báo cáo Nhập môn công nghệ sinh học

Nhập môn công nghệ sinh học
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI : CHẤT KHÁNG SINH
GVHD: PHẠM MINH TUẤN
SVTH:
NGUYỄN THỊ HOÀI THẮM
NÔNG THỊ DUNG
LÊ THỊ VUI
NGUYEN THI KIM TUYEN
NGUYEN THI HUYEN
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 1
TP.HỒ CHÍ MINH, Ngay 27 Thang 12 Nam 2013
Nhập môn công nghệ sinh học
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH2
1.1. Lịch sử kháng sinh4
1.2. Phân loại kháng sinh5
1.3. Cơ chế tác động6
1.4. Nguyên tắc sử dụng kháng sinh8
1.5. Cách sử dụng kháng sinh hiệu quả8
I. II. KHÁNG SINH TIÊU BIỂU: PENICILIN
2.1. Sơ lược về penicilin
Phần mở đầu
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 2
Nhập môn công nghệ sinh học
Kháng sinh là một loại vũ khí quan trọng để chống lại vi sinh vật. Tuy nhiên, với việc sử
dụng kháng sinh không hợp lý như ngày nay thì hiện tượng vi khuẩn kháng kháng thuốc
nhiều hơn, làm cho việc điều trị kém hiệu quả và con người đang phải vất vả khắc phục

hậu quả đó.
Việc sử dụng kháng sinh hợp lý thuốc kháng sinh phải thông qua việc chuản đoán lâm
sàng chính xác và rất cần thiết phải dựa vào kết quả phân tích vi sinh để định rõ bản chất
của vi khuẩn gây bệnh và biết được tính nhạy của nó với kháng sinh. Vì tầm quan trọng
của việc sử dụng thuốc kháng sinh hợp lý, không được sử dụng bừa bãi thuốc kháng sinh
cho vật nuôi khi có dấu hiệu nhiễm khuẩn.
Để phục vụ cho quá trình học tập, nghiên cứu về kháng sinh việc sử dụng kháng sinh như
hiện nay nên nhóm chon đề tài ”Kháng sinh” mục đích nhằm hiểu sâu hơn về kháng
sinh, phân loại kháng sinh, cơ chế tác động của kháng sinh và nguyên tắc sử dụng kháng
sinh.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 3
Nhập môn công nghệ sinh học
I. TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH
1.1 . Lịch sử kháng sinh.
Giữa thế kỉ 17, một thầy thuốc người Anh đã dùng rêu áp lên vết thương để chữa bệnh.
Cuối TK 19 tại Anh các mẫu bánh mì mốc được dùng để chữa vết thương.
Năm 1928, Alexander Flemming, một nhà khoa học Scotland, lần đầu tiên thấy trong
môi trường nuôi cấy tụ cầu vàng nếu có lẫn nấm Penicillium notatum thì khuẩn
lạc gần nấm sẽ không phát triển được.
Năm 1939, Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey ( ĐH Oxford) đã chiết được ra
từ nấm đó chất penicillin dùng trong điều trị.
25.5.1940 thử nghiệm thành công trên chuột.
Hình 1: giới thiệu tổng quan về kháng sinh
Kháng sinh là gì?
Kháng sinh là những chất do vi sinh vật tiết ra hoặc những chất hóa học bán tổng
hợp, tổng hợp với nồng độ rất thấp có khả năng đặc hiệu kìm hãm sự phát triển hoặc diệt
được vi khuẩn. Nó có tác dụng lên vi khuẩn ở cấp độ phân tử, thường là một vị trí quan
trọng của vi khuẩn hay một phản ứng trong quá trình phát triển của vi khuẩn.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 4
Nhập môn công nghệ sinh học

Chất kháng sinh (antibiotic) được phát hiện và ứng dụng sớm nhất là penicilin.
I.2. Phân loại kháng sinh
Nhóm kìm khuẩn Nhóm sát khuẩn
Tetracyclin
Tetracyclin
Oxytetracyclin
Chlotetracyclin
Doxycyclin
Macrolid
Erythromycin
Spiramycin
Tylosin
Tiamulin
Josamycin
Lincomycin
Phenicol
Chloramphenicol
Thiamphenicol
Florfenicol
Sulfamid
Diaminopyrimidin
Trimethoprim
Diaveridin
Ormethoprim
Pyrimethamin
Beta Lactams
Penicillin
Ampicillin
Amoxcillin
Cephalosporin

Aminosid
Streptomycin
Gentamycin
Kanamycin
Neomycin
Spectinomycin
Quinolon
Flumequin
Norfloxacin
Enrofloxacin
Ciprofloxacin
Marbofloxacin
Polypeptid
Colistin
Bacitracin
Polymycin
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 5
Nhập môn công nghệ sinh học
I.3. Cơ chế tác động
Hình 2: Cơ chế tác động của kháng sinh
 Ức chế quá trình tổng hợp thành tế bào của vi khuẩn:
• Thành tế bào được cấu tạo bởi peptidoglycan(PG), có chức năng giữ hình
dạng đặc trưng cho tế bào, bảo vệ tế bào khỏi áp lực thẩm thấu cao ở bên
trong tế bào.
• PG được cấu tạo bởi các chuỗi polisaccarit đơn phân là hai loại dẫn xuất
của glucoza nằm xen kẽ nhau và lặp lại một cách liên tục (NAG-NAM). Để
có thể sinh trưởng và phân chia tế bào phải tổng hợp PG mới và vận chuyển
nó tới đúng vị trí sinh trường của thành tế bào.Chất kháng sinh sẽ ức chế
quá trình hình thành liên kết chéo giữa các tetrapeptit của tiểu phân NAM.
• Penicilin là chất có vùng chức năng là các vòng β-lactam, các β-lactam ức

chế sự hình thành PG mới bằng cách gắn với transpeptidaza là enzyme cần
thiết cho sự hình thành liên kết chéo giữa các chuỗi PG, kiềm hãm hoạt tính
của enzyme này và làm gián đoạn sự tổng hợp thành tế bào của vi khuẩn.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 6
Nhập môn công nghệ sinh học
• Các nhóm kháng sinh gồm có penicillin, bacitracin, vancomycin. Do tác
động lên quá trình tổng hợp vách nên làm cho vi khuẩn dễ bị các đại thực
bào phá vỡ do thay đổi áp suất thẩm thấu.
 Ức chế chức năng của màng tế bào:
• Cơ chế làm mất chức năng của màng làm cho các phân tử có khối lượng
lớn và các ion bị thoát ra ngoài.Các kháng sinh này phá hủy màng sinh chất
bằng cách gắn với esgosterol hay cholesterol là thành phần của màng sinh
chất, tạo nên các lỗ trên màng và làm thất thoát nội chất ra ngoài dẫn tới
gây chết tế bào.
• Tế bào chất của tất cả các tế bào sống đều được bao bọc bởi một màng tế
bào chất. Màng này được xem như một hàng rào có khả năng thẩm thấu
chọn lọc, thực hiện chức năng vận chuyển chủ động và như vậy kiểm soát
các thành phần bên trong tế bào. Nếu sự toàn vẹn chức năng của màng tế
bào chất bị phá vỡ thì những đại phân tử và ions sẽ thoát khỏi tế bào làm tế
bào chất. Màng tế bào chất của vi khuẩn và vi nấm có cấu trúc khác với tế
bào của động vật và dễ dàng bị phá vỡ bởi một số tác nhân.
• Các nhóm kháng sinh gồm có : colistin, polymyxin, gentamicin,
amphoterricin.
 Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein.
Hình 3: Vị trí tác dụng của kháng sinh ức chế
sinh tổng hợp protein
• Nhóm aminoglycosid: gắn với receptor trên tiểu phân 30S của ribosome làm
cho quá trình dịch mã không chính xác.
Gồm 4 giai đoạn:
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 7

Nhập môn công nghệ sinh học
 Giai đoạn 1: Thuốc gắn vào Protein là thụ thể chuyên biệt ở trên tiểu đơn vị
30S của ribosome vi khuẩn.
 Giai đoạn 2: Thuốc phong bế hoạt tính của phức hợp đầu tiên “initiation
complex” của quá trình thành lập chuỗi Peptide (ARNm +
formylmethiomine + ARNt).
 Giai đoạn 3: Thông tin ARNm bị đọc sai ở vùng nhận diện (recognition
region) của ribosome, kết quả là một acid amin không phù hợp được đưa
vào chuỗi peptide, tạo một Protein không có chức năng.
 Giai đoạn 4: Sự gắn của thuốc làm vỡ các polysome thành các monosome
không có khả năng tổng hợp Protein, các tác động này xảy ra ít nhiều có
tính đồng thời và kết quả là tế bào vi khuẩn bị giết.
• Nhóm chloramphenicol : gắn với tiểu phân 50S của ribosome ức chế enzyme
peptidyltransferase ngăn cản việc gắn các acid amin mới vào chuỗi
polypeptide.
• Nhóm macrolides và lincoxinamid: gắn với tiểu phân 50S của ribosome làm
ngăn cản quá trình dịch mã các acid amin đầu tiên của chuỗi polypeptide.
 Ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic.
• Nhóm refampin: gắn với enzyme RNA polymerase ngăn cản quá trình sao mã
tạo thành mRNA (RNA thông tin)
• Nhóm quinolone : ức chế tác dụng của enzyme DNA gyrase làm cho hai mạch
đơn của DNA không thể duỗi xoắn làm ngăn cản quá trình nhân đôi của DNA.
• Nhóm sulfamide: có cấu trúc giống PABA (p aminobenzonic acid) có tác dụng
cạnh tranh PABA và ngăn cản quá trình tổng hợp acid nucleotid.
• Nhóm trimethoprim : tác động vào enzyme xúc tác cho quá trình tạo nhân
purin làm ức chế quá trình tạo acid nucleic.
1.4. Cách sử dụng kháng sinh hiệu quả:
Để có cơ sở chọn loại kháng sinh thích hợp, ta nên dựa vào:
- Kết quả chẩn đoán bệnh.
-Tính nhạy cả m của một hay nhiều vi khuẩn gây bệnh đối với một kháng

sinh (dựa vào kháng sinh đồ hoặc những hiểu biết về thống kê dịch tễ).
- Khả năng đi tới ổ bệnh của kháng sinh (dựa vào hiểu biết về tác động
dược lý).
- Cơ địa của thú (có mang, bệnh gan, thận, thú non).

II. KHÁNG SINH TIÊU BIỂU: PENICILIN
2.1. Sơ lược về penicilin
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 8
Nhập môn công nghệ sinh học
Năm 1928, nhà khoa học Alexander Flemming người Scotland lần đầu tiên thấy
trong môi trường nuôi cấy tụ cầu vàng nếu có lẫn nấm penicilium thì khuẩn lạc
gần nấm này sẽ không phát triển được, sau đó chất peniciline đã được chiết xuất từ
nấm để dùng trong điều trị. Vào năm 1941, peniciline trở thành kháng sinh đầu
tiên được tìm ra và được sản xuất để dùng trong lâm sàng. Khi đó, kháng sinh
được coi là những chất do vi sinh vật tiết ra (vi khuẩn, vi nấm), có khả năng kìm
hãm sự phát triển của vi sinh vật khác, từ gốc Hy Lạp là antibiotic, nghĩa là chống
lại sự sống.
Hình 4: Thuốc penicilin Hình 5: Alexander Fleming
2.2. Sinh tổng hợp penicilin
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 9
Nhập môn công nghệ sinh học
Hình 6: Sinh tổng hợp penicilin
Có 3 bước chính và quan trọng trong việc sinh tổng hợp ra penicillin
G (benzylpenicillin).
• BUOc thứ nhất là trùng ngưng 3 amino axit—L-α-aminoadipic axit, L-cysteine, L-
valine thành tripeptit. Trước khi trùng ngưng thành tripeptit, amino axit L-valine phải
trải qua epimer (đồng phân không gian) hóa để tạo thành D-valine. tripeptit được
trùng ngưng được đặt tên là δ-(L-α-aminoadipyl)-L-cysteine-D-valine (ACV). Phản
ứng trùng ngưng và epimer hóa được xúc tác bởi enzym δ-(L-α-aminoadipyl)-L-
cysteine-D-valine synthetase (ACVS).

• Bước thứ 2 trong sinh tổng hợp penicillin G là chuyển đổi ôxy hóa ACV mạch
thẳng thành isopenicillin N trung gian có 2 vòng bởi enzym isopenicillin N
synthase (IPNS), được mã hóa bởi gen pcbC. Isopenicillin N là một chất trung gian
rất yếu, do nó không thể hiện hoạt động kháng khuẩn mạnh.
• Bước cuối cùng là sự chuyển hóa amin bởi enzym isopenicillin N N-
acyltransferase, trong đó gốc α-aminoadipyl bênh cạnh chuỗi của isopenicillin N bị
loại bỏ và thay cho chuỗi phenylacetyl. Phản ứng này được điều khiển bởi
gen penDE, là duy nhất trong quá trình tạo penicillin.
2.3. Cơ chế tác động của penicillin
Ức chế quá trình tổng hợp vách (vỏ) của vi khuẩn. Do tác động lên quá trình tổng hợp
vách của vi khuẩn nên dễ bị các đại thực bào phá vỡ do thay đổi áp suất thẩm thấu.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 10
Nhập môn công nghệ sinh học
Hình 7: Cơ chế tác động của penicillin
Penicillin sát trùng bằng cách giết vi khuẩn và hạn chế sự sinh trưởng của
chúng. Chất này không giết các phần tử trong trạng thái nghỉ mà chỉ tiêu diệt
các phần tử đang sinh trưởng và sinh sản. Penicillin tiêu diệt nhiều loài vi
khuẩn gây bệnh khác nhau
như pneumococci, streptococci, gonococci, meningococci, clostridium và syphi
lis spirochete. Penicillin được sử dụng làm dược phẩm trị các căn bệnh chết
người như viêm nội tâm mạc, nhiễm trùng máu, gas gangrene, mủ lậu, và sốt
vàng da, giang mai, viêm loét lưỡi cấp
III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ SỬ DỤNG KHÁNG SINH
3.1. Nguyên tắc sử dụng kháng sinh
Chỉ định theo phổ tác dụng. nếu nhiễm khuẩn đã xác định, dung kháng sinh phổ
hẹp
Dung đủ liều để đạt được nồng độ đủ và ổn định
Chỉ dung kháng sinh ccho nhiễm khuẩn. không dung cho nhiễm vi rus. Dung càng
sớm càng tốt
Dung đủ thời gian: trên cơ sở nhiễm khuẩn, vi khuẩn ở nhiều giai đoạn khác nhau

với kháng sinh. Nếu sau 2 ngày dung kháng sinh, sốt không giảm, cần thay hoặc
phối jowpj kháng sinh.
Cần phối hợp với biện pháp điều trị khác: khi nhiễm khuẩn có ổ mủ, hoại tử mô,
phẩu thuật. bổ sung vitamin và chú ý đến công tác hộ lý.
Phòng ngừa bằng thuốc kháng sinh phải thật hợp lý
III.2. Kháng kháng sinh
III.2.1. Khái niệm
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 11
Nhập môn công nghệ sinh học
Kháng sinh kháng xảy ra khi một loại kháng sinh đã bị mất khả năng kiểm soát hiệu quả
hoặc giết chết vi khuẩn phát triển, nói cách khác, vi khuẩn "kháng" và tiếp tục nhân lên
trong sự hiện diện của nồng độ điều trị của một kháng sinh
3.2.2 Cơ chế
 Vi khuẩn sản xuất enzyme phá hủy hoạt tính của kháng sinh.
 Thay đổi khả năng tiếp xúc của kháng sinh và vi sinh vật gây bệnh.
 Vi khuẩn thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối với chất kháng sinh.
 Vi khuẩn làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối với thuốc
 Vi khuẩn thay đổi đường biến dưỡng làm mất tác dụng của thuốc
Hình 8: Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn
IV. SỰ PHỐI HỢP KHÁNG SINH
4.1. Mục đích:
 Kháng sinh được phối hợp nhau trong các trường hợp:
 Mở rộng phổ kháng khuẩn
 Điều trị mà chưa xác định được khuẩn gây bệnh.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 12
Nhập môn công nghệ sinh học
 Cho những trường hợp nhiễm trùng kết hợp.
 Cần tác động hiệp lực
 Bệnh nặng cần phải điều trị ngay không phải chờ kết quả xét
nghiệm.

 Hạn chế sự đề kháng
 Đối với kháng sinh tạo đề kháng nhanh
4.2. Các nguyên tắc phối hợp kháng sinh
Hình 9: Mô tả nguyên tắc phối hợp kháng sinh
4.3. Nhược điểm của phối hợp kháng sinh
 Khi thầy thuốc không hiểu rõ và phối hợp không đúng sẽ:
 Dễ gây kháng do sự chọn lựa của vi khuẩn.
 Tăng độc tính của kháng sinh.
 Hiệp đồng đối kháng.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 13
Nhập môn công nghệ sinh học
 Giá thành điều trị cao.
 Nói chung, nên hạn chế phối hợp vì đã có kháng sinh phổ rộng.
V. NHU CẦU PHÁT TRIỂN KHÁNG SINH MỚI
Siêu kháng sinh từ đại dương
Việc phát hiện một dòng thuốc kháng sinh hoàn toàn mới là một trường hợp hết
sức hiếm hoi, mở ra hy vọng điều trị hiệu quả những tình trạng nhiễm khuẩn
MRSA (tụ cầu khuẩn vàng kháng trụ sinh) và bệnh than, vốn là mối đe dọa
nghiêm trọng cho các cộng đồng, theo BBC.
Hợp chất mới, tên anthracimycin, dường như có hiệu quả khi dùng để điều trị
những nhiễm khuẩn nguy hiểm như trên, do cấu trúc của nó không giống như các
kháng sinh trong tự nhiên từng được tìm thấy trước đây. “Điểm thật sự quan trọng
trong cuộc nghiên cứu này là anthracimycin có cấu trúc hóa chất độc nhất vô nhị
và mớimẻ”, theo trưởng nhóm William Fenical của Viện Hải dương học Scripps.
Phát hiện mới đồng thời hứa hẹn sẽ tạo cơ hội phát triển những dòng kháng sinh
liên quan. Sau khi chuyên gia Alexander Fleming tìm thấy Penicillin vào năm
1928, hơn 25 loại thuốc đã được điều chế.
VI. LƯU Ý KHI DÙNG THUỐC KHÁNG SINH
Hình 10: Lưu ý khi sử dụng kháng sinh
1. Chỉ sử dụng kháng sinh khi thật sự bị bệnh nhiễm khuẩn. Chỉ có thầy thuốc điều

trị dựa vào kinh nghiệm chữa bệnh, dựa vào xét nghiệm, làm kháng sinh đồ mới
xác định được có nhiễm khuẩn hay không?
2. Phải chọn đúng loại kháng sinh. Nếu chọn dùng kháng sinh không đúng loại
bệnh thuốc sẽ không có hiệu quả.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 14
Nhập môn công nghệ sinh học
3. Phải có sự hiểu biết về thể trạng người bệnh. Ðặc biệt đối với các phụ nữ có
thai, người già, người bị suy gan, suy thận, chỉ có thầy thuốc điều trị mới có đủ
thẩm quyền cho sử dụng kháng sinh
4. Phải dùng kháng sinh đúng liều đúng cách.
5. Phải dùng kháng sinh đủ thời gian. Tùy theo loại bệnh và tình trạng bệnh thời
gian dùng kháng sinh có khi dài khi ngắn nhưng thông thường là không dưới 5
ngày
6. Chỉ phối hợp nhiều loại kháng sinh khi thật cần thiết
7. Phòng ngừa bằng thuốc kháng sinh phải thật hợp lý. Chỉ có những trường hợp
đặc biệt thầy thuốc mới cho dùng thuốc kháng sinh gọi là phòng ngừa. Thí dụ,
dùng kháng sinh phòng ngừa trong phẫu thuật do nguy cơ nhiễm khuẩn hậu phẫu.
Hoặc người bị viêm nội mạc tim đã chữa khỏi vẫn phải dùng kháng sinh để ngừa
tái nhiễm.
VII. KẾT LUẬN
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 15
Nhập môn công nghệ sinh học
Thuốc kháng sinh có lịch sử nghiên cứu rất lâu đời, là các hợp chất tự nhiên, bán
tổng hợp hoặc tổng hợp, có tác dụng diệt khuẩn có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt
vi sinh vật gây bệnh . Với sự phát triển của các nhóm kháng sinh như hiện nay
để kháng sinh thực sử phát huy tác dụng, hiệu quả trong việc điều trị các bệnh
nhiễm khuẩn.Việc sử dụng thuốc kháng sinh cần đảm bảo các nguyên tắc, quy
định trong việc sử dụng để khắc phục hậu quả kháng kháng thuốc sinh khá phổ
biến hiện nay do viếc lạm dụng thuốc của bệnh nhân, kể cả bác sĩ, nhân viên y tế
và nhân viên nhà thuốc. Khi mắc bệnh nhiễm khuẩn mà không còn hoặc không có

thuốc điều trị sẽ gây ra những hệ lụy không lường được. Vì vậy, mọi người kể cả
bệnh nhân lẫn bác sĩ và các nhân viên y tế đều cần phải quan tâm đến vấn đề thuốc
kháng sinh trước khi quá muộn.
VIII. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bài giảng Nhập môn Công nghệ Sinh Học,Trường Đại Học Công Nghiệp
Thực Phẩm,TP.HCM.
2. Nhập môn Công nghệ Sinh Học,Phạm Thành Hổ,NXB Giáo Dục,Hà Nội.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 16
Nhập môn công nghệ sinh học
3. />%EF%BF%BD-CO-CH-KH%EF%BF%BDNG-THUC-CA-VI-KHUN
4. />sinh-tu-dai-duong.aspx
5. />6. Báo cáo tốt nghiệp khoa Công Nghệ Sinh Học trường Đại học Mở TP.
HCM.
7. />SCOVERY
8. />9. />sinh.htm#ixzz2p8j9GL2l
10. />thuoc/Phan-loai-va-phoi-hop-khang-sinh-hieu-qua-53
11. Al-Abdallah, Q., Brakhage, A. A., Gehrke, A., Plattner, H., Sprote, P.,
Tuncher, A. (2004). “Regulation of Penicillin Biosynthesis in Filamentous
Fungi”. Trong Brakhage AA. Molecular Biotechnolgy of Fungal beta-
Lactam Antibiotics and Related Peptide Synthetases (88). tr. 45–
90. doi:10.1007/b99257. ISBN 3-540-22032-1.
12. Brakhage, A. A. (1998). “Molecular Regulation of β-Lactam Biosynthesis
in Filamentous Fungi”. Microbiol Mol Biol Rev. 62 (3): 547–
85. PMC 98925. PMID 9729600
13. Baldwin, J. E., Byford, M. F., Clifton, I., Hajdu, J., Hensgens, C., Roach,
P, Schofield, C. J. (1997). “Proteins of the Penicillin Biosynthesis
Pathway”. Current Opinion in Structural Biology(7): 857–64.
GVHD: PHẠM MINH TUẤN Page 17