生物膜和生物膜形成菌的研究.pdfVIP

2007年11月 安徽大学学报(自然科学版) November2007 of ScienceEdition No．6 JournalAnhui Natural V01．3l 第3l卷第6期 University 生物膜和生物膜形成菌的研究 干霞芳1，李蒙英2 (1．苏州旅游与财经高等职业技术学校园林与环境艺术系，江苏苏州215104； 2．苏州大学生命科学学院，江苏苏州215123) 摘要：细菌生物膜是一个复杂的微生物群落，生物膜中除了水和细菌以外，还含有细菌分泌的胞 外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物．介绍细菌生物膜的形成过程，并综述了 近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象，从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭 毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响． 关键词：生物膜；生物膜形成菌；细胞表面结构；群体感应 中图分类号：Q939．1文献标识码：A 文章编号：1000—2162(2007)06—0091—04 细菌生物膜是菌体附着到物体表面后分泌粘性胞外聚合物并在其中生长繁殖而形成的细菌群落． 在自然界、某些工业生产环境(如水回用系统、冷却系统、废水处理)以及人和动物的体内外…，绝大多 状态生长的．近年来通过激光共聚焦扫描显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜等先进仪器的观察，进 一步揭示了生物膜的真实结构，生物膜不再被看做是一个连续的层状结构，而是一个组成成分复杂、具 有三维结构和信息传递系统的复杂的社会群体心J． 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，发现生物膜 是导致这些细菌性疾病难以根治的主要原因，以生物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”J，生物膜内细菌在生理、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，因此，生物膜的研究受到重视．在生物膜法废水 处理系统中生物膜内细菌是降解转化有机污染物的主体，尤其是在含复杂难降解有机物的工业废水处理 中，生物膜大量形成是有效处理的关键．尽管医学等领域对生物膜和生物膜形成细菌的研究是以阻止生物 膜形成为目的，但其对生物膜和生物膜形成菌的再认识也促进了工业、环保等领域对生物膜的研究． 1细菌生物膜形成过程 生物膜可由纯菌种形成，也可由多菌种组成．在多菌种生物膜中，不同菌种在不同的时间和空间发 展，存在着菌种的交替演变．通过对生物膜形成过程的观察，发现生物膜多细胞结构的形成是一个动态 过程，这一过程包括细菌起始粘附、生物膜粘附期、生长期、成熟和播散期等阶段HJ，而生物膜细菌在各 阶段则具有不同的生理生化特性∞划1． 附到物体表面，启动物体表面生物膜形成．单个附着细胞仅由少量胞外聚合物包裹，实际上这些附着的 细菌还未进人生物膜的形成过程，很多菌体还可以重新进入浮游生活方式，这时的粘附是可逆的1． 时分泌大量胞外聚合物，此时其对表面的粘附发展为牢固的、不可逆的．胞外聚合物可粘结单个细菌而 形成细菌团块，即微菌落(microcolony)．大量微菌落的不断堆积使生物膜加厚． 膜形成高度有组织的结构，利用激光共聚焦显微镜观察到成熟生物膜结构是不均匀的，即具有不均质性 收稿日期：2007—08—28 作者简介：干霞芳(1965一)，女，江苏苏州人，苏州旅游与财经高等职业技术学校高级教师． 万方数据 安徽大学学报(自然科学版) 第3l卷 料、酶、代谢产物和排出废物等MJ．因此，有人将成熟的生物膜内部结构比喻为原始的循环系统． 惯用语．成熟生物膜通过蔓延、部分脱落或释放出浮游细菌等方式进行扩展，从生物膜中脱落或释放出 来的细菌重新变为浮游生长的细菌，它们又可以在物体表面形成新的生物膜．通过双向凝胶蛋白电泳图 像浮游细胞，这一研究结果表明离散的