生物被膜

生物被膜

Biofilms rule the world

生物被膜可在各种惰性和活性组织表面形成，黄色表示的生物被棕色隐遁蜘蛛

Bacterial biofilm surrounding a pore on the abdomen

of a venomous brown recluse spider

生物被膜的成分

生物被膜中的细菌并不是随机分布的，相反，它

们根据各自的需求有组织有规律的分布。

在多菌种生物被膜中，同种细菌之间特异性的共

另外，生物被膜中的环境并不是相同的，即具有

不均质性。由类似蘑菇状或堆状的微菌落组成，

厚的生物被膜就像一个拥挤的居民区，楼房一栋

在成熟的生物被膜中细胞很少分裂，它们把多余

的能量用于合成胞外多聚物

生物被膜这种生存方式的一个优势在于细胞可以

迅速的获得遗传物质。现已有许多有关生物被膜

生活在生物被膜中的细菌，对许多毒性物质如抗

生素、氯和去污剂等具有更强的抵抗力。生物被

生物被膜多细胞结

构的形成是一个动

态过程。这一过程

包括细菌起始粘

附、生物被膜粘附

期、生长期、成熟

和播散期等阶段，

游走态细胞

而生物被膜细菌在

各阶段则具有不同

的生理生化特性。

A microscopic study of the steps in biofilm formation by V. cholerae.

多种生物被膜形成示意图

(a) 单一类型细菌的初始定居；

(b) 细胞生长、分离和细胞外多糖的产生导致形成微菌落；

(c) 单一细胞、共聚集的细胞以及相同细胞群共粘附在初期的多种生物被膜

上；

Ⅳ型纤毛或鞭毛等产能器官在微生物粘附

到物体表面的初期阶段起促进作用

多项研究证明，由鞭毛介导的在固液界面

的运动能力及鞭毛所具有的附着到固体表

Ⅳ型纤毛参与生物被膜形成过程中细菌由

可逆吸附转变为不可逆吸附的过程。通过

胞外聚合物由多糖、蛋白质及核酸等物质

组成，是生物被膜的主要组成部分。

细菌粘附到物体表面后，即调整其基因表

达，在生长繁殖的同时分泌大量胞外聚合

研究发现胞外聚合物的瓦解不仅会降低生

物被膜结构的复杂性也会增加生物被膜细

任何通过主动或被动运输的能改变邻近微密度感应

通过密度感应系统，细菌能够协调完成一系列生

密度感应系统参与了生物被膜形成过程中

的生长期、散播期。尤其在生物被膜成熟

可以形成典型的能对抗杀菌剂的生物被

如果在密度感应系统残缺的细菌生物被膜

生长过程中加入

一个多菌种生物被膜可以比做一个城市。在生物被生物被膜中菌种之间相互作用的遗传学和生物化学