Question

【題目】谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉（味精）。下圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過發(fā)酵工程可以大量生產(chǎn)谷氨酸�；卮鹣铝袉栴}：

（1）與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是_______；谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于_______培養(yǎng)基。

（2）測定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和________，前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值更______（填“大”或“小”），原因是___________。

（3）由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸，則會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對(duì)自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是______________。

（4）谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵過程中要不斷地通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡，迅速溶解在培養(yǎng)液中，當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4:1時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；當(dāng)碳氮比為3:1時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌代謝產(chǎn)物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸菌的代謝類型是______，由上述探究可知，通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵思路是__________。

Answer 1

【答案】 無核膜包被的細(xì)胞核 液體 稀釋涂布平板法 大 前者死活菌體一起計(jì)數(shù)，后者只計(jì)數(shù)活菌數(shù)，且可能有多個(gè)菌體形成同一個(gè)菌落 負(fù)反饋調(diào)節(jié) 異養(yǎng)兼性厭氧型 不斷向發(fā)酵液中通入無菌空氣，發(fā)酵液中碳氮比為4:1培養(yǎng)一段時(shí)間使菌種大量繁殖，后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3:1(改變細(xì)胞膜的透性，使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外）

【解析】試題分析：本題主要考查利用微生物進(jìn)行發(fā)酵來生產(chǎn)特定的產(chǎn)物。要求學(xué)生熟知微生物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、計(jì)數(shù)方法、以及會(huì)利用所給發(fā)酵原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。

（1）谷氨酸棒狀桿菌屬于細(xì)菌，酵母菌屬于真菌，谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是無核膜包被的細(xì)胞核。谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基。

（2）測定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和稀釋涂布平板法。由于顯微鏡直接計(jì)數(shù)法中死活菌體一起計(jì)數(shù)，而稀釋涂布平板法只計(jì)數(shù)活菌數(shù)，且可能有多個(gè)菌體形成同一個(gè)菌落，因此顯微鏡直接計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)的結(jié)果比稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)的結(jié)果值更大。

（3）據(jù)圖分析，當(dāng)谷氨酸過量時(shí)，會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶，導(dǎo)致谷氨酸脫氫酶的活性下降，從而使谷氨酸含量下降，這種對(duì)自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是負(fù)反饋調(diào)節(jié)。

（4）說明谷氨酸菌的代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型，當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4：1時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；當(dāng)碳氮比為3：1時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增，因此通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵條件是不斷向發(fā)酵液中通入無菌空氣，在發(fā)酵液C/N＝4：1中培養(yǎng)一段時(shí)間，使菌種大量繁殖，后將培養(yǎng)液的C/N改為3：1，即可通過發(fā)酵得到大量谷氨酸。