zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Y Tế - Sức Khoẻ

» Y học thường thức

CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA KHÁNG SINH

Chia sẻ: Nguyen Manh Hung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:58

Báo xấu

950
lượt xem 206
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin thì công nghệ sinh học cũng được coi là một trong những ngành công nghệ hàng đầu của thế giới. Trong đó phải kể đến công nghệ sinh học vi sinh vật sản xuất kháng sinh, vitamin và các hoạt chất ứng dụng trong y học cũng như các lĩnh vực khác phục vụ đời sống con người đang có những phát triển vượt

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA KHÁNG SINH

Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành t ới th ầy hướng dẫn PGS.TS Cao Văn Thu, người đã hướng tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Đồng cảm ơn các th ầy cô gi ảng d ạy tại Khoa Công nghệ Sinh học - Đại học Mở Hà Nội đã t ạo đi ều ki ện cho tôi trong suốt quá trình học tập. Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những người đã giúp đỡ và động viên tôi trong thời gian qua. Với khát vọng thì nhiều nh ưng th ời gian và ki ến thức của bản thân có hạn nên đề tài khó tránh khỏi nh ững sai sót. Tôi r ất mong sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2006 Sinh viên Phạm Thị Ngọc Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Chú giải chữ viết tắt ADN : axit Deoxyribonucleic B.cereus : Bacillus cereus ATCC 9946 B.pumilus : Bacillus pumilus ATCC 10441 B.subtilis : Bacillus subtilis ATCC 6633 : Đường kính vòng vô khuẩn (mm) D : Dung môi hữu cơ Dmhc E.Coli : Escheriachia Coli ATCC 25922 P.aeruginosa: Pseudomonas Nhiễm sắc thể aeruginosa VM 201 P.mirabilis : Proteus mirabilis BV 108 : Xoắn lò xo S(Spiral) : độ lệch chuẩn đã hiệu chỉnh s S.typhi : Salmonella typhi DT220 S.flexneri : Shigella flexneri DT 122 S.lutea : Sarcina lutea ATCC 9314 Sm(smooth) : Nhẵn S.aureus : Staphylococus aureus ATCC 1228 : Vi sinh vật VSV : Chương trình Streptomyces Quốc tế ISP : Môi trường MT : Dung dịch dd : Vi khuẩn VK Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Đặt vấn đề Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin thì công ngh ệ sinh học cũng được coi là một trong những ngành công nghệ hàng đầu của thế giới. Trong đó phải kể đến công nghệ sinh học vi sinh vật sản xuất kháng sinh, vitamin và các hoạt chất ứng dụng trong y h ọc cũng nh ư các lĩnh vực khác phục vụ đời sống con người đang có những phát triển vượt bậc. Từ những phương pháp sinh tổng hợp và bán tổng hợp thì công nghệ vi sinh sinh tổng hợp kháng sinh tiếp tục kh ẳng định vai trò c ủa mình. Trong số hơn 10.000 chất kháng sinh được tìm ra thì có khoảng 2.000 ch ất do th ực vật tạo ra còn khoảng 8.000 chất là kháng sinh do vi sinh v ật t ổng h ợp, trong đó xạ khuẩn tổng hợp hơn 60%. Các công trình nghiên cứu đã chứng minh Streptomyces là một chi xạ khuẩn gồm nhiều loài có khả năng sinh tổng h ợp kháng sinh đa dạng về cấu trúc và đặc điểm kháng khuẩn. Đặc bi ệt m ột s ố loài trong chi này có khả năng tổng hợp các chất chống ung thư và điều trị HIV-AIDS. Tuy nhiên có một vấn đề gây lo âu lớn đối với các nhà nghiên c ứu, đó là sự xuất hiện của các vi sinh vật kháng kháng sinh và các chất hóa tr ị li ệu khác. Do đó các nhà khoa học và các chuyên gia y t ế đã không ng ừng tìm kiếm những phương sách để chống lại hiện tượng này. Tại bộ môn Vi sinh và Sinh học trường Đại học Dược Hà Nội, chúng tôi tiến hành phân lập và nghiên cứu về chủng Streptomyces 40.16 với các mục đích sau: + Từ chủng Streptomyces đã được phân lập, chọn giống sinh tổng hợp kháng sinh tốt nhất bằng chọn lọc ngẫu nhiên và đột biến, + Nghiên cứu môi trường nuôi cấy và điều kiện lên men tối ưu, Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc + Nghiên cứu đặc điểm, hình thái và sinh lý nh ằm xác đ ịnh tên khoa học của chủng Streptomyces 40.16 theo khóa phân loại ISP, + Nghiên cứu xây dựng quy trình chiết, tách sản ph ẩm và các đặc tính của kháng sinh do xạ khuẩn Streptomyces 40.16 tổng hợp lên. PHần 1 TổNG QUAN 1.1. VÀI NẫT VỀ KHÁNG SINH [5][6][8][11] 1.1.1.Lịch sử Năm 1928, nhà vi khuẩn học người Anh Alexander Fleming trong khi nghiên cứu tụ cầu khuẩn ông nhận thấy xung quanh khuẩn lạc mốc xanh nhiễm vào hộp peptri nuôi tụ cầu tạo thành vũng vụ khuẩn. Hiện tượng kỡ lạ này đó được Fleming nghiên cứu và phân lập thuần khiết và xác định được mốc xanh đó là Penicillium notatum một chủng tạo ra penixilin. Năm 1941 penixilin được nghiên cứu sản xuất ph ục vụ điều trị cho thương binh trong đại chiến thế giới thứ II và kỷ nguyên của chất kháng sinh được thừa nhận. Cho đến nay người ta đó phỏt hiện và mụ tả khoảng hơn 8000 chất kháng sinh khác nhau có nguồn gốc từ nấm mốc, xạ khuẩn và vi khuẩn. Thuật ngữ kháng sinh (antibiotic) được Waksman N.A gọi từ 1944 khi ụng phỏt minh ra streptomycin từ mụi trường nuôi cấy Streptomyces griseus 1.1.2 Định nghĩa Kháng sinh là những hợp chất hóa học do vi sinh vật tiết ra có tác dụng ức chế sự phát triển hay tiêu diệt một cách chọn lọc một nhóm vi sinh vật xác định (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, protozoa, virus) hay cả t ế bào ung thư ở nồng độ thấp. 1.1.3.Cơ chế tác dụng của kháng sinh. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Các kháng sinh tác dụng cơ bản qua việc ức chế các phản ứng tổng hợp rất khác nhau của tế bào vi sinh vật gây bệnh. Chúng liên k ết vào các v ị trí chính xác hay các phân tử đích của tế bào vi sinh vật mà tạo ra các phản ứng trao đổi chất. Các đích tác dụng đặc trưng cho từng nhóm kháng sinh, tuy nhiên trong nhiều trường hợp người ta vẫn chưa biết được chính xác hết. Có 6 mức tác dụng khác nhau đối với tế bào vi khuẩn hoặc nấm: Tác dụng lên thành tế bào, tác dụng lên màng nguyên sinh chất, tác dụng lên quá trình tổng hợp ADN, tác dụng lên quá trình tổng hợp protein, tác dụng lên s ự trao đổi chất hô hấp và cuối cùng là tác dụng lên sự trao đổi chất trung gian. 1.1.4.Phân loại kháng sinh Phân loại kháng sinh có thể theo nhiều cách, nhưng theo cấu trúc hóa học là khoa học nhất.Bảng 1 giới thiệu một số nhóm kháng sinh quan trọng. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Bảng 1: Các chất kháng sinh được phân loại theo cấu trúc hoá học Phân loại Kháng sinh cụ thể Nhóm kháng sinh 1. Các kháng sinh có chứa Aminoglycosid Streptomycin, đường trong phân tử Orrthsomycin neomycin N-glycosid Everninomycin C-glycosid Streptothricin Glycolipid Vancomycin Moenomycin 2. kháng sinh chứa vũng Kháng sinh macrolid Erythromycin lacton lớn (macrocyclic Kháng sinh polyen Candicidin, nistatin lacton) Ansamycin Rifamicin Macrotetrolid Tetranactin 3. Quinon và các kháng Anthracyclin Adriamycin sinh cựng họ Naphthoquinon Actinorhodin Benzoquinon Mitomycin Cỏc tetracyclin Tetracyclin, teramycin Dẫn xuất aminoacid 4. Các kháng sinh Cycloserin Khỏng sinh betalactam aminoacid và peptid Penicilin, Khỏng sinh peptid Cephalosporin Chromopeptid Bacitraxin, Depsipeptid polymycin Actinomycin Valinomycin 5. Khỏng sinh dị vũng Cỏc Khỏng sinh nucleosid Polyoxin chứa nitơ 6.Khỏng sinh dị vũng Cỏc Khỏng sinh polyether Monensin chứa oxy Dẫn xuất benzen, các ête 7. Các Kháng sinh nhân Cloramfenicol thơm t hơ m Novobiocin Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc 1.1.5 Khỏi niệm về khỏng khỏng sinh Kháng kháng sinh là hiện tượng VSV mất đi tính nh ậy cảm ban đầu của nó trong một thời gian vĩnh viễn với tác dụng của kháng sinh hay hoá tr ị liệu. Kháng sinh chủ yếu mất tác dụng theo 3 cơ chế: Thay đổi vị trí đích, giảm tính thấm của thuốc hoặc do tác động của enzym làm mất hoạt t ớnh của khỏng sinh. Tính kháng kháng sinh được di truyền cho các th ế h ệ ti ếp theo. Bản chất di truyền tính kháng thuốc được kh ẳng định nhờ tác nhân gây đột biến và plasmid. Các quá trình này lan truyền tính kháng thuốc ngoài nhiễm sắc thể xảy ra ở mức độ phân tử, tải nạp nhờ bacteriophage và biến nạp vào vi khuẩn và tiếp hợp. 1.1.6 Sơ đồ mô tả quy trình sản xuất kháng sinh Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc G i è n g t r u y Òn ñ t r o n g p h ß n g t h Ý n g h i Öm B ×n h n h © n g i è n g C 1 , C 2 , C 3 B ×n h l ª n m e n t ¹ o k h ¸ n g s i n h D Þc h s a u l ª n m e n L äc Sin h k h è i D Þc h l ä c D Þc h c h i Õt K S Sin h k h è i k h « ® Ë m ® Æc T in h ch Õ D Þc h S ¶ n p h Èm c h i Õt s i n h k h è i T in h ch Õ T in h ch Õ S ¶ n p h È m ® · k i Óm S¶ n p h Èm n g h i Öm T in h ch Õ n g h i Ö Sm¶ n p h Èm ®ã n g g ã i Hình 1. Sơ đồ tổng quát sản xuất kháng sinh Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc 1.1.7 Ứng dụng của khỏng sinh Kháng sinh được sử dụng trong y học từ 1940 (penixilin) sau đó một loạt các chất kháng sinh khác từ xạ khuẩn được phát minh ra và nhanh chóng được sử dụng để diều trị bệnh nhiễm trùng hiểm nghèo. Bảng 2 :Một vài khỏng sinh quan trọng cú giỏ trị kinh tế cao Tờn khỏng sinh Vi sinh vật sản xuất khỏng Hoạt phổ sinh Khỏng khuẩn Penicilin G Penicillium chrysogenum Khỏng lao Streptomycin S. griseus Khỏng khuẩn Tetracyclin S. aureofaciens Khỏng khuẩn Chloramfenicol S. venezuela Khỏng khuẩn Oxytetracyclin Str. Rimosus Khỏng khuẩn Cephalosporin C Cephalosporium acremonium Kháng ung thư Actinomycin D S. antibioticus Kháng ung thư Bleomycin S. verticillum Kháng ung thư Daunorubicin S. peucetius Kháng ung thư Mitomycin C Streptomyces sp Khỏng khuẩn Kanamycin S. kanamyceticus Khỏng nấm Nistatin S. noursei Khỏng protozoa Fumagillin Aspergillus fumigatus Khỏng nấm Griseofulvin Penicillium griseofulvum Bảo quản thực Nisin Streptococcus sp. phẩm Bảo quản thực Natamycin Streptococcus sp. phẩm Khỏng lao Rifamycin Nocardia mediteranei. Khỏng khuẩn Polymyxin B Bacillus polymyxa Khỏng khuẩn Gentamycin Micromonospora purpurea. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Khỏng sinh cũn được sử dụng trong thú y để điều trị các bệnh nhiễm trùng của động vật như viêm phổi ở trâu bũ, tụ huy ết trựng ở l ợn, v.v… Trong chăn nuôi kháng sinh được sử dụng làm chất bổ sung vào thức ăn nhằm kích thích tăng trọng. Rất nhiều chẩt kháng sinh được ứng dụng với mục đích này (các kháng sinh nhóm tetracyclin, monenzin,…). Khỏng sinh cũn được ứng dụng trong nông nghiệp trước hết để tiêu diệt các nấm và vi khuẩn gây bệnh cho cây trồng nh ư các b ệnh khô v ằn, vàng lụi ở lúa (validamyin, blasticidin S, kasugamyxin, v.v…), bệnh thối cổ rễ ở các cây có củ,v.v…Kháng sinh cũn kớch thớch nẩy mầm của hạt. Thường ngâm hạt trong dung dịch kháng sinh trước khi gieo vừa để kích thích nẩy mầm, vừa tiêu diệt mầm bệnh trong đất. Khỏng sinh cũn được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để bảo quản thực phẩm đóng hộp.Nếu dùng kháng sinh thực phẩm đóng hộp sẽ bảo quản được lâu hơn, khử trùng ở nhiệt độ thấp hơn nên chất lượng thực phẩm giữ được tốt hơn(ví dụ nizin). 1.2.ĐẠI CƯƠNG VỀ XẠ KHUẨN [1][9][11][14][15] 1.2.1 Đặc điểm của xạ khuẩn * Đặc điểm chung của xạ khuẩn: (Actinomycetes) là một nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria) có cấu tạo sợi như nấm (nấm tia) nhưng lại có khích thước và cấu tạo tế bào gần giống vi khuẩn, chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên: trong đất, nước và trong các chất hữu cơ. - Những đặc điểm đặc trưng của xạ khuẩn : + Kích thước của xạ khuẩn nhỏ bé tương tự như vi kích thước vi khuẩn + Nhân của xạ khuẩn là nhân không điển hình + Màng tế bào xạ khuẩn khụng chứa xenlulo và kitin + Sự phân chia tế bào của xạ khuẩn theo kiểu của vi khuẩn + Xạ khuẩn không có giới tớnh Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc - Tuy vậy xạ khuẩn lại có hình thái, cấu t ạo s ợi, phát tri ển b ằng phân nháh thành những sợi nhỏ, dài gọi là khuẩn ti (hipha), mỗi khuẩn ti do một tế bào hình thành, tập hợp của các khuẩn ti này gọi là hệ khuẩn ti. * Đặc điểm cấu tạo tế bào xạ khuẩn : - Đường kính khuẩn ti xạ khuẩn khoảng 0,2 - 3,0 μ m - Màu sắc của khuẩn ti khí sinh rất phong phú: màu trắng, vàng, đỏ, lục, tía, nâu, đen… - Thành tế bào dày từ 7,5-10,0 nm, không có xenlulo và kitin - Phân chia tế bào theo kiểu phân bào vụ tớnh. * Phân loại: Actinomycetales Actinoplanaceae Actinomycetaceae Streptomycetaceae Nocardia Streptomyces Micromonospora Hình 2: Sơ bộ phân loại xạ khuẩn 1.2.2.Đặc điểm hình thái và sinh lý của xạ khuẩn chi Streptomyces * Đặc điểm hỡnh thỏi: - Khuẩn lạc tạo thành từng cụm, bề mặt khụ rỏp, xự xỡ, dạng ph ấn , khụng trong suốt, cú cỏc nếp toả ra theo hỡnh phúng xạ. - Khuẩn lạc có chân khá vững chắc, khó tách ra kh ỏi môi trường nuôi cấy. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc - Khẩn ty cơ chất tiết ra môi trường một số loại s ắc t ố, có s ắc t ố hoà tan trong nước, có sắc tố chỉ hoà tan trong dung môi hữu cơ. + Khuẩn ty cơ chất mọc trong môi trường nuôi cấy, không phân cách trong suốt quá trình phát triển - Khuẩn ty khí sinh: khuẩn ty cơ chất phát triển một th ời gian dài trong không khí thành những khuẩn ty khí sinh và có đường kính từ 1,0-1,4 μ m. + Chuỗi bào tử: được hình thành từ khuẩn ty ký sinh, có nhi ều hình dạng khác nhau: thẳng, móc câuu, xoắn, uốn cong. + Bào tử trần: được hỡnh thành do sự phân cắt của sợi bào tử, là cơ quan sinh sản chủ yếu của xạ khuẩn. Bào tử trần có thể hình cầu, hình elipsoid, hình que, hình trụ. Các bào tử tập hợp với nhau thành chuỗi 3- 50 bào tử hoặc nhiều hơn. Bề mặt của bào tử có thể có dạng trơn nhẵn (sm), xự xỡ (wa), cú gai (sp), hoặc cú túc (ha). * Đặc điểm sinh lý: - Streptomyces là vi sinh vật dị dưỡng, có tính oxy hoá cao. Để phát triển chúng phân giải các hydrat cacbon làm nguồn thức ăn cung cấp vật chất và nguồn năng lượng đồng thời thuỷ phân các hợp chất như gelatin, casein, tinh bột. Chúng cũng có thể khử nitrat thành nitrit. - Streptomyces là vi sinh vật có thành tế bào kiểu CW1 có chứa L-DAP (diaminopimelat) và glycin. - Streptomyces là loài xạ khuẩn hụ hấp hiếu khí. Nhiệt độ tối ưu của chúng thường là 25-300C, một vài loài có thể mọc ở nhiệt độ cao hơn, pH tối ưu thường từ 6,8-7,5. - Khả năng tạo sắc tố của Streptomyces: sắc tố tạo thành từ Streptomyces được chia thành bốn loại: sắc tố hoà tan, sắc tố khuẩn ty cơ chất, sắc tố melanoid, sắc tố khuẩn lạc. 1.2.3.Phân loại Streptomyces Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Chi Streptomyces bao gồm một số lượng lớn các xạ khuẩn có khả năng sinh tổng hợp ra các kháng sinh được ứng dụng trong nhiều lĩnh v ực khác nhau .Việc phân loại và xác định tờn xạ khuẩn là rất quan trọng. Có r ất nhiều khoỏ phõn loại Streptomyces khác nhau: phân loại theo Krasillkow, Waksman, Gauze, Shirling & Gottlieb, ngoài ra cũn cú th ể phân loại theo ki ểu gen. Hội nghị "Vi sinh vật thế giới lần X" (được tổ chức tại Mexico vào năm 1970) chọn khoá phân loại của E.B.Shirling & Gottlieb làm khoá phân lo ại chính để phân loại chi Streptomyces và đặt tên quốc tế là International Streptomyces Project (ISP) Khoá phân loại dựa vào các đặc điểm: - Đặc điểm hình thái học của xạ khuẩn : + Màu sắc của khuẩn ty cơ chất, khuẩn ty khí sinh, + Hình dạng chuỗi bào tử, + Bề mặt bào tử. - Đặc điểm sinh lí học: + Khả năng tạo sắc tố hoà tan, + Khả năng tạo sắc tố melanoid, + Khả năng sử dụng các nguồn đường của xạ khuẩn. 1.2.4 Khả năng sinh tổng hợp khỏng sinh của Streptomyces Một số khỏ lớn khỏng sinh do các loài Streptomyces sinh tổng hợp, rất đa dạng, có trong hầu hết các nhóm phân loại kháng sinh. 1.3 CẢI TẠO GIỐNG VI SINH VẬT [1][5][8][10][11][15] 1.3.1.Mục đích Trong thực tế không thể phân lập được từ tự nhiên một chủng VSV có khả năng tạo chất kháng sinh mong muốn với hàm lượng đủ để th ỏa mãn yêu cầu của sản xuất công nghiệp. Các VSV phân lập từ cơ ch ất tự nhiên thường có hoạt tính thấp đồng thời trong quá trình nuôi cấy, hoạt tính c ủa chúng thường giảm dần. Vì vậy việc cải tạo giống VSV bằng nhiều bi ện Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc pháp khác nhau nhằm thu được những chủng có hoạt tính cao, ổn định là một trong những điều kiện quan trọng và cần thiết ở quy mô phòng thí nghiệm trước khi đưa ra công nghiệp hóa. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc 1.3.2.Phân lập giống xạ khuẩn Người ta thường lấy mẫu từ các nguồn cơ chất khác nhau: đất ruộng, bùn, nước cống… để phân lập xạ khuẩn sinh kháng sinh. Từ các mẫu trên đem phân lập khiết những xạ khuẩn sinh kháng sinh bằng các phương pháp đặc trưng và trên các môi trường chọn lọc. Các phương pháp phân lập giống xạ khuẩn: phương pháp cấy dịch chiết trên bề mặt thạch, phương pháp cấy đất trực tiếp trên bề mặt thạch đã chứa sẵn VSV kiểm định, phương pháp làm giàu đất, phương pháp thêm kháng sinh vào môi trường phân lập, phân lập VSV sinh kháng sinh ch ống ung thư. 1.3.3. Các phương pháp cải tạo giống A. Phương pháp chọn lọc ngẫu nhiên: Chọn lọc tự nhiên hay còn gọi là sàng lọc ngẫu nhiên là tuy ển ch ọn lấy những dạng chủng có những đặc tính sinh tổng h ợp kháng sinh t ốt nh ất, xuất hiện ngẫu nhiên do sự tác động của các điều kiện ngoại cảnh. B.Đột biến nhân tạo Đột biến nhân tạo là quá trình xử lý tế bào bằng các tác nhân gây đột biến (lý, hóa, sinh học…). Các tác nhân này khi s ử dụng v ới li ều l ượng thích hợp sẽ giết chết hầu hết các VSV, những cá th ể s ống xót s ẽ có s ự bi ến đ ổi ở NST, gây ra đột biến gen liên quan đến cấu trúc gen làm thay đổi 1 hay nhiều nucleotit trong trình tự mã hóa gọi là đột biến điểm. Đây là loại đ ột biến có ý nghĩa trong công nghiệp kháng sinh, làm thay đổi tính trạng cũng có thể dẫn đến làm mất khả năng tạo kháng sinh (đột biến âm tính), hay tăng cường. *ánh sáng UV khả năng đâm xuyên kém nhưng với những tế bào VSV có kích thước nhỏ (0,3-3 μ m) thì nó có thể xuyên thấu tới nhân. Vì vậy được dùng phố biến trong đột biến cải tạo giống. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc *Cơ chế: Tia UV tác dụng lên ADN và mạnh nhất ở vùng 260nm gây dime hóa thymin (do làm đứt các liên kết hyđro trong m ạch kép ADN c ủa t ế bào VSV). Mà thymin gần nhau liên kết cộng hóa trị với nhau ở C 5 và C6. Hậu quả là sao chép bị sai lầm vì ADN polymeraza d ễ l ắp 1 nucleotit không chính xác vào vị trí trên. Đồng thời trên sợi AND cũng xuất hiện một dimepyrimidin khác gọi là quang sản phẩm 6-4. ở đây C 6 của 5’ (thymin hoặc cytozin) được liên kết với C4 của 3’ (thường là Cytozin). Các sản phẩm này là nguyên nhân chủ yếu của đột biến gây nên bởi ánh sáng UV. *Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả gây chết vầ tần số phát sinh đột biến: -Liều lượng chiếu: Được đặc trưng bởi 3 yếu tố là th ời gian chiếu, khoảng cách chiếu, độ pha loãng bào tử. Thực nghiệm cho thấy những đột biến dương thường xuất hiện ở những liều lượng chiếu có độ sống sót bào tử từ 0,1-1%, còn đột biến âm thường xuất hiện ở liều lượng chiếu cao hơn. -ánh sáng thường: Sau khi đột biến bằng tia tử ngoại, nếu đem chiếu ánh sáng thường (bước sóng λ =320-480nm) trở lại thì sẽ có khoảng 50-80% tế bào được phục hồi do tác dụng của men photolyase. Hiện tượng này gọi là quang phục hoạt. Ngoài ra, các yếu tố nhiệt độ, pH, môi trường nuôi cấy, trạng thái sinh lí của vi sinh vật cũng ảnh hưởng đến hiệu quả đột biến của ánh sáng UV. 1.3.4. Bảo quản giống xạ khuẩn. Các giống vi sinh vật rất rễ bị thoái hóa, nhầm lẫn, mất. Vì vậy việc bảo quản giữ giống vi sinh vật là rất quan trọng không chỉ ở các trung tâm giữ giống quốc gia mà ngay cả ở phòng thí nghiệm cũng rất cần thiết. Nhiệm vụ của công tác giữ giống vi sinh vật là th ực hiện các thao tác kĩ thuật cần thiết để giữ cho giống VSV có tỷ lệ sống sót cao, các đặc tính di truyền ổn định và không bị tạp nhiễm bởi các VSV khác. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc Có rất nhiều phương pháp giữ giống VSV khác nhau. Tùy vào loại VSV để chúng ta chọn phương pháp giữ giống cho phù hợp. Đ ối v ới gi ữ giống xạ khuẩn trong phòng thí nghiệm có thể sử dụng phương pháp gi ữ giống trên môi trường thạch nghiêng để trong tủ lạnh 20C. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc 1.4. Dinh dưỡng và môi trường nuôi cấy [5] Trong quá trình sống, tế bào VSV luôn luôn phải trao đổi ch ất v ới môi trường xung quanh. Tế bào VSV tuy rất nhỏ nhưng vì hấp thu các ch ất dinh dưỡng và thải các sản phẩm chất qua toàn bộ bề mặt, cho nên cường độ trao đổi chất của chúng là rất lớn. Các chất dinh dưỡng qua màng vào tế bào và được chuyển hóa thành những chất riêng biệt cho việc xây dựng tế bào. Nhờ quá trình đồng hóa và dị hóa các tế bào mới có thể phát triển, sinh trưởng, đồng thời tạo ra các sản phẩm trao đổi chất. Những VSV dùng trong công nghiệp vi sinh kháng sinh đều là các VSV dị dưỡng. Để phát triển VSV cần một lượng đầy đủ các nguyên tố C, H, O, N, P… và một trong những nguyên tố vi lượng là Mn, Mo, Zn, Cu… Môi trường dinh dưỡng phải chứa tất cả các nguyên tố cần thiết cho sinh tr ưởng và tạo thành sản phẩm của VSV. Thông thường các môi trường nuôi c ấy s ử dụng nước máy thì không cần phải bổ sung các nguyên tố vi lượng vì các chất này đã có đủ trong các cơ chất dinh dưỡng ở dạng tạp ch ất. Trong quá trình lên men người ta có thể thêm một số nguyên tố vi lượng đ ặc bi ệt ho ặc tiền chất là chất đặc hiệu cho sản ph ẩm tạo thành nh ư ti ền ch ất axít phenoxyacetic trong quá trình lên men sản xuất penicillin V. ở đây cũng cần lưu ý, một môi trường nuôi cấy thuận lợi cho sự phát triển của một VSV không nhất thiết sẽ là môi trường đảm bảo cho sản xuất s ản ph ẩm trao đ ổi chất tốt nhất. Môi trường lên men tốt nhất ph ải là môi trường đ ảm b ảo cho sản xuất tốt nhất với hiệu suất cao trong thời gian ngắn và chi phí th ấp với chủng VSV cho trước. Thành phần môi trường và chế độ tối ưu hóa được xác định theo hai cách: tối ưu hóa kinh điển và sử dụng phương pháp toán học quy hoạch th ực nghiệm. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc 1.5. Lên men sinh tổng hợp kháng sinh [2][5][8] 1.5.1. Bản chất của quá trình lên men Lên men thực chất là phản ứng ôxi hóa khử sinh học xảy ra nhờ xúc tác của các enzim do VSV tự tổng hợp với mục đích cung cấp năng lượng và tạo ra các sản phẩm trao đổi chất trong dịch lên men. 1.5.2. Giống vi sinh vật Trong lên men công nghiệp, kỹ thuật chỉ là công cụ tác động và điều khiển lên quá trình sinh học còn giống vẫn là khâu quan trọng, quyết định giá trị kinh tế của quá trình sản xuất. Giống VSV dùng trong quá trình lên men phải là các tế bào sinh dưỡng đang ở giai đoạn phát triển mạnh và có kh ả năng đồng hóa vật chất cao nhất. Do đó trước khi lên men ph ải có giai đo ạn tạo giống. Giống VSV được tạo ra qua các cấp nhân giống kế tiếp nhau, trên máy lắc tròn hoặc bình nón, rồi đến bình giống. 1.5.3. Các phương pháp lên men * Phương pháp lên men bề mặt: Lên men bề mặt là quá trình nuôi cấy VSV trên bề mặt môi trường rắn, đặc hay lỏng. VSV hấp thụ các chất dinh dưỡng của môi trường và s ử dụng ôxi không khí để hô hấp trên bề mặt môi trường dinh dưỡng. Vì vậy yêu cầu của công nghệ lên men bề mặt là bề mặt môi trường ph ải đủ r ộng, lớp môi trường không quá sâu (5-10cm), đồng thời phải giữ độ ẩm môi trường khoảng 60% (có trường hợp 90- 100%) để tránh khô bề mặt môi trường. Lên men bề mặt có ưu điểm đơn giản, dễ thực hiện, đầu tư ban đầu thấp. Nhưng có nhược điểm là đòi hỏi mặt bằng lớn, hiệu xu ất s ử d ụng thường thấp, khó cơ giới hóa và tự động hóa. Chính vì lý do đó mà ngày nay, công nghiệp kháng sinh không áp dụng lên men bề mặt trong sản xuất mà chỉ áp dụng trong các phòng thí nghiệm để chọn giống. Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02
Khoỏ luận tốt nghiệp Phạm Thị Ngọc * Phương pháp lên men chìm: Phương pháp lên men chìm là kiểu lên men mà VSV phát tri ển trong không gian 3 chiều của môi trường lỏng Trước khi lên men phải có giai đoạn tạo giống - Giống cấp 1: Nuôi cấy trong bình nón trên máy lắc (100ml/500ml), - Giống cấp 2: Nuôi cấy trong bình giống 80l, - Giống cấp 3: Nuôi cấy trong bình 1-5m3. Tỷ lệ giống trong môi trường là 1-10%. Tỷ lệ giống phụ thuộc vào quy mô của bình lên men. Quá trình lên men có thể làm thay đổi các điều kiện ban đầu của môi trường: thay đổi pH, nồng độ các thành phần trong môi trường, các sản phẩm trao đổi chất, tạo bọt trên bề mặt môi trường. Để đảm bảo nh ững điều kiện tối ưu cho sự phát triển của VSV trong quá trình lên men ng ười ta đã đưa ra một số biện pháp như: cho thêm các chất phá bọt (mỡ cá voi, d ầu thực vật, chất điều chỉnh pH hay dùng hệ đệm để ổn định pH). Cũng có th ể lấy mẫu dịch lên men phân tích để đánh giá các tham s ố và có s ự đi ều ch ỉnh (nếu cần) quá trình lên men . - ưu điểm của phương pháp lên men chìm là: + Sử dụng môi trường dinh dưỡng tối ưu, đáp ứng được nhu cầu sinh lý của VSV, + Hệ số sử dụng không gian cao (3 chiều), hiệu suất lên men cao, + Các thiết bị dễ cơ giới hóa, tự động hóa, tiết ki ệm mặt b ằng và t ốn ít nhân công. - Nhược điểm: Đòi hỏi phải có trang thiết bị chuyên dùng (thiết bị chịu áp lực, điều kiện vô trùng tuyệt đối) do đó chi phí đầu tư lớn. Lên men chìm chia thành 4 kiểu chính: - Lên men gián đoạn (lên men mẻ): Khoa Cụng Nghệ Sinh Học Lớp 02-02

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.