別看微生物個子小,
可它們也是生命體,“一日三餐”不可或缺。
那么科研人員在研究微生物的過程中,是怎樣
“飼喂”這些小不點的呢?
接下來,讓我們一探究竟。
01
培養(yǎng)基的故事
科赫/細菌學(xué)之父
說起微生物培養(yǎng),就不得不提“細菌學(xué)之父”德國人羅伯特·科赫(Robert Koch)。中肯評價,他對微生物學(xué)的貢獻非常之大。
1880年,科赫工作于柏林帝國醫(yī)院。這一時期,他對細菌學(xué)的研究不僅沒有放下,反而在研究方法上實現(xiàn)了創(chuàng)新。
液體培養(yǎng)基
在以往的研究中,人們均采用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌。然而,七七八八的細菌混合生長在一起,對其進行分離培養(yǎng)幾乎是不可完成的任務(wù)。而善于思考和發(fā)現(xiàn)的科赫,則是在一次偶然之中發(fā)明了可凝固體培養(yǎng)基。
可凝固體培養(yǎng)基
當(dāng)時,他將明膠混入了以土豆消煮液為主要原料的液體培養(yǎng)基中,然后將其倒在一塊玻璃板上,待冷凝之后,一層固體培養(yǎng)基便出現(xiàn)在了玻璃板表面,光滑、細膩(看起來有點像果凍布丁)。
后來在他人建議下,科赫又以材料性質(zhì)更佳的瓊脂替代明膠,使得固體培養(yǎng)基在常溫下也能完好保持形態(tài),并沿用至今。
可不要小看科赫的這一發(fā)明,它在微生物學(xué)史上具有里程碑意義。在此基礎(chǔ)上,科赫創(chuàng)立了固體培養(yǎng)基劃線分離純種微生物法。
不同種類的細菌個體可在固體培養(yǎng)基上定點生長,并通過連續(xù)的分裂繁殖在其上形成一個個大小、形態(tài)和顏色各異的菌落。
某一菌落的所有細菌必定源自同一先祖,從種屬分類角度來看是純的。有了這些菌落,科學(xué)家們可以根據(jù)各自的研究目的,非常方便地將其轉(zhuǎn)移到其他培養(yǎng)基、生物體或物品之上。
科赫運用他所創(chuàng)立的這一方法,首次實現(xiàn)了炭疽桿菌的分離和培養(yǎng)。之后,他又發(fā)現(xiàn)和分離了結(jié)核桿菌,并認定這一微生物是引發(fā)結(jié)核病的病原體。
1882年3月下旬的某一天,他將自己關(guān)于結(jié)核桿菌的研究在柏林生理協(xié)會舉辦的會議上進行了宣講,獲得了與會者的一致認可和贊同,而他當(dāng)天的舉措也載入了人類醫(yī)學(xué)史。
科赫利用純培養(yǎng)法成功地否定了當(dāng)時關(guān)于微生物形態(tài)變化多端的錯誤認知,但他堅信微生物形態(tài)固定不變的想法,也是有時代局限性的。
02
什么是培養(yǎng)基
培養(yǎng)基/Medium
培養(yǎng)基英文名為Medium,它是人工配置的養(yǎng)料集合,一般包含微量元素、碳源、氮源、生長因子(如氨基酸、維生素、抗生素和血清等)和水等成分。不同的培養(yǎng)基配置原料不同,使用方法各異。
根據(jù)不同的分類標準,可將培養(yǎng)基分成若干種類:
化學(xué)分類
天然培養(yǎng)基
以化學(xué)成分不明的天然物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基,如人體血漿
組合培養(yǎng)基
如基礎(chǔ)無機鹽培養(yǎng)基
半組合培養(yǎng)基
如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基
物理分類
固體培養(yǎng)基
半固體培養(yǎng)基
液體培養(yǎng)基
脫水培養(yǎng)基
微生物分類
細菌培養(yǎng)基
如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基
放線菌培養(yǎng)基
如高氏一號
微藻培養(yǎng)基
如BG-11培養(yǎng)基
真菌培養(yǎng)基
如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基
功能分類
選擇性培養(yǎng)基
可使混合菌群中的目的微生物成為優(yōu)勢菌,如酵母菌富集培養(yǎng)基
鑒別培養(yǎng)基
用于特定微生物鑒別,如伊紅美藍培養(yǎng)基
03
配置原則
配置原則/注意事項
1.要選擇適合的配置原料(濃度和比例要恰當(dāng))
不同種類的微生物各自營養(yǎng)需求不同,要根據(jù)其特點進行針對性的配置。例如,自養(yǎng)微生物能夠自己合成有機物,其培養(yǎng)基組分完全可由簡單無機物組成。
2.注意控制酸堿度(pH)
一般而言,細菌培養(yǎng)基偏堿性(pH大于7),真菌培養(yǎng)基偏酸性。另外,一些培養(yǎng)基中還有兩性電解質(zhì)或緩沖對存在,具備一定的緩沖能力。
3.氧化還原電位要合適
通常好氧微生物氧化還原值(F值)在 0.1伏以上,而厭氧微生物F值小于 0.1伏。
4.原料成本
所取原料應(yīng)價廉、易得,這一點在用量頗大的工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域尤為重要。
5.滅菌與存放
培養(yǎng)基配置完成后,要嚴格滅菌,以防污染雜菌。滅菌后的培養(yǎng)基最好立刻使用,如無法立即使用的應(yīng)于避光、防潮和陰涼處存放。
04
實踐
實操/心動不如行動!
林林總總介紹了這么多,有條件的同學(xué)可以試著動手制作培養(yǎng)基,并體驗一下“飼養(yǎng)”微生物的樂趣,會很有成就感的呦。
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