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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE CIENCIAS
D.A. Biología, Microbiología y Biotecnología
E.A.P. Biología en Acuicultura
ASIGNATURA DE ACUARÍSTICA
UNIDAD I
SISTEMA DE CULTIVO DE ESPECIES ACUÁTICAS ORNAMENTALES
Clase 3
Biofilms en sistemas acuáticos
Etapas de formación. Características físicas, químicas y biológicas
Blgo. Pesq. Walter Reyes Avalos, M.C.
Docente
Los biofilms
Son comunidades de microorganismos
que crecen embebidos en una matriz de
exopolisacáridos y adheridos a una
superficie inerte o un tejido vivo
Formación de un Biofilm
1.
Agregación y adhesión
–
–
–
2.
Desarrollo
–
–
3.
Depende de la tasa de crecimiento celular y la hidrodinámica del ecosistema.
Bacterias, diatomeas, cianofíceas y algas verdes filamentosas.
Maduración
–
4.
Re-distribución
Bipartición
Agregación: producción de EPs
Involucra la generación de arquitectura compleja con canales y poros.
Des-adhesión
–
Separación de parte o porciones del biofilm (sloughing off) por procesos
físicos, debido a la reducción de Eps.
3 stages of biofilm formation: attachment, colonization and growth of
complex biofilm structures
Conceptual illustration of the heterogeneity of biofilm structure and function. Foreground: biofilm life
cycle. Mid-ground: heterogeneity in bacterial activity and communities make-up. Background: Streamer
formation and detachment.
Schematic of biofilm mechanics: Hydrodynamic forces on biofilm structures due to
turbulent flow.
Biofilm bacteria can move in numerous ways: Collectively, by rippling or rolling across
the surface, or by detaching in clumps. Individually, through a "swarming and seeding"
dispersal.
Conceptual illustration of the heterogeneity of biofilm structure, showing bacterial clusters,
streamers, and water channels.
Conceptual illustration of the heterogeneity of biofilm structure, with labeled bacterial
clusters, streamers, and water channels.
Cross-sectional illustration of placement of O2 sensitive probes, in void area and
biofilm cluster, revealing that water channel is aerobic; center of cluster is anaerobic.
Composición de un Biofilm
•
•
•
Microorganismos adheridos a un material soporte
Matriz de exopolímeros orgánicos de origen microbiano
(alginatos, celulosa, glucosa, galactosa, N-acetilglucosa, etc.)
Materias en suspensión inorgánicas adheridas
Procesos que se dan en un
Biofilm
Procesos físicos
Procesos químicos
ESTRATIFICACIÓN
FISIOLÓGICA DE
LOS BIOFILMS
•
•
•
El oxígeno y los
nutrientes
transportados por
el agua difunden a
través del biofilm
La profundidad
hasta la que un
biofilm es activo
es de 300-400m
El sloughing-off o
desprendimiento
natural
Five proposed mechanisms of increased biofilm tolerance to antimicrobials.
The multicellular characteristics of biofilms contribute to their survivability.
Hypothesis for biofilm resistance to antimicrobial agents: Antimicrobial neutralization
Barrera de difusión física y química que constituye la matríz de EPs
Hypothesis for biofilm resistance to antimicrobial agents: Penetration failure
•Crecimiento ralentizado de las bacterias debido a limitación de nutrientes.
•Existencia de microambientes que antagonizan con la acción del antibiótico.
•Activación de respuestas de estrés que provocan cambios en la fisiología de la bacteria.
Hypothesis for biofilm resistance to antimicrobial agents: Nutrient-limited physiology
Cohesive forces and detachment modes: electrostatic and hydrophobic interactions,
biological and chemical degradation
Antibiotic effectiveness is increased in the presence of even a weak, intermittent electrical
field.
The combination of electricity plus antibiotic is more effective against biofilm cells than either is alone.
A relatively shallow layer of biofilm forms an effective biobarrier, preventing the oxygeniron sulfide reaction that produces sulfuric acid.