什么是生物膜？
生物膜是一种或多种微生物的 *** ，它们可以在许多不同的表面生长。形成生物膜的微生物包括细菌、真菌和原生生物。
生物膜菌斑的一个常见例子，是在牙齿表面形成的粘糊糊的细菌堆积。池塘浮渣就是另一个例子。人们发现生物膜在矿物和金属上生长。它们被发现在水下、地下和地上。它们可以生长在植物组织和动物组织上，也可以生长在植入的医疗设备上，如导管和起搏器。
这些不同的表面都有一个共同的特征：它们是湿的。根据《微生物》杂志2007年发表的一篇文章，这些环境“周期性地或持续地充满水”。生物膜在潮湿或潮湿的表面上生长良好。
生物膜已经在这种环境中建立了很长一段时间。根据2004年发表在《自然评论微生物学》杂志上的一篇文章，生物膜的化石证据可以追溯到大约32.5亿年前。例如，在澳大利亚皮尔巴拉克拉通32亿年的深海热液岩石中发现了生物膜。类似的生物膜也存在于热液环境中，如温泉和深海喷口。
这种绿褐色的黏液，发现于河床的岩石上，是由藻类组成的生物膜。（美国地质勘探局）可以说，当细菌等自由漂浮的微生物接触到合适的表面并开始扎根时，生物膜就开始形成
。根据蒙大拿州立大学生物膜工程中心的说法，当微生物产生一种叫做胞外聚合物（EPS）的粘性物质时，这是附着的第一步。EPS是由糖、蛋白质和核酸（如DNA）组成的网络。它能使生物膜中的微生物粘在一起。
附着之后是一段生长期。更多的微生物层和EPS建立在第一层之上。根据生物膜工程中心的说法，最终，它们创造出一个球状和复杂的三维结构。根据《微生物》杂志的文章，水道交错着生物膜，允许养分和废物的交换。
多种环境条件有助于确定生物膜的生长程度。这些因素也决定了它是由几层细胞组成，还是由更多的细胞组成。”这真的取决于生物膜，”蒙大拿州立大学波兹曼分校化学与生物工程系教授罗宾·格拉赫说。例如，产生大量EPS的微生物可以生长成相当厚的生物膜，即使它们不能获得很多营养，他说。另一方面，对于依赖氧气的微生物，可用的数量可以限制它们的生长量。另一个环境因素是“剪应力”的概念，“如果你有很高的水流穿过生物膜，比如在小溪里，生物膜通常相当薄。如果你在缓慢流动的水中有一个生物膜，就像在池塘里一样，它会变得很厚，”Gerlach解释道，
最后，生物膜内的细胞可以离开褶皱，在一个新的表面上建立自己。要么一团细胞断裂，要么单个细胞从生物膜中迸发出来，寻找新的家园。根据生物膜工程中心的说法，后一个过程被称为“种子散布”，
为什么形成生物膜“对于微生物来说，作为生物膜的一部分生活具有一定的优势。”微生物群落通常对压力更有抵抗力。潜在的应激源包括缺乏水，高或低pH，或存在对微生物有毒性的物质，如抗生素、抗菌剂或重金属。 *** 炎（ *** 发炎）和口咽念珠菌病（口腔或喉咙中的酵母菌感染）等疾病。然而，作者注意到在这些情况下并没有显示出耐药性。
生物修复
有时，生物膜是有用的一般来说，生物修复是利用生物或其产品——例如酶——来处理或降解有害化合物。他指出，生物膜用于处理废水、铬酸盐等重金属污染物、TNT等爆炸物和铀等放射性物质。”微生物可以降解它们，或者改变它们的流动性或有毒状态，从而使它们对环境和人类的危害更小，“他说，”KDSPE“KDSPs”生物膜硝化是废水处理的一种形式。在硝化过程中，氨通过氧化转化为亚硝酸盐和硝酸盐。这可以通过自养细菌来实现，根据2013年发表在《水研究》杂志上的一篇文章，自养细菌在塑料表面以生物膜的形式生长。这些塑料表面只有几厘米大小，分布在水里。
炸药TNT（2,4,6- *** ）被认为是土壤、地表水和地下水的污染物。TNT的化学结构由苯（由六个碳原子组成的六角芳香环）和三个硝基（NO2）和一个甲基（CH3）组成。根据2007年发表在《应用与环境微生物学》杂志上的一篇文章，微生物通过还原作用降解TNT。大多数微生物减少三个硝基，而一些攻击芳香环。研究人员——Ayrat Zigansen、Robin Gerlach和同事们——发现酵母菌Yarrowia lipolytica能够通过两种方法降解TNT，尽管主要是通过攻击芳香环。
微生物燃料电池
微生物燃料电池利用细菌将有机废物转化为电能。Gerlach说，这些微生物生活在电极表面，并将电子转移到电极上，最终产生电流。南加州大学在线杂志Illumin在2011年发表的一篇文章指出，为微生物燃料电池提供动力的细菌可以分解食物和身体废物。这提供了低成本的能源和清洁的可持续能源。
正在进行的研究我们的世界充满了生物膜。事实上，根据2004年发表在《自然评论微生物学》上的文章，到20世纪中叶，在装有细菌培养物的容器内表面上发现的细菌比在液体培养物中自由漂浮的细菌要多。了解这些复杂的微生物结构是一个活跃的研究领域。
“生物膜是令人惊奇的群落。一些人把它们比作多细胞生物，因为单细胞之间有很多相互作用我们正在不断地了解它们，我们也在不断地学习如何更好地控制它们；既为了减少损害，如在医学领域，也为了增加效益，如在生物修复方面。在这方面我们不会缺少有趣的问题。
附加资源
CDC：真菌生物膜和抗药性Penn State：微生物燃料电池如何工作USGS：河流中的生物膜有助于创造金属浓度的每日变化
辉士达
2024-10-21 广告
