Slemlager

Ett slemlager i bakterier är ett lätt borttagbart (t.ex. genom centrifugering ), oorganiserat lager av extracellulärt material som omger bakterieceller. Specifikt består detta mestadels av exopolysackarider , glykoproteiner och glykolipider . Därför betraktas slemskiktet som en delmängd av glykokalyx .

Medan slemlager och kapslar finns vanligast i bakterier, medan de är sällsynta, finns dessa strukturer också i arkéer . Denna information om struktur och funktion kan också överföras till dessa mikroorganismer.

Strukturera

Slemskikt är amorfa och inkonsekventa i tjocklek, och produceras i olika mängder beroende på celltyp och miljö. Dessa lager presenterar sig som strängar som hänger extracellulärt och bildar nätliknande strukturer mellan celler som var 1-4μm från varandra. Forskare föreslog att en cell kommer att bromsa bildningen av slemlagret efter cirka 9 dagars tillväxt, kanske på grund av långsammare metabolisk aktivitet.

En bakteriekapsel är liknande, men är styvare än slemlagret. Kapslar är mer organiserade och svåra att ta bort jämfört med sina motsvarigheter i slimelagret. En annan mycket organiserad, men separat struktur är ett S-lager . S-lager är strukturer som integrerar sig i cellväggen och är sammansatta av glykoproteiner, dessa lager kan erbjuda cellen stelhet och skydd. Eftersom ett slemlager är löst och flyter, hjälper det inte cellen i dess styvhet.

Även om biofilmer kan bestå av bakterier som producerar slemskikt, är det vanligtvis inte deras huvudsakliga sammansättning. Snarare är en biofilm uppbyggd av en rad mikroorganismer som går samman för att bilda en sammanhängande biofilm. Även om det finns homogena biofilmer som kan bildas. Till exempel orsakas placket som bildas på tändernas ytor av en biofilmbildning av främst Streptococcus mutans och den långsamma nedbrytningen av tandemaljen.

Cellulär funktion

Slemlagrets funktion är att skydda bakteriecellerna från miljöfaror som antibiotika och uttorkning . Slemskiktet gör att bakterier kan fästa på släta ytor som protesimplantat och katetrar , såväl som andra släta ytor som petriskålar . Forskare fann att cellerna fäste sig vid odlingskärlet utan ytterligare bihang, enbart beroende på det extracellulära materialet.

Även om det mestadels består av polysackarider, kan ett slemlager överproduceras så att i en tid av hungersnöd kan cellen förlita sig på slemlagret som extra matlagring för att överleva. Dessutom kan ett slemlager produceras i marklevande prokaryoter för att förhindra onödig uttorkning på grund av årliga temperatur- och fuktighetsförskjutningar.

Det kan tillåta bakteriekolonier att överleva kemisk sterilisering med klor , jod och andra kemikalier, vilket lämnar autoklavering eller spolning med kokande vatten som de enda säkra metoderna för dekontaminering .

Vissa bakterier har visat ett skyddande svar på attacker från immunsystemet genom att använda sina slemlager för att absorbera antikroppar. Dessutom kan vissa bakterier som Pseudomonas aeruginosa och Bacillus anthracis producera biofilmstrukturer som är effektiva mot fagocytangrepp från värdens immunsystem. Denna typ av biofilmbildning ökar deras virulensfaktor eftersom de är mer benägna att överleva i en värds kropp, även om denna typ av biofilm vanligtvis förknippas med kapslar.

Forskning

På grund av det överflöd av så många bakterier som ökar sin resistens mot antimikrobiella medel som antibiotika (dessa produkter hämmar celltillväxt eller bara dödar cellen), kommer ny forskning om nya läkemedel som minskar virulensfaktorer hos vissa bakterier. Antivirulenta läkemedel minskar de patogena egenskaperna hos bakterier, vilket gör att värden kan attackera nämnda bakterier, eller tillåter antimikrobiella medel att verka. Staphylococcus aureus är en patogen bakterie som orsakar flera mänskliga infektioner med en uppsjö av virulensfaktorer såsom: biofilmbildning, quorum sensing och exotoxiner för att nämna några. Forskare tittade på Myricetin (Myr) som ett multi-antivirulensmedel mot S.areus och hur det specifikt påverkar biofilmbildningen. Efter regelbunden dosering fann man att biofilmbildningen minskade och antalet vidhäftade celler på deras specificerade media minskade utan att cellerna dödades. Myr är lovande när ytor beläggs i materialet, icke-belagda ytor visar en tjock biofilmbildning med en stor mängd cellulär vidhäftning; det belagda materialet visade minimala cellkluster som var svagt vidhäftade.

Ett problem med betongkonstruktioner är skadorna de får under väderskiften, eftersom om dess porösa natur finns en mängd vatten som kan expandera eller dra ihop betongen beroende på miljön. Denna skada gör dessa strukturer mottagliga för sulfatattacker. Sulfatangrepp uppstår när sulfaterna i betongen reagerar på andra salter som bildas av andra sulfatkällor och orsakar inre erosion av betongen. Den extra exponeringen för dessa sulfatjoner (SO ₄ ) kan orsakas av att vägsalt stänks på strukturen, jordar som innehåller mycket sulfater är också ett problem för dessa betongkonstruktioner. Forskning har visat att vissa aeroba slembildande bakterier kan hjälpa till att reparera och underhålla betongkonstruktioner. Dessa bakterier fungerar som en diffusionsbarriär från de externa sulfaterna till betongen. Forskare fann att ju tjockare skiktet var desto effektivare var det, och såg nästan en linjär ökning för antalet tjänsteår som gäller för betongkonstruktionen när skikttjockleken ökade. För långvarig reparation av strukturen bör 60 mm tjocklek av slemskiktet användas för att säkerställa betongstrukturens livslängd och för att säkerställa korrekt diffusion av sulfatjoner.