什麼是生物膜學反應

Ⅰ 什麼是生物膜,它的化學組成、性質和結構有哪些

生物膜是指構成細胞的所有膜結構的總稱,又叫細胞膜.電鏡下呈兩暗夾一明的結構.質膜是細胞壁之內,細胞質外面的一層微膜.質膜內包裹細胞器的微膜叫內膜,或內膜系統.
（一）膜的化學成分及其作用
蛋白質,與類脂鑲嵌成膜,決定膜功能的特異性；
類脂,在生物膜中起骨架作用；
糖,與膜蛋白和膜脂形成糖蛋白與糖脂,起識別、免疫等作用；
核酸,水,金屬離子等 ( 微量 ) .
（二）流動鑲嵌模型
關於膜結構的學說很多,以 1972 年美國 S.J.Singer 和 G.L.Nicolson 的 「 流動鑲嵌模型 」 最為大家所接受.其主要之點：
生物膜具有液晶態結構,有流動性；生物膜的骨架是類脂雙分子層,蛋白質嵌合在膜上,即具鑲嵌性；無論類脂,蛋白質 ( 含糖蛋白 ) 等在膜內外的排列都是不對稱分布的,具不對稱性；膜在不斷運動、變化、更新之中.
（三）生物膜的功能
1.把細胞與外界環境隔開,將胞內空間形成小區 ( 區域化 ) ,有利於進行特定的生化反應；
2.高度的選擇透性,利於物質吸收與運輸；
3.形成龐大的表面積,利於代謝加速進行；
4.識別外界物質,對外界剌激發生反應；
5.其它,如能量轉換,信息傳遞,免疫,胞飲、排泄、吞噬等.

Ⅱ 發生在生物膜上的反應都有哪些

發生在生物膜上的反應有：物質運輸、信息交流及催化化學反應。

Ⅲ 有生物膜系統參與的反應指的是什麼

有氧呼吸第三階段、光合作用的光反應以旅纖及閉虛蛋白質的合成及加工等都需要生物膜的參與。在生物體內的化學反應轎鎮燃統稱為生化反應。

Ⅳ 生物膜反應器的定義

膜生物反應器（MBR）與生物膜(biofilm)反應器是兩種不同的反應器。膜生物反應器一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。而生物膜反應器是在反應器中添加各種填料以便微生物附著生長使在填料上形成了一層生物構成的類似於膜的結構，這樣的反應器才被稱為生物膜反應器。
生物膜法是污水生物處理主要技術之一，它與活性污泥法並列，既是古老的、又是發展中的污水生物處理技術。生物膜法是根據土壤自凈的原理發展起來的。
1893年，作為生物膜法的生物濾池在英國問世，並從此開始用於污水處理的實踐。 20世紀30年代，開始建造了許多生物膜法反應器，主要形式是生物濾池。與活性污泥法相比，雖然生物濾池生物量高、運行費用低，但其負荷較低，衛生條件差，處理構築物易堵塞。在40～50年代生物濾池有逐漸被活性污泥法取代的趨勢。
60年代，新型有機合成材料大量問世，生物濾池的填料由碎石、爐渣逐步改進為聚乙烯、聚苯乙烯製成的波紋板、蜂窩狀等有機人工合成填料，使其比表面積和孔隙率大大增加，生物膜法得到了新的發展。到了70年代，除了普通生物濾池外，生物轉盤、淹沒式生物濾池和生物流化床技術得到了更多的研究與應用。近年來，又涌現出大量新型的單一或復合式生物膜反應器，如微孔膜生物反應器、氣提式生物膜反應器、移動床生物膜反應器以及升流式厭氧污泥床——厭氧生物濾池等。
——胡亨魁編著. 水污染治理技術. 武漢市：武漢理工大學出版社, 2009.09.
生物膜反應器詳見網路：生物膜法
下面是膜生物反應器（MBR）
膜生物反應器（MBR）是通過膜強化生化反應的污水處理新技術。 CAS是一種應用最廣的廢水好氧生物處理技術。其基本流程如圖1所示，是由曝氣池、二次沉澱池、曝氣系統（含空氣或氧氣的加壓設備、管道系統和空氣擴散裝置）以及污泥迴流系統等組成。
曝氣池與二次沉澱池是活性污泥系統的基本處理構築物。由初次沉澱池流出的廢水與從二次沉澱池底部迴流的活性污泥同時進入曝氣池，其混合體稱為混合液。在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧並使活性污泥和廢水充分接觸。廢水中的可溶性有機污染物為活性污泥所吸附並為存活在活性污泥上的微生物群體所分解，使廢水得到凈化。在二次沉澱池內，活性污泥與已被凈化的廢水（稱為處理水）分離，處理水排放，活性污泥在污泥區內進行濃縮，並以較高的濃度迴流曝氣池。由於活性污泥不斷地增長，部分污泥作為剩餘污泥從系統中排出，也可以送往初次沉澱池。

圖1 活性污泥法基本流程
3 MBR法 1 MBR及其分類 MBR是指將超、微濾膜分離技術與污水處理中的生物反應器相結合而成的一種新的污水處理裝置。這種反應器綜合了膜處理技術和生物處理技術帶來的優點。超、微濾膜組件作為泥水分離單元，可以完全取代二次沉澱池。超、微濾膜截留活性污泥混合液中微生物絮體和較大分子有機物，使之停留在反應器內，使反應器內獲得高生物濃度，並延長有機固體停留時間，極大地提高了微生物對有機物的氧化率。同時，經超、微濾膜處理後，出水質量高，可以直接用於非飲用水回用。系統幾乎不排剩餘污泥，且具有較高的抗沖擊能力。特別是1989年Yamamoto將中空纖維膜應用於活性污泥處理中，使工藝運行成本大大降低，實際應用前景廣闊。因此，MBR是當今倍受國內外專家學者重視的一項高新水處理技術。 出水水質好 由於採用膜分離技術，不必設立、過濾等其它固液分離設備。高效的固液分離將廢水中有懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開，不需經三級處理即直接可回用，具有較高的水質安全性。 佔地面積小 膜生物反應器生物處理單元內微生物維持高濃度，使容積負荷大大提高，膜分離的高效性使處理單元水力停留時間大大縮短，佔地面積減少。同時膜生物反應器由於採用了膜組件，不需要沉澱池和專門的過濾車間，系統佔地僅為傳統方法的60% 節省運行成本 由於MBR高效的氧利用效率，和獨特的間歇性運行方式，大大減少了曝氣設備的運行時間和用電量，節省電耗。同時由於膜可濾除細菌、病毒等有害物質，可顯著節省加葯消毒所帶來的長期運行費用，膜生物反應器工藝不需加入絮凝劑，減少運行成本。
膜生物反應器（MBR）工藝是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。因此，膜生物反應器（MBR）工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比，是目前最有前途的廢水處理新技術之一。
從整體構造上來看，MBR是由膜組件和生物反應器兩部分組成。根據這兩部分操作單元自身的多樣性，膜生物反應器也必然有多種類型。
分置式MBR是指膜組件與生物反應器分開設置，浸沒式MBR是指膜組件安置在生物反應器內部。2種反應器的流程如圖2所示。
2 MBR所用濾膜及膜組件 在MBR工藝中，超、微濾膜分離的對象是活性污泥混合液。活性污泥混合液主要包括活性污泥和被處理的污水，而活性污泥是由各種膠體、絮狀物和微生物（絕大部分是各種細菌）組成。膜組件長期過濾活性污泥混合液時，污染物不斷地在膜表面沉積，細菌不斷地向膜內部繁殖，使其生成的代謝產物在膜孔中沉澱，進而引起膜孔堵塞，使膜的通量下降，膜壽命縮短，工藝運行費用增加。
一般而言，決定膜過濾效果的主要因素是膜的孔徑及孔隙率，而選擇什麼樣的膜材料並不是關鍵。但是在MBR工藝中膜材料種類卻強烈地影響其耐污染性，所要解決膜污染問題的最主要的途徑是找到耐污染的膜材料或者是對膜進行改性。
從近期國內外MBR研究情況來看（文獻的抽取有隨機性），濾膜大都為較小孔徑的微濾膜，或較大截留分子量的超濾膜，孔徑范圍為0.1～0.5μm；材質主要是疏水性的聚烯烴、聚偏氟乙烯和親水性的聚碸、纖維素等，還有一些無機膜。疏水性的聚烯烴、聚偏氟乙烯一般做成中空纖維式膜組件，而親水性的聚碸、纖維素膜一般做成平板式膜組件。研究表明，膜材料的疏水性易造成膜污染，因此在制膜過程（如PVDF）中會添加一些親水有機物，如PEG和殼聚糖等。

Ⅳ 什麼是生物膜，它的化學組成，性質和結

生物膜是指附著於有生命或無生命物體表面被細菌胞外大分子包裹的有組織的細菌群體。生物膜中存在各種主要的生物大分子如蛋白質、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物質。生物膜多細胞結構的形成是一個動態過程，包括細菌起始粘附、生物膜發展和成熟擴散等階段。

Ⅵ 什麼是生物膜

牙菌斑是牙齒表面細菌的堆積物。Lighthunter | Shutterstock）

生物膜是一種或多種微生物的 *** ，它們可以枝腔在許多不同的表面生長。形成生物膜的微生物包括細菌、真菌和原生生物。

生物膜菌斑的一個常見例子，是在牙齒表面形成的粘糊糊的細菌堆積。池塘浮渣就是另一個例子。人們發現生物膜在礦物和金屬上生長。它們被發現在水下、地下和地上。它們可以生長在植物組織和動物組織上，也可以生長在植入的醫療設備上，如導管和起搏器。

這些不同的表面都有一個共同的特徵：它們是濕的。根據《微生物》雜志2007年發表的一篇文章談搭凱，這些環境「周期性地或持續地充滿水」。生物膜在潮濕或潮濕的表面上生長良好。

生物膜已經在這種環境中建立了很長一段時間。根據2004年發表在《自然評論微生物學》雜志上的一篇文章，生物膜的化石證據可以追溯到大約32.5億年前。例如，在澳大利亞皮爾巴拉克拉通32億年的深海熱液岩石中發現了生物膜。類似的生物膜也存在於熱液環境中，如溫泉和深海噴口。

這種綠褐色的黏液，發現於河床的岩石上，是由藻類組成的生物膜。（美國地質勘探局）可以說，當細菌等自由漂浮的微生物接觸到合適的表面並開始紮根時，生物膜就開始形成

。根據蒙大拿州立大學生物膜工程中心的說法，當微生物產生一種叫做胞外聚合物（EPS）的粘性物質時，這是附著的第一步。EPS是由糖、蛋白質和核酸（如DNA）組成的網路。它能使生物膜中的微生物粘在一起。

附著之後是一段生長期。更多的微生物層和EPS建立在第一層之上。根據生物膜工程中心的說法，最終，它們創造出一個球狀和復雜的三維結構。根據《微生物》雜志的文章，水道交錯著生物膜，允許養分和廢物的交換。

多種環境條件有助於確定生物膜的生長程度。這些因素也決定了它是由幾層細胞組成，還是由更多的細胞組成。」這真的取決於生物膜，」蒙大拿州立大學波茲曼分校化學與生物工程系教授羅賓·格拉赫說。例如，產生大量EPS的微生物可以生長成相當厚的生物膜，即使它們不能獲得很多營養，他說。另一方面，對於依賴氧氣的微生物，可用的數量可以限制它們的生長量。另一個環境因素是「剪應力」的概念，「如果你有很高的水流穿過生物膜，比如在小溪里，生物膜通常相當薄。如果你在緩慢流動的水中有一個生物膜，就像在池塘里一樣，它會變得很厚，」Gerlach解釋道，

最後，生物膜內的細胞可以離開褶皺，在一個新的表面上建立自己。要麼一團細胞斷裂，要麼單個細胞從生物膜中迸發出來，尋找新的家園。根據生物膜工程中心的說法，後一個過程被稱為「種子散布」，

為什麼形成生物膜「對於微生物來說，作為生物膜的一部分生活具有一定的優勢。」微生物群含喚落通常對壓力更有抵抗力。潛在的應激源包括缺乏水，高或低pH，或存在對微生物有毒性的物質，如抗生素、抗菌劑或重金屬。 *** 炎（ *** 發炎）和口咽念珠菌病（口腔或喉嚨中的酵母菌感染）等疾病。然而，作者注意到在這些情況下並沒有顯示出耐葯性。

生物修復

有時，生物膜是有用的一般來說，生物修復是利用生物或其產品——例如酶——來處理或降解有害化合物。他指出，生物膜用於處理廢水、鉻酸鹽等重金屬污染物、TNT等爆炸物和鈾等放射性物質。」微生物可以降解它們，或者改變它們的流動性或有毒狀態，從而使它們對環境和人類的危害更小，「他說，」KDSPE「KDSPs」生物膜硝化是廢水處理的一種形式。在硝化過程中，氨通過氧化轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。這可以通過自養細菌來實現，根據2013年發表在《水研究》雜志上的一篇文章，自養細菌在塑料表面以生物膜的形式生長。這些塑料表面只有幾厘米大小，分布在水裡。

炸葯TNT（2,4,6- *** ）被認為是土壤、地表水和地下水的污染物。TNT的化學結構由苯（由六個碳原子組成的六角芳香環）和三個硝基（NO2）和一個甲基（CH3）組成。根據2007年發表在《應用與環境微生物學》雜志上的一篇文章，微生物通過還原作用降解TNT。大多數微生物減少三個硝基，而一些攻擊芳香環。研究人員——Ayrat Zigansen、Robin Gerlach和同事們——發現酵母菌Yarrowia lipolytica能夠通過兩種方法降解TNT，盡管主要是通過攻擊芳香環。

微生物燃料電池

微生物燃料電池利用細菌將有機廢物轉化為電能。Gerlach說，這些微生物生活在電極表面，並將電子轉移到電極上，最終產生電流。南加州大學在線雜志Illumin在2011年發表的一篇文章指出，為微生物燃料電池提供動力的細菌可以分解食物和身體廢物。這提供了低成本的能源和清潔的可持續能源。

正在進行的研究

我們的世界充滿了生物膜。事實上，根據2004年發表在《自然評論微生物學》上的文章，到20世紀中葉，在裝有細菌培養物的容器內表面上發現的細菌比在液體培養物中自由漂浮的細菌要多。了解這些復雜的微生物結構是一個活躍的研究領域。

「生物膜是令人驚奇的群落。一些人把它們比作多細胞生物，因為單細胞之間有很多相互作用我們正在不斷地了解它們，我們也在不斷地學習如何更好地控制它們；既為了減少損害，如在醫學領域，也為了增加效益，如在生物修復方面。在這方面我們不會缺少有趣的問題。

附加資源

CDC：真菌生物膜和抗葯性Penn State：微生物燃料電池如何工作USGS：河流中的生物膜有助於創造金屬濃度的每日變化