Question

【题目】谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠（味精）。下图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：

（1）与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是_______；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理性质看，该培养基属于_______培养基。

（2）测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和________，前者计数的结果比后者计数的结果值更______（填“大”或“小”），原因是___________。

（3）由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是______________。

（4）谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮比为4:1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3:1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌代谢产物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸菌的代谢类型是______，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是__________。

Answer 1

【答案】 无核膜包被的细胞核 液体 稀释涂布平板法 大 前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落 负反馈调节 异养兼性厌氧型 不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮比为4:1培养一段时间使菌种大量繁殖，后将培养液的碳氮比改为3:1(改变细胞膜的透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外）

【解析】试题分析：本题主要考查利用微生物进行发酵来生产特定的产物。要求学生熟知微生物的结构特点、计数方法、以及会利用所给发酵原理设计实验思路。

（1）谷氨酸棒状杆菌属于细菌，酵母菌属于真菌，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是无核膜包被的细胞核。谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理性质看，该培养基属于液体培养基。

（2）测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。由于显微镜直接计数法中死活菌体一起计数，而稀释涂布平板法只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落，因此显微镜直接计数法计数的结果比稀释涂布平板法计数的结果值更大。

（3）据图分析，当谷氨酸过量时，会抑制谷氨酸脱氢酶，导致谷氨酸脱氢酶的活性下降，从而使谷氨酸含量下降，这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。

（4）说明谷氨酸菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，当培养基中碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3：1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增，因此通过发酵得到大量谷氨酸的发酵条件是不断向发酵液中通入无菌空气，在发酵液C/N＝4：1中培养一段时间，使菌种大量繁殖，后将培养液的C/N改为3：1，即可通过发酵得到大量谷氨酸。