生物膜簡介
生物被膜是微生物有組織生長的集聚體。真菌不可逆的附著于惰性或活性實體的表面,飼養、分化,并分泌一些黃酮基質,將菌體群落包裹其中而產生的真菌集聚體膜狀物。單個生物被膜可由一種或多種不同的微生物產生。
通過對微生物在固體表面栽植中起支配作用的特殊現象進行了大量研究,逐步認識到這種微生膜的產生包含復雜的理化過程和生物群落的互相作用。
在海洋環境中,所有類型的表面,如巖石、植物、動物和裝配式結構都可能被生物膜侵吞。
近些年來細胞膜選擇性通透,隨著醫學界對個別環境中常見真菌所致的一些慢性和頑固性疾患的深入了解,發覺生物被膜是造成這種真菌性癌癥無法治療的主要誘因。以生物被膜方式存在的真菌不同于底棲真菌,它們對青霉素等滅菌劑、惡劣環境及寄主免疫防御機制有很強的抗性,生物被膜內的真菌在生理、代謝、對底物的降解或借助和對環境的抵抗能力等方面都具有奇特的性質。
真菌生物被膜主要包括分泌的鞣質蛋白、多糖基質、纖維蛋白、脂蛋白等黃酮蛋白復合物。成熟生物被膜模型從外到內包括主體生物膜層、連接層、條件層、基質層。
生物膜的功能
生物膜的存在細胞膜選擇性通透,除了作為屏障為細胞的生命活動創造了穩定的內環境,介導了細胞與細胞、細胞與基質之間的聯接,并且還承當了物質轉運、信息的跨膜傳遞和能量轉換等功能,那些都是由生物膜的結構決定的。
物質運輸
生物膜因其半私密性而成為具有高度選擇性的通透屏障。細胞生長所須要的水、氧及其他營養物質被運進細胞,細胞內形成的激素、毒素和個別酶被運出細胞,細胞內代謝形成的CO2、NH3等廢物被運出細胞,這種過程都與生物膜的物質運輸機制有關。
(1)被動運輸
被動運輸是小分子物質和離子通過細胞膜的運輸機制之一,它不須要能量。
①簡單擴散
像O2、N2、CO2和NO等二氧化碳,甾體激素等脂胺類小分子,水、甘油、尿素等不帶電的極性小分子均可經此方法自由通過生物膜。這種物質可由高含量的兩側通過膜向低含量的右邊擴散,這個過程或方法即簡單擴散。這些運輸形式的速度取決于被運輸物質在膜外側的含量差,并最后趨向達到擴散平衡。其特征在于不與膜上任何物質發生反應,也不消耗能量。
通常來講,生物膜的阻值較高,不帶電荷的脂胺類物質較易通過,即帶電荷或極性官能團的親水物質則不易自由通過,但上述幾種則例外。通常講,物質在質膜上的私密性主要取決于分子的大小和極性。小分子物質比大分子物質更易通過,非極性分子比極性分子更易通過。小的疏水分子和小的不帶電的極性分子能否通過人工膜;水具有一定的透性,離子和大的不帶電的極性分子不能通過膜。