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細菌生物被膜(Bacterial biofilm)的結構與形成過程

發布時間:2017/11/23 | 來源:舍拜恩環?萍肌  本文被閱讀 764 次
細菌生物被膜(Bacterial biofilm)的結構與形成過程

要:

生物被膜是由一種或多種微生物有組織生長形成的聚集體。細菌生物被膜主要是由多糖蛋白、多糖基質、纖維蛋白、脂蛋白等組成的復合物。生物被膜內的細菌在生理、代謝、對底物的降解或利用和對環境的抵抗能力等方面都具有獨特的性質。生物被膜的形成是一個動態的過程,包括細菌定殖階段、集聚階段、生物膜的成熟階段和細菌的脫落與再定植階段等四個階段。

關鍵詞: 生物膜 , 生物被膜

生物被膜微生物有組織生長的聚集體。細菌不可逆的附著于惰性或活性實體的表面,繁殖、分化,并分泌一些多糖基質,將菌體群落包裹其中而形成的細菌聚集體膜狀物。單個生物被膜可由一種或多種不同的微生物形成。

近年來,隨著醫學界對某些環境中常見細菌所致的一些慢性和頑固性疾病的深入了解,發現生物被膜是導致這些細菌性疾病難以根治的主要原因。以生物被膜形式存在的細菌不同于浮游細菌,它們對抗生素等殺菌劑、惡劣環境及宿主免疫防御機制有很強的抗性,生物被膜內的細菌在生理、代謝、對底物的降解或利用和對環境的抵抗能力等方面都具有獨特的性質。

細菌生物被膜主要包括分泌的多糖蛋白、多糖基質、纖維蛋白、脂蛋白等多糖蛋白復合物。成熟生物被膜模型從外到內包括主體生物膜層、連接層、條件層、基質層。

細菌形成生物被膜是一個動態的過程,主要可分為四個階段:細菌可逆性粘附的定殖階段、不可逆性粘附的集聚階段、生物被膜的成熟階段和細菌的脫落與再定植階段。

1、細菌可逆性粘附的定殖階段

當浮游細菌與惰性物體表面或活性實體的表面接觸后,浮游細菌會粘附到物體表面,啟動在物體表面形成生物被膜。在這個階段,單個附著細胞僅由少量胞外聚合物包裹,還未進入生物被膜的形成過程,很多菌體還可重新進入浮游狀態,因此這時細菌的粘附是可逆的。

2、細菌不可逆性粘附的集聚階段

細菌在經過初始的定殖粘附后,一些特定基因的表達開始調整,與形成生物被膜相關的基因被激活,細菌在生長繁殖的同時分泌大量胞外聚合物粘結細菌。在這個階段,細菌對物體表面的粘附更為牢固,是不可逆的。

3、生物被膜的成熟階段

細菌與物體表面經過不可逆的粘附階段后,生物被膜的形成逐漸進入成熟期。成熟的生物被膜形成高度有組織的結構,由類似蘑菇狀或堆狀的微菌落組成,在這些微菌落之間圍繞著大量通道,可以運送養料、酶、代謝產物和排出廢物等。因此,成熟的生物被膜內部結構被比喻為原始的循環系統。

4、細菌的脫落與再定植階段

成熟的生物被膜通過蔓延、部分脫落或釋放出浮游細等進行擴展,脫落或釋放出來的細菌重新變為浮游菌,它們又可以在物體表面形成新的生物被膜。

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