IUPAC定義

微生物的聚集體，其中細胞經常嵌入自產的細胞外聚合物 (EPS) 基質中，彼此粘附和/或粘附在表面上。

• 生物膜是一種可以通過其居民在內部適應環境條件的系統。
• 細胞外聚合物質自產基質，又稱粘液，是一種聚合團聚體，通常由各種結構形式的細胞外生物聚合物組成。

生物膜包括任何微生物的共生聚生體，其中細胞彼此粘附并且通常也粘附在表面上。 這些貼壁細胞嵌入由細胞外聚合物 (EPS) 組成的黏糊糊的細胞外基質中。 生物膜內的細胞產生 EPS 成分，這些成分通常是細胞外多糖、蛋白質、脂質和 DNA 的聚合聚集體。 由于它們具有三維結構，代表著微生物的群落生活方式，因此被比喻為微生物的城市。

生物薄膜可能在有生命或無生命的表面形成，并且在自然、工業和醫院環境中普遍存在。 它們可能構成微生物組或成為其中的一部分。 在生物膜中生長的微生物細胞在生理上不同于同一生物體的浮游細胞，相比之下，浮游細胞是可以在液體介質中漂浮或游動的單細胞。 生物薄膜可以在大多數動物的牙齒上形成牙菌斑，可能導致蛀牙和牙齦疾病。

微生物響應多種不同因素形成生物膜，其中可能包括細胞識別表面上特定或非特定附著點、營養線索，或在某些情況下，通過將浮游細胞暴露于亞抑制濃度的抗生素 . 切換到生物膜生長模式的細胞會經歷行為的表型轉變，其中大量基因受到差異調節。

生物膜也可以被認為是水凝膠，它是一種復雜的聚合物，含有數倍于其干重的水。 生物薄膜不僅是細菌粘液層，還是生物系統； 細菌將自己組織成一個協調的功能群落。 生物薄膜可以附著在牙齒或巖石等表面，并且可能包括單一物種或不同的微生物群。 生物膜內的細胞亞群分化以執行各種運動、基質生產和孢子形成活動，支持生物膜的整體成功。 生物膜細菌可以共享營養，并免受環境中有害因素的影響，例如干燥、抗生素和宿主的免疫系統。 當自由游動的細菌附著在表面時，通常會開始形成生物膜。

生物薄膜被認為是在原始地球時期出現的，作為原核生物的防御機制，因為當時的條件對它們的生存來說過于嚴酷。 它們在地球的化石記錄中很早（大約 32.5 億年前）就可以作為古細菌和細菌被發現，并且通常通過為原核細胞提供體內平衡來保護它們，促進生物膜中細胞之間復雜相互作用的發展。

生物膜的形成始于自由漂浮的微生物附著在表面上。 生物膜的xxx個定殖細菌可能最初通過弱范德華力和疏水效應粘附在表面上。 如果殖民者沒有立即與表面分離，他們可以使用菌毛等細胞粘附結構更xxx地錨定自己。 棲息在缺氧地下水中的一組獨特的古細菌具有類似的結構，稱為 hami。 每個 hamus 都是一個長管，帶有三個鉤子附件，用于相互連接或連接到一個表面，從而使社區得以發展。

嗜熱古細菌 Pyrobaculum calidifontis 產生與細菌 TasA 絲同源的束狀菌毛，TasA 絲是細菌生物膜細胞外基質的主要成分，有助于生物膜的穩定性。 TasA 同系物由許多其他古細菌編碼，表明細菌和古細菌生物膜之間的機制相似性和進化聯系。

疏水性也會影響細菌形成生物膜的能力。 疏水性增加的細菌減少了基質和細菌之間的排斥力。 一些細菌物種由于其有限的運動性而無法自行成功地附著在表面上，而是能夠將自己錨定在基質上或直接錨定在其他早期的細菌殖民者身上。 非活動細菌不能像活動細菌那樣容易識別表面或聚集在一起。