Bài tiểu luận: Các phương pháp cải tiến giống vi sinh vật trong công nghiệp

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỈ THUẬT MÔI TRƯỜNG

  oOo  

Đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG 

VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP.
BÀI TIỂU LUẬN NHÓM 4
Môn: VI SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: Ths. Trần Quốc Huy

TPHCM, tháng 9 năm 2015
BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM


KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỈ THUẬT MÔI TRƯỜNG

  oOo  

Đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH 

VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP.
BÀI TIỂU LUẬN NHÓM 4
Môn: VI SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: Ths. Trần Quốc Huy
Nhóm sinh viên thực hiện
1.

Bùi Văn Sự

3008140170

2.

Nguyễn Phước Thịnh

3008140175

3.

Thái Văn Tú

3008140580

4.

Huỳnh Ngọc Quang

3008140018

5.

Nguyễn Đình Gian

3008140143

6.

Lê Tân

3008140153

7.

Trần Minh Quan

3008140207

TPHCM, tháng 9 năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Chúng tôi xin trân thành cảm ơn Ths. Trần Quốc Huy đã tận tình chỉ  bảo, hướng 
dẫn và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học tập.Một lần nữa nhóm chúng tôi xin 
trân thành cảm ơn thầy.
Mặc dù bài tiểu luận đã hoàn thành nhưng khó tránh những sai sót.Mong rằng sẽ 
nhận được đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để bài tiểu luận hoàn thiện hơn.  
Từ đó,chúng tôi sẽ có thêm nhiều kinh nghiệm để thực hiện những bài tiều luận tiếp  
theo cũng như đồ án sau này và nghề nghiệp tương lai.
Sau cùng chúng tôi xin chúc Ths. Trần Quốc Huy và toàn thể  các thầy cô trong 
Khoa thật dồi dào sức khỏe, niềm vui để  tiếp tục thực hiện sứ  mệnh cao đẹp của 
mình là truyền đạt kiến thức của mình cho thế hệ mai sau.

Trân trọng cảm ơn!

NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

3


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan:
Bài tiểu luận do các thành viên trong nhóm cùng chung tay làm việc,có sự  phân  
công rõ ràng và công bằng giữa các thành viên trong nhóm. Đồng thời, không sao chép 
bất cứ bài tiểu luận của bất kì ai. Các nội dung trong bài báo cáo đã được tham khảo kỉ 
lưỡng trước khi đưa vào bài tiều luận.Chúng tôi sẽ  chịu hoàn toàn trách nhiệm trước  
thầy và Khoa về những cam đoan này.

TP.HCM, ngày 30 tháng 9 năm 2015
NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

4


KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
VSV

Vi sinh vật

GFP 

Green fluorescense protein

PTN

Phòng thí nghiệm
5


CN

Công  nghệ

CNSH

Công nghệ sinh học

2,5­ DKG

Axit 2,5­diketo­D­gluconic 

2­KLG 

Axit 2­keto­L­glucoznic

Vit

Vitamin

6


DANH MỤC CÁC BẢNG

STT

1

2

Tên bảng
Bảng 2.1 : Một số sản phẩm sinh ra 
thông qua các vi khuẩn chứa các gene 
người được tạo dòng nhờ phương páp 
kỉ thuật di truyền.
Bảng 3.1 : Các loại protein trị liệu tạo 
ra do E. coli hay nấm men S. cerevisiae

7

Số trang

20­21

23­24


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH
STT

1

2

Tên hình
Hình 1.1: “Ông tổ” của nghành vi sinh vật học

Hình 1.2 : Qúa trình sàng lọc

8

Số 
trang
2

3


3

Hình 2.1 : Gen bị đột biến

6

4

Hình 2.2: Các tác nhân vật lí gây độ biến

6­7

5

Hình 2.3: Các tác nhân hóa học gây đột biến

8

6

Hình 2.4: Các loại vi sinh vật được cải tiến cho năng 
suất cao

10

7

Hình 2.5 : Hiện tượng biến nạp

12

8

Hình 2.6: Kỉ thuật biến nạp được sử dụng ở vi 
khuẩn E. Coli

13

9

Hình 2.7: Tải nạp chung (generalized transduction).

14

10

Hình 2.8: Tải nạp chuyên biệt hay tải nạp hạn chế 
(restricted transduction).

15

11

Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm tạo dòng vi khuẩn mang 
ADN tái tổ hợp có chứa gen Insulin ở người

16

12

Hình 2.10: (a) Joshua Lederberg (trái) và E.L. 
Tatum; (b) E. coli tiếp hợp. Hai tế bào kết hợp 
nhau bằng một cầu nối, thể cho bên trái và thể 
nhận bên phải.

9

17


13

Hình 2.11: Sự tiếp hợp giữa các tế bào E. coli 
F+(đực) với F­ (cái)

18

14

Hình 2.12 : Thí nghiệm kinh điển của J. Lederberg 
và E. Tatum

19

15

Hình 2.13: Cơ chế tiếp hợp và tái tổ hợp gene ở các 
tế bào E. coli.

19

10


11


MỤC LỤC


CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự phát triển của Nghành Công Nghệ Sinh Học ngày nay Vi sinh vật đang 

dần chiếm ưu thế về số lượng các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có lĩnh vực 
công nghiệp. Và có  thể nói  ứng dụng của vi sinh  vật trong công nghiệp ngày nay là  
rất lớn nó được sử dụng rộng rãi trong công nghệ lên men( rượu, bia, sữa chua,...),sản  
xuất các chế phẩm sinh học phục vụ cho con người.
Trên cơ sở những kiến thức đã được học trong môn học: nhóm chúng tôi đã được  
giao   thực   hiện   đề   tài  “Các   phương   pháp   cải   tạo   giống   vi   sinh   vật   trong   công  
nghiệp”  với mục đích là tìm hiểu thêm đề nâng cao kiến thức đã học cho bản thân và  
các bạn. Mặc dù đã cố  gắng do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không 
được nhiều nên đề tài của chúng tôi còn rất nhiều hạn chế và sai sót. 
Đề tài này nhóm chia làm 5 phần như sau:
Phần I : Phân lập các giống vi sinh vật thuần chủng:  Tạo cơ sở cho việc cải tạo 
giống sau này.
Phần II:  Các phương pháp cải tạo giống vi sinh vật trong công nghiệp  :  Ở  đây 
trình bày ba phương pháp cơ bản nhất
Phương pháp gây đột biến
Phương pháp tái tổ hợp
Phương pháp lựa chọn thường xuyên
Phần III: Các yêu cầu của cải tạo giống
Phần IV:  Ứng dụng của các phương pháp cải tiến giống trong sản xuất công  
nghiệp.
Phần cuối: Sẽ trình bày một số thành tựu cải tiến giống vi sinh vat.
Chúng tôi mong sự  góp ý của Ths. Trần Quốc Huy, các thầy cô trong khoa và các 
bạn để bài luận này hoàn thiện và ngày càng tốt hơn.
NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

Page | 13

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường

Muốn cải tạo một giống vi sinh vật nào đó, trước hết ta phải có nguồn  
giống  muốn  thế   ta  phải phân  lập vi  sinh  vật thuần  chủng  từ  nguồn  gốc  tự 
nhiên . Sau đó, tiến hành cải tạo chúng bằng các biện pháp nhân tạo.

I . PHÂN LẬP GIỐNG VI SINH VẬT THUẦN CHỦNG
Để chọn được giống VSV thuần chủng, bước đầu tiên là phân lập chúng từ các  
nguồn tự nhiên như: nước, không khí, đất, các mô động thực vật, các vật liệu hữu cơ 
vô cơ đã bị phân huỷ ít nhiều. Bằng những kỹ thuật VSV cổ điển từ thời L. Pauster và  
R.Koch đã đề ra . Nhiều phương pháp đặc biệt chủng giống thuần khiết dùng cho công  
nghiệp đã được phát triển trên cơ  sở  những kỉ  thuật vi sinh vật cổ điển này, nhất là  
trong việc tìm chất sản xuất chất kháng sinh mới. 

         L. Pauster

    R.Koch
Hình 1.1: “Ông tổ” của nghành vi sinh vật học

Theo kỹ  thuật VSV cổ  điển, việc phân lập các chủng thuần khiết mất nhiều 
công sức và chậm. Ngày nay người ta dùng phương pháp “ sàng lọc” vừa nhanh vừa có 
hiệu quả.
Page | 14

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

Nguyên lý của phương pháp “sàng lọc” là:

Trước hết người ta kiểm tra sơ bộ hỗn hợp các giống VSV từ mẫu tự nhiên như 
đất hoặc nước, cỏ  cây chẳng hạn…pha loãng   tạo thành các huyền phù pha có độ 
loãng từ 1/10 đến 1/100, rồi gieo dung dịch trên lên bề mặt hộp petri đựng môi trường  
thạch dinh dưỡng và đã cấy một chủng VSVkiểm định có tác dụng đối kháng.Chỉ  có  
những chất nào trong đất sinh chất đối kháng với chủng kiểm định, nghĩa là có tính 
chất kháng sinh thì sau khi nuôi sẽ tạo ra vùng ức chế đặc hiệu trên đĩa thạch. Ta tách 
khuẩn lạc của chủng ấy và đem nuôi cấy, thử chất sinh ra và xác định tiếp theo.
Cũng có thể  đơn giản là đặt các mẫu lên các điểm khác nhau trên mặt thạch 
dinh dưỡng (nếu muốn tìm vi khuẩn) hoặc của thạch khoai tây (nếu muốn tìm nấm), 
đã có chủng kiểm định được nuôi cấy từ trước. Giữ đĩa thạch ở 28­37 oC trong khoảng 
2 ngày, quan sát vùng bị ức chế và quyết định công việc phân lập các chủng vi sinh vật  
có tác dụng tiếp theo.

     

                 

Dung dịch huyền phù

          

    Đĩa petri đã rắc huyền phù

        Đĩa petri sau 1­2 ngày

        đã cấy VSV kiểm định
Hình 1.2 : Qúa trình sàng lọc
Phương pháp “sàng lọc” cho phép nhanh chống xác định được tính kháng khuẩn  
kháng nấm hoặc virus hoặc kháng ung thư của một chủng được phân lập. 
Phương pháp này thường dùng hai kiểu kỹ thuật:

Page | 15

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


Lấy một mẫu thử để khảo sát tác dụng với nhiều chủng kiểm định.
Lấy nhiều mẫu thử để khảo sát tác dụng với một chủng kiểm định .
Cấy những chủng đã được phân lập bằng những đường vạch trên mặt thạch 
dinh dưỡng trong hộp petri. Sau đó cấy chủng kiểm định theo đường song song hoặc  
vuông góc với đường vạch của chủng nghiên cứu. Đặt hộp petri vào tủ  ấm với nhiệt  
độ thích hợp với chủng kiểm định. Tác dụng kháng sinh của mẫu thử sẽ được xác định  
ở  vùng mặt thạch không bị  mờ  tại các giao điểm đường cấy của chủng bị   ức chế.  
Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong việc tìm chủng sản xuất các chất kháng 
sinh. Từ nguyên lý cơ bản phương pháp đã được cải tiến và ngày một phong phú hơn.  
Để  chọn các chủng sản xuất các acid amin người ta đã sử  dụng kiểu chọn lọc 
theo kỹ thuật penicilin. Trong phương pháp này các điều kiện được lựa chọn sao cho 
các tế  bào hoang dại có thể  phát triển trong môi trường dinh dưỡng thiếu một acid  
amin nào đó và bị giết chết bằng pennixilin. Chúng ta đã biết, penicilin chỉ có tác dụng 
lên các tế bào đang sinh trưởng.Các tế bào cần acid amin không sinh trưởng được nên  
sống sót. Đối với những vi khuẩn mẫn cảm với   penicilin  thì dùng chất kháng sinh 
khác. 
 Để phân lập những chủng có tính chất đặc biệt (như chuyển hoá steroit), người  
ta dùng hỗn hợp của nhiều chủng vi sinh vật đem nuôi cấy trong cùng một môi trường  
có chất mà ta muốn thực hiện sự biến đổi. Sau khi nuôi ta chiết xuất và các sản phẩm, 
phân tích theo các phương pháp sắc ký.

Page | 16

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường

CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

Các chủng thu được qua phân lập được gọi là chủng nguyên thủy, chủng  
hoang dại hay chủng tự nhiên. Các chủng này chưa hẳn đã đáp  ứng đầy đủ  các 
yêu  cầu   dùng   cho   sản  xuất   công   nghiệp.   Thông  thường   các   chủng  này   được  
nghiên cứu tuyển chọn tiếp dựa vào các điều kiện sinh lý, sinh hoá và các điều 
kiện tích hợp để sao cho có hoạt tính cao và thực hiện được quá trình lên men có 
tính kinh tế.
Những chủng vi sinh vật nguyên thủy đạc biệt là các chủng có hoạt tính 
siêu tổng hợp ­ tổng hợp thừa các sản phẩm trao đổi chất bậc 1 và bậc 2 có đặc 
điểm là không bền vững, thường hay bị  biến đổi các tính chất ban đầu. Vì thế 
mới cần tới các phương pháp cải tiến giống vi sinh vật đề  đáp ứng các nhu cầu 
đăt ra đó.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT 
TRONG CÔNG NGHIỆP
 Tuyển chọn và cải tạo giống vi sinh vật cho năng suất cao: Yêu cầu đối với giai 
đoạn này là tuyển chọn được chủng tổng hợp sinh khối cần thiết, với lượng đáng kể 
và hoạt tính cao. Môi trường tuyển chọn phân lập thường từ  đất, nước, lương thực,  
thực phẩm…. Tuy nhiên các chủng phân lập theo phương pháp thông thường, chỉ tổng  
hợp một lượng nhỏ sinh khối, người ta cần tiến hành gây đột biến bằng phương pháp 
sinh học, lý, hóa học…để  tạo chủng có khả  năng “siêu tổng hợp sinh khối” như:  
Phương pháp gây đột biến, phương pháp tái tổ  hợp, phương pháp lựa chọn giống  
thường xuyên.

Page | 17

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


2.1 Phương pháp đột biến nhân tạo
2.1.1  Đặc điểm của phương pháp chọn lọc đột biến
Các thành tựu của Công nghiệp vi sinh vật không thể tách rời với những tiến bộ 
nhảy vọt của khoa học kỉ thuật trong chọn lọc các chủng có năng suất cao. 
Phương pháp này có các đặc điểm:
Thu nhận kết quả rất nhanh. 
Chỉ đánh giá sản phẩm thu được, không quan tâm các biến đổi sinh lí, sinh hoá.
Tạo ra các chủng có năng suất cao.
Khắc phục một số nhược điểm của chủng ban đầu.
Làm biến đổi bản chất hoá học các chất trong chủng ban đầu.
Quá trình chọn giống các chủng Penicillium chrysogenum  ở  Mỹ  có thể  lấy làm ví 
dụ  điển hình cho phương pháp này. Từ  dòng ban đầu có sản lượng 60mg/l, chọn các 
đột biến ngẫu nhiên được dòng 150mg/l và sau đó sử dụng các đột biến nhận được do 
tác động tia X và UV. Việc chọn lọc theo nguyên tắc: lấy dòng có sản lượng cao nhất  
đem gây đột biến rồi chọn chủng Vi nấm Penoicillium chrysogenum suất cao nhất. Qua 
nhiều bước trung gian cuối cùng tạo được dòng  E.15.1 có sản lượng 7000mg/l. 
Phương pháp chọn giống đột biến được sử  dụng để  tạo các chủng sản sinh ra 
nhiều axit amin (như  glutamic axit) hay các nucleotit. Ngoài ra còn có thể nhận các đột 
biến liên quan đến cơ chế điều hoà trao đổi chất:
Các đột biến cơ  cấu (constitutive mutants): tạo sản phẩm không cần chất cảm 
ứng (inducer).
Các đột biến kháng ức chế ngược là các đột biến tạo sản phẩm nhiều mà không  
bị ức chế bởi sản phẩm cuối (end product repression). 

Page | 18

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường

CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

   

Hình 2.1 : Gen bị đột biến

2.1.2  Phân loại các tác nhân gây đột biến.
2.1.2.1 Những tác nhân vật lý: 
Tia cực tím
Tia X (rơnghen)
Tia Y 
Bắn phá bằng hạt nơtron hay electron.

Page | 19

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


            
 

Hình 2.2: Các tác nhân vat lí gây độ biến
Trong các tác nhân vật lý dùng vào mục đích này là tia cực tím hay là tia tử ngoại.  
Người ta dùng đèn thạch anh phát ra tia cực tím chiếu lên dịch huyền phù, giống vi sinh 
vật được chuẩn bị trong môi trường đẳng trương, đựng trong hộp petri mở  nắp và có 
khuấy hoặc lắc. Khoảng cách từ  đèn UV đến dịch huyền phù vi sinh vật, thời gian  

chiếu và cường độ  bức xạ  được điều chỉnh sao cho số  tế bào bị  tiêu diệt và số  sống 
sót tối đa vào khoảng 0,2­0,5%.
Page | 20

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

2.1.2.2  Những tác nhân hoá học: 
 Sử dụng các hợp chất hóa học:
Nitrozometylguanidin. 
Metyldicloroetylamin. 
Nitrit.
Hydroxylamin .
Etylametansunfonat.

     

Hình 2.3: Các tác nhân hóa học gây đột biến
Dùng các tác nhân hoá học có thể tới mức các thể đột biến cần tìm xuất hiện 
trong khoảng 105­108 tế  bào. Nồng  độ  hoá chất và thời gian chiếu xạ  là do thực  
nghiệm xác định, làm sao cho chỉ còn một số rất nhỏ tế bào vi sinh vat sống sót. Những  
chủng sau khi chịu tác dụng của các tác nhân đột biến được rửa bằng nước đẳng  
trương vô khuẩn và sau nhiều lần pha loãng liên tiếp được cấy chuyền nhiều lần trên  
hộp petri để khảo sát đặc tính mới của chúng. Việc cấy chuyền được thực hiện bằng  
kỹ  thuật đóng dấu:dùng con dấu nhung chuyển khuẩn lạc từ  hộp petri này sang hộp 
petri khác.

Page | 21

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


 2.1.3 Phát hiện các thể đột biến có hiệu quả . 
Muốn phát hiện các đột biến có hiệu quả cần có hệ thống chọn lọc để tìm thấy 
các đột biến hiếm hoi trong khối rất lớn các dạng không đột biến. Các hệ thống chọn  
lọc đột biến có nhiều phụ  thuộc vào các đột biến khác nhau. Liên quan đến chọn lọc  
đột biến ở vi sinh vat, người ta đưa ra khái niệm lực phân giải (resolving power). Khái  
niệm này dùng để chỉ khả năng phát hiện các đột biến rất hiếm so với không đột biến.
2.1.3.1 Phương pháp đề kháng: 
Ở vi khuẩn các tác nhân chọn lọc thường là thuốc và phage. Các đột biến được 
dễ dàng phát hiện trên môi trường agar có thuốc hay phage ở dạng các khuẩn lạc được  
mọc lên.
2.1.3.2 Phương pháp làm giàu chậm: 
Việc phát hiện đột biến khuyết dưỡng khó khăn hơn. Dung dịch vi khuẩn pha  
loãng được cấy lên bề mặt môi trường agar tối thiểu để mọc rời thành khuẩn lạc. Một  
lớp môi trường tương tự  được đổ  lên trên, phủ  lớp mỏng. Hộp petri được  ủ  để  các  
khuẩn lạc bình thường mọc lên. Sau đó, đổ  phủ  thêm một lớp môi trường dinh dưỡng 
có chất bổ sung và ủ tiếp cho chất bổ sung khuếch tán. Các đột biến khuyết dưỡng sẽ 
mọc sau khi có chất bổ sung, nên khuẩn lạc nhỏ hơn do mọc chậm.
2.1.3.3 Phương pháp làm giàu hạn chế: 
Là dạng đơn giản của phương pháplàm giàu chậm. Các vi khuẩn được cấy trên 
môi trường tối thiểu có một ít bổ sung. Trong điều kiện đó các đột biến khuyết dưỡng 
mọc đến khi hết chất dinh dưỡng bổ  sung thì dừng, nên tạo khuẩn lạc nhỏ. Các vi  
khuẩn bình thường tiếp tục mọc tạo khuẩn lạc to.
2.1.3.4 Phương pháp làm giàu nhờ penicillin: 
Được áp dụng cho các vi khuẩn.Penicillin có tác dụng diệt các vi khuẩn bình 

thường khi phân chia. Các vi khuẩn được cho vào môi trường tối thiểu có penicillin. 
Các vi khuẩn đang tăng trưởng bị diệt chỉ có các tế bào đột biến không tăng trưởng còn  
sống sót. Sau đó hỗn hợp được cấy lên môi trường không có penicillin thì các đột biến  
khuyết dưỡng mọc lên với tỷ lệ tương đối cao hơn.
2.1.3.5  Phương pháp chọn lọc:
 Được sử  dụng để  chọn lọc các đột biến khuyết dưỡng  ở  nấm sợi. Dung dịch  
các bào tử  được nuôi trong môi trường dinh dưỡng thiếu chất bổ  sung. Các đột biến 
thiếu chất bổ sung không mọc được, các dạng bình thường mọc ra nhiều sợi. Khi lọc  
qua màng lọc sợi thủy tinh, các dạng bình thường nhiều sợi bị  giữ  lại, các dạng đột  
Page | 22

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

biến đi qua màng lọc. Dung dịch có nhiều dạng đột biến được cấy trên môi trường có 
chất bổ sung và kiểm tra tìm các dạng đột biến.
2.1.3.6  Phương pháp in 
Các vi khuẩn được cấy để mọc rời từng khuẩn lạc trên môi trường dinh dưỡng 
tối thiểu. Các khuẩn lạc đột biến không mọc lên được. Căn cứ  vào đột biến không  
mọc ở bản sao tách các đột biến khuyết dưỡng.

2.1.4 Thành tựu 
Phương pháp này đã đem lại những thành tích ngoạn mục, góp phần tích cực  
cho sự phát triển của công nghiệp lên men vi sinh như:
Chủng Penicillium chrysogenum ban đầu có năng suất 60 mg/l và nay đạt 60000 
mg/l, hơn chủng ban đầu đến 1.000 lần.

Chủng Corynebacterium glutamicum tạo glutamic axit đạt hơn 200g/l so với ban 
đầu chỉ có 20g/l.
Chủng Serratia marcescens sinh ra biotin đạt 600mg/l.
Riboflavin(vitamin B2) là sản phẩm thương mại được tổng hợp bằng phương  
pháp lên men và phương pháp hoá học. Sản xuất riboflavin do 2 chủng vi nấm  
Eremothecium ashbyii và Ashbya gossypii với sản lượng hơn 20 g/l, gấp 40000 
lần nhu cầu của nó.
Sản   xuất   vitamin   B12  trong   công   nghiệp   do   các   chủng   vi   khuẩn  
Propionibacterium   shermanii  hoặc  Pseudomonas   denitrificans.   Các   chủng   đột 
biến  này sản sinh một lượng sản phẩm lớn hơn rất nhiều so với nhu cầu của  
tế   bào,   thậm   chí   lớn   hơn   nhiều   lần   khối   lượng   khô   của   nó.  Pseudomonas 
denitrificans sinh ra vitamin B12 gấp 100000 lần nhu cầu của nó.

Page | 23

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


  

Vi khuẩn Corynebacterium glutamicum

Vi khuẩn Serratia marcescens

Eremothecium ashbyii sinh vitamin B2 ngay trên môi trường

Hình 2.4: Các loại vi sinh vật được cải tiến cho năng suất cao
Thường các chủng hoang dại trong tự  nhiên không có sự  tổng hợp thừa.   Các 
chủng nguyên thủy thuần khiết sau khi phân lập cũng không bền vững. Từ  nhu cầu 
của thực tế sản xuất công nghiệp dẫn đến việc lựa chọn giống có khả năng “siêu tổng  

hợp” so với chủng nguyên thủy nên phương pháp đột biến đã đáp ứng được yêu cầu.
Page | 24

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường


CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP

NHÓM 4

2.2   Phương pháp tái tổ hợp gen: Biến nạp, tiếp hợp, tải 

nạp
Các tế bào vi sinh vật đã giúp cho việc tạo giống vi sinh vật công nghiệp. Nhiều  
chủng mới có hoạt tính cao, có khả năng sinh tổng hợp các chất liệu quí mà trước đây 
chỉ có thể sinh ra ở cơ thể động vật hoặc thực vật thì nay các gen điều khiển tổng hợp 
chất đó đã được ghép vào tế  bào vi khuẩn. Công việc sau đó là tổ  chức một quá trình 
lên men và đưa vào sản xuất công nghiệp như các sản phẩm truyền thống khác.
Các sản phẩm như  interferon, insulin, các kháng thể  đơn dòng…đã được sản 
xuất theo công nghệ lên men. Cũng cần lưu ý rằng việc dùng các chủng vi sinh vật đã 
được thay đổi bộ gen di truyền là một việc làm hết sức quan trọng, vì ra tự nhiên khó  
kiểm soát được các chủng này và hậu quả  thì khó lường được. Vì vậy,  ở  các nước 
phát triển có qui định ngặt nghèo với việc cho phép sử  dụng các chủng tái tổng hợp  
dùng cho công nghiệp.

2.2.1  Phương pháp biến nạp (transformation)
Hiện   tượng   biến   nạp   được  Griffith  phát   hiện   ở   vi   khuẩn  Diplococus 
pneumoniae  (nay gọi là  Streptococus pneumoniae  ­ phế  cầu khuẩn gây sưng phổi  ở 
động vật có vú) vào năm 1928.Đó là quá trình chuyển DNA trực tiếp tách ra từ  tế bào 
thể  cho sang tế  bào thể  nhận nhằm truyền thông tin di truyền qua DNA. Trong biến  

nạp,   ADN trần từ  một tế  bào vi khuẩn (thể  cho) này được truyền sang tế  bào vi  
khuẩn khác (thể nhận). Biến nạp xảy ra khi vi khuẩn nhận ADN ngoại lai và hấp thu  
vào trong tế bào. Khi tế bào vi khuẩn bị vỡ do bị tan ( lysis), ADN vòng tròn của chúng 
thoát ra môi trường thành các đoạn thẳng với chiều dài khác nhau, có khả  năng gây  
biến nạp cho các tế bào nhận khác.
Thí nghiệm được Griffith tiến hành:

Page | 25

Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường