Giáo trình Vi sinh vật học - Lý thuyết và bài tập giải sẵn (Phần 2) (song ngữ Việt - Anh): Phần 1 - PGS.TS. Kiều Hữu Ảnh

Chia sẻ: May Trời Gio Bien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:260

Thêm vào BST

Báo xấu

285
lượt xem 88
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Vi sinh vật học - Lý thuyết và bài tập giải sẵn (Phần 2) (song ngữ Việt - Anh)" cung cấp cho người đọc các kiến thức lý thuyết và bài tập về khống chế sinh trưởng của vi sinh vật, sinh học phân tử và di truyền học vi sinh vật, công nghệ ADN và Genomics vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vi sinh vật học - Lý thuyết và bài tập giải sẵn (Phần 2) (song ngữ Việt - Anh): Phần 1 - PGS.TS. Kiều Hữu Ảnh

PGS.TS. KIỀU HỮU ẢNH G i á o t r i n h VI SINH VẬT HỌC Lý thuyết và bài tập giải sẵn PHẦN 2 MICROBIOLOGY Core concepts a n d solved p r o b l e m s Part T w o NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT HÀ NỘI
Lời n ó i đ ấ u Phần Ì "Giáo trình Vi sinh vật học - Lý ứìuỵết và bài tập giải sẵn" sau khi xuất bẳn đã dược đón lứiận và hoan nghênh điều này cố vũ tác giả rất nhiều trong quá trìnli hoàn thànlĩ Phần 2. Những đóng góp quý báu cua các bạn đồng nghiệp và dông dào anh chị em sừứì viên trong và ngoài trường đã giúp tác giả tránh dược nhiều sai phạm không dáng mắc về cả nội dung lẫn hình thức trong tập này. Tuy nhiên, do ìứiững hạn chế về trình độ và thời gian, việc cuốn sách văn còn mang nhiều thiếu sót khác là điều không thế tránhkhỏi. Một lần nữa, tác giả xin bày tò lòng cám ơn chân tlìành tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tựnhiẽn - ĐHQG Hà Nội và Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh học đã tạo mọi điêu kiệntiĩuậnlợi dê Phần 2 có thê kịp thời ra mắt bạn đọc. Hà Nội, ngày 20 tháng li năm 2006 Tác giả
MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẤU MỤC LỤC CHƯƠNG SÁU : KHỐNG CHẾ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT 9 6.1. Mục tiêu 9 6.2. Sơ lược lịch sử 10 6.2.1. Lịch sử của các tác nhân kháng vi sinh vật 10 6.2.2. Sự ức chế tổng hợp thành tế bào 13 6.2.3. Sự ức chế tổng hợp protein 15 6.2.4. Sự phá vỡ màng tế bào chắt 16 6.2.5. Sự ức chế con đường trao đổi chất 17 6.2.6. ức chế sự tổng hợp các axit nucleic 18 6.2.7. Ngăn ngừa sự gắn của virut 19 6.2.8. Phổ tác dụng 20 6.2.9. Hiệu quả tác dụng 21 6.2.10. Các con đường đưa thuốc vào cơ thể 25 6.2.11. Tính an toàn và các tác dụng phụ 25 6.2.12. Các loại thuốc kháng vi sinh vật 27 6.2.13. Tính đê kháng với các loại thuốc kháng vi sinh vật 38 6.3. Bài tập 43 6.3.1. Bài kiểm tra nhập món 43 6.3.2. Câu hỏi lựa chọn 44 6.3.3. Điên vào các chỗ trống 63 6.3.4. Trả lời bằng đúng hoặc sai 66 6.3.5. Sắp xếp cho phù hợp 68 6.3.6. Trả lời ngắn 72 6.3.7. Câu hỏi suy luận 74 CHƯƠNG BÀY: SINH HỌC PHÂN TỬ& DI TRUYỀN HỌC VI SINH VẶT 75 7.1. Mục tiêu 75 7.2. Các kiến thức cơ bản 76
7.2.1. Cấu trúc và sự nhân lẽn cùa genom 77 7.2.2. Sự sao chép ADN 83 7.2.3. Chức năng của gen 87 7.2.4. Sự truyền thống tin di truyền 88 7.2.5. Các đột biến của gen 101 7.2.6. Sự tái tổ hợp di truyén và sự truyền gen 112 7.3. Bài tập 121 7.3.1. Bái kiểm tra nhập môn 121 7.3.2. Câu hỏi lựa chọn 122 7.3.3. Sắp xếp cho phù hợp 153 7.3.4. Điên vào chỗ trổng 159 7.3.5. Trả lời bằng đúng hoặc sai 166 7.3.6. Trả lời ngắn 170 7.3.7. Câu hòi suy luận 173 CHƯƠNG TÁM : CÔNG NGHỆ ADN & GENOMICS VI SINH VẬT 175 8.1. Mục tiêu 175 8.2. Các khái niệm cơ bản 176 8.2.1. Vai trò của công nghệ ADN tái tổ hợp trong công nghệ sinh học 176 8.2.2. Các công cụ của cõng nghệ ADN tái tổ hợp 178 8.2.3. Các kĩ thuật của cồng nghệ ADN tái tổ hợp 185 8.2.4. Các ứng dụng cùa công nghệ ADN tái tổ hợp 191 8.2.5. Tính đạo đức và tính an toàn của công nghệ ADN tải tổ hợp 200 8.2.6. Genomics và Proteomics 202 8.3. Bài tập 204 8.3.1. Bài kiểm tra nhập mồn 204 8.3.2. Cáu hỏi lựa chọn 205 8.3.3. Sắp xếp cho phù hợp 223 8.3.4. Điên vào chỗ trống 226 8.3.5. Trả lời bằng đúng hoặc sai 230 8.3.6. Trả lời ngắn 233 8.3.7. Câu hỏi suy luận 237 CHƯƠNG CHÍN : VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM VÀ CÔNG NGHIỆP 239 9.1. Mục tiêu 239 9.2. Các khái niệm cơ bản 240 9.2.1. Vi sinh vật học thực phẩm 241 9.2.2. Nguyên nhân và cách phòng ngừa sự hư hỏng thực phẩm 248
9.2.3. Các bệnh sinh ra từ thực phẩm 254 9.2.4. Vi sinh vật học cồng nghiệp 255 9.2.5. Xử li nước và nước thải 261 9.2.6. Liệu pháp sinh học 269 9.3. Bài tập 271 9.3.1. Bài kiểm tra nhập mòn 271 9.3.2. Câu hòi lựa chọn 272 9.3.3. Sắp xếp cho phù hợp 295 9.3.4. Điên vào chỗ trống 300 9.3.5. Trả lời bằng đúng hoặc sai 303 9.3.6. Trả lời ngắn 306 9.3.7. Câu hỏi suy luận 307 CHƯƠNG MƯỜI: SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT 309 10.1. Các thuật ngữsinh thái học 309 10.2. Các khái niệm cơ bản 311 10.2.1. Quần thể, nhóm loài cùng sinh thái và quẩn xã 311 10.2.2. Sinh thái học vi sinh vật 312 10.2.3. Vi sinh vật trang tự nhiên 313 10.2.4. Nồng độ chất dinh dưỡng và tốc độ sinh trưởng 316 10.2.5. Cạnh tranh và hợp tác vi sinh vật 317 10.2.6. Các phương pháp trong sinh thái vi sinh vật 317 10.2.7. Vai trò của vi sinh vật trong các vỏng tuần hoa sinh địa hóa 321 10.2.8. Chu trình cacbon 322 10.2.9. Chu trinh nitơ 335 10.2.10. Chu trinh lưu huỳnh 339 10.2.11. Chu trinh photpho 342 10.2.12. Chu trinh sắt 342 10.2.13. Sự phân giải sinh học dấu mỏ 346 10.2.14. Sự phân giải các chất lạ sinh học 348 10.2.15. Agrobacterium và bệnh mụn tán 351 10.2.16. Vi sinh vát học đất 355 10.2.17. Vi sinh vật học nước 359 10.3. Bài tập 363 10.3.1. Bải kiểm tra nhập môn 363 10.3.2. Câu hỏi lựa chon 364 10.3.3. Sắp xếp cho phù hợp 384
10.3.4. Các phương pháp đánh giá các dặc tính vi sinh vật của nước 389 10.3.5. Điên vào chỗ trống 389 10.3.6. Trả lời bằng đúng hoặc sai 396 10.3.7. Trả lời ngắn 400 10.3.8. Câu hỏi suy luận 403 PHẤN TRẢ LỜI Chương sáu 406 Chương bảy 417 Chương tám 439 Chương chín 459 Chương mười 477 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 503
K H Ố N G C H Ẽ S I N H T R Ư Ở N G C Ủ A V I S I N H V Ậ T Microbial growth control 6.1. MỤC TIÊU OBJECTIVES Khi đã nắm vững chương này bạn phải Once có khảyou năng:have mastered this chapter, you sh able to: • Giải thích nguyên lý của tính độc chọn•lọc. E xplain the principle of selective toxicity. • Kể ra năm cơ chế mà nhờ dó các loại thuốc •phá List five mechanisms by which drugs deter hủy sự sinh trưởng của các tác nhân gây bệnh. pathogen growth. • Mó tả và cho vi dụ vé các loại thuốc tác động• lẽnDescribe and give examples of drugs thát affect thành tế bào của các tác nhân gây bệnh. the cell walls of pathogens. • Phân biệt và các loại thuốc phố hẹp và phổ rộng• Distinguish betvveen narrow-spectrum and broad- khi nói vé đích tác dụng và các tác dụng phụ. spectrum drugs in terms oi targets and side • So sánh và tương phản các phép thử Kirby- effects. Bauer, Etest, MIC (noncỊ độ ức chế tối thiểu),• vàCompare and contrast Kirby-Bauer, Etest , MIC MBC (nóng độ diệt khuân tối thiểu). and MBC tests. • Thảo luận về các ưu điểm vầ nhược điểm của• Discuss the advantages and disadvantages of the cấc con dường khác nhau trong việc đưa thuốcdifferent routes of administration of antimicrobial kháng vi sinh vật vào cơ thể. drugs. • Kể ra ba tác dụng phụ chủ yếu của việc điêu• Identity trị three main side effects of antimicrobial bằng chất kháng vi sinh vật. therapy. • Mô tả mối quan hệ giữa các plasmit R và các• tế Describe the relationship between R-plasmids and bào đè kháng. resistant cells. • Kể ra năm phương thức mà nhờ đó vi sinh vật• có List five ways by which microorganisms can be thể đế kháng với các loại thuốc kháng vi sinh vật.resistant to antimicrobial drugs. • Định nghĩa sự đè kháng chéo. • Deíine cross resistance. • Mõ tả ba phương pháp ngăn ngừa sự phát triển • Describe three ways thát development of của tính đế kháng. resistance can be retarded.
10 Chương sâu - Khống chế sinh trường của vi sinh lặt 6.2. Sơ LƯỢC LỊCH sử BRIEF HISTORY Hãy làm quen với Staphylococcus aureus, Meet mộtstaphylococcus vi aureus, a common khuẩn thường gặp, lá nguyên nhân số một của các bacterium thát is the number one cause of hospitai- bệnh nhiễm trùng bệnh việnở Mỹ. Tuy nhiên chủngacquíred iníections in the United states. The staphylococcus aureus đặc biệt nói đến ở dãyparticular lại có strain of s. aureus shown here. hovvever tấm quan trọng và tính báo động rất đáng chu ý. N o is remarkable in some very important and alarming không chỉ đè kháng với metixilin, một chất kháng vi ways. Nót only is ít resistant to methicillin, the sinh vật thường được sử dụng dể điêu trị các binh antimicrobial thát is traditionally used to treat nhiễm trùng do staphylococcus; nó còn để kháng VỚI staphylococcal iníections; Ít is also resistant to cả vancomixin, một loại thuốc từ lâu đã được coi làvancomycin, a drug thát was long considered the last đồng thuốc cuối cùng có thể bảo vệ chống lại các line of deíense against methicillin-resistant s. chủng staphylococcus aureus đè kháng với metixilin. aureus. Although other drugs may be usedtofight Ít, Mặc dầu các loại thuốc khác cũng có thể được sử this "superbug" strain of s. aureus leaves patients dụng để chống lại nó, song, chủng s. aureus "siêufew options for detense - and indeed Ít can cause rệp" này đã dể lại cho bệnh nhân rất ít cơ hội lựa chọn death. để bảo vệ - và trong thực tế nó có thể gây ra tử vong. How do antimicrobial drugs work? Why do Các loại thuốc kháng vi sinh vật hoạt động như thế work ôn some microorganisms and nót ôn others? nào ? Tại sao chúng tác động lên một số vi sinh W vậthat can be done about the increasing problem of này mà không tác động lèn các vi sinh vật khác ?superbugs Có thát resist a wide variety of existing thể làm điêu gi để giải quyết mức độ đè kháng ngây drugs? This chapter focuses ôn the chemical control Chemicals thát affect physiology in any manner, càng trầm trọng của các siêu rệp với hàng loạt loại of pathogens in the body. thuốc hiện hành? Chương này sẽ tập trung vào sự such as caffeine, alcohol, and tobacco, are called kiểm soát bằng con đường hóa học các tác nhân gáy drugs. Drugs thát act against diseases are called bệnh trong cơ thể. chemotherapeutic agents. Examples include insulin, Các hóa chất dù tác động lẽn sinh lý học theo bất anticancer drugs, and drugs for treating iníections - kỳ hình thức nào, như cafein, cồn và thuốc lá đêu được called antimicrobial agents (antimicrobials), the gọi là thuốc. Thuốc hoạt động chống lại các loại subject bệnh of this chapter. được gọi là các tác nhân hóa tạ liệu. Các ví dụIngồm the pages thát follow we'll examíne the insulin, các thuốc chống ung thư, và các thuốc để điêu isms by which antimicrobíal agents act, the m e chan trị các bệnh nhiêm trùng - được gọi là các tác nhântactors thát must be considered in the use of kháng vi sinh vật, chính là đối tượng của chương này. antimicrobials, and several issues surrounding Trong các trang sau đây chúng ta sẽ nghiên cứuresistance cơ to antimicrobial agents among nil- chế tác động của các tác nhân kháng vi sinh vật, các croorganisms. First, however, we begin with a brief yếu tố cán phải được lưu ý khi sử dụng các tác nhãn history of antimicrobial chemotherapy. kháng vi sinh vật và một số vấn dè xung quanh tinh The đè history of antimicrobial agents kháng cùa vi sinh vật đối với các tác nhân kháng vi sinh little girl lay struggỉing to breathe as her The vật. Tuy nhiên, chúng ta sẽ mờ đẩu bằng một lịch parents sử stood mutely by, willing the doctor to do ngắn vé hóa trị liệu nhờ các chất kháng vi sinh vật. something - anything to relieve the symptoms thát 6.2.1. Lịch sửvể các tác nhãn kháng vi sinh had vặt so quickly consumed their four-year-ũld Mót cồ gái nhỏ đang vặt lộn để thở trongdaughter' khi bốs mẹ vitality. Sadly, there was little the doctor cô đứng cam lặng bén cạnh mong_ bác sĩ có thể lâm could do. T he thick "pseudomembrane" of diphtheria, một điếu gi đó - bất kỳ điêu gì miễn lá làm dịu được c o m p osed of bacteria, mucus, blood clotting factors. các triệu chứng đang làm kiệt quệ nhanh chóng sức lực của một cô bé bốn tuổi. Song đáng buồn thay, bấc sĩ bạchcó thể hầu làm đượcdược cấu rất ít. "Máng thành giả" dàydịch từ vi khuẩn, đặcnháy, của bệnh các
Giáo trinh vi sinh vật học • lý thuyết nà bài tập giải sin u yếu tố đông máu, vá các tế bào bạch cáu đang bám and vvhite blood cells, adhered tenaciously to her chặt váo hầu, amidan và thanh quản cùa cồ bé. Bácpharynx, sĩ tonsils, and vocal cords. He knew thát biết rằng, việc tim cách loại bỏ nó có thể phá vỡ màng trying to remove Ít could rip open the underlying nhầy nậm phía dưới, dẫn đến làm chảy máu và cóm theucous membrane, resulting in bleeding, possibly làm xuât hiện những ổ nhiêm trùng mới và cuối cùngadditional là intections, and death. In 1902, there was sự chết. Vào năm 1902, ngành y té chưa đưa ra được little medical science could offer for the treatment of các phương pháp điêu trị bệnh bạch háu; tất cà nhữdiphtheria; ng all physicians could do was wait and gi bác sĩ có thể lãm đươc là chờ đợi và hy vọng. hope. Vào đáu thế kỷ thứ 20, phần lớn hoạt dộng y học Át the beginning of the 20th century much of đã có thể chẩn đoán bệnh, tiên liệu diễn biên cua medicine involved diagnosing illness, describing its bệnh, và cho các thành viên của gia đỉnh bệnh nhân expected course, and telling íartiily members either biết bệnh nhãn có thểốm bao lâu vá nếu có thể được, how long a patient might be sick, or when ttiey mịghl, liệu cỏ ta có chết hay không. Mặc dù trước đó ítexpect lâu, her to die. Even though physicians and các bác sĩ vá các nhà khoa học đã chấp nhận họcscientists had recently accepted the germ theory of thuyết mầm bệnh vá biết được nguyên nhân của nhiều disease and knew the causes of many diseases, very bệnh. song họ chỉ có thể lầm được rất ít để ức chế littlecáccould be đone to inhibit pathogens. including tác nhân gây bệnh, trong đó có Corynebacterium Corynebacterium diphtheriae, and alter the course diphtheriae, và lâm thay đổi diên biến của các intections. bệnh In fact, one-third of children bom in the nhiễm trùng. Trong thực tế, một phần ba trẻ em được ít was át this time thát Paul Ehrlich (1854-1915). early 190ŨS died from iníectious diseases beíore the sinh vào đáu những năm 1900 đã chết do các bệnh a visionary German scientist, proposed the tem age of fve. nhiễm trùng trước năm tuổi. chemotherapy to describe the use of chemicals thát Chính vào thời gian đó Paul Ehrlich (1854d- selectively woul 1915), kin pathogens while having little or một nhà khoa học biết nhìn xa người Đức, đã đưa ra n o effect ôn a patient. He wrote of "magic bullets" thuật ngữ hóa trị liệu để mô tả sự sử dụng các tháthóa would bind to receptors ôn germs to bring about chất có khả nằng tiêu diệt một cách chọn lọc các tác their death while ignoring host cells, which lacked the nhân gây bệnh mà chì tác động rất ít hoặc hoàn toàn receptor molecules. không gãy tác động gi lên bệnh nhân. ỏng đã viết vé Ehrlich's search for antimicrobial agents resulted các "viên thắn dược" có khả năng liên kết với các inthụthe discovery of one arsenic compound thát killed thể trên mắm bệnh nhằm mang đến cho chúng cái trypanosome parasites, and another thát worked chết trong khi hoán toàn không đụng chạm gi các against tế the bacterial agent of syphilis. A few years bào vật chù là các tế bào thiếu các phân tử thụ thể. later, in 1929, the British bacteriologist Alexander Sự tim kiếm của Ehrlich đối với các tác nhân kháng Reming (1881-1955) reported the antibacterial vi sinh vật đã dẫn đến sự phát hiện một hợp chất arsen action of penicillin released from Penicillium mold. giết được các ký sinh trùng Trypanosoma và một Plemi ng coined the term antibiotìcs to describe hợp chất khác chóng lại tác nhân gây bệnh giang mai. Vài antimicrobial agents thát are produced naturally by năm sau đó, vào năm 1929, nhà vi khuẩn học người an organism. In common usage today "antibiotic" Anh Alexander Fleming (1881—1955) đã báo cáo vémeans "an antibacterial agent," excluding agents hiệu quả kháng vi sinh vật của penixilin do nám mốwith c Thantiviral and antiíungal ough arsenic compouactivity. nds and penicillin were Penicillium tiết ra. Fleming đưa ra thuật ngữ chất discovered first, they were nót the first antimicrobials kháng sinh để mô tả các tác nhân kháng vi sinh vậtin widespread use because Ehrlichs arsenic được sinh ra một cách tự nhiên nhờ một cơ thể sinh vật. Theo cách sử dụng thông thường ngày nay "chất kháng sinh" chỉ có nghĩa là "một tác nhãn kháng khuẩn" mà không tính đến các tác nhân có hoạt tính kháng virut và kháng nấm. hiệnMđấu kháng ặcvidù tiên,cácvật sinh hợp songđấuchất tiên arsen chúng được vàphải khôngsử penixilin dụng là các được rông phát tácrãinhân vì
12 Chương Sâu • Khống chế sinh trưởng của vi sinh »ệt rằng các hợp chất arsen của Ehrlich độc với ngườico vàmpounds are toxic to humans, and because vì penixilin chưa có mặt với số lượng đủ lớn để sử dụng penicillin was nót available in large enough quantities vào thời kỳ trước những năm 1940. Ngược lại, to be useíul until the late 194ŨS. Instead. suníanilamit, được nhà hóa học người Đức Gerhard sulíanilamide, discovered in 1932 by the German Domagk (1895-1964) phát hiện vào năm 1932 lại làchemist Gerhard Domagk (1895-1964), was the first tác nhãn khẳng vi sinh vật được ứng dụng đấu tiênpractical có antimicrobial agent efficacious in treating a hiệu quả trong việc điêu trị hàng loạt các bệnh nhiễm wide array of bacterial intections. trùng do vi khuẩn. other microorganisms besides the mold Ngoài nấm mốc Penicillium, các vi sinh vật Penicillium khác are sources of usetul antimicrobials, most cũng lá nguồn khai thác các tác nhân kháng vi sinh notably vật the íungus Cephalosporium and species of có ích, nổi bật nhất là nấm Cephalosporium vàsoil-dwelling các vi bacteria in the genera Bacillus and khuẩn sống trong đất thuộc các chi Bacillus và strepto- streptomyces. Additionally, by altering the chemical myces. Ngoài ra, bằng cách làm thay dổi câu trúcstructure hóa of antibiotics, scientists produce học của các chất kháng sinh, các nhà khoa học dãsemisynthetics tạo - drugs thát are more effective, ra các chất bán tổng hợp - các loại thuốc hiệu quả hơn, longer lasting, or easier to administer than the tác dụng kéo dài hơn vã dẻ uống hơn so với cácnaturally chất occurring antibiotics. Antimicrobials thát are kháng sinh tốn tại trong tự nhiên. Các tác nhãn kháng completely synthesized in a laboratory are called vi sinh vật được tổng hợp hoàn toán trong phòng thísynthetics. More than half of all antibiotics and semi- nghiệm được gọi là các chất tổng hợp. Trên một nsynthetics ửa are derived tròm species of toàn bộ các chất kháng sinh và các chất bán tổng streptomyces.. hợp được sinh ra từ các loài thuộc chi streptomyces.As Ehrlich foresaw, the key to successtul Như Ehrlich đã thấy trước, chia khóa để chemotherapy chóng lại against microbes is selective toxicity; thành công các vi sinh vật nhờ hóa trị liệu là tinh độc thát is, an effective antimicrobial agent must be more chọn lọc; điêu đó có nghĩa là, một tác nhân kháng toxic vi to a pathogen than to the pathogerís host. sinh vật có hiệu quả phải độc đối với một tác nhân Selective gây toxicity is possible because of diHerences bệnh hơn là độc với vật chủ của nó. Tính độc chọninlọc structure or metabolism between the pathogen có được là do những sự khác biệt vé cấu trúc hoặcatrao nd its host. Typically, the more differences, the dổi chất giữa tác nhân gây bệnh và vật chủ của nó.easier Ít is to discover or create an effective Thông thường, sự khác biệt càng nhiêu thỉ càng dế tantimicrobial im agent. hoặc tạoramột tác nhân kháng vi sinh vật có hiệu Because there are many differences betvve quả. structure and metabolism of pathogenic bacteria and Vi rằng có nhiêu sự khác biệt giữa cấu trúc và trao their eukaryotic hosts, antibacterial drugs constitute đổi chất của các vi khuẩn gãy bệnh so với các vật the chủgreatest number and diversity of antimicrobial nhân chuẩn của chúng, cho nên các loại thuốc khẳng agents. Similariy, fewer antitungal, antiprotozoan, khuẩn có số lượng và tính đa dạng lớn nhất trongansố d anthelmintic drugs are available because fungi, các tác nhãn kháng vi sinh vật. Tương tự, có ít loại protozoa, and helminths - like their animal and thuốc kháng nấm, kháng nguyên sinh động vật và human hosts - are eukaryotic and thus shace many kháng giun hơn vi rằng nấm, nguyên sinh động vậtco vàmmon íeatures. The number of effective antiviral giun - giống như các vật chủ động vật và người -drugs lả is even more limited, despite major differences những sinh vật nhân chuẩn và do vậy có nhiêu đặcin structure, because viruses utilize their host cells' điểm chung. Con số thuốc kháng virut có hiệu quàenzymes and ribosomes to metabolize and replicate. thậm chí còn ít hơn nữa mặc dù có sự khác biệt lớn vé Theretore, drugs thát are effective against viral cấu trúc, vi rằng vimt sử dụng các enzim và riboxom replication are likely toxic to the host as well. của tế báo vật chủ để trao đổi chất và nhãn lẽn. D o Although they can have a variety of effects vậy các thuốc chống lại hiệu quả sự nhân lên của virut pathogens, antimicrobial drugs can be categorized trên cũngMcác ặcó c dù tác thểcó nhân độc thểđối gây gãyvớibệnh, ravậthàng chủ. song loạtcác hiệuloạiquả thuốc kháckháng nhau
Giáo trình vì sinh vật học - Lý thuyết và bài lập giải sẵn 13 vi sinh vật vẫn có thể được xếp vào mót số nhóm into several general groups according to their chung dựa trẽn cơ chế tác động của chúng : mechanisms of action: • Các loại thuốc ức chế sự tổng hợp thành tế bào.• Drugs thát inhibit cell wall synthesis. These drugs Các loại thuốc này có tính độc chọn lọc đối với mộtaresốselectively toxic to certain tungal or bacterial tế báo nấm và vi khuẩn là bọn có thành tế bào, nhưng cells, which have celỉ walls, bút nót to animals, which không có tác dụng đối với đông vật là bọn thiếu thành lack cell vvalls. tế bào. • Drugs thát inhibit protein synthesis (translation) by • Các loại thuốc ức chế sự tổng hợp protein (sự dịch targeting the differences between prokaryotic and mã) bằng cách nhằm vào những sự khác biệt giữa eukaryotic ribosomes. riboxom nhân sơ và riboxom nhân chuẩn. • Drugs thát disrupt the cytoplasmic membrane. • Các loại thuốc phá vỡ màng tế bào chất. • Drugs thát inhibit general metabolic pathvvays. • Các loại thuốc ức chế các con đường trao đối chất • Drugs thát inhibit nucleic acid synthesis. chung. • Drugs thát block a pathogerís recognition of or • Các loại thuốc ức chế sự tống hợp axit nucleic. attachmentIn the following sections we examine these to its host. • Các loại thuốc ngăn cản sự nhận diên một tác nhân mechanisms in tùm. gây bệnh hoặc phong tỏa sự gằn của nó vào vật chủ. Inhibition of cell vvall synthesis Trong phẩn sau đây chúng la sẽ nghiên cứu lân lượt các cơ chế này. A cell wall protects a cell tròm the effects of 6.2.2. Sự ức chế tổng hợp thành tế bào osmotic pressure. The major structural component of Thành tế bào bảo vệ tế bào khỏi ảnh hưởng a bacterial của áp cell wall is its peptidoglycan layer. As we suất thầm thấu. Thánh phần cấu trúc cơ bàn cua thành discussed in Chapter 2, peptidoglycan is a single, tế báo vi khuẩn là lớp peptiđoglican của nó. Như huge macromolecule composed of polysaccharide đã thảo luận trong Chương 2, peptiđoglican là một đại chains of altemating N-acetylglucosamine (NAG) phân tử khổng lổ được cấu thành từ các chuỗi and, N-acetylmuramic acid (NAM) molecules thát are poỉisaccarit N-axetylglucozamin (NAG) và, axit N- cross-linked by short peptide chains extending axetylmuramic (NAM) được liên kết chéo với nhau nhờ between NAM subunits. To enlarge or divide, a cell cấc chuỗi peptit ngắn đi ra từ các dưới đơn vị NAMm ust synthesize more peptidoglycan by adding new . Để lớn lên hoặc phân chia, một tế bào phải tổng hợp nhiêuG and NAM subunits to existing NAG-NAM N A peptiđoglican hơn bằng cách thêm các dưới đơn vị mới chains, and the new NAM subunits must then be NAG và NAM vào các chuỗi NAG-NAM có sẵn, vàbcác onded to neighboring NAM subunits. dưới đơn vị NAM sau đó phải được liên kết với các dưới The most common antibacterial agents act by đơn vị NAM dứng liên ké. preventing the cross-linkage of NAM subunits. Most Các tác nhân kháng vi sinh vật phổ biến nhất tác prominent a mong these drugs are beta-lactams, such động bằng cách ngăn càn sự tạo thánh liên kết chéo as penicillins and cephalosporins, which are giữa các dưới đơn vị NAM. Nổi bật nhất trong cácantimicrobials loại whose íunctional portions are called thuốc này là các beta-lactam, như penixilin và beta-lactam Ịfl-lactam)rings.Beta-lactams inhibit xephalosporin, đây là các tác nhân kháng vi sinh vậtpeptidoglycan formation by irreversibly binding to the mà phấn hoạt động cùa chúng được gọi là các vòngenzymes thát cross-link NAM subunits. In the beta-lactam {0-lactam). Các beta-lactam ức chế absence sự tạoof correctly íormed peptidoglycan, growing thành peptiđoglican bằng cách liên kết khống thuận bacterial cells have weakened cell walls thát are less nghịch vào các enzim chịu trách nhiệm đối với sự liên resistant to the effects of osmotic pressure. The kết chéo các dưới đơn vị NAM. Khi thiếu sự tạo thành underlying cytoplasmic membrane bulges through the peptiđoglican một cách chính xác thì các tế bào vi wea'kened portions of cell wall as vvater moves into khuẩn đang sinh trưởng sê có một thành tế bào yếuthe ớt, cell, and eventually the cell lyses. kém đè kháng hơn đối với hiệu quả của ấp suất thẩm thấu. Màngkhitếnước của thành bảo sẽ bị phồng chuyển vào tếrabào ở cácvàphán cuối bịcùng yếutếđi
14 Chương sâu - Khống chế sinh trưởng cùa »1 sinh j j j bào sẽ bị dung giải. Các nhà hóa học đã làm thay dổi các beta-lactam Chemists have made alterations to natural beta- tự nhiên như penixilin G, dể tạo ra các dẫn xuất bán lactams, such as penicillin G, to create semisynthetic tổng hợp như metixilín và xephalotin, các chất này bén derivatives such as methicillin and cephalottiin, hơn trong môi trường ạxit của dạ dày, dễ hấp thụ hơn which are more stable in the acidic environment of trong đường ruột, ít mẫn cảm hơn với sự bất hoạtthe củastomach, more readiíy absorbed in the intestmal các enám vi khuẩn hoặc hoạt động mạnh hơn chóng tract, less susceptible to deactivation by bactenal lại nhiêu loại vi khuẩn. Các beta-lactam đơn giản nhai enzymes, or more active against more types of là các monobactams, ít được sử dụng vì chúngbacteria. chỉ có The simplest beta-lactams are tác dụng chống lại các vi khuẩn Gram âm hiếu khí. monobactams, which are seldom used because they Các tác nhân kháng vi sinh vật khác như are effective only against aerobic Gram-negative vancomixin, thu được từ streptomyces orientalis, và bacteria. xicloxerin, một tác nhân bán tổng hợp, lại vi phạm sự other antimicrobials such as vancomycin, which tạo thành thành tế bào theo một kiểu khác. Chúng can is obtained from streptomyces orientalis, and thiệp trực tiếp váo các cầu alanin-alanin đặc thù nốicycloserine, a semisynthetic, disrupt cell wall giữa các dưới đơn vị NAM ở nhiêu vi khuẩn Gram tormation in a different manner. They dlrectly dương. Các vi khuẩn thiếu cầu alanin-alanin sẽ đè intertere with particular alanine—alanine bridges thát kháng một cách tự nhiên với các loại thuốc này. Một link the NAM subunits in many Gram-positive loại thuốc khác cũng ngân ngừa sự tạo thánh thànhbacteria. tế Those bacteria thát lack alanine—alanine bào, baxitraxin, lại phong tỏa sự tiết NAG và NAM từcrossbridges tế are naturally resistant to these daigs. bào chất. Giống như các beta-lactam, cả vancomixin, still another drug thát prevents cell wall tormation, xicloxerin và baxitraxin đêu dẫn đến sự dung giải tếbacitracin, blocks the secretion of NAG and NAM bào do tác dộng của áp suất thẩm thâu. tròm the cytoplasm. Like beta-lactams, vancomycm, Vì tất cả các loại thuốc này đêu ngăn cản vi khuẩn cycloserine, and bacitracin result in cell lysis due to lãng số lượng nguyên liệu thành tế bào song khôngthe effects of osmotic pressure. gây hiệu quả lên phần peptiđoglican đã có sẵn, nên Since all these drugs prevent bacteria from chúng chỉ tác động có hiệu quà lên các té bào vi khuẩn increasing the amount of cell wall material bút have đang sinh trưởng hoặc đang sinh sản; các tế bào nghỉ no effect ôn existing peptidoglycan, they are không bị ảnh hưởng. Tất nhiên, chúng không gây hại effective only ôn bacterial cells thát are growing or các đối với các tế bào động vật và thực vật vi cácreproducing; tế dormant cells are unaffected. Of bào này không mang thành tế bào chứa peptiđoglican. course, they do nót ham plant or animal cells Vi khuẩn thuộc chi Mycobacteríum, tác nhânbenổi cause such cells lack peptidoglycan cell walls. tiếng gây bệnh hủi và bệnh lao, được đặc trưng bởBacteria of the genus Mycobacterìum, notab thành tế bào phức tạp, độc nhất chứa một lớp axitagents of leprosy and tuberculosis, are characterized arabinogalactan-micolic ngoài peptiđoglican thông by unique, complex cell walls thát have a layer oi thường gặp ở các tế bào nhân sơ. lsoniazit (INH) vàarabinogalactan-mycolic acid in addition to the usual etabunol phá vỡ sự tạo thành lớp ngoại lệ này. Cácpeptidoglycan of prokaryotic cells. Isoniaád (INH) and Mycobacteríum thường chí nhân đôi 12-24 giờethambutol một lẩn, disrupt the formation of this extra layer. một phần là do tính phức tạp trong thành tế bào của Mycobacteria typically only reproduce every 12-24 chúng, do vậy, các tác nhản kháng vi sinh vật tác động hours, in part because of the complexity of their cell chổng lại các Mycobacterium phải được uống walls, hàng so antimicrobial agents thát act against thảng hoặc thậm chí hàng năm mới có tác dụng; mycobacteria must be administered for months or thường khó đảm bảo được rằng bệnh nhãn có thểeven duy years to be etfective, Ít is often difficult to tri sự điêu trị trong một chế độ kéo dài như vậy. ensuce thát patients continue such a long regimen of treatment.
Giáo trinh vi sinh vật học • Lý thuyết và nai lập giải sin 15 6.2.3. Sự ức chế sự tổng hợp protein Inhibition oi protein synthesis Tế bào sử dụng các protein cho cấu trúcCells và điêu use proteins for structure and regulatio hỏa, dưới dạng các enzim trong trao đổi chất, cũngenzymes in metabolism, and as channels and pumps như dưới dạng các kênh và các bơm để chuyển dờito move materials across cell membranes. Thus, a nguyên liệu qua màng tế bào. Do vậy, một sự cungconsistent supply of proteins is vital for the active life cấp thường xuyên các protein lá yếu tố sống còn đối of a cell. Given thát all cells use ribosomes to với hoạt đồng của mót tế bào. Nếu cho rằng mọi tếtranslate proteins using iníormationfrommessenger bào đêu sử dụng riboxom để dịch mã các protein R khi NA templates, Ít is nót immediately obvious thát sử dụng cấc thông tin đến từ các khuôn mARN thi drugs khó could selectively target differences related to có thể thấy ngay tại sao các loại thuốc lại có thể nhprotein ằm synthesis. Recall, however, thát prokaryotic một cách chọn lọc vào sự khác biệt có liên quan đến ribosomes díffer from eukaryoticribosomesin sự tổng hợp protein. Tuy nhiên, nhớ lại rằng, các structure and size: Prokaryotic ribosomes are 70S riboxom nhân sơ khác với cấc riboxom nhân chuẩn and vé composed of 30S and 50S subunits, whereas cấu trúc và kích thước : riboxom nhân sơ là riboxom eukaryotic ribosomes are 80S with 60S and 40S 70S và được cấu thành từ các dưới đơn vị 30S và subunits.50S,Many antimicrobial agents take advantage of the trong khi các riboxom nhân chuẩn là 80S và bao gồm ditíerences between ribosomes to selectively target các dưới đơn vị 60S và 40S. bacterial protein translation vvithout signiticantly Nhiêu tác nhản kháng vi sinh vật lợi dụng sự khác affecting eukaryotes. Note, however, thát because biệt giữa các riboxom để tấn công chọn lọc vào sự some of these drugs affect eukaryotic mitochondria, dịch mã protein của vi khuẩn mà không gây ảnh hưởng which also contain 70S ribosomes like those of đáng kể đến các sinh vật nhân chuẩn. Tuy nhiên, cần prokaryotes, such drugs may be harmtul to animals nhớ rằng, vi một số trong các loại thuốc này tác đông and humans. lên ti thể nhân chuẩn là bảo quan cũng chứa các Understanding the actions of antimicrobials t riboxom 70S giống như các riboxom nhãn sơ, nên các inhibit protein synthesis requires an understanding of loại thuốc này cũng có thể độc đối với động vật vàthe conprocess of transỉation, because various parts of người. ribosomes are the targets of antimicrobial drugs. Để hiểu rõ tác động của các tác nhân kháng vi sinh Recall tròm the discussion of translation in Chapter 7 vật ức chế sự tổng hợp protein cắn có sự hiểu biết vé both the 3ŨS and sos subunits of a prokaryotic thát quá trinh dịch mã, vi rằng các phán khác nhau của ribosome play a role in the initiation of protein riboxom sẽ là đích của các loại thuốc kháng vi sinh vật.synthesis, in codon recognition, and in the docking of Khi thảo luận về sự dịch mãở Chương 7 chúng tatRsẽ NA - amino acid complexes, and thát the sos biết rằng cả dưới đơn vị 30S và 50S của một riboxom contains the enzymatic portion thát actually subunit nhãn sơ đêu giữ một vai trò trong sự mở đầu tổng fhoợ mpns peptide bonds. protein, trong sự nhận biết codon và trong sự gắn phứcAmong the antimicrobials thát target the 30S ribo- hệ tARN - amino axit vào vị tri, và biết rằng dưới đơn somal subunit are aminoglycosides and vị 50S chứa các phán enzim thực sự tạo thành cáctetracyclines. liên Aminoglycosides, such as strepto- kết peptit. mydn, amikaxin, tobramycin, and gentarni Trong số các tác nhân kháng vi sinh vật tấn công change the shape of the 30S subunit, making Ít vào dưới đơn vị 30S củariboxom,các aminoglicozit impossible và for the ribosome to read the codons of tetraxiclin, như là streptomixin, amikaxin, tobramixin, mRNA correctly. Tetracydlines block the tRNA and gentarnixìn, làm thay dổi hỉnh dạng của dưới đơn site, which then prevents the incorporation docking vị 30S, từ đó làm cho riboxom không có khả năng ofđọc additional amino acids into a growing polypeptide. các codon của mARN một cách chinh xác. Các other antimicrobials interíere with the tunction of tetraxiclin phong tỏa vị tri neo của tARN, qua đó ngăn the 50S subunit. Chloramphenicol and similar drugs cản sự gắn các amino axit bổ sung vào chuỗi polipeptit chức đangCácnăng lớntácdẩn. của nhândưới kháng đơnvivịsinh 50S.vậtCloramphenicol khác can thiệp vào và
các loại thuốc tương tự phong tỏa vị trí enzim của block dưới the enzymatic site of the 50S subunit, whicfi đơn vị 50S, qua đó ngăn ngừa sự dịch mã. Clinđamixinprevents translation. Clindamycin and antimicrobĩal và các tác nhãn kháng vi sinh vật có tên là các macrolit agents called macrolides, including erythromyc ' trong đó có eriừomixin, liên kết với một vị tri khácbind củato a ditferent portion of the 50S subunit. dưới dơn vị 50S, từ đó ngăn ngừa sự chuyển độngpreventing của movement of the ribosome from one riboxom từ codon này tới codon tiếp theo; kết quả lácosự don to the next; as a result, translation is frozen dịch mã bị đóng băng và sự tổng hợp protein bị nagnừdngprotein synthesis is halted. lại. Disruption of cytoplasmic membranes 6.2.4. Sự phá vỡ màng tế bào chất Một SỐ thuốc kháng vi sinh vật phá vỡSome màng antimicrobial tế bào drugs disrupt the cytopìa chất của tế bào đích, thường bằng cách gắn vào màng membrane of targeted cells, often by becomtng và lâm hư hỏng tính nguyên vẹn của nó. Đáy là cơincorporated chế into the membrane and damaging its tác dụng của một nhóm thuốc có tên là polien. Một integrity. This is the mechanism of action of a group trang các polien có tên là amphoterixin B có tínhofkháng drugs called polyenes. One polyene called nấm vỉ nó gắn vảo ecgosterol, một cấu tử lipit của amphoterícin B is tungicidal because Ít attaches to màng tế bào nấm, trong quá trinh này nó sẽ phá vỡergosterol, a lipid constituent of tlmgal membranes, màng và gây ra sự dung giải tế bào. Màng tế bào incủathe process disrupting the membrane and causing người cũng khá mẫn cảm với amphoterixin B vilysis rằngof the cell. The cytoplasmic membranes of chúng chứa colesterol, một chất tương tự với humans are somevvhat susceptible to amphotericin B ecgosterol, mặc dù colesteron khống liên kết với because they contain cholesterol, which is similar to amphoterixin 8 như ecgosterol. ergosterol, though cholesterol does nót bind am- Máng tế báo của hầu hết vi khuẩn đêu thiếu photericin các B as well as does ergosterol. sterol, do vậy các vi khuẩn này đè kháng một cách tự Most bacterial membranes lack sterols, so these nhiên với amphoterixin B; tuy nhiên, có các tácbacteria nhân are naturally resistant to amphotericin B; khác có khả năng phá vỡ màng tế bào vi khuẩn. Một ví there are other agents thát disrupt bacterial hovrever, dụ vé các tác nhân kháng khuẩn này là polimixin domembranes. An example of these antibacterial Bacíllus polymyxa tạo ra. Polimixin có tác dụng agents chống is polymyxin, produced by Bacillus polymyxa lại có hiệu quà các vi khuẩn Gram âm đặc biệt lả Polymyxin is effective against Gram-negative Pseudomonas, song vì nó độc với thận của người nên particularly Pseudomonas , bút because ít is bacteria, nó thường được dành Phospholipid riêng cho việc sử dụng chốngtoxic AmD lạihoto tericinhuB manErgosterol kidneys Ít is usually reserved for use các tác nhân gây bệnh nằmở bé mặt ngoài cơ thể against external pathogens thát are resistant to other dã đề kháng với các loại thuốc kháng khuẩn khác. antibacterial drugs. Figure 1. Sự phá vỡ màng tế bào chất bời amphoterixin B kháng nấm (Disruption of the cytoplasmic membrane by the antiíungal amphotericin B). [From Bauman, Robert w, 2004. Microbiology, Pearson Benjamìn Cummings]
Giảo trình vi sinh vật học • Lý thuyết và bài tập giải sin 17 6.2.5. Sự ức chế các con đường trao đổi chất Inhibition of metabolic pathways Như chúng ta đã thảo luận trong Chương As4,we traodiscussed in Chapter 4, metabolism đổi chất có thể được định nghĩa đơn giản lá tổng sổ be defined simply as the sum of all chemical các phàn ứng hóa học diễn ra bên trong một cơ thể. reactions thát take place within an organism. Trong khi háu hết các sinh vật đêu có chung một W sổhereas most living things share certain metabolic phản ứng trao đổi chất - chẳng hạn, con đường đương reactions - for example, glycolysis - other chemical phân - thi các phản ứng hóa học khác lại chỉ gặpreactions ở are unique to certain organisms. Whenever một số sinh vật. Bất cứ khi nào sự khác biệt giữadifferences các exist between the metaboíic processes of quá trinh trao đổi chất của một tác nhân gây bệnh avàpathogen and its host, antímetabolic agents can be vật chủ của nó tồn tại thi các tác nhân kháng trao effective. đổi chất đêu có thể gây hiệu quả. A variety of kinds of antimetabolic agents Có nhiêu loại tác nhân kháng trao đổi chất, bao available, including heavy metals (suctì as arsenic, gôm các kim loại nặng (như arsen, thủy ngân, mercury, and antimony), which inactivate enzymes; antimon) là loại lầm bất hoạt các enzim; các tác nhân agents thát rid the body of parasitic worms by giải thoát cơ thể khỏi các giun kí sinh bằng cách lầmparalyzing tê thèm; drugs thát block the activation of liệt chúng; các loại thuốc phong tỏa hoạt động cùa các viruses; and metabolic antagonists such as sul- virut; và các tác nhân đối kháng trao đổi chất như tanílamide, the first commercially available sụníanilamit, loại tác nhân kháng vi sinh vật xuất hiệnantimicrobial agent. đáu tiên trẽn thị trường. Sultanilamide and similar compounds, called sul- Suntanilamit và các hợp chất tương tự được gọifonamides,là act as antimetabolic drugs because they suntonamit hoạt động như các loại thuốc kháng trao are sừuctural analogs of—thát is, are chemícally very đổi chất vi chúng là những chất tương tự vé mặt cấu similar to - para-amìnobenzoic acid ỊPABA), trúc - tức lá rất giống vé mặt hóa học - với axit para comp-ound thát is crucial in the anabolic reactions in aminobenzoic (PABĂ), một hợp chất thiết yếu trong the synthesis of nucleotides required for DNA and các phản ứng đồng hóa của sự tạo thành các nucleotit RNA synthesis. Many organisms, including some cán thiết cho sự tổng hợp ADN và ARN. Nhiêu sinh pathogens, enzyznatically convert PABA into vật, trong đó có một số tác nhân gây bệnh, chuyểndihydrofolic acid, and dihydroíolic acid into hóa PABA nhờ enzim thành axit đihiđrotolic, rồi từ axit tetrahydroíolic acid (THF), a form of folic acid thát is đihiđroíolic thành axit tetrahiđroíolic (THF), một dạng then used as a coenzyme in the synthesis of purine của axit folic sau này được sử dụng như một coenzím and pyrimidine nucleotides.. As analogs of PABA, trong sự tổng hợp các nucleotit purin và pirimidin. L sulíonamides à compete with PABA molecules for the các chất tương tự của PABA, các suntónamit cạnh active site of the enzyme involved in the production tranh với các phân tử PABA về vị trí hoạt dộng của of dihydrotolic acid, which leađs to a decrease in the enámtham gia vào sự tạo thành axit đihiđrotolic, điều production of THF, and thus of DNA and RNA, này dẫn đến một sự giảm sản xuất THF, và do vậy thereby slovving the production of proteins. Thus the ADN và ARN, qua đó làm chậm sự tổng hợp các end result of sulfonamide competition with PABA is prolein. Như vậy kết quả cuối cùng của sự cạnh tranh the cessation of cell metabolism, which leads to cell bởi suntonamit với PABA là sự ngừng trao đổi chất của death. tế bào, điều sẽ dẫn đến sự chết của tế bào. Another antimetabolic agent, trimethoprim, also Một tác nhân kháng trao đổi chất khác, trimetoprim, interíeres with nucleic acid synthesis. However, cũng can thiệp vào sự tổng hợp axit nucleic. Tuy instead of binding to the enzyme thát converts PABA nhiên, đáng lẽ liên kết với enzim chuyển hóa PABA to dihydroíolic acid, trimethoprim binds to the thảnh axit đihiđrotolic thi trimetoprin lại liên kết với enzyme involved in the conversion of dihydroíolic enzim tham gia vào sự chuyển hóa axit đihiđroíolic acid to THF, the next step in this metabolic pathway. thành THF, bước kế tiếp trong con đường trao đối chất Note thát humans do nót synthesize THF fro này. PAB Cấn A, trong nhớ rằng khi một consốngười vi khuẩn không vàtổngnguyên hợp Tsinh HF động từPABA, as some bacteria and protozoa do; instead,
18 Chương sâu • Khống chế sinh trưởng cùa »1 sinh tệ! vật thực hiện được quá trinh này; ngược lại chúng w tae take simple folic acids found in our diets anc (con người) hấp thu các axit folic đơn giản có trongconvert thèm into THF. As a result, human khâu phấn thức ăn của chúng ta vá chuyển hóa chúng metabolism is unaffected by sultonamides. thành THF. Kết quả là, trao đổi chấtở người không bị ảnh hưởng bởi các sunfonamit. Antiviral agents can also target the unique Các tác nhân kháng virut cũng có thể nhằm vào aspects các of the metabolism of viruses. After trạng thái trao đổi chất độc nhất ở virut. Sau khi gắn attachment to a host cell, many viruses must vào tế bào vật chủ, nhiêu virut phải xâm nhập qua penetrate the cell s membrane and be uncoated to màng tế bào và bị loại bỏ vỏ ngoài dể giải phóng thông release viral genetic instructions and assume control tin di truyền của virut và chịu sự kiểm soát của bộ ofmảthe y cel['s metabolic machinery. Some viruses of trao đối chất của tế bào. Một số virut của các sinheukaryotes vật are uncoated as a result of the addic nhân chuẩn bị loại vỏ do kết quả của môi trường environment axit within phagolysosomes. Amantadine. bèn trong các phagolizoxom. Amantađin, rimantađin và rimantadine, and weak organic bases can neutralize các bazơ hữu Cỡ yếu có thể trung hóa axit trong các the acid of phagolysosomes and thereby prevent viral phagolizoxom và nhờ vậy ngăn ngừa sự loại vỏ củauncoating; thus, these are antiviral drugs. virut; do vậy các chất này là các loại thuổc kháng virut. Amantadine is used exclusively to prevent infections Amantađin chỉ được sử dụng để ngăn ngừa các bệnh by influenzatypeA virus. lây nhiễm bởi virut cúm typ A. Inhibition of nucleic acid synthesis 6.2.6. Sự ức chế tổng hợp các axit nucleic The nucleic acids DNA and RNA are built fro Các axit nucleic ADN và ARN được xây dựng purine and từpyrimidine nucleotides and are critical to các nucleotit purin và pirimidin và là thảnh phân sốngthe survival of cells. Several drugs tunction by còn đói với sự tồn tại của tế bào. Một số loại thuốcblocking either the replication of DNA or its hoạt động bằng cách phong tỏa sự sao chép ADN transcription into RNA. hoặc sự phiên mã nó thành ARN. Because only slight differences exist betvveen Vi rằng giữa ADN nhân sơ và ADN nhân chuẩnthe chỉ DNA of prokaryotes and eukaryotes, drugs thát có những sự khác biệt không đáng kể, cho nên các affect DNA replication often act againsf bothtypesof loại thuốc tác động lên sự sao chép ADN thường hoạt cells. For example, actinomycin binds to DNA and động chống lại cả hai loại tế báo. Chẳng hạn, effectively blocks DNA synthesis and RNA actinomixin liên kết với ADN và phong tỏa có hiệu quà nót only in bacterial pathogens, bút in transcription sự tống hợp ADN và sự phiên mã ARN không những theirở hosts as well. Generally, drugs of this kind are các vi khuẩn gây bệnh mà càồ các vật chủ của chúng. nót other used tocom treat pounintections, ds thát canthough they act as are used in antimicrobials Nói chung, các loại thuốc thuộc dạng này không được research of Dwith by interíering NA replication the íunctionand may beacids of nucleic used are sử dụng để điêu trị các bệnh nhiễm trùng mặc dù iudiciously to slow replication called nudeotide analogs ofbecause cancer cells. of the chúng được sử dụng trong nghiên cứu sao chép AD N compounđs' structural similarities to the normaỉ và có thể dược sử dụng một cách thận trọng để lànucleotide m building blocks of nucleic acids .The chậm sự nhân lên của các tế bào ung thư. structures of certain nudeotide analogs enable thèm Các hợp chất khác có khả năng hoạt động như các to be incorporated into the DNA or RNA oi tác nhân kháng vi sinh vật bằng cách can thiệp vàopathogens, where they distort the shapes of the chức năng của các axit nucleic dược gọi lá các chất nucleic acid molecules and prevent íurther tương tự nucleotit do sự giống nhau ve mặt cấu trúc replication, transcription, or translation. Nudeotide của các hợp chất này với các viên gạch xây dựng analogs are most often useđ against viruses nucleotit thông thường tạo nên các axit nucleic. cấu trúc của một số chất tương tự nucleotit cho phép chúng gắn được vào ADN hoặc ARN của các tác nhãn gãy bệnh, ở đó chúng làm biến dạng các phân tử axit nucleic m ã xảyvàra ngăn sau đó. ngừaCácsựchất saotương chép, tự phiên nucleotit mã vàthường dịch
Giao trinh vi sinh vật học - Lý thuyết tà Hài lập giải sin 19 hay được sử dụng nhất để chống lại viait vì rằng bcác ecause viral DNA polymerases are tens to ADN polimeraza của virut có khả năng gắn các hundreds of times more likely to incorporate nucleotit không hoạt động vào các axit nucleic hàngnontunctional nucleotides into nucleic acids than are chục đến hàng trăm lần lớn hơn so với các enzim host polymerase enzymes. Additionally, viral nucleic polimeraza của vật chủ. Hơn nữa, sự tổng hợp axitacid synthesis is usually more rapid than nucleic acid nucleicở virut thường diễn ra nhanh hơn sự tổng hợsynthesis p in cells. These characteristics make axit nucleicở các tế bào. Các đặc điểm này làm ch o viruses more susceptible to nucleotide analogs than virut mẫn cảm hơn với các chất tương tự núcleotit their so hosts are, though nucleotide analogs are also với vật chủ của chúng, mặc dù các chất tương tự effective against rapidly dividing cancer cells. nucleotit cũng tác động có hiệu quả chống lại các tế The synthetic drugs called quinolones and bào ung thư đang phân chia nhanh. ỉluoroquinolones are unusual because they are Các loại thuốc tổng hợp có tên lá quinolon vả active against prokaryotic DNA specitically. These tluoroquinolon lá các loại thuốc không thông thường antibacterial vi agents inhibit DNA gyrase, an enzyme rằng chúng hoạt động chống lại ADN nhân sơ một necessary for correct coiling and uncoiling of repli- cách đặc hiệu. Các tác nhân kháng khuẩn này ức chế cating bacterial DNA; they typically have little effect ADN gyraza, một enzim cán thiết cho sự xoắn và ôn nhả eukaryotes or viruses. Ciproíloxacin is a xoắn chính xác ADN của vi khuẩn đang được sao quinolone drug thát is prescribed for respiratory and chép; chúng thường gây hiệu quả yếu lên các sinh vật urinary tract infections as well as for suspected nhân chuẩn hoặc các virut. Xiprodoxaxin là một loạicases of anthrax. thuốc quinonlon được kê cho các bệnh nhiễm trùngother antimicrobial agents tunction by bindi đường hô hấp và đường niệu cũng như cho các trường and inhibiting the action of RNA polymerases during hợp nghi ngờ mắc bệnh than. the synthesis of RNA tròm a DNA template. Several Các tác nhân kháng vi sinh vật khác hoạt động drugs, including rtiampin, bind more readily to bằng việc ức chế hoạt động của cắc ARN polimerază prokaryotic RNA polymerase than to eukaryotic RNA trong sự tổng hợp ARN từ khuôn ADN. Một vài loại polymerase; as a result, riíampin is more toxic to thuốc, trong đó có riíampin, liên kết dễ dàng với AR prokaryotes N than to their eukaryotic hosts. Riíampin polimeraza nhân sơ hơn là với ARN polimeraza nhân is used primarily against Mycobacterium tuberculosis chuẩn; kết quả là riíampin độc với sinh vật nhãn sơand other pathogens thát metabolize slowly and thus hơn là với các vật chủ nhân chuẩn cua chúng. areClofazimine less susceptible to antixnicrobials binds to the DNA of targeting Mycobacterium Rifampin được sử dụng chủ yếu để chống lại active leprae, metabolic the processes causative agentand protein of synthesis. leprosy, and prevents Mycobacterium tuberculosis và các tác nhân normal replication and transcription. ít is also used to gây bệnh khác có quá trình trao đổi chất diễn ra chậm vầ dotreat vậytuberculosis and other mycobađerial intections. ít mẫn cảm hơn với các tác nhân kháng vi sinh vật nhằm vào các quá trinh trao đổi chất điên ra mạnhPrevention và oi virus attachment vào sự tổng hợp protein. Many pathogens, particularly viruses, must Clofazimin liên kết với ADN của Mycobacterium to their host's cells vía the chemical interaction leprae. tác nhân gây bệnh hủi, và ngăn ngừa sự between sao attachment proteins ôn the pathogen and chép và phiên mã binh thường. Nó cũng được sử dụng complementary receptor proteins ôn a host cell. để điêu trị bệnh lao và các bệnh nhiễm trùng khácAttachment do of viruses can be blocked by peptide and Mycobacterium gây ra. sugar analogs of either attachment or receptor 6.2.7. Ngăn ngừa sự gắn của virut Nhiêu tác nhân gây bệnh, đặc biệt lả các virut, phải gắn vào các tế bào vật chủ nhờ mối tương quan hóa học giữa các protein gắn nằm trên tác nhân gây bệnh vá các protein thụ thể bổ sung nằm trên tế bào vật chấtchủ. tươngSựtựgắn cácvàvirut peptit có thể tương bị phon tự đường g tỏa của cácbằng các protein
20 Chương Sâu • Khống chế sinh trưởng cùa ¥l sinh »ật thụ thể hoặc protein gắn. Khi các vị tri này bị phongproteins. tỏa When these sites are blocked by analogs bởi các chất tương tự, vimt không thể gắn cũng không viruses can neither attach to nor enter their host cells. thể xâm nhập vào tế bào vật chủ của chúng. ViệcThsử e use of such substances, called attachmen! dụng các chất như vậy dược gọi lá các chất đối khàng antagonists, is still in the developmental stage. For hăp phụ, vẫn còn đang nằm trong giai đoạn phátexample, t triển small peptide chains tròm HIV attachment Chẳng hạn, các chuỗi peptit ngan từ các pratein hấp proteins may prove eHective át preventing infection phụ của HIV có thể có hiệu quả trong việc ngăn nbgyừaHIV. Anidone, an antagonist of the receptor of sự lây nhiễm của HIV. Anỉđon, một tác nhãn khảng hấp poliovimses and some cold viruses, blocks al- phụ đối với thụ thể của các polioviait và một số virut tachment of these viruses and is being evaluated as gây cảm lạnh đang được đánh giá như mót chất cànatrở deterrent toconsiderations intections. lây nhiễm. Clinical in prescribing Những sự lưu ý vế lâm sàng trong khi kê đơn các antimicrobial drugs loại thuốc kháng vi sinh vật Even though antibiotics are produced commonly Mặc dù các chất kháng sinh thường được tạo raởmany fungi and bacteria, most of these chemicals b y nhiêu loại nấm và vi khuẩn, song hấu hết các hóa chất are nót effective for treating diseases because they này không có hiệu quả trong việc điêu trị các bệnharevì toxic to humans and animals, aretaoexpensive, chúng độc đối với người và động vật, quá đắt và are chỉ produced in minute quantities, or lack potency. được sản xuất với những số lượng nhỏ hoặc kém hiệu T he ideal antimicrobial agent to treat an iníection or lực. Tác nhân kháng vi sinh vật lý tưỏng để điêu trịdisease một would be one thát is: bệnh nhiễm trùng phải lá một tác nhân: • readily available • thu nhận dê dàng • inexpensive Tẻ • chemically stable (so thát Ít can be transported • bén vé mặt hóa học (do vậy dễ vận chuyển vả bảoeasily and stored for long periods of time) quản được trong thời gian dài) • easily administered • dễ đưa vào cơ thể • nontoxic and nonallergenic • không dộc và không gây dị ứng • selectively toxic against a wide range of • có tính độc chọn lọc chống lại một phạm vi rộngpathogens các tác nhân gây bệnh. No antimicrobial agent has all of these qualities, Không có một tác nhân kháng vi sinh vật nào có doctors and medical laboratory technicians must so được tất cả các tính chất trên, do vậy các bác sĩ váevaluate các antimicrobials with respect to several kỹ thuật viên các phỏng thí nghiệm y học phải đánhcharacteristics: giá the range of pathogens against whicti các tác nhân kháng vi sinh vật vé một số đặc tính: they are effective, called their spectrum of action; phạm vi các tác nhân gây bệnh mà chúng chống lại có their efficacy, including the dosages required to be hiệu quả, được gọi là phổ tác dụng của chúng; tính hiệueffective; Spectrum the of routes action they can be adrninistered; and quả của chúng kể cả liêu lượng cần thiết để gây hiệu their overall saíetyand the side effects they produce. WThe e number ofofthese considereach different kinds characteristics of pathogens of microbial quả; các con đường đưa chúng váo cơ thể; tính an toàn drug acts against is k now n as its spectrum of action nói chung và các tác dụng phụ chúng có thể gâyagents ra. thát drugs in the following sections work against only a few kinds ũf Chúng ta sẽ xem xét từng đặc điểm này của các pathogens tấc are narrow-spectrum drugs, vvhereas nhân kháng vi sinh vật trong các phán sau đây. ỉhose thát are effective against many different kinds 6.2.8. Phổ tác dụng of pathogens are broad-spectrum drugs. For Con số các loại lác nhân gây bệnh khác nhau mà một loại thuốc có tác dụng chống lại dược gọi là phổ tác dụng của nó; các loại thuốc chỉ chống lại một vài loại tác nhân gây bệnh là các thuốc có phố hẹp, trong khi các loại thuốc chống lại hiệu quả nhiều loại tác nhân gây bệnh khác nhau là loại thuốc có phổ rộng.