GERBAM — Deuxième Colloque International de Bactériologie marine — CNRS, Brest, 1-5 octobre 1984
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 209-217
23
METHODS FOR MICROBIAL BIOMASS, COMMUNITY STRUCTURE AND
METABOLIC ACTIVITIES ON SURFACES
D.C. WHITE.
Center for Biomedical and Toxicological Research, 310 Nuclear Research Building,
TALLAHASSEE, Florida 32306 (USA)
Current address : Institute for Applied Microbiology, P.O.B. X, BLDg 1503 OAKRIDGE,
Tennessee 37831 (USA)
ABSTRACT - Microbes in nature are often concentrated on surfaces where they exist in microcolonies of mixed
composition. The assay of these mixed microbial consortia by utilizing biochemical components eliminates the
problems associated with cultural selectivity of viable counts or the requirement for quantitative release from
surfaces required in some microscopic techniques. The assay of cellular components restricted to subsets of the
microbial community gives insights into the community structure of the biofilm whereas assay of cellular
components common to all cells can be used for biomass estimations. Formation of endogenous storage
materials can be utilized as measures of nutritional status and rates of formation or turnover of specific
“signatures” from labeled precursors can give insight into metabolic activities. Extracellular polymers involved
in adhesion are also important components of biofilms. These analyses are destructive. They can now be
correlated with non-destructive analyses by Fourier transforming infrared spectrometry which may provide
real-time analyses of biofilm dynamics.
Key words : biochemical analysis, biomass, biofilms, community structure, FT/IR, metabolic activity, nutritional status, signature components.
RÉSUMÉ - Les bactéries en milieu naturel sont souvent concentrées sur des surfaces où elles existent en
microcolonies de composition variée. L’étude de ces populations microbiennes mixtes par l’utilisation de
composants biochimiques élimine les problèmes liés à la sélectivité des milieux de culture pour la numération
des bactéries viables ou encore les problèmes liés à l’obligation de décrocher quantitativement les microorganismes fixés aux surfaces pour certaines techniques de microscopie. L’étude des composants cellulaires
caractéristiques donne un aperçu sur la structure de la communauté du biofilm alors que l’étude des composants
cellulaires communs à toutes les cellules peut servir, elle, à des estimations de biomasse. La formation de réserves
endogènes peut être utilisée pour mesurer l’état nutritionnel. Le taux de formation ou turn-over de signatures
spécifiques à partir de précurseurs marqués peut apporter des informations sur leurs activités métaboliques. Les
polymères extracellulaires ayant un rôle dans l’adhésion sont également d’importants composants du biofilm.
Mais leur analyse les détruit. Cependant elle peut maintenant être comparée aux analyses non destructives en
spectrophotométrie infrarouge à transformée de Fourier, qui apporte des renseignements en temps réel sur la
dynamique du biofilm.
Mots clés : analyses biochimiques, biomasse, biofilm, structure de la communauté, FT/ IR, activité métabolique, état nutritionnel, marqueurs.
The problem
Microbes adherent to surfaces in biofilms present a complex problem for assay. The
classical methods of microbiology involving the isolation and subsequent culturing of
organisms lead to great underestimations of the total microbes present. Microscopic
methods that require quantitative release of the bacteria from the biofilm can be shown
209
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 209-217
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METHODS FOR MICROBIAL BIOMASS, COMMUNITY STRUCTURE AND
METABOLIC ACTIVITIES ON SURFACES
D.C. WHITE.
Center for Biomedical and Toxicological Research, 310 Nuclear Research Building,
TALLAHASSEE, Florida 32306 (USA)
Current address : Institute for Applied Microbiology, P.O.B. X, BLDg 1503 OAKRIDGE,
Tennessee 37831 (USA)
ABSTRACT - Microbes in nature are often concentrated on surfaces where they exist in microcolonies of mixed
composition. The assay of these mixed microbial consortia by utilizing biochemical components eliminates the
problems associated with cultural selectivity of viable counts or the requirement for quantitative release from
surfaces required in some microscopic techniques. The assay of cellular components restricted to subsets of the
microbial community gives insights into the community structure of the biofilm whereas assay of cellular
components common to all cells can be used for biomass estimations. Formation of endogenous storage
materials can be utilized as measures of nutritional status and rates of formation or turnover of specific
“signatures” from labeled precursors can give insight into metabolic activities. Extracellular polymers involved
in adhesion are also important components of biofilms. These analyses are destructive. They can now be
correlated with non-destructive analyses by Fourier transforming infrared spectrometry which may provide
real-time analyses of biofilm dynamics.
Key words : biochemical analysis, biomass, biofilms, community structure, FT/IR, metabolic activity, nutritional status, signature components.
RÉSUMÉ - Les bactéries en milieu naturel sont souvent concentrées sur des surfaces où elles existent en
microcolonies de composition variée. L’étude de ces populations microbiennes mixtes par l’utilisation de
composants biochimiques élimine les problèmes liés à la sélectivité des milieux de culture pour la numération
des bactéries viables ou encore les problèmes liés à l’obligation de décrocher quantitativement les microorganismes fixés aux surfaces pour certaines techniques de microscopie. L’étude des composants cellulaires
caractéristiques donne un aperçu sur la structure de la communauté du biofilm alors que l’étude des composants
cellulaires communs à toutes les cellules peut servir, elle, à des estimations de biomasse. La formation de réserves
endogènes peut être utilisée pour mesurer l’état nutritionnel. Le taux de formation ou turn-over de signatures
spécifiques à partir de précurseurs marqués peut apporter des informations sur leurs activités métaboliques. Les
polymères extracellulaires ayant un rôle dans l’adhésion sont également d’importants composants du biofilm.
Mais leur analyse les détruit. Cependant elle peut maintenant être comparée aux analyses non destructives en
spectrophotométrie infrarouge à transformée de Fourier, qui apporte des renseignements en temps réel sur la
dynamique du biofilm.
Mots clés : analyses biochimiques, biomasse, biofilm, structure de la communauté, FT/ IR, activité métabolique, état nutritionnel, marqueurs.
The problem
Microbes adherent to surfaces in biofilms present a complex problem for assay. The
classical methods of microbiology involving the isolation and subsequent culturing of
organisms lead to great underestimations of the total microbes present. Microscopic
methods that require quantitative release of the bacteria from the biofilm can be shown
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