《獲取純凈的微生物培養(yǎng)物》講義一、教材版本及相關(guān)信息我們今天講解的內(nèi)容來自人教版高中必修1教材。這部分內(nèi)容屬于第一章發(fā)酵工程利用微生物進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)中的第二節(jié)獲取純凈的微生物培養(yǎng)物里的二、培養(yǎng)特定微生物群體部分。這是一個非常有趣且實(shí)用的知識板塊，和我們的生活以及現(xiàn)代科技發(fā)展有著緊密的聯(lián)系哦。二、導(dǎo)入部分同學(xué)們，咱們先來講個小故事。你們知道嗎？在古代，人們雖然不知道微生物是什么，但卻在不知不覺中利用了微生物的力量。比如說釀酒，那時候的人們把酒曲（這里面就含有微生物）加入到糧食中，經(jīng)過一段時間就變成了美酒。現(xiàn)在我們知道這背后其實(shí)就是微生物在發(fā)揮作用。可是，要想把酒釀好，可不是隨便找來些微生物就行的，得是特定的微生物群體。這就好比我們要組建一個籃球隊，不能隨便找些人來，得找那些會打籃球、有特定技能的球員，對吧？那么今天，我們就來深入了解一下怎么培養(yǎng)這些特定的微生物群體。三、基礎(chǔ)知識講解1、為什么要培養(yǎng)特定微生物群體大家想想，在大自然中微生物可是多種多樣的，就像世界上有各種各樣的人一樣。如果我們想要生產(chǎn)某種特定的產(chǎn)品，比如生產(chǎn)酸奶，就需要特定的微生物，也就是乳酸菌。如果混進(jìn)了其他雜菌，那酸奶可能就做不成了，或者做出來是壞的。這就像我們想要蓋一棟大樓，需要專業(yè)的建筑工人，如果混進(jìn)了一些不懂建筑的人，大樓肯定蓋不好。所以，培養(yǎng)特定微生物群體是為了保證我們想要的發(fā)酵過程能夠順利進(jìn)行，得到我們預(yù)期的產(chǎn)品。2、特定微生物群體的來源那這些特定的微生物從哪里來呢？有些是從自然界中篩選出來的。比如說，在土壤里就有很多微生物，科學(xué)家們就會去尋找他們想要的那種微生物。就像是在一群陌生人里找到那個最適合做某項工作的人一樣。還有一些呢，是經(jīng)過人工改造的。隨著科技的發(fā)展，我們?nèi)祟惪梢韵衲Х◣熞粯樱瑢ξ⑸镞M(jìn)行改造，讓它們具有我們想要的特性。這是不是很神奇呢？四、培養(yǎng)特定微生物群體的方法1、選擇合適的培養(yǎng)基培養(yǎng)基就像是微生物的食物和住所。不同的微生物喜歡吃不同的“食物”，住不同的“房子”。對于我們要培養(yǎng)的特定微生物群體，我們就得給它們準(zhǔn)備合適的培養(yǎng)基。比如說，培養(yǎng)細(xì)菌常用的培養(yǎng)基有牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。這個培養(yǎng)基里的牛肉膏就像是細(xì)菌的“肉”，能給細(xì)菌提供能量和營養(yǎng)物質(zhì)；蛋白胨呢，就像是細(xì)菌的“蛋白質(zhì)飲料”，可以讓細(xì)菌長得更強(qiáng)壯。那如果要培養(yǎng)真菌呢，我們可能就會用到馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基，這里面的馬鈴薯就像是真菌的“主食”，葡萄糖就是真菌的“糖果”，能讓真菌茁壯成長。同學(xué)們可以想象一下，如果你是微生物，是不是也會挑自己喜歡的食物和住所呢？2、控制培養(yǎng)條件除了合適的培養(yǎng)基，微生物的生長還需要合適的環(huán)境條件。這就像我們?nèi)艘粯樱枰线m的溫度、濕度才能舒服地生活。對于微生物來說，溫度是非常重要的。有些微生物喜歡熱一點(diǎn)的環(huán)境，像嗜熱菌，它們在高溫下才能歡快地生長，就像有些人喜歡夏天，在炎熱的天氣里活力滿滿；而有些微生物則喜歡冷一點(diǎn)的環(huán)境，像嗜冷菌，它們在低溫下才能生長得好，就像有些人喜歡冬天，在寒冷的天氣里才覺得舒適。另外，pH值也很關(guān)鍵。不同的微生物對pH值的要求不一樣，有的喜歡酸性環(huán)境，有的喜歡堿性環(huán)境。還有氧氣，有些微生物是好氧的，需要充足的氧氣才能生存，就像我們?nèi)祟愋枰粑諝庖粯樱欢行┪⑸锸菂捬醯模鯕鈱λ鼈儊碚f就像是毒藥，只要有一點(diǎn)氧氣就可能會死亡。五、實(shí)際應(yīng)用案例分析1、醫(yī)藥領(lǐng)域咱們來看看在醫(yī)藥領(lǐng)域是怎么應(yīng)用培養(yǎng)特定微生物群體的。比如說生產(chǎn)抗生素。抗生素是用來治療細(xì)菌感染的藥物，像青霉素。生產(chǎn)青霉素就需要培養(yǎng)特定的青霉菌。科學(xué)家們精心為青霉菌準(zhǔn)備合適的培養(yǎng)基，控制好溫度、pH值等條件，讓青霉菌大量繁殖。然后從青霉菌的代謝產(chǎn)物中提取出青霉素。這就像是我們精心培育一種神奇的植物，然后從這種植物中提取出珍貴的藥材一樣。如果沒有培養(yǎng)出純凈的青霉菌群體，混進(jìn)了其他雜菌，那生產(chǎn)出來的可能就不是青霉素了，或者質(zhì)量很差，不能用來治病。2、食品工業(yè)在食品工業(yè)中，培養(yǎng)特定微生物群體也非常重要。就拿制作面包來說吧。制作面包需要酵母菌，酵母菌在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生二氧化碳和酒精。二氧化碳會讓面包膨脹起來，變得松軟可口。我們要培養(yǎng)出純凈的酵母菌群體，給它們合適的面粉、水和其他營養(yǎng)物質(zhì)組成的培養(yǎng)基，控制好溫度在適宜酵母菌生長的范圍，比如2530攝氏度左右。如果有其他雜菌混入，面包可能就會發(fā)霉、變質(zhì)，味道也會變得很難聞。六、實(shí)驗環(huán)節(jié)（假設(shè)性描述，實(shí)際操作需在實(shí)驗室安全規(guī)范下進(jìn)行）1、實(shí)驗?zāi)康脑蹅儊碜鲆粋€簡單的模擬實(shí)驗，目的是體驗培養(yǎng)特定微生物群體的過程。2、實(shí)驗材料我們假設(shè)要培養(yǎng)酵母菌（因為酵母菌比較常見，而且相對安全），我們需要準(zhǔn)備酵母粉（這里面就含有酵母菌）、蔗糖（給酵母菌提供營養(yǎng)）、水、干凈的容器（可以是小玻璃瓶之類的）、溫度計、pH試紙等。3、實(shí)驗步驟首先，我們要配置培養(yǎng)基。在小玻璃瓶里加入適量的水，然后放入一些蔗糖，攪拌均勻，讓蔗糖溶解。這就像是給酵母菌準(zhǔn)備了一杯甜甜的糖水。接著，用pH試紙檢測一下溶液的pH值。酵母菌喜歡稍微偏酸性的環(huán)境，我們可以根據(jù)pH值的情況進(jìn)行調(diào)整，如果太堿了，可以加一點(diǎn)點(diǎn)醋（當(dāng)然是少量的哦，可不能把酵母菌酸死了）。然后，把酵母粉加入到溶液中，攪拌均勻。這樣我們的培養(yǎng)基就準(zhǔn)備好了。之后，我們要給酵母菌創(chuàng)造合適的生長環(huán)境。把小玻璃瓶放在一個溫度比較穩(wěn)定的地方，比如放在一個裝有溫水的容器里，保持溫度在2530攝氏度左右。可以用溫度計隨時測量溫度，就像照顧小寶寶一樣，時刻關(guān)注它的生活環(huán)境。最后，我們要觀察酵母菌的生長情況。隨著時間的推移，我們會看到溶液里會產(chǎn)生一些小氣泡，這就是酵母菌在呼吸產(chǎn)生二氧化碳呢。同學(xué)們可以每天觀察一下氣泡的變化，看看酵母菌是怎么一點(diǎn)點(diǎn)生長繁殖的。七、常見問題解答1、如果在培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上長出了其他顏色或者形狀的菌斑，這是怎么回事呢？這很可能是混入了雜菌。就像我們在種自己喜歡的花的時候，突然長出了雜草一樣。這時候我們就得檢查一下是不是在實(shí)驗過程中沒有做好消毒工作，或者是培養(yǎng)基被污染了。比如說，我們在使用容器之前沒有清洗干凈，或者在加入酵母粉的時候，周圍環(huán)境中有其他雜菌混入了。2、如何確定培養(yǎng)出來的就是我們想要的特定微生物群體呢？這就需要一些鑒定的方法了。對于酵母菌來說，我們可以觀察它的形態(tài)。酵母菌在顯微鏡下是橢圓形的單細(xì)胞生物。還可以通過它的發(fā)酵特性來判斷，比如我們前面說的產(chǎn)生二氧化碳和酒精的能力。如果我們要更精確地鑒定，可能還需要用到一些生化鑒定的方法，不過這對于我們現(xiàn)在來說有點(diǎn)復(fù)雜，就像我們現(xiàn)在只需要認(rèn)識自己的好朋友長什么樣、有什么特點(diǎn)，以后再深入了解他的更多內(nèi)在東西一樣。八、總結(jié)回顧同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了培養(yǎng)特定微生物群體的相關(guān)知識。我們知道了為什么要培養(yǎng)特定微生物群體，它們的來源有哪些，以及培養(yǎng)它們的方法，包括選擇合適的培養(yǎng)基和控制培養(yǎng)條件。還通過實(shí)際應(yīng)用案例了解了在醫(yī)藥和食品工業(yè)中的重要性，并且做了一個模擬培養(yǎng)酵母菌的小實(shí)驗，解答了一些常見的問題。希望同學(xué)們能夠記住這些知識，說不定以后你們當(dāng)中有人會成為微生物領(lǐng)域的專家呢，到時候就可以用微生物來創(chuàng)造更多神奇的東西啦！九、課后作業(yè)1、請描述一下在培養(yǎng)特定微生物群體時，培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件分別起到了什么作用。答案：培養(yǎng)基為特定微生物群體提供營養(yǎng)物質(zhì)和生長的場所，就像微生物的食物和住所。培養(yǎng)條件如溫度、pH值和氧氣等，是微生物生長的環(huán)境因素，合適的環(huán)境條件能讓微生物正常生長繁殖，不合適的環(huán)境條件可能導(dǎo)致微生物生長不良甚至死亡。2、思考一下，在日常生活中還有哪些地方用到了培養(yǎng)特定微生物群體的知識，舉例說明。答案：例如在制作泡菜時，需要培養(yǎng)乳酸菌這種特定微生物群體。泡菜制作過程中，蔬菜提供了乳酸菌生長的場所和部分營養(yǎng)物質(zhì)，同時泡菜壇的密封環(huán)境為乳酸菌創(chuàng)造了厭氧的生長條件，這樣乳酸菌就能大量繁殖，將蔬菜中的糖類轉(zhuǎn)化為乳酸，使泡菜具有獨(dú)特的酸味。3、假設(shè)你要培養(yǎng)一種嗜熱菌，你會如何選擇培養(yǎng)基和控制培養(yǎng)條件？答案：對