生物薄膜
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生物薄膜(英語:biofilm),也稱作「生物膜」或「菌膜」,是一些微生物細胞由自身產生的胞外多聚物基質(主要為多糖)所包圍而形成,且附著在浸有液體的惰性或生物表面的,具有結構的群落。
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重要性
生物膜在醫學、工業和生態上都具有重要意義。
在醫學中,人類大約65%的細菌性疾病有生物膜參與。如在口腔中,牙齒表面的生物膜可形成牙菌斑、齲齒和牙齦感染。生物膜也可導致器官移植後(如心臟起搏器)的感染。空調中的退伍軍人菌(Legionella pneumoniae)形成生物膜可導致退伍軍人病。綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)在肺部感染的形成囊性纖維變性、肺結核、尿路感染、呼吸道感染和大約25%的腎結石也是由生物膜造成的。
輸油管道中形成的生物膜會嚴重影響管道輸送能力。
特點
生物膜中的細胞和游離細胞有很多不同點:
- 生物膜中的細菌對抗生素、過氧化氫或者去污劑的抗性比游離細胞高可達400倍。
- 通過二維蛋白質電泳,發現生物膜中的細菌可能表達40%和游離細胞不同的蛋白。
- 生物膜中的細菌可以不分裂而維持生存(休眠)很長時間。
- 生物膜中的生物合成更多的向外分泌的多糖,並進行不同的次級代謝。
- 生物膜中的細菌對外界環境條件改變(如pH、離子濃度、滲透壓、黏度、營養、氣體交換)作出的反應更迅速。
結構
生物膜體積的90%由聚合物基質或水管道構成。生物膜具有結構而非均一,管道可用於生物膜內部的細菌交換物質。生物膜中,構成底層和表層的細菌種類和比例也不同。
生物膜的細胞可通過群體感應(quorum sensing)調整自身的生理狀況。
形成
生物膜的形成有以下步驟:
- 細菌的可逆吸附(秒)
- 細菌的不可逆附著,改變被附著表面的特性,使其更易被附著(秒~分)
- 細菌的生長和分裂(小時~天)
- 胞外聚合物的產生,生物膜開始形成(小時~天)
- 其他生物在生物膜上的附著(天~月)
防止
為防止某些情況下的生物膜形成,有如下辦法:
預防性:
- 防止營養物沉積
- 特殊的表面使細菌無法附著(「荷葉效應」)
物理方法:
- 超聲
- 高電壓
- 磁場
化學方法:
- 抗生素
- 去污劑
- 過氧化氫
- 螯合劑(如EDTA)
生物調控方法:
- 加入群體感性中誘導物的相似物質從而抑制群體感應
參考來源
出自A+醫學百科 「生物薄膜」條目 http://cht.a-hospital.com/w/%E7%94%9F%E7%89%A9%E8%96%84%E8%86%9C 轉載請保留此連結
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