动物微生态学课程讲义.doc

动物微生态学一、 课程的性质、地位和任务1、 微生态学是最近20年新兴的一门学科。由于抗生素的副作用，人们对绿色食品的需要，国家加入WTO后食品出口的限制，国家需要循环经济发展和生态保护和平衡，需要用微生态学的理论了和技术来解决上述问题。所以，以后将是微生态学发展的黄金时期。因此，开设该课程对于学生掌握新知识、新技术，为以后更好就业，将打下良好的基础。2、 微生态学是以生物学、生态学、微生物学为基础，研究动物机体微生态平衡、失调及微生态制剂的理论，技术，制造和使用的科学。是微生物应用专业的一门必需选修课程。3、 通过课程的教学，要求学生掌握微生态学 基本理论和微生态制剂的制备和使用方法，为今后实践工作打好基础。二、 教材：动物微生态学，何明清主编，三、 参考书：微生态学：康白，大连出版社 动物微生物学：崔保安 ，中国农业出版社四、 教学安排：总学时：本科，60学时，理论50，实验10 专科：45学时，理论35，实验10第一章 绪论重点：讲动物微生态学的概念、发展历史，了解动物微生态学与其他学科的关系、动物微生态学发展前景及微生态学的用途。要求：掌握微生态学的概念，微生态学发展历史及微生态学的用途。第一节 动物微生态学的概念动物微生态学（animail microecology），是研究微生物与微生物，正常微生物与动物内环境，动物体与外界环境三者相互关系的学科分支。（何明清）微生态学：是研究正常微生物群与其宿主相互关系的学科分支。（康白）正常微生物：动物在长期历史进化过程中形成的，对机体有益、无害、必须和不可缺少的微生物。它与机体的免疫、营养、生物屏障、生物拮抗、传染病发生有密切的关系。动物微生态学概念有三层意思：1、 研究正常微生物与动物内环境之间的关系，正常微生物是机体不可缺少的组成部分。2、 微生物与微生物之间在体内的相互平衡状态。它们之间有栖生、互生、偏生、竞争、吞噬、寄生等关系。3、 研究动物体与外界环境之间的关系。主要指与空气、水、粪尿、土壤、饲料、药物等的相互关系。综上总结，实际是微生物、动物机体和外界环境三者交互之间的关系。第二节 动物微生态学发展历史 动物微生态学重点研究正常微生物与机体内环境的相互关系。微生态学发展历史不长（1977年，德国鲁西建立了第1个微生态研究所），但是，微生态的实践应用活动历史悠久。一、 启蒙时期：远在3000多年前，我国就会制酒、酱油和醋。说明是正常微生物的作用。中医的“正气存内，邪气不干”理论，也和现在的微生态学理论一致。即正常微生物在机体内存在正常和平衡，人就不会发生疾病。说到微生物，就会想起微生物学的发展，因为微生态学的主角是微生物。（一） 细菌的发现和培养1676年，荷兰政府部门一位看门老人，列文虎克发现世界第1台放大300倍显微镜，是第1个看到细菌的人，1695年，出版了“自然界的秘密”一书。记述了细菌的形态。以后近200多年，微生物学一直停留在形态学阶段，因为，“自然发生论”阻碍着发展。法国巴氏德用曲颈瓶实验驳倒了自然发生论，又解决了葡萄酒变酸的问题，发明了狂犬病疫苗，禽霍乱、炭疽疫苗。（二） 纯培养技术的建立德国科学家柯赫，发明了固体培养基，从而分离到纯细菌。这样可对微生物进行定性、定量、定位分析。这也是微生态学技术的主要方法。可证明不同的细菌。柯赫1882年，发现了结核杆菌，我国1982年出版了纪念他的发现结核杆菌100周年的邮票。他还研究发现了霍乱弧菌，证明是消化道传染。（三） 对正常微生物群的初步认识1、法国巴氏德，认为发酵工业微生物是对人类有益的，人类必须有正常菌群。2005年法国总统希拉克决定在上海建巴斯德研究所。2、俄国梅其尼可夫，（1848-1916），他是微生态制剂的开拓者，他认为大肠杆菌是有害的腐败菌，乳酸杆菌才是对人体有益的。20世纪初，世界盛行喝酸奶热潮。（四）有益微生物对防治疾病的认识动物微生态制剂，是继人饮用酸奶后，认识到乳酸菌好处发展起来的。如70年代，国家大力发展青贮饲料，以后何明清发展用有益大肠杆菌配合乳酸杆菌，制成NY10制剂，应用于猪腹泻防治，效果明显。二、 发展时期（1980-2001）正常微生物与机体保持生态平衡，双方有利，生态失调，双方有害。（一） 抗生素的副作用 1928年，英国科学家弗蕾明发现了青霉素抗葡萄球菌菌现象，1945年大量投入生产青霉素。挽救了千万人的生命。现在，抗生素滥用的弊病越来越多。 1、菌群失调：抗生素杀死所有细菌，不分好坏，机体容易出现二重感染和定位转移。外国限制抗生素的使用，必须处方。 2、耐药菌的增加 抗生素压力下，细菌变异，耐药菌增加和产生，R因子转移，8耐，10耐细菌的出现，给传染病防治提出了挑战。 3、免疫功能下降：一些抗生素使用，本身就可降低机体免疫，如氯霉素、磺胺、卡那霉素等；其次，抗生素杀死活细菌疫苗和杀死机体非特异刺激的细菌，机体无自然抗体，以及免疫器官发育不完全。 4、抗生素使用不当，动物死亡，如草食动物马口服土霉素下痢；牛羊口服土霉素出现积食，鼓气死亡。 （二）无菌动物的饲养成功，（germ free），给有益菌提供了实验模型，同时也知道了无菌动物比正常动物更容易患传染病。 （三）现代科学技术的发展 促进了微生态学的发展：厌氧技术、悉生工程、生物工程、示踪原子、电镜技术等的使用，微生态学已经发展到细胞水平和分子水平阶段。（四） 动物微生态学观点的引入可以解释正常微生物、动物与环境三者的关系；还有什么是原籍菌群、外籍菌群。他们是生境、定位的改变。在原籍是正常，在它地是外籍菌，要出现疾病。给猪口服微生态制剂，可以防病治病。（五） 研究行业、内容和层次的增加研究微生态制剂的行业大量增加，各省都有，最近发展最多的是生态养猪。基础微生态学和特殊动物肠道的微生态研究增加。“863”科技项目，就有“生物饲料添加剂的研究”，说明微生态制剂发展前景广阔。三、 限制因素 微生态制剂的优势：研究材料表明，微生态制剂代替抗生素添加饲料，家畜提高增重11、42%，提高饲料利用率8、97%，降低发病21、56%，减少死亡9%，提高产蛋6、3%，产奶7、3%，效果明显，那为什么没有大面积推广和接受？ 原因：1、烈性传染病的大流行,人注意力在病原微生物.2、认识的片面性:大多人认为所有微生物是有害的。实际仅极少数微生物是有害，大部分微生物是有益的；人们只看到少数人患传染病死亡，没看到大部分人有正常微生物保护而健康的活着。3、方法的缺陷性:1957年德国才发明厌氧培养,发现肠道中95%是厌氧细菌. 4、微生态制剂质量和稳定性问题：厌氧菌不好培养和保存，制剂是液体或干燥品容易死亡；其次，微生态制剂还缺乏质量标准。（三株口服液的倒闭）。5、 微生态制剂疗效慢。抗生素与微生态制剂比较 抗生素 微生态制剂 速效和短效 慢效和长效 菌群失调 菌群平衡 细菌耐药 无耐药 急性传染病有效 慢性疾病有效 多系统有效 消化道有效 无发展方向 有发展方向，提倡第三节 与其他学科的关系一、动物微生态学与边沿学科的关系（一） 与生态学的关系生态学是研究生物圈与地球的相互关系的学科，即生物与环境；而动物微生态是研究微生物与机体内环境，是生态学之内的。两者层次不一样。（二） 与微生物生态学的关系 微生物生态学：微生物与环境的关系，着重环境。 微生态学：微生物与机体内环境的关系，着重生物。（三） 与悉生生物学的关系 悉生生物学是研究动物有无微生物和携带什么微生物，它作为一个研究方法，属于微生态学的范围。（四） 与病原微生物的关系 医学微生物主要研究病原微生物与致病性。 动物微生态学只研究正常微生物，并认为没有没有万能的病原微生物。（五） 与工业、土壤、环境微生物的关系动物微生态研究核心是微生物与宿主关系。其他微生物着重在某方面应用。（六） 与生理学的关系动物微生态学研究正常微生物对机体的生理作用，生理学偏重于自身的生理作用。二、动物微生态学与其他生命学科的关系动物微生态与生物化学、分子生物学、遗传学、生物工程等学科有密切关系，互相利用和渗透交叉。第四节 动物微生态学的发展前景 一、与畜牧业、水产业发展有关，现在我国畜牧业水产业产值占农业的35%以上，而发展畜牧和水产业，需动物微生态学理论和技术的支持。我国猪肉产量是世界水平2倍，蛋类已经达到世界水平，我国饲料也是世界第2大国。二、加入WTO后，面临的挑战和对策（一）畜产品水平低 猪，一头母猪一年仅提供16头小猪，美国是22，3头。奶牛，一个产奶周期我国是3000KG，USA是8000KG。蛋鸡，一个产蛋周期是12-13KG，USA是18KG。（二）动物食品污染严重1、畜禽疾病严重：畜禽死亡率一般是10%-18%；05年的四川猪链球菌病，06年夏猪的高温综合症，还有禽流感、FMD、和猪流感等。2、饲料品质低：含瘦肉精和激素超标，高砷，高铜，高锌等，三聚氢胺。3、药物残留：含抗生素、激素，引起人的中毒。4、畜禽排泄物污染环境 饲料大量使用阿散酸，高铜，二恶英、疯牛病。污染土壤和水源，影响人类及动物。（三）消费者对绿色食品的需求绿色食品：安全、无污染、无残留、营养好的食品。污染源：农药、化肥、瘦肉精、抗生素，激素，二恶英，工业废水等。机遇：由于绿色贸易壁垒，限制了畜产品的出口，为微生态制剂的发展提供了发展机遇。第五节 动物微生态学的用途动物微生态涉及范围大，应用广泛。一、认识生命本质动物机体离不开微生物，人体细胞是1013个，所携带的微生物是1014个，即微生物细胞是人的10倍。35%的微生物酶被机体利用，微生物参与机体营养，免疫和生物拮抗等。二、对疾病的认识疾病是微生态失调引起的，即菌群失调，是微生物定性定位，定量的改变，调整失调，可以防病治疗病。有的病是两种微生物合作引起的，如猪萎缩鼻炎。三、生理学检测检测正常微生物的定性，定位、和定量，就可知道动物的健康程度，但现在没这个化验，仅有血常规。四、微生态工程的建立即研制、生产出对不同疾病的有效的微生态制剂，现在这样产品少。思考题：1、 微生态学、动物微生态学、正常微生物的概念。2、 抗生素的副作用是什么？3、 抗生素与微生态制剂区别是什么？4、 微生态学发展为什么前景光明？5、 动物微生态学用途是什么？6、 微生态发展的限制因素是什么?第二章 动物微生态基础 重点：掌握微生态空间、组织的定义和层次，微生态演替和宿主转换的过程；感染、营养与微生态的关系；分子微生态的概念等。 第一节 环境微生态 概念：微生态的环境是指地球以下、细胞以上，有生命因子和无生命因子的环境。具体是指个体内系统、器官和组织细胞。 宏观生态学：是制个体以上，地球以下的各层次；环境是空气、水、岩石和地层。 一、微生态空间 空间为环境的同义语，即指微生态在机体存在的环境。 机体和微生态空间是统一体，不可分割；分5个层次。 （一）动物个体：机体所携带的正常微生物构成总生态系，下包括生态区、生境、生态点、生态位。 （二）生态区：性质相异的系统、器官，但环境相近。如消化系统，泌尿系统等各为一个生态区，他们的NM的种类和数量不同。消化系统生态区亚结构有口、胃、肠等，这些生境性质基本相似的宿主解剖系统、器官和组织就称为生态区。（三）生境：（栖息地，栖境）某种微生物居住的机体小环境；如地球是生物的生境，大肠杆菌居住的生境是大肠；生境是生态区的一段。微生物的生境分原籍和外籍，大肠杆菌生境在大肠是原籍，如果在小肠就是外籍。（四）生态点：是生境的亚结构；舌为生境，但是舌尖、舌中和舌根就是不同的生态点，就居住着不同的微生物。（五）生态位：是微生物的功能和作用在时间、空间的位置。有三维，如营养、时间、空间。口腔，表面是需氧球菌，中层是兼性厌氧球菌，底层是厌氧类杆菌。他们的作用也不一样。二、微生态组织（一）概念：是指超机体的组织结构，由不同层次组成，个体以下，细胞以上是微生态组织；个体以上是宏观生态组织，细胞以下是超微观组织。（二）微生态组织的层次（多指微生物的种类和数量）生态系：是指某部分所携带的所有微生物的统一体（有正常微生物、过路和外界微生物）。分5个层次：总微生态系-大微生态系-微生态系微群落微种群。1、 总微生态系；是指机体所携带的所有微生物。2、 大微生态系：是机体各系统的微生态系，也叫综合微生态系；如口腔大微生态系，有舌、牙、腭等微生态系。3、 微生态系：是大微生态系的亚结构，如舌微生态系。4、 微群落：是指特定的生态系中的亚结构正常微生物群，如空肠微生物群，回肠微生物群。他们在空间、功能和结构上有自己的特点。1) 结构特点：A. 定性：指微群落的丰度，即种群多，多样性好，微群落就稳定。多样性与稳定性成正比。宏观生态学也讲生物多样性才可以稳定生态平衡。人肠道中有100到400种细菌，人才不容易生病。B. 定量：总菌数测定和活菌数测定，以及不同菌的比例数。测定也可以判定机体的健康。C. 分布：是指微群落分布的面积和上中下层的微生物分布。 2）微群落的功能：A. 三流运转：物质、能量、和基因的运输和运转。（根瘤菌和豆，N细菌和C细菌，R因子，质粒）。B. 生物拮抗：正常微生物拮抗外来微生物的作用。定植抗力：机体肠道的正常微生物群对外来微生物进入的阻抗力。C. 免疫刺激：正常微生物组成的免疫屏障和刺激机体产生自然抗体（非特异抗体）。 5、微种群：是指同种微生物占据空间的统一体，是一个有机结合体，如大肠菌群，正常菌群；近似分类的科，肠杆菌科有12个属。 三、微生态组织和微生态空间的统一性 两者是统一的，微生态组织是在微生态空间上建立的。生态空间层次微生态组织层次总生态系大生态系微生态系微群落微种群个体+生态区+生境+生态点+生态位+ 四、正常微生物群 特征：A. 自然选择B. 历史形成C. 互相依赖D. 微生物结构特殊性和组织的向相性E. 对机体的益处（营养、屏障、拮抗、免疫）。第二节 微生态动力学 机体正常微生物的形成，是一个动态平衡，不是静止的。 一、微生态演替 宏观的生态演替是由环境改变引起的生物种群的改变。如地球有水，才有有机物蛋白质病毒细菌真菌真核生物动物。（一） 微生态演替：生态空间改变，引起正常微生物发生、发展和消亡的过程。（二） 微生态演替的过程1、 初级演替：又无到有的微生物阶段。如出生动物是无菌的，12小时，机体开始有菌。但是，不是稳定和正常的。2、 次级演替：生态系或群落由于自然或社会的改变，发生重组、重建的过程。A、自然次级演替：恶劣自然环境，引起正常微生物的改变。如冬天感冒多，夏季腹泻多。还有极地工作、外空飞行、移民等（水土不服）。次级演替是可以恢复的。 B、社会次级演替：人工因素造成的，如抗生素滥用、手术、农业的化肥和除草剂等。3、生理演替：机体由于生理变化引起的正常微生物变化。年轻人的双岐杆菌多于老年人。（三）演替顶峰指微生物在一定时间和空间演替后的稳定状态。顶峰的延长，就是自稳状态。分生理性顶峰：机体生理功能正常时的微生物群。微生物群也是正稳定的时期。病理性顶峰：机体功能异常时的微生物群。如慢性顽固腹泻，是有葡萄球菌引起的。母猪临产前的干结粪便。生理性顶峰的特点：A、 种群多：微生物多样性高。B、 微生物质量增加。C、 负反馈占主导。顶峰前期是正反馈。D、 生理功能最佳。营养、免疫、拮抗等。E、 高度结构化和复杂化程序。此时有多自由能即潜能储存，并处低熵状态。熵是热力学的第2定律；低熵是没有作功而消耗的最小热量；对微生态来讲，是微生物群消耗能量少，是最佳能量使用状态。F、 顶峰是演进不是衰退。更趋于稳定合理。二、宿主转换=易主（微生物宿主转换） 是机体正常微生物的动态表现。不同宿主有各自独特的正常微生物群。没绝对统一的正常微生物群，只有具体的正常微生物群。如甲种动物的正常微生物到乙种，是易主，会引起发病。 （一）转换方向外环境微生物内环境转换，经常发生；内环境微生物外环境是少数发生。如植物微生物草食微生物食肉动物微生物人。（二）转换方式：一般同种动物之间转换几率大。1、虫媒传播：经虫咬可传播微生物，如节肢动物。蚊子传播乙脑，虱子跳蚤传播立克次氏体（斑疹伤寒）。著名细菌学家秦瑟说：拿破仑进攻俄国，是被一只虱子打败的。士兵患病的原因。其次，附红细胞体病也与节肢动物口咬有关。2、经口方式：病从口入，大量消化道传染病是经口传播的。霍乱、乙肝。西方是分餐，卫生。（三） 转换的结局 正常微生物是指一定宿主和一定位置存在的微生物群，也可以叫原籍菌群；相反叫外籍菌群。外籍可以适应环境、抵抗免疫和生物拮抗，即可转为原籍菌群，如婴儿出生是无菌的，后来是外籍菌定植，变成原籍菌。 结局是微生物与宿主生态平衡（健康带菌）；生态失调（机体发病）；生态崩溃（机体病重，微生物群死亡）。（四）转换的意义认识正常微生物的功能，认清了致病微生物的本质。1、正常微生物的本质：正常微生物是特定宿主、特定部位的某种微生物。如果发生转换，就会致病。如猪瘟病毒对鸡不致病，对猪致病。2、致病微生物的本质：地球上没有真正万能的致病微生物，都是发生了易主、易位造成的。他们都有自己不易感的宿主，即他们是不易感动物的正常微生物。如SARS是果子狸的正常微生物，AIDS是绿猴的正常微生物。如流感，猪是天然带毒者；鸭是禽流感的携带者。轮状病毒成人带毒者多，引起腹泻的很少。 三、定位转移 叫易位 （一）定义：定位是指微生物在体内定居或定植的位置。定位转移：指微生物有原籍生境转移到外籍生境。 （二）定位转移机制 1、定植或定居：（要有定植的条件和结构），是微生物在机体内生存落脚的位置。1) 适宜的生态空间：即特定位置、特定结构适宜特定微生物存在。如皮肤上的微生物和口腔微生物是不同的，也不可能交叉定植。2) 黏附性：细菌有菌毛、糖须，真菌有类绒毛，病毒有刺突。如致病大肠杆菌有K抗原，是菌毛，和小肠绒毛结合。流感病毒的血凝素H，可以黏附上呼吸道细胞。2、繁殖性：第1步是定居，第2步是繁殖，并形成优势菌群。3、拮抗性：生态空间是有限的，只有在相互拮抗中胜出的微生物，才能易位。4、易位的双相性：肠道里先是兼性厌氧细菌，然后才是厌氧细菌。是逐步过度的。（三）定位转移的诱因 两个方面，微生物和宿主 1、宿主方面1) 免疫力低下应用激素，同位素，免疫抑制剂。2) 外科手术和物理因素脾脏切除，附红细胞体病。3) 化学因素：胃酸分泌，胰腺分泌（热干面，高蛋白）。2、微生物方面1) 抗生素使用，杀死多少无故正常微生物，耐药菌取代。2) 遗传因素，细菌耐药因子（r）的转移，还有黏附因子和产毒因子。（四） 定位转移的分类：1、 老区转移：正常微生物定居的地方，如消化道。（1） 横向转移：水平转移，如消化道转移呼吸道。（2） 纵向转移：表面到深部，表皮到肌肉；上呼吸道到下呼吸道。2、 新区转移：新区：无菌组织血液、内脏、组织。（1） 血行感染：微生物进入血液，多为病危。（2） 远隔脏器转移：肠道细菌到呼吸道或腹腔。第三节 感染微生态一、感染与免疫的概念：传染病的概念：病原微生物进入机体，生长繁殖，引起机体的病理过程。微生态学感染概念：是原籍微生物发生易主、易位的结果。免疫：机体识别自我和非我抗原、维持自身内环境稳定的一种功能；分特异性和非特异性免疫。二、内源性感染的流行环节外源感染的环节：传染源；传播途径；易感动物。内源感染的环节：贮菌库；易位途径；易感生境。（一） 贮菌动物和贮菌库机体主要贮菌库：口腔、呼吸道、消化道、泌尿生殖道、皮肤。这些地方释放原因菌，引起感染。（二）易位途径一般由血液、淋巴传播，其次是外科手术。（三）易位生境 1、受损的组织和器官 2、全身健康状况欠佳：营养、免疫、疲劳、应激、抗生素。三、非特异免疫在抗感染中的作用 组成：宿主的屏障结构，吞噬细胞、正常组织、体液中抗微生物物质及炎症反应。(一) 屏障作用1、 皮肤和粘膜（1） 角质化的皮肤机械阻挡作用，破损皮肤容易感染。（2） 分泌出杀菌物质：乳酸、脂肪酸、溶菌酶。（3） 表皮正常微生物的拮抗作用。2、 血脑屏障：由软脑膜、脉络丛、脑血管及星状胶质细胞组成，阻挡病原微生物和毒素。幼儿容易得脑炎。3、 血胎屏障：猪、马胎盘上皮绒毛膜有6层、牛羊5层，可阻挡微生物和IgG抗体的进入。人体胎盘仅有三层，所以胎儿可以得到抗体。（对家畜，产出胎儿，没吃初乳无抗体，测出抗体，以为是胎儿感染。）怀孕早期，绒毛膜发育不全，容易感染。（二） 吞噬细胞的作用 有游走的：中性粒细胞、单核细胞。有固定的：肺叫尘细胞、肝叫枯否氏细胞、神经叫小胶质细胞、血管叫内皮细胞，都称巨噬细胞。吞噬细胞有溶菌酶等杀菌物质，吞噬分完全和不完全吞噬。（三）体液的作用：血液、淋巴液中均含有非特异性杀菌物质。 1、补体：血清中含有的一组具酶活性、无特异性作用的蛋白质；只有抗原抗体复合物可以激活，有补充抗体的作用。2、溶菌酶：乳汁、唾液、肠液、蛋清中含有溶菌酶，可破坏G+菌粘肽的-1、4糖苷键。3、-溶解素：血清中一赖氨酸多肽，破坏G+菌没溶菌酶强。4、干扰素：对病毒起作用。a、非特异抗病毒蛋白质；b、由微生物感染产生；c、白细胞产生；同种动物可以使用。（四）特异性免疫：分体液免疫和细胞免疫。 非特异性免疫为第一道防线，特异性免疫为第二道防线，两者是互相补充的。四、原籍菌群的作用原籍菌群：也叫固有菌群，是一些细菌经常可以在机体分离到，数量多。反之，不能经常在机体分离到的细菌叫过路菌。肠道中的乳酸杆菌，半截植于细胞内，半截在外，所以固有存在，不容易排出。其次，组织结构和细胞的特殊结构的对应结合，如：肠道绒毛、隐窝、糖被和细菌的菌毛等。更多的病毒是正常病毒群，嵌合于机体基因上，机体抵抗力下降，或诱导才释放出来。四、 生态制剂在抗感染中的作用科学实验证明，将健康鸡粪口服一日龄小鸡，再给沙门氏菌，可以抵抗。CE培养物：叫竞争排斥培养物（competitive exclusion culture），是用于排斥其它病原菌的天然菌群及培养物。如把正常大肠杆菌和乳酸杆菌混合物先给动物口服，可抗沙门氏菌。消化道防治的微生态制剂有：整肠生、促菌生、金双岐等。生殖道用有宫康素（乳酸杆菌和粪链球菌）。第四节 营养微生态一、 胃肠道菌群与动物代谢的关系（一）单胃动物与反刍动物消化道正常菌群1克瘤胃内容物，微生物含10712个，多为无芽胞的厌氧菌。（二）微生物与代谢的关系 通过悉生动物模型研究，正常微生物参与宿主营养消耗、合成和吸收。1、菌群对能量和脂类代谢的调控 母猪饲料中加酵母菌等培养物，为母猪多提供30%能量，并提高营养的利用和产奶量。 益生康（用于改善禽畜肠道免疫力的益生康饲料添加剂及工艺，按重量配比的蜡样芽胞杆菌粉份，干酪乳杆菌粉份，屎肠球菌粉份，酿酒酵母菌粉份混合而成；上述种菌经分别发酵，离心分离菌体，下干燥或冷冻干燥获得干燥菌粉，按比例添加到玉米粉或麦麸粉中，喂养禽畜能调节肠内菌群，提高饲料利用率，增重效果明显，增强动物免疫力。申请日：2006年03月01日公开日：2007年09月05日授权公告日：申请人/专利权人：大连森佰澳科技有限公司申请人地址：辽宁省大连市高新技术园区高新街3号305室森佰澳科技有限公司发明设计人：康白;袁杰利）益生康添加饲料，喂高能量的鸡，不拉稀、生长快、无臭味；对照鸡拉稀不止，粪奇臭无比。提高了饲料利用率，血中胆固醇也降低了。2、细菌对碳水化合物的分解 （1）糖分解：鉴定细菌。 （2）分解淀粉：微生物产生淀粉酶：乳酸菌和霉菌。 （3）纤维素分解：主要是纤维素分解细菌粘细菌、梭状芽胞杆菌、类杆菌等瘤胃细菌。 （4）果胶分解：芽胞杆菌和梭状芽胞杆菌-沤麻，果汁浑浊与果胶有关。 （5）产生挥发性短链脂肪酸醋酸，丙酸，丁酸等，进入TCA循环，以能量消耗。3、细菌对蛋白质的分解 （1）细菌产生蛋白酶 蛋白酶可以使蛋白质-多肽-aa。洗衣粉中的酶为碱性蛋白酶。 普通鸡可以利用尿素，牛一天可以利用20克尿素育肥。微生态制剂可以减少空气氨味。 土著人吃甘薯，也可以健康，说明肠道中固氮菌的作用。无菌家兔盲肠中蛋白氮是30%，正常兔子盲肠蛋白氮是80%，说明微生物合成了蛋白质；如果饲养缺乏营养，家兔会吃自己的软粪。草鱼吃草可以肥，也是吃自己粪便获得营养。 饲料外界微生物发酵1、3、5天，蛋白质可以增加8、05%，13、5%，16、3%；18种氨基酸增加20%。 （2）细菌对氨基酸的分解和氮素循环 微生物可以脱氨、脱羧及参加氮循环。所以微生态制剂可以治疗肝昏迷，即可以把氨合成为蛋白质或尿素。4、细菌合成维生素B，维生素K 无菌动物缺乏合成维生素的能力，所以口服大量抗生素，应该补充多种维生素。尤其是猪病。5、细菌对矿物质元素的利用 双岐杆菌可以促进多种矿物质元素的吸收：钙、铁、镁、锌等，酵母菌可以富集微量元素-添加剂。6、细菌对酶的合成及活性调节微生物产生多种酶：水解酶、发酵酶、氧化还原酶等。酶制剂就由微生物产生。二、原籍菌群与动物免疫的关系（一）原籍菌的抗原类属 原籍菌不引起机体免疫排斥，即机体不产生抗体。如类杆菌注射体内，不产生抗体。（二）宿主低反应 双岐杆菌不产生抗体，可能是早期进入机体，使机体免疫机制灭活；先入为主。（三） 自然抗体：血清中有对原籍微生物低水平的抗体；原因：1、原籍变外籍菌；2、食物中相同抗原。（四） IgA对原籍微生物的保护。 粘膜、分泌液中的IgA，对原籍微生物有保护作用。第五节 分子生态学一、分子生态学概念 指细胞以下，分子以上的生态学。即指细胞内生物活性分子与分子环境的生态学。 层次：宏观生态学：生物与地球。 微生态学：微生物与机体。是机体以内，细胞以上的环境。 分子生态学：细胞以下，分子以上的生态学。二、分子生态学的提出和发展 （一）提出产生的原因 1、分子生物学技术的发展，提供了有力的技术支持。 2、病毒的生态环境，正常病毒的发现。 3、细胞生物学的发展。 （二）分子生态学与微生态的比较分子水平的生态学，是分子环境。微生态学是细胞水平的生态学，是机体内多细胞的生态学。两者既独立又互相依赖；如免疫细胞，细胞因子；细菌和噬菌体。三、分子生态学的任务、研究对象和研究范畴 （一）任务：研究生物活性分子环境和分子的网络性，即研究生理平衡态和病理失调态的分子机制。 （二）对象：研究生物活性分子的生态规律，即DNA，病毒、蛋白质分子的活动规律。 （三）研究范畴： 1、分子生态学技术 2、分子种群生物学 3、分子环境遗传学 4、分子适应、生理适应。 即从分子水平探讨物种起源、机体健康与发病的原因。四、分子生态学的研究方法 （一）DNA 水平的研究：有DNA指纹图谱、PCR扩增、16SrRNA等方法测定物种起源、分子大小和鉴定。 （二）蛋白质水平研究方法：有免疫方法和电泳方法，可测定不同分子量的蛋白质。五、分子生态学所涉及的几个领域 （一）免疫分子生态学免疫细胞、抗体、细胞因子等三者是一个统一体，而他们之间的联系是分子信息。（二）病毒分子生态学：是用分子生态学的观点研究病毒。 1、病毒对宿主细胞微环境的适应性。 分适应细胞（允许）和不允许细胞：如非洲淋巴瘤病毒（IBV），在人体只有1/10基因表达，未有病毒产生；当感染淋巴细胞时，可引起恶性淋巴瘤。还有伪狂犬病毒、马立克病毒都是潜伏于细胞内，没有抗体时就释放出来发病。2 、影响病毒致病的因素：1) 外界因素：气候、营养、理化因素。2) 宿主：遗传、免疫、年龄。3) 细胞：细胞种类、受体、酶类。4) 病毒：毒力、剂量、变异。3、病毒的致肿瘤机理逆转录病毒多引起肿瘤，逆转录病毒酶无修正作用，容易出错；RNADNADNA细胞整合。如果病毒中有肿瘤基因，感染细胞可以引起肿瘤。鸡肉瘤病毒就是RNA肿瘤病毒。 （三）肿瘤分子生态学癌基因有2种：细胞原肿瘤基因，在正常细胞存在，当环境改变时，可以表达肿瘤。 病毒癌基因：即病毒中有癌基因，病毒感染可引发癌症。 细胞内癌变和抗癌是动态平衡。Sir基因：猴肉瘤基因，但也参与血小板的生成。Ras基因：白血病、宫颈癌、肝癌基因成分，但是，ras在酵母菌、果蝇、哺乳动物存在；人仅少数存在；没ras基因，酵母菌不生长。Aids病毒长期潜伏人细胞基因中，受活化或激发导致免疫缺陷。（四）微生物分子生态学1、概念：是运用分子生态学的观点研究微生物区别：微生态学：宿主机体以内，细胞以上的生态学。 微生物生态学：微生物与周围环境关系的科学。 微生物分子生态学：用分子生态学观点研究微生物。2、微生物对环境的适应 微生物在环境中要适应各种环境因子：温度、辐射、气压、酸、磁性、空间等；基因也改变。 环境因素也影响微生物的基因分子:高温、紫外线、耐药因子、质粒；微生物基因改变才可以适应环境。六、分子生态学的应用（一）医学上的应用1、疾病发生的机理 克山病：地方性流行心肌炎。它的发生于柯萨基B4病毒、缺硒元素都有关系（动物缺硒是白肌病）。白喉杆菌感染噬菌体才可以产生白喉毒素；霍乱弧菌的VP1噬菌体可编码一种纤毛基因，有助于定植肠内。沙门氏菌主要毒力基因SP1TSS和SP2TSS，它们是由噬菌体携带转入细胞内的。2、疾病诊断的应用PCR是鉴定微生物基因的方法来确定病原的。IBDV（法氏囊病）在不同禽类存在，它们的核酸一致，结构蛋白不一致，说明了变异。H5N1，禽流感感染严重，H5N2感染较轻。3、治疗疾病的应用a-干扰素可治疗干细胞白血病，是影响膜蛋白的改变。还有转移因子、植物血凝素等。（二）分子适应中的研究 乳酸脱氢酶有Ba，Bb，不同地区人们携带不一样，Bb北方多，是20活性高；Ba南方多，30活性高。适应北方人喝酒不过敏多。（三）种群生物学研究应用 DNA标记或蛋白质标记，便于研究种群的来源特征。（四）微生物种群的鉴定和检测 16SrRNA为染色体外的遗传物质，比较保守，不容易变异；现已经广泛用于微生物的鉴定。 如：附红细胞体，过去分在立克次氏体，现在属于支原体。现对志贺氏菌16SrRNA鉴定，发现与大肠杆菌相同。（五）在生物多样性研究中的应用 1、物种多样性分析：形态多样性，染色体多样性、蛋白质多态性和DNA多态性。 2、种群生存力的分析，近交有衰退的现象。（六）濒危动物的保护 2亿年来，27年消失一种植物，100年消失90种动物。1992年，我国也签订了“生物多样性公约”153个国家已经签订。 基因保护，以后可以进行克隆动物。（七）转基因风险的评估基因食品是否安全，基因大豆现仅用于饲料和榨油。防止转基因产品释放到大自然中。七、分子生态学的发展趋势为新型学科，各学科交叉渗透而同时发展。思考题：1. 微生态空间的定义和层次是什么？2. 名词：定植抗力；三流运转；微生态演替；演替顶峰；易主；定位转移；老区转移；新区转移；新区转移；横向转移；纵向转移；感染；外源、内源感染；免疫；CE培养物。3. 演替顶峰的特点是什么？4. 胃肠微生物有何营养作用？5. 原籍微生物的免疫作用有哪些？6. 什么叫分子生态学？与微生态学有何区别？7. 分子生态学涉及领域是什么？8. 分子生态学应用是什么？第三章 正常微生物群重点：掌握正常微生物群的概念、演化、组成、标准及与生理代谢的作用。第一节 正常微生物的概念正常微生物是正常机体内外携带的一层不引起致病的微生物，又称原籍菌群或固有菌群，它们对机体无害、有益、必须和不可缺少。不同生物、不同部位有不同的正常微生物，它们是长期历史进化、自然选择、与宿主适应形成的动态平衡关系。如果临时环境改变，这种动态平衡会打破，出现失调的病理现象。第二节 正常微生物群的演化一、 自然选择对微生物的影响生物变异以适应环境，抗生素存在，才有耐药细菌。细菌特殊结构:芽胞、荚膜、鞭毛等特殊结构随环境改变而变异。核酸的G/C值大小，与耐热有关。二、共生关系的演化过程多生物共生存的关系是稳定的关系，如大自然的平衡。（一）共生发生在地球上出现生命以后 1、生物之间从少到多，从不接触到接触。 2、定植调节：环境条件，肠道粘膜、氧环境、细胞结构等都是进化随环境改变的。 3、外共生到内共生，体外细菌到体内细菌。 4、真核细胞的起源：真核细胞核糖体是80s，原核细胞核糖体为70s，但真核细胞的线粒体是70s；即真核细胞吞噬了细菌，变成了线粒体。人体不少细胞包含许多正常病毒基因-原因是什么？（二）共生关系出现于生命开始的同时许多人体基因隐藏着病毒基因序列，即细胞是大生物，病毒是小生物，大细胞与小病毒生物共生关系，即正常病毒。第三节 正常微生物群的组成动物出生后，就被包围于微生物群的环节中。人体细胞为1013个，所携带的微生物为1014个。人体所携带微生物总重是1271克，肠道是1000克，肺是20克，口腔为20克，鼻中10克，眼中1克，阴道20克，皮肤200克。（一些真菌生长于皮肤内，如脚气，灰指甲）。第四节 正常微生物的标准机体生来接触大量微生物，有过路细菌，也有常在固有菌，但要符合以下标准：1、 绝大部分厌氧条件生长。2、 成年动物长存，并生长于特定区域。3、 演替定植，保持一定群落水平。4、 对宿主健康有益，具免疫、营养、生物拮抗和生长刺激作用。 第五节 正常微生物的生理代谢微生物的生理代谢和机体生理代谢一样原理，主要类型有：一、 分解代谢与ATP的产生（一） 自养型细菌ATP的产生微生物的所需能量是ATP，和细胞一样；所以，微生物活动需要ATP，即合成代谢；微生物分解代谢产生ATP。1、 光合自养细菌ATP的产生：光能转移到ATP。主要是藻类和光合细菌。2、 化学自养型细菌ATP的产生：化能氧化无机物产生ATP。（二） 异养型细菌ATP的产生 通过氧化有机物而产生ATP：糖、脂、蛋白质的代谢均有ATP的产生。二、合成代谢（一）CO2的固定：有自养和异养细菌，多光合细菌。（二）脂肪的合成：和一般生化反应一样，从乙酰COA开始。（三）糖原合成：细菌细胞积累多余碳源，合成糖原。（四）氨基酸合成：同人体生物化学反应一样。（五）蛋白质合成：和生物合成蛋白质顺序一样。三、酶的合成与调节（一）酶合成：乳糖诱导酶大肠杆菌。（二）酶活性的调节1、酶变构调节。2、竞争抑制与非竞争抑制。思考题：1、 正常微生物的概念。2、 正常微生物的标准是什么？3、 正常微生物的生理代谢要点的什么？第四章 正常微生物群与微生物重点：要求学生掌握微生物之间的8种关系的概念各种微生物之间有着多种相互关系，主要是正性相互关系和负性相互关系，这些关系维持了微生态系统的动态平衡。第一节 微生物种群内个体的相互关系协作：正性相互关系，如致病微生物相互协作，致病作用加强。竞争：负性相互关系，微生物对营养、光线、氧气、栖息地等的竞争。这些关系在低密度时不表现出来。第二节 微生物种群间的相互关系 一、中立：两种生物在同一环境不发生影响。 如：营养需要不一致；静止状态；低密度的微生物群等属于中立。芽胞为中立，繁殖体高密度时为竞争。 二、栖生：（单利共生），两种生物，一方受益，一方不受影响。 如：需氧细菌和厌氧细菌；前者消耗氧气，为后者造成厌氧环境。 海藻为细菌提供生存场所，细菌为海藻提供生物素。 金黄葡萄球菌为嗜血杆菌提供嗜血因子； 真菌分解纤维素为糖，细菌可以利用糖。 H2S有毒性，可被利用H2S的细菌去除。 栖生链：共同代谢，如一细菌分解糖为酸，酸又被另一细菌利用产生甲烷，甲烷被又一细菌利用。 三、互生：两种生物在一起，互相受益。 海藻与附生菌； 粪链球菌使精氨酸变为鸟氨酸，大肠杆菌使鸟氨酸变为丁二胺，它们单独无此作用。 地衣为真菌，它与蓝细菌共生，蓝细菌光合作用为地衣提供有机营养，地衣为蓝细菌提供有机酸和矿物元素。四、助生：一种生物有助于另一生物生长。（互惠共生）。天麻与密环菌，密环菌有助于天麻生长。草履虫和立克次氏体为内助生关系，含立克次氏体的草履虫有杀伤力。含温和噬菌体的白喉杆菌才产生白喉毒素。 五、竞争：（拮抗共生）：两种生物为能源、空间争夺现象。 分竞争排斥和和平共处；如原籍菌群排斥外籍菌群；机体的生态平衡是先需氧细菌生长，后是厌氧细菌生长，然后分开居住。 六、偏生（单害共生）：两种生物，一种生物抑制另一种生物。 真菌产生抗生素抑制细菌（实际是细菌生长快，争夺营养）。 酸奶和酸菜的保存，都是因为乳酸杆菌产生的酸，抑制了其他细菌。七、寄生：有寄主和寄生物组成。内寄生：噬菌体，立克次氏体、衣原体都是细胞寄生。外寄生：噬菌蛭弧菌，是细菌的外寄生，它产生有毒物质，细菌死亡。八、吞噬：一种生物吞噬另一生物。 吞噬者：原虫、海藻、真菌。 被吞噬者：细菌、病毒、真菌。有不完全吞噬，叫共生现象。思考题：微生物之间的八种关系是什么？各个概念是什么？ 第五章 正常微生物与机体内环境 重点：1、掌握微生物与机体内环境在分子、细胞、和组织水平上的关系。 2、正常微生物与机体营养吸收的关系。 3、正常微生物与机体免疫的关系。 4、生物拮抗与生态平衡。 第一节 正常微生物群与机体内环境的统一性统一性是指：微生物与机体分子、细胞、组织都为统一协调的关系。一、分子水平上正常微生物与机体的关系（一）质粒：染色体外的DNA，可以自我复制金黄葡萄球菌产生表皮剥脱毒素，以及白喉杆菌产生白喉毒素与噬菌体和质粒的感染有关。（二）温和噬菌体 细菌和真菌的病毒 应该说温和噬菌体也属细菌和真菌的正常微生物群，因为它们的基因整合在细菌染色体上，并可遗传下代；当外界环境改变，可变为毒噬菌体。 二、细胞水平上正常微生物与动物的关系细胞水平上存在有正常病毒；凡有细胞的地方都有病毒存在。（一）病毒裂解细胞的条件性微生物致病是有条件的，无条件致病的微生物没有，主要需要易感动物。疱疹病毒是一个无处不在的潜伏病毒，正常人都有，平衡的原因：机体自然抗体、干扰素、机体健康等。抵抗力下降时，疱疹病毒转化为致病：牙龈炎，口腔炎，皮炎和癌。甲型疱疹病毒伪狂犬病毒，长期潜伏猪神经细胞，疫苗抗体使其不发病，但没去除病毒。马立克病毒也属疱疹病毒，疫苗抗体压制其不出现肿瘤，也不能消灭病毒。微生物不致病是必然的，致病是偶然的。1979年，向近敏教授提出正常病毒群的概念：“现在已经证明有许多种内源性病毒，都是以这种潜伏状态存在，形成了所谓的正常病毒群的概念，疱疹病毒的潜伏阶段，就是正常病毒群的阶段”。向近敏姓名:向近敏籍贯:湖北汉川职业:医学病毒学专家【任务简介】 年毕业于贵州军医学校。年加入中国共产党。曾留学美国。年回国。历任中国科学院武汉分院微生物研究所副研究员，湖北医学院教授、病毒研究所所长。长期从事病毒学的教学与研究工作，尤对脊髓灰白质炎病毒、流行性出血热病毒、疱疹病毒等有研究。年在国内首先开展单纯疱疹病毒与宫颈癌的关系的研究，并对单纯疱疹病进行分型。著有组织与细胞培养、基础免疫学、病毒与肿瘤、医学病毒学等。向近敏，男，湖北汉川人。年毕业于贵州军医学校。历任中国科学院武汉分院微生物研究所副研究员，湖北医学院教授、病毒研究所所长。著有组织与细胞培养、基础免疫学、病毒与肿瘤、医学病毒学等。93岁完成巨著分子生态学 。（二）内源性病毒 逆转录病毒RNA是整合在细胞基因上，理化因素诱导出来，也是正常病毒。三、组织水平上微生物与宿主组织的关系正常微生物分外籍和原籍菌，它们与细胞的接触和粘附是不同的，原籍