动物肠道微生态环境与微生态营养.ppt
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1、现在学习的是第1页,共57页主要内容主要内容本章概述本章概述1动物微生态营养原理动物微生态营养原理2动物微生态环境的调控动物微生态环境的调控3本章小结本章小结4现在学习的是第2页,共57页第一节第一节 本章概述本章概述v19771977年,联邦德国年,联邦德国Voeker RusehVoeker Ruseh博士首先提出博士首先提出“微生态学微生态学”这一术语,并在德国建立起世界这一术语,并在德国建立起世界上第一个微生态学研究所。上第一个微生态学研究所。v此后,微生态学以生命学科中的一门独立学科此后,微生态学以生命学科中的一门独立学科迅速发展起来,越来越显示出它的重要性。迅速发展起来,越来越显示
2、出它的重要性。v如今,国内外对微生态学基础理论和应用的研如今,国内外对微生态学基础理论和应用的研究都取得了较大的进展。究都取得了较大的进展。v微生态学即微观生态学,是微生态学即微观生态学,是“研究正常微生物研究正常微生物的结构和功能,以及其与宿主关系的学科的结构和功能,以及其与宿主关系的学科”。微生态学的发展历程微生态学的发展历程现在学习的是第3页,共57页第一节第一节 本章概述本章概述v动物微生态营养是研究动物微生态环境与动物动物微生态营养是研究动物微生态环境与动物营养之间关系的一门科学。主要研究内容如下:营养之间关系的一门科学。主要研究内容如下:v动物微生态营养原理,涉及动物消化道微生动物
3、微生态营养原理,涉及动物消化道微生态系统、动物胃肠菌群对营养物质的代谢及微态系统、动物胃肠菌群对营养物质的代谢及微生态平衡失调与动物健康等。生态平衡失调与动物健康等。v动物微生态环境的调控,涉及营养、微生物动物微生态环境的调控,涉及营养、微生物饲料添加剂和滑雪益生素对动物微生态环境的饲料添加剂和滑雪益生素对动物微生态环境的调控原理。调控原理。动物微生态营养的研究内容动物微生态营养的研究内容现在学习的是第4页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理动物肠道微生物与营养物质之间存在互作关系动物肠道微生物与营养物质之间存在互作关系一方面,微生物在动物胃肠道中直接参与动物饲料一方面
4、,微生物在动物胃肠道中直接参与动物饲料的消化过程,微生物分泌的酶通过分解饲料中的非的消化过程,微生物分泌的酶通过分解饲料中的非淀粉多糖等物质释放出可被动物吸收的营养成分,淀粉多糖等物质释放出可被动物吸收的营养成分,并能合成某些维生素和氨基酸。并能合成某些维生素和氨基酸。另一方面,微生物也消耗动物胃肠道的营养物质来另一方面,微生物也消耗动物胃肠道的营养物质来满足其菌群增殖的需要,并降低某些饲料成分的营满足其菌群增殖的需要,并降低某些饲料成分的营养价值。养价值。现在学习的是第5页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理一、动物消化道微生态环境一、动物消化道微生态环境(一)反刍动
5、物消化道菌群(一)反刍动物消化道菌群 在在反反刍刍动动物物消消化化道道,特特别别是是瘤瘤胃胃内内栖栖息息着着复复杂杂、多多样样的的微微生生物物,包包括括瘤瘤胃胃原原虫虫、细细菌菌和和厌厌氧氧真真菌菌,还还有有少少数数噬噬菌菌体体。其其中中,反反刍刍动动物物瘤瘤胃胃内内细细菌菌的的种种类类繁繁多多,也也是是瘤瘤胃胃中中数数量量最最多多的的一一种种微微生生物物。在在1g1g瘤瘤胃胃内内容容物物中中,细细菌菌数数为为10107 7-10-101212个个。而而肠肠道道细细菌菌具具代代表表性性的主要为乳酸菌、双歧杆菌和肠杆菌等。的主要为乳酸菌、双歧杆菌和肠杆菌等。现在学习的是第6页,共57页第二节第二
6、节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理一、动物消化道微生态环境一、动物消化道微生态环境(二)猪的消化道菌群(二)猪的消化道菌群 胃胃酸酸有有杀杀菌菌作作用用,大大部部分分外外来来菌菌都都可可被被杀杀死死。猪猪胃胃内内生生存存的的菌菌主主要要是是耐耐酸酸菌菌,如如乳乳酸酸杆杆菌菌等等。猪猪肠肠内内菌菌群群大大致致分分为为三三类类,即即乳乳酸酸菌菌、厌厌氧氧菌菌和和需需氧氧菌菌。据据报报道道,成成年年猪猪的的粪粪便便菌菌群群总总数数在在10101010个个/g/g以以上上,并并以以消消化化球球菌菌、螺螺旋旋体体等等厌厌氧氧菌菌占占绝绝对对优优势势,它它们们和和乳乳杆杆菌菌共共同同构构成成猪猪肠肠
7、道道绝绝对对优优势势菌菌群群;其其次次为为双双歧歧杆杆菌菌、巨巨球球形形菌菌,其其菌菌群群总总数数在在10108 8-10-109 9个个/g/g;而链球菌、肠杆菌科一般为;而链球菌、肠杆菌科一般为10107 7-10-108 8个个/g/g。现在学习的是第7页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理一、动物消化道微生态环境一、动物消化道微生态环境(三)鸡的消化道菌群(三)鸡的消化道菌群 鸡鸡嗉嗉囊囊内内乳乳杆杆菌菌构构成成最最优优势势菌菌群群(10109 9个个/g/g),链链球球菌菌和和肠肠杆杆菌菌也也有有附附植植。腺腺胃胃、肌肌胃胃、小小肠肠和和嗉嗉囊囊内内菌菌群群类
8、类似似,仅仅细细菌菌总总数数有有差差异异。盲盲肠肠内内各各种种厌厌氧氧菌菌显显著著增增殖殖,总总菌菌数数达达10101111个个/g/g,双双歧歧杆杆菌菌、消消化化链链球球菌菌等等是是绝绝对对优优势势菌菌群群,其其次次为为乳乳杆杆菌菌(10108 8个个/g/g),而链球菌和肠杆菌为而链球菌和肠杆菌为10107 7-10-108 8个个/g/g。现在学习的是第8页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理Click to add TextClick to add TextClick to add TextClick to add TextClick to add TextCl
9、ick to add Text一、动物消化道微生态环境一、动物消化道微生态环境(四)其他动物消化道菌群(四)其他动物消化道菌群兔兔 盲盲肠肠粪粪便便中中以以杆杆菌菌占占绝绝对对优优势势,其其次次厌厌氧氧弯弯曲曲杆杆菌菌、消消化化球球菌菌等等菌菌数数为为10108 8个个/g/g,其其他他菌菌群群出出现现的较少。的较少。狗狗 绝绝对对优优势势菌菌群群为为消消化化链链球球菌菌、链链球球菌菌、乳乳杆杆菌菌等等,其其菌菌数数为为10101010个个/g/g,双双歧歧杆杆菌菌比比人人少少,大大肠肠杆杆菌菌菌菌数数为为10107 7-10-108 8个个/g/g。产产气气荚荚膜膜梭梭菌菌检检出出率率比比人
10、人稍稍高高,但但由由于于饲饲料料不不同同,产产气气荚荚膜膜梭梭菌菌的的菌菌数数有有很很大大变动。变动。猫猫 普普通通环环境境下下得得毛毛粉粉菌菌群群与与狗狗相相似似。据据报报道道,绝绝对对优优势势菌菌群群同同城城为为拟拟杆杆菌菌、真真杆杆菌菌等等,其其菌菌数数为为10101010个个/g/g,与与狗狗相相比比,双双歧歧杆杆菌菌稍稍有有减减少少,二二产产气气荚荚膜梭菌呈增加状态。膜梭菌呈增加状态。现在学习的是第9页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(一)碳水化合物的代谢(一)碳水化合物的代谢1.1.淀粉的分解淀粉的分解(1 1)v放线菌和霉菌等都能产生此酶。放线菌和霉菌
11、等都能产生此酶。(2 2)v肠肠内内菌菌群群中中的的乳乳杆杆菌菌、双双歧歧杆杆菌菌等等菌菌种种能能分分泌泌此类型的淀粉酶。此类型的淀粉酶。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第10页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(一)碳水化合物的代谢(一)碳水化合物的代谢2.2.纤维素和半纤维素的分解纤维素和半纤维素的分解(1 1)(2 2)一般能水解纤维素的细菌也能利用半纤维素,一般能水解纤维素的细菌也能利用半纤维素,但某些能利用半纤维素的细菌却不能利用纤维素。但某些能利用半纤维素的细菌却不能利用纤维素。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二
12、、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第11页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(一)碳水化合物的代谢(一)碳水化合物的代谢3.3.果胶的分解果胶的分解v果胶是构成高等植物细胞间质的主要物质。果胶是构成高等植物细胞间质的主要物质。v细菌中如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌以及溶纤维细菌中如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌以及溶纤维拟杆菌等均具有分解国脚的能力。拟杆菌等均具有分解国脚的能力。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第12页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(一)碳水化合物的代谢(一)碳水化合物的代谢4.4.胃
13、肠菌群对单糖的分解胃肠菌群对单糖的分解v双磷酸己糖降解途径(双磷酸己糖降解途径(EMPEMP途径,糖酵解途径)途径,糖酵解途径)v单磷酸己糖降解途径(单磷酸己糖降解途径(HMPHMP途径,磷酸戊糖途径)途径,磷酸戊糖途径)v2-2-酮酮-3-3-脱氧脱氧-6-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径(磷酸葡萄糖酸裂解途径(EDED途途径,糖类的厌氧分解途径)径,糖类的厌氧分解途径)v磷酸解酮酶途径(少数细菌进行异型乳酸发酵磷酸解酮酶途径(少数细菌进行异型乳酸发酵时采用的途径)时采用的途径)二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第13页,共57页第二节第二节 动物微生态营养
14、原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢1.1.蛋白质分解蛋白质分解v蛋白质及其降解产物常作为细菌生长的氮源或蛋白质及其降解产物常作为细菌生长的氮源或生长因子。生长因子。v在某些情况下,蛋白质及其降解产物也可作为在某些情况下,蛋白质及其降解产物也可作为机体的能源,如某些氨基酸可作为在厌氧条件机体的能源,如某些氨基酸可作为在厌氧条件下生长的梭状芽孢杆菌的的能源物质。下生长的梭状芽孢杆菌的的能源物质。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第14页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢2
15、.2.氨基酸分解氨基酸分解(1 1)脱羧作用脱羧作用v是细菌氨基酸代谢的最初反应。是细菌氨基酸代谢的最初反应。v氨基酸脱羧酶具有高度专一性。氨基酸脱羧酶具有高度专一性。v大肠杆菌、粪链球菌、腐败性梭状芽孢杆菌、产气杆菌等具有氨大肠杆菌、粪链球菌、腐败性梭状芽孢杆菌、产气杆菌等具有氨基酸的脱羧作用。基酸的脱羧作用。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第15页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢2.2.氨基酸分解氨基酸分解(2 2)脱氨作用)脱氨作用按方式不同分为以下几种:按方式不同分为以下几种:v
16、氧化脱氨(在有氧条件下)氧化脱氨(在有氧条件下)v还原脱氨(在厌氧条件下)还原脱氨(在厌氧条件下)v水解脱氨水解脱氨v不饱和化脱氨(生成不饱和的脂肪酸和氨)不饱和化脱氨(生成不饱和的脂肪酸和氨)二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第16页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢2.2.氨基酸分解氨基酸分解(2 2)脱氨作用:氧化脱氨)脱氨作用:氧化脱氨v氨基酸在有氧条件下脱氨生成氨与氨基酸在有氧条件下脱氨生成氨与-酮酸。酮酸。v催化脱氨的没有两种:一类是氨基酸氧化酶催化脱氨的没有两种:一类是氨基酸氧
17、化酶 (专一性不强),另一类是氨基酸脱氢酶。(专一性不强),另一类是氨基酸脱氢酶。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第17页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢2.2.氨基酸分解氨基酸分解(2 2)脱氨作用:还原脱氨)脱氨作用:还原脱氨v氨基酸在无氧条件下脱氨生成氨有机酸,有机氨基酸在无氧条件下脱氨生成氨有机酸,有机酸可作为能源被利用。酸可作为能源被利用。v某些专性厌氧的细菌,如梭状芽孢杆菌在厌氧某些专性厌氧的细菌,如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生成时,可以进行还原脱氨。条件下生成时,可以进行还原
18、脱氨。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第18页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢2.2.氨基酸分解氨基酸分解(2 2)脱氨作用:水解脱氨)脱氨作用:水解脱氨v氨基酸经水解产生羧酸与氨,羧酸经脱羧生成氨基酸经水解产生羧酸与氨,羧酸经脱羧生成一元醇或氨基酸在水解过程中同时伴有脱羧过一元醇或氨基酸在水解过程中同时伴有脱羧过程,生成一元醇、氨和二氧化碳。程,生成一元醇、氨和二氧化碳。v一元醇经氧化生成一元酸,再按脂肪酸分解方一元醇经氧化生成一元酸,再按脂肪酸分解方式,分解和放出能量。式,分解和放出
19、能量。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第19页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢3.3.氨的生成氨的生成v氨的生成时肠内菌最大作用之一。氨的生成时肠内菌最大作用之一。v氨的来源:氨的来源:二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第20页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(二)蛋白质的代谢(二)蛋白质的代谢3.3.氨的生成氨的生成v氨的去向:氨的去向:二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第2
20、1页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(三)短链脂肪酸的生成(三)短链脂肪酸的生成v短链脂肪酸又称挥发性脂肪酸,一般在消化道短链脂肪酸又称挥发性脂肪酸,一般在消化道内的主要挥发性脂肪酸有醋酸、丙酸和丁酸。内的主要挥发性脂肪酸有醋酸、丙酸和丁酸。v短链脂肪酸的来源:大部分是由反刍动物的前短链脂肪酸的来源:大部分是由反刍动物的前胃发酵以及所有动物的后段消化道(主要在大胃发酵以及所有动物的后段消化道(主要在大肠)的发酵而产生。另外,在肠内由于肠内厌肠)的发酵而产生。另外,在肠内由于肠内厌氧性细菌的作用,使蛋白质分解和继续脱氨基氧性细菌的作用,使蛋白质分解和继续脱氨基反应,也
21、可产生部分短链脂肪酸。反应,也可产生部分短链脂肪酸。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第22页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(三)短链脂肪酸的生成(三)短链脂肪酸的生成v反刍动物的前胃发酵产生的短链脂肪酸大部分反刍动物的前胃发酵产生的短链脂肪酸大部分作为能源被消耗,而单胃动物从大肠吸收的短作为能源被消耗,而单胃动物从大肠吸收的短链脂肪酸作为能源的来源也不可忽视。链脂肪酸作为能源的来源也不可忽视。v另外,前胃以及大肠吸收的短链脂肪酸有一部另外,前胃以及大肠吸收的短链脂肪酸有一部分也能形成脂质合成的主要前体物。分也能形成脂质合
22、成的主要前体物。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第23页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(四)维生素合成(四)维生素合成v动物肠内菌可合成动物肠内菌可合成B族维生素,经肠道吸收被族维生素,经肠道吸收被利用,但如何合成及利用尚不清楚。利用,但如何合成及利用尚不清楚。v现已知在鸡盲肠内能合成硫胺素、核黄素、生现已知在鸡盲肠内能合成硫胺素、核黄素、生物素、泛酸、烟酸、叶酸、维生素物素、泛酸、烟酸、叶酸、维生素B B1212等等B B族维族维生素,但是其中能被利用的只有叶酸。原因可生素,但是其中能被利用的只有叶酸。原因可能是由于合
23、成的维生素有一部分在菌体内而被能是由于合成的维生素有一部分在菌体内而被排出,在菌体外由于不能食粪也不能被利用。排出,在菌体外由于不能食粪也不能被利用。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第24页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节 微生物产生的酶按其催化作用不同可分为:微生物产生的酶按其催化作用不同可分为:(1 1)水解酶()水解酶(2 2)发酵酶()发酵酶(3 3)呼吸酶)呼吸酶v(1 1)水解酶:各种微生物普遍具有的酶,其作)水解酶:各种微生物普遍具有的酶
24、,其作用是促进蛋白质、糖和脂肪等有机物分解,使用是促进蛋白质、糖和脂肪等有机物分解,使它们成为小分子量的易溶物质。其主要作用是它们成为小分子量的易溶物质。其主要作用是破坏碳原子和氧原子或碳原子与氮原子之间的破坏碳原子和氧原子或碳原子与氮原子之间的关系来起到水解作用的。关系来起到水解作用的。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第25页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节v(2 2)发酵酶:将糖类物质分解为简单化合物,)发酵酶:将糖类物质分解为简单化合物,在产能反
25、应中起催化作用,其催化作用主要是在产能反应中起催化作用,其催化作用主要是通过氧化还原反应和磷酸化反应完成的。通过氧化还原反应和磷酸化反应完成的。v(3 3)呼吸酶:此类没在微生物呼吸过程中氢和)呼吸酶:此类没在微生物呼吸过程中氢和氧的转以上具有重要作用,如脱氢酶、氧化酶、氧的转以上具有重要作用,如脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等。过氧化物酶和过氧化氢酶等。二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢二、动物胃肠菌群对营养物质的代谢现在学习的是第26页,共57页第二节第二节 动物微生态营养原理动物微生态营养原理(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节(五)微生物在代谢中产酶作用及其调节 微生物在代谢中酶
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