生物膜的研究进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展细菌生物膜是指一种由细菌和它们所分泌的胶质物质组成的结构，在生物膜中，细菌可以形成类似于城堡的结构，对细菌本身和周围环境提供了保护。
这种生物膜也常常成为医疗器械、管道、水处理设备等表面的污染源，造成严重的健康和环境问题。
细菌生物膜去除方法的研究备受关注。
随着生物技术和化学技术的不断进步，目前已经有多种新的方法被提出，以解决细菌生物膜去除的问题。
本文将介绍近年来细菌生物膜去除方法的新进展，并分析其优缺点和应用前景。
一、化学方法1. 漂白剂法漂白剂是一种常用的细菌生物膜去除剂，它能够破坏细菌细胞膜，进而破坏生物膜结构。
漂白剂的主要成分是次氯酸盐，具有强氧化性和杀菌作用。
漂白剂法对细菌生物膜有很好的去除效果，而且操作简单，成本低廉。
漂白剂对环境有一定的危害性，容易造成二次污染，因此在实际应用中需谨慎使用。
2. 生物素法生物素是一种天然产生的抗菌物质，对多种细菌生物膜具有很好的去除效果。
生物素能够与细菌的表面蛋白结合，破坏其细胞膜，从而破坏生物膜结构。
与漂白剂相比，生物素对环境和人体无毒无害，是一种较为环保的细菌生物膜去除方法。
3. 酶法酶是一种生物活性物质，具有很好的催化作用。
近年来，一些研究表明，某些酶可以破坏细菌生物膜，如蛋白酶、葡萄糖氧化酶等。
酶法对细菌生物膜的去除效果较好，并且不会产生二次污染，是一种非常理想的细菌生物膜去除方法。
二、生物方法1. 益生菌法益生菌是一种对人体有益的细菌，它们可以竞争性地占据宿主的某些部位，抑制有害细菌的生长。
近年来，研究人员发现，在一些特定的环境条件下，益生菌也可以去除一些表面的细菌生物膜。
益生菌法对环境无污染，且具有一定的生物安全性，是一种非常有潜力的细菌生物膜去除方法。
2. 赋形菌法1. 超声波法随着生物技术和化学技术的不断进步，细菌生物膜去除方法也在不断创新。
化学方法、生物方法和物理方法各有优缺点，均有其适用的场合。
在今后的研究中，研究人员可以继续探索这些方法的优化和改进，以便更好地解决细菌生物膜带来的环境污染和健康问题。
生物膜的研究进展
第7卷第5期1998年10月 环境科学进展ADVANCES IN ENV IRONM EN TAL SCIENCE Vol.7,No.5Oct.,1999生物膜的研究进展Ξ王文军1、2 王文华1 黄亚冰1 张学林2 (1中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京100085) (2中国科学院长春地理研究所,长春130021)摘 要本文综述了近年来生物膜研究成果,包括生物膜的发育形成、形态结构、组成、物理-化学特征、抗性等;生物膜在污水处理方面的作用和微生物组织腐蚀性的负效应。
关键词:生物膜 特征 作用生物膜在天然水环境中和工程处理过程中起着重要的作用[1-3]。
在天然水环境中,绝大部分矿物颗粒表面覆盖着有机外壳[4],这些有机外壳由腐殖酸物质和生物膜组成,它们将强烈地改变矿物颗粒的吸附行为,这种表面吸附作用在河水污染物的迁移过程中起着决定性作用。
在工业应用中,生物膜的作用表现在废水处理,以及酸性矿物排泄物的生物修复等方面,例如在水和废水处理系统中,生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势,能提高生物量在反应器中的滞留程度,促进对污染物降解效率。
生物膜的破坏性作用表现在清洁水系统中,以及微生物诱导的腐蚀等方面[5,6]。
随着对生物膜在自然环境(如水、土、生物环境)中和工业应用方面的重要性的不断认识,在过去的二十多年,人们对生物膜的兴趣极大地增加[7]。
美国、德国、日本、英国、法国等国家对生物膜进行了大量的研究[1-31],取得了一些初步的研究成果。
一、生物膜的形成及影响因素生物膜形成于自然环境和人工环境中。
在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类[4-9]。
这些微生物细胞及非生物物质镶嵌在微生物分泌的有机聚合物基质(Matrix)中,聚合物基质由细菌胞外聚合物质和腐殖质等其它有机物质组成。
即生物膜代表了一种稳定的由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统,细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中,并且附着到固体表面。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展1. 引言1.1 细菌生物膜的重要性细菌生物膜是由细菌在固体表面上形成的一种结构化的生物聚集体，它们能够黏附在各类不同的表面上，形成一层坚固的保护膜。
这种生物膜在自然界中广泛存在，包括海洋生物膜、土壤中的细菌膜以及生物膜在医学上的应用等。
细菌生物膜具有重要的生态意义，它们能够保护细菌免受外界环境的不利影响，增强了细菌的抗性和生存能力。
细菌生物膜还在环境污染治理、制药工业、食品加工等领域中发挥着重要作用。
在环境工程领域中，细菌生物膜可帮助去除水体和土壤中的有机物和重金属等污染物，提高环境质量。
在制药工业中，细菌生物膜被广泛应用于生产中，可以提高生产效率和产品质量。
细菌生物膜的重要性不言而喻，其过度生长和积累却会导致许多问题，如管道堵塞、设备腐蚀等。
研究细菌生物膜的形成机制及去除方法对于各个领域具有重要意义。
通过探索新的细菌生物膜去除方法，可以提高清洁效率，降低成本，保护环境和人类健康。
1.2 目前细菌生物膜去除方法的不足1. 效果不明显：目前常用的物理、化学、生物和复合方法虽然可以部分去除细菌生物膜，但在一定程度上存在着去除效果不明显的情况。
特别是对于一些顽固性、复杂性较高的细菌生物膜，目前的方法难以取得良好的去除效果。
2. 难以彻底清除：在使用现有方法进行细菌生物膜去除的过程中，往往难以彻底清除所有细菌，容易导致再次生长和蔓延，增加了后续的处理难度和成本。
3. 对环境影响大：部分化学方法使用的化学药剂对环境具有一定的污染性，可能会对水体、土壤等环境造成一定的伤害，不利于环境保护。
4. 需要更多的研究和创新：当前细菌生物膜去除方法在技术手段上还有待进一步提升和完善，需要更多的研究和创新，寻找更高效、环保的去除方法，为应对细菌生物膜带来的问题提供更好的解决方案。
2. 正文2.1 物理方法的研究进展物理方法是一种常见的细菌生物膜去除方法，其研究进展主要包括以下几个方面：机械除去。
生物膜的形成和稳定性研究
生物膜的形成和稳定性研究生物膜是一种生物体与环境相互作用的界面，它可以保护生物体的内部环境，并提供一定的保护作用。
生物膜的形成和稳定性是一个复杂的过程，涉及到多种因素的相互作用。
在本文中，我们将讨论生物膜的形成过程和稳定性的研究进展。
生物膜的形成过程生物膜的形成是一个逐渐发展的过程，包括几个主要步骤：初级附着、中级附着和成熟附着。
初级附着是指生物体与环境接触后，被生物体附着的初步过程。
通过表面粘附蛋白、胶原蛋白等生物大分子物质的作用，初级附着可以稳定地将生物体附着在表面。
中级附着是初级附着过程的延续，生物体在表面上逐渐形成稳定的结构。
这个过程涉及到微生物菌落的形成和细胞外多糖物质的合成等复杂的生物化学过程。
成熟附着是指生物体在表面上形成具有一定稳定性的生物膜。
这个过程需要表面附着基因的表达和环境因素的影响。
在成熟附着过程中，细胞外多糖物质负责生物膜的粘结和稳定。
此外，环境条件的变化和生物体间的相互作用等因素也会影响生物膜的稳定性。
生物膜的稳定性研究生物膜的稳定性是生物膜形成过程中最重要的问题之一，也是生物膜研究的重点。
许多研究表明，生物膜的稳定性受到多种因素的影响。
这些因素包括生物体的表面性质、细胞外多糖物质的分子结构、环境因素等。
生物体的表面性质与细胞外多糖物质的结构密切相关。
表面粘附蛋白和胶原蛋白等大分子物质的结构与生物体表面的物理性质和化学性质有关。
这些物质能够与细胞外多糖物质相互作用，从而影响生物膜的稳定性。
环境因素也是影响生物膜稳定性的重要因素。
温度、湿度、氧气含量等环境因素的变化都会影响生物膜的稳定性。
此外，细菌和微生物之间的相互作用也可能影响生物膜的稳定性，例如抑制细菌的生长。
生物膜稳定性的研究还需要考虑其应用领域。
一些应用领域需要更加稳定的生物膜，例如生物反应器、生物阻垢和生物过滤器。
在这些应用领域中，生物膜的稳定性直接关系到其应用效果和寿命。
总结生物膜的形成和稳定性是一个复杂的过程，涉及到多种因素的相互作用。
生物膜法在污水处理中的研究进展
生物膜法在污水处理中的研究进展一、生物膜法的概念和原理生物膜法是一种利用生物膜作为载体的生物处理技术，其主要原理是通过合适的载体（如填料、膜或纤维）将微生物固定在表面，形成生物膜进行降解有机物、去除污染物或转化废水中的有害物质。
生物膜法能够有效提高微生物的附着速率和降解效率，对于复杂或高浓度有机废水具有较好的处理效果。
生物膜法的主要优点在于：① 生物膜固定生物技术具有降解效率高、稳定性好、对抗冲击负荷能力强等显著特点；② 生物膜法能够减少二次污染，提高有机物、氮、磷的去除率，对废水处理效果显著；③ 生物膜法处理过程简单，运行成本较低，易于控制操作和维护管理。
二、生物膜法的应用现状生物膜法在废水处理方面已经得到了广泛的应用，特别是在污水处理厂、工业废水处理和生活污水处理等方面具有较好的应用前景。
在污水处理厂中，生物膜法被广泛应用于有机物去除和氮、磷去除等领域，取得了较好的处理效果。
生物膜法还被应用于工业废水处理，如印染废水、制药废水、酿造废水等，通过生物膜法能有效地去除废水中的有机物和污染物，取得了良好的处理效果。
三、生物膜法的研究进展近年来，国内外对生物膜法的研究取得了长足的进展，主要表现在以下几个方面：1. 载体材料的优化：生物膜法中的载体材料对于微生物的附着和生物降解过程具有重要影响，因此对载体材料的选择和优化成为当前研究的热点。
研究者通过改性材料、复合材料等手段来提高载体的比表面积、孔隙率和微生物的附着效果，从而提高生物膜法的降解效率和稳定性。
2. 微生物附着机理的探究：微生物的附着对于生物膜法的效果起着至关重要的作用，而微生物的附着过程是一个复杂的生物-界面相互作用过程。
研究者对微生物的附着机理进行了深入探讨，发现了一些新的附着方式和机制，并通过优化生物膜法来提高微生物的附着效果。
3. 生物膜法耐冲击负荷研究：在实际的污水处理过程中，废水的水质常常发生变化，特别是在出水水质需求较高的情况下，经常出现冲击负荷的情况。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展细菌生物膜是一种生物聚合物，由细菌和其他微生物在固体表面附着形成的一种复杂的三维结构。
它们在医疗器械、食品加工设备、水处理系统等领域中常常被发现。
细菌生物膜的形成广泛存在于自然界，并且具有惊人的耐受性和稳定性，给去除带来了很大的困难。
随着生物技术和化学技术的不断发展，细菌生物膜的去除方法也在不断更新，本文将介绍细菌生物膜去除的新进展。
一、物理方法物理方法是细菌生物膜去除的一种传统手段。
它包括机械剥离、高温灭菌、超声波清洗等。
机械剥离是一种通过物理力将细菌生物膜从表面剥离的方法，常常用于清洗管道、设备表面等。
高温灭菌则是利用高温蒸汽或高温水对细菌生物膜进行灭菌处理，从而去除细菌生物膜。
超声波清洗则是利用超声波在液体中产生的空化现象对细菌生物膜进行破碎去除。
近年来，物理方法在细菌生物膜去除中的应用越来越广泛，并且得到了很好的效果。
二、化学方法化学方法是利用化学药剂对细菌生物膜进行破坏和去除的手段。
目前常用的化学方法包括氧化剂、酶、螯合剂等。
氧化剂是指一类能够对细菌生物膜产生氧化作用的化学药剂，如过氧化氢、次氯酸钠等。
它们可以破坏细菌的细胞膜和细胞壁，从而去除细菌生物膜。
酶是一种特异性较强的生物催化剂，可以在较温和的条件下高效去除细菌生物膜，且对环境友好。
螯合剂则是一种通过螯合作用将金属离子与细菌生物膜结合，从而达到去除的目的。
化学方法是目前应用较为广泛的细菌生物膜去除手段，其效果也得到了很好的验证。
生物方法是利用微生物对细菌生物膜进行降解和去除的手段。
目前常用的生物方法包括质子泵抑制剂、抗生素、生物界面活性剂等。
质子泵抑制剂是一类能够抑制微生物内质子泵的药物，从而影响微生物的代谢和生长，进而去除细菌生物膜。
抗生素则是通过抑制细菌的生长和增殖来去除细菌生物膜。
生物界面活性剂是一类由微生物产生的具有表面活性的有机物，可以使水与油相互混合，从而去除细菌生物膜。
生物方法的优势在于对环境友好，且对微生物的生长和代谢影响较小，目前已得到了广泛应用。
生物膜生长及其调控机制的研究进展
生物膜生长及其调控机制的研究进展生物膜是指生物体在水或其他介质中通过自我聚集形成的三维结构。
这些膜通常包括细菌、真菌、海藻和其他微生物，可以在多种环境条件下生长。
生物膜的形成是复杂的，并且涉及到多种因素的相互作用。
近年来，生物膜的形成和调控机制一直是微生物学和生物医学领域研究的热点之一。
1. 生物膜的形成机制生物膜的形成机制是一种复杂的生物学过程，涉及到多种因素的相互作用。
首先，有些生物体会分泌胶原蛋白和多糖物质，这些物质可以聚集在一起形成一种生物胶。
然后，生物细胞将胶原蛋白和多糖物质与细胞表面的蛋白质结合起来，形成一种膜状结构。
这些膜由细菌和其他成功的微生物种类生长，并且通常形成在表面上。
2. 生物膜的组成和结构生物膜主要由微生物体细胞和多糖物质构成。
其他的成分可能包括蛋白质、脂质以及其他化合物。
这些物质可以结合在一起形成纤维状网络，以及低密度的小球状结构。
生物膜的结构是非常动态的，并且会随着时间和环境条件的改变而发生变化。
3. 生物膜对环境的影响生物膜的形成和存在会对环境产生重要的影响。
例如，生物膜的存在会影响海洋生态系统的营养循环。
海洋生物膜中的微生物会降解海洋中的多种有机物质，如海藻和动物残骸等，从而产生新的有机物。
这些新的有机物质再被其他海洋生物利用，形成生态系统循环。
此外，生物膜还可以对人类和其他生命体造成危害。
例如，生物膜在人体内的形成可能会导致感染和疾病。
生物膜形成在人体中的多种情况中，比较常见的是病毒、细菌和真菌的感染。
4. 生物膜的调控机制生物膜的调控机制一直是研究的热点。
导致生物膜形成和生长的机制包括多种物理、化学和生物学因素的相互作用。
细胞内外环境、信号传导和新陈代谢等因素都可能影响生物膜的生长和分布。
目前，研究人员已经初步了解到一些影响生物膜形成的分子因素。
这些因素包括一些小分子化合物、代谢物和生物大分子。
通过研究这些分子，可以为后续研究提供重要的参考。
5. 生物膜的应用生物膜在多种领域有着广泛的应用。
生物膜法在水产养殖水体处理中的研究与应用进展
生物膜法在水产养殖水体处理中的研究与应用进展生物膜法在水产养殖水体处理中的研究与应用进展随着人口的增加和经济的发展，水产养殖业一直是人类主要的食品来源之一。
然而，水产养殖过程中产生的废水、排泄物和饲料残渣等有机废物，会导致水体富营养化和水质污染问题。
为了解决这些问题，生物膜法作为一种新的水体处理技术得到了广泛应用。
生物膜法利用生物膜中的微生物来降解有机物质、去除重金属和氮、磷等污染物质，将其转化为无害物质和植物可吸收的营养物。
相比传统的水体处理方法，生物膜法具有处理效率高、运行成本低、对环境的影响小等优点，因此备受关注。
在水产养殖水体处理中，生物膜法的应用主要包括固定床生物膜法、浮动生物膜法和与悬浮生物膜法。
固定床生物膜法通过在载体上附着微生物来建立生物膜，实现有机物质的降解和污染物的去除。
浮动生物膜法则利用浮游菌、藻类等微生物在浮动载体上形成生物膜来进行水体处理。
而悬浮生物膜法则通过悬浮载体将微生物聚集在一起，形成生物膜进行处理。
研究表明，生物膜法在水产养殖水体处理中具有良好的应用前景。
一方面，生物膜法能够降解有机物质，减少水体中的有机负荷，改善水质。
另一方面，生物膜法能够去除废水中的重金属离子，防止其对水生生物的毒害作用。
同时，生物膜法还能降低水体中氮、磷等营养物质的含量，减少藻类的生长，防止水体富营养化和赤潮的发生。
然而，在实际应用中，生物膜法还存在一些挑战和问题。
首先，生物膜的建立需要一定的时间，对于一些需要快速处理水体的情况可能不太适用。
其次，生物膜法对水体温度和pH值的适应性相对较低，需要对水质进行调控。
此外，生物膜法在长期运行过程中，微生物的活性和生物膜的稳定性也是需要重点关注的问题。
针对这些问题，研究人员正在不断努力改进生物膜法，提高其处理效率和稳定性。
一方面，研究人员正在开发新型的生物膜材料，以提高微生物的附着能力和生物膜的稳定性。
另一方面，优化生物膜法的操作条件，如温度、pH值等，以提高处理效果。
细菌生物膜在临床中的研究进展
细菌生物膜在临床中的研究进展内容摘要：细菌生物膜是细菌在生长过程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质(主要为胞外多糖)等所组成的膜样多细菌复合体。
生物膜是细菌适应生存环境而形成的与游走态细胞相对应的存在形式，它具有很强的抵抗机体免疫和抗生素的能力，在临床上形成难治性感染。
结合近年来的研究成果，介绍了生物膜的形成、基因调控、检测，讨论了其致病和耐药的机制以及防治等方面的问题。
细菌生物膜是细菌在生长过程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质(主要为胞外多糖)等所组成的膜样多细菌复合体。
生物膜是细菌适应生存环境而形成的与游走态细胞相对应的存在形式，它具有很强的抵抗机体免疫和抗生素的能力，在临床上形成难治性感染。
结合近年来的研究成果，介绍了生物膜的形成、基因调控、检测，讨论了其致病和耐药的机制以及防治等方面的问题。
细菌生物膜；慢性感染；综述在临床上我们常发现一些患者，尤其是一些慢性病(如心内膜炎、尿路感染、慢性阻塞性肺部疾病等)及一些体内留置治疗装置的患者，细菌感染后很难根除，即使实验室分离出致病菌，并找到敏感的抗生素应用于治疗仍起不到应有的疗效，经多年研究发现，这很多是由细菌生物膜(bacterialbiofilm，BBF)引起的。
生物膜广泛的存在于含水和潮湿的各种表面上，包括自来水管道、下水道、热交换系统甚至病理状态下的人体等，腐蚀工业管道，污染与人类生活相关的设施，造成很大的经济损失，也是医学感染的重要根源，据估计，大约65％的人类细菌性感染与BBF有关。
因此，对BBF的研究日益受到人们的关注，在此我们就医学领域对BBF 的研究进展综述如下。
1细菌生物膜1.1细菌生物膜的概念细菌生物膜是指细菌在生长过程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质(主要为胞外多糖)等所组成的膜样多细菌复合体。
细菌生物膜是细菌为适应自然环境而形成的特殊存在形式，它是与游走细胞相对应的存在形式，绝大多数细菌在进化过程中逐渐形成了精细的粘附机制，分泌基质并相互粘连形成膜状物附着于病灶表面，从而形成生物膜的复杂团体，并借信号分子相互交流以协调他们的行为，其生化组成为藻酸盐多糖和蛋白复合物，其基本结构由蘑菇样或柱样亚单位组成，亚单位分为头部、颈部、根部三部分，各部分之间形成水通道，完成各种运输功能，维持膜内细菌生存需要。
生物膜法在污水处理中的研究进展
生物膜法在污水处理中的研究进展生物膜法是一种常用的污水处理技术，其通过在污水中培养和固定生物膜来降解和去除有机物和氮、磷等污染物质。
生物膜由一层微生物和其附着在活性填料、滤膜、滑石板等介质上所组成。
近年来，生物膜法在污水处理领域得到了广泛应用，并取得了一些重要的研究进展。
以下将从生物膜的形成与稳定性、生物膜降解机理以及生物膜法的优化等几个方面进行探讨。
生物膜的形成与稳定性是生物膜法中的关键问题。
研究发现，生物膜的形成与培养基成分、接种菌种、曝气方式等因素密切相关。
目前，有关生物膜形成的研究主要集中在微生物群落结构和生物膜附着机制等方面。
通过控制曝气方式和曝气强度等参数可以改善生物膜的形成和稳定性，提高污水处理效果。
生物膜降解机理是生物膜法研究的重点之一。
生物膜中的微生物通过附着生长并与底物发生一系列生化反应来降解污染物。
在生物膜中，存在着多样化的微生物群落，如硝化菌、硫化菌、脱氮菌等。
不同微生物的作用使得生物膜具有多功能降解能力。
生物膜降解过程中的生理代谢、分子生态和分子遗传等也是研究的重点。
生物膜法的优化是提高污水处理效果的关键。
目前，研究者通过优化工艺条件、提高填料材料性能、改进氧化技术等手段来提高生物膜法的处理效果。
采用刺激生物附着剂、增加曝气时间和曝气强度、调节水力停留时间等方法，可以提高生物膜的附着和生长效果，从而改善污水处理效果。
借助于纳米技术和基因工程技术的进步，生物膜法在提高处理效率和抗冲击负荷能力方面也有了一些新的突破。
生物膜法在污水处理中的研究进展较为丰富，研究内容涉及生物膜的形成与稳定性、生物膜降解机理以及生物膜法的优化等方面。
未来，随着科学技术的不断发展，生物膜法在提高处理效果、提高资源利用效率以及探索新的应用领域方面将有更广阔的发展前景。
细菌生物膜的研究进展
细菌生物膜的研究进展细菌的生物膜是一种缩合基质，并且对细菌的生长和存活非常重要。
这种生物膜可以黏附在许多不同的表面上，形成了一个独立的生态系统。
生物膜的复杂性令科学家们对其深入研究与探索。
在过去的几十年里，科学家们已经取得了一些有意义的发现。
1. 揭示生物膜的复杂性细菌的生物膜通常由多种组分构成，其中最常见的成分是多糖和蛋白质。
生物膜的确切成分可以因细菌的种类而异，但这种膜的极其复杂的构成、环境压力、营养丰富性和等离子体色素提示生物膜结构非常复杂。
Yi Ma、Yongcheng Shi、Yaping Liu和Zhiquan Liang等学者在针对生物膜构成的研究中发现，大肠杆菌（Escherichia coli）的生物膜中包含多糖聚合物、蛋白质、核酸、脂肪酸和多种离子物质。
这些不同的组成部分形成了一个很大的膜状结构，并具有多种生物活性。
2. 对抗生物膜的新方法许多疾病和感染都与细菌的生物膜有关。
传统的抗生素和药物难以有效击败这些细菌，因为生物膜具有自我防御的能力，使得抗体难以到达细菌内部。
因此，一些研究者更专注于开发可破坏生物膜的新方法。
一项研究显示，纳米级纤维素可以在抗菌剂光照的情况下对生物膜进行有效破坏。
研究者使用生物拓扑技术控制了该纤维素的形态和长度，并发现它可以通过刺激生物膜的靠近性来致病。
这种方法旨在通过与传统抗生素和预防药物相结合，提高治疗感染的效率。
3. 应用生物膜的方法虽然生物膜可能是一些感染的罪魁祸首，但它也是一种极其有用的技术。
生物膜的复杂性提供了一个很好的研究工具，可以用来探索生物过程和膜结构。
一种被称为“生物膜模型”的技术，是将细菌生长在固定介质表面上，同时在生长期间收集资料。
据悉，这项技术已经应用于许多研究上，包括细菌筛选、代谢分析和药物评估等。
总之，对于细菌生物膜的研究，科学家们正在推动这一领域的不断发展与探索。
从探索细菌生物膜的结构及其复杂性，到开发新型抗菌治疗方法，再到应用生物膜模型研究生物过程等方面，这一领域将会为我们带来更多的惊喜与实用性成果。
生物膜的动态结构与功能研究进展
生物膜的动态结构与功能研究进展生物膜是一种非常普遍且重要的生物体结构，存在于各种生物体中。
生物膜是由各种不同的分子组成的，包括磷脂、蛋白质和碳水化合物等。
这些分子在生物膜中以特定的方式排列，形成一个具有动态结构和功能的复杂网络。
近年来，随着研究技术的进步，对生物膜的动态结构和功能研究也取得了很多的进展。
一、生物膜的结构特点生物膜是一种由磷脂双层组成的结构，磷脂分子的亲水头部与亲油尾部通过疏水作用力在水溶液中自组装形成双层结构，内层链与外层链相对靠近，上下层之间通过水分子微弱的相互作用连结在一起。
生物膜中的蛋白质和碳水化合物可以漂浮在磷脂双层上，与磷脂分子相互作用，形成一个动态的复杂网络结构。
生物膜的动态结构和功能直接影响着生物体的生长、代谢、运动、免疫等方面。
二、生物膜的动态性生物膜的组成分子和结构排列方式不是固定的，而是具有动态性，可以在不同的环境和时刻发生变化。
这种动态性主要是通过生物膜内分子之间的相互作用产生的。
例如，膜内蛋白质之间的相互作用可以影响它们在膜上的空间位置和构象等。
嵌入在生物膜内的酶和受体也可以在不同的环境下调节它们的活性和选择性。
以及生物膜还可能地产生了不同的区域划分。
三、利用高分辨技术研究生物膜的动态结构和功能随着技术的进步，现代生物学可以利用各种高分辨技术研究生物膜的结构和功能。
首先是X射线晶体学技术，可以通过测定蛋白质晶体的三维结构来研究蛋白质在生物膜中的位置和构象等。
其次是核磁共振技术，通过一系列的核磁共振技术可以获得分子在生物膜中的空间布局信息，如成像质谱，脉冲场梯度技术等。
再者是电子显微镜技术，利用电子束穿过传输电镜薄片的方式，可以在分子水平上展现生物膜中分子的位置信息和结合情况等。
并且这种技术可以对整个生物膜的结构进行高清晰的成像和三维重构。
最后是分子模拟技术，可以模拟分子的运动轨迹和结构，从而揭示生物膜的动态结构和功能。
总之，生物膜的动态结构和功能研究在现代生物学中占据了越来越重要的地位。
《2024年生物膜法在污水处理中的研究进展》范文
《生物膜法在污水处理中的研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理成为环境保护领域的重要课题。
生物膜法作为一种高效的污水处理技术，因其处理效果好、操作简便、成本低廉等优点，在污水处理领域得到了广泛的应用和深入的研究。
本文旨在探讨生物膜法在污水处理中的研究进展，分析其技术原理、应用现状及未来发展趋势。
二、生物膜法技术原理生物膜法是一种基于生物膜技术的污水处理方法，利用生物膜上附着的大量微生物来吸附、降解水中的有机污染物。
生物膜主要由附着在载体上的微生物组成，具有巨大的表面积和复杂的生物群落，可以有效地吸附和降解水中的有机物、氮、磷等污染物。
三、生物膜法在污水处理中的应用1. 生活污水处理：生物膜法在生活污水处理中应用广泛，能够有效地去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，提高出水水质。
同时，生物膜法对环境条件要求较低，适应性强，因此在家庭、社区等小型污水处理系统中得到广泛应用。
2. 工业废水处理：针对含有重金属、有毒有害物质的工业废水，生物膜法通过特定的生物膜材料和工艺条件，能够有效地去除这些污染物，降低废水对环境的危害。
3. 农村污水处理：在农村地区，由于缺乏集中的污水处理设施，生物膜法因其操作简便、成本低廉等优点，成为农村污水处理的重要选择。
通过建设小型生物膜反应器，可以有效地处理农村生活污水和养殖废水。
四、生物膜法的研究进展1. 生物膜材料研究：随着材料科学的发展，越来越多的新型生物膜材料被应用于污水处理中。
这些材料具有较高的比表面积、良好的生物相容性和稳定性，能够为微生物提供更好的生长环境和吸附性能。
2. 工艺优化研究：针对不同的污水处理需求，研究人员不断优化生物膜法的工艺条件，如调整载体类型、改变水流速度、控制温度等，以提高生物膜的吸附和降解效率。
3. 复合生物膜技术研究：为了提高生物膜法的处理效果和适应性，研究人员将不同种类的微生物、生物膜材料和其他技术进行复合，形成复合生物膜技术。
生物膜的超分子结构与功能研究
生物膜的超分子结构与功能研究生物膜是由生物学界相对独立的一个领域，研究其超分子结构与功能是当前生物学研究的重要方向之一。
生物膜是生命活动的基础组织单位之一，包裹着细胞和细胞器，起到保护、调控、传递等多重功能。
随着生化技术和生物物理技术的不断发展，生物膜超分子结构和功能研究已经取得了很多进展，特别是在拓展对于生物膜中蛋白质、脂质等分子组分的认识。
本文旨在通过对近期学术研究的回顾，探讨生物膜超分子结构与功能的相关研究进展。
一、生物膜的组成和结构特点生物膜是由一层或多层互相联结的脂质双分子层和蛋白质等分子组分构成，其厚度一般为5-10纳米，主要特征为不透性和选择性渗透性。
生物膜中脂质双分子层除了主要由磷脂和胆固醇等组成外，还包含一些特殊的脂质类物质，如生物酸等。
生物膜中的蛋白质主要分为内膜蛋白、外膜蛋白和跨膜蛋白三类。
其中，跨膜蛋白是最为重要的一类，具有跨越膜层的特殊结构和功能，它们可以作为信号传递、物质转运等的通道和受体。
二、生物膜超分子结构研究进展1.生物膜的蛋白质结构研究早在20世纪50年代，人们对于生物膜中蛋白质的存在和作用已有一定的认识。
随着生化和生物物理技术的不断发展，对于膜中蛋白质的结构研究也取得了很大的进展。
其中，X射线晶体学是一种应用广泛的方法。
结合蛋白质分离、纯化和脱除膜质等工作，人们成功解析了多种跨膜蛋白质的结构，如钾离子通道、钙离子泵等。
这些工作为以后更加深入地探讨膜中蛋白质的功能奠定了基础。
2.生物膜的脂质双分子层结构研究生物膜中脂质双分子层是建立在b活的疏水性和亲水性相互作用基础上的。
生物膜中的磷脂的主要结构单元是磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇等，其有序的排列和相互作用可决定膜的整体结构和功能。
目前，生物膜脂质双分子层的形态学、物理化学特性等已经被广泛研究。
另外，人们还通过膜的二面角分析、分子动力学模拟等手段去探究膜的结构和相互作用。
这些研究对认识膜的超分子结构和功能有着非常重要的价值。
生物膜在生命科学中的重要性与研究进展
生物膜在生命科学中的重要性与研究进展生物膜在生命科学中扮演着重要的角色，它是由生物分子所组成的薄层，可以在生物体内或外界环境中存在。
生物膜不仅维持着细胞内部环境的稳定，同时也参与了许多重要的生命过程，如信号传导、物质交换和杀菌防御等。
因此，我们需要深入探究生物膜的结构、功能和特性。
在生命科学领域中，最基础的生物膜研究是对于细胞膜的探索。
细胞膜是生物体中最基本的单位，由磷脂双层和各种蛋白质所构成。
在人类的细胞膜中，膜蛋白和膜糖是最为重要的组成部分。
这些构成膜的分子在细胞的动态过程中有着不同的功能，如传输、感受、识别、增强和抑制等。
此外，膜蛋白和细胞膜的构成也是药物开发中的重要研究对象。
因此，细胞膜的结构和功能研究是目前生命科学研究中的必修课。
生物膜的研究不仅局限于细胞膜的探索，对于其他类型的生物膜例如菌膜、植物中的细胞壁等，也有着深入的研究。
菌膜也是由磷脂双层构成，而且在其表面还部分覆盖了被称作O-抗原或肽聚糖的多糖类分子。
这些分子可以在口腔、肠道、生殖系统等部位形成群体性黏附，形成生物膜并增加其抗菌能力。
植物细胞壁则是由各种多糖组成的硬质外壳，其作用是保护细胞，维持细胞的几何形状，并在生物生长和发育过程中扮演不同的角色。
因此，对生物膜进一步的研究对于了解生物体的生存和发展有着重要的意义。
目前，人类已经开发出了多种先进的实验室工具来研究生物膜的结构和功能。
这些方法包括X射线衍射、核磁共振、光学显微镜和扫描隧道显微镜等。
随着科技水平的不断提高，对于生物膜的研究方法也在不断升级和改善。
通过这些方法的应用，不仅可以更好地了解生物膜的分子结构和成员组成，也可以探究其功能和相互作用。
生物膜的研究在医学领域中也具有重要的意义。
随着医学技术的不断发展，可以通过改变生物膜的构成来治疗很多疾病。
例如，抗生素可以改变细菌的菌膜方向从而杀死细菌，而肝素则是通过改变细胞膜的成分来预防血栓的形成。
在肿瘤治疗中，也有着以生物膜为中心的研究。
细菌生物膜去除方法的研究新进展
细菌生物膜去除方法的研究新进展细菌生物膜是一种由细菌聚集在一起形成的粘附层，它们能够在各种物质表面形成并抵抗外界环境的压力和化学物质的侵蚀。
细菌生物膜是很难清洁的，因为它们对传统的消毒方法、物理方法不敏感，而且使用强酸、强碱等化学物质会破坏表面材料和造成环境污染。
因此，研究细菌生物膜去除方法成为了一项热门的研究领域。
近年来，研究人员探索出了许多高效、环保、经济的细菌生物膜去除方法，对于环境保护和公共卫生都有重要的意义。
一、高压水射流法高压水射流法是一种物理法，指的是将高压水流喷射到细菌生物膜表面来清洁细菌。
高压水射流法的原理是，喷射出的高压水流能够撞击细菌生物膜，并使其表面产生微小振动，使细菌在水流的作用下脱落。
由于高压水射流法不会破坏表面材料和环境，因此被广泛应用于食品、水处理等领域，用于清洁设备、管道等生产设备。
二、超声波法超声波法是以超声波的形式作用于细菌生物膜的表面区域，使细菌受到机械性剪切损伤，从而达到清洁细菌的目的。
超声波法具有高效、无副作用等特点，主要应用于食品、医疗等领域。
在超声波法中，超声波的振幅、频率等参数对清洁效果具有重要的作用，合理调整参数可以获得最佳的清洁效果。
三、生物学法生物学法是将一些特殊的微生物或其代谢产物引入到细菌生物膜中，产生生物学反应，通过作用于细菌生物膜从而去除细菌生物膜。
生物学法主要包括利用各种细菌和酵母菌等微生物的代谢物质的研究、利用设置生物膜的活性菌株进行细菌清洁的研究等。
这些微生物代谢产物可以破坏细菌生物膜的结构，从而达到清洁细菌生物膜的目的。
它具有环保、高效、成本低等特点，被广泛应用于生态环境保护、农业种植、食品生产等领域。
光学生物学法是通过利用各种光学装置来去除细菌生物膜。
它基于光学现象和生物化学反应，将高能光通过特定的波长和能量作用于细菌生物膜上，对其进行破坏。
其中最常用的是紫外线和电离辐射法。
这些方法虽然能够有效去除细菌生物膜，但在实际应用中还存在许多问题，如对表面材料的破坏、辐射剂量等问题。
生物膜与生物大分子研究的最新进展
生物膜与生物大分子研究的最新进展生物膜是细胞与外界环境之间的物理隔离层，它由脂质和蛋白质等生物大分子组成，并且具有多种生物功能。
近年来，科学家们通过不断的研究和探索，取得了一系列关于生物膜和生物大分子的重要进展。
以下是最新的研究进展：首先，关于生物膜的结构和组成，科学家们通过使用高分辨率的光学显微镜、电子显微镜以及生物物理学技术，对生物膜的结构进行了详细研究。
他们发现，生物膜由许多不同类型的脂质分子组成，包括磷脂、甾醇和其他特定的脂质。
此外，研究人员还发现这些脂质分子会形成不同形式的膜结构，包括液晶态、凝胶态和液态等。
这些研究对于理解生物膜的力学性质和功能至关重要。
其次，研究人员还研究了生物膜的功能。
生物膜不仅仅是物理隔离层，还能够调节细胞内外物质的交换和细胞内外的信号传递。
通过使用单分子荧光显微技术和其他生物化学技术，科学家们揭示了许多生物膜调节的分子机制。
例如，他们发现细胞膜上的蛋白质分子可以通过与脂质相互作用来调节细胞内外的信号传递，这种相互作用可以影响细胞的生长、分化和凋亡等生物过程。
此外，生物膜的研究还涉及到与疾病相关的生物大分子。
许多疾病，如癌症和神经退行性疾病，与生物膜的功能异常密切相关。
通过对生物膜脂质和蛋白质的改变进行研究，科学家们发现了一些与疾病相关的生物标记物，并且开发了一些新的诊断和治疗方法。
例如，一些肿瘤标记物可以通过改变生物膜上的糖脂结构来识别和定位癌症细胞。
最后，生物膜和生物大分子的研究还涉及到研发新的药物输送系统和生物传感器等应用。
通过改变生物膜上的脂质和蛋白质组分，研究人员可以调整药物在体内的释放速度和药物与靶细胞之间的相互作用。
此外，他们还通过改变生物膜上的蛋白质结构和组织方式来设计新的生物传感器，用于检测环境中的有毒物质和生物废弃物。
综上所述，生物膜和生物大分子的研究正在取得快速发展。
这些研究不仅对于理解细胞生物学的基本过程和疾病的发生发展具有重要意义，而且还可以为新药物开发和生物技术应用提供新的思路和方法。
生物膜
细菌生物膜的研究进展在自然界、某些工业生产环境(如发酵工业和废水处理) 以及人和动物体内外,绝大多数细菌是附着在有生命或无生命物体的表面,以生物膜(biofilm, BF) 方式生长,而不是以浮游菌在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构,同一(planktonic) 方式生长。
BF 是细菌株的BF 细菌和浮游生长细菌具有不同的特性。
虽然人类第一次借助显微镜观察到的是人牙菌斑BF 细菌,但多年来经典细菌学主要是研究浮游生长的细菌, 而忽视了对BF 细菌的研究〔1 ,2〕。
随着对细菌致病机制的深入了解,发现BF 细菌对抗生素和宿主免疫防御机制的抗性很强,从而导致严重的临床问题,尤其是慢性和难治的感染性疾病,因此,开始重视对BF 的研究。
20 世纪30 年代中期,Gib2 bons 和van Houte 等〔2〕对牙菌斑BF 细菌和龋病的关系做了大量研究,为深入了解BF 细菌在健康和疾病中的作用奠定了基础。
现在已知,细菌可在人体组织如牙齿、牙龈、皮肤、肺、尿道及其他器官的表面形成BF ,引起诸如牙周病、龋齿、慢性支气管炎、败血病、血栓性静脉炎、难治性肺部感染和心内膜炎等疾病。
在血液、组织液和淋巴液等体液中一般不形成BF。
但由于这些体液含有适合细菌生长的有机营养成分,因此,当体液中含有细菌时,这些细菌可在人体内人工医疗装置(如隐型眼镜、人工关节和心脏人工瓣膜) 等无生命物体的表面形成BF。
此外,BF 细菌还可污染与人类生活相关的设施,如空调系统、供水系统和食品加工设备等, 由此造成传染病的流行。
据估计,大约65 %人类细菌性感染是由BF 细菌引起的〔325〕。
BF 研究涉及微生物学、免疫学、分子生物学、材料科学和数学等多学科,其真正作为一个独立学科发展起来始于20 世纪70 年代末。
90 年代后,随着相关学科的发展及对BF 细菌在医学上重要性的认识,BF 研究得到迅速发展。
1990 年,蒙大拿州立大学建立了世界上第一个生物膜工程中心。
生物膜生物学的研究进展及其应用潜力
生物膜生物学的研究进展及其应用潜力生物膜是一种广泛存在于自然界中的生物体，它可以生长在几乎所有的环境中，包括土壤、水体、生物体表面等等。
生物膜中包括各种细胞和非细胞成分，如细菌、真菌、甲烷菌、藻类、病毒等，是生物体与外部环境之间的重要媒介。
近年来，生物膜生物学相关研究的进展引起了学术界的广泛关注。
生物膜生物学的研究进展生物膜中包括许多不同种类的微生物，它们构成了一个生态系统，具有极高的复杂性。
人们在研究生物膜生物学时，主要集中在生物膜的形成、结构、功能及其代谢途径等方面。
生物膜的形成与结构生物膜形成的过程一般可以被描述为三个阶段，即吸附、细胞交流和生物膜矿化。
其中，吸附是最初的阶段，细胞交流是生物膜生长的关键步骤，矿化则包括钙化、磷化、硅化等反应。
而生物膜的结构则是由微生物的种类、数量和复杂程度等特征决定的，它与生物体的结构密切相关，并具有很高的多样性。
生物膜的功能生物膜在自然环境、环境污染和生物水处理等方面都具有重要作用。
在自然环境中，生物膜是一种脆弱的屏障，能够保护细菌免受化学物质的侵害、碎屑和水流的冲刷。
同时，在环境污染方面，生物膜能够被用来锁定、吸附并分解有害化学品，对于纳米颗粒等微小颗粒的过滤也有一定作用。
在生物水处理方面，生物膜能够使水质得到改善、处理效果得到提高，如污水处理、饮用水净化等领域。
生物膜代谢途径生物膜中各种微生物之间的交互作用和代谢途径是生物膜生物学研究的重要领域。
细胞生成周期的调节和代谢产品的生成关系着生物膜的生长与存活。
使用新的分子生物学技术，研究人员可以破解不同微生物在生物膜中的动态调节，揭示微生物代谢途径的复杂性。
生物膜的应用潜力由于生物膜的复杂性和多样性，其应用潜力非常广阔，涉及环保、生物能源、制药等方面。
以下是一些生物膜应用方面的潜力：生物能源方面：利用生物膜中的微生物，可以发展出更高效率、更环保的生物能源生产技术，例如：厌氧消化、沼气等。
通过对生物膜代谢途径的研究，可以对相应的生物能源生产技术进行优化。
细胞生物膜结构和功能的研究进展
细胞生物膜结构和功能的研究进展细胞生物膜是细胞的重要组成部分，它不仅是细胞的保护层，还是细胞与外界的联系通道。
近年来，众多研究者对细胞膜的结构、功能和作用机理进行了深入研究，其中不乏一些重要发现和突破。
本文将概述细胞膜研究领域的几个重要方面。
1. 细胞膜的超分子结构细胞膜是一个高度有序的超分子结构，在这个结构中，脂质双层、蛋白质和碳水化合物等不同的分子有着严格的排列和分布。
在细胞膜中，磷脂分子是主要的构成成分，而蛋白质则是细胞膜功能的主要发挥者。
最早对细胞膜超分子结构进行系统研究的是Singer和Nicolson。
他们提出了细胞膜是一个由磷脂和蛋白质分子构成的“流动液体模型”，揭示了细胞膜超分子结构的动态性质，对后续的细胞膜研究起到了指导作用。
后来，随着技术的不断发展，人们逐渐揭示了细胞膜超分子结构的更多细节。
例如，结构生物学中的冷冻电镜技术可以直接观察到细胞膜的三维结构，这为对细胞膜的详细研究提供了重要手段。
通过这些技术，人们发现细胞膜中存在许多不同的蛋白质，这些蛋白质在细胞膜中有着各自特殊的位置和功能。
例如，G蛋白偶联受体在细胞膜上特定区域内聚集，调节细胞的信号传递。
2. 细胞膜的功能和作用机理细胞膜在生命体系中发挥着极为重要的作用，它不仅保护细胞，还能调节细胞内外物质的交换和信息传递。
对于细胞膜的功能和作用机理的研究一直是细胞生物学的热点之一。
近年来，研究者们在这方面也取得了不少进展。
例如，“多肽膜”技术的出现，使得细胞膜功能的研究更加便捷。
这项技术通过使用人工合成的多肽代替细胞膜上的蛋白质，以模拟相应的生理进程。
多肽膜技术不仅可以用于研究细胞膜的转运和信号转导机制，同时还有助于揭示一些病理生理过程中细胞膜和蛋白质功能的变化。
此外，随着生物医学工程和材料科学的快速发展，人们逐渐提出了“细胞工程学”概念。
在这一新的领域中，研究者致力于使用工程材料和技术，构建出模拟人体组织所需的复杂细胞膜结构和功能。
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第7卷第5期1998年10月 环境科学进展ADVANCES IN ENV IRONM EN TAL SCIENCE Vol.7,No.5Oct.,1999生物膜的研究进展Ξ王文军1、2 王文华1 黄亚冰1 张学林2 (1中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京100085) (2中国科学院长春地理研究所,长春130021)摘 要本文综述了近年来生物膜研究成果,包括生物膜的发育形成、形态结构、组成、物理-化学特征、抗性等;生物膜在污水处理方面的作用和微生物组织腐蚀性的负效应。
关键词:生物膜 特征 作用生物膜在天然水环境中和工程处理过程中起着重要的作用[1-3]。
在天然水环境中,绝大部分矿物颗粒表面覆盖着有机外壳[4],这些有机外壳由腐殖酸物质和生物膜组成,它们将强烈地改变矿物颗粒的吸附行为,这种表面吸附作用在河水污染物的迁移过程中起着决定性作用。
在工业应用中,生物膜的作用表现在废水处理,以及酸性矿物排泄物的生物修复等方面,例如在水和废水处理系统中,生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势,能提高生物量在反应器中的滞留程度,促进对污染物降解效率。
生物膜的破坏性作用表现在清洁水系统中,以及微生物诱导的腐蚀等方面[5,6]。
随着对生物膜在自然环境(如水、土、生物环境)中和工业应用方面的重要性的不断认识,在过去的二十多年,人们对生物膜的兴趣极大地增加[7]。
美国、德国、日本、英国、法国等国家对生物膜进行了大量的研究[1-31],取得了一些初步的研究成果。
一、生物膜的形成及影响因素生物膜形成于自然环境和人工环境中。
在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类[4-9]。
这些微生物细胞及非生物物质镶嵌在微生物分泌的有机聚合物基质(Matrix)中,聚合物基质由细菌胞外聚合物质和腐殖质等其它有机物质组成。
即生物膜代表了一种稳定的由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统,细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中,并且附着到固体表面。
生物膜发育形成的条件和时间序列大致为[9]: (1)存在着清洁的可用于聚居的固体表面;(2)一种有机分子膜快速形成;(3)聚结的细胞Ξ1国家自然科学基金资助项目:297770272中国科学院武汉水生所淡水生态与生物技术国家重点实验室开放基金资助松散地附着;(4)聚居的细菌牢固地附着;(5)微生物群落形成,产生胞外聚合物;(6)群落向上和向外扩展,形成规则和不规则结构;(7)生物膜成熟,新的菌种进入生物膜并生长,有机和无机碎片被结合,并且溶液梯度形成,导致了生物膜空间的异相结构;(8)生物膜可能被噬细菌的原生动物捕食;(9)成熟的生物膜可以脱落,使这种循环交替地重复进行;(10)形成了一种顶级群落。
在人工设备上,生物膜的形成和存在引起人们高度重视。
对不锈钢输水管道表面和船体水下部分表面上形成的生物膜研究较多。
饮用水中含有少量的异养微生物组织。
它们聚居在不锈钢管道表面形成生物膜[5]。
304、316两种型号的不锈钢用作大型建筑物的输水管道材料。
经过12个月饮用水生物膜的发育,304型号不锈钢上的生物膜中活细胞数目平均为2.8×103cfucm -2,316型号不锈钢上为3.6×102cfucm -2。
经过4个月和8个月的生物膜发育,在粗糙的不锈钢上,活细胞和总细胞数目显著地高于光滑的不锈钢(p <0.05)。
但经过12个月之后,这两种光洁度的表面上活细胞数目没有明显的差别。
304型号不锈钢上生物膜中总碳氢化合物含量和生物量干重稍高于316型号不锈钢上生物膜中的相应含量,但不十分明显。
附着在不锈钢上的生物膜细菌为混合物,包括Pseu 2domona spp.,Methylobacteri um spp.,A ci netobacter spp.,Corynebacteri um/A rthrobacter spp.和M icrococuus spp.。
电耦合等离子体分光光度计分析表明,在304、316型号不锈钢管道上生物膜中有重金属离子富集。
暴露在管道水中4个月之后,316型号不锈钢上分离到的生物膜中钼为0.04mg/L ,12个月后,生物膜中钼达到0.05mg/L 。
扫描电子显微镜观察到棒形和球形的细菌和硅藻的微生物群落形态。
水文条件、基底(Substratum )类型、营养水平、光照是水环境中生物膜形成的最主要影响因素[6,7,9-11]。
水文条件中流速对生物膜的形成极其重要。
在人为控制的不同管道水流速下,研究了暴露于管道水中5个月的不锈钢管道表面上形成的生物膜[6]。
生物膜中优势微生物是棒形的,微生物群落的形态极其不同。
在较高的管道水流速条件下,生物膜中含有多种不同的微生物组织,丝状菌是主要微生物群体,而在低流速条件下丝状菌较少。
在两种管道水流速条件下,菌群的形态也不相同。
低流速时,大量的单细胞明显地附着,并且在生物膜中形成群落,而高流速时,细胞呈堆状附着,单细胞很少。
由于较强的粘附、较高的剪应压力以及胞外多糖聚合物的较高产量,高流速下形成的比在低流速下形成的生物膜可以更牢固地粘附在不锈钢管道表面上。
在天然水体中,对生物膜形成的研究也表明,控制生物膜发育的最主要参数是水的流速,高流速使生物膜易于形成单层结构,而低流速使生物膜形成复杂结构[7]。
基底的粗糙度是生物膜形成的最主要影响因素之一[7]。
在英国River Conder 经过16周的培养,使用碳化硅砂质取样管进行实验。
在2周时间内,基底粗糙性和高河水流速的结合极大地增加了取样管上的生物量。
在长达16周的时间后,这些参数似乎不影响天然生物膜的形成和维持。
微生物最初聚居到暴露在天然水体中的固体表面上,在很大程度上受到基底、固体表面与活性溶液以及细菌表面的物理化学相互作用的控制,而不是受生物过程的控制。
在海洋系统中,控制微生物群居的最初并且最重要的表面特征是细菌和基底之间的物理接触[11]。
经过暴露于美国O ’ahu 南海岸海水中3天之后,在11类44 王文军等:生物膜的研究进展 7卷 基底上,细菌的富集随基底湿度的二次函数形式变化。
在不同营养水平范围内,可以观察到不同界面上形成的生物膜,常见的营养水平和生物膜形成的位置见下表[9]。
营养水平系 统生物膜形成的位置极低高纯水:颗粒活性炭,反渗透膜,离子交换树脂,气化状置,微孔膜过滤器输水、储藏:输水管道,储水箱,寡营养溪、河流和湖泊中石属植物海洋系统:石属植物,海洋中装置上石属植物、淤积和腐蚀,颗粒物表面低富营养水体,游泳池过滤器,民用排水管,汽车洗瓶,植物叶表面中处理器:滴滤器,厌氧加热浸提器,摇摆盘式充氧器,流动床反应器植物表面:根际高食品:食品(肉等),食品加工处理器表面动物表面:口腔表面,腮,舌,腭,上皮,牙齿表面,肠,瘤胃,肺,心脏膜假体和导液管:起搏器,体内金属板,关节,心脏,体内导液管等,隐形眼镜在水库淡水系统中,自然光照和无光照环境条件下,按照时间序列研究了淡水环境中生物膜的形成[10]。
在各种物理、化学和生物学参数条件下,以24小时为时间间隔,总计120小时的研究时间。
研究结果表明光是影响生物膜形成的主要参数。
在光照条件下,生物膜厚度从52增加到128μm ,体积从1.03增加到2.57cc100cm -2。
无光照条件下,生物膜厚度为17-30μm ,体积为0.35-0.66cc100cm -2。
生物膜内颗粒物大小的分布也存在显著差异:无光照生物膜中,小颗粒物分布较多。
光照生物膜的生物量、叶绿素和其它组分较高,硅藻数目也较多。
在生物膜中,粘液物质构成了细菌群体的60%。
在两个对照实验组中,72小时后观察到原生动物吞噬生物膜细菌。
同周围的水相比较,发现营养物富集在生物膜中,并且无光照生物膜中营养物浓度高于那些生长在光照条件下生物膜中营养物浓度。
由此可见,光照条件对生物膜的形成、生长、发育影响很大,这一点在自然环境中生物膜作用的研究中必须予以注意。
二、生物膜的形态和结构关于生物膜的形态和结构有不同观点[9]。
不同实验室的近期工作表明,一些生物膜不再看作是连续的层状结构,而更多地看作是附着在一起由独立的堆体或群落的随机组合,这些堆体或群落周围存在很多通道,水和捕食的原生动物可以通过这些通道移动。
用控制论的图像处理技术,设计了一种砂石水库中透明的孔状介质的复制品[12]。
在孔状介质中生物膜形态不同于一般的生物膜形态,似乎更象一张蜘蛛网,网上每条带的大小和形状发生变化;生物网表面积大,生物膜深度小,在试验条件下减少了液体和生物膜之间的质量转移阻力;生物膜通过孔影响孔附近质量的传递,也影响层间流动。
观察生物膜形态的技术在不断发展,应用最新的原子力显微镜(AFM )和环境扫描电子显微镜(ESEM )观察在静止条件下发育在碳钢和AIS316型号不锈钢表面的生物54 5期 王文军等:生物膜的研究进展 膜[13]。
可以得到在毫微安分辨率下单个细菌细胞的表面形状。
原子力显微镜(AFM )图像分析软件的应用可以对细菌细胞的宽度和高度、胞外聚合物荚膜和细菌鞭毛的厚度和宽度进行计算,以及对不锈钢表面粗糙性的特征,包括个体蚀点的深度和直径进行测定。
在一种新型的降解氯代芳香化合物的膜生物膜反应器中,用扫描电子显微镜(SEM )和聚焦扫描激光显微镜(CSLM ),观察到非均相的生物膜结构,由镶嵌在胞外聚合物基质中的微生物小群落组成,这种情况下已经发生了污染物的降解[1]。
生物膜的结构对污染物的降解效率极其重要。
海洋是地球表面上最大的微生物聚居地。
海洋中形成的生物膜同其它环境中形成的生物膜相比较,表现了更好的相似性[9]。
最近的研究表明[14],在海洋环境中,非均相的生物聚合物的网络结构有利于氧在生物膜中的传输或营养物利用,在某些情况下起到优化生物膜结构的作用。
对于一些生物膜,三维的网络结构随着外界的毒性而改变形状。
水环境中生物膜的形态和结构已被广泛地研究。
草本和木本植物的叶子被大量的细菌、酵母和丝状真菌聚居,叶子表面的接近基底的微生物群体的扫描电子显微镜图像,已经使许多研究者认为生物膜也存在于叶围[15],可以应用表面荧光显微镜、扫描电子显微镜、聚焦激光扫描显微镜(CSLM )直接观察叶子表面上的生物膜。
在采集的叶子样品(菠菜,莴苣,白菜,芹菜,韭葱,罗勒,欧芹和阔叶苣荬菜)上观察生物膜,使用淡绿色组织或表皮碎片,表面荧光的图像最清晰。
观察到生物膜大约20μm 深,1mm 长,它们包含丰富的胞外聚合物基质、微生物组织各种各样的形态类型和碎片。
生物膜内微生物的空间分布极其复杂。
使用微生物切片技术,研究异养菌和硝化菌种间竞争而产生的混合群体生物膜中微生物空间分布的动力学变化[16]。