Question

【題目】谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發酵工程生產谷氨酸，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，通過發酵工程可以大量生產谷氨酸。回答下列問題：

（1）與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結構上的顯著特點是_______；谷氨酸發酵的培養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，從物理性質看，該培養基屬于_______培養基。

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

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

（4）谷氨酸棒狀桿菌在發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小的氣泡，迅速溶解在培養液中，當培養基中碳氮比為4:1時，菌體大量繁殖而產生的谷氨酸少；當碳氮比為3:1時，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，通過發酵得到大量谷氨酸的發酵思路是__________。

Answer 1

【答案】 無核膜包被的細胞核 液體 稀釋涂布平板法 大 前者死活菌體一起計數，后者只計數活菌數，且可能有多個菌體形成同一個菌落 負反饋調節 異養兼性厭氧型 不斷向發酵液中通入無菌空氣，發酵液中碳氮比為4:1培養一段時間使菌種大量繁殖，后將培養液的碳氮比改為3:1(改變細胞膜的透性，使谷氨酸迅速排放到細胞外）

【解析】試題分析：本題主要考查利用微生物進行發酵來生產特定的產物。要求學生熟知微生物的結構特點、計數方法、以及會利用所給發酵原理設計實驗思路。

（1）谷氨酸棒狀桿菌屬于細菌，酵母菌屬于真菌，谷氨酸棒狀桿菌在結構上的顯著特點是無核膜包被的細胞核。谷氨酸發酵的培養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，從物理性質看，該培養基屬于液體培養基。

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

（3）據圖分析，當谷氨酸過量時，會抑制谷氨酸脫氫酶，導致谷氨酸脫氫酶的活性下降，從而使谷氨酸含量下降，這種對自身代謝速率的調節方式是負反饋調節。

（4）說明谷氨酸菌的代謝類型是異養兼性厭氧型，當培養基中碳氮比為4：1時，菌體大量繁殖而產生的谷氨酸少；當碳氮比為3：1時，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增，因此通過發酵得到大量谷氨酸的發酵條件是不斷向發酵液中通入無菌空氣，在發酵液C/N＝4：1中培養一段時間，使菌種大量繁殖，后將培養液的C/N改為3：1，即可通過發酵得到大量谷氨酸。