Микробный состав и взаимодействие микроорганизмов в биопленке - Использование микробных биопленок в промышленности
Поскольку биопленки, как правило, представляют собой гетерогенные сообщества, состоящие из микроорганизмов разных физиологических групп, необходимо остановиться на основных типах взаимоотношений (прежде всего трофических), возникающих между их компонентами. Взаимодействие между компонентами начинается уже в процессе формирования биопленки. Многократно было показано, что биопленки, состоящие из микроорганизмов разных таксонов, прочнее и толще, чем биопленки, состоящие из микроорганизмов одного вида. Взаимодействие происходит, по-видимому, на стадии формирования внеклеточного матрикса.[6]
В "зрелых" биопленках, в отличие от планктонных культур, конкуренция между видами обнаруживается редко. И даже в том случае, когда один из видов, благодаря более высокой скорости роста занимает господствующее положение, второй сохраняет жизнеспособность и высокую численность. Подобные взаимоотношения обнаружены, например, в бинарных (состоящих из культур двух видов) биопленках между популяциями быстро растущей культуры Klebsiella pneumoniae и культурой P. aeruginosa.
Более редкая разновидность конкуренции - амменсализм может быть обусловлен образованием одним из микроорганизмом агентов, ингибирующих других членов сообщества, а также созданием неблагоприятных физико-химических условий (например, величины рН). Такая ситуация обнаружена в бинарной биопленке, сформированной двумя видами Ruminococcus, один из которых образует бактерицин, активный против другого вида.[8]
Наиболее часто встречающимися взаимоотношениями между микробными компонентами биопленок являются комменсализм и протокооперация.
Комменсализм выражается в одностороннем влиянии одного из компонентов биопленки на жизнедеятельность другого ее компонента. Обычный пример - потребление кислорода аэробным микроорганизмом, способствующее росту микроаэрофильных или анаэробных "сожителей". Этот тип взаимодействия играет важную роль в микробной коррозии с участием сульфатредукторов, локализованных в анаэробных микронишах.[3]
Протокооперация приводит к взаимному положительному влиянию компонентов биопленок друг на друга. Такие взаимоотношения существуют, например, в биопленках, содержащих фототрофные и гетеротрофные микроорганизмы. Характерным примером протокооперации служит также взаимодействие целлюлолитических бродильщиков и метаногенов. Последние, утилизируя молекулярный водород, а также формиат, образованные в процессе брожения, сдвигают термодинамическое равновесие, предотвращая накопление восстановленных коферментов в клетках бродильщиков и стимулируя синтез ими АТФ.[12]
Предыдущий случай является примером, когда протокооперация переходит в синергизм, поскольку оба компонента биопленки получают выгоду от сотрудничества, а образование или потребление какого-либо продукта в биопленке превышает величину, характерную для индивидуальных популяций. Типичным примером служит гидролиз целлюлозы в биопленке, содержащей как целлюлолитические, так и неспособные к расщеплению целлюлозы микроорганизмы. Последние стимулируют гидролиз целлюлозы и рост целлюлолитиков путем потребления низкомолекулярных продуктов гидролиза, которые репрессируют биосинтез целлюлаз.[4]
Заметную роль в межклеточных взаимодействиях в биопленках играет обмен генетической информацией, что в определенной степени обусловлено высокой плотностью микробной популяции. Существует множество доказательств того, что горизонтальный перенос генов в биопленках происходит с большей интенсивностью, чем в планктонных культурах.[3] В биопленках, в частности, реализуется механизм защиты плазмид от элиминирования по типу "токсин-антитоксин". Принцип такой защиты состоит в кодировании плазмидой стабильного белка-токсина и лабильного белка-антитоксина. Если дочерние клетки после деления не содержат плазмид и не способны осуществлять ресинтез антитоксина, то после распада остаточного антитоксина стабильный токсин убивает такие клетки. Эффективность горизонтального переноса генов in situ убедительно доказана применением сканирующей конфокальной лазерной микроскопии (SCLM) с помощью генов-репортеров, кодирующих флуоресцирующие белки: зеленый, красный, голубой, желтый и синий. Более того, удается не только определить пространственную локализацию мигрирующих плазмид в популяции, но и изолировать соответствующую субпопуляцию методами сортирования клеток.[4]
Похожие статьи
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Использование микробных биопленок в промышленности
Итак бактериальные биопленки представляют собой организованные сообщества микроорганизмов, которые состоят из внеклеточного матрикса, производимом же...
-
Ультраструктура биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
С помощью конфокальной сканирующей лазерной микроскопии показано, что биопленки - не структурно гомогенные монослои микробных клеток на поверхности....
-
Механизмы и этапы формирования биопленок Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к...
-
Методы выявления биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
В настоящее время наиболее надежным методом подтверждения наличия микробной биопленки является специальная микроскопия. В первую очередь это конфокальное...
-
ВВЕДЕНИЕ - Использование микробных биопленок в промышленности
Все знания о морфологии, физиологии, генетике, адаптационных возможностях бактерий были получены при изучении планктонных форм бактерий. В настоящее...
-
Методы культивирования биопленок В последнее десятилетие произошло значительное расширение возможности изучения формирования микробных биопленок....
-
Генетические методы изучения биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
Для выявления генов, участвующих в генетическом контроле любого процесса, используются методы направленного и ненаправленного (инсерционного)...
-
Опишите химический состав вирусов - Особенность взаимодействия вируса и клетки
Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких кодируемых ею полипептидов. Более сложные вирусы обычно содержат также липиды и углеводы; у...
-
Масляно-кислое брожение -- это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной...
-
Органические вещества. - Химический состав клетки
Клетки содержат множество разнообразных органических соединений: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и др. В зависимости от молекулярной массы и...
-
Химический состав клетки, Атомный состав клетки - Химический состав клетки
Атомный состав клетки Из 110 элементов Периодической системы Менделеева в состав организмов входит более половины, причем 24 из них являются...
-
Мир микроорганизмов велик и разнообразен. Поэтому при классификации микроорганизмов встречается много трудностей, а полученные данные иногда бывают...
-
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Как и всем живым организмам микробам присущ обмен веществ. Для построения цитоплазмы они нуждаются в пластическом материале,...
-
Химический состав микробов. Вода составляет основную массу микробной клетки - в капсульных бактериях ее больше, в бациллах меньше. В Aerobacter aceti...
-
Строение бактериальной клетки - Изучение морфологии микроорганизмов
Для изучения строения бактериальной клетки наряду со световым микроскопом применяют электронно-микроскопические и микрохимические исследования,...
-
Кровь убойных животных - один из важнейших источников высокоценного животного белка. Ее высокая пищевая ценность обусловлена значительным содержанием...
-
Ионизирующим излучением называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды. Ионизирующее излучение бывает электромагнитным и...
-
Метаболизм микрообранизмов - Физиология микроорганизмов
Метаболизм микрообранизмов - совокупность всех биохимических процессов происходящих в клетке. Различают энергитичекий метаболизм 9катабализм) - реакции...
-
1. Расскажите о классификации микроорганизмов. 2. Назовите основные свойства представителей царства прокариотов. 3. Перечислите и охарактеризуйте...
-
Брэйн-элементы - Эволюция состава организмов
Имеется целая группа элементов с неизведанными функциями. С достаточно большой степенью осторожности можно говорить об их взаимосвязи с интеллектуальными...
-
Особенности организма вшей (отр. Siphunculata) По образу жизни и по характеру питания на теплокровном хозяине вши очень сильно напоминают клещей. На всех...
-
Строение клетки - Химический состав клетки
1. Типы клеточной организации. Среди всего многообразия ныне существующих на Земле организмов выделяют две группы: вирусы и фаги, не имеющие клеточного...
-
Для микроскопии модно использовать цельное, резаное и дробленое сырье. Из тонких листьев готовят препараты листа с поверхности; из толстых и кожистых...
-
Плазма крови - это раствор, состоящий из воды (90-92%) и сухой остаток (10 - 8%), состоящий из органических и неорганических веществ. (рис. 1)...
-
Функции крови: - Транспортная - выражается в том, что кровь переносит (транспортирует) различные вещества: кислород, углекислый газ, питательные...
-
Эпистаз, Полимерия - Взаимодействие неаллельных генов
Эпистатическое взаимодействие неаллельных генов в определенном смысле противоположно комплементарному действию генов. Сущность эпистаза сводится к...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
Систематика микроорганизмов - наука, изучающая разнообразие видов микроорганизмов и взаимоотношения между ними [Goodfellow, O'Donell, 1993]. Основной...
-
Всероссийская коллекция микроорганизмов Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ) функционирует как центр сбора, изучения, поддержания и...
-
Типы взаимодействия генов - Взаимодействие неаллельных генов
Существует два типа взаимодействия генов - аллельное и неаллельное. Признак, обусловленный взаимодействием одной аллельной пары, называют простым, а...
-
Риккетсии, Вирусы - Изучение морфологии микроорганизмов
Риккетсии - микроорганизмы размером от 0,2 до 30 мкм. Они имеют обычное для бактерий строение клетки: двуслойную оболочку, цитоплазму, нуклеоид. По форме...
-
Одним из аргументов против роли вирусов в возникновении большинства злокачественных опухолей у человека считается тот факт, что в подавляющем большинстве...
-
Энзимодиагностика - Использование ферментов в медицинской практике в качестве лекарственных средств
Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях...
-
Вирус белок генетический фаг Основные проблемы и явления Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от...
-
Вирусы являются генетическими внутриклеточными паразитами, способными к размножению только в живых системах. Вирусы как облигатные внутриклеточные...
-
Типы организации вирионов - Строгие постулаты Коха
Основным структурным компонентом вириона является капсид, в котором заключена нуклеиновая кислота. Капсиды построены из белковых субъединиц, собранных...
-
Мозаичность - Виды и структура растительного сообщества
Характерная особенность фитоценозов -- неоднородность в горизонтальном направлении. Часто наблюдается более или менее выраженная пятнистость, мозаичность...
-
Что такое трансформированная клетка? - Строгие постулаты Коха
Один из способов получения популяции трансформированных клеток состоит в заражении нормальных клеток онкогенным вирусом, например вирусом саркомы Рауса...
-
Говоря о клеточном ядре, мы имеем в виду собственно ядра эукариотических клеток. Их ядра построены сложным образом и довольно резко отличаются от...
-
Простой метод окраски, Сложные методы окраски - Изучение морфологии микроорганизмов
Препарат помещают на подставку для окраски, исследуемым материалом вверх. Пипеткой наносят на него раствор красителя. По истечении указанного времени...
Микробный состав и взаимодействие микроорганизмов в биопленке - Использование микробных биопленок в промышленности