2．(1)谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌　 (2)氮源无机盐无机盐生长因子(3)异养　 以含碳有机物为碳源　 (4)3：l(5)使空气形成细小的气泡，迅速地溶解在培养液中通气谷氨酸棒状杆菌是好氧菌　 (6)营养物质的消耗代谢产物的积累　 乙酰谷氨酰胺加人缓冲液　 (7)会抑制　 酶的活性诱变处理，改变细胞膜的透性　 (8)代谢产物蒸馏、萃取、离子交换　 (9)人工诱变　 细胞工程或基因工程

探究开放题解答

综合问题一

发酵工程与微生物营养、代谢、生长等知识的综合应用

1．(1)基因工程　 诱变育种　 细胞工程　 (2)接种　 灭菌(3)细菌数目和产物浓度培养基发酵条件(溶氧、温度、pH、通气量、转速)　 (4)微生物菌体初级代谢

2 谷氨酸是味精的主要成分。最初人们是以蛋白质为原料，用加酸水解法制取，现在主要采用微生物发酵法制取。请分析回答下列问题：

　 (1)谷氨酸生产中常用的菌种是　　　　　 等。

　 　(2)下表所示为某味精厂原料的主要成分，请分析填表。

(3)从上表所示原料成分可知谷氨酸产生菌属于　　　　　 　　　型，原因是　　　　　　　　 。

(4)为提高谷氨酸产量，玉米浆和尿素的比例最好为　　　　　　　　 。

(5)发酵常在发酵罐中进行，发酵罐中的搅拌器除了使菌种与培养液充分接触外，还有一个重要的作用是　　　　　　　　 ，由此可想到发酵罐中要有　　　　　　　　 装置，因为　　　　　　　　 C。

(6)发酵时，如不加以人工控制，培养液的pH常发生变化，因为　　　　　　 可使pH上升，　　　　　　　　 可使pH下降。如果pH下降到一定程度，产物就成了　　　　　　 。生产上为了控制pH，常采用在培养液中　　　　　　　　 的办法。

(7)在适宜的条件下，培养液中的谷氨酸产生菌就会生成大量的谷氨酸，此时若不及时排放到细胞外，就会影响进一步生产，这是因为　　　　　　 ，为了能迅速排放到细胞外，常用　　　　　　 。

(8)谷氨酸属于 　　　　　　　类产品，常用的分离提纯方法是　　　　　　 等。

(9)20世纪40年代，微生物学家常用　　　　 　　方法选育菌种。80年代后，随着生物技术的发展，开始用　　　　　　 等方法选育菌种，取得很大成效。

1． 下图表示制造啤酒的过程，据此回答下列问题：

(1)为什么要把原料放进沸水中混合？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)为什么要在混合物冷却后才把酵母菌加进去?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(3)请写出酵母菌所进行的生理过程化学反应方程式：　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。

(4)研究者发现温度的变化对气体产量有影响，并在不同温度下测定气体的产量(如下表)。请在方格纸上，用表中数据，设计完成曲线图。

(5)请解释这条曲线为什么是这样的形状？

[考场错解]　 (1)除去原料中的细菌　 (2)避免高温影响酶的活性(3) (4)图中未注明横坐标、纵坐标的含义，曲线一直上升或一直下降(5)微生物代谢过程中需要酶的参与，而酶受温度影响

　 [专家把脉]对发酵工程中涉及的微生物营养、代谢和种群特点掌握不清楚，或者不能将所学知识应用于生产实际。酵母菌发酵形成酒精和二氧化碳，原料放入沸水中混合是杀灭细菌、消毒；等到混合物冷却后才加酵母菌是避免酵母菌失活；发酵罐加盖子，是为了满足无氧呼吸的条件；曲线图的绘制以温度为横坐标，以气体体积为纵坐标。

　 　[对症下药] 　(1)杀灭细菌、消毒(2)避免酵母菌受热失活　 (3)能量(4)纵坐标

标注气体体积及其数值，作下图：

(5)该酶的催化作用受温度的影响。在一定温度范围内，酶活性随温度的升高而增强，40℃是酶作用的最适温度，当温度超过40℃，酶的活性随之下降，高温使酶失活。

专家会诊

发酵工程的应用主要体现在酿酒、酸奶的生产及抗生素的制造几个方面。上述考点经常会涉及基因工程、酶工程和发酵工程的交叉与渗透，答题时需引起足够的重视。

考场思维训练

1下图是发酵工程生产产品的流程简图，据图回答：

　 (1)能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，

　 　①是　　　　 　　；高产青霉素菌种是通过②培育的，

　 ②是　　　　　　 ，③是　　　　　　 。

　 　(2)④表示　　　　　　 ；⑤表示　　　　　　 。

　 (3)整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随时取样，检测 　　　　　　等，以了解发酵过程，还要及时添加 　　　　　　，同时严格控制　　　　　　 。

(4)若⑥是单细胞蛋白的话，⑥是　　　　　 。氨基酸、维生素属⑦的　　　 产物。

2．D解析：谷氨酸棒状杆菌为好氧菌。

命题角度二

发酵工程的应用

1．A解析：酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO₂，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸。

2 在用微生物发酵法生产味精的过程中，要对发酵罐

　 A．严格密封　 B．不断通入二氧化碳　 C．先通风，后密封　 D．不断通入无菌空气

2．下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中不正确的是

　 [考场错解]B

　 [专家把脉]对发酵工程中影响微生物生长的环境因素理解不透彻，不知道谷氨酸棒状杆菌的代谢类型而错选答案。(1)温度可以通过影响酶的活性来改变谷氨酸的产生速率，在最适温度时产生速率最大，高于或低于该点都会使活性降低(甚至丧失)。同理，pH对谷氨酸产生速率的影响也是这样的；(2)谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，随着溶氧量的增加(一定范围内)，谷氨酸会随着该菌生长繁殖速率的加快使产生速率增加，但当溶氧量增大到一定值时，由于受其他条件(酶的数量与活性等)的限制不可能继续增加而达到最大产生速率；(3)谷氨酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多(稳定期)时其产生总量会继续增加，而产生速率则不再有明显加快的现象。

　 [对症下药]C

专家会诊

结合课本中发酵罐的结构示意图以及微生物的代谢类型、影响微生物生长的环境因紊，理解发酵工程的实例--谷氨酸发酵，在此基础上总结出发酵工程的一般概念，掌握发酵工程的具体内容，包括培养基的选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程、产品的分离与提纯等步骤。

考场思维训练

1 有三个盛放葡萄糖液的密封玻璃瓶，已知一瓶混有酵母菌，一瓶混有乳酸菌，一瓶只有葡萄糖，下列叙述正确的是

　 A．有气泡的瓶子肯定混有酵母菌

　 B．发热的瓶子肯定混有乳酸菌

　 C．只盛放葡萄糖液的瓶子能量会增加

　 D．混有乳酸菌的瓶子物质种类会减少

9．D解析：种植过密导致减产，从生态角度看，是种内斗争加剧的结果。

10 水田中生活着一种无色草履虫(单细胞动物)，以细菌和真菌为食，但常因与绿藻共生而成为绿色草履虫，该草履虫即使没有食物也能依赖共生的绿藻而生存。

　 (1)绿藻可以为共生的草履虫提供　　　 　和　　　 。

　 (2)现有一批绿色草履虫，请设计一个既能除去共生绿藻，使之成为无色草履虫，又能保证其存活的简单培养方法：　　　 。

　 (3)将破碎的绿色草履虫培养，可以获得共生的绿藻种群。培养液中除须含有　　　 外，还须置于　　　 处培养。

　(4)将绿色草履虫和除去绿藻的无色草履虫，在四种实验条件下培养，实验条件是①“有光一食物丰富”；②“有光食物贫乏”；③“无光一食物丰富”；④“无光一食物贫乏”。下图所示的生长曲线是四种实验条件下所得的结果，则对应于图A、B、C和D结果的实验条件分别是A．　　　 ，B．　　　 ，C．　　　 ，D：　　　 (用序号表示)。绿色草履虫和无色草履虫在暗处共同培养时，在食物上存在着　　　 关系。

l0.(1)氧气养料(2)在暗处较长时间培养，培养液中要有丰富的细菌和真菌作为草履虫的食物　 (3)无机盐有光(4)④②①③竞争

　 解析：本题要求结合题意，分析并解答问题，考查理解能力和分析能力。

8．C解析：本题考查非生物因素中水分对生物的分布所起的决定性作用。同处在热带地区，由于地理位置不同，海洋性气候与内陆性气候反差较大，因而年降雨量也大不相同，导致生物群落的形成也不同。在这里，起决定的因素是水分。

9 农作物种植过密会导致减产，从生态学的角度可解释为

　 A．种植过密会造成大面积倒伏

　 B．种植过密会影响光合作用效率

　 C．种植过密会阻止空气流通，影响呼吸作用

　 D．种植过密会使种内斗争加剧

7．B解析：由图分析可知，纵坐标代表物种(种群)个体数量，横坐标代表温度，物种2在t₂-t₃温度范围内个体数量超过了物种1，故在t₂-t₃温度范围内物种2能竞争过物种1。

8同在热带地区，但却可能形成热带雨林、热带季雨林、热带稀树草原和热带荒漠等不同群落，起决定作用的生态因素是

　 A．阳光　 B．温度　 C．水分　 D．空气

6．A解析：表面积越大，越有利于光合作用；表皮越厚，越有利于抗蒸腾作用。

7图中曲线1和曲线2分别代表物种1和物种2的耐热范围，在什么条件下物种2能竞争过物种1

A．温度在t₁-t₂范围内 B温度在t₂-t₃范围内 C．温度在t₂以下 D．温度在t₃以下