霉了，请分析可能的原因有哪些 ____________________________________________________________________________。
13．在日常生活中，我们经常会发现喝剩的茶水中茶叶发霉的现象，这是因为霉菌能从茶叶中获取自身生活所需的营养物质，并在适宜的条件下不断生长与繁殖的结果。
(1)霉菌是一种真菌，从生态系统组成的生物成分来看，霉菌属于__________。
(2)某同学为了探究霉菌生长与哪些环境因素有关，设计了如图所示的实验：把A、B装置放在适宜的环境中进行对照，通过实验可得出霉菌的生长与繁殖跟__________有关。
(3)为了进一步探究水分对茶叶上的霉菌生长与繁殖的影响，你的实验设计是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
参考答案
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 无氧呼吸 12．(1)④→⑥→③→①→②→⑤ (2)酵母菌 (3)二氧化碳 (4)①经常打开容器，杂菌感染；②器皿消毒不严；③器皿没盖严；④酒曲含杂菌等(任答一点，其他答案合理即可)。 13．(1)分解者 (2)空气或氧气 (3)将相同的干燥茶叶两等份，并将其中一份用水湿润(无菌)，将两份茶叶置于相同的适宜的环境中，观察比较霉菌的生长和繁殖情况(其他合理表述或图解也可)
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