Біофільм

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Staphylococcus aureus в складі біофільму на поверхні катетера.

Біофі́льм — складний шар мікроорганізмів, що характеризується виділенням матриці яка виконує захисні функції та допомогає прикріплятися до поверхонь. Біофільми також звичайно характеризуються прикріпленням до твердої поверхні, структурную різнорідністю, генетичною різноманітністю, складними суспільними взаємодіями і позаклітинною матрицею складеною з полімерних субстанцій.

Одноклітинні організми загалом проявляють два чіткі типи поведінки. Перший — вільно плаваючі або планктонні форми в яких окремі клітини плавають незалежно в деякому рідкому середовищі. Другий — прикріплений стан, при якому клітини щільно упаковані одна з одною і зазвичай прикріпліні до твердої поверхні. Зміна в поведінці викликається багатьма чинниками, зокрема відчуттям кворуму, також як і іншими механізмами, які залежать від організму. Коли клітина змінює тип поведінки, вона проходить через зміни фенотипу, при якій багато генів підвищують або зменьшують свою експресію.

[ред.] Утворення

Біофільм біля гарячих джерел в Єллоустоуні у формі рогожі

Утворення біофільму починається з прикріплення вільно плаваючих мікроорганізмів до поверхні [1][2]. Ці перші колоністи спочатку прикріпляються до поверхні через слабкі Ван-дер-Ваальсівські взаємодії. Багато мікроорганізмів прикріпляються міцніше за рахунок призначених для цього позаклітинних структур, наприклад, ворсинок (пілі).

Перші колоністи полегшують прибуття інших клітин, забезпечуючи різноманітніші міжклітинні взаємодії та починаючи будувати позаклітинну матрицю, яка тримає біофільм разом. Деякі види не можуть прикріплятися до поверхні самостійно, але можуть прикрепитися до матриці або безпосередньо до раніших колоністів. Як тільки колонізація почалася, біофільм росте через комбінацію деління клітин та зовнішнього поповнення.

[ред.] Властивості

Біофільми зазвичай знаходяться на твердій поверхні, затопленій водою або при вологих умовах, хоча вони також можуть формуватися як плаваючі рогожі на поверхні води. При наявності достатніх ресурсів для зростання, біофільм швидко ростиме, становлячись макроскопічним. Біофільм може містити багато різних видів мікроорганізмів, наприклад бактерій, архей, найпростіших і водоростей; кожна група, виконує специфічні метаболічні функції. Проте, деякі організми формують за певними умовами одновидові плівки.

Біофільм тримається разом і захищається матрицею складеною з виділених полімерних сумішей, називаємих позаклітинними полісахаридами (EPS, exopolysaccharide). Ця матриця захищає клітини в межах біофільму і полегшує комунікацію серед них через біохімічні сигнали. Деякі біофільми містять водні канали, що допомогають передачі сигналів та живильних речовин. Ця матриця достатньо міцна, так що за певними умовами біофільм може стати скам'янілим.

Бактерії, що звичайно живуть в біофільмах, мають значно відмінні властивості від вільно плаваючих бактерій тих же видів, оскільки щільне і захищене оточення біофільму дозволяє їм співробітничати різними шляхами. Одна з вигід від цього оточення — збільшений опір детергентам і антибіотикам, оскільки щільна позаклітинна матриця і зовнішній шар клітин захищають внутрішні зони суспільства. У деяких випадках опір антибіотикам може бути збільшений у 1000 разів ^[1].

[ред.] Посилання

Allison, D. G.; Gilbert, P.; Lappin-Scott, H. M.; and Wilson, M. (eds) Community Structure and Co-operation in Biofilms Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-79302-5.
Центр будови біофільмів, Університет штату Монтана [3].
X. Domínguez-Benetton and H. Castaneda (2005), "SRB-Biofilm Growth and Influence in Corrosion Monitoring by Electrochemical Impedance Spectroscopy", Paper 05486, Corrosion 2005, NACE [4].
Національний інститут здоров'я США, Національний інститут серця, легень і крові [5], 2002, "Research on microbial biofilms," PA-03-047 [6]
Lewis K. "Riddle of biofilm resistance". Antimicrob Agents Chemother. 2001 Apr;45(4):999-1007. Огляд у системі MEDLINE : [7] . Стаття: [8]
Parsek MR, Singh PK. "Bacterial biofilms: an emerging link to disease pathogenesis". Annu Rev Microbiol. 2003;57:677-701. Огляд у системі MEDLINE : [9]