Allgemeine Mikrobiologie

540 17DieRollevonMikroorganismenimStoffkreislaufundinderNatur
Abb. 17.7 Entwicklung von Biofilmen. Phasen
I–VdesAufbauseinesBiofilms. d,diffusiveGrenzschicht.
DerProzessderAnheftungläuftinaufeinanderfolgendenPhasenab.
Voraussetzung für die mikrobielle Besiedlung ist eine Beschichtung
durchingeringerKonzentrationimWasservorhandenePolysaccharide,
HuminstoffeundProteine(Konditionierung)(AinAbb.17.7).Inderersten,reversiblenPhasebindenBakterienzellenz.B.durchelektrostatische
WechselwirkungenundzumTeilmithilfevonFlagellenandieseSubstanzen(S).Inderzweiten,meistirreversiblenPhasewirdderKontaktaktiv
intensiviert,z.B.durchVeränderungderZelloberflächenstrukturoderdie
Ausbildung vonspezifischen Adhäsionsproteinen,Polysacchariden oder
Fimbrien bzw. Pili (D). In der weiteren Entwicklung binden weitere
ZellenandieOberfläche(F).ZusätzlichentstehtdurchWachstumsukzessive
ein dichter Bakterienrasen. Es werden reichlich extrazelluläre
polymere Substanzen (Polysaccharide, Proteine, auch Nukleinsäuren)
freigesetzt,diedenBakterienrasenstabilisierenunddiebiszu85%des
VolumensdesentstehendenBiofilmsausmachenkönnen.Abhängigvon
den wirksamen Scherkräften können so entstandene Biofilme eine
DickevonwenigenMikrometernbiszuMillimeternerreichen(Abb.17.7).
NurdieOberflächesolcherFilmeistweitgehendhomogen.InderTiefe
könnensichGräbenundKanälebilden,diebeiderSubstratversorgung
eineRollespielen.DasBilderinnertaneinenWald,dervomFlugzeug
ausgeschlossenwirkt,imInnerenaberdurchausdurchgängigist.
17.7.2 FunktionelleDifferenzierungimBiofilm
Infolge der Stoffwechselaktivität der Organismen verändern sich die
LebensbedingungenfürdieZellenimBiofilmdramatisch:Deranfängliche
Vorteil der verbesserten Substratversorgung an der Grenzfläche wird
schnell durch den Nachteil kompensiert, dass z. B. der Sauerstoff nur
nochvertikalzurFilmoberflächenachdiffundiert.Infolgedessenwerden
die tiefer liegenden Schichten eines Biofilms schnell anoxisch, wie es
Abbildung6.3(s.S.165)füreineBakterienkoloniezeigt.Soferndiefilm-
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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