Nghiên cứu đặc điểm sinh học của vi tảo Ankistrodesmus phân lập từ rừng ngập mặn Xuân Thuỷ, Nam ðịnh và thăm dò khả năng kháng tế bào ung thư biểu mô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
VIỆN ðẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
-------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Nghiên cứu ñặc ñiểm sinh học của vi tảo Ankistrodesmus phân lập
từ rừng ngập mặn Xuân Thuỷ, Nam ðịnh và thăm dò khả năng
kháng tế bào ung thư biểu mô

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hoài Hà
KS. Phạm Thị Bích ðào
Sinh viên

: Nguyễn Thị Thu Thủy

Lớp

: KSCNSH 06 – 02

Hà Nội - 2010


LỜI CẢM ƠN
ðiều ñầu tiên, tôi giử lời cảm ơn tới bố mẹ và người thân trong gia ñình
tôi ñã sinh thành, dưỡng dục, giúp ñỡ, ñộng viên ñể tôi có ñược kết quả như ngày
hôm nay. Khóa luận này, như một món quà nhỏ gửi tới bố mẹ, thay cho sự biết
ơn chân thành.
Kế ñó, tôi xin thành cảm ơn toàn thể các Thầy, Cô giáo và cán bộ Khoa
Công nghệ Sinh học – Viện ðại Học Mở Hà Nội ñã giảng dạy và giúp ñỡ tôi

trong thời gian học tại trường.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Thị Hoài Hà
và KS. Phạm Thị Bích ðào phòng Sinh học tảo, Viện Vi sinh vật và Công nghệ
Sinh học, ðại học Quốc Gia Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ và
tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp.
Cám ơn những người bạn lớp KSCNSH 06 – 02 vì những ngày chúng ta
học tập dưới mái trường thân yêu.
Hà Nội, tháng 05 năm 2010
Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Thủy


BẢNG KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
RNM

Rừng ngập mặn

PUFA

Polyunsaturated fatty acids

EPA

Ecosapentaenoic acid

DHA

Docosahexaenoic acid

AA

Arachidonic acid

LA

Linoleic acid

rDNA

Ribosomal Deoxyribonucleic acid

RNA

Ribonucleic acid

bp

Base pair (cặp bazo)

EDTA

Ethylen Diamin tetra axetic

dNTP

Deoxyonucleotit triphosphat

NCBI

National Center for Biotechnology Information

TE

Tris – EDTA

DO

Dissolved Oxygen

Taq

Taq (Thermus aquaticus) polymerases

tb/ml

Tế bào/ml

PCR

Polymerase Chain Reaction

KB

Dòng tế bào ung thư biểu mô miệng ở người
Humam epidermic carcinoma of the mouth


DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG

Danh mục hình
Hình 1.1. Bản ñồ RNM Xuân Thuỷ nhìn từ vệ tinh ..............................................1
Hình 1.2. Một vài hình ảnh về ñộng, thực vật trong RNM Xuân Thuỷ.................3
Hình 1.3. Mô hình cấu trúc hóa học acid béo omega-3 (acid oleic)....................11
Hình 1.4. Mô hình cấu trúc hóa học acid béo omega-6 .......................................11
Hình 2.1. Bản ñồ lấy mẫu tại RNM Xuân Thủy ..................................................16
Hình 3.1. Nuôi cấy chủng A trong lọ Pennicillin ................................................29
Hình 3.2. Nuôi cấy trên môi trường thạch ...........................................................29
Hình 3.3. Khả năng sinh trưởng của chủng vi tảo A trên các môi trường khác
nhau ......................................................................................................................31
Hình 3.4. Ngày ñầu thử ñộ pH .............................................................................33
Hình 3.5. Ngày thu kết quả ..................................................................................33
Hình 3.6. Hình thái chủng A ................................................................................34
Hình 3.7. Sục khí nuôi sinh khối..........................................................................36
Hình 3.8. Thu sinh khối........................................................................................36
Hình 3.9. Sơ ñồ sắc ký khí thành phần acid béo chủng Ankistrodesmus gracilis A
..............................................................................................................................38
Hình 3.10. Mật ñộ tế bào ung thư biểu mô sau thử nghiệm ................................41
Hình 3.11. Kết quả chạy sắc ký bản mỏng...........................................................42
Danh mục bảng
Bảng 3.1. Khả năng sinh trưởng trên các môi trường khác nhau của chủng vi tảo
A………………………………………………………………………………...31
Bảng 3.2. Hàm lượng sinh khối vi tảo A khi thử ñộ pH………………………..33


Bảng 3.3. Thành phần acid béo và hàm lượng của chủng Ankistrodesmus gracilis
A………………………………………………………………………….....37, 38
Bảng 3.4. Kết quả thử hoạt tính sinh học diệt và ức chế tế bào ung thư biểu mô
miệng………….………………………………………………………………...40

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................1
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RỪNG NGẬP MẶN (RNM) XUÂN THỦY, NAM
ðỊNH..................................................................................................................1
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI TẢO LỤC VÀ VI TẢO Ankistrodesmus ..4
1.2.1. Vi tảo lục ..............................................................................................4
1.2.2. Vi tảo Ankistrodesmus .........................................................................6
1.2.2.1. Vị trí phân loại (taxon) của vi tảo Ankistrodesmus ......................6
1.2.2.2.ðặc ñiểm sinh học của vi tảo Ankistrodesmus ..............................7
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự sinh trưởng, phát triển của vi tảo
Ankistrodesmus ..............................................................................................8
1.3. ACID BÉO TRONG VI TẢO.....................................................................9
1.3.1. Khái niệm về acid béo..........................................................................9
1.3.2. Vai trò của acid béo............................................................................10
1.4. KHẢ NĂNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA VI TẢO ...................10
CHƯƠNG 2. ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP .............................................16
NGHIÊN CỨU.....................................................................................................16
2.1. NGUYÊN LIỆU........................................................................................16
2.1.1. ðối tượng nghiên cứu ........................................................................16
2.1.2. ðịa ñiểm và thời gian thu mẫu...........................................................16
2.1.3. Hóa chất .............................................................................................16
2.1.4. Máy móc và dụng cụ thí nghiệm........................................................17
2.2. MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY.....................................................................18
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................18
2.3.1. Phương pháp ñiều tra thu mẫu vi tảo lục ở Rừng ngập mặn Xuân
Thủy, Nam ðịnh...........................................................................................18
2.3.2. Phương pháp phân lập, nuôi cấy vi tảo..............................................18
2.3.2.1. Làm giàu mẫu..............................................................................18
2.3.2.2. Phương pháp tách và thuần khiết trên ñĩa thạch........................19

2.3.3. Phương pháp xác ñịnh khả năng sinh trưởng.....................................19


2.3.4. Phương pháp xác ñịnh sự ảnh hưởng của pH tới tốc ñộ sinh trưởng.21
2.3.5. Phân loại vi tảo lục Ankistrodesmus ..................................................21
2.3.5.1. Phương pháp hình thái học.........................................................21
2.3.5.2. Phương pháp tách DNA ..............................................................21
2.3.6. Phương pháp nhân nuôi và thu sinh khối...........................................25
2.3.7. Phương pháp xác ñịnh thành phần acid béo ......................................26
2.3.8. Phương pháp thử ñộc tính tế bào – khả năng kháng tế bào ung thư..26
2.3.9. Phương pháp sắc kí bản mỏng (TLC) ................................................27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................29
3.1. PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI TẢO .............................29
3.2. LỰA CHỌN MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY THÍCH HỢP CHO CHỦNG
VI TẢO A.........................................................................................................30
3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA ðỘ PH ðẾN TỐC ðỘ SINH TRƯỞNG CỦA
CHỦNG VI TẢO A .........................................................................................32
3.4. PHÂN LOẠI VI TẢO CHỦNG A............................................................33
3.4.1. Phân loại theo phương pháp hình thái học.........................................33
3.4.2. Phân loại theo phương pháp sinh học phân tử ...................................34
3.5. NHÂN NUÔI VÀ THU SINH KHỐI VI TẢO Ankistrodesmus gracilis A
..........................................................................................................................35
3.6. XÁC ðỊNH THÀNH PHẦN ACID BÉO CÓ TRONG VI TẢO
Ankistrodesmus gracilis A ...............................................................................37
3.7. XÁC ðỊNH KHẢ NĂNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA VI TẢO
Ankistrodesmus gracilis A ...............................................................................39
KẾT LUẬN ..........................................................................................................43
KIẾN NGHỊ .........................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................45
PHỤ LỤC 1..........................................................................................................49

PHỤ LỤC 2..........................................................................................................52


Mở ñầu
Vi tảo lục (Micro - green algae) phong phú về thành phần loài và ña dạng
về cấu trúc. Chúng là những vi sinh vật có khả năng quang tự dưỡng, màu lục,
ñơn bào, cộng ñơn bào và hiếm hơn là dạng tập ñoàn. Chúng có kích thước hiển
vi, sống trôi nổi trong nước, dưới ñáy các thuỷ vực, sống bám trên các ao, hồ và
các hồ chứa của thuỷ vực nước ngọt, hiếm gặp trong các thuỷ vực nước lợ và
nước biển.
Nhiều loài vi tảo lục có giá trị khoa học và thực tiễn. Ngày nay, nhiều loài
vi tảo lục ñược các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu ñể ứng dụng vào một số
lĩnh vực như: sản xuất thực phẩm chức năng, nhiên liệu sinh học, chiết suất các
hợp chất sinh học, xử lý ô nhiễm môi trường, làm sinh vật chỉ thị sinh học…
Rừng ngập mặn Xuân Thuỷ - (RNM Xuân Thuỷ) là khu bảo tồn dự trữ
sinh quyển ñất rừng ngập mặn. ðây là rừng ngập mặn ñầu tiên ở Việt Nam ñược
quốc tế công nhận theo công ước Ramsar, là rừng ngập mặn thứ 50 của thế giới.
RNM Xuân Thuỷ ñược nâng cấp từ khu bảo tồn ñất ngập nước Xuân Thuỷ theo
quyết ñịnh số 01/2003/Qð-TTg của Thủ tướng Chính phủ Cộng hoà xã hội chủ
nghĩa Việt Nam ngày 2 tháng 1 năm 2003 [6].
Nhưng hiện nay, RNM Xuân Thuỷ có hiện tượng bị ô nhiễm môi trường
do tác ñộng của mật ñộ dân cư trong vùng ñệm cao, nhiều người dân sống chủ
yếu bằng nghề khai thác và nuôi trồng thuỷ sản. ðiều này ảnh hưởng nghiêm
trọng ñến sự ña dạng của các loài thuỷ sinh vật nói chung và vi tảo lục nói riêng.
Ngày nay do mưu cầu mưu sinh mà nhiều người dân quanh khu vực rừng
ñã khai thác ñánh bắt một cách bừa bãi, làm tăng nguy cơ mất cân bằng sinh thái
nơi ñây.
Mặt khác, ung thư là căn bệnh chiếm tỉ lệ tử vong cao nhất hiện nay. Trên
thế giới ñã có rất nhiều nghiên cứu về bệnh ung thư, về những phương thuốc

ñiều trị chúng. Và vi tảo là một trong những phương thuốc hữu hiệu ñó. ðã có
rất nhiều nghiên cứu về khả năng kháng và chữa một số bệnh ung thư của vi tảo,
tạo nên một bước ñột phá trong công nghệ ngành y dược.
Vì những lý do trên, chúng tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu ñặc ñiểm
sinh học của vi tảo Ankistrodesmus phân lập từ rừng ngập mặn Xuân Thuỷ,
Nam ðịnh và thăm dò khả năng kháng tế bào ung thư biểu mô” với mục ñích
sau:
1.

Nghiên cứu, phân tích thành phần dinh dưỡng của vi tảo

Ankistrodesmus trong khu rừng ngập mặn Xuân Thuỷ, Nam ðịnh.
2.

Bảo tồn nguồn gen chủng tảo Ankistrodesmus.

3.

Nghiên cứu, tách chiết và ứng dụng thành phần acid béo có trong vi

tảo Ankistrodesmus .
4.

Thăm dò khả năng kháng tế bào ung thư biểu mô của chủng vi tảo

nghiên cứu
Công việc này không chỉ có ý nghĩa về mặt kinh tế, xã hội, khoa học cơ
bản mà còn có ý nghĩa tiền ñề cho các nghiên cứu ứng dụng khác sau này.

Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RỪNG NGẬP MẶN (RNM) XUÂN THỦY, NAM
ðỊNH

Hình 1.1. Bản ñồ RNM Xuân Thuỷ nhìn từ vệ tinh [22]
RNM Xuân Thuỷ nằm ở phía ñông nam huyện Giao Thuỷ tỉnh Nam ðịnh,
có toạ ñộ 20o13’48’’Bắc và 106o31’00’’ ðông, ngay tại cửa Ba Lạt của sông Hồng.
Diện tích toàn bộ vườn khoảng 7100 ha, gồm 3100 ha diện tích ñất nổi có
rừng và 4000 ha ñất rừng ngập nước, bao gồm phần bãi trong của Cồn Ngạn,
Cồn Lu và Cồn Xanh. ðất ngập nước là: “Các vùng ñầm lầy, than bùn hoặc vùng
nước tự nhiên hay nhân tạo, có nước thường xuyên hay tạm thời, nước ñứng hay
nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, kể cả các vùng nước ven biển có
ñộ sâu không quá 6 mét khi thuỷ triều thấp ñều là các vùng ñất ngập nước” [19].
Vùng ñệm RNM Xuân Thuỷ có diện tích là 8000 ha, gồm phần diện tích
còn lại của Cồn Ngạn (ranh giới tính từ phía trong ñê biển ñến lạch sông Vọp),

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
1


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

diện tích của bãi Trong và diện tích của 5 xã: Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc,
Giao Xuân và Giao Hải [6].
Vùng ñệm là vùng rừng, ñất hoặc vùng ñất có mặt nước nằm sát ranh giới
với các vườn quốc gia và khu bảo tồn thiên nhiên; có tác dụng ngăn chặn hoặc
giảm nhẹ sự xâm phạm khu rừng ñặc dụng [8].
Hệ sinh thái rừng ngập mặn có vai trò hết sức to lớn trong ñời sống con
người và các hoạt ñộng kinh tế xã hội. Rừng ngập mặn có vai trò rất to lớn, nó
ñược coi là nguồn tài nguyên ven biển thật sự quý giá và hữu ích. Các khu rừng
ngập mặn ñóng vai trò như lá phổi không thể thiếu, ñảm bảo cho hệ sinh thái ven
biển phát triển.
Hàng năm vào tháng 11 tháng 12 âm lịch, từng ñàn chim từ Xibêri, Hàn
Quốc, Trung Quốc di cư tránh rét ñến dừng chân tại ñây, tích luỹ năng lượng, ñẻ
trứng rồi lại bay ñi. Vào những ngày chim về cư, nếu bơi thuyền hay len lỏi
trong rừng sú, vẹt có thể ngắm nhìn rất nhiều loài chim lạ ñi lại, kiếm ăn. Tại
vườn ước tính có 219 loài chim thuộc 41 họ, trong ñó có 9 loài có trong sách ñỏ
quốc tế: rẽ mỏ thìa, cò thìa, choắt mỏ thìa, mòng biển mỏ ngắn, bồ nông choắt
chân màng lớn, cò lao Ấn ðộ, choắt mỏ vàng, cò trắng Trung Quốc…
Trên vùng ñất ngập mặn này, dưới làn nước thuỷ triều có khoảng 165 loài
ñộng vật nổi và 154 loài ñộng vật ñáy, tổng cộng khoảng 500 loài ñộng vật. Về
thực vật, vườn hiện có 120 loài thực vật bậc cao, trong ñó có nhiều loài rong tảo
có giá trị kinh tế cao, trong ñó có gần 20 loài thích nghi với ñiều kiện sống ngập
nước nên ñã cấu thành khu rừng ngập mặn.
Ngoài giá trị bảo tồn cao, rừng ngập mặn còn là một vườn ươm cho sự
sống của biển. Nơi ñây cung cấp nguồn lợi thuỷ sản phong phú cùng với 500 loài
ñộng thực vật thuỷ sinh và cỏ biển cung cấp nhiều loài thuỷ hải sản có giá trị
kinh tế cao như tôm, cua, cá biển, vạng, trai, sò, cá tráp, rong câu chỉ vàng… Giá
trị về thuỷ sản ở khu vực hàng năm ước ñạt tới 50 tỷ ñồng phần lớn là nhờ vào
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
2

Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

khu dự trữ thiên nhiên quan trọng này. Với những ưu ñãi mà thiên nhiên ñã ban
tặng, nơi ñây ñang chứa ñựng những tiềm năng vô cùng quý giá về sinh thái
biển, du lịch biển và là vùng ñất ñược ñánh giá có sự ña dạng sinh học cao. Tuy
nhiên vườn ñang gặp rất nhiều thách thức do mất cân bằng sinh thái, mà nguyên
nhân chủ yếu là sự tác ñộng của con người [1,5,22].

Chim giang sen quý

Cò mỏ thìa mặt ñen

Gà nước ñầu ñỏ

Cò trắng lớn

Rừng ngập mặn Xuân Thủy
Hình 1.2. Một vài hình ảnh về ñộng, thực vật trong RNM Xuân Thuỷ [22]
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
3


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI TẢO LỤC VÀ VI TẢO Ankistrodesmus
1.2.1. Vi tảo lục
Vi tảo lục gồm các tế bào sống ñơn ñộc, các tế bào sống thành tập ñoàn,
ña dạng. Cấu trúc tế bào vi tảo lục có tốc ñộ tiến hóa khác nhau. Tế bào ở dạng
amip ñến dạng phân hóa ra các mô. Vi tảo lục phân bố rộng khắp, từ nước ngọt
nghèo dinh dưỡng ñến nước lợ, nước biển, hay trên vật ẩm hoặc sống ngay dưới
mặt ñất.
Hình dạng cấu trúc chung của tế bào vi tảo lục rất ña dạng, có thể dạng
monas ñơn ñộc hay tập ñoàn: có dạng sợi (Fristchiella), dạng hạt, dạng màng,
dạng ống,… Phần lớn vi tảo lục có dạng hình cầu (Chlorella), hình bầu dục, hình
vuông, hình chữ nhật hay hình lưỡi liềm (Ankistrodesmus).
Cấu tạo vách tế bào vi tảo lục rất ñơn giản, chỉ có hai loại: vách trần và
vách xenluloza. Trên vách có mấu lồi hoặc gai phân bố với chức năng bảo vệ cơ
thể, giúp tế bào trôi nổi. ðôi khi một số loài vi tảo có gai phát triển thành sừng
gọi là tảo sừng (Golenkinia, Scenedesmus).
Ngoài ra còn một số loài khác có bao nhầy bao bọc ngoài vách tế bào. Có
chức năng bảo vệ cơ thể, tham gia quá trình dinh dưỡng của cơ thể nhờ lớp vi
khuẩn sống cộng sinh với lớp nhầy.
Phần lớn vi tảo lục có màu lục như cỏ. Sắc lạp cấu tạo như thực vật gồm
hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền (stroma) cùng với các hệ thống các
túi dẹt gọi là thylakoid. Sắc lạp có thể hình phiến, hình lưới, hình dải, hình trụ,
hình cốc, hình sao… Thường có 2 – 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Trên màng
thylakoid có nhiều chất diệp lục chlorophyll a và b, xantophyl và các enzyme
tham gia và quá trình quang hợp. Có một hay nhiều pyranoid (nhân tinh bột hay
nhân protein). Nhiệm vụ chủ yếu của pyraniod là tổng hợp tinh bột. Sản phẩm dự
trữ tinh bột, ngoài ra còn có dầu (lipit). Trên sắc lạp của tảo lục ñơn bào hay tế
bào sinh sản di ñộng thường có ñiểm mắt màu ñỏ. Phần lớn tế bào di ñộng của vi
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02

4


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

tảo lục có sợi lông roi (tiên mao) dài bằng nhau và trơn nhẵn. Một số loài lông
roi ráp vì có lông nhỏ trên mặt. Có loài trên bề mặt lông roi có một hay vài tầng
vẩy nhỏ. Các tế bào di ñộng ở tảo lục thường có 2 lông roi, một số ít có 4 lông
roi, 8 lông roi hay nhiều hơn nằm ở trước tế bào. Cũng có khi chỉ có 1 sợi lông
roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân nằm ở chính giữa nhưng cũng có một số
tế bào ña nhân. Hệ thống không bào ở vi tảo lục chủ yếu làm nhiệm vụ bài tiết
[2,4,36].
• Vai trò của vi tảo lục
Vi tảo nói chung và vi tảo lục nói riêng có vai trò rất quan trọng trong tự
nhiên và ñời sống nhân loại.
ðại dương chiếm 71% diện tích bề mặt trái ñất. Hàng năm vi tảo có thể
tổng hợp ra trong ñại dương 70 – 280 tỷ tấn chất hữu cơ. Trong các thủy vực
nước ngọt chúng cung cấp oxy và hầu hết thức ăn sơ cấp cho cá và các ñộng vật
thủy sinh khác. Vi tảo lục góp phần bảo vệ môi trường nuôi trồng thủy sản bằng
cách tiêu thụ bớt lượng muối khoáng dư thừa. Như “phát triển nhóm vi tảo lục
Chlorella” một cách hợp lý có tác dụng khống chế sự phát triển của vi khuẩn
Vibrio harveyi (vi khuẩn phát sáng gây bệnh làm tôm chết ở ñáy ao), ngoài ra lợi
ích của phiêu sinh thực vật trong quá trình hấp thụ ánh sáng mặt trời quang hợp
sẽ tạo ra oxy cho tôm, cá hấp thụ CO2 làm môi trường nước ñược cải thiện tốt
hơn [35].
Nhiều tảo ñơn bào ñược nuôi công nghiệp ñể tạo ra những nguồn thức ăn
cho ngành nuôi tôm, trong ngành nuôi trồng thủy sản cho các loại nhuyễn thể hai
mảnh vỏ, ñối với giai ñoạn ấu trùng của bào ngư, loài giáp xác, một số loài cá và

cho sinh vật phù du.
• Ứng dụng của vi tảo lục

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
5


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

Vi tảo lục có vai trò rất lớn trong hệ sinh thái, ngoài ra ñã có những nghiên
cứu trong nước và trên thế giới về ứng dụng của vi tảo và các sản phẩm vi tảo
trong cuộc sống.
Các chất thực phẩm và sản phẩm chức năng quan trọng trên thị trường từ
vi tảo bao gồm các hợp chất như β-caroten, acid béo không no (PUFA) như EPA
và DHA, polysaccarozo như β-glucan [16].
Chlorella, Ankistrodesmus hoặc Scenedesmus là loài vi tảo ñã ñược sử
dụng ñể xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ từ bột giấy và nghiền bột giấy và xay
dầu oliu [14]. Vi tảo ñã ñược sử dụng ñể loại bỏ kim loại nặng từ nước thải
[15,21]. Chlorella, Scenedesmus còn có khả năng hấp thụ một số kim loại nặng
như: Hg, Cr, Cu, Se, As... nhằm giảm bớt hàm lượng của chúng trong nước thải
[19].
Nhóm các nhà khoa học Nga và ðức do E. Safarova ñứng ñầu ñã nghiên
cứu khả năng sử dụng chủng tảo Scenedesmus obliquus ES-55 phân hủy sinh học
chất phenathrene (C14H10), ñây là một hợp chất thơm ña vòng ñược dùng ñể chế
tạo thuốc nhuộm và dược phẩm. Kết quả cho thấy, dưới ñiều kiện tế bào ñược
chiếu sáng và sinh sản trong pha log, chất phenathrene bị phân hủy ở nồng ñộ 10
mg/l. Khả năng phân hủy chất này trong môi trường BBM ñạt ñược tới 42%,

trong khi ñối với môi trường Kuhl ñạt 24% [19].
Bước ñầu phát hiện một số acid béo trong vi tảo phục vụ cho khả năng
kháng tế bào ung thư, chữa một số bệnh ở người. Các loại acid béo omega-3,
omega-6 có ứng dụng rất lớn trong khả năng ngăn ngừa, chữa một số loại bệnh
ung thư như ung thư tuyến tiền liệt, ung thư ruột kết, ung thư vú... [34].
1.2.2. Vi tảo Ankistrodesmus
1.2.2.1. Vị trí phân loại (taxon) của vi tảo Ankistrodesmus
Theo tài liệu “Tảo nước ngọt Việt Nam - Phân loại bộ tảo lục
(Chlorococcales)” của Dương ðức Tiến, Võ Hành [2] và tài liệu “Vi tảo
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
6


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

(microaglae)” của Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Thị Hoài Hà [4], vị trí của vi tảo
lục Ankistrodesmus trong hệ thống phân loại tảo ñược sắp xếp như sau:
Giới: Plantae
Ngành: Chlorophyta
Lớp: Chlorophyceae
Bộ: Sphaeropleales
Họ: Ankistrodesmaceae
Chi: Ankistrodesmus

1.2.2.2.ðặc ñiểm sinh học của vi tảo Ankistrodesmus
Tế bào vi tảo Ankistrodesmus
thường dài – có hình kim, hình con

suốt, hoặc cong – dạng hình lưỡi
liềm. Chúng có thể ñứng riêng lẻ,
hoặc thành ñám xoắn lại với nhau,
ñôi khi nó tạo thành chùm xung
quanh những tảo khác [23]. Các tế
bào liên kết với nhau thành từng cụm
từ 4 – 32 tế bào, tế bào dài, vót nhọn ra hai ñầu. Tế bào này gắn với tế
bào khác ở trung tâm của cơ thể, nằm song song trên sự sắp xếp tỏa tròn.
Tế bào không có lớp màng nhày bao bọc; có một lục lạp; không có hạt
tinh bột. Vi tảo Ankistrodesmus sinh sản vô tính bằng bào tử gốc [24].
Vi tảo Ankistrodesmus rất phổ biến, chúng thường ñược tìm thấy
trong những ao và hồ nước ngọt, ñôi khi sống ở những vũng nước và
những thác nước [24].

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
7


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự sinh trưởng, phát triển của vi tảo
Ankistrodesmus
Sự phát triển của vi tảo Ankistrodesmus phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
như ñộ pH, nhiệt ñộ, ánh sáng, ñộ ẩm, chất lượng nước, môi trường dinh
dưỡng...
+ Ánh sáng
Giống như bao loài thực vật khác, vi tảo cũng phải quang hợp, tức là

chúng hấp thụ carbon vô cơ ñể chuyển hoá thành các chất hữu cơ. Trong khi ñó,
ánh sáng chính là nguồn năng lượng cho quá trình quang hợp. Vì vậy, ảnh hưởng
của ánh sáng cần phải ñược xem xét ở các khía cạnh như: cường ñộ ánh sáng,
phổ ánh sáng, và thời gian chiếu sáng. Mặc dù, ánh sáng ban ngày ñủ cung cấp
cho sự quang hợp. Nhưng cường ñộ ánh sáng ban ngày lại phụ thuộc rất lớn vào
ñiều kiện thời tiết, khí hậu ñịa phương, những thay ñổi ñột ngột về cường ñộ ánh
sáng, thời gian chiếu sáng (do thời tiết thay ñổi) có thể làm ảnh hưởng ñến quá
trình sinh trưởng của vi tảo, thậm chí làm cho vi tảo tàn lụi hàng loạt. Vì thế mà
có nhiều nghiên cứu về ánh sáng nhân tạo ñể thích hợp cho việc nuôi cấy vi tảo.
+ Nhiệt ñộ
Vi tảo Ankistrodesmus có thể sống trong khoảng nhiệt ñộ từ 16 – 30oC.
Nếu nhiệt ñộ cao hơn 30oC thì tảo có thể bị chết và nếu thấp hơn 16oC thì vi tảo
chậm phát triển.
+ ðộ pH
Sự biến ñộng về pH của môi trường ñều có ảnh hưởng tới sự phát triển của
vi tảo Ankistrodesmus. Nếu pH quá cao hoặc quá thấp ñều làm chậm tốc ñộ tăng
trưởng của vi tảo. Mức pH tốt nhất cho sự phát triển của vi tảo là từ 7.2 – 8.2.
Trong quá trình quang hợp vi tảo hấp thụ rất mạnh CO2 làm cho pH tăng cao.
+ Môi trường dinh dưỡng

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
8


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

Dinh dưỡng là yếu tố vô cùng quan trọng ảnh hưởng mạnh tới sự sinh

trưởng và phát triển của vi tảo. Môi trường dinh dưỡng ảnh hưởng cả trên
phương diện số lượng và chất lượng. Trong nuôi sinh khối, mật ñộ tảo sẽ cao
hơn nhiều so với ngoài tự nhiên. Chính vì vậy, sau một thời gian chất dinh
dưỡng trong môi trường sẽ bị giảm sút và ta phải bổ sung dinh dưỡng cho sự
phát triển của vi tảo.
+ Nguyên tố vi lượng và vitamin
Ngoài những yếu tố trên, còn một yếu tố nữa ảnh hưởng ñến sự sinh
trưởng của chúng là những nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố vi lượng gồm một
số các muối kim loại với nồng ñộ thấp như: CuSO4, CoCl2, ZnSO4… Vai trò của
các nguyên tố vi lượng này hầu như ñều có tác dụng ñến quá trình trao ñổi chất
của vi tảo.
Vitamin cũng ñược sử dụng khá phổ biến ñể bổ sung vào môi trường nuôi
cấy, dù chỉ với một lượng nhỏ nhưng có thể thúc ñẩy sự gia tăng sinh khối của vi
tảo.
1.3. ACID BÉO TRONG VI TẢO
1.3.1. Khái niệm về acid béo
Acid béo là các chuỗi nguyên tử carbon thẳng và dài, chứa khoảng 12-22
nguyên tử (C12-C22). Chúng có một ñầu hoà tan trong nước và ñầu metyl hoà
tan trong dầu. Dọc theo chuỗi carbon là các nguyên tử hydro. Những chuỗi này
là thành phần quan trọng trong màng của mọi sinh vật sống [3,27].
Về mặt cấu trúc hoá học, acid béo thông thường chứa 3 loại nguyên tố:
carbon, hydro và oxy. Mạch thẳng (RCOOH)- trong ñó gốc R có nhiều carbon
nối mạch có thể no (không có mạch nối ñôi) hay chưa no (có một hoặc nhiều nối
ñôi). Acid béo bậc thấp có ít carbon, bậc cao có nhiều carbon. ðầu là nhóm acid:
-COOH (vì vậy mới gọi là acid béo) và ñuôi là nhóm metyl: -CH3.

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
9

Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

Acid béo là nhóm hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào ñộng
vật và thực vật, có thành phần hoá học và cấu tạo khác nhau, nhưng chúng có
tính chất chung là không hoà tan trong nước mà hoà tan trong các dung môi hữu
cơ (ete, benzen, tuluen,...). Chất béo là hợp chất cấu tạo quan trọng của các màng
sinh học, nguồn cung cấp năng lượng, các vitamin A, D, E, F và K cho cơ thể.
Chính vì những tác dụng không thể thiếu của chúng ñối với cơ thể con người mà
ngày nay ñã có rất nhiều các nhà khoa học nghiên cứu về acid béo trên nhiều ñối
tượng khác nhau, với mục ñích sản xuất ra một số lượng lớn acid béo phục vụ
cho nhu cầu chăm sóc sức khoẻ của con người [3,25].
1.3.2. Vai trò của acid béo
• Ngăn ngừa xơ vữa ñộng mạch, ñiều hoà tính bền vững của thành mạch:
nâng cao tính ñàn hồi và hạ thấp tính thấm của thành mạch.
• Có liên quan ñến cơ chế chống ung thư.
• Cần thiết cho các chuyển hoá các vitamin nhóm B.
• Một số tổ chức như: gan, não, tim, các tuyến sinh dục có nhu cầu cao về các
acid béo chưa no, nên khi không ñược cung cấp ñủ từ thức ăn thì các rối
loạn sẽ xuất hiện ở các cơ quan này trước tiên.
• Chất béo tham gia vào cấu trúc tất cả các mô, là thành phần thiết yếu của tế
bào, của các màng cơ thể và có vai trò ñiều hoà sinh học cao.
• Trong cơ thể chất béo là nguồn dự trữ năng lượng lớn nhất.
• Chất béo kéo dài thời gian thức ăn ở dạ dày và ñi qua ñường tiêu hoá, tạo
cảm giác no sau khi ăn. Mặt khác chất béo tạo cảm quan ngon lành cho thực
phẩm.
1.4. KHẢ NĂNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA VI TẢO
Trong các loại acid béo thì acid omega-3 và omega-6 là hai acid quan

trọng có giá trị thực tiễn cao [12,25].
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
10


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

Hình 1.3. Mô hình cấu trúc hóa học Hình 1.4. Mô hình cấu trúc hóa học
acid béo omega-3 (acid oleic)

acid béo omega-6

[26,38]

[26]

Acid béo omega-3 là tiền chất của DHA (docosahexaenoic acid) và EPA
(eicosapentanoic acid). DHA là acid béo không no với chuỗi 22 carbon và chứa
6 nối ñôi, còn EPA là acid béo không no có 20 carbon và chứa 5 nối ñôi. Trong
cơ thể EPA ñược xem là acid béo thiết yếu vì sẽ chuyển hoá thành các chất sinh
học quan trọng như prostaglandin, leucotrien. Còn DHA là acid béo quan trọng
cho hoạt ñộng trí não [39].
Acid béo omega-3 có tác dụng ức chế sự sự phát triển, ngăn chặn khả
năng xâm nhập hay gây ra sự phân nhiễm của các tế bào ung thư [37]. Có khá
nhiều nghiên cứu in vitro và trên thú vật ñã ñược thực hiện và công bố. Cho ñến
ñầu thập niên 2000, có ít nhất là 57 nghiên cứu in vitro ñược công bố và trong số
này có 47 bản ghi nhận là các acid béo omega-3 có tác dụng ức chế sự phát triển,

ngăn chặn khả năng xâm nhập hay gây ra sự phân nhiễm của các tế bào ung thư
[37].
Trong số 66 thử nghiệm trên thú vật thì có 36 nghiên cứu ghi nhận acid
béo omega-3 có khả năng ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư và chặn di
căn bằng giai ñoạn tràn lan của tế bào ung thư (metastasis), khi thử nơi chuột,
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
11


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

bọ; 7 nghiên cứu ghi nhận có sự liên quan trực tiếp giữa hoạt tính chống bội sinh
tế bào với sự gia tăng peroxyl hóa lipid; 11 nghiên cứu chú trọng ñến khả năng
của omega-3 ngăn cản ñược suy mòn (cachexia); 6 nghiên cứu ghi nhận acid béo
omega-3 có khả năng ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư bằng các cơ chế
tác ñộng loại ức chế sự tạo sinh các mạch máu nuôi tế bào ung thư
(angiogenesis), ức chế hoạt ñộng của ras-protein hay ức chế các men giúp tế bào
ung thư xâm lấn vào các tế bào lành mạnh khác; 5 nghiên cứu chứng minh là
acid béo làm tăng sự hiệu nghiệm của các thuốc dùng trong hóa chất trị liệu.
Khi nghiên cứu thử nghiệm trên người về hoạt tính chống ung thư của acid
béo omega-3, thì có 7 nghiên cứu ghi nhận EPA có thể ngăn chặn cachexia (sự
suy mòn) gây ra do bướu ung thư, và có 4 nghiên cứu về tác ñộng của acid béo
omega-3 trên hoạt ñộng miễn nhiễm của người bị bệnh ung thư.
Tóm lại, các thử nghiệm in vitro, trên thú vật và nơi người cho thấy acid
béo omega-3 có thể ức chế sự bội sinh của tế bào, ức chế sự tăng trưởng của tế
bào ung thư qua cơ chế hoạt ñộng ”trung gian ñiều hành các gốc tự do”. Khi
dùng liều trung bình, acid béo omega-3 có thể hữu hiệu qua các cơ chế hoạt ñộng

khác như ức chế tiến trình sưng – viêm, ức chế angiogenesis, ức chế hoạt ñộng
ras-protein. Liều trung bình cũng có tác dụng ức chế Suy mòn do ung thư
(Tumor cachexia) [37].
Ngoài tác dụng ngăn chặn các bệnh về tim mạch, chứng trầm cảm hay một
vài căn bệnh ung thư ñã ñược nhắc tới nhiều, giờ ñây omega-3 còn có thêm công
dụng ngăn chặn sự tiến triển căn bệnh ung thư tuyến tiền liệt. Bác sĩ Mick Brown
và các cộng sự tại viện Paterson – thuộc bệnh viện Christie de Manchester ñã tìm
hiểu và phát hiện acid béo omega-3 ngăn chặn sự sinh trưởng của các tế bào
mầm bệnh ung thư tuyến tiền liệt [40].
Tiến sĩ Rashida A Karmali của viện ðại học Rutgers và trung tâm nghiên
cứu ung thư Memorial Sloan-Kettering ñã nghiên cứu thấy rằng acid béo omega═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
12


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

3 ñã có những ñặc tính ñáng ñược nghiên cứu và phát huy ñể nó có thể trở thành
loại thuốc ngừa chống vài loại ung thư như ung thư vú và ung thư ruột già [28].
Khi bổ sung acid béo omega-3, có thể giúp giảm nguy cơ bị khối u nguy
hiểm ở những người dễ có nguy cơ mắc bệnh ung thư ruột.
Theo hãng tin AFP, ñể có kết luận trên, các nhà khoa học Mỹ ñã khảo sát
ở 55 người có nguy cơ mắc bệnh ung thư ruột cao. Cụ thể, 28 người ñược chọn
vào nhóm bổ sung 2 gam chất acid béo omega-3 mỗi ngày, trong khi 27 người
còn lại dùng giả dược. Sau 6 tháng, số khối u ñã tăng lên khoảng 10% ở những
người dùng giả dược và giảm 12% ở những người dùng viên bổ sung acid béo
omega-3. Ngoài ra kích cỡ khối u cũng tăng lên 17% ở nhóm dùng giả dược,
trong khi ñó kích cỡ khối u lại giảm 12.5% ở nhóm người còn lại [29].

Tiến sĩ dược khoa Trần Việt Hưng cũng cho rằng, cả hai acid béo omega-3
và omega-6 ñều có hoạt tính diệt bào ñối với các tế bào ung thư vú, phổi và
tuyến nhiếp hộ, và không tác ñộng trên các tế bào bình thường. Trên thực tế, các
acid béo chưa no lại có nhiều nối ñôi có hoạt tính diệt bào (in vitro) ít nhất là ñối
với 16 dòng tế bào ung thư nơi người lấy từ các cơ quan khác nhau [37].
Ngoài acid béo omega-3 và omega-6, trong tế bào vi tảo còn có
Chlorophyll (diệp lục) a và b cùng caroten và xanthophin, chứa chất dự trữ là
tinh bột, chất béo [33]. Chlorophyll có những ứng dụng khác nhau trong y học,
công nghiệp. Trong y học, chlorophyll ñược chú ý nhiều như một thành phần cơ
bản cho khẩu phần ăn kiêng chữa bệnh và như là chất chữa bệnh. Thí dụ
chlorophyllin dẫn xuất kim loại của chlorophyll, có tiềm năng phòng chống các
chất gây ung thư từ thức ăn bị thiu mốc như hydrocarbon mạch vòng, aflatoxin.
Chlorophyll và các dẫn xuất còn ñược sử dụng như chất thụ cảm ánh sáng ñể diệt
các tế bào ung thư và chống virut, chất kháng bổ thể, chất chữa vết thương và
khử mùi hôi [34].

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
13


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

Chlorophyll ức chế phát triển của vi khuẩn, kích thích việc phục hồi các
mô ñã bị hư hại và bảo vệ con người khỏi các chất gây ung thư. Chlorophyll còn
giúp tiêu hóa tốt và làm cho da thêm ñẹp.
ðã có những công trình nghiên cứu khả năng chữa bệnh của các hợp chất
với chlorophyll ñể chữa, tiêu diệt tế bào ung thư tủy, virut leukemia ước tính

(malignant melanoma). Chlorophyll còn có tác dụng giảm viêm khớp (arthritis)
xử lý các u xơ, giảm mùi hôi, giảm ñường máu của người bệnh già [34].
Ngoài những bệnh ung thư ñã nêu thì ung thư biểu mô là một bệnh rất hay
gặp như ung thư biểu mô nhú, ung thư biểu mô tủy, ung thư biểu mô gan, ung
thư biểu mô da, ung thư biểu mô vòm họng...[43].
Ung thư biểu mô (carcinoma) có nguồn gốc từ tế bào biểu mô (ví dụ như ở
ống tiêu hóa hay các tuyến tiêu hóa), thông thường là ñột biến ñiểm, nó tạo ra bất
ổn về di truyền trong tế bào [30].
Ung thư biểu mô bắt nguồn từ bên trong da hay, trong các mô nằm trên
hoặc bao phủ các cơ quan bên trong [32]. Nguyên nhân gây ung thư biểu mô là
sự sai hỏng của DNA, tạo nên các ñột biến ở các gen thiết yếu ñiều khiển quá
trình phân bào cũng như các cơ chế quan trọng khác. Một hoặc nhiều ñột biến
ñược tích lũy lại sẽ gây ra sự tăng sinh không kiểm soát và tạo thành khối u [30].
Vị trí này có liên quan ñến ung thư khoang miệng (mồm) và hầu họng (phần của
họng) [31]. Ung thư khoang miệng là một trong 10 bệnh ung thư thường gặp
nhất ở Việt Nam. Hàng năm, số lượng bệnh nhân mới ung thư khoang miệng tới
20000 người, chiếm từ 6 – 15% tổng số các loại ung thư. Tuy là loại ung thư dễ
dàng quan sát ñược nhưng phần lớn bệnh nhân ung thư khoang miệng lại ñến
khám ở giai ñoạn muộn, khi tổn thương ung thư ñã lan rộng. Bệnh dễ bị bỏ qua
bởi những tổn thương khiến người bệnh lầm tưởng họ chỉ bị những viêm nhiễm
trùng ñơn giản [41]. Phương pháp phòng bệnh ñược khuyến cáo ñối với ung thư
khoang miệng là sử dụng các biện pháp vệ sinh răng miệng thật tốt, không nên
═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
14


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

sử dụng vôi khi ăn trầu, không hút thuốc lá và có cuộc sống lành mạnh. Khi nặng
quá thì biện pháp phẫu thuật vẫn ñược xem là phương pháp tối ưu kéo dài tuổi
thọ cho bệnh nhân [42].. Ngoài ra việc bổ sung những acid béo không no có lợi
cho cơ thể như acid béo omega-3 sẽ làm giảm các tế bào gây ung thư biểu mô
[31].

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
15


Nguyễn Thị Thu Thủy
Khóa luận tốt nghiệp 2010
═════════════════════════════════════════════════════

CHƯƠNG 2. ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU
2.1.1. ðối tượng nghiên cứu
Vi tảo ñược nghiên cứu là vi tảo lục Ankistrodesmus phân lập từ các mẫu
thu ñược ở RNM Xuân Thủy, Nam ðịnh.
2.1.2. ðịa ñiểm và thời gian thu mẫu
ðịa ñiểm thu mẫu: Rừng ngập mặn Xuân Thủy, Nam ðịnh (các ñiểm
khoanh tròn trên hình 2.1).
Thời gian tiến hành nghiên cứu: Từ tháng 07/ 2009 ñến tháng 06/ 2010 tại
phòng Sinh học tảo, Viện Vi sinh vật và Công nghệ Sinh học, ðại học Quốc Gia
Hà Nội.

Hình 2.1. Bản ñồ lấy mẫu tại RNM Xuân Thủy

2.1.3. Hóa chất
Tên hóa chất

Xuất xứ

Tên hóa chất

Xuất xứ

═════════════════════════════════════════════════════
KSCNSH 06.02
16