Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кировская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской федерации.
Кафедра микробиологии с вирусологией и иммунологией
Дисциплина «Микробиология, вирусология, иммунология»
Морфология и физиология биоплёнок
Выполнила: Тимкина Н. В
группа Л-302
Руководитель: Мочалова Е.В
Оценка:
Киров, 2013
Содержание
Введение……………………………………………………………3
Глава 1………………………………………………………………4
1.1 Понятие о биоплёнках……………………………………..4
1.2 Строение биоплёнок………………………………………..5
Глава 2………………………………………………………………9
2.1 Экологические преимущества биоплёнок.…………..9
2.2 Методы борьбы с биоплёнками……………………….11
Заключение……………………………………………………….14
Список литературы……………………………………………………..15
Приложение………………………………………………………16
Введение
В конце ХХ века сформировалось представление об особой форме организации микрофлоры организма человека - сообществе микроорганизмов, покрывающих поверхности кишечной стенки, других слизистых оболочек, кожи и зубов. По некоторым оценкам, в общей сложности в организме человека насчитывается порядка 1014 видов микроорганизмов, организованных в подобные сообщества. К представлению о единых сообществах микроорганизмов, обитающих в нашем теле, привели первоначально обнаруженные и описанные подобные формы сосуществования микробов в окружающей нас среде. Оказалось, что микробы, во-первых, предпочитают жить, будучи прикрепленными к твердой поверхности, нежели свободно плавающими - как в водной среде, так и в воздухе. Во-вторых, они организованы в так называемые биопленки (Biofilm), сбалансированные по видовому составу и функциональному распределению членов сообщества. В природе биопленки распостранены повсеместно. Также они выстилают нефтепроводы, аквариумы, постоянные катетеры, внутренние имплантаты, контактные линзы и протезы. Тонкое наслоение, формирующееся на зубах, - пример, хорошо знакомый каждому. Биопленки могут оказаться и очень опасными. Болезнь легионеров, унесшая жизни 29 человек в Филадельфии в 1976 г., оказалась связанной с бактериями биопленки, образовавшейся в системе кондиционирования воздуха.
В то же время современная биотехнология позволяет успешно использовать оптимальное сообщество микроорганизмов для выполнения определенных функций. Это актуально в производстве пищевых продуктов, лекарств и пищевых добавок, утилизации разного рода отходов, нейтрализации загрязнений воды и почвы нефтепродуктами. Такие сообщества называют иногда консорциумами микроорганизмов. Практика показала многократное увеличение эффективности работы микроорганизмов при такой организации.
Глава 1
Понятие о биоплёнках
Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ, и демонстрируют изменение фенотипа, выражающееся в изменении параметров роста и экспрессии специфичных генов.
Обычно клетки погружены в выделяемое ими внеклеточное полимерное вещество (внеклеточный матрикс) — слизь. Развитие биоплёнки, а иногда и саму биоплёнку также называют биообрастанием. Обычно биоплёнки образуются в контакте с жидкостями при наличии необходимых для роста веществ. Поверхность, к которой прикреплена биоплёнка, может быть как неживой (камни), так и поверхностью живого организма (стенки кишечника, зубы). Считается, что 95-99% всех микроорганизмов в естественной среде существует в виде биоплёнки.
В настоящее время считается общепринятым представление о том, что биопленки развиваются на любом материале, который контактирует с любой жидкостью, где в принципе могут существовать микроорганизмы. Фактически любая поверхность, как биогенного, так и абиогенного происхождения, колонизирована микроорганизмами, и, следовательно, на всех этих поверхностях закономерно формируются биопленки. Более того, ни для одного вида бактерий не описано существование только в планктонном состоянии при всех возможных условиях роста.
Выделяют пять стадий развития биоплёнки: (См. Приложение, рис 1)
Сначала происходит первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности (адгезия, сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости). Эта стадия обратима.
Окончательное (необратимое) прикрепление, иначе называемое фиксацией. На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию.
Созревание. Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные вещества, клетки начинают делиться.
Рост (в англоязычной литературе — созревание-II). Образована зрелая биоплёнка, и теперь она изменяет свой размер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой клеток от внешних угроз.
Дисперсия (выброс бактерий): в результате деления периодически от биоплёнки отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время прикрепиться к поверхности и образовать новую колонию.