肠道微生物研究进展.ppt

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1、研究方向：动物营养与饲料科学研究方向：动物营养与饲料科学 消化道微生物消化道微生物石河子大学石河子大学The discovery of microorganismsThe first person to Antony van Leeuwenhock (1632-1723)吕文虎克Accurately observe and describe microorganismsThe history of MicrobiologyLouis Pasteur working in his laboratoryLouis Pasteur(1822 1895)Pasteur(1857)demonstrate

2、d that lactic acid fermentation is due to the activity of micro-organisms Pasteur(1861)conflict over spontaneous generation birth of microbiology as a science Pasteur(1881)developed anthrax（炭疽）vaccine Pasteurization发现并证实发酵是由微发现并证实发酵是由微生物引起的生物引起的彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说：学说：曲颈瓶试验曲颈瓶试验免疫学免疫学预防接种：预防接种：狂犬疫

3、苗狂犬疫苗巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：60-60-6565作短时间加热处理，作短时间加热处理，杀死有害微生物杀死有害微生物Robert Koch in his laboratoryThe recognition of microbial role in diseaseRobert Koch(1843 1910)The discovery of microbial effects on organic and inorganic matter The Russian microbiologist Winograsky discovered that soil bacteria could oxi

4、dize iron,sulfur and ammonia to obtain energy,and also isolated nitrogenfixing bacteria.Beijerinck made fundamental contributions to microbial ecology.He isolated Azotobacter（固氮菌）and Rhizobium（根瘤菌）.Alexander Fleming(1881-1955)Alexander Fleming discovered the antibiotic penicillin.He had the insight

5、to recognize the significance of the inhibition of bacterial growth in the vicinity of a fungal contaminant.抑菌试验抑菌试验 Our world is populated by invisible creatures too small to be seen with the unaided eye.These life forms,the microbes or microorganisms,may be seen only by magnifying their image with

6、 a microscope.Branches of MicrobiologyBacteriologyProtozoologyParasitologyMicrobial MorphologyMycologyVirologyPhycology or AlgologyMicrobial physiologyMicrobial taxonomyMicrobial geneticsMolecular biologyMicrobial ecology微生物参与一些有机物和无机物的变化（如自然界中微生物参与一些有机物和无机物的变化（如自然界中发生的发酵，碳、氮和硫的循环）；发生的发酵，碳、氮和硫的循环）；微

7、生物的研究：显微镜，分离和纯培养；分子生物学；微生物的研究：显微镜，分离和纯培养；分子生物学；微生物对其他生物和人类健康产生影响。微生物对其他生物和人类健康产生影响。微生物是一类繁殖快、分布广、体形微小、结构简微生物是一类繁殖快、分布广、体形微小、结构简单、肉眼看不见，必须借助于光学显微镜或电子显微镜单、肉眼看不见，必须借助于光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、几千倍甚至几万倍才能看清的微小生物。放大数百倍、几千倍甚至几万倍才能看清的微小生物。第一节第一节 微生物概述微生物概述1 1非细胞型微生物：病毒属此类非细胞型微生物：病毒属此类，最小，无细胞结构，最小，无细胞结构，须在活细胞内增殖。须在活

8、细胞内增殖。2 2原核细胞型微生物：细菌、放线菌、螺旋体、支原原核细胞型微生物：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体和衣原体属体、立克次氏体和衣原体属。此类仅有核质，无核膜此类仅有核质，无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器。和核仁，缺乏完整的细胞器。3 3真核细胞型微生物：真菌真核细胞型微生物：真菌和原虫和原虫属此类属此类。细胞核有细胞核有核膜、核仁和染色体，胞浆内有完整的细胞器。核膜、核仁和染色体，胞浆内有完整的细胞器。原核生物界（原核生物界（Procaryotae）（1）光能营养原核生物门（2）化能营养原核生物门真核微生物（真核微生物（Eucaryotic microbes）真菌(Fungu

9、s)原虫(Protozoa)病毒（病毒（Virus）艾滋病毒艾滋病毒 SARS SARS 病毒病毒 传染性软疣病传染性软疣病 水痘病毒水痘病毒 蘑菇蘑菇 孢子囊孢子囊 灰指甲灰指甲 瘤胃原虫瘤胃原虫OphryoscolexOphryoscolex 细菌细菌 人体细菌人体细菌 划线分离划线分离 细菌感染细菌感染广泛分布于自然界中，无论是高山平原、江河湖海、动植物体内外，乃至一般生物无法生存的臭氧层、海洋底和岩芯中，都有微生物存在。一、概述：肠道微生物：超过99%是细菌，数量约为1011个，5001000个种类。包括97%严格厌氧菌和3%需氧菌。肠道菌厌氧菌类杆菌属，双歧杆菌属，真杆菌属，梭形杆菌

10、属，梭状芽胞杆菌属和乳酸菌好氧菌革兰氏阳性肠细菌：大肠杆菌属和沙门氏菌属革兰氏阴性肠细菌：肠球菌、葡萄球菌和链球菌肠道微生物数量（肠道微生物数量（10101212-10-101414）体表面积微生体表面积微生物数量物数量=10=10*人体细胞数目（人体细胞数目（10101111个）个）微生物基因数量微生物基因数量=100=100*人体基因数量（人体基因数量（3.53.5万个）万个）主要包括细菌，真菌和原生动物，此外还有少数的噬菌主要包括细菌，真菌和原生动物，此外还有少数的噬菌体体瘤胃中的细菌：占瘤胃生物量的瘤胃中的细菌：占瘤胃生物量的50%50%80%80%，10101111-10-10121

11、2个个/ml/ml真菌：真菌：10103 310105 5个游动孢子个游动孢子/mL/mL。生活周期约。生活周期约24243232小小时时原虫：原虫：10105 510106 6个个/mL/mL，大小，大小4040200200m m螺杆菌螺杆菌消化链球菌属消化链球菌属肠细菌肠细菌放线菌放线菌牛棒杆菌牛棒杆菌1.1.维持肠道微生态平衡维持肠道微生态平衡平衡失调：生产性能下降和发病。平衡失调：生产性能下降和发病。正常情况下：厌氧菌为优势种群，占正常情况下：厌氧菌为优势种群，占99%99%以上。主要包括以上。主要包括拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、优杆菌等；需氧菌及兼性厌拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、优杆

12、菌等；需氧菌及兼性厌氧菌只占氧菌只占1%1%。2.2.生物夺氧生物夺氧需氧微生物，特别是芽胞杆菌消耗肠道内的氧气，形成厌需氧微生物，特别是芽胞杆菌消耗肠道内的氧气，形成厌氧环境，有利于乳酸杆菌等有益微生物生长，抑制有害需氧氧环境，有利于乳酸杆菌等有益微生物生长，抑制有害需氧菌和兼性厌氧菌的增殖，防止发病。菌和兼性厌氧菌的增殖，防止发病。3.3.生物颉颃作用生物颉颃作用有益微生物与病原微生物产生颉颃作用。抑制病原微有益微生物与病原微生物产生颉颃作用。抑制病原微生物粘附到肠粘膜上皮细胞上，随粪便排出体外。生物粘附到肠粘膜上皮细胞上，随粪便排出体外。4.4.增强机体免疫功能增强机体免疫功能提高抗体水

13、平和巨嗜细胞的活性，刺激免疫、激发机提高抗体水平和巨嗜细胞的活性，刺激免疫、激发机体体液免疫和细胞免疫，增强机体的免疫力和抗病力。体体液免疫和细胞免疫，增强机体的免疫力和抗病力。5.5.产生营养物质产生营养物质有益微生物可产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素有益微生物可产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶等，降解饲料中蛋白质、脂肪和复杂的碳水化合物。酶等，降解饲料中蛋白质、脂肪和复杂的碳水化合物。有益微生物能产生各种营养物质，如维生素、氨基酸、有益微生物能产生各种营养物质，如维生素、氨基酸、未知促生长因子等，参与机体新陈代谢，可促进动物生未知促生长因子等，参与机体新陈代谢，可促进动物生长和提高生

14、长性能。长和提高生长性能。三大类：有益菌、有害菌和中性菌。三大类：有益菌、有害菌和中性菌。机体健康与肠道内益生菌群结构息息相关。肠道机体健康与肠道内益生菌群结构息息相关。肠道菌群中不同种类之间，菌群与宿主之间，菌群、宿主菌群中不同种类之间，菌群与宿主之间，菌群、宿主与环境之间始终处于动态平衡状态，宿主表现为不致与环境之间始终处于动态平衡状态，宿主表现为不致病。病。研究指出，体魄强健的人肠道内有益菌的比例达到研究指出，体魄强健的人肠道内有益菌的比例达到70%70%，普通人则是，普通人则是25%25%，便秘人群减少到，便秘人群减少到15%15%，而癌症病，而癌症病人肠道内的益生菌的比例只有人肠道内

15、的益生菌的比例只有10%10%。四个方面：四个方面：1 1）机体因素（肠道的酸碱性，胆汁及消化酶的分泌，）机体因素（肠道的酸碱性，胆汁及消化酶的分泌，肠道的蠕动，肠道黏液的分泌，肠道表皮的脱离等）及肠道的蠕动，肠道黏液的分泌，肠道表皮的脱离等）及环境因素（压力，出差等）。环境因素（压力，出差等）。2 2）食物（可消化的食物与不可消化的纤维，药物等）。）食物（可消化的食物与不可消化的纤维，药物等）。3 3）细菌自身因素（细菌的黏附能力，繁殖能力，营养）细菌自身因素（细菌的黏附能力，繁殖能力，营养需求量，抗消化酶能力等）。需求量，抗消化酶能力等）。4 4）细菌之间的相互作用（营养竞争，相互抑制作用

16、，）细菌之间的相互作用（营养竞争，相互抑制作用，协同作用等）。协同作用等）。放线菌放线菌Herbivores 70%of dietary energy can be from microbial fermentationcf.Humans 10%核酸探针检测技术核酸探针检测技术荧光原位杂交荧光原位杂交(FI SH)(FI SH)技术技术限制性片段长度多态性标记限制性片段长度多态性标记RFLPRFLP随机扩增多态性标记随机扩增多态性标记RAPDRAPD聚合酶链式反应及相关技术聚合酶链式反应及相关技术反转录反转录PCRPCR技术技术(RT-PCR)(RT-PCR)竞争竞争PCR(c-PCR)PCR(c-PCR)AFLPAFLP标记标记RAP-PCRRAP-PCR电泳分离及其显示方法电泳分离及其显示方法溴乙锭溴乙锭(EB)(EB)染色方法染色方法聚丙烯酰氨凝胶电泳聚丙烯酰氨凝胶电泳(PAGE(PAGE分离分离)银染方法银染方法变性梯度凝胶电泳变性梯度凝胶电泳(DGGE)(DGGE)基因重组技术基因重组技术基因芯片技术基因芯片技术16S rDNA PCR1 kb16S rRNA5S rRNA2