7．酵母菌的应用前景

酵母菌含有多种维生素、矿物质和核酸等。随着生物技术的发展以及转基因产品的不断应用，酵母菌在此领域还会有很大的发展空间，生产出多种人类的必需产品。

例11．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

6．酵母菌与人类的关系

酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物，与人类的关系十分密切。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素等，蛋白质中含有人类所必需的氨基酸，可以做成高级营养品添加到食品中。这在解决当代粮食短缺问题上将做出巨大贡献。

例10:酵母菌繁殖快,菌体含有丰富的蛋白质,通过发酵工程,可制成单细胞蛋白添加到食品中。以下有关单细胞蛋白的叙述正确的是(　　 )

　 A.只有蛋白质　　 B.主要是糖类　　 C.含有多种成分　　 D.主要是氨基酸

解析:单细胞蛋白是菌体本身,应该含有多种成分。

答案：C.

5．酵母菌的繁殖

酵母菌的繁殖方式，分有性繁殖和无性繁殖两种，以无性繁殖为主。芽殖是酵母菌最常见的无性繁殖方式。少数酵母菌以细胞分裂方式进行繁殖，叫裂殖。酵母菌的有性繁殖，一般产生子囊孢子，其形成过程是两种不同性别的细胞接近，各伸出一小突起相连，相连处的细胞壁溶解，两个细胞的细胞质融合叫质配。接着两个单倍体的核融合叫核配，并形成双倍体的核，原来的细胞形成接合子。结合后的核进行减数分裂，形成4或8个核，以核为中心的原生质浓缩变大形成孢子，原来的结合子叫做子囊，其内的孢子，叫做子囊孢子。很多酵母菌的二倍体细胞可以进行多代的营养生长繁殖，因而，在酵母菌生活周期中，存在着单倍体细胞和二倍体细胞两种类型，都可以独立生活。二倍体酵母菌细胞个大，生活力强，故发酵工业常利用二倍体酵母菌进行生产。

例8.下列生物中,能进行分裂生殖的原核生物是(　　 ) A.噬菌体 　　　　B.酵母菌 　　　　　C.变形虫 　　　　　D.大肠杆菌

解析：大肠杆菌是细菌，靠二分裂生殖方式来生殖；噬菌体是一种病毒，它没有细胞结构，更谈不上是原核生物；而酵母菌是真菌，是真核生物；变形虫是单细胞的原生动物，也是真核生物，只有大肠杆菌是原核生物。

答案：D.

例9.酵母菌为单倍体细胞，其菌落有大、小两种类型，在一定条件下可以进行有性生殖。人们发现:当大菌落中的细胞与小菌落中的细胞融合为二倍体的合子后,合子经过减数分裂形成孢子,再由孢子经过出芽生殖形成菌落。其中98%-99%的菌落为大菌落,经出芽生殖的后代中有极少数的小菌落；约1%-2%的菌落为小菌落,经出芽生殖的后代都为小菌落。酵母菌出现这些现象的原因是(　　 )

A.减数分裂过程中细胞核分配不均匀 B.减数分裂过程中细胞质分配不均匀

C.出芽生殖过程中细胞质分配不均匀 D.细胞分裂过程中细胞质分配不均匀

解析:此题考查细胞质遗传及遗传物质的分配特点。由于合子减数分裂形成的孢子中大、小菌落的数量不等,说明酵母菌的菌落大小不是细胞核基因控制的。合子中的细胞质主要来自大菌落细胞,少部分来自小菌落细胞。在减数分裂过程中,来自两种细胞的细胞质混合在一起重新随机分配。多数孢子的细胞质是异质的,主要含有大菌落细胞的细胞质；极少数孢子的细胞质是同质的,只含有大菌落细胞的细胞质或小菌落细胞的细胞质。在孢子的出芽生殖过程中,异质的孢子产生的芽体多数还是异质的大菌落芽体,少数为同质的大菌落芽体或小菌落芽体,同质的小菌落孢子和芽体则只能产生小菌落芽体。

答案:D.

4．酵母菌的呼吸作用

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CO₂和H₂O(式1)，释放大量能量,供本身活动所需,并繁殖大量细胞；在无氧的条件下，进行无氧呼吸(酒精发酵)(式2)，释放少量能量。呼吸过程释放的CO₂是发面的基础。

有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O6CO₂+12H₂O+能量 ᆢᆢᆢᆢ(式1)

无氧呼吸：C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH+2CO₂+能量 ᆢᆢᆢᆢᆢᆢᆢ(式2)

例5.用酵母菌酿酒时,向原料中通入足够的空气,酵母菌的数量与酒精产量变化是(　　 )

A.减少、增多　 B.增多、不再产生　 C. 增多、增多　 D. 减少、不再产生

解析: 酵母菌是兼性厌氧微生物，有氧时，酵母菌则进行有氧呼吸，产生能量多,新陈代谢旺盛,繁殖快,并且有氧时无氧呼吸受抑制,缺氧时进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳,酒精的毒害作用足以抑制其繁殖。利用酵母菌生产酒精、啤酒时，要采取隔绝或排除氧的措施；而生产大量酵母细胞则应进行通气培养。

答案:B.

例6．现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖液，假设每一个酵母菌在相同时间里消耗了等量的葡萄糖，吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积之比为6：7，这是因为有(　)的酵母菌在进行有氧呼吸。

A.　 1／4　 　B.　 1／3　　 　C.　 1／2　　 　D.　 2／3

解析:此题的出发点是:每一个酵母菌消耗了等量的葡萄糖,即在相同时间里酵母菌不论进行无氧呼吸还是进行有氧呼吸的消耗的葡萄糖相等。根据有氧呼吸与无氧呼吸的化学方程式计算。

答案: D.

例7.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：(1)有氧条件下，进行有氧呼吸；无氧条件下进行无氧呼吸

(2)出芽生殖　 (3) 酵母菌自身的生长繁殖　

3．酵母菌的营养

在同化作用方面，酵母菌属于异养型微生物，它们的碳源主要来自有机物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物对酵母菌来说既是碳源也是能源。酵母菌大多数是利用无生命的有机物，即腐生。也有少数是寄生的，可寄生在人体，也寄生于动植物，是病原菌。

例3.酵母菌培养基中,常含有一定浓度的葡萄糖,但当葡萄糖浓度过高时,反而抑制微生物的生长,原因是(　　 )

A.细胞会发生质壁分离　　　　　　 B.碳源太丰富　

C.改变了酵母菌的pH值　　　　　　 D.葡萄糖不是酵母菌的原料

解析:酵母菌是异养微生物,细胞结构中有细胞壁和液泡,培养液浓度过高,微生物细胞内的水分通过细胞膜不断向外渗透,细胞发生质壁分离,影响微生物的正常生命活动,抑制微生物的生长.

答案:A.

例4.利用酵母菌发酵生产酒精时,投放的最适原料和产生酒精的阶段要控制的必要条件是(　　 )

A.玉米粉和有氧　 B.大豆粉和有氧　 C.玉米粉和无氧　 D.大豆粉和无氧

解析:此题考查:酵母菌的代谢类型是兼性厌氧异养型,发酵需要在无氧的条件下进行,酒精是葡萄糖无氧发酵形成的。玉米粉与大豆粉相比较,玉米粉含有丰富的糖类,而大豆粉含蛋白质较多,因此玉米粉作原料适于酒精的产生。

答案:C

2．酵母菌的菌落“争奇斗艳”

大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落质地均匀，颜色均一，多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。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。

1．酵母菌的形态结构

酵母菌是单细胞真核微生物,具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质, 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。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、椭圆形等。酵母菌无鞭毛，不能游动。

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

例2.下列四组生物中，细胞结构最相似的是哪一个？(　　 )

A.变形虫、水绵、蓝藻　　　　　　 B.小麦、番茄、大豆

C.酵母菌、噬菌体、豌豆　　　　　 D.烟草、草履虫、大肠杆菌

解析:变形虫是单细胞原生动物,水绵是一种绿藻,属植物,蓝藻属于颤藻科,它们的细胞结构各不相同,差异较大；酵母菌属于真菌,豌豆属于高等植物, 噬菌体是病毒属于非胞结构，所以差异也很大。烟草是一种高等植物,草履虫是单细胞原生动物,大肠杆菌是一种细菌,属于原核生物,它们的细胞结构差异也很大；只有小麦、番茄、大豆都属于高等植物,它们的结构最相似

答案:B.

31．(9分)(1)启动子　　 终止子　　 Ca²⁺　　 (2)选择

(3)平板划线　　 稀释涂布平板　　 干热灭菌法　　 (4)引物　　 耐高温

31．(9分)如右图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞

内制造“工程菌”示意图，所用运载体为质粒A。已

知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基

因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达

探究：

(1)一个基因表达载体的组成除目的基因外，还必须

有　　 　　　　　、　　　　　　 和标记基因等。将基因表达载体导入细菌B之前，一般要先用　　 　　处理细胞，以增加其细胞壁的通透性。

(2)将得到的细菌涂抹在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入质粒A或重组质粒的，反之则没有。以上培养基按用途属于　　 　　　　培养基。

(3)上述培养基上聚集的菌种可通过　　　 　　　　法或　 　　　　　　培养成单菌落，经进一步筛选即可导入了重组质粒的工程菌。获得纯培养物的关键是无菌操作，其中对培养皿进行灭菌常用的方法是　　　　　　　　　 。

(4)在获得目的基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应需要在一定的缓冲溶液中加入DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种 　　　　、四种脱氧核苷酸和　　　　　 的 DNA聚合酶。

30．(20分，除标注外，每空2分)

Ⅰ.(1)x　　 隐

(2)1/8　　 先进行性别检测，女性表现全部正常；若为男性，再进行基因检测(4分)

Ⅱ．(1)抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍

(2)黄色　　 Rrr

(3)(4分)

简要说明：若四倍体西瓜(bbbb)自交，则子代为bbbb，所结西瓜果皮为浅色；若四倍体西瓜(bbbb)作母本，二倍体西瓜(BB)作父本，则子代为Bbb，所结西瓜果皮为深色，所以四倍体植株上收获得的种子发育成的植株所结的西瓜，深色果皮的为三倍体无籽西瓜，浅色果皮的为四倍体西瓜。