1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Trần Thúy Hằng PHÂN LẬP, NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT
SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG TẠO MÀNG SINH
VẬT (BIOFILM) Ở VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2011
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
ii
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2
1.1 Khái niệm về màng sinh vật (biofilm) 2
1.2 Các dạng màng sinh vật trong tự nhiên và vai trò đối với vi sinh vật 5
1.2.1 Các chủng vi sinh vật có khả năng tạo màng sinh vật trong tự nhiên 5
1.2.2 Các dạng tồn tại của màng sinh vật 7
1.2.3 Ảnh hưởng của màng sinh vật đối với vi sinh vật 8
1.3 Thành phần, cấu trúc và đặc điểm của màng sinh vật 11
1.3.1 Mạng lưới ngoại bào 11
1.3.2 Các thành phần khác 13
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của màng sinh vật 15
1.4.1 Các giai đoạn tạo thành màng sinh vật 15
1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh vật 20
1.4.3 Điều hòa quá trình hình thành màng sinh vật 22
1.5 Nghiên cứu ứng dụng màng sinh vật 24
1.5.1 Ứng dụng màng sinh vật trong việc xử lý nước thải 24
1.5.2 Ứng dụng màng sinh vật trong việc ức chế các vi sinh vật gây hại 25
1.5.3 Một số nghiên cứu ứng dụng khác 26
Chương 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1 Nguyên liệu 29
2.1.1 Chủng vi sinh vật nghiên cứu 29
2.1.2 Vi sinh vật kiểm định 29
2.2 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 30
2.2.1 Môi trường nuôi cấy 30
2.2.2 Máy móc, thiết bị 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
PHỤ LỤC 69
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Ảnh hưởng của pH môi trường đến sự tạo màng sinh vật của các chủng vi
sinh vật phân lập 44
Bảng 2: Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sự tạo màng sinh vật của các chủng vi
sinh vật phân lập 45
Bảng 3: Ảnh hưởng của các nguồn nitơ đến sự tạo màng sinh vật của các chủng vi
sinh vật phân lập 47
Bảng 4: Hoạt tính kháng khuẩn của các chủng vi khuẩn nghiên cứu 52
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Các vi sinh vật gắn kết với bề mặt nhựa nhân tạo và liên kết với nhau thông
qua mạng lưới polysaccarit dưới kính hiển vi điện tử 3
Hình 2. Ảnh SEM một màng sinh vật do Staphylococcus aureus tạo nên 4
Hình 3. Ảnh SEM màng sinh vật nổi được hình thành bởi chủng Bacillus subtilis
B-1 5
Hình 4. Một số ví dụ về màng sinh vật 8
Hình 5. Mô hình phát triển của màng sinh vật 16
Hình 6. Khuẩn lạc một số chủng vi sinh vật phân lập trên môi trường thạch 39
Hình 7. Khả năng tạo màng sinh vật của một số chủng vi sinh vật phân lập từ mẫu
nước thải làng miến Lại Trạch 40
Hình 8. Khả năng tạo màng sinh vật của một số chủng vi sinh vật phân lập từ mẫu
nước thải nhà máy sản xuất bia 41
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
1
MỞ ĐẦU
Nghiên cứu vi sinh vật học là mô hình nghiên cứu ưu việt để tìm hiểu bản
chất của các quá trình sống, đồng thời nó cũng đóng vai trò quan trọng trong các
lĩnh vực y học, nông nghiệp, công nghiệp và môi trường.
Tuy nhiên, trong tự nhiên vi sinh vật ít khi tồn tại dưới dạng các tế bào đơn
lẻ mà chúng thường được tìm thấy dưới dạng tập hợp các tế bào liên kết chặt chẽ
với nhau và với các bề mặt thông qua mạng lưới chất ngoại bào gọi là màng sinh vật
(biofilm).
Nghiên cứu về màng sinh vật giúp chúng ta có một cái nhìn tổng quát hơn về
sự tăng trưởng, phát triển và thích nghi của vi sinh vật trong mối quan hệ với nhau
cũng như với các điều kiện môi trường. Đồng thời, việc tìm hiểu về màng sinh vật
cũng giúp chúng ta có những hiểu biết sâu hơn về mối liên hệ bên trong của các tế
bào trong một màng sinh vật cũng như các cơ chế điều hòa quá trình tạo màng sinh
vật.
Nghiên cứu về màng sinh vật góp phần tạo ra những sản phẩm ứng dụng cao
trong cuộc sống như tạo các công nghệ sinh học xử lý ô nhiễm môi trường, xử lý
các sự cố tràn dầu, ứng dụng trong nghiên cứu phòng bệnh cho cây trồng cũng như
các nghiên cứu trong công nghiệp thực phẩm, hóa mỹ phẩm v.v… mà hiện nay tại
Việt Nam các nghiên cứu về vi sinh vật tạo màng sinh vật và ứng dụng của chúng
còn rất mới mẻ.
Chính từ những ý nghĩa thực tiễn trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài:
“Phân lập, nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật có khả
năng tạo màng sinh vật phân lập ở Việt Nam”.
và tăng trưởng đáng kể của vi sinh vật bằng cách bám dính vào một bề mặt xác
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
3
định. Nghiên cứu của Heukelekian và cộng sự [39] cho thấy giới hạn nồng độ chất
dinh dưỡng không cố định mà phụ thuộc vào tổng diện tích bề mặt tiếp xúc với môi
trường.
Jones và cộng sự [43] đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để chỉ ra
sự xuất hiện của màng sinh vật trong bộ lọc nhỏ giọt của một nhà máy xử lý nước
thải và cho thấy rằng chúng bao gồm nhiều loại, nhóm các vi sinh vật khác nhau
(dựa trên đặc điểm hình thái tế bào). Bằng cách sử dụng chất nhuộm màu
polysaccarit đặc biệt là đỏ Ruthenimum và cố định bởi Osmium tetroxide (OsO
4
),
các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng vật liệu chất nền bao xung quanh và kết
dính các tế bào trong cấu trúc màng sinh vật chính là polysaccarit. Hình 1. Các vi sinh vật gắn kết với bề mặt nhựa nhân tạo và liên kết với nhau thông qua
mạng lưới polysaccarit dưới kính hiển vi điện tử ( 57700) [43].
Dựa trên những quan sát ở mảng bám răng và một số thí nghiệm khác, năm
1978, Costerton và cộng sự [14] đã đưa ra giả thuyết về màng sinh học: “Trong tự
nhiên, các tế bào vi khuẩn gắn kết với nhau và bám dính trên một bề mặt nhất định
nhờ hệ thống sợi glycocalyx”. Giả thuyết này đã góp phần giải thích cơ chế bám
dính của vi sinh vật trên các vật liệu vô sinh và hữu sinh và những lợi ích thu được
nhờ phương thức sinh thái thích hợp này.
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
4
Cùng với những tiến bộ trong quá trình nghiên cứu, khái niệm về màng sinh
Các vi sinh vật trong tự nhiên ít khi tồn tại riêng rẽ mà thường hình thành tập
hợp quần xã vi sinh vật với một loạt các hoạt động chức năng sinh lý và sinh hóa.
Sự tạo thành màng sinh vật diễn ra tại bề mặt rắn tiếp xúc với môi trường chất lỏng.
Tại đây, các mảnh vụn hữu cơ và chất khoáng tập trung lại tạo điều kiện cho phép
các vi sinh vật có thể sinh trưởng và phát triển thành các vi khuẩn lạc và dần hình
thành nên màng sinh vật trưởng thành [13].
Phân tích thành phần vi sinh vật của màng cho thấy sự hiện diện của vi tảo
và vi khuẩn Gallionella spp. Đặc biệt khả năng oxi hóa sắt của chủng Gallionella
spp gây kết tủa sắt trong đường ống tạo ra những thay đổi không mong muốn về độ
đục, màu sắc và mùi của nước [58]. Các chủng vi khuẩn hiếu khí như Pseudomonas
putrefaciens, Escherichia coli, Bacillus sp, Serratia sp cũng được phân lập. Trong 10 m 1 m
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
6
đó, nghiên cứu cho thấy chủng P. putrefaciens có khả năng tạo chất ngoại bào giúp
gắn kết các nhóm vi sinh vật với nhau để hình thành màng sinh vật [66].
Trong công nghiệp thực phẩm, khả năng bám dính của các vi sinh vật trên bề
mặt các thiết bị chế biến có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến giá trị cảm quan của
sản phẩm thực phẩm. Nghiên cứu của Sule và cộng sự [78] cho thấy chủng E. coli
O157:H7 là tác nhân gây bệnh có thể phân lập từ các mẫu thịt tươi. Bằng kỹ thuật
Real-time PCR, 13 trong số 15 gen ở chủng E. coli này được nghiên cứu cho thấy
có liên quan đến các chức năng sống như trao đổi chất, phân chia tế bào, hình thành
màng sinh học và khả năng gây bệnh.
Nghiên cứu của Kubota và cộng sự [47] về khả năng hình thành màng sinh
vật trên 3 chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis và
Lactobacillus fructivorans đại diện cho nhóm vi khuẩn lactic gây hư hỏng thực
phẩm. Đặc điểm của sự hình thành màng sinh vật ở các chủng vi khuẩn này cung
việc hình thành và phát triển một mạng lưới màng sinh vật. Màng sinh vật có thể
được tạo thành ngay trên bề mặt nước (khoảng tiếp xúc với không khí) để hình
thành nên dạng cấu trúc màng nổi (floating biofilm), có thể quan sát dưới dạng
những cặn hay váng của vi sinh vật trên mặt ao, hồ hay bể lọc nước.
Một dạng khác của màng sinh vật trong tự nhiên được tìm thấy là khi các vi
sinh vật bám dính trên bề mặt vật liệu rắn như các viên sỏi, đá trong nước tạo thành
dạng màng sinh vật bề mặt (hình 4a).
1.2.2.2 Trong các hệ thống thiết bị nhân tạo
Màng sinh vật cũng tồn tại trên bề mặt các thiết bị nhân tạo được cấu tạo chủ
yếu từ vật liệu vô sinh (nhựa, thủy tinh, thép …) như trên vỏ của tàu thuyền, trong
lòng các ống dẫn nước, ống dẫn dầu hay dẫn khí đốt, trên sàn các quầy hàng thực
phẩm.
Trong các thiết bị, đồ dùng gia đình cũng có sự xuất hiện của màng sinh vật
khi các vi sinh vật bám dính trong hệ thống vòi hoa sen, bồn rửa mặt.
1.2.2.3 Trong cơ thể sinh vật sống
Ngay trong cơ thể sống con người cũng xuất hiện màng sinh vật chủ yếu là
của những loài vi sinh vật gây bệnh. Màng sinh vật có thể hình thành trên bề mặt
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
8
lớp tế bào biểu mô như biểu mô ống dẫn niệu, xoang mũi, xoang miệng hay trên
răng tạo thành cấu trúc màng sinh vật gọi là mảng bám răng (hình 4c). Thậm chí bề
mặt của những dụng cụ y tế đặt trong cơ thể như van tim, niệu quản nhân tạo cũng
có thể là vị trí tồn tại của màng sinh vật. (a) (b) (c)
Hình 4. Một số ví dụ về màng sinh vật
(a): Màng sinh vật trên tảng đá; (b): Màng sinh vật trên bề mặt bàn chải đánh răng;
(c): Màng sinh vật của vi khuẩn sâu răng hình thành nên mảng bám răng
nhóm phosphate, lưu huỳnh, hay nhóm chức axit [56].
1.2.3.2 Thu nhận nguồn chất dinh dưỡng từ môi trường
Môi trường nội bào trong cấu trúc màng sinh vật cung cấp phương tiện trao
đổi dinh dưỡng và chuyển hóa chất hiệu quả thông qua các pha dung dịch lớn, tăng
cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng cũng như loại bỏ những sản phẩm trao đổi chất
có nguy cơ độc hại [23]. Các vi khuẩn trong mạng lưới màng sinh vật thường bao
gồm nhiều quần thể vi khuẩn khác nhau. Chúng là kết quả của mối liên hệ giữa các
loài sinh vật đồng trao đổi chất. Mối liên kết chặt chẽ này tạo điều kiện thuận lợi
cho sự trao đổi, loại bỏ và phân phối các sản phẩm trao đổi chất trung gian giữa các
loài.
Màng sinh vật cung cấp một môi trường lý tưởng cho sự thiết lập mối quan
hệ hợp dưỡng giữa các loài vi sinh vật. Hợp dưỡng là một trường hợp đặc biệt của
mối quan hệ cộng sinh, trong đó hai loài (hoặc hai chủng) vi sinh vật khác nhau phụ
thuộc lẫn nhau về mặt trao đổi chất để sử dụng một số cơ chất nhất định, đặc biệt là
cho các yêu cầu về năng lượng [31].
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
10
1.2.3.3 Thu nhận những đặc tính di truyền mới
Quá trình trao đổi gen (horizontal gene transfer) đóng vai trò quan trọng
trong sự tiến hóa và đa dạng di truyền của cộng đồng các vi sinh vật trong tự nhiên.
Trao đổi gen được biết đến là sự di chuyển vật liệu di truyền giữa các loài vi sinh
vật khác nhau. Hiện tượng này xảy ra trong vi khuẩn là cách kết hợp trực tiếp DNA
tự do của các tế bào vi khuẩn. Nhờ việc thu nhận những đặc tính di truyền mới giúp
cộng đồng vi sinh vật trong màng tiếp nhận được những gen cần thiết tham gia tích
cực trong hoạt động sống của màng sinh vật [45].
Tầm quan trọng của quá trình trao đổi gen đã được ứng dụng trong những
nghiên cứu về khả năng kháng thuốc của vi sinh vật, kỹ thuật di truyền tạo nên
chủng vi sinh vật mới trong các ngành công nghiệp. Trong đó cơ chế trao đổi gen
phổ biến ở vi sinh vật là truyền gen thông qua plasmid và cầu tiếp hợp. Tuy nhiên
Mạng lưới chất ngoại bào chứa hàm lượng cacbon chiếm 50 - 90% tổng
lượng cacbon hữu cơ trong màng sinh vật và được xem như là vật liệu chất nền
chính của màng sinh vật.
Mạng lưới ngoại bào có thể khác nhau về một số tính chất vật lý và hóa học
nhưng nó bao gồm chủ yếu là các polysaccarit. Một số polysaccarit là trung tính hay
mang điện tích âm, như trường hợp chất ngoại bào ở vi khuẩn gram âm. Sự hiện
diện của axit uronic (ví dụ như D - glucuronic, D - galacturonic, và axit
mannuronic) hoặc liên kết xeton trong phân tử axit pyruvic đưa đến tính chất của
ion âm [79]. Tính chất này rất quan trọng bởi nó cho phép các phân tử polysaccarit
ngoại bào liên kết được với các ion dương hóa trị II như Ca
2+
và Mg
2+
. Từ đó hình
thành liên kết chéo giữa các sợi polymer và tạo ra lực liên kết lớn hơn trong cấu trúc
màng sinh vật. Trong trường hợp của một số vi khuẩn gram dương như
Staphylococcus, thành phần hóa học của mạng lưới ngoại bào có thể hoàn toàn khác
nhau và gồm chủ yếu là các ion dương. Hussain và cộng sự [41] đã phát hiện ra
rằng màng nhầy của tụ cầu khuẩn tạo coagulase - một loại enzyme cho phép chuyển
đổi fibrinogen thành fibrin gây đông máu - âm tính có chứa hỗn hợp axit teichoic và
một lượng nhỏ protein.
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
12
Mạng lưới ngoại bào có thể là ưa nước do kết hợp với một lượng lớn các
phân tử nước thông qua liên kết hydro hoặc cũng có thể là kỵ nước. Tuy nhiên,
phần lớn các dạng chất ngoại bào bao gồm cả ưa nước và kỵ nước. Đồng thời mạng
lưới ngoại bào cũng có thể thay đổi độ hòa tan của nó [26].
Sutherland [79] đã ghi nhận hai thuộc tính quan trọng của mạng lưới ngoại
bào. Thứ nhất, thành phần và cấu trúc của các polysaccarit xác định cấu tạo chính
sự phát sinh đột biến của gen nhảy, lại cho thấy chính các thành phần cấu trúc của tế
bào vi khuẩn như lông roi, tiêm mao và các phân tử bám dính đóng vai trò quan
trọng trong sự xâm nhiễm của vi khuẩn lên một bề mặt nào đó.
Chức năng chính của lông roi trong sự hình thành màng sinh vật là giúp cho
vi sinh vật di chuyển trong môi trường nước tốt hơn, tạo nên những tương tác ban
đầu giữa bề mặt và tế bào. Thí nghiệm của De Flaun, De Weger cùng các cộng sự
[22], [24] đã chứng minh sự thiếu vắng của lông roi làm suy giảm khả năng xâm
nhiễm của Pseudomonas fluorescens lên rễ cây khoai tây, lúa mì và làm giảm độ
bám dính tế bào của P. aeruginosa và P. fluorescens lên bề mặt polystyrene [63].
Tương tự, nghiên cứu trên các chủng Vibrio cholerae và Escherichia coli đột biến
thiếu lông roi đã cho thấy không có sự hình thành màng sinh vật như ở các dạng
hoang dại của chúng vẫn thực hiện trên bề mặt nhựa polyvinylchloride (PVC) [84].
Tiêm mao và các phân tử bám dính liên kết với tiêm mao cũng có vai trò
quan trọng trong sự bám dính và xâm nhiễm bề mặt. Nghiên cứu của Schmoll và
cộng sự [73] trên chủng vi khuẩn gây bệnh E. coli cho thấy biểu hiện của gen sfaA,
một gen mã hóa cho các phân tử bám dính tiêm mao, được điều hòa tăng cường khi
có sự tiếp xúc của vi khuẩn với bề mặt. Ở E. coli, khả năng bám dính bề mặt giảm
đi khi có sự đột biến ở gen sinh tổng hợp curlin csgA và gen sinh tổng hợp tiêm mao
type I fim H, một loại tiêm mao chứa các phân tử đặc hiệu với mannose [68]. Tương
tự, đột biến gen tổng hợp tiêm mao hemagglutinin có độ nhạy cao với mannose ở
V. cholerae cũng làm giảm độ bám dính bề mặt [84].
Như vậy, có thể nói rằng các loài vi sinh vật có lông roi và tiêm mao cũng sẽ
có ưu thế hơn trong việc di chuyển đến một bề mặt giá thể xác định - nơi có điều
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
14
kiện thuận lợi cho việc hình thành màng sinh vật, đồng thời giúp cho việc bám dính
ban đầu của tế bào với bề mặt tốt hơn [26].
1.3.2.2 Vai trò của protein màng
Protein màng tế bào được ghi nhận là có ảnh hưởng đáng kể trong sự bám
15
chất nền bám dính cho Porphyromonas gingivalis thông qua sự tương tác của các
cặp thụ thể bám dính, được biết đến là các phân tử protein FimA [11]. Ngược lại,
tương tác phân tử giữa các tế bào S. cristatus và P. gingivalis đã kìm hãm sự biểu
hiện của gen fimA và kết quả là P. gingivalis không thể tiếp tục bám dính và sẽ
được tách rời khỏi màng sinh vật [48].
Davies và cộng sự [20] đã đưa ra hai hệ thống tín hiệu ngoại bào khác nhau ở
P. aeruginosa có liên quan đến sự hình thành màng sinh vật, đó là lasR - las I và
rhlR - rhlI. Ở mật độ quần thể tế bào đủ lớn, các tín hiệu này đạt đến nồng độ cần
thiết để kích hoạt các gen liên quan đến sự khác biệt màng sinh vật. Các dạng đột
biến không thể tạo ra cả hai tín hiệu sẽ hình thành một màng khác nhiều so với
màng sinh vật của dạng hoang dại như màng mỏng hơn, các tế bào được đóng gói
dày đặc hơn và cấu trúc của màng cũng chưa hoàn thiện.
Vai trò của tín hiệu nội bào trong màng sinh vật của nhiều loài khác biệt
đáng kể so với màng sinh vật của một loài. Những tín hiệu này được phân loại như
là một sản phẩm truyền tin tích cực hay thụ động làm thay đổi trạng thái của các tế
bào vi khuẩn lân cận. Chúng bao gồm các sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn, các
phân tử acyl - homoserine lactone, vật chất di truyền như DNA hay RNA, v.v…Các
tín hiệu này có thể làm thay đổi sự phân bố của các loài cụ thể trong màng sinh vật,
thay đổi sự biểu hiện protein trong các tế bào lân cận, đưa đến những đặc điểm di
truyền mới ở các tế bào lân cận và kết hợp các vi khuẩn với nhau trong màng sinh
vật [83].
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của màng sinh vật
1.4.1 Các giai đoạn tạo thành màng sinh vật
Dựa trên các phương pháp phân tích di truyền học, proteomics và sinh học
phân tử, cùng với những phân tích về mặt cấu trúc, hóa học màng sinh vật, các nhà
khoa học đã đưa ra một mô hình cấu trúc màng sinh học cơ bản [16]. Trong mô
hình này, vi khuẩn hình thành nên các vi khuẩn lạc và được bao quanh bởi một
mạng lưới chất ngoại bào giúp các thành phần tế bào liên kết với nhau một cách có
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Luận văn thạc sĩ Sinh học Trần Thúy Hằng
Trường Đại học KHTN
17
Khi bề mặt điều kiện được hình thành, các thuộc tính của nó thay đổi để thu hút các
vi sinh vật. Sự gắn kết của các vi sinh vật lên bề mặt nhờ lực liên kết van der Waals,
lực hút tĩnh điện, tương tác ưa nước và các tương tác đặc biệt khác, hoặc bởi một sự
kết hợp các liên kết này, tùy theo mức độ gần gũi của các vi sinh vật với bề mặt
bám dính. Nhờ khả năng di chuyển độc lập bằng các cử động co rút tế bào hay sử
dụng các tiêm mao, và khả năng tiết các chất ngoại bào giúp các tế bào riêng rẽ
được bao bọc trong một mạng lưới và bắt đầu sự hình thành màng sinh vật [62].
Tuy nhiên, các tế bào này chưa hẳn đã đi vào quá trình hình thành màng sinh vật và
có thể rời bề mặt để tiếp tục đời sống phù du.
1.4.1.2 Giai đoạn 2: Gắn kết không thuận nghịch
Sau khi gắn kết thuận nghịch ban đầu lên một bề mặt, vi sinh vật không
những phải giữ liên kết với bề mặt giá thể mà còn phải tăng trưởng để hình thành
một màng sinh vật hoàn chỉnh. Vì vậy, giai đoạn tiếp theo là sự sản xuất các chất
ngoại bào nhằm làm tăng tính bám dính ổn định thông qua các cầu nối hữu cơ giữa
tế bào và giá thể [60].
Các nghiên cứu trên gen chỉ thị cho thấy biểu hiện của gen sinh tổng hợp
alginate ở Pseudomonas aeruginosa algC và algD được điều hòa tăng lên trong 15
phút ngay sau khi có sự bám dính đầu tiên của vi khuẩn lên một bề mặt. Mặc dù sự
sản xuất alginate cũng được xem như là phương thức để hình thành nên bộ khung
cấu trúc và hóa học của màng sinh vật [77], nhưng những nghiên cứu gần đây lại
chứng minh rằng chính sự hiện diện của mạng lưới chất ngoại bào chứ không phải
phát triển đến đầy đủ thì màng sinh vật sẽ cho thấy những mô hình biến đổi trong sự
tăng trưởng của vi khuẩn cũng như sự tương tác sinh lý và hiệu quả trao đổi chất
[82].
1.4.1.5 Giai đoạn 5: Tách rời
Khả năng phát triển của màng sinh vật giới hạn trong điều kiện dinh dưỡng
của môi trường nuôi cấy và biểu hiện của các phân tử cảm ứng mật độ tế bào. Các
phân tử này được giải phóng ra nhằm đáp ứng với những hạn chế về dinh dưỡng,
sự tích tụ các sản phẩm độc hại và một số nhân tố khác, bao gồm các yếu tố pH,
Copyright: Tài liệu đại học ©