臭豆腐别以为我不知道是你,你不会写来这偷懒了是不 ,小心给慈禧发现哈!如果有人知道的别发答案上来!
维勒 (FriedrichWöhler1800—1882)德国化学家。主要从事有机合成和无机物研究。 幼时喜欢化学,尤其对化学实验感兴趣。1820年入马尔堡医科大学学医,但仍常在宿舍中进行化学实验。他的第一篇科学论文是“关于硫氰酸汞的性质”,发表在“吉尔伯特年鉴”上并受到著名化学家贝采里乌斯()的重视。后到海德堡大学,拜著名化学家格美林(LeopoldGmelin),生理学家蒂德曼(FriedrichTiedemann)为师。1823年取得外科医学博士学位。毕业后在贝采里乌斯的实验室工作一年,以后曾在法兰克福、柏林等地任教。 1828年他发表了“论尿素的人工制成”一文,引起了化学界的震动。这被认为是第一次人工合成有机物,对当时流行的生命力学说是巨大的冲击,并开创了有机合成的新时代。他还曾研究苦杏仁油,发现了氢醌、尿酸,可卡因等。 在无机化学领域,他也有不少贡献。1827年和1828年发现了铝和铍两种元素。对硼、钛、硅的化合物进行了广泛研究并发现了硅的氢化物。 生平简介: 弗里德里希·维勒的父亲是当地有名气的医生,为人性格内向,性情沉着而稳重。他特别喜欢自己的儿子,非常关心他的成长,为了把他培育成才,父亲处处严格要求、细心指导孩子。少年时代的维勒喜欢诗歌、美术,还特别爱好收藏矿物标本。中学时代,在各门自然科学中,他最喜欢化学,尤其对化学实验感兴趣。在他居住的房间里,床下胡乱地堆放着许多木箱,里面盛满了各种各样的岩石。矿石和矿物标本。地上到处可见形形色色的矿物晶体,屋角里摆放着一堆堆的实验仪器,有玻璃瓶、量筒、烧瓶、烧杯,有打破的曲颈瓶以及钢质研体等等,他的宿舍简直成了一问实验室和贮藏室。这引起了父亲的极大不满,医生要求自己的儿子学好每一门功课,不得偏废。为此,父子俩常发生口角。有一次,被激怒了的父亲,竟没收了儿子的《实验化学》一书。维勒对此很伤心,他被迫跑去找父亲的好朋友布赫医生。布赫医生早年也曾对化学发生过极大兴趣,在他那里,一直存放着许多著名学者编著的化学教科书和一些专著。还有不少柏林、伦敦、斯德哥尔摩科学院的期刊杂志。维勒寻求到了布赫的支持,他不倦地阅读着这些珍贵的化学资料,还经常同布赫医生讨论一些他们感兴趣的化学,在他的头脑里,知识天天地积累起来了。维勒的这种旺盛的求知欲又重新激起了布赫对化学的浓厚兴趣。他们成了志同道合的忘年交,在各方面布赫都给了维勒以宝贵的支持和帮助。这位医生还很注意启发维勒的思想,经常对他说:“如果想要成为科学家,你就应当具备许多知识,要什么都知道……”因此,这段友好交往,对维勒中学阶段的学习起了良好作用,他更加勤奋地钻研各门功课。 1820年,他以优异的成绩从中学毕业了。按照全家人的意见,维勒选择了学医。1820年秋天,20岁的维勒进入了马堡的医科大学。他喜欢上大学,在学校里他一心一意地攻读所有的功课。但他只要回到宿舍,就又专心地搞起化学实验来,天天如此。这好像成了他的一种癖好,不做实验就不能安稳地入睡。晚上,维勒总是埋头于那些烧瓶和烧杯之间,似乎忘记了世上的一切。他的第一项科学研究,正是在那间简陋的大学生宿舍里成功的。他最早研究的是不溶于水的硫氰酸银和硫氰酸汞的性质问题。 有一次,当他把硫氰酸按溶液与硝酸汞溶液混和时,得到了硫氰酸汞的白色沉淀。经过过滤,他把沉淀物放在一边,让它自然地干燥着,自己就躺下去睡觉。但他脑子里还总想着实验的事,无论如何也不能人睡。于是干脆爬起来,重新点燃蜡烛,接着做实验。他将一部分硫氰酸汞放在瓦片上,让它靠近壁炉里熊熊燃烧的炭火。不一会儿,瓦片被烧热了,上面的白色粉末开始僻啪作响,并逐渐在瓦片上分散开来。维勒高兴极了,他兴致勃勃地注视着所发生的一切现象。响声停止后,他取了一点白色粉末,蘸上点水,用手把它揉搓成一根白色的长条。放在瓦片上干燥片刻,然后给瓦片的一端猛烈加热。于是,重新又听到僻僻啪啪的声音,白色的长条受热后开始剧烈地膨胀着,形成了一个大气泡。那气泡像球一样飞快地向另一端滚去。待反应停止后,剩下了一块不能流动的黄色物质。如此壮观与罕见的分解现象,使维勒非常兴奋。他激动得又度过了一个不眠之夜。 经过几个月的深入研究,他在自己的第一篇科学论文中,详细地描述了这个现象。由布赫医生推荐,这篇论文发表在《吉尔伯特年鉴》上。该文发表后,立即引起了瑞典化学家贝采里乌斯的重视。他在撰写《年度述评》中,以十分赞许的口吻对维勒的论文给予了肯定的评价。 这一成果增强了这个青年学生的信心,为了继续深造,他决定到海德堡去。维勒要拜著名化学家列奥波德·格美林、生理学家蒂德曼教授为师。1822年秋天,维勒到了海德堡,首先在蒂德曼教授指导下从事实验工作,准备将来当医生。同时,他还可以在格美林的实验室里工作。那里的实验条件较好,所需的物品应有尽有。维勒继续着手研究氰酸及其盐类,同时还得同蒂德曼教授一道工作,头绪繁多的研究项目,使他的全部时间安排得满满的。然而,这个青年人,硬是坚持了下来,取得了丰硕的成果。 维勒在化学方面取得的成果,表现出他卓越的研究才能和在化学上的较深造诣,深得格美林和蒂德曼教授欣赏,他们和他结下了深厚的友情。根据蒂德曼教授的建议,他又着手研究一个极为重要的生理学课题,即研究动物有机体尿液中排泄出来的各种物质。维勒用狗作实验,也对自己进行实验,他从尿中分离出了纯净的尿素。这是一种易溶于水的无色晶体。维勒对它进行了全面分析,查明了该物质的一些重要性质。经过实验,他还得知在人们的一日三餐中,哪些食物能够引起尿中尿素含量的增加。这些实验结果,使蒂德曼教授感到十分满意。 1823年9月2日,维勒通过了毕业考试,他获得了外科医学博士学位。但他并没有为此而兴高采烈,因为这将意味着他就要离开格美林的化学实验室,告别这位良师益友。格美林了解到这位年轻人的心情,于是就推荐他到瑞典著名学者贝采里乌斯那里去学习与工作。当年冬天维勒就到了斯德哥尔摩,在这位卓越化学家的私人实验里开始工作了。此时的贝采里乌斯正在研究氟、硅和硼的化合物。在这里,维勒熟练地掌握了分析和制取各种元素的不少新方法。同时,他还继续研究氰酸。一年的留学时间转眼就过去了,1824年9月告别了贝采里乌斯,维勒回到家乡法兰克福。回家后的第二天,他重又来到布赫医生家里,同过去一样,他们几乎每天都在一起热烈地讨论着有关化学问题。维勒重新把自己的住所变成了实验室。在继续研究氰酸的同时,他利用实验过程中的空闲时间,把贝采里乌斯主编的《年度述评》译成了德文。 当时,维勒正埋头研究制取氰酸铵的最简便的方法。他首先让氰酸和氨气这两种无机物进行反应。结果使他感到意外,生成物不是氰酸铵,而是草酸。他多次重复这一实验,结果仍然一样。于是改用氰酸与氨水进行复分解反应,企图制得氰酸铵,结果他注意到“形成了草酸及一种肯定不是氰酸铵的白色结晶物”。他分析了这种白色物质,证明它确实不是氰酸铵。因为它与苛性钾反应,并不放出氨,它与酸反应,也不能产生氰酸。因此,维勒肯定,他发现了一种与氰酸铵不同的新物质。那么,这白色晶体究竟是什么呢?限于当时的实验条件,他自己还证明不了。他渴望有一个条件较好的实验室,为此,他毅然受聘到柏林工艺学校去任教。尽管那里的工资待遇不高,居住条件较差,但他满意那里有一个设备齐全的实验室。 到1828年为止,他一直在这里工作,使用了当时最先进的实验分析方法,证实了他早在四年前在家乡发现过的白色晶状物质正是尿素。他还发现,用氯化铵与氰酸银或以氨水与氰酸铅反应,都能得到比较纯净的尿素,维勒感到无比兴奋,经过自己三四年的艰苦工作,他终于实现了由无机物来人工合成尿素的设想。他把这一成果写成论文,题为“论尿素的人工制成”发表在1828年《物理学和化学年鉴》第12卷上。这篇论文引起了化学界的一次震动。因为在18世纪至19世纪初,生物学和有机化学领域中普遍流行着一种生命力论。它认为有机物只能依靠一种生命力在动植物有机体内产生:在生产上和实验室里,人们只能合成无机物质,不能合成有机物质,尤其是由无机物合成有机物更不可能。贝采里乌斯曾认为,许多化学定律对有机物不起作用。因此,维勒的成就在公诸于世后,立即产生了巨大反响,不少人为之欢呼。纷纷祝贺。但同时也遭到了许多人的反对。贝采里乌斯最初听到这个消息时,幽默地讽刺说:“能不能在实验室造出一个孩子来”。 人工合成尿素,不仅为维勒本人赢得了荣誉,这一发现在化学史上也具有重大意义。首先,人工合成尿素又一次提供了同分异构现象的早期事例,成为有机结构理论的实验证明;其次,这一发现强烈地冲击了形而上学的生命力论,为辩证唯物主义自然观的诞生提供了科学依据。它填补了生命力论制造的无机物同有机物之间的鸿沟。恩格斯曾指出,维勒合成尿素,扫除了所谓有机物的神秘性的残余;第三,人工合成尿素在化学史上开创了一个新兴的研究领域。尽管这一发现最初仅限于孤立的个别事例,而且在生命力论者看来尿素不是真正的有机物,只是动物机体的排泄物并易于分解成氨和二氧化碳,只是一种联系有机吻和无机物的过渡产物,真正的有机物决不能人工合成。但维勒提出的有机合成的新概念,促使了以后关于乙酸、脂肪、糖类物质等一系列有机合成的成功。因此可以说,维勒开创了一个有机合成的新时代。 维勒是一位化学教育家。也为人类培育了许多化学良才,他的学生中有不少人后来成了著名的教授、工程师和化学工艺师。弗里德里希·维勒,最终成为世界上赫赫有名的伟大化学家,他一生中取得了科学研究的累累硕果,但同时,他也有过重大失误。他曾因一时疏漏而失去了发现化学元素钒的机会。当时维勒正在斯德哥尔摩随贝采里乌斯从事研究工作,教授曾指定他分析墨西哥出产的黄铅矿石。在分析化验过程中,维勒曾发现过一种特殊的沉淀物,当对他认为这可能是铬的化合物、未去深究其真实面目,过后这一现象又被他的同学瑟夫斯特姆发现。后者却抓住这个现象不放,经过反复实验研究,终于发现那沉淀物是一种含有新元素的物质,这种元素就是钒。维勒得知后,在感到震惊的同时,思想上也很苦闷、内疚和失望。为此,他受到了恩师贝采里乌斯及时的鼓励和教导,重新振作了起来,但这件事仍然令他终生难忘,他还常常以此为训去教育他的学生及子女。 维勒的这一经历,成为后辈科学工作者的一面镜子。他的实践表明,在科学面前,不能有半点疏忽和粗心大意。对任何新现象、新问题,都不能单凭经验去作主观的猜测。要善于进行全面的客观的观察与实验,思维要敏捷,注意捕捉科学实践中的一切机遇。 1882年9月23日,弗里德里希·维勒因病医治无效,逝世于哥廷根。这无疑是化学事业发展中的一大损失。至今,每当人们提到尿素的人工合成时,都会很自然地想起维勒的名字。
一是盛装尿素溶液的容器未经消毒灭菌,其中有微生物,使溶液中有微生物存在。二是用于配制尿素溶液的水未经消毒灭菌,其中有微生物,或用于配制尿素溶液的尿素本身存在微生物,使溶液中有微生物存在。三是配制的尿素溶液未密闭存放,空气中飘浮的微生物进入其中,使溶液中有微生物存在。
我要采纳——采纳啊== 《危害+保护》危害众所周知,水是地球上所有生命赖以生存的基础。水是生命的起源,远古时期最早的生命诞生在古老的海洋里,即使实现登陆,生命的存在仍然以水作为首要条件。即使在当今代表了最尖端科技的航天领域,对外太空生命的探索仍然以水作为第一判断条件,可以说:没有水,一切生命创造的精彩都将不复存在。当今世界,经济在高速发展,我们对于水需求更大,然而我们却在面临前所未有的水危机。全世界196个国家中,有超过100个国家缺水,其中20多个国家严重缺水,可见我们面临的形势有多么危急。联合国估计:到2050年,全世界将有超过20亿的人口缺水,21世纪将是一个水比油更宝贵的世纪,保护水资源迫在眉睫!我国水形势亦不容乐观:中国是世界13个缺水国家之一,全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水,水污染的恶化更使水短缺雪上加霜:我国江河湖泊普遍遭受污染,全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化;90%的城市水域污染严重,南方城市总缺水量的60%---70%是由于水污染造成的;对我国118个大中城市的地下水调查显示,有115个城市地下水受到污染,其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能,加剧了水资源短缺,对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。我们的水资源正在遭受各种污染的侵袭,水污染严重破坏生态环境、影响人类生存,要想实现人类社会的可持续发展,首先要解决水污染问题。一、 简单了解水污染由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失称之为水污染。水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。而后者是主要的。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。化学性污染物又可分为:无机污染物、无机有毒物、有机有毒物、需氧污染物、植物营养物、油类物质等;物理性污染又可分为:悬浮物污染、放射性污染、热污染;生物污染主要指造成疾病的病原体对水体的污染。二、著名的水污染事件水污染既然有那么大的危害,有证据吗?答案是肯定的。历史上著名的全球十大环境公害中竟有三件是水污染!!!它们是水俣病事件、骨痛病事件和剧毒物质污染莱茵河事件。造成的危害是巨大而长久的,给人类带来了无比的伤痛。三、水污染的具体分析及应对措施水污染的种类繁多,针对不同的水污染,我们该如何防治呢?从防治角度来说,可以将水污染分为:工业污染、农业污染及生活污染。1、 工业污染工业污染是水污染的主要构成部分,控制工业污染对于水污染的防治具有关键作用。工业废水为水域的重要污染源,具有量大、面广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。工业污染物主要包括:汞、镉、铅等重金属和砷的化合物以及氰根离子、亚硝酸根离子。除此之外,工业污染还有热污染。针对工业污染,加强管理,后期水处理至关重要。首先,要加强法律对工业污水排放的监督,对不严格处理污水的企业应严肃处理。第二,加强在水处理方面的研究,建立足够的污水处理厂,并尽量降低污水处理的成本(污水处理成本高是污水不合格排放的主要原因)。第三,工业处理后的污水可以用作他用,只要指标合格,可用作城市道路清洁、建筑清理工作,这对于节约水资源至关重要。2、 农业污染农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中,一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高,二是农药、化肥含量高。农业污染跟农业生产的关系至关重要。在我国农业生产中,存在水资源的巨大浪费,这是因为我国对于农作物的浇灌大多采取灌溉的方式,水的利用率极低,同时我国农民使用化肥的量很大,同样存在很大的浪费,这种农业生产方式造成大量污染物排放入水体。主要造成了水的富营养化,而水富营养化在淡水中会造成水华,在海水中会造成赤潮,危害水体生态平衡、妨碍经济发展。应对农业污染,主要是改进农业生产方式,采取喷灌、滴灌的方式节约用水,派遣技术人员指导农民合理使用化肥。3、 生活污染生活污水是来自家庭、机关、商业和城市公用设施及城市径流的污水。生活污水的成分99%为水,固体杂质不到1%,大多为无毒物质,其中无机盐有氰化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐和一些重碳酸墁等;有机物质有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等,另外还有各种洗涤剂和微量金属,后者如锌、铜、铬、锰、镍和铅等;生活污水中还含有大量的杂菌,主要为大肠菌群。另外生活污水中氮的磷的含量比较高,主要来源于商业污水、城市地面径流和粪便、洗涤剂等。生活污水正在成为一个巨大的污染源。城市化进程的加快,导致生活污水的排放空前增长。可以看出,生活污水的成分复杂,主要造成的危害还是水体富营养化以及有机物污染物造成的水体缺氧等情况。生活污水与我们的生活方式密切相关,因此改变我们的生活方式对于减少生活污水的排放有着至关重要的意义。生活上我们能做什么?节约用水是非常重要的一方面,例如在刷牙时,请关闭水龙头;做到一水多用,洗完衣服的水可以继续冲马桶,淘米的水可以继续浇花。选择环保的清洗剂,如使用无磷洗衣粉。四、水污染的防治法律水污染的严重性没有异议,我国在水污染方面也有相关立法以规范水污染的治理、污水的排放,并予以污染水体的人以应有的惩罚。我国出台了《中华人民共和国水污染防治法》等法律,保障水污染防治的有效实施。五、总结从地球外看地球,地球是一个为蓝色的美丽星球,地球是一个水的世界。然而,看似不缺水的地球却正在面临水危机。事实已经证明:是时候行动!地球上,此时此刻正有无数的人遭受缺水带来的痛苦,包括我国在内的诸多国家正在遭受水污染的伤痛。行动起来吧!通过此次论文的写作,我了解到了课本以外的更多知识,认识到了我们正在面临的危机,未来的使命感更加强烈。我想,这也是让我们经管的学生学习化学的重要原因:未来需要有责任感的全面人才!我会为之而努力!保护水资源,节约用水和减少水污染的文章可以参照或者依据本文——论文的写作格式、流程与写作技巧进行撰写:广义来说,凡属论述科学技术内容的作品,都称作科学著述,如原始论著(论文)、简报、综合报告、进展报告、文献综述、述评、专著、汇编、教科书和科普读物等。但其中只有原始论著及其简报是原始的、主要的、第一性的、涉及到创造发明等知识产权的。其它的当然也很重要,但都是加工的、发展的、为特定应用目的和对象而撰写的。下面仅就论文的撰写谈一些体会。在讨论论文写作时也不准备谈有关稿件撰写的各种规定及细则。主要谈的是论文写作中容易发生的问题和经验,是论文写作道德和书写内容的规范问题。论文写作的要求下面按论文的结构顺序依次叙述。(一)论文——题目科学论文都有题目,不能“无题”。论文题目一般20字左右。题目大小应与内容符合,尽量不设副题,不用第1报、第2报之类。论文题目都用直叙口气,不用惊叹号或问号,也不能将科学论文题目写成广告语或新闻报道用语。(二)论文——署名科学论文应该署真名和真实的工作单位。主要体现责任、成果归属并便于后人追踪研究。严格意义上的论文作者是指对选题、论证、查阅文献、方案设计、建立方法、实验操作、整理资料、归纳总结、撰写成文等全过程负责的人,应该是能解答论文的有关问题者。现在往往把参加工作的人全部列上,那就应该以贡献大小依次排列。论文署名应征得本人同意。学术指导人根据实际情况既可以列为论文作者,也可以一般致谢。行政领导人一般不署名。(三)论文——引言 是论文引人入胜之言,很重要,要写好。一段好的论文引言常能使读者明白你这份工作的发展历程和在这一研究方向中的位置。要写出论文立题依据、基础、背景、研究目的。要复习必要的文献、写明问题的发展。文字要简练。(四)论文——材料和方法 按规定如实写出实验对象、器材、动物和试剂及其规格,写出实验方法、指标、判断标准等,写出实验设计、分组、统计方法等。这些按杂志 对论文投稿规定办即可。(五)论文——实验结果 应高度归纳,精心分析,合乎逻辑地铺述。应该去粗取精,去伪存真,但不能因不符合自己的意图而主观取舍,更不能弄虚作假。只有在技术不熟练或仪器不稳定时期所得的数据、在技术故障或操作错误时所得的数据和不符合实验条件时所得的数据才能废弃不用。而且必须在发现问题当时就在原始记录上注明原因,不能在总结处理时因不合常态而任意剔除。废弃这类数据时应将在同样条件下、同一时期的实验数据一并废弃,不能只废弃不合己意者。实验结果的整理应紧扣主题,删繁就简,有些数据不一定适合于这一篇论文,可留作它用,不要硬行拼凑到一篇论文中。论文行文应尽量采用专业术语。能用表的不要用图,可以不用图表的最好不要用图表,以免多占篇幅,增加排版困难。文、表、图互不重复。实验中的偶然现象和意外变故等特殊情况应作必要的交代,不要随意丢弃。(六)论文——讨论 是论文中比较重要,也是比较难写的一部分。应统观全局,抓住主要的有争议问题,从感性认识提高到理性认识进行论说。要对实验结果作出分析、推理,而不要重复叙述实验结果。应着重对国内外相关文献中的结果与观点作出讨论,表明自己的观点,尤其不应回避相对立的观点。 论文的讨论中可以提出假设,提出本题的发展设想,但分寸应该恰当,不能写成“科幻”或“畅想”。(七)论文——结语或结论 论文的结语应写出明确可靠的结果,写出确凿的结论。论文的文字应简洁,可逐条写出。不要用“小结”之类含糊其辞的词。(八)论文——参考义献 这是论文中很重要、也是存在问题较多的一部分。列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉,便于查找,同时也是尊重前人劳动,对自己的工作有准确的定位。因此这里既有技术问题,也有科学道德问题。一篇论文中几乎自始至终都有需要引用参考文献之处。如论文引言中应引上对本题最重要、最直接有关的文献;在方法中应引上所采用或借鉴的方法;在结果中有时要引上与文献对比的资料;在讨论中更应引上与 论文有关的各种支持的或有矛盾的结果或观点等。一切粗心大意,不查文献;故意不引,自鸣创新;贬低别人,抬高自己;避重就轻,故作姿态的做法都是错误的。而这种现象现在在很多论文中还是时有所见的,这应该看成是利研工作者的大忌。其中,不查文献、漏掉重要文献、故意不引别人文献或有意贬损别人工作等错误是比较明显、容易发现的。有些做法则比较隐蔽,如将该引在引言中的,把它引到讨论中。这就将原本是你论文的基础或先导,放到和你论文平起平坐的位置。又如 科研工作总是逐渐深人发展的,你的工作总是在前人工作基石出上发展起来做成的。正确的写法应是,某年某人对本题做出了什么结果,某年某人在这基础上又做出了什么结果,现在我在他们基础上完成了这一研究。这是实事求是的态度,这样表述丝毫无损于你的贡献。有些论文作者却不这样表述,而是说,某年某人做过本题没有做成,某年某人又做过本题仍没有做成,现在我做成了。这就不是实事求是的态度。这样有时可以糊弄一些不明真相的外行人,但只需内行人一戳,纸老虎就破,结果弄巧成拙,丧失信誉。这种现象在现实生活中还是不少见的。(九)论文——致谢 论文的指导者、技术协助者、提供特殊试剂或器材者、经费资助者和提出过重要建议者都属于致谢对象。论文致谢应该是真诚的、实在的,不要庸俗化。不要泛泛地致谢、不要只谢教授不谢旁人。写论文致谢前应征得被致谢者的同意,不能拉大旗作虎皮。(十)论文——摘要或提要:以200字左右简要地概括论文全文。常放篇首。论文摘要需精心撰写,有吸引力。要让读者看了论文摘要就像看到了论文的缩影,或者看了论文摘要就想继续看论文的有关部分。此外,还应给出几个关键词,关键词应写出真正关键的学术词汇,不要硬凑一般性用词。你还是自己写吧==原创,没人有时间==
三个原因吧。一是盛装尿素溶液的容器未经消毒灭菌,其中有微生物,使溶液中有微生物存在。二是用于配制尿素溶液的水未经消毒灭菌,其中有微生物,或用于配制尿素溶液的尿素本身存在微生物,使溶液中有微生物存在。三是配制的尿素溶液未密闭存放,空气中飘浮的微生物进入其中,使溶液中有微生物存在。
“分离以尿素为氮源的微生物”的实验属于高中生物学选修1《生物技术实践》(浙科版)中的内容。该模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的实验课,但在实际教学中,由于受到高考要求和实验条件的限制,真正以实验形式开展教学的学校很少,对于该实验的理解也停留在了理论的层面上,缺乏实际的操作实践。本文在实验研究的基础上,结合教学实践的尝试,针对该实验中存在的一些问题进行了反思,提出了一些改进的策略。 一、实验材料的选择和处理 该实验的目的是使用含有尿素的培养基分离有脲酶的细菌和利用指示剂颜色的变化检知脲酶所催化的反应;实验的内容是从土壤中分离出能利用尿素的细菌,观察菌落数,了解它在生态平衡中的作用,并以LB全营养培养基为对照,观察全营养生长细菌的菌落数。为了获得实验的成功,首先必须正确地选择和处理实验材料。[1] (一)土样的获取 为了分离到能分解尿素的细菌,需要获取合适的土样。教材中只提到从有哺乳动物排泄物的地方获取,具体的方法并未说明,操作过程中由于实验材料获取不当很容易导致实验的失败。土壤中的微生物数量繁多、种类复杂,在富含有机质的土壤表层,有更多微生物生长。细菌适宜在中性环境的潮湿土壤中生长,且绝大多数分布在距地表约3~8cm的土壤层。因此在土壤取样时,可以从施用人畜粪便的农田等环境中选择肥沃、湿润的土壤,先铲去表层土3cm左右再取样,将样品装入事先准备好的信封中备用。 (二)制备土壤稀释液 教材中只说明了制备土壤稀释液的过程要在无菌条件下进行,实际上土样的称取也应该无菌操作,在超净台上酒精灯火焰旁进行。 在无菌条件下,称取1g土样,加到99mL无菌水的三角瓶中,振荡,即成10-2稀释液,从该稀释液中取悬液加到无菌水的试管中,经振荡制成10-3 稀释液,再依次制备10-4、10-5土壤稀释液。实验要求每次稀释后都要振荡10min,在实际教学中很难有那么长的时间给学生操作,可以适当缩短振荡时间,混匀即可。 二、尿素固体培养基的配制 该实验中分离以尿素为氮源的微生物所依据的原理是在氮源只有尿素时,这些微生物能利用尿素获得氮源而存活,其他微生物则因为缺乏氮源而死亡,因此尿素固体培养基的配制是本实验的关键。 (一)用琼脂糖代替琼脂 其他版本的教材中配制尿素固体培养基时添加的是琼脂,浙科版教材改为琼脂糖。琼脂在制作固体培养基时可作为凝固剂,但它是一种未被纯化的混合物,里面有一定量的含氮化合物。 琼脂糖是琼脂进一步纯化,去除了含氮化合物后的产物。利用琼脂糖作凝固剂,能防止含氮化合物对实验的干扰,有利于以尿素为氮源的细菌的筛选。 (二)适当降低尿素的浓度 教材中配制尿素培养基时,25mL培养基溶液中是加入了10mL含有2g尿素的尿素溶液,质量分数达到了8%,实验研究发现,经这种培养基培养长出的细菌含量很少,10-2的稀释度下也只是偶尔能看到1个菌落,高的稀释度下更难有结果出现。文献资料表明,尿素可在脲酶的作用下水解成碳酸铵进而生成氨,尿素浓度过高,产生的氨太多会导致培养基pH增大,不利于细菌生长。[2]若尿素浓度过低,产生的氨太少,酚红的显色现象则不明显。 为了确定尿素溶液的最佳比例,笔者配制了不同浓度梯度的尿素溶液进行实验,在25mL培养基溶液中分别加入10mL含有、、1g、、2g尿素的尿素溶液,结果表明,添加尿素的培养基中细菌生长较多,显色现象较明显。由此可见,适当降低配方中的尿素浓度,有利于实验效果的改善。 (三)尿素溶液的灭菌方法 尿素加热后会分解,因此不能使用高压蒸汽灭菌,一般采用的是过滤除菌法,可以使用G6玻璃漏斗或针头式过滤器过滤。教材中采用的是G6玻璃漏斗过滤的方法。玻璃漏斗使用前要先在121℃下用纸包好灭菌,使用后需要用1mol/L的HCl浸泡,并抽滤去酸,再用蒸馏水洗至洗出液呈中性,干燥后保存,操作起来非常烦琐,且过滤耗时很长。目前实验室中广泛采用的过滤处理装置为针头式过滤器。一次性针头式过滤器可与一次性注射器配套使用,过滤尿素时,一般选择孔径为μm的针头式过滤器。这种方法不需要换膜和清洗滤器,省去了复杂、费时的准备工作,使用起来快速方便。 也可以使用化学灭菌法对尿素灭菌。取麝香草酚结晶一块,在烧杯中用蒸馏水反复洗涤三次,然后置于一定量的尿素溶液中,在冰箱内保存24小时后即可使用。由于麝香草酚对霉菌的抑制力较差,故配好后应在冰箱中保存,以免受到霉菌污染而使尿素失效,同时可以长期使用。这种方法非常简便,效果也较好,在医院中经常使用。 三、稀释涂布分离法的操作 分离以尿素为氮源的微生物需要使用稀释涂布分离的方法,教材中只是简要介绍了稀释涂布的内容和程序,对于移液枪的正确使用和涂布法的操作都没有说明,对于首次使用涂布分离法的学生来说困难很大。 (一)移液枪的使用方法 在设定容量时先通过粗调将容量值迅速调整至接近自己的预想值,再将移液枪横置,水平放置在自己的眼前进行细调,慢慢将容量值调至预想值,从而避免视觉误差。需要特别注意的是,从大值调整到小值时,刚好就行;但从小值调整到大值时,需要调超1/3圈后再返回,这是因为计数器里面有一定的空隙需要弥补。在该过程中,不能将按钮旋出量程,否则会卡住内部机械装置而损坏了移液枪。将移液枪垂直插入枪头中,稍微用力左右微微转动即可使其紧密结合。 在吸取液体之前,应该先预吸取、排放三次,让吸头内壁吸附一层液膜,确保移液的精度和准度。吸液时,先将移液枪排放按钮按至第一停点,再将吸头垂直浸入液面2~4mm以下,然后慢慢松开按钮回原点。放液时,先将按钮按至第一停点排出液体,稍停片刻后,继续按按钮至第二停点吹出残余的液体,最后松开按钮,确保吸头内无残留液体。整个过程应保持慢吸慢放,避免速度太快而产生反冲和气泡,导致移液的体积不准确,同时还要注意是否会有漏气现象。 (二)涂布分离的操作 涂布分离时,若平板不干燥,会影响涂布的效果,有时会因涂布不均匀使某些部位的菌落不能分开,或在培养基上出现一层薄膜。因此涂布前可将制备好的平板预先放在培养箱里培养一段时间,待表面水分蒸发后再进行涂布。取 10-4、10-5土壤稀释液加入尿素培养基和全营养LB培养基中,右手持玻璃刮刀平放在培养基表面,将菌液沿同心圆方向轻轻地向外扩展,可以先按一条线轻轻地来回推动,使菌液分布均匀,然后再按其垂直方向来回推动,平板边缘可弧线推动。需要注意的是,涂布完成后不宜立即将培养基倒置,而应先在室温下静置5~l0min,使菌液渗透入培养基内,再将培养基倒置培养。 此外,玻璃刮刀在使用前保存在70%酒精中,使用时先将玻璃刮刀在酒精灯火焰上引燃,待酒精燃尽、火焰熄灭后,先在培养皿盖内侧稍作冷却后再进行涂布。切忌将刚刚灼烧过的玻璃刮刀立即放入酒精中,以免高温引起酒精燃烧,造成危险。更换稀释度时,需要将玻璃刮刀灼烧灭菌并更换玻璃刮刀,若由低浓度向高浓度更换,也可以不更换。因此,建议先进行10-5土壤稀释液的涂布,再进行10-4土壤稀释液的涂布,这样在使用移液枪滴加液体时可以不用换枪头,玻璃刮刀也可以不用更换,省去了许多麻烦。 四、培养时间的调整 该实验中利用酚红作为指示剂检测脲酶所催化的反应,细菌培养时间为24~48h。 酚红是一种酸碱指示剂,显色范围为~,酸性条件下显黄色,碱性条件下显红色。细菌培养后,产生的脲酶将尿素分解成氨,从而使酚红由黄变红,从而可以检测出细菌是否已将尿素分解。随着培养时间的延长,红色区域的面积越来越大,据此也可以判断细菌分解尿素能力的强弱。 实验研究发现,在含有酚红的培养基中细菌生长会较缓慢。在没有添加酚红的尿素培养基中,培养24h后即可看到明显的菌落产生;添加了酚红的培养基中,则要到48h后才能看到菌落出现,若要观察到显色反应,时间则更久,至少需要72h,甚至一周左右。因此,建议可以将培养时间相对延长至72h以后,红色也会越来越明显。 五、改进后的实验效果 根据预期的实验结果,有脲酶的细菌菌落周围应出现着色环带,但教材中的实验结果图片只能显示出两种培养基上细菌数量的不同,并没有清楚地看见红色环带,学生很难产生直观的认识。经过反思和改进后,取得了较好的实验效果
实验结果显示,在相同的稀释度下,全营养培养基中有较多菌落,尿素培养基中只有少量菌落;全营养培养基中菌落种类多样,尿素培养基中菌落种类较单一;有脲酶的细菌菌落周围出现红色环带,菌落较多的尿素培养基逐渐变红。值得注意的是,理论上尿素培养基中分离出的只有以尿素为氮源的细菌,但实际上尿素培养基中分离出的细菌不一定全都是以尿素为氮源的,有些细菌会利用其他微生物代谢的产物为氮源,如尿素分解后产生的氨就可为硝化细菌提供氮源,[3]因此还需要通过进一步的检测确定细菌的种类。 六、小结与反思 “分离以尿素为氮源的微生物”的实验教学不仅有助于学生更深入地认识微生物的利用,拓展生物科技视野,增进对生物科技与社会关系的理解,还有助于提高设计实验、动手操作等科学探究的能力。充分的实验准备和良好的实验效果是提高实验教学有效性、达成教学目标的基本途径和重要手段。 经过改良后的实验方案,既提高了实验的效率,又能取得较好的实验效果,学生们基本都能培养分离得到以尿素为氮源的细菌并观察到红色环带的现象。成功的实验结果更能激发学生学习的兴趣和动力,增强实验的自信心和积极性,提升对生物学科的热爱,有助于知识的意义建构,大大提高了实验教学的有效性。 参考文献: [1] 李其安.高中生物实验教学中存在的问题及解决策略[J].中学生物学,2012(9):13-14. [2] 窦向梅,王爱丽,郭宁宁.“分离以尿素为氮源的微生物”的实验改进[J].生物学通报,2010(11):51-53. [3] 毕诗秀.“分离以尿素为氮源的微生物”实验教学目标及组织[J].生物学通报,2013(3):32-36.
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