바이오 필름 특성, 형성, 유형 및 예



그 생물막 o 생물막 그들은 표면에 부착 된 미생물 군집으로 세포 외 고분자 물질의 자체 생성 매트릭스에 산다. 그들은 Antoine von Leeuwenhoek에 의해 17 세기에 자신의 치아 소재 판에 "animas"(따라서 그에게 침례를 받음)를 조사했을 때 처음에 묘사되었습니다..

생물막을 개념화하고 그 형성 과정을 기술 한 이론은 1978 년까지 개발되지 않았다. 생물막을 형성하는 미생물의 능력은 보편적 인 것으로 보인다..

바이오 필름 (예를 들어, 카테터로) 자연 시스템, 수로, 물 저장 탱크, 산업용 시스템 등의 병원 환자에 소요 된 의료 기기와 가전 제품 등 다양한 방법으로 같은 다양한 환경에서 나타날 수있는.

주사 전자 현미경 검사 및 레이저 스캐닝 공 초점 현미경의 사용을 통해, 그것은 균질 생물막 예금 탈구 세포 축적 점액하지만 복잡한 이종 구조없는 것을 알 수 있었다.

Biofilms는 수분이 많은 고분자 매트릭스에 포함 된 표면에 연결된 세포의 복잡한 공동체로서, 물은 구조의 열린 채널을 통해 순환합니다.

환경 속에서 수백만 년의 생존에 성공한 많은 생물, 예를 들어, 속의 종 슈도모나스 및 레지오넬라, 그들은 네이티브 네이티브 환경과 다른 환경에서 바이오 필름 전략을 사용합니다..

색인

  • 1 생물막의 특성
    • 1.1 생물막 매트릭스의 화학적 및 물리적 특성
    • 1.2 생물막의 생태 생리학 적 특성
  • 2 생물막 형성
    • 2.1 표면에 대한 초기 접착력
    • 2.2 다중 층에서 단일 층과 미생물의 형성
    • 2.3 중합체 성 세포 외 기질의 생산과 3 차원 생물막의 성숙
  • 3 가지 유형의 생물막
    • 3.1 종의 수
    • 3.2 교육 환경
    • 3.3 생성되는 인터페이스 유형
  • 생물막의 예
    • 4.1 - 치석
    • 검은 물에서의 4.2 -Bio 필름
    • 4.3 - 지하 공중 생물막
    • 4.4 - 인간 질병의 원인 물질의 생물막
    • 4.5 - 선천성 전염병
    • 4.6 - 병원 정맥 카테터
    • 4.7 - 업계에서
  • 5 소독제, 살균제 및 항생제에 대한 바이오 필름의 내성
  • 6 참고 문헌

생물막의 특성

생물막 매트릭스의 화학적 및 물리적 특성

-생물막 미생물에 의해 분비 된 세포 외 폴리머 물질, 다당류, 단백질, 핵산, 지질 등의 생체 고분자의 고분자 주로 매우 친수성 분자는 생물막 매트릭스라는 입체 구조를 형성하는 교차.

-매트릭스의 구조는 점탄성이 높고, 고무 성질을 가지며, 견인력 및 기계적 파단에 내성이있다..

-상기 매트릭스는 접착 성 잇몸으로 작용하는 세포 외 다당류를 통해 다공성 매질의 내부 공간을 포함하여 계면 (interphase) 표면에 접착하는 능력을 갖는다.

-중합체 매트릭스는 주로 음이온 성이며, 또한 금속 양이온.

-그것은 산소, 영양분 및 폐기물이 순환되어 재활용 될 수있는 수로가 있습니다..

-생물막의이 매트릭스는 유해한 환경에서의 보호와 생존의 수단, 식균 침략자에 대한 방어, 그리고 소독제와 항생제의 진입과 보급에 대항합니다.

생물막의 생태 생리학 적 특성

-불균일 한 구배에서 매트릭스의 형성은 생물 다양성이 생물막 내에 존재하도록하는 다양한 미세 서식지를 생산한다.

-매트릭스 내에서 세포의 삶의 방식은 자유로운 삶과 근본적으로 다르며 관련이 없습니다. 생물막의 미생물은 고정되어 있으며 서로 매우 가까이 있으며 콜로니와 관련되어 있습니다. 이 사실로 인해 강렬한 상호 작용이 발생할 수 있습니다..

-생물막 미생물 간의 상호 작용에는 화학 신호를 통한 의사 소통, 즉 "정족수 감지".

-유전자 이동과 상승 작용의 마이크로 컨시어리 (micronerributors) 형성과 같은 중요한 상호 작용이있다.

-biofilm 표현형은 연관된 세포에 의해 표현 된 유전자의 관점에서 기술 될 수있다. 이 표현형은 성장률 및 유전자 전사율과 관련하여 변경된다.

-생물막 내의 유기체는 플랑크톤 또는 자유 생명체를 전사하지 않는 유전자를 전사 할 수있다..

-생물막 형성 과정은 초기 세포 부착 동안 전사되는 특정 유전자에 의해 조절됩니다.

-행렬의 제한된 공간에는 협력 및 경쟁 메커니즘이 있습니다. 경쟁은 생물학적 집단에서 지속적인 적응을 일으 킵니다..

-집합 적 외부 소화 시스템이 생성되어 세포 근처의 세포 외 효소를 보유합니다.

-이 효소 시스템은 용해 된 콜로이드 성 및 / 또는 부유 된 영양소를 격리, 축적 및 대사 할 수 있습니다..

-이 기질은 용존 세포의 구성 요소를 재활용하고 저장하는 공동 외부 구역으로서 기능하며 집합 유전 아카이브.

-이러한 건조, 살균제, 항생제, 숙주 면역 반응, 산화제, 금속 양이온의 작용, 및 자외선과 같은 구조의 환경 변화에 대한 보호 층으로서 기능 생물막은 식세포 원생 동물 및 곤충만큼 포식자에 대한 방어.

-생물막의 매트릭스는 미생물을위한 독특한 생태 환경을 구성하며 생물학적 공동체에 역동적 인 삶의 방식을 제공합니다. 바이오 필름은 진정한 마이크로 생태계입니다..

생물막 형성

바이오 필름 형성이 더욱 성장 구조화 사회 및 세포 분화를 생산하는 미생물 유목 단세포 상태 자유 생활을 통과하는 과정 다세포 앉아있는 상태.

바이오 필름 개발은 세포 외 환경 신호 및 자체 생성 신호에 대한 반응으로 발생합니다..

생물막을 연구 한 연구자들은 그들의 형성을 설명하기 위해 일반화 된 가설 모델을 구성하는 것이 가능하다는 점에 동의한다.

이 생물막 형성 모델은 5 단계로 구성됩니다.

  1. 표면에 대한 초기 접착력.
  2. 단일 층의 형성.
  3. 다중 층에서 미생물을 형성하기위한 이동.
  4. 고분자 외 매트릭스의 제조.
  5. 입체 생물막의 성숙.

표면에 대한 초기 접착력

생물막의 형성은 고정되어있는 고체 표면에 미생물이 초기 접착되는 것으로 시작됩니다. 미생물은 표면 센서를 가지고 있으며 표면 단백질은 매트릭스의 형성에 관여한다는 것을 발견했다.

비 이동 생물체에서, 환경 조건이 양호 할 때, 외부 표면 상에 부착 물질의 생산이 증가된다. 이러한 방식으로, 그것의 세포 - 세포 및 세포 - 표면 접착력은 증가한다.

모바일 종의 경우, 개별 유기체는 지역에있는이 거의 고착 모바일 무료 유목, 정주의 생활의 급진적 인 변화에 출발점이 될 것입니다.

기질의 형성에서, 접착 성 물질 이외에 다른 구조가 편모, 섬모, 필라 스 및 핀드 리아와 같이 참여하기 때문에 운동 능력은 상실된다.

그 다음, 두 경우 모두 (이동성 및 비 이동성 미생물), 작은 응집체 또는 미생물 군이 형성되고 더욱 강렬한 세포 - 세포 접촉이 생성된다; 적응 형 표현형 변화는 새로운 환경, 그룹화 된 세포에서 발생한다.

다중 층에서 단일 층과 미생물의 형성

세포 외 고분자 물질의 생산이 시작되고, 초기 단일 층 형성이 일어나고, 다층 구조.

고분자 매트릭스의 생산과 3 차원 생물막의 성숙

마지막으로, 생물막은 3 차원 구조와 물, 영양소, 통신 화합물 및 핵산이 순환하는 채널의 존재와 함께 성숙 단계에 도달합니다..

생물막의 매트릭스는 세포를 유지하고 함께 유지하여 세포 간 정보 전달 및 시너지 컨소시엄 형성에 대한 높은 수준의 상호 작용을 촉진합니다. 생물막의 세포는 완전히 고정되어 있지 않고, 내부로 이동할 수 있으며 스스로 분리 할 수도 있습니다.

생물막의 종류

종의 수

생물막에 참여하는 종의 수에 따라 후자는 다음과 같이 분류 할 수있다 :

  • 한 종의 생물막. 예를 들어, 생물막은 Streptococcus mutans o Vellionela parvula.
  • 두 종의 생물막. 예를 들어, Streptococcus mutans 및 Vellionela parvula 바이오 필름.
  • 많은 종으로 이루어진 다공성 생물막. 예를 들어, 치과 플라크.

교육 환경

또한 그들이 형성되는 환경에 따라 생물막은 다음과 같습니다 :

  • 자연
  • 산업 분야
  • 국내
  • 병원

인터페이스가 생성되는 인터페이스 유형

반면에 인터페이스가 형성되는 인터페이스의 유형에 따라 다음과 같이 분류 할 수 있습니다.

  • 고체 - 액체 계면 생물막, 수로 및 탱크, 파이프 및 물 탱크에서 일반적으로 형성되는 것.
  • 고형 간 계간 생물막 (English Sub Aereal Biofilms의 약자에 대한 SAB); 이는 고체 광물 표면에서 발생하고 대기 및 태양 복사에 직접 노출되는 미생물 군집입니다. 그들은 건물, 벌거 벗은 사막의 바위, 산 등에서 발견됩니다..

생물막의 예

-치과 플라크

치과 플라크는 biofilms에 사는 복잡한 공동체의 흥미로운 예로서 연구되었습니다. 치과 용 플레이트의 바이오 필름은 고분자 매트릭스에 강성을주는 무기 염의 존재로 인해 단단하고 탄성이 없습니다..

치과 플라크의 미생물은 매우 다양하며 생물막에 200 ~ 300 종이있다.

이러한 미생물 중 다음과 같습니다 :

  • 성별 연쇄상 구균; 에나멜 및 상아질을 탈염시키는 산성 박테리아로 구성되며 치아 우식증을 유발합니다. 예를 들어, 종 : 뮤 탄스, S. sobrinus, S. sanguis, S. salivalis, S. mitis, S. oralis 및 S. 밀레.
  • 성별 락토 바실러스, 상아질 단백질의 친 유성 변성 박테리아에 의해 형성된다. 예를 들어, 종 : casei, L. fermentum, L. acidophillus.
  • 성별 방선균, 이들은 산성 및 단백질 분해성 미생물이다. 이들 중, 종 : 점성선, A. odontoliticus 및 A. 네슬란 디.
  • 다른 장르, like : 칸디다 알비 칸스 (Candida albicans), 박 테로 이드 포지 투스 (Bacteroides forsythus), 포르피로 모나스 게니 발리 스 및 Actinobacillus actinomycetecomitans.

-검은 물 속의 생물막

암모늄 아질산염과 독립 영양 질화 균 질산화 미생물을 산화가 배관에 부착 된 바이오 필름에 살고있는 또 다른 흥미로운 예를 들어 국내 폐수,.

이들 생물막의 암모늄 산화 박테리아 중 수치 적으로 지배적 인 종으로 발견되며, 니트로 소모 나스, 생물막 매트릭스 전체에 분포.

아질산염 산화제 그룹 내의 주성분은 속 니트로 스피라, 생물막의 내부에만 위치한다..

-지하 공중 생물막

해저 생물막은 암석 및 도시 구조물과 같은 고체 광물 표면에서의 패치의 성장으로 특징 지어진다. 이 생물막은 균류, 조류, 시아 노 박테리아, 종속 영양 세균, 원생 동물 및 현미경 동물의 지배적 인 연관성을 가지고있다.

특히, SAB 생물막은 미네랄 무기 화학 물질을 에너지 원으로 사용할 수있는 화학 발광성 미생물을 보유하고있다.

화학적 영양 미생물은 H와 같은 무기 화합물을 산화시키는 능력이있다.2, NH3, 아니오2, S, HS, 신앙2+ 그들의 대사에서 산화의 전위 에너지 생성물을 이용한다..

해저 생물막에 존재하는 미생물 종은 다음과 같다 :

  • 속의 박테리아 지질 마토 필러 스; C 속의 시아 노 박테리아자구권, 코코아 및 필라멘트 같은 종 칼로리 스릭스, 글 루오 카사, 노 스토크, 스티 고 네마, 포미 듐,
  • 속의 녹색 조류 클로렐라, 데스 모 콕 쿠스, Phycopeltis, Printzina, Trebouxia, Trentepohlia 및 Stichococcus.
  • Heterotrophic 박테리아 (subaerial biofilms에서 지배적) : 아르 드로 박터 속, 바실러스 속, 마이크로 코커스 sp., Paenibacillus sp., 슈도모나스 sp. 및로도 코커스 sp.
  • 화학 양성 영양 세균 및 균류 Actynomycetales (streptomycetes 및 Geodermatophilaceae), Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria 및 bacteroides-cytophaga-Flavobacterium.

-인간 질병의 원인 물질의 바이오 필름

인간 질병의 원인 물질로 알려진 많은 박테리아는 생물막에 산다. 그 중에서도 다음과 같습니다. 비브리오 콜레라, 장염 비브리오 균, 장염 fischeri, Vellionela의 parvula, 스트렙토 코커스 뮤 탄스 (Streptococcus mutans) 및 레지오넬라 기 모충.

-선천성 전염병

벼룩 물린에 의한 전염병 전염병,이 질병의 원인균 박테리아에 대한 비교적 최근의 적응이 흥미 롭다., 예 르시 니아 페스티스.

이 박테리아는 벡터의 상부 소화 시스템 (벼룩)에 부착 된 생물막으로 자랍니다. 한입 동안, 벼룩은 포함 된 생물막을 역류시킨다. 예 르시 니아 페스티스 진피에서 감염이 시작됩니다..

-병원 정맥 카테터

외식 중심 정맥 카테터에 생물막의 균주 중 그들이은 그람 양성 및 그람 음성균의 놀라운 다양한 다른 미생물을 발견.

정맥 카테터에서 그람 양성균 (biofilms) 박테리아로보고 된 몇 가지 과학적 연구 : 코리 네 박테 리움 아종., 엔테로 SP., 엔테로 코커스 패 칼리스, 장구균, 포도상 spp., 포도상 구균 포도상 구균, 표피 포도상 구균, 연쇄상 구균 spp. 및 Streptococcus pneumoniae.

이러한 생물막으로부터 분리 된 그람 음성 박테리아 중 다음과 같은보고가있다. Acinetobacter spp., 된 Acinetobacter의 calcoaceticus, 된 Acinetobacter의 anitratus, 엔테로 박터 클로 아카에 균, 엔테로 박터 aerogens, 대장균, 폐렴 간균, 클레 브시 엘라의 oxytoca, 녹농균, 슈도모나스 푸티 다, 프로 테우스 종., 비던 spp. 및 세라 티아 마르 세 센스.

이 생물막에서 발견되는 다른 유기체는 다음과 같습니다 : 칸디다 균 spp., 칸디다 알비 칸스, 칸디다 열대 지방 및 Mycobacterium chelonei.

-업계에서

기업의 동작에 관해서는, 생물막은 금속 부품의 기, 또는 부식 등을 포함하는 전 열면과 같은 배관 장애물 장비 손상, 간섭 프로세스를 생성.

식품 산업

소화기 분지의 산업에서 영화를 제작하면 건강과 관련된 중요한 문제가 발생할 수 있습니다..

생물막의 관련 병원균은 식품에 병원성 박테리아를 오염시키고 소비자에게 심각한 공중 보건 문제를 일으킬 수있다..

식품 산업과 관련된 병원균의 생물막에는 다음과 같은 것들이있다.

리스테리아 모노 사이토 겐스

이 병원체는 biofilm 형성, 편모 및 막 단백질의 초기 단계에서 사용됩니다. 분쇄기의 강철 표면에 생물막 형성.

유제품 산업에서 바이오 필름을 생산할 수 있습니다. 리스테리아 모노 사이토 겐스 액체 우유 및 낙농 제품. 유제품 폐기물 파이프, 탱크, 용기 및 기타 장치는 사용할 수 영양분으로 사용이 병원균의 바이오 필름의 개발을 선호.

슈도모나스 spp.

이러한 세균 바이오 필름은 같은 층, 배수 및 낮은 산 유도체 우유와 함께 고기, 야채와 과일 등 식품의 표면으로, 식품 산업 시설에서 찾아 볼 수있다.

Pseudomonas aeruginosa 스테인리스 강과 같은 많은 무기 물질에 부착 된 생물막의 폴리머 매트릭스를 형성하는데 사용되는 여러 세포 외 물질을 분비.

슈도모나스 다른 병원성 박테리아와 함께 biofilm 내에 공존 할 수있다. 살모넬라 균 및 리스테리아.

살모넬라 균 spp.

종의 살모넬라 균 박테리아 병인에 대한 최초의 인과 인자이며 식품 독소 감염의 발생.

과학적 연구에 따르면 살모넬라 균 시멘트, 강철 및 플라스틱의 표면, 식품 가공 공장의 시설에 바이오 필름의 형태로 부착 할 수있다..

종의 살모넬라 균 그들은 접착 성질을 가진 표면 구조를 가지고 있습니다. 또한, 폴리머 매트릭스의 주성분 인 세포 외 물질로서 셀룰로스를 생산합니다.

대장균

그것은 biofilm 형성의 초기 단계에서 편모와 막 단백질을 사용합니다. 또한 생물막에서 매트릭스의 3 차원 격자를 생성하기 위해 세포 외 셀룰로오스를 생산합니다.

소독제, 살균제 및 항생제에 대한 생물막의 저항성

바이오 필름은 미생물을 보호하고 소독제, 살균제 및 항생제의 작용을 돕습니다. 이 기능을 허용하는 메커니즘은 다음과 같습니다.

  • 매우 느린 확산과 효과적인 농도에 도달하기 어려움으로 인해 생물막의 3 차원 매트릭스를 통해 항균제 침투가 지연됨.
  • 생물막에서 미생물의 성장 속도와 신진 대사가 변화됨.
  • 변화된 내성 유전자의 발현과 함께 생물막 성장 동안 미생물의 생리 학적 반응의 변화.

참고 문헌

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