细菌生物被膜(Bacterial biofilm)的结构与形成过程

摘 要:

生物被膜是由一种或多种微生物有组织生长形成的聚集体。细菌生物被膜主要是由多糖蛋白、多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等组成的复合物。生物被膜内的细菌在生理、代谢、对底物的降解或利用和对环境的抵抗能力等方面都具有独特的性质。生物被膜的形成是一个动态的过程,包括细菌定殖阶段、集聚阶段、生物膜的成熟阶段和细菌的脱落与再定植阶段等四个阶段。

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生物被膜微生物有组织生长的聚集体。细菌不可逆的附着于惰性或活性实体的表面,繁殖、分化,并分泌一些多糖基质,将菌体群落包裹其中而形成的细菌聚集体膜状物。单个生物被膜可由一种或多种不同的微生物形成。

近年来,随着医学界对某些环境中常见细菌所致的一些慢性和顽固性疾病的深入了解,发现生物被膜是导致这些细菌性疾病难以根治的主要原因。以生物被膜形式存在的细菌不同于浮游细菌,它们对抗生素等杀菌剂、恶劣环境及宿主免疫防御机制有很强的抗性,生物被膜内的细菌在生理、代谢、对底物的降解或利用和对环境的抵抗能力等方面都具有独特的性质。

细菌生物被膜主要包括分泌的多糖蛋白、多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物。成熟生物被膜模型从外到内包括主体生物膜层、连接层、条件层、基质层。

细菌生物被膜(Bacterial biofilm)的结构与形成过程

细菌形成生物被膜是一个动态的过程,主要可分为四个阶段:细菌可逆性粘附的定殖阶段、不可逆性粘附的集聚阶段、生物被膜的成熟阶段和细菌的脱落与再定植阶段。

1、细菌可逆性粘附的定殖阶段

当浮游细菌与惰性物体表面或活性实体的表面接触后,浮游细菌会粘附到物体表面,启动在物体表面形成生物被膜。在这个阶段,单个附着细胞仅由少量胞外聚合物包裹,还未进入生物被膜的形成过程,很多菌体还可重新进入浮游状态,因此这时细菌的粘附是可逆的。

2、细菌不可逆性粘附的集聚阶段

细菌在经过初始的定殖粘附后,一些特定基因的表达开始调整,与形成生物被膜相关的基因被激活,细菌在生长繁殖的同时分泌大量胞外聚合物粘结细菌。在这个阶段,细菌对物体表面的粘附更为牢固,是不可逆的。

3、生物被膜的成熟阶段

细菌与物体表面经过不可逆的粘附阶段后,生物被膜的形成逐渐进入成熟期。成熟的生物被膜形成高度有组织的结构,由类似蘑菇状或堆状的微菌落组成,在这些微菌落之间围绕着大量通道,可以运送养料、酶、代谢产物和排出废物等。因此,成熟的生物被膜内部结构被比喻为原始的循环系统。

4、细菌的脱落与再定植阶段

成熟的生物被膜通过蔓延、部分脱落或释放出浮游细等进行扩展,脱落或释放出来的细菌重新变为浮游菌,它们又可以在物体表面形成新的生物被膜。

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目前评论:2   其中:访客  1   博主  1

  1. avatar F_Shinell

    现在对于biofilm,国内一般译为“生物被膜”。而“生物膜”则一般指微生物的膜系统,比如那个磷脂双分子层和蛋白形成的膜结构。

    • avatar pcr8.com

      @F_Shinell 非常感谢你的留言,说得很有道理,biofilm翻译为生物被膜应该更准确。生物膜更多是指微生物的膜系统,用在这里可能会引起歧义。我们已经在文章中进行了修正,稍后还会对其它文章进行修正。谢谢!

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