Nghiên cứu tạo đột biến UV tăng hiệu suất sinh tổng hợp axit clavulanic từ chủng xạ khuẩn streptomyces clavuligerus

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------ -- --

------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:Nghiên cứu tạo đột biến tia UV tăng hiệu suất sinh tổng

hợp axit clavulanictừ xạ khuẩn Streptomyces clavuligerus.”

Giáo viên hướng dẫn: TS.Tạ Thị Thu Thủy
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Hoa
Lớp: 13-02

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắcem xin gửi lời cảm ơn chân thành của mình tới
TS. Tạ Thị Thu Thủy đã tận tình hướng dẫn, truyền thụ cho em những kiến thức
chuyên môn vô cùng quý báu cũng như lòng nhiệt tình trong suốt quá trình hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Sinh học – Viện Đại
Học Mở Hà Nội đã tận tình dạy dỗ cho em những kiến thức cơ bản đồng thời đã
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em được học tập trong một môi
trường khoa học và hoàn thiện nhất.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn chị Nguyễn Thị Phương Thảo – Kỹ
sư công nghệ sinh học đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học
tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, những người

đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.
Do thời gian và khả năng của bản thân còn hạn chế, vì vậy bài khóa luận của
em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy
cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn để khóa luận của em được đầy đủ và hoàn
chỉnh hơn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Sinh viên
Nguyễn Thị Hồng Hoa.


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Phần I : TỔNG QUAN ............................................................................................ 2
1.1.Đại cương về kháng sinh. .......................................................................... 2
1.1.1.Lịch sử về nghiên cứu kháng sinh........................................................... 2
1.1.2.Khái niệm về kháng sinh ........................................................................ 5
1.1.3.Phân loại kháng sinh............................................................................... 5
1.1.4.Các kháng sinh nhóm β – lactam .......................................................... 10
1.2. Đại cương về xạ khuẩn ........................................................................... 14
1.2.1 Đặc điểm chung của xạ khuẩn .............................................................. 14
1.2.2.Cấu tạo xạ khuẩn. ................................................................................. 14
1.2.3. Sự hình thành chất kháng sinh trong xạ khuẩn ..................................... 16
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh kháng sinh của xạ khuẩn. ..... 17
1.2.5.Đặc điểm về Streptomyces clavuligerus . .............................................. 18
1.2.6. Giới thiệu về axit clavulanic ................................................................ 20
1.3. Đột biến tăng khả năng sinh kháng sinh ở vi sinh vật. ............................ 22
1.3.1.Khái niệm đột biến. .............................................................................. 22

1.3.2. Mục đích. ............................................................................................ 22
1.3.3. Đột biến nhân tạo bằng các tác nhân vật lý. ......................................... 23
1.3.4.Đột biến nhân tạo bằng tác nhân hóa học. ............................................. 23
1.3.5.Đột biến nhân tạo bằng phương pháp sốc nhiệt. .................................... 24
1.3.6. Một số thành tựu trong ứng dụng đột biến gen tăng khả năng sinh kháng
sinh ở vi sinh vật. .......................................................................................... 24
1.4. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài ............................................ 24
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu. ........................................................................... 24
1.4.2.Nội dung nghiên cứu. ........................................................................... 24
Phần 2 - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................... 25
2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................ 25
2.1.1. Các chủng vi sinh vật .......................................................................... 25
2.1.2.Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ................................................................ 25
Bảng 2.3.Môi trường LB ............................................................................... 28
2.2.Sơ đồ quy trình nghiên cứu ..................................................................... 28


2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 29
2.3.1. Phương pháp nuôi cấy chủng vi sinh vật .............................................. 29
2.3.2. Phương pháp bảo quản giống............................................................... 31
2.3.3.Phương pháp xác định khối lượng tế bào. ............................................. 31
2.2.4.Phương pháp gây đột biến xạ khuẩn bằng tia UV ................................. 31
2.4.Tách chiết và thu kháng sinh. .................................................................. 35
Phần 3 - KẾT QUẢ ............................................................................................... 37
3.1. Xác định hoạt tính axit của chủng S.clavuligerus................................... 37
3.3.So sánh khả năng đột biến từ bào tử và khuẩn ty. .................................... 38
3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian gây đột biến UV đến khả
năng sinh trưởng và sinh axit. ....................................................................... 39
3.5. Kết quả sàng lọc ngẫu nhiên chủng xạ khuẩn đột biến. ........................... 40
3.7. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng và sinh

tổng hợp axit của chủng đột biến. .................................................................. 41
3.7.1.Ảnh hưởng của hàm lượng cacbonhydrat đến khả năng sinh trưởng và
sinh axit ........................................................................................................ 41
3.7.2. Ảnh hưởng của nguồn pepton tới khả năng sinh trưởng và sinh kháng
sinh. .............................................................................................................. 42
3.7.3 Ảnh hưởng của hàm lượng đa lượng. .................................................... 44
3.8. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy ......................................................... 45
3.8.1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy ....................................................... 45
3.8.2. Ảnh hưởng của pH. ............................................................................. 45
3.8.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ....................................................................... 46
3.9. Quy trình tách và thu nhận axit quy mô thí nghiệm. .............................. 47
4.1. Kết luận.................................................................................................. 48
4.2.Đề xuất.................................................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 49


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

D

Đường kính trung bình vòng vô khuẩn tính theo milimet

Gram (-)

Gram dương

Gram (+)

Gram âm

h

Giờ

HSCC

Hệ sợi cơ chất

HSKS

Hế sợi khí sinh

LB

Luria Bertani

TLC

Thin Layer Chromatography

v/p

Vòng/phút

Amp

Ampicillin

Amo

Amoxicillin


DANH MỤC BẢNG

STT

Nội dung

Bảng 1

Cơ chế tác dụng của các kháng sinh

Trang
10

Bảng 2.1 Môi trường NDYE

26

Bảng 2.2 Môi trường giàu khoáng

27

Bảng 2.3 Môi trường LB

27

Bảng 3.1 Kết quả về khả năng ức chế vi sinh vật của chủng xạ khuẩn

41

S.clavuligerus
Bảng 3.2 Bảng thử các nồng độ kháng sinh Amp và Amox với B.cereus

37

Bảng 3.3 Bảng thử các nồng độ kháng sinh Amp và Amox với E.coli

37

Bảng 3.4 Bảng kết quả kết hợp giữa axit clavulanic và kháng sinh

38

Amox
Bảng 3.5 Kết quả so sánh đột biến từ khuẩn ty và bào tử

38

Bảng 3.6 Tỉ lệ sống sót của chủng xạ khuẩn qua thời gian chiếu tia UV

39

Bảng 3.7 Kết quả sàng lọc ngẫu nhiên chủng xạ khuẩn đột biến

40

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nguồn cacbonhydrat đến khả năng sinh trưởng

41

và sinh tổng hợp axit của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột
biến.
Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nguồn pepton đến khả năng sinh trưởng và

43

sinh tổng hợp axit của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột
biến.
Bảng

Ảnh hưởng của hàm lượng đa lượngđến khả năng sinh trưởng

3.10

và sinh tổng hợp axit của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột
biến.

44


DANH MỤC HÌNH
STT

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Nấm mốc Penicillium chrysogenum và bào tử của chúng

3

Hình 1.2

Công thức cấu tạo các kháng sinh penicillin

11

Hình 1.3

Công thức cấu tạo kháng sinh Ampicillin

12

Hình 1.3

Công thức cấu tạo kháng sinh Amoxicillin

12

Hình 1.3

Công thức cấu tạo các kháng sinh cephalosporin

12

Hình 1.6

Khuẩn lạc,khuẩn ty và bào tử của xạ khuẩn

16

Hình 1.7

Hình ảnh về chủng xạ khuẩn S.clavuligerus và khuẩn ty

20

Hinh 1.8

Cấu tạo về axit clavulanic

21

Hình 3.1

Hình thử hoạt tính khuẩn ty và bào tử

39

Hình 3.2

Chủng S.clavuligerusđột biến UV bằng bào tử

40

Hình 3.3

Kiểm tra tính kháng khuẩn của chủng S.clavuligerusđột biến

41

và tự nhiên
Hình 3.4

Ảnh hưởng của nguồn cacbonhydrat đến khả năng sinh tổng

42

hợp axit của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột biến.
Hình 3.5

Ảnh hưởng của nguồn pepton đến khả năng sinh tổng hợp axit

43

của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột biến
Hình 3.6

Ảnh hưởng của hàm lượng đa lượng đến khả năng sinh tổng

44

hợp axit của chủng xạ khuẩn S.clavuligerus đột biến
Hình 3.7

Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh

45

tổng hợp axit của chủng S.clavuligerus.
Hình 3.8

Biểu đồ ảnh hưởng của pH nuôi cấy đến khả năng sinh tổng

46

hợp axit của chủng S.clavuligerus.
Hình 3.9

Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh
tổng hợp axit của chủng S.clavuligerus.

46


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
MỞ ĐẦU

Công nghệ sinh học là bộ môn tập hợp các ngành khoa học và công nghệ bao
gồm: sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh vật học, sinh hóa học, công nghệ học,
nhằm tạo ra các quy trình công nghệ khai thác ở quy mô công nghiệp các hoạt động
sống của vi sinh vật, tế bào động, thực vật để sản xuất các sản phẩm có giá trị phục
vụ đời sống, phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.
Kháng sinh là một trong các lĩnh vực nghiên cứu của công nghệ sinh

học.Kháng sinh là một chế phẩm sinh học được sản xuất nhằm tiêu diệt vi sinh vật
gây bệnh cải thiện tình trạng bệnh lý của con người, động vật, thực vật.
Tình trạng kháng kháng sinh lại đang là một mối lo ngại hiện nay.Theo Tổ
chức Y tế Thế giới (WHO) dự tính đến năm 2050 cứ 3 giây sẽ có một người tử vong
do các siêu vi khuẩn kháng thuốc, tương đương với khảng 10 triệu người mỗi năm
.Khi đó, các bệnh thông thường như ho hay một vết cắt cũng có thể gây ra tử vong.
Hiện nay để ngăn ngừa tình trạng kháng kháng sinh thì con người phải tìm ra
một chế phẩm để phối hợp với kháng sinh làm giảm nồng độ kháng sinh và tăng
hoạt lực kháng sinh giúp ngăn chặn nguy cơ kháng kháng sinh đang ngày càng trở
thành hiểm họa của loài người.
Trong đó chủng xạ khuẩn Streptomyces clavuligenus có khả năng sinh ra axit
clavulanic có thể giúp ta ngăn chặn được phần nào khả năng kháng thuốc của một
số chủng vi sinh vật có khả năng sinh ra enzym β − lactamase.
Clavulanic acid là chất bán tổng hợp có khả năng ức chế hoạt động của nhóm
β − lactamase đây là enzym do vi sinh vật tiết ra để làm giảm hoạt lực kháng sinh
của nhóm β − lactam.Nó là sản phẩm chuyển hóa thứ cấp ra bởi chủng xạ khuẩn
Streptomyces clavuligerus.
Tuy nhiên, khả năng sinh axit của chủng xạ khuẩn tự nhiên này chưa cao, rất
cần có các biện pháp cải thiện năng suất nhằm thu được hàm lượng sinh axit cao
hơn. Vì vậy nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tạo đột biến UV tăng
suất sinh tổng hợp clavulanic acid từ xạ khuẩn Streptomyces clavuligerus”

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 1


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Phần I : TỔNG QUAN
1.1.Đại cương về kháng sinh.
1.1.1.Lịch sử về nghiên cứu kháng sinh
- Trên Thế giới
Sự phát triển về vi sinh vật học nói chung và vi sinh vật công nghiệp nói
riêng, với bước ngoặt lịch sử là phát minh vĩ đại về chất kháng sinh của Alexander
Fleming vào năm 1928, nhà khoa học người Anh đã tình cờ phát hiện chủng nấm
Penicillium notatum nhiễm sinh vào môi trường nuôi cấy Straphylococus aureus và
ức chế sự phát triển của vi khuẩn này. Ông chứng minh rằng loại nấm này tiết ra
một chất có khả năng ức chế sự phát triển của Starphylococus aureus, chất này về
sau gọi là Penicillin. [22]. [26].

Hình 1.1. Nấm mốc Penicillium chrysogenum và bào tử của chúng
Vìbộ phận sinh sản của loài nấm mốc đó có hình dạng giống cái bút lông nên
được đặt tên là Penicillium(tiếng la tinh Penicillium nghĩa là cái bút lông).
Năm 1938, Fleming nhận được thư của hai nhà khoa học từ trường Đại học
Oxford là Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey, với lời đề nghị được hợp tác
với ông để tiếp tục thực hiện công trình nghiên cứu về Penicillin và họ đã thử
nghiệm thành công Penicillin trên chuột vào năm 1940.
Năm 1944,nhóm đã chọn được loại nấm sinhPenicillin ưu việt nhất là chủng
Penicillium chrysogenum, chế tạo loại Penicillin có hoạt tính cao hơn cả triệu lần
Penicillin do Flemming tìm thấy lần đầu năm 1928.

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 2


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Năm 1945,Fleming được giải thưởng Nobel về y học cùng Ernst Boris Chain
và Howard Walter Florey.
Cùng với việc phát hiện ra Penicilin,thập kỉ 40,50 của thế kỉ XX cũng ghi
nhận những bước tiến vượt bậc trong việc khám phá ra hàng loạt chất kháng sinh
mới có giá trị trong y học như:Sulfonamid (Gerhard Domard, 1932), Streptomycin
(Selman

Waksman

và

Albert

Schat,1944),

Cloramphenicol(Erhlich,1947),

Chlotetraxyclin (Dugar,1948),…
Tốc độ tìm kiếm các chất kháng sinh ngày càng được đẩy mạnh.Nhiều trung
tâm nghiên cứu khoa học về y học, dược phẩm và nông nghiệp tại nhiều nước trên
thế giới vẫn liên tục phát hiện hàng loạt chất kháng sinh mới có giá trị ứng dụng
trong thực tiễn.Năm 1945 phát hiện được 30 chất kháng sinh, năm 1949 con số này
là 150 chất kháng sinh, năm 1953 xấp xỉ 450 chất kháng sinh, năm 1980 có 5.500
chất và đến nay số lượng chất kháng sinh được phát hiện lên tới 17.000 chất và
khoảng 30.000 chất kháng sinh bán tổng hợp.Tuy nhiên, trong số đó chi có 1÷2%
chất kháng sinh là có đủ tiêu chuẩn để được sử dụng trong y học.
Năm 1999, kháng sinh Lospomal HA – 92 được tách chiết từ xạ khuẩn

Streptomyces CDRLL – 312, cótác dụng ngăn chặncholesterol, tăng sức đề kháng
đối với các chất độc của chuột, ngoài ra kháng sinh này còn có hoạt tính chống nấm
gây bệnh mạnh.
Tại Nhật Bản, năm 2003, Yatakemycin đã được tách chiết từ xạ khuẩn
Streptomyces sp. TP – A0356 bằng phương pháp sắc ký cột. Chất kháng sinh này có
khả năng kìm hãm sự phát triển của nấm Aspergillus và Candida albicans. Chất này
còn có khả năng chống lại các tế bào ung thư, có giá trị MIC là 0,01÷ 0,3 mg/ml.
Tại Hàn Quốc, năm 2007, phân lập được loài xạ khuẩn Streptomyces sp.
C684 sinh chất kháng sinh Laidlomycin, chất này có thể tiêu diệt cả những tụ cầu đã
kháng Methicillin và các cầu khuẩn kháng Vancomycin.
Năm 2002, tại Ấn Độ đã phân lập được chủng Streptomyces sp. 201 có khả
năng sinh chất kháng sinh mới là 2 - methylheptyl isonicotinate, chất kháng sinh
này có khả năng kháng được nhiều loại nấm gây bệnh như Furasium oxysporum, F.
Solina,...

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 3


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
-

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, người đầu tiên nghiên cứu chất kháng sinh là giáo sư Đặng Văn

Ngữ. Ông đã lấy dịch nuôi cấy nấm Penicillium chrysogenum và xạ khuẩn
Streptomycesgrieus để điều trị vết thương cho thương binh trong chiến dịch Đông

Xuân 1951-1952, kháng chiến chống Pháp.
Năm 1968, bộ môn công nghiệp Dược (trường Đại học Dược Hà Nội) được
thành lập và đào tạo cán bộ chuyên khoa kháng sinh chuẩn bị cho công nghiệp
kháng sinh. Năm 1970, đơn vị nàybắt đầu nghiên cứu chuyên đề kháng sinh do GS.
Trương Công Quyền phụ trách.Tại đâyđã phân lập được hàng nghìn chủng xạ khuẩn
từ các mẫu đất khác nhau.Đáng chú ý là đã tuyển chọn được một chủng có khả năng
chống vi khuẩn Gram (-), có hiệu quả tốt đối với vi khuẩn gây bệnh mủ xanh
(Pseudomonas aeruginosa). Kháng sinh này lấy tên là Dekamycin và sau này được
xác định là Neomycin.
Từ năm 1974,tại Viện Khoa học Việt Nam (nay là Viện Khoa học và Công
Nghệ Việt Nam) đã có một nhóm nghiên cứu về chất kháng sinh.Nhiều chủng vi
sinh vật sinh chất kháng sinh có hoạt tính mạnh đã được ứng dụng trong bảo vệ thực
vật.Một số chế phẩm kháng sinh như: Tetravit, Biovit, Baxitraxin…đã được sản
xuất và đưa vào sử dụng trong chăn nuôi.
Sau đó Việt Nam được nhiều đối tác nước ngoài như Liên Xô (cũ), Trung
Quốc, Tây Ban Nha, Triều Tiên hợp tác và giúp sản xuất điều chế kháng sinh song
cũng không thành công do nhiều nguyên nhân.
Từ năm 1985 – 1990, một chương trình nghiên cứu cấp Nhà nước vềsản xuất
thử kháng sinh Oxytetracyclin và Tetracyclin nhưng kết quả đạt được không cao về
công nghệ lẫn hiệu suất.
Từ năm 2000 đến nay, ở nước ta cũng có một số nhóm đã và đang tham gia
nghiên cứu về kháng sinh và thu được một số kết quả như: nghiên cứu tối ưu điều
kiện lên men và môi trường sản xuất kháng sinhVancomycin từ chủng Streptomyces
orientalis (2004); nghiên cứu quy trình công nghệ lên men sản xuất Vancomycin
(2006); nghiên cứu quy trình tách chiết, tinh chế Doxorubicin (DXR)từ xạ khuẩn
làm nguyên liệu điều chế thuốc điều trị ung thư và hệ bạch huyết.

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 4

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Ở Việt Nam cũng sử dụng nhiều chế phẩm kháng sinh trong bảo vệ thực vật
nhập khẩu từ Trung Quốc hay Nhật Bản và đã phân lập được một số chủng xạ
khuẩn có khả năng chống Pyricularia oryae gây bệnh đạo ôn và F. oxysporum
gâybệnh thối rễ ở thực vật. Tuy nhiên việc sử dụng chất kháng sinh trong lĩnh vực
bảo vệ thực vật ở nước ta còn ở mức độ thấp bởi tập quán canh tác chỉ quen dùng
một số hóa chất bảo vệ thực vật nhất định.
1.1.2.Khái niệm về kháng sinh
Từ năm 1941, khi Penicillin được sản xuất để dùng trong lâm sàng thì kháng
sinh được coi là:“ những sản phẩm trao đổi chất tự nhiên được các vi sinh vật tạo
ra, có tác dụng ức chế sự phát triển hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật
khác”. [21].
Về sau,với sự phát triển của khoa học,người ta đã có thể tổng hợp,bán tổng
hợp các kháng sinh tự nhiên (Cloramphenicol); tổng hợp nhân tạo các chất có tính
kháng sinh: Sulfamid, Quynolon hay chiết xuất từ vi sinh vật những chất diệt được
tế bào ung thư (Actinomycin). Vì thế định nghĩa kháng sinh đã được thay đổi“
kháng sinh là các hợp chất nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp có tác dụng ức chế
hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật nhiễm sinh, đồng thời không có tác
dụng hoặc tác dụng yếu lên người, động vật hoặc thực vật bằng con đường cung
cấp chung. [25].
1.1.3.Phân loại kháng sinh
Có nhiều cách phân loại kháng sinh,tùy theo mục đích nghiên cứu và cách
sửdụng chúng.
-

Dựa vào mức độ tác dụng
CKS diệt khuẩn gồm những kháng sinh có cơ chế tác dụng đến khả năng tạo

vách tế bào,sinh tổng hợp ADN và ARN,giải phóng men autolyza,vi khuẩn tự phân
giải như: nhóm Lactamin gồm các loại Penicillin và các chất kháng sinh thuộc
nhóm Cephalosporin, nhóm Aminoglucozid (Streptomycin, Neomycin, Kanamycin,
Gentamycin, Framomycin), nhóm đa peptid : Colistin,Bacitracin,Vanomycin.
CKS kìm khuẩn gồm các chất ức chế sinh tổng hợp protein của vi khuẩn
bằng cách gắn vào các enzym hay các ribosome 30S, 50S và 70S như: Sulphamid

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 5


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Teracillin, Chloramphenicol, Erythromycin, Novobiocin, các chất kháng sinh được
phối hợp giữa Sulphamid với Trimethorpim theo tỉ lệ 5/1 và Tiamulin.
-

Dựa vào phổ tác dụng kháng sinh
- Nhóm có phổ tác dụng hẹp,chỉ tác dụng lên một loại hay một nhóm vi

khuẩn nào đó: Penicillin cổ điển chỉ dụng lên vi khuẩn Gram (+) hay nhóm thuốc
tác dụng lên vi khuẩn Gram (-) như Streptomycin.
- Nhóm kháng sinh có phổ tác dụng rộng,chúng có tác dụng với cả vi khuẩn
Gram(+), Gram (-), Rickestsia, virus cỡ lớn, đơn bào : Chloramphenicol, Tetracillin.

- Nhóm kháng sinh dùng ngoài là các chất kháng sinh không hoặc ít được
hấp thụ ở đường tiêu hóa. Chất kháng sinh nhóm này thường độc, bao gồm các
kháng sinh có tác dụng với vi khuẩn Gram (-) như: Baxitraxin, Heliomycin; tác
dụng với vi khuẩn Gram (-) như: Neomycin, Polymycin.
-Nhóm kháng sinh chống lao: Rifamycin.
-Nhóm kháng sinh chống nấm như: Nystatin, Grycefulvin, Ampoterytin-B.
-

Dựa vào nguồn gốc
Kháng sinh có nguồn gốc từsinh vật, xạ khuẩn.
Nhóm kháng sinh có nguồn gốc hóa dược hay do con người tổng hợp nên.

-

Dựa vào cơ chế tác dụng
Dựa vào cơ chế tác dụng người ta phân chia thành 2 nhóm:
Nhóm kháng sinh có tác dụng lên tế bào vi khuẩn gồm các kháng sinh:
- Kháng sinh tác dụng lên quá trình tạo vách tế bào: Penicillin và các chất

thuộc nhóm ß – lactamin, Vanomycin, Baxitracin…
- Kháng sinh tác dụng lên màng tế bào. Các chất này làm rối loạn tính thấm
của vỏ và màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn, làm cho chức năng hàng rào
bị phá hủy,vi khuẩn bị rối loạn quá trình đồng hóa và dị hóa. Do vậy mất khả năng
lấy chất dinh dưỡng cần thiết và thải các sản phẩm của quá trình dị hóa ra ngoài:
Colistin, Polymycin…
Nhóm kháng sinh tác dụng lên hệ phi bào làm rối loạn các hoạt động sống
của tế bào trong nguyên sinh chất bao gồm:

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 6


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

- Kháng sinh làm rối loạn và ức chế tác dụng và tổng hợp protein của tế bào
vi khuẩn ở mức ribosome. Vi khuẩn không tạo nên các chất tham gia vào quá trình
phân chia, di truyền của tế bào vi khuẩn.
- Kháng sinh ức chế sự tổng hợp nên các axit nucleic: ADN và ARN. Các
kháng sinh này rất độc, dùng để chữa ung thư, ít dùng trong thú y.
-

Dựa theo cấu trúc hóa học
Phân loại theo cấu trúc hóa học là phương pháp khoa học nhất, đưa ra một

cái nhìn tổng quát nhất đối với các nhóm kháng sinh. Theo đó, kháng sinh được
phân thành 9 nhóm chính,[3]:
1) Các kháng sinh cacbonhydrat
Các saccarit thuần nhất

(nojimycin)

Các aminoglycosid

(streptomycin)

Các ortozomycin

(eveminomycin)

Các N-glycosid

(streptortycin)

Các glycoside peptid

(vancomycin)

Các glycolipid

(moenomycin)

2) Các lacton macrocyclic
Các kháng sinh macrolid

(erythromycin)

Các kháng sinh polyen

(nystatin)

Các anzamycin

(rifamycin)

Các macrotetrolid

(tetranactin)

3) Các kháng sinh quynon và dẫn xuất
Các tetracycline

(tetracyclin)

Các antracyclin

(adriamycin)

Các naftoquynon

(actinorodin)

Các benzoquynon

(mitomycin)

4) Các kháng sinh peptid và axit amin
Các dẫn xuất axit amin

(cycloserin)

Các kháng sinh β-lactam

(penicillin)

Các kháng sinh peptid

(bacitracin)

Các cromopeptid

(actinomycin)

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 7


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Các depsipeptid

(valinomycin)

Các peptid tạo kelat

(bleomycin)

5) Các kháng sinh dị vòng chứa nitơ
Các kháng sinh nucleozid

(polyoxin)

6) Các kháng sinh dị vòng chứa oxy
Kháng sinh polyete

(monenzin)

7) Kháng sinh mạch vòng no
Các dẫn chất alkan

(cycloheximid)

Kháng sinh steroid

(axit fuzidic)

8) Kháng sinh chứa nhân thơm
Các dẫn chất benzen

(chloramphenicol)

Các chất nhân thơm ngưng tụ

(griseofulvin)

Các ete thơm

(novobiocin)

9) Các kháng sinh mạch thẳng
Các chất chứa P
-

(phosphomycin)

Dựa vào phổ tác dụng kháng sinh
-

Nhóm có phổ tác dụng hẹp, chỉ tác dụng lên một loại hay một nhóm

vi khuẩn nào đó: Penicillin cổ điển chỉ tác dụng lên vi khuẩn Gram (+) hay nhóm
thuốc tác dụng lên vi khuẩn Gram (-) như Streptomycin.
-

Nhóm kháng sinh có tác dụng rộng, chúng có tác dụng với cả vi

khuẩn Gram (+), Gram (-), Rickestsia, virus cỡ lớn, đơn bào: Chloramphenicol,
Tetracillin.
-

Nhóm kháng sinh dùng ngoài là các chất kháng sinh không hoặc ít

được hấp thụ ở đường tiêu hóa. Chất kháng sinh này thường độc, bao gồm các
kháng sinh có tác dụng với vi khuẩn Gram(-) như: Baxitraxin, Heliomycin: tác dụng
với vi khuẩn Gram (-) như Neomycin, Polymycin.
-

Nhóm kháng sinh chống lao: Rifamycin.

Nhóm kháng sinh chống nấm như: Nystatin, Frycefulvin, Ampoterytin-B
-

Dựa vào nguồn gốc
-

Kháng sinh có nguồn gốc từ sinh vật, xạ khuẩn.

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 8


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
-

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Nhóm kháng sinh có nguồn gốc hóa dược hay do con người tổng hợp

nên.
-

Dựa vào cơ chế tác dụng

Dựa vào cơ chế tác dụng người ta chia thành 2 nhóm:
Nhóm kháng sinh có tác dụng lên tế bào vi khuẩn gồm các kháng sinh:
-

Nhóm kháng sinh tác dụng lên quá trình tạo vách tế bào: Penicillin và

các chất thuộc nhóm β – lactamin, Vanomycin, Baxtracin…
-

Kháng sinh tác dụng lên màng tế bào. Các chất này làm rối loạn tính

thấm của vỏ và màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn, làm cho chức năng
hàng rào bị phá hủy, vi khuẩn bị rối loạn quá trình động hóa và dị hóa. Do vậy mất
khả năng lấy chất dinh dưỡng cần thiết và thải các sản phẩm của quá trình dị hóa ra
ngoài: Colisstin, Polymycin…
Nhóm kháng sinh tác dụng lên hệ phi bào làm rối loạn các họat động sống
của tế bào trong nguyên sinh chất bao gồm:
-

Kháng sinh làm rối loạn và ức chế tác dụng tổng hợp protein của tế

bào vi khuẩn ở mức ribosome. Vi khuẩn không tạo nên các chất tham gia vào quá
trình phân chia, di truyền của tế bào vi khuẩn.
-

Kháng sinh ức chế sự tổng hợp nên các acid nucleic: DNA và RNA.

Các kháng sinh này rất động, cùng để chữa ung thư, ít dùng trong thú y.
-

Dựa vào mức độ tác dụng.
Kháng sinh diệt khuẩn là những kháng sinh có cơ chế tác dụng đến khả năng

tạo vách tế bào, sinh tổng hợp ADN và ARN, giải phòng men autolyza, vi khuẩn tự
phân giải như: nhóm Lactamin gồm các loại Penicillin và các chất kháng sinh thuộc
nhóm Stephalosporin, nhóm Aminoglucozid (Streptomycin, Neomycin, Canamycin,
Gentamycin, Framonomycin), nhóm đa peptid: Colistin, Bacitracin, Vanomycin.
Chất kháng sinh kìm khuẩn gồm các chất ức chế sinh tổng hợp protein của vi
khuẩn bằng cách gắn các emzyme hay các ribosome 30S, 50S, và 70S như:
Slphamid Teracillin, Chloramphenicol, Erythromycin, Novobiocin, các chất kháng
sinh được phối hợp giữa Sulphamid với Trimethorpim theo tỉ lệ 5/1 và Tiamulin.

- Cơ chế tác dụng của kháng sinh

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 9


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Các kháng sinh tác dụng cơ bản qua việc ức chế các phản ứng tổng hợp rất
khác nhau của tế bào vi sinh vật gây bệnh. Chúng liên kết vào các vị trí chính xác
hay các phân tử đích của tế bào vi sinh vật mà tạo ra các phản ứng trao đổi chất.Các
đích tác dụng đặc trưng cho từng nhóm kháng sinh, tuy nhiên trong nhiều trường
hợp người ta vẫn chưa biết được chính xác hết. Nhìn chung, có thể phân chia cơ chế
tác dụng của kháng sinh theo các nhóm kháng sinh như bảng 1:
Bảng 1. Cơ chế tác dụng của các kháng sinh
Nơi tác dụng
Thành tế bào

Kháng sinh

Quá trình bị ngăn cản

Loại tác dụng

Bacitracin

Tổng hợp mucopeptid

Diệt khuẩn

Các cephalosporin

Thành tế bào

-

Các penicillin

Thành tế bào

-

Cycloserin

Tổng hợp peptid của thành

-

tế bào
Vancomycin

Tổng hợp mucopeptid

-

Amphotericin B

Chức năng của màng

Diệt nấm

Nystatin

Chức năng của màng

-

Polymycin

Tương tác của màng

Diệt khuẩn

Các Ribosom

Chloramphenicol

Tổng hợp protein

Kháng khuẩn

Tiểu phân 50S

Erythromycin

Tổng hợp protein

Kháng khuẩn

Tiểu phân 30S

Các aminoglycosid Tổng hợp protein và làm

Màng tế bào

Diệt khuẩn

sai lệch quá trình này
Các axit

Các tetracyclin

Tổng hợp protein

Actinomicin

Tổng hợp ADN và m.ARN Diệt khuẩn

nucleic

Kháng khuẩn

Phân chia tế bào
Griseofulvin

Kháng nấm

ADN hoặc

Mitomycinl

Tổng hợp ADN

Diệt nấm

ARN

Rifampin

Tổng hợp mARN

Diệt khuẩn

1.1.4.Các kháng sinh nhóm β – lactam
A. Định nghĩa

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 10


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Là các kháng sinh mà phân tử chứa vòng β-Lactam. Gồm các nhóm: penicillin,
cephalosporin, monobactam, cacbapenem trong đó hai nhóm sử dụng phổ biến và

lớn nhất là penicillin và cephalosporin .
B. Cấu trúc và phân loại
* Các penicillin
Các penicillin đều có cấu trúc cơ bản gồm 2 vòng: vòng thiazolidin, vòng βLactam

Hinh 1.2 Công thức cấu tạo các kháng sinh penicillin.
Tên gọi chung công thức của các penicillin khi chưa có gốc R là: ( 2S, 5R, 6R,
3,3-dinethyl-7-7oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid) khi thay
thế R bằng các gốc khác nhau, những cacbon bất đối có caassu hình 2S, 5R, 6R ta
có các penicilin có dộ bền, được động học và phổ kháng khuẩn khác nhau. Với M là
gốc cation thường là K,Na,H.
Nhóm kháng sinh penicillin được chia thành 3 nhóm chính với hoạt tính khác nhau.
Một số kháng sinh nhóm penicillin như:
Kháng sinh Ampicilin: làkháng sinh phổ rộng thuộc nhóm β -lactam, tức là
nhóm kháng sinh có cấu trúc phân tử gồm khung β –lactam,có hoạt phổ rộng
với nhiều chủng vi khuẩn gram (+) và vi khuẩn gram (-). Ampicillin có tác
dụng chống lại những vi khuẩnmẫn cảm gây nhiễm khuẩn đường hô hấp, dẫn
mật, tiêu hoá, tiết niệu, một sốbệnh ngoài da như viêm bì có mủ, áp -xe, đầu
đinh... viêm tai giữa, bàng quang và thận.
CTPT: C16H19N3O4S
CTCT: (2S,5R,6R)-6-([(2R)-2-amino-2-phenylacetyl]amino) -3,3-dimethyl-7-oxo4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2- carboxylic acid

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 11


KHÓA LUẬN TỐT
T NGHI
NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC
CM
MỞ HÀ NỘI

CTHH:
Hình 1.33 Công thức cấu tạo kháng sinh Ampicilin
Kháng sinh Amoxycilin:là
Amoxycilin: thuốc kháng sinh cùng họ với penicilin
penicilin, nó ngăn
chặn và diệtt các loại
lo vi khuẩn gram dương nhưviêm họng,, da ttấy mũ hay
nhiễm
m trùng da, nhiễm
nhi trùng đường tiết niệu, viêm phổi...
CTPT :C16H19N3O5S
CTCT:(2S,5R,6R)- 6-{[(2R)
{[(2R)-2-amino- 2-(4-hydroxyphenyl)- acetyl]amino}acetyl]amino} 3,3dimethyl- 7-oxo- 4-thia- 1-azabicyclo[3.2.0]heptane- 24-carboxylic
carboxylic acid

CTHH:
Hình 1.4.
4. Công thức cấu tạo kháng sinh Amoxycilin
* Các cephalosporin
Các cephalosporin ccấu trúc chung gồm 2 vòng: vòng β-Lactam
Lactam 4 ccạnh gắn với
1 dị vòng 6 cạnh, những
ng cacbon bbất đối có cấuu hình 6R, 7R. Khác nhau bbởi các gốc
R.

Hình 1.5. Công thức
th cấu tạoo các kháng sinh cephalosporin
SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG
H
HOA

Page 12


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Tên gọi chung của các cephalosporinkhi chưa có gốc R là: (6R,7R)8-oxo-5-thia-1azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid
Khi thay đổi các gốc R, những cacbon bất đối có cấu hình 6R,7R được các
cephalosporin có độ bền, tính khang khuẩn và dược độc khác nhau.
Dựa vào phổ kháng khuẩn, chia cephalosporin thành 4 thế hệ. Các cephalosporin
thế hệ trước tác dụng trên vi khuẩn gram dương mạnh hơn, nhưng trên gram âm yếu
hơn thế hệ sau.
C. .Tính chất vật lý và hoá học của β-lactam
Các β-lactam thường ở dạng bột kết tinh màu trắng, dạng axit ít tan trong nước,
dạng muối natri và kali dễ tan; tan được trong metanol và một số dung môi hữu cơ
phân cực vừa phải. Tan trong dung dịch axit và kiềm loãng do đa phần chứa đồng
thời nhóm – COOH và –NH2.
Cực đại hấp phụ chủ yếu do nhân phenyl, tùy vào cấu trúc khác làm dạng phổ
thay đổi (đỉnh phụ, vai, sự dịch chuyển sang bước sóng ngắn hoặc dài, giảm độ hấp
thụ).
Các β-lactam là các axit với nhóm –COOH có pKa= 2,5-2,8 tùy vào cấu trúc phân
tử. Trong môi trường axit, kiềm, β-lactamase có tác dụng phân cắt khung phân tử,
mở vòng β-lactam làm kháng sinh mất tác dụng.

Cơ chế:
Các penicilin có khả năng acyl hóa các D-alanin tranpeptidase, làm chi quá trình
tổng hợp peptidoglycan không được thực hiện.Sinh tổng hợp vách tế bào bị ngưng
lại. Ít tác dụng trên vi khuẩn gram (-). Mặc khác, các penicillin có hoạt hóa enzyme
tự phân giải murein hydroxylase làm tăng phân hủy vách tế bào, kết quả là vi khuẩn
bị tiêu diệt. Ngăn cản xây dựng và giảm độ bền của mang tế bào vi khuẩn nên chủ
yếu kìm hãm sự tồn tại và phát triển của vi khuẩn. Các kháng sinh β-lactam có hoạt
động phổ rộng.
Kháng thuốc:
Vi khuẩn sinh ra các β-lactam, là enzyme có tác dụng mở vòng β-lactam, theo
phản ứng ái nhân vào các nhóm C=O, làm kháng sinh mất tác dụng. Tất cả các
cách kháng không sinh ra β-lactamase để thực hiện gọi là kháng gian tiếp ( được gọi
là methicilllin)
SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 13


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Vi khuẩn thường phát triển kháng thuốc kháng sinh β-lactam bằng cách tổng hợp βlactamase , một enzyme tấn công vòng β-lactam. Để khắc phục sự đề kháng này,
thuốc kháng sinh β-lactam thường được dùng với các chất ức chế βlactamase nhưclavulanic acid .
1.2. Đại cương về xạ khuẩn
1.2.1 Đặc điểm chung của xạ khuẩn
Xạ khuẩn là một nhóm vi sinh vật rất đa dạng trong đó đa số sinh trưởng
hiếu khí và tạo khuẩn ty phân nhánh tương tự như nấm. Tên xạ khuẩn là
actinomycete, bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “actys” (tia) và “mykes” (nấm). Ban đầu
xạ khuẩn được coi là nấm nhỏ vì chúng sinh trưởng giống với nấm.

Theo hệ thống phân loại hiện nay, xạ khuẩn thuộc ngành Tenericutes (gồm vi
khuẩn Gram (+) và xạ khuẩn), thuộc giới vi khuẩn thật và vi khuẩn nhân sơ. Xạ
khuẩn thuộc lớp Actinobacteria, phân lớp Actinobacteridae, bộ Actinomycetales,
bao gồm 10 phân bộ, 35 họ, 110 chi và 1000 loài trong đó có 478 loài thuộc chi
Streptomyces và hơn 500 loài thuộc các chị còn lại được xếp vào nhóm xạ khuẩn
hiếm . [22]. [26].
Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật hiếu khí, ưa ẩm, một số ít ưa nhiệt, nhiệt độ
thích hợp cho sự sinh trưởng là 25-0oC. Tuy nhiên, nhiệt độtối ưu cho sinh tổng hợp
chất kháng sinh thường chỉ nằm trong khoảng 18-28oC.Độ ẩm thích hợp đối với xạ
khuẩn dao động trong khoảng 40 - 50%, giới hạn pH trong khoảng 6.8 – 7.5. Xạ
khuẩn không có giới tính[22]. Xạ khuẩn có khả năng hình thành enzyme và các chất
kháng sinh nên được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực của đời sống.
1.2.2.Cấu tạo xạ khuẩn.
Xạ khuẩn có cấu trúc tế bào tương tự như vi khuẩn Gram (+), toàn bộ cơ thể
chỉ là một tế bào bao gồm các thành phần chính: thành tế bào, màng sinh chất,
nguyên sinh chất, chất nhân.
+ Thành tế bào của xạ khuẩn có kết cấu dạng lưới, dày 10 - 20 nm có tác
dụng duy trì hình dáng của khuẩn ty, bảo vệ tế bào. Thành tế bào gồm 3 lớp: lớp
ngoài cùng dày khoảng 60 ÷ 120 Å, khi già có thể đạt tới 150 ÷ 200Å, lớp giữa rắn
chắc, dày khoảng 50Å, lớp trong dày khoảng 50Å. Các lớp này chủ yếu cấu tạo từ
các lớp glucopeptitbao gồm các gốc N -axetyl glucozamin liên kết với N-axetyl
SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 14


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

muramic. Khi xử lý bằng lysozym, thành tế bào bị phá huỷ tạo thành thể sinh chất
(protoplast), cấu trúc sợi cũng bị phá huỷ khi xử lý tế bào với hỗn hợp este clorofom và các dung môi hoà tan lipit khác. Nguyên nhân là do lớp ngoài cùng có
cấu tạo chủ yếu bằng lipit (thành HSKS có nhiều lipit hơn so với HSCC) khác với
nấm. Thành tế bào xạ khuẩn không chứa xenlulozơ và kitin nhưng chứa nhiều
enzym tham gia vào quá trình trao đổi chất và quá trình vận chuyển vật chất qua
màng tế bào.
+ Căn cứ vào thành phần hoá học, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành 4
nhóm chính.
-

Nhóm I: Thành phần chính của thành tế bào là axit L - 2,6 diaminopimelic (L
- ADP) và glyxin. Chi Streptomyces thuộc nhóm này.

-

Nhóm II: Thành phần chính của thành tế bào là axit meso - 2,6 diaminopimelic (m - ADP) và glyxin.

-

Nhóm III: Thành phần chính của thành tế bào là axit meso - 2,6 diaminopimelic.

-

Nhóm IV: Thành phần chính của thành tế bào là axit meso - 2,6 diaminopimelic, arabinozơ và galactozơ.
+Dưới lớp thành tế bào là màng sinh chất dày khoảng 50 nm được cấu tạo

chủ yếu bởi 2 thành phần là photpholipit và protein. Chúng có vai trò đặc biệt quan
trọng trong quá trình trao đổi chất và quá trình hình thành bào tử của xạ khuẩn.
+ Nguyên sinh chất và nhân tế bào xạ khuẩn không có khác biệt lớn so với tế
bào vi khuẩn. Tuy nhiên, điểm khác biệt của xạ khuẩn so với các sinh vật prokaryot

ở chỗ chúng có tỷ lệ G-C rất cao trong ADN, thường lớn hơn 55%, trong khi đó ở vi
khuẩn tỷ lệ này chỉ là 25 ÷ 45%.
Xạ khuẩn thuộc loại vi khuẩn Gram (+) nên ngoài yếu tố di truyền trong
nhiễm sắc thể (NST) còn có các yếu tố di truyền ngoài NST, chúng có thể tự nhân
lên mà được Lederberg gọi là plasmid. Các plasmid đem lại cho tế bào nhiều đặc
tính chọn lọc quý giá như: có thêm khả năng phân giải một số hợp chất, chống chịu
với nhiệt độ bất lợi, chống chịu với các kháng sinh, chuyển gen, sản xuất các chất
kháng sinh trong đất và môi trường tuyển chọn.

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 15


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Xạ khuẩn thuộc loại cơ thể dị dưỡng, nguồn cacbon chúng thường dùng là
đường, tinh bột, rượu và nhiều chất hữu cơ khác. Nguồn nitơ hữu cơ là protein,
pepton, cao ngô, cao nấm men. Nguồn nitơ vô cơ là nitrat, muối amôn…Khả năng
đồng hoá các chất ở các loài hay chủng xạ khuẩn khác nhau là khác nhau.

Hình1.6. Khuẩn lạc, khuẩn ty và bào tử xạ khuẩn

(từ trái sang phải)
1.2.3. Sự hình thành chất kháng sinh trong xạ khuẩn
Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành
chất kháng sinh.Trong số 8000 chất kháng sinh hiện biết trên thế giới có trên 80% là
có nguồn gốc từ xạ khuẩn. [22]. Một trong những tính chất của các chất kháng sinh

có nguồn gốc từ vi sinh vật nói chung và từ xạ khuẩn nói riêng là có tác dụng chọn
lọc. Mỗi chất kháng sinh chỉ có tác dụng với một nhóm vi sinh vật nhất định. Hầu
hết chất kháng sinh có nguồn gốc xạ khuẩn đều có phổ kháng khuẩn rộng.Khả năng
kháng khuẩn của các chất kháng sinh là một đặc điểm quan trọng để phân loại xạ
khuẩn. Có nhiều quan điểm khác nhau về khả năng hình thành chất kháng sinh,
nhưng có hai giả thuyết được ủng hộ hơn cả là:
•

Việc tổng hợp chất kháng sinh nhằm tạo ra ưu thế phát triển cạnh

tranh có lợi cho chủng sinh kháng sinh, nhờ đó chúng có thể tiêu diệt hay kìm hãm
được sự phát triển của các loài khác cùng tồn tại và phát triển trong hệ sinh thái cục
bộ đó.
•

Việc tổng hợp chất kháng sinh là một đặc tính cần thiết và đảm bảo

cho khả năng sống sót cao của chủng sinh ra chất kháng sinh trong tự nhiên, nhất là
các loài có bào tử. Mặc dù chất kháng sinh có cấu trúc khác nhau và vi sinh vật sinh
ra chúng cũng đa dạng, nhưng quá trình sinh tổng hợp chúng chỉ theo một số con
đường nhất định.
SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 16


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Chất kháng sinh được tổng hợp từ một chất chuyển hóa sơ cấp duy nhất như
Chloramphenicol, các chất kháng sinh thuộc nhóm nucleoside.Chất kháng sinh
được hình thành từ hai hoặc ba chất trao đổi bậc một khác nhau như lincomycin,
novobiocin. Chất kháng sinh được hình thành bằng con đường polyme hóa các chất
trao đổi bậc một, sau đó tiếp tục biến đổi qua các phản ứng enzym khác.
Nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng tổng hợp đồng thời hai hay nhiều chất
kháng sinh có cấu trúc hóa học và có tác dụng tương tự nhau. Quá trình sinh tổng
hợp chất kháng sinh phụ thuộc vào cơ chế điều khiển đa gen, ngoài các gen chịu
trách nhiệm tổng hợp chất kháng sinh, còn có cả các gen chịu trách nhiệm tổng hợp
các tiền chất, enzym và cofactor.
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh kháng sinh của xạ khuẩn.
-

Ảnh hưởng của nguồn cacbon.
Các hợp chất cacbon có ý nghĩa hàng đầu trong sự sinh trưởng và hình thành

chất kháng sinh. Đối với nhiều chủng xạ khuẩn, nguồn cacbon thích hợp là tinh bột.
Tuy nhiên, tùy từng chủng khác nhau mà khả năng sử dụng các loại đường là khác
nhau, có chủng sử dụng tốt các loại đường đơn như glucozơ, mannozơ, fructozơ...có
chủng sử dụng tốt loại đường đôi như saccarozơ, maltozơ...Ngoài ra một số chủng
còn có thể sử dụng các loại axit hữu cơ và chất béo làm nguồn thức ăn cacbon trong
lên men sinh chất kháng sinh.
-

Ảnh hưởng của nguồn nitơ.
Hầu hết các chủng xạ khuẩn sinh chất kháng sinh đều đòi hỏi cả hai nguồn

nitơ hữu cơ và vô cơ. Nguồn nitơ hữu cơ thích hợp nhất thường là các hợp chất từ
thực vật như: bột đậu tương, cao ngô. Cao ngô là nguồn bổ sung cả nitơ và protein,
tuy nhiên lượng phốt phát vô cơ trong cao ngô cao sẽ ức chế sinh tổng hợp chất

kháng sinh.Nguồn nitơ vô cơ thường sử dụng là muối amon. Muối nitrat không
thích hợp cho sự sinh tổng hợp chất kháng sinh của nhiều chủng xạ khuẩn.
-

Ảnh hưởng của pH.
Sinh tổng hợp chất kháng sinh phụ thuộc rất nhiều vào pH môi trường. pH

tác động trực tiếp đến tính chất hệ keo của tế bào, đến hoạt lực của các enzym và tác
động gián tiếp qua môi trường. pH thích hợp cho sinh tổng hợp chất kháng

SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 17


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

sinhthường là trung tính, pH kiềm hay axit đều ức chế quá trình tổng hợp chất
kháng sinh.
-

. Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và khả năng tổng hợp chất

kháng sinh của xạ khuẩn. Đa số các xạ khuẩn phát triển tốt ở nhiệt độ 28 ÷ 300C,
nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng và tổng hợp chất kháng sinh thường chỉ nằm trong
khoảng 18 ÷ 280C.
-

Ảnh hưởng của các yếu tố vi lượng.
Đây là thành phần không thể thiếu trong môi trường lên men. Nếu môi

trường lên men có nguồn dinh dưỡng tự nhiên thì hầu hết các nguyên tố vi lượng đã
có sẵn. Việc bổ sung các chất giàu nguyên tố vi lượng vào môi trường sẽ làm thay
đổi đáng kể khả năng tổng hợp chất kháng sinh của nhiều chủng xạ khuẩn.
1.2.5.Đặc điểm vềStreptomyces clavuligerus .
Streptomyces là vi khuẩn Gram dương. Vi khuẩn này được tìm thấy chủ yếu
trong đất và thảm thực vật mục nát. Streptomyces sinh bào tử, tạo mùi đặc trưng, là
kết quả từ sản sinh geosmin trong quá trình chuyển hóa các chất. Streptomyces
được nghiên cứu rộng rãi và được biết đến nhiều nhất là chi của họ xạ
khuẩn (Actinomyces). Streptomyces thường sống ở đất có vai trò là vi sinh vật phân
hủy rất quan trọng. Chủng vi sinh này sản xuất hơn một nửa số thuốc kháng sinh
trên thế giới và đó là sản phẩm có giá trị lớn trong lĩnh vực y tế.
Chi Streptomyces là giống xạ khuẩn bậc cao được Wakman và Henrici đặt
tên năm 1943. Đây là chi có số lượng loài được mô tả lớn nhất. Các đại diện này có
HSKS và HSCC phát triển theo hướng phân nhánh. Đường kính sợi xạ khuẩn dài 1
– 10 µm, khuẩn lạc thường không lớn và có đường kính khoảng 1 – 5mm. Khuẩn
lạc có cấu trúc chắc, dạng màng mọc đâm sâu vào cơ chất. Bề mặt xạ khuẩn thường
được phủ bằng KTKS dạng nhung, dày hơn cơ chất, đôi khi có tính kị nước.
Xạ khuẩn chi Streptomyces sinh sản vô tính bằng bào tử. Trên thành sợi khí
sinh thành cuống sinh bào tử và chuỗi bào tử. Cuống sinh bào tử có nhiều dạng khác
nhau tùy loài: thẳng, lượn sóng xoắn, có móc, vòng,….
Bào tử được hình thành trên cuống sinh bào tử bằng 2 phương pháp: phân
đoạn và cắt khúc. Bào tử xạ khuẩn có hình bầu dục, hình lăng trụ, hình cầu với
SVTH:NGUYỄN THỊ HỒNG HOA

Page 18