生物薄膜

取自 食品百科全书

生物薄膜(biofilm)，又译作生物膜，是一些微生物细胞由自身产生的多聚物基质（主要为多糖）所包围而形成，且附着在浸有液体的惰性或生物表面的，具有结构的群落。

重要性

生物膜在医学、工业和生态上都具有重要意义。

在医学中，人类大约65%的细菌性疾病有生物膜参与。如在口腔中，牙齿表面的生物膜可形成齿菌斑、龋齿和牙龈感染。生物膜也可导致器官移植后（如心脏起搏器）的感染。空调中的肺炎军团菌(Legionella pneumoniae)形成生物膜可导致军团病。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)在肺部感染的形成囊性纤维变性、肺结核、尿路感染、呼吸道感染和大约25%的肾结石也是由生物膜造成的。

输油管道中形成的生物膜会严重影响管道输送能力。

特点

生物膜中的细胞和游离细胞有很多不同点：

生物膜中的细菌对抗生素、过氧化氢或者去污剂的抗性比游离细胞高可达400倍。

通过二维蛋白质电泳，发现生物膜中的细菌可能表达40%和游离细胞不同的蛋白。

生物膜中的细菌可以不分裂而维持生存（休眠）很长时间。

生物膜中的生物合成更多的向外分泌的多糖，并进行不同的次级代谢。

生物膜中的细菌对外界环境条件改变（如pH、离子浓度、渗透压、黏度、营养、气体交换）作出的反应更迅速。

结构

生物膜体积的90%由聚合物基质或水管道构成。生物膜具有结构而非均一，管道可用于生物膜内部的细菌交换物质。生物膜中，构成底层和表层的细菌种类和比例也不同。

生物膜的细胞可通过群体感应(quorum sensing)调整自身的生理状况。

形成

生物膜的形成有以下步骤：

细菌的可逆吸附（秒）

细菌的不可逆附着，改变被附着表面的特性，使其更易被附着（秒~分）

细菌的生长和分裂（小时~天）

胞外聚合物的产生，生物膜开始形成（小时~天）

其他生物在生物膜上的附着（天~月）