OSŁONY BAKTERYJNE

BŁONA CYTPLAZMATYCZNA

1. Błona cytoplazmatyczna:

- Właściwa błona komórkowa, która ściśle otacza cytoplazmę i odgradza wnętrze komórki od ściany komórkowej.

- Jest przegrodą wybiórczo półprzepuszczalną, która kontroluje wymianę substancji z otoczeniem.

- Tworzy ją trówarstwowy kompleks lipiodowo - białkowy, w którym w podwójną warstwę lipiodową włączone są białka integralne.

- Białka stanowią 50 - 75% składu: są przenośnikami ł. oddechowego , absorbuję światło, transporują( permeazy), są receptorami.

Stosunek białek do lipidó jest cechą gatunkową.

- Lipidy obojętne i fosfolipidy ( stanowią 70 - 90 % wszystkich lipidów komórkowych)

- U baktreii gramdodatnich: mono - i difosfatydyloglicerol,

- U bakterii gramujemnych: fosfatydyloinozytol i fosfatydyloetanoloami.

Funkcje błony komórkowej u bakterii:

- Najważniejsza to transport: pierwiastków, substancji odżywczych i produktów metabolizmu: ( na zasadzie: dyfuzji prostej, dyfuzji ułatwionej, transportu aktywnego z udziałem ATP)

Ponadto w błonie cytoplazmatycznej bakterii: funkcjonuje łańcuch oddechowy; zachodzi syneza ATP; syntetyzowane są składniki ściany komórkowej i otoczek; synteyzowane i wydzielane są egzoenozymy; znajduje się centrum replikacji DNA; zakotwiczone są rzęski;

Model błony cytoplazmatycznej. Białka znajdują się w podwójnej warstwie lipidowej.

Transport cząsteczek przez błonę:

• niepolarne cząsteczki hydrofobowe( azot, tlen, alkohol benzylowy, etan, telenek azotu, wodór) przechodzą przez błonę,

• małe cząsteczki polarne bez ładunku ( woda, mocznik, glicerol, dwutlenek węgla) przechodzą przez błonę,

• duże cząsteczki polarne bez ładunku ( glukoza, sacharoza) nie przechodzą przez błonę,

• jony (kationy: sodu, potasu, magnezu, wapnia, aniony: HCO₃, chloru, HPO₄) nie przechodzą przez błonę,

• duże cząsteczki polarne z ładunkiem ( glukozo - 6- fosforan 2-, ATP4-, aminokwasy) nie są przepuszczane przez błonę.

2.Ściana komórkowa:

• Wraz z błoną cytoplazmatyczną stanowi 25% s.m. komórki,

• Jest zewnętrzną osłoną komórki i strefą kontaktu ze środowiskiem,

• Jest elastyczna, nadaje kształt komórce,

• Całkowicie przepuszczalne jest dla soli i substancji drobnocząsteczkowych,

• Jest jedną z najbardziej złożonych chemiczne i strukturalne części komórek,

• Budowa ściany komórkowej jest kryterium podziału bakterii na gram + i gram --,

• Charakterystycznym składnikiem ściany stanowiącym szkielet podoporowy jest peptydoglikan mureina, który występuje u obu grup.

Bakterie metodą Grama barwione są na: bakterie gram +( Bacillus cereus) na niebiesko a gram -- (Pseudomonas aeruginosa) na czerwono.

Składnikami jej są: peptydoglikan; kwas tejchojowy; kwas lipotejchojowy; białka, które przenikają peptydoglikan na zewnątrz.

Błona komórkowa bakterii gramujemnych:

Składnikami ściany tych bakterii są: peptydogąlikan, zewnętrzna błona cytoplazmatyczna o budowie asymetrycznej (warstwe wewnętrzną tworzą fosfolipidy)m zaś zewnętrzną unikatowe związki - lipopolisacharydy LPS. Obszar pomiędzy obu błonami stanowi przestrzeń peryplazmatyczna; mureina, osmoregulowane glukany, liczne białka: enzymy kataboliczne, ochronne, wiążące, itegrujące, transportujące, fuzyjne, itp.

Budowa:

Zawiera tylko 1-3 warstw mureiny, fosfolipidy, białka, lipoproteiny, lipopolisachatyd -LPS oraz nie zawiera kwasów tejchojowych.

Charakterystycznym składnikiem jest lipopolisacharyd -LPS. Składa się z 3 częśći: lipidu A, rdzenia R i O-swoistych ł. bocznych.

1. Lipid A: Disacharyd glukozoaminy, którego gr. OH są zestryfikowane kwasami tłuszczowymi ( C13, C14, C16), zakotwiczonymi w błonie zewnętrznej. Najbardziej konseratywna część LPS- aktywna endotoksycznie.

2. Rdzeń R:

Tworzą go: - 3 reszty KDO kwasu 2-keto, 3-deoksyoktonowy,

- 2 częśći heptozy ,

- rozgałęziony łańcuch: Glu, Gal, GluNAc.

Budowa peptydoglikanu - mureiny:

1.) Łańcuchy sacharydowe zbudowane na przemian z N- acetyloglukozoaminy i kwasu N acetylomuraminowego (wiąz. ß-1,4- glikozyd.) który połączony jest z pentapeptydem o składzie charakterystycznym dla gatunku.

2.) Pentapeptyd zawiera aminokwsay szeregu D kwas m- diaminopimelinowy (związki nie występujące u roślin i zwierząt).

Rola peptydoglikanu w komórce:

- Warunkuje kształt bakterii,

- Chroni przed skutkami zmian ciśnienie, czynnikami chemicznymi, fizycznymi, mechanicznymi,

- Pełni rolę sita molekularnego - wiąże jony metali.

U bakterii gram + jest około 40 warstw mureiny.

Kwasy tejchojowe: są polimerami (8-50 cząsteczek) fosforanu glicerolu lub fosforanu rybitolu, podstawionymi resztami D- Alaniny.

Kwasy tejchuronowe: są polimerami kwasu uronowego( najczęściej N-acetylomannozaminouronowego), lub glukuronowego i innego sacharydu.

Kwasy lipotejchojowe: polimery fosforanu glicerolu (25-40 reszt) powiązane wiązxaniami fosfodiestrowymi, często przedzielone resztami galaktozy. Cechą charakterystyczną jest ich występowanie na końcu łańcucha glikolipidu zakotwiczonego w błonie cytoplazmatycznej.

Strukutra lipoglikanu Bifidobacterium bifudum:

Otoczki:

Są to substancje pokrywające zewnętrzną ścianę komórkową bakterii.

Jeżeli są ściśle związane z powierzchnią komórki, to tworzą otoczki; jeżeli lużno to - śluzy.

• Zdolność syntezy substancji otoczkowych jest cechą gatunkową.

• Zależy od składu środowiska i obecności tlenu.

• Skład chemiczny otoczek jest cechą gatunkową lub rodzajową.

W większości otoczki składają się z:

• -polisacharydów: glukany, aminocukry, ramnozy, kwasy uronowe.

• kwasów: kwas pirogronowy, kwas octowy,

• także: polipeptydów, peptydoglikanów, glikolipidów.

Rola otoczek:

• Chronią bakterie przed wysychaniem, oraz działaniem antybiotyków,

• Mogą wiązać jony metali ciężkich i kationy potrzebne komórce,

• Uczestniczą w nieswoistej adhezji( adherencji)

• Są czynnikiem zjadliwości, chronią przed fagocytozą,

• Bakterie chorobotwórcze tworzą mikrokolonie w otoczce wielocukru- glikokaliks, który chroni je przed fagocytozą, oraz służy wymianie substancji odżywczych.

Przykłady:

- Leuconostoc mesenteroides z sacharozy wytwarza dekstran,

- Streptococus selivans z sacharozy wytwarza lewan,

Bakteryjne warstwy S ( ang. Surface layer)

• Są to najbardziej zewnętrzne struktury osłon bakteryjnych, nie licząc otoczek,

• Tworzy je pojedyncza warstwa identycznych jednostek białkowych kwaśnych lub hydrofobowych o M.cz. 10-200kDa, charakterystycznych dla gatunku. Warstwę S mogą także tworzyćglikoproteiny.

• Białka S przylegają do mureiny lub LPS, który przerastają.

• Nie są niezbędne do życia, ich rola i funkcja nie jest w pełni poznana.

• Mogą pełnić rolę sita molekularnego ( wiążą kationy wapnia i magnezu), hamnować adhezję do fibroblastów, mieć funkcję ochronną.

Występują u archebakterii: u których stanowią jedyną strukturę powierzchniową obok błony plazmatycznej, u Arcinetobacter, Aquaspirillum, Bacilllus, Clostridium.

Białka amyloidalne:

Amyloidy są to włókniste struktury białkowe 10nm x 0,1-10mikrometrow.

Mają wspólny motyw strukturalny tzw: poprzeczną strukturę β.

Obecność fibryli amyloidalnych jest cechą diagnostyczną chorób: Alzheimera, Creudzfedta-Jacoba.

W 2002 r. wykazano, że tworzą one płaszcz na powierzchni patogenów.

- U promieniowców i bakterii gramujemnych ( brak jej warstwy S),

- U Streptomyces występują chapliny(8 rodz.), które formujuą regularne struktury w postaci błonki, która ułatwia wnikanie do komórki gospodarza,

- U bakrerii Salmonella i E.coli białka te tworzą fimbrie spiralne lub agregacyjne.

Struktóry zewnątrzkomórkowe:

1. Rzęski:

• - Są to organelle ruchu, zbudowane z kurczliwego białka flagelliny(M.cz. 15-70 kDa) o strukt. lewoskrętnej helisy, pustej w środku. Są immunogenne - tzw. antygen H.

• - 11 spiralnie zwiniętych jednostek tworzy włókno Ø 10-20 nm, dług. 5-50 mikrometrów, w ilości 1-100/komórkę.

• - Składają się z ciałka podstawowego zaczepionego w błonie cytpolazmatycznej, włókna i haczyka.

• - Osadzone są biegunowo lub bocznie.

• - Występowanie i sposób ułożenia są cechą taksonomiczną. Antygeny rzęskowe H wykorzystywane są w serodiagnostyce.

• - Rzęska bakterii gramdodatnich ma prostą budowę: rdzeń, 2 pierścienie M i S w warstwie mureiny, hak i włókno.

Budowa rzęski:

Rzęskę bakterii gramujemnej buduje 25 różnych białek, z czego 20 ciało podstawowe. Ma 4 pierścienie.

Ciało podstawowe- obrotowy motor, który nadaje ruch, oraz kotwiczy rzęskę w osłonkach komórkowych.

Jest najbardziej złożoną częścią: 4 pierścienie, przez które przechodzi centralny pusty rdzeń:

1. pierścień MS zbudowany z białka FliF, od wewnątrz związany z białkiem FliG zakotwiczony w błonie cytoplazmatycznej.

2. pierścień P zbudowany z białka FliI zakotwiczony w mureinie

3. pierścień L zbudowany z białka FliH zakotwiczony w warstwie lipopolisacharydowej błony zewnętrznej

4. pierścień C (cytoplazmatyczny) zbudowany z białka FliM i FliN, poniżej ppierśc. MS- związany z wieloma białkami transportowanymi do haka i włókna. Białka C i FliG tworzą rotor. Na pozpiomie pierścienia MS związane są białka statora.

Drobnoustroje urzęsione reagują na bodżce ukierunkowanym ruchem - taksją:

1. Chemotaksja- ruch w kierunku substancji chemiczne (atraktanta) np,. glukozy 10^-5 - 10^-8 M, lub ucieczka z miejsca (repelenta).

2. Fototaksja - ruch w kierunku światła. Wrażliwość komórek Chromatium zbliżona do oka ludzkiego. Zmiany ruchu b. szybkie (reakcja przestraszenia).

3. Aerotaksja - zachowanie ruchy względem tlenu, np. skupianie bakterii beztlenowych na środku szkiełka, a tlenowych przy brzegach.

4. Magnetotaksja - orientacja w polu magnetycznym wzdłuż linii sił pola. Beztlenowce osadów dennych gromadzą w komórkach ferromagnetyczny tlenej żelaza dzięki któremu dążą w kierunku północnego bieguna magnetycznego - miejsca ich budowania.

5. Termotaksja - ruch w kierunku optymalnej temperatury: mezofile, psychrofile, termofile.

2. Fimbrie (Fimbria łac. nić, włókno; pilus łac. włos)

Nitkowate struktury białkowe odchodzące od komórki w stronę środowiska o wymiarach Ø 10nm (wewn. 0,2), dług 0,5-2 mikrometra, bardzo zróżnicowane.

• - Zbudowane z białka piliny(fimbryny) o M.cz. 26kDa.

• - Występują u bakterii urzęsionych i nieuurzęsionych, głównie gram--, w ilości 10 - kilka tys.

Ich rola jest różnorodna:

• - Niektóre pośredniczą w koniugacji zwiększając powierzchnię absorbcyjną komórki (F)

• - Mają zdolności adhezyjne do komórek roślinnych i zwierzecych, co wskazuje na ich funkcję ekologiczną

• - Nadają komórkom zdolność do agregacji co umożliwia im wzrost w postaci biofilmu lub błonki na podłożach stałych

• - Pilusy płciowe typu F występują pojedynczo u szczepów E. coli K12 zawierających czynik F(Fim+).

Ogólnie fimbrie dzielą sięna 2 grupy: kodowane przez nukleoid = f. pospolite

kodowane przez plazmidy = f. płciowe F

- fimbrie pospolite zlepiają erytrocyty, co może hamować mannoza= Msh

- jeżeli mannoza nie hamuje hemaglutynacji = f. Mrh - mannozooporne

Podział fimbri u bakterii:

- pospolite:

Typ I: Msh - mannozowrażliwe;

Typ II: Mrh - mannozooporne (P, S, FIC, G)

- płciowe

f.P - Pap zbudowane z 6 różnych białek, występują na bakteriach wywołujących odmiedniczkowe zapalenie nerek, warunkują przyleganie bakterii do nabłonka dróg moczowych.

f.S - występują u E. coli, które również wywołują zakażenie dróg moczowych

Mannozowrażliwe f.Msh występują powszechnie na bakteriach:E,coli, Klebsiella, Salmonella, Shigella, Serratia, Proteus. Tworzą prawoskrętną spirale o Ø 7 nm; wiążą się z receptorami zawierającymi Man, na komórkach nabłonka: jamy ustnej, jelita, pochwy.

Obecnie pilusy dzielą się na 4 klasy:

I. fimbrie o Ø 7 nm, mają wewnętrzny kanał 2 nm. Białko dystalne jest inne niż w trzonie. Przedstaiwciele: fimbrie typu I i fimbrie P

II. fimbrie cienkie o Ø2-3 nm, długie i giętkie np. 987P

III. fimbrie spiralne- curli o Ø 2-4 nm, silnie zwinięte struktury powierzchniowe. Wytwarzane przez E. coli i Salmonella

IV. fimbrie giętkie o Ø 4-6 nm, długości do 4 mikrom, tworzą wiązki np. TFP

Niektóre nie dają się sklazyfikować: pilusy płciowe - E.coli i pilusy T - Agrobacterium tumefaciens.

Fimbrie typu IV ( TFP - ang. type four pili)

• - Uczestniczą w ruchu na podłożu stałym, wywołują ruch drgający(ang. twitching), krótkie przerywane szarpnięcia.

• - Wiążą się niespecyficznie z podłożem, a następnie skracając, ciągną komórke do przodu.

• - Umieszczone są biegunowo, nie mają centralnego kanału.

• - Niektóre pełnią funkcję adhezyn - wiążą się z receptorami komórek eukariotycznych

• - TFP Geobacter sulfurreducens uczestniczą w adhesji, a także służa jako biologiczne przewodniki, przenoszą elektrony od powierzchni komórki do końcowego akceptora Fe(III).

Wyróżnia się 3 szlaki biogenezy pilusów u enterotoksycznych E.coli:

- Piliny dostają się na zewnątrz komórki szlakiem ogólnej sekrecji np. fimbrie P

- Translokacja pilusów typu IV z udziałem specjalnych białek błony zewnętrznej o charakterze supersekretnym

- Składanie pilusów typu curli.

3. Celulosomy

Są to duże, wielobiałkowe kompleksy (0,7-2 Mda) związane z powierzchnią komórek niektórych beztlenowych bakterii celulolitycznych np. Clostridium cellulolyticum, Bacteroides cellulsolvens.

• - Charakteryzują się skuteczną degradacją krystalicznej celulozy i innych polisacharydów ścian komórkowych roślin.

• - Celulosomy składają się z wielu enzymów celulolitycznych i pokrewnych ( mannanazy, chitynazy, ksylanazy, endo- i egzoglukanazy) silnie związanych z białkami fibrylarnymi tworzącymi rusztowanie, nazywanych skafoldynami ( ang. scaffold).

• - Skafoldyny (Sca) mają miejsca wiązania enzymów= kohezyny

• - Enzymy mają miejsca wiązania ze skafoldynami= dokeryny

• - Skafoldyna ma 6-9 kohezyn, które wiążą 26 różnych enzymów celulosomu, a to zależy od obecności jonów Ca²⁺.

• - Oprócz kohenzyn mają domeny wiążące celulozę lub węglowodany oraz białka powierzchniowe komórki bakteryjnej.

• - Celulosomy mogą tworzyć skupienia= policelulosomy

• - Wydajność katalityczna enzymów zawartych w celulosomach jest znacznie wyższa w porównaniu z enzymami wydzielanymi pozakomórkowo.

• Regulacja wytwarzania tych struktur jest złożona i słabo poznana.

• Pojawiają się około 5 godz. po podaniu do podłożą celulozy, oraz znikają w ciągu 5 min. od jej zastąpienia innym cukrem.

4. Pęcherzyki błonowe

Bakterie gramujemne podczas wzrostu tworzą uwypuklenia błony zewnętrznej nazywane pęcherzykami błonowymi (MVang. membrane vesicles)

Pęcherzyki te o Ø 50 - 250 nm odrywają się od powierzchni.

Zawierają one: część peryplazmy, białka błony zewnętrznej, lipopolisacharyd, fosfolipidy.

Wśród białek pęcherzyków MV obecne są: autolizyny hydrolizujące mureinę, fosfolipazy C, proteazy hemoolizyny, β - laktamaz.

Rola pcherzyków:

• Pęcherzyki Pseudomonas aeruginosa mogą atakować bakterie gramdodatnie i gramujemne, ulegają fuzji z ich błoną zewnętrzną i uwalniają swoją treść do peryplazmy. Enzymy w peryplaźmie "ofiary" degradują mureinę i inne składniki.

• Pęcherzyki Porphyromonas gingivalis uczestniczą w agregacji wielu gatunków w jamie ustnej, co prowadzi do powstania biofilmu i kolonizacji szkliwa.

• Szczepy E.coli translokują czynnik nekrotyczny za pomocą MV.

• Mogą rówznież degradować białka i polisacharydy pozakomórkowo, ulegając adhezji do włókien celulozy.

• Mogą także chronić komórkę przed bakteriofogami lub związkami toksycznymi.

• U niektórych bakterii zawierają DNA, któy w ten sp, chroniony jest przed nukleazami.

• Mogą także DNA wprowadzać do komórek biorcy np: Neisseria, Salonella, E.coli.

Biofilmy bakteryjne

-W warunkach laboratoryjnych większość bakterii zarówno saprofitycznych jak i patogennych rozmnaża się na stałych pożywkach tworząc skupiska w postaci kolonii

-W środowisku naturalnym większość bakterii występuje w postaci biofilmów. Ponad80%infekcji w ludzkim org. Wywołanych jest przez drobnoustroje, głównie bakterie, rosnące w tej postaci. Po raz pierwszy zjawisko tworzenia biofilmów zauważył Anton van Leeuwenhoek w 1684r

-najczęściej biofilm tworzą komórki należące do różnych gatunków drobnoustrojów, przylegających do siebie, otoczonych wytwarzaną przez nie macierzą pozakomórkową.

Jest on heterogenną zorganizowaną przestrzennie strukturą dwu- lub trójwymiarową składającą się z komórek i materiału pozakomórkowego.

Występowanie biofilmu:

Biofilm może ukształtować się na dowolnej powierzchni:

a) stałej biotycznej: wewnątrz żywych organizmów: na błonie śluzowej narządów, na zębach, na implantach, na tkankach roślin.

b)abiotycznej jakimi są naturalne systemy wodne, skały w strumieniach będące w kontakcie z wodą czy rury kanalizacyjne

c)na granicy faz woda/powietrze

d)przez wzajemną adhezję komórek

e)Inne przykłady:na korzeniach roślin motylkowych, w przewodzie trawiennym zwierząt, na szkłach kontaktowych, na protezach, implantach medycznych, drenach, cewnikach, w wewnętrznych częściach przewodów i instalacji przemysłowych, na kamieniach rzecznych, na kadłubach statków, w wodach gruntowych.

Powstawanie struktury biofilmu:

1.Makromolekuły znajdujące się w środowisku osadzają się na powierzchni adhezji tworząc warstwę kondycjonującą

2. Mikroorganizmy zbliżają się do powierzchni, do której następuje adhezja

3. Adhezja odwracalna, niektóre komórki mogą swobodnie powrócić do środowiska

4, Adhezja nieodwracalna

5. Dojrzewanie biofilmu i wydzielanie EPS

6. Oddzielanie się niektórych mikroorg. Ze struktury biofilmu

Etap I(odwracalny)

*faza odwracalnej adhezji: swobodnie pływające bakterie osiadają na podłożu i przyczepiają się do niego, tworząc skupiska.

*siły powodujące oddziaływania pomiędzy mikroorg. i powierzchnią to:

-ładunki elektryczne na powierzchni komórek bakteryjnych

-oddziaływania van der Waalsa

-przyciąganie elektrostatyczne

*na powierzchniach komórek organizmu gospodarza mogą znajdować się także receptory wiążące się specyficznie i silnie z poszczególnymi cząst. na powierzchni patogenu

tap I (odwracalny):

-faza odwracalnej adhezji: swobodnie pływające bakterie osiadają na podłożu i przyczepiają się do niego, tworząc skupiska.

-siły powodujące oddziaływania pomiędzy mikroorganizmami i powierzchnią to:

*ładunki elektryczne na powierzchni komórek bakteryjnych

*oddziaływania van der Waalsa oraz przyciąganie elektrostatyczne.

Na powierzchniach komórek organizmu gospoda mogą znajdować się także receptory wiążące się specyficznie i silnie z poszczególnymi cząsteczkami na powierzchni patogena.

Etap II(nieodwracalny):

Faza nieodwracalnej adhezji: Bakterie tworzące skupisko zaczynają wydzielać substancje pozakomórkową. Przekazują sobie sygnały stymulujące je do rozmnażania się i tworzenia kolonii.

-w fazie pośredniej dominuje wydzielanie i rozwój struktury pozakomórkowej macierzy, której głównym składnikiem są polisacharydy ściany komórkowej EPS: extracellular polimer substances, zawierające mannozę i reszty glikozydowe.

-zmiany otoczenia powodują silne związanie się bakterii z powierzchnią.

Adhezja zachodzi w dwóch fazach:

1. Faza początkowa- odległość podłoża od organizmu wynosi ponad 50nm. Największą rolę odgrywają tu oddziaływania fizyczne: siły hydrodynamiczne, dyfuzja, grawitacja, ruchy Browna, siły van der Waalsa, ładunki komórek i ich ruchliwość.

2. Faza zasadnicza- odległość komórki od podłoża wynosi ok. 3 nm. Zasadnicza rolę w tworzeniu wiązań odgrywają siły chemiczne: wiązania wodorowe, kompleksy jonowe, wiązania C-C.

Stabilizują one rolę każdego biofilmu.

Etap III

Faza dojrzewania:

-podczas etapu dojrzewania struktury biofilmu następuje dalszy przyrost substancji pozakomórkowej aż do całkowitego otoczenia przez nią powstałych kolonii.

-na tym etapie w skład biofilmu wchodzą, oprócz mikroorganizmów: martwe komórki, substancje organiczne, wytrącane minerały itp.

-do takich struktur przyłączają się kolejne gatunki bakterii.

Etap IV i V

Faza dalszego dojrzewania i oddzielania niektórych mikroorganizmów:

-powstają gradienty chemiczne umożliwiające współistnienie bakterii różnych gatunków i znajdujących się w rozmaitych stanach metabolicznych.

-niektóre komórki opuszczają biofilm, by tworzyć nowe skupiska.

Charakterystyka biofilmu:

*Bytujące w biofilmie mikroorganizmy wykazują wysoką odporność na:

-czynniki antymikrobiologiczne: antybiotyki, detergenty, toksyny, metale, surfaktanty

-na fagocytozę

-na zmiany pH

-ograniczoną dostępność składników odżywczych

-nie odpowiednie warunki tlenowe, co predysponuje bakterie do bytowania w niekorzystnych warunkach środowiskowych.

*wydzielane przez mikroorganizmy wtórne metabolity np. biosurfaktanty, egzopolisacharydy stanowią dodatkowe źródło węgla, azotu i innych niezbędnych pierwiastków oraz związków.

*w obrębie biofilmu następuje różnicowanie poszczególnych komórek i dostosowanie ich do specyficznych funkcji, poprzez wydzielanie do środowiska biowarstwy specyficznych cząsteczek autoinduktorów.

Środowisko biofilmu:

-w obrębie biofilmu bakterie znajdują się w mieszanych stanach metabolicznych.

-na obrzeżach wykazują przejawy życia takie jak np. wzrost

-natomiast komórki położone w głębszych warstwach są żywe, ale ‘uśpione’(znajdują się w stanie anabiozy).

Negatywne konsekwencje tworzenia biofilmu przez bakterie:

-dojrzała struktura biofilmu jest trudna do usunięcia z powierzchni na której powstała.

-bakterie tworzące biofilm powodują przewlekłe schorzenia u ludzi, zwłaszcza o obniżonej odporności immunologicznej.

-są przyczyną skażeń żywności.

-zaburzeń w wymianie ciepła oraz korozji stali, wynikających z utworzenia się trójwymiarowej struktury mikrokolonii wewnątrz instalacji produkcyjnych.

Stosowanie biominerałów, takich jak: cewniki, protezy narządowe, rozruszniki spowodowało znaczny postęp w medycynie i przedłużyło życie wielu chorym. Stały się one jednak poważnym czynnikiem ryzyka zakażenia.

S. epidermidis, S. aureus i P. aeruginosa mają zdolność do przylegania I kolonizowania biominerałów. Zakażone biominerały są częstą przyczyną wysiewu drobnoustrojów do krwi i wielu groźnych powikłań np. sepsy.

Płytka nazębna:

-jama ustna jest złożoną i bardzo heterogenną niszą ekologiczną.

-ślina zawiera niewiele substancji pokarmowych i jest bogata w związki antybakteryjne np. histatyny, lizozym, laktoperoksydaza.

-w jamie ustnej człowieka zadomowiło się jednak wiele różnych mikroorganizmów, zarówno gram + aerotolerancyjne beztlenowce( Streptococcus oralis, S. salivarus), jak i bezwzględne beztlenowce( actinomyces actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis).

-bakterie mlekowe takie jak Streptococcus sobrinus i S. mutans produkujące kwasy szkodliwe dla szkliwa.

Pozytywne strony powstawania biofilmów:

-odpowiedni dobór gatunków bakterii oraz warunków tworzenia biofilmu może być wykorzystany do:

*biokontroli patogenów roślinnych

*w bioremediacji gleb

*w degradacji biopolimerów

*do czyszczenia wody oraz inhibicji korozji stali

*do filtracji mikrobiologicznej