什么是生物膜学反应

Ⅰ 什么是生物膜,它的化学组成、性质和结构有哪些

生物膜是指构成细胞的所有膜结构的总称,又叫细胞膜.电镜下呈两暗夹一明的结构.质膜是细胞壁之内,细胞质外面的一层微膜.质膜内包裹细胞器的微膜叫内膜,或内膜系统.
（一）膜的化学成分及其作用
蛋白质,与类脂镶嵌成膜,决定膜功能的特异性；
类脂,在生物膜中起骨架作用；
糖,与膜蛋白和膜脂形成糖蛋白与糖脂,起识别、免疫等作用；
核酸,水,金属离子等 ( 微量 ) .
（二）流动镶嵌模型
关于膜结构的学说很多,以 1972 年美国 S.J.Singer 和 G.L.Nicolson 的 “ 流动镶嵌模型 ” 最为大家所接受.其主要之点：
生物膜具有液晶态结构,有流动性；生物膜的骨架是类脂双分子层,蛋白质嵌合在膜上,即具镶嵌性；无论类脂,蛋白质 ( 含糖蛋白 ) 等在膜内外的排列都是不对称分布的,具不对称性；膜在不断运动、变化、更新之中.
（三）生物膜的功能
1.把细胞与外界环境隔开,将胞内空间形成小区 ( 区域化 ) ,有利于进行特定的生化反应；
2.高度的选择透性,利于物质吸收与运输；
3.形成庞大的表面积,利于代谢加速进行；
4.识别外界物质,对外界剌激发生反应；
5.其它,如能量转换,信息传递,免疫,胞饮、排泄、吞噬等.

Ⅱ 发生在生物膜上的反应都有哪些

发生在生物膜上的反应有：物质运输、信息交流及催化化学反应。

Ⅲ 有生物膜系统参与的反应指的是什么

有氧呼吸第三阶段、光合作用的光反应以旅纤及闭虚蛋白质的合成及加工等都需要生物膜的参与。在生物体内的化学反应轿镇燃统称为生化反应。

Ⅳ 生物膜反应器的定义

膜生物反应器（MBR）与生物膜(biofilm)反应器是两种不同的反应器。膜生物反应器一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。而生物膜反应器是在反应器中添加各种填料以便微生物附着生长使在填料上形成了一层生物构成的类似于膜的结构，这样的反应器才被称为生物膜反应器。
生物膜法是污水生物处理主要技术之一，它与活性污泥法并列，既是古老的、又是发展中的污水生物处理技术。生物膜法是根据土壤自净的原理发展起来的。
1893年，作为生物膜法的生物滤池在英国问世，并从此开始用于污水处理的实践。 20世纪30年代，开始建造了许多生物膜法反应器，主要形式是生物滤池。与活性污泥法相比，虽然生物滤池生物量高、运行费用低，但其负荷较低，卫生条件差，处理构筑物易堵塞。在40～50年代生物滤池有逐渐被活性污泥法取代的趋势。
60年代，新型有机合成材料大量问世，生物滤池的填料由碎石、炉渣逐步改进为聚乙烯、聚苯乙烯制成的波纹板、蜂窝状等有机人工合成填料，使其比表面积和孔隙率大大增加，生物膜法得到了新的发展。到了70年代，除了普通生物滤池外，生物转盘、淹没式生物滤池和生物流化床技术得到了更多的研究与应用。近年来，又涌现出大量新型的单一或复合式生物膜反应器，如微孔膜生物反应器、气提式生物膜反应器、移动床生物膜反应器以及升流式厌氧污泥床——厌氧生物滤池等。
——胡亨魁编着. 水污染治理技术. 武汉市：武汉理工大学出版社, 2009.09.
生物膜反应器详见网络：生物膜法
下面是膜生物反应器（MBR）
膜生物反应器（MBR）是通过膜强化生化反应的污水处理新技术。 CAS是一种应用最广的废水好氧生物处理技术。其基本流程如图1所示，是由曝气池、二次沉淀池、曝气系统（含空气或氧气的加压设备、管道系统和空气扩散装置）以及污泥回流系统等组成。
曝气池与二次沉淀池是活性污泥系统的基本处理构筑物。由初次沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，其混合体称为混合液。在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥与已被净化的废水（称为处理水）分离，处理水排放，活性污泥在污泥区内进行浓缩，并以较高的浓度回流曝气池。由于活性污泥不断地增长，部分污泥作为剩余污泥从系统中排出，也可以送往初次沉淀池。

图1 活性污泥法基本流程
3 MBR法 1 MBR及其分类 MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水质量高，可以直接用于非饮用水回用。系统几乎不排剩余污泥，且具有较高的抗冲击能力。特别是1989年Yamamoto将中空纤维膜应用于活性污泥处理中，使工艺运行成本大大降低，实际应用前景广阔。因此，MBR是当今倍受国内外专家学者重视的一项高新水处理技术。 出水水质好 由于采用膜分离技术，不必设立、过滤等其它固液分离设备。高效的固液分离将废水中有悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不需经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。 占地面积小 膜生物反应器生物处理单元内微生物维持高浓度，使容积负荷大大提高，膜分离的高效性使处理单元水力停留时间大大缩短，占地面积减少。同时膜生物反应器由于采用了膜组件，不需要沉淀池和专门的过滤车间，系统占地仅为传统方法的60% 节省运行成本 由于MBR高效的氧利用效率，和独特的间歇性运行方式，大大减少了曝气设备的运行时间和用电量，节省电耗。同时由于膜可滤除细菌、病毒等有害物质，可显着节省加药消毒所带来的长期运行费用，膜生物反应器工艺不需加入絮凝剂，减少运行成本。
膜生物反应器（MBR）工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物反应器（MBR）工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
从整体构造上来看，MBR是由膜组件和生物反应器两部分组成。根据这两部分操作单元自身的多样性，膜生物反应器也必然有多种类型。
分置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置，浸没式MBR是指膜组件安置在生物反应器内部。2种反应器的流程如图2所示。
2 MBR所用滤膜及膜组件 在MBR工艺中，超、微滤膜分离的对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处理的污水，而活性污泥是由各种胶体、絮状物和微生物（绝大部分是各种细菌）组成。膜组件长期过滤活性污泥混合液时，污染物不断地在膜表面沉积，细菌不断地向膜内部繁殖，使其生成的代谢产物在膜孔中沉淀，进而引起膜孔堵塞，使膜的通量下降，膜寿命缩短，工艺运行费用增加。
一般而言，决定膜过滤效果的主要因素是膜的孔径及孔隙率，而选择什么样的膜材料并不是关键。但是在MBR工艺中膜材料种类却强烈地影响其耐污染性，所要解决膜污染问题的最主要的途径是找到耐污染的膜材料或者是对膜进行改性。
从近期国内外MBR研究情况来看（文献的抽取有随机性），滤膜大都为较小孔径的微滤膜，或较大截留分子量的超滤膜，孔径范围为0.1～0.5μm；材质主要是疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯和亲水性的聚砜、纤维素等，还有一些无机膜。疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯一般做成中空纤维式膜组件，而亲水性的聚砜、纤维素膜一般做成平板式膜组件。研究表明，膜材料的疏水性易造成膜污染，因此在制膜过程（如PVDF）中会添加一些亲水有机物，如PEG和壳聚糖等。

Ⅳ 什么是生物膜，它的化学组成，性质和结

生物膜是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。生物膜中存在各种主要的生物大分子如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物质。生物膜多细胞结构的形成是一个动态过程，包括细菌起始粘附、生物膜发展和成熟扩散等阶段。

Ⅵ 什么是生物膜

牙菌斑是牙齿表面细菌的堆积物。Lighthunter | Shutterstock）

生物膜是一种或多种微生物的 *** ，它们可以枝腔在许多不同的表面生长。形成生物膜的微生物包括细菌、真菌和原生生物。

生物膜菌斑的一个常见例子，是在牙齿表面形成的粘糊糊的细菌堆积。池塘浮渣就是另一个例子。人们发现生物膜在矿物和金属上生长。它们被发现在水下、地下和地上。它们可以生长在植物组织和动物组织上，也可以生长在植入的医疗设备上，如导管和起搏器。

这些不同的表面都有一个共同的特征：它们是湿的。根据《微生物》杂志2007年发表的一篇文章谈搭凯，这些环境“周期性地或持续地充满水”。生物膜在潮湿或潮湿的表面上生长良好。

生物膜已经在这种环境中建立了很长一段时间。根据2004年发表在《自然评论微生物学》杂志上的一篇文章，生物膜的化石证据可以追溯到大约32.5亿年前。例如，在澳大利亚皮尔巴拉克拉通32亿年的深海热液岩石中发现了生物膜。类似的生物膜也存在于热液环境中，如温泉和深海喷口。

这种绿褐色的黏液，发现于河床的岩石上，是由藻类组成的生物膜。（美国地质勘探局）可以说，当细菌等自由漂浮的微生物接触到合适的表面并开始扎根时，生物膜就开始形成

。根据蒙大拿州立大学生物膜工程中心的说法，当微生物产生一种叫做胞外聚合物（EPS）的粘性物质时，这是附着的第一步。EPS是由糖、蛋白质和核酸（如DNA）组成的网络。它能使生物膜中的微生物粘在一起。

附着之后是一段生长期。更多的微生物层和EPS建立在第一层之上。根据生物膜工程中心的说法，最终，它们创造出一个球状和复杂的三维结构。根据《微生物》杂志的文章，水道交错着生物膜，允许养分和废物的交换。

多种环境条件有助于确定生物膜的生长程度。这些因素也决定了它是由几层细胞组成，还是由更多的细胞组成。”这真的取决于生物膜，”蒙大拿州立大学波兹曼分校化学与生物工程系教授罗宾·格拉赫说。例如，产生大量EPS的微生物可以生长成相当厚的生物膜，即使它们不能获得很多营养，他说。另一方面，对于依赖氧气的微生物，可用的数量可以限制它们的生长量。另一个环境因素是“剪应力”的概念，“如果你有很高的水流穿过生物膜，比如在小溪里，生物膜通常相当薄。如果你在缓慢流动的水中有一个生物膜，就像在池塘里一样，它会变得很厚，”Gerlach解释道，

最后，生物膜内的细胞可以离开褶皱，在一个新的表面上建立自己。要么一团细胞断裂，要么单个细胞从生物膜中迸发出来，寻找新的家园。根据生物膜工程中心的说法，后一个过程被称为“种子散布”，

为什么形成生物膜“对于微生物来说，作为生物膜的一部分生活具有一定的优势。”微生物群含唤落通常对压力更有抵抗力。潜在的应激源包括缺乏水，高或低pH，或存在对微生物有毒性的物质，如抗生素、抗菌剂或重金属。 *** 炎（ *** 发炎）和口咽念珠菌病（口腔或喉咙中的酵母菌感染）等疾病。然而，作者注意到在这些情况下并没有显示出耐药性。

生物修复

有时，生物膜是有用的一般来说，生物修复是利用生物或其产品——例如酶——来处理或降解有害化合物。他指出，生物膜用于处理废水、铬酸盐等重金属污染物、TNT等爆炸物和铀等放射性物质。”微生物可以降解它们，或者改变它们的流动性或有毒状态，从而使它们对环境和人类的危害更小，“他说，”KDSPE“KDSPs”生物膜硝化是废水处理的一种形式。在硝化过程中，氨通过氧化转化为亚硝酸盐和硝酸盐。这可以通过自养细菌来实现，根据2013年发表在《水研究》杂志上的一篇文章，自养细菌在塑料表面以生物膜的形式生长。这些塑料表面只有几厘米大小，分布在水里。

炸药TNT（2,4,6- *** ）被认为是土壤、地表水和地下水的污染物。TNT的化学结构由苯（由六个碳原子组成的六角芳香环）和三个硝基（NO2）和一个甲基（CH3）组成。根据2007年发表在《应用与环境微生物学》杂志上的一篇文章，微生物通过还原作用降解TNT。大多数微生物减少三个硝基，而一些攻击芳香环。研究人员——Ayrat Zigansen、Robin Gerlach和同事们——发现酵母菌Yarrowia lipolytica能够通过两种方法降解TNT，尽管主要是通过攻击芳香环。

微生物燃料电池

微生物燃料电池利用细菌将有机废物转化为电能。Gerlach说，这些微生物生活在电极表面，并将电子转移到电极上，最终产生电流。南加州大学在线杂志Illumin在2011年发表的一篇文章指出，为微生物燃料电池提供动力的细菌可以分解食物和身体废物。这提供了低成本的能源和清洁的可持续能源。

正在进行的研究

我们的世界充满了生物膜。事实上，根据2004年发表在《自然评论微生物学》上的文章，到20世纪中叶，在装有细菌培养物的容器内表面上发现的细菌比在液体培养物中自由漂浮的细菌要多。了解这些复杂的微生物结构是一个活跃的研究领域。

“生物膜是令人惊奇的群落。一些人把它们比作多细胞生物，因为单细胞之间有很多相互作用我们正在不断地了解它们，我们也在不断地学习如何更好地控制它们；既为了减少损害，如在医学领域，也为了增加效益，如在生物修复方面。在这方面我们不会缺少有趣的问题。

附加资源

CDC：真菌生物膜和抗药性Penn State：微生物燃料电池如何工作USGS：河流中的生物膜有助于创造金属浓度的每日变化