新陈代谢的基本类型

新陈代谢的基本类型
【自学导引】
一、新陈代谢的概念
1．概念：新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称。

2．各方面之间的关系：
二、新陈代谢的类型
1．同化作用的两种类型依据：根据生物体在同化作用过程中能不能利用无机物制成有机物
2．异化作用的两种类型依据：根据生物体在异化作用过程中对氧的需求情况
【思考导学】
1．在白蚁消化道里分解纤维素的鞭毛虫，属于何种新陈代谢类型?
答案：异养厌氧型。

2．沼气的主要成分是甲烷，沼气池内，甲烷菌能把池内的有机物分解成甲烷，但也发现，沼气池密封不好，沼气产量明显下降，由此判断，甲烷菌的代谢类型是_________。

答案：异养厌氧型
3．需氧型、化能合成作用、自养厌氧型、异养厌氧型这四种代谢类型的进化顺序是_____________。

答案：异养厌氧型→自养厌氧型→需氧型→化能合成作用
【学法指导】
1．掌握同化作用和异化作用的关系：同化作用与异化作用是既相互矛盾又相互依存的关系，并且是同时进行的两个不同的生理过程。

同化作用是合成物质、储存能量，而异化作用则是分解物质、释放能量，所以两者是相互矛盾的。

同时两者又是相互联系的，异化作用分解的物质正是同化作用合成的，异化作用释放的能量正是同化作用储存的。

所以没有同化过程摄入和合成，就没有异化作用的分解和排出?反之，没有异化作用释放能量，同化过程中也不可能实现摄入与合成。

生命就是同化和异化相互作用的运动形式。

因此，这两个过程一定是同时进行，无法分出先后的。

2．掌握新陈代谢中的特殊类型
(1)化能合成作用：硝化细菌(包括亚硝酸细菌和硝酸细菌)属化能合成作用型细菌，与多数细菌不同，其同化作用时是以氧化体外环境中的无机物来获取能量，用于将二氧化碳和水合成有机物，并将能量储存在有机物中，其反应式如下：
硫细菌就是利用前两步反应所释放的能量，将二氧化碳和水合成有机物的。

(2)兼性厌氧型生物：酵母菌是单细胞的真菌，是真核生物。

酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，将糖类分解成二氧化碳和水并释放能量；在缺氧条件下，将糖类进行发酵生成二氧化碳和酒精，并释放少量能量。

反应式如下：
【例题解析】
［例1］在消毒不彻底的密封肉类罐头中，肉毒杆菌能够迅速繁殖并产生大量的毒素，肉毒杆菌的代谢类型是
A．自养型、需氧型B．异养型、需氧型C．自养型、厌氧型D．异养型、厌氧型
解析：本题考查对代谢类型特点的理解。

肉毒杆菌属于腐生菌，所以它的同化类型属于异养型。

肉毒杆菌在密封的环境中分解肉类中的有机物，取得能量并迅速繁殖，可见，肉毒杆菌的异化类型属于厌氧型。

答案：D
错因：如审题不严密，忽略了“密封”一词，即理解为肉毒杆菌生活在有氧的环境中而错选B。

［例2］下图简单表示了葡萄酒的酿制过程。

请据图分析：
(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行__________，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌__________获得葡萄酒。

(2)随着发酵过程的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)，其原因是________。

(3)下列叙述中不正确的是
A．在甲中进行搅拌是为了增加氧容量B．在甲中酵母菌的能量来源将全部消耗
C．甲与乙放出的气体主要是二氧化碳D．揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生
解析：(1)酵母菌为一种兼性厌氧真菌，在有氧情况下可进行有氧呼吸，缺氧则进行发酵。

(2)由于发酵时糖被消耗，产生酒精和二氧化碳，而酒精的密度比糖水低，这是液体密度降低的原因。

(3)搅拌可增加甲内氧容量，有氧呼吸需要氧，有氧呼吸和发酵均能产生CO2，在揭盖氧气充足的情况下，丙中酒精可能在醋酸菌或其他需氧型微生物作用下被氧化生成醋酸。

发酵与有氧呼吸一样需要消耗有机养料，所以在甲中能源物质是有机养料，不会全部被消耗，如果全部被消耗，在乙中就无法进行发酵获得酒精了。

答案：(1)有氧呼吸发酵(2)由于发酵时糖被消耗，产生了酒精和CO2，而酒精密度比糖和水低(3)B
错因：此题应用了葡萄酒生产过程，要求应用学过的生物学知识分析葡萄酒生产的原理。

酵母菌是一种兼性厌氧微生物，要利用酵母菌生产酒精，必须在缺氧环境中进行发酵，但是为了增加酒精的产量，并使发酵速度加快，必须先增加酵母菌的数量，这需要通入空气使它进行有氧呼吸以产生更多的能量，增加代谢水平，使酵母菌的繁殖速度加快，数量增加。

然后放在密闭的环境中进行发酵，这样会产生更多的酒精。

【基础训练】
一、选择题
1．下列生物均属自养型的是
①大肠杆菌②硝化细菌③酵母菌④衣藻⑤白菜⑥水螅⑦蘑菇
A．②④⑤B．②③④C．②④⑤⑦D．④⑤
解析：大肠杆菌是寄生细菌，酵母菌、蘑菇是腐生真菌，水螅是低等动物，故它们都是异养型的；硝化细菌能通过化能合成作用将CO2和H2O合成有机物，而衣藻、白菜能进行光合作用，将CO2和H2O合成有机物。

答案：A
2．下列有关新陈代谢类型的叙述不正确的是
①菌类和病毒都是异养型生物②所有的植物都是自养型生物③所有的动物都是需氧型生物④所有寄生生物都是厌氧型生物
A．①③B．②④C．①②③D．①②③④
答案：D
3．灵芝的代谢类型是
①自养型②异养型③需氧型④厌氧型
A．①③B．①④C．②③D．②④
答案：C
4．绿色植物的光合作用与硝化细菌的化能合成作用相比较，不同之处是
A．利用的碳源不同B．同化类型不同C．利用的能源不同D．异化类型不同
解析：考查自养型生物在代谢上的特点，绿色植物的光合作用与硝化细菌的化能合成作用是自养型生物的两个生理过程，两者都能把无机物合成有机物。

不同点是所需的能源不同，绿色植物的光合作用利用的是光能；硝化细菌的化能合成作用利用的是环境中NH3的氧化分解所释放的化学能。

答案：C
5．不同代谢类型的生物，需氧型生物(a)和厌氧型生物(b)，处在下列条件时，不可能出现的方式是A．(a)在无氧条件下，出现无氧呼吸B．(a)在有氧条件下，出现无氧呼吸
C．(b)在有氧条件下，暂时出现有氧呼吸D．(b)在无氧条件下，只能进行无氧呼吸
解析：需氧型生物在相对缺氧时，可进行短暂的无氧呼吸，以满足生命活动的需要，如人体剧烈运动时；但厌氧型生物只能进行无氧呼吸，且在有氧存在时受抑制。

答案：C
6．酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸时，形成CO2的场所分别是
A．细胞质基质和线粒体B．细胞质基质和细胞质基质
C．线粒体和线粒体D．线粒体和细胞质基质
答案：D
7．制作泡菜时，泡菜坛子必须密封的原因是
A．防止产生的乳酸挥发掉B．防止水分过分蒸发
C．防止O2进入坛内抑制发酵D．防止坛内蔬菜萎蔫
解析：乳酸菌是厌氧型生物，有O2存在时，其发酵受抑制。

答案：C
8．给含氨(NH3)较多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力，其原因是
A．改善土壤通气，根呼吸作用加强B．可增加土壤中N2的含量
C．改善土壤通气，硝化细菌繁殖快，有利于土壤中硝酸盐增加D．可促进氨的扩散
解析：土壤中的硝化细菌进行化能合成作用所需的能量，是NH3氧化成亚硝酸和硝酸过程中释放出来的，因此，硝化细菌的化能合成作用可增加土壤中硝酸盐的含量，提高肥效。

答案：C
9．下列生物中，呼吸作用只能在细胞质基质中进行的是
A．变形虫B．乳酸菌C．水螅D．酵母菌
答案：B
10．裸藻类植物体内含有叶绿素并需光，但生物学家却能在黑暗环境中栽培此裸藻(培养基内加入葡萄糖)，这说明
A．裸藻是异养生物B．裸藻不能进行光合作用
C．裸藻既能营自养生活又能营异养生活D．叶绿素行使功能时不需光
答案：C
11．分别将四份100 mL混有乳酸菌的牛奶装入甲(500 mL)、乙(250 mL)、丙(150 mL)、丁(100 mL)4个锥形瓶中，密封保存，其中发酵得最好的是
A．甲瓶B．乙瓶C．丙瓶D．丁瓶
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，所以装混有乳酸菌的100 mL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O2也就越少，这样对乳酸菌发酵的抑制作用也就越小。

答案：D
12．猪肉绦虫不能在外界环境中长期生存的主要原因是
A．消化能力减弱了B．体表水分蒸发太多
C．不能忍受较高的氧分压D．丧失了捕食能力
解析：猪肉绦虫的代谢类型是异养、厌氧型，有O2存在时，其无氧呼吸受抑制，因而无法进行生命活动。

答案：C
13．单细胞绿藻的培养液和单细胞酵母菌的培养液，所含成分上最大的区别是
A．前者必须含有机成分B．后者必须含有机成分C．前者必须通入氧气D．后者必须通入氧气
解析：单细胞绿藻的代谢特点为自养需氧型，其培养液中不必含有机成分。

单细胞酵母菌为异养需氧或厌氧型生物，其培养液中必须含有有机成分。

答案：B
14．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，则能大量繁殖而致病。

破伤风杆菌的代谢方式是
A．自养、需氧型B．自养、厌氧型C．异养、需氧型D．异养、厌氧型
解析：破伤风杆菌属细菌类为异养生物。

此菌在呼吸道内(氧含量较高)不能快速繁殖(生命活动受到抑制)，不能使人致病，当深而窄的伤口(缺氧)感染破伤风杆菌，则能大量繁殖，说明此菌为厌氧型。

答案：D 15．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的产生分别是
A．死亡，增多B．增多，不再产生C．增多，增多D．死亡，不再产生
答案：B
16．下列生理过程中，不属于动物体异化作用的是
A．把食物中的蛋白质水解为氨基酸B．把氨基酸分解成水、CO2和尿素
C．分解有机物的过程中释放能量D．把代谢终产物排出体外
解析：把食物中的蛋白质水解为氨基酸是在消化道内进行的，而异化作用是在细胞内进行的。

答案：A 17．硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件
A．具有NH3及缺氧B．具有NH3和氧B．具有硝酸和氧D．具有硝酸及缺氧
解析：硝化细菌的化能合成作用所需要的能量，来自周围环境中NH3氧化成HNO2、ＨＮＯ3的过程中所释放的能量，因此，硝化细菌所需的环境条件是有NH3和氧气。

答案：B
18．下列生物中，其代谢类型分别属于异养厌氧型，自养需氧型的是
A．家兔、固氮菌B．水稻、蝗虫C．乳酸菌、小麦D．蚯蚓、衣藻
答案：C
19．新陈代谢同化作用的异养型和自养型的根本区别在于
A．能否进行光合作用B．能否利用光能C．能否利用化学能D．能否将简单的无机物转化为有机物解析：本题考查的是对自养型和异养型定义的理解与运用。

自养型包括光能自养型(光合作用自养型)与化能自养型，但自养型既不等于光能自养型也不等于化能自养型，故选项A、B、C均是错误的。

选项D才是自养型定义的本质。

答案：D
20．哪种生物的细胞能进行下列两种化学反应
A．硝化细菌B．绿藻C．酵母菌D．乳酸菌
解析：酵母菌属兼性厌氧生物，在有氧的条件下进行有氧呼吸，在无氧的条件下进行无氧呼吸产生酒精。

答案：C
二、非选择题
21．根据下图回答问题：
(1)写出①~④生理过程的名称。

__________。

(2)写出①~④生物的代谢类型。

__________。

(3)写出A~D的能量来源。

________________。

(4)能量C所表现的形式。

______________________。

(5)编号①和④、③和④是否可能表示同一种生物。

__________。

解析：(1)从生理过程分析，①是光合作用，②是化能合成作用，③是酒精发酵，④是有氧呼吸。

(2)从生物代谢类型分析，①是光能自养型生物，②是化能合成自养型生物，如硝化细菌，③是厌氧型生物，
④是需氧型生物。

(3)A为太阳光能，B为NH3氧化释放的化学能，C和D是C6H12O6氧化释放的化学能。

(4)由C6H12O6氧化释放的化学能C，大部分转变成热能的形式散失，一部分转移到ATP中，在动物体中也可以把A TP再转移到磷酸肌酸中，以活跃的化学能形式又被暂时贮存起来。

(5)编号①和④可能是同一种生物，如绿色植物，属光能自养需氧型生物。

编号③和④也可能是同一种生物，如酵母菌，属异养兼性厌氧型生物。

答案：(1)①光合作用；②化能合成作用； ③有氧呼吸；④无氧呼吸(2)①自养型； ②自养型；③需氧型；④厌氧型(3)A．太阳光能；B．NH3氧化释放的化学能；C．葡萄糖氧化释放的化学能；D．葡萄糖氧化释放的化学能(4)大部分以热能的形式散失，少部分转移到A TP中(5)①和④可能表示同一种生物，如绿色植物；③和④可能表示同一种生物，如酵母菌
22．在下面的表格内列出了四种生物生存所需条件(用“+”表示)，请据表回答：
(1)在这四种生物中，最能代表异养生物的是______，其异化作用的类型是______。

(2)从异化作用的角度讲，Ⅱ和Ⅲ属于______。

Ⅱ可能生活在______环境中。

(3)Ⅳ这种生物的代谢类型应该是______型，如______。

解析：因Ⅰ需有机物，不需CO2，故Ⅰ最能代表异养生物；因Ⅱ和Ⅲ都不需氧气，故从异化作用的角度讲Ⅱ和Ⅲ属于厌氧型；Ⅳ能利用CO2和H2O，并需光能，则其代谢类型是自养型。

答案：(1)Ⅰ需氧型(2)厌氧型水(3)自养型绿色植物
23．将甲、乙两组数量相等的酵母菌培养在葡萄糖溶液中(浓度相同，体积相同)。

甲组进行有氧呼吸，乙组进行发酵。

若两组消耗了等量的糖，问：
(1)甲、乙两组总共放出的CO2和吸入的O2的体积之比为______。

(2)甲组的反应式为_________。

(3)乙组的反应式为_________。

解析：从有氧呼吸和酒精发酵的反应式可知：消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸释放的CO2量是无氧呼吸的3倍，有氧呼吸过程中吸收的O2量与释放的CO2量相等。

设x为酒精发酵过程中释放的CO2的物质的量，则甲、乙两组总共放出的CO2和吸收的O2的体积之比为：(x+3x)∶3x=4∶3。

答案：(1)4∶3
24．已知酵母菌是兼性厌氧型生物。

将含酵母菌的葡萄糖液分为两等份，分别装入相同的两个烧瓶中，其装置如下图所示。

将这两个烧瓶同时置于37℃条件下，并定时向乙装置内通入新鲜空气，经过相同的时间后：
(1)甲、乙烧瓶溶液中所含产物分别是______、______。

(2)甲、乙中石灰水将发生怎样变化？并对两者做一比较。

_________________。

(3)如果用温度计测量两烧瓶内溶液的温度，温度较高的是______。

解析：由题意知，甲进行酒精发酵，乙进行有氧呼吸，则甲、乙烧瓶溶液中所含的产物分别是酒精、水(两
过程中产生的CO2都已逸出)；两过程中都可产生CO2并使石灰水变浑浊，但消耗同样的葡萄糖，有氧呼吸过程中释放的CO2多，故乙中石灰水变浑浊的程度大；有氧呼吸过程中比无氧呼吸释放的能量多，产热多，故乙的温度较高。

答案：(1)酒精水(2)石灰水变浑浊。

乙中石灰水变浑浊的程度大(3)乙
25．下图表示培养液中氧气浓度变化对草履虫和乳酸菌呼吸作用的影响。

请据图回答下列问题：
(1)图中曲线A代表的生物是______。

它的异化作用代谢类型为______。

(2)曲线B代表的生物，能在C6H12O6分解成______的过程中获得能量，它的呼吸作用的一个主要特征是____________。

解析：草履虫是需氧型生物，乳酸菌是厌氧型生物，故前者随氧浓度的增大，其呼吸作用强度不断增强，后者随氧浓度的不断增大，其乳酸发酵逐渐受抑制，即呼吸作用强度逐渐降低。

因此曲线A、B分别代表草履虫、乳酸菌。

答案：(1)草履虫需氧型(2)乳酸(或C3H6O3) 有氧时（氧气浓度达到一定时），其发酵过程受抑制
【应用创新】
将一瓶洗碗水加盖，放在窗台上搁置一年，发现其经历了浑浊、黑臭、变绿三个阶段的变化。

试分析其中生物类群的变化：
(1)开始，洗碗水中富含有机物，繁殖着______型菌群。

(2)随着O2的大量消耗，______菌死亡，______菌繁衍起来，黑臭是发酵的结果。

(3)经过相当长的时间，有机物终于被分解得比较彻底了，水中无机物质增加，水体变绿，表明______类群——绿藻出现了。

解析：洗碗水中富含有机营养，最初有利于异养需氧型生物大量生活和繁殖。

随着水中氧气的大量消耗，需氧菌逐渐死亡，而厌氧菌却迅速繁殖起来，黑臭现象就是发酵的结果。

经过相当长的时间后，有机物终于被分解得比较彻底了，同时水中的无机矿质营养增加，这时的环境已不适于异养型生物生存，水体开始变绿，这表明自养类型的生物如绿藻等出现了。

答案：(1)异养需氧(2)需氧厌氧 (3)光能自养型【备课资料】
利用微生物开采石油
油井开采第一次采油仅依赖自然排放力，采取的油量仅为原贮藏量的10%～50%，平均约为25%。

为了回收在地下残存的75%原油，就采用注水、注气(保持压力)的第二次采油，采油量虽有提高，但仅为贮藏量的30%～35%。

因此又有第三次采油的措施：第三次采油的方法，有物理及化学方法，都是人为地改变油层的压力、温度、粘性等参数，达到采油的目的。

近代生物技术发展了，可利用微生物进行石油的二、三次开采。

利用微生物采油的基本方法是将混有细菌的培养物连同水(有利于细菌生长并增加油压力)和一定比例的糖蜜或淀粉注入油层。

关闭注水井，以便让细菌利用糖蜜等进行发酵，随着细菌的活动其结果一方面降低了原油的粘度，使粘稠的石油能流动；另一方面发酵所产生的气体(如氢气)改变了油层的压力，可以使高度“粘稠”的油层增加产油量。