Nghiên cứu xạ khuẩn sinh kháng sinh kháng tụ cầu vàng staphylococcusaureus phân lập từ đất rừng ngập mặn thái bình và nam định

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM
..

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
-----------***-----------

LUẬN VĂN CAO HỌC
Mã số chuyên ngành: 60420103
Đề tài:
Nghiên cứu xạ khuẩn sinh kháng sinh kháng tụ cầu vàng Staphylococcus
aureus phân lập t
tr

Học viên: Lê Xuân Dân
Lớp: CHST _ K15
Hướng dẫn: PGS.TS Ngơ Đình Bính

Hà Nội, 2013

i


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Mục lục
Mục lục ............................................................................................................... i
Danh mục các từ viết tắt ................................................................................... vi

Danh mục bảng................................................................................................ vii
Danh mục hình ................................................................................................. ix
Mở đầu .............................................................................................................. 1
Phần1. Tổng quan tài liệu.................................................................................. 3
1.1. Xạ khuẩn. ................................................................................................... 3
1.1.1. Xạ khuẩn và sự phân bố trong tự nhiên. ................................................. 3
1.1.2. Cấu tạo của xạ khuẩn. ............................................................................. 3
1.1.3. Đặc điểm hình thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của xạ khuẩn. .. 5
1.1.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa. ..................................................................... 6
1.1.5. Sự hình thành bào tử. .............................................................................. 6
1.2. Phân loại xạ khuẩn. .................................................................................... 8
1.2.1. Lịch sử phân loại xạ khuẩn. .................................................................... 8
1.2.2. Theo đặc điểm hình thái và tính chất ni cấy. .................................... 10
1.2.3. Theo đặc điểm hóa học. ........................................................................ 11
1.2.4. Theo đặc điểm sinh lý, sinh hóa. ........................................................... 12
1.2.5. Theo phân loại số. ................................................................................. 12
1.2.6. Theo sự phát sinh chủng loại. ............................................................... 13
1.2.7. Phân loại theo Chương trình xạ khuẩn quốc tế (ISP) ........................... 14
1.3. Một số sản phẩm trao đổi chất quan trọng của xạ khuẩn. ........................ 14
1.3.1. Kháng sinh và cơ chế hình thành chất kháng sinh của vi sinh vật ...... 14
1.3.2. Phân lập xạ khuẩn sinh chất kháng sinh từ tự nhiên. ............................ 15
1.3.3. Các nhóm chất kháng sinh chính có nguồn gốc từ xạ khuẩn. ............... 16
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp kháng sinh của xạ khuẩn. .... 18
1.4. Tổng quan về vi khuẩn Staphylococcus aureus ....................................... 19
1.4.1. Đặc điểm phân loại................................................................................ 19
1.4.2. Đặc điểm sinh vật học ........................................................................... 20
1.4.2.1. Hình thái và tính chất ni cấy .......................................................... 20
1.4.2.2. Đặc tính và yếu tố độc lực.................................................................. 21
1.4.2.3. Khả năng đề kháng ............................................................................. 23
1.4.2.4. Sự kháng kháng sinh .......................................................................... 23

1.4.2.5. Khả năng gây bệnh ............................................................................. 23
Phần 2 : Vật liệu và phương pháp ................................................................... 24
2.1. Vật liệu ..................................................................................................... 24
2.1.1. Nguyên liệu ........................................................................................... 24
2.1.2. Môi trường .( g/l ) ................................................................................. 24
ii


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 27
2.2.1. Phân lập và tuyển chọn xạ khuẩn. ......................................................... 27
2.2.1.1. Phân lập xạ khuẩn. ............................................................................. 27
2.2.1.2. Phân lập vi khuẩn Staphilococcus aureus : ....................................... 27
2.2.1.2. Các phương pháp xác định hoạt tính kháng sinh ............................... 28
2.2.1.3. Tuyển chọn xạ khuẩn ......................................................................... 28
2.2.1.4. Bảo quản chủng giống........................................................................ 29
2.2.2. Phân loại xạ khuẩn. ............................................................................... 29
2.2.2.1. Đặc điểm hình thái ............................................................................. 29
2.2.2.2. Đặc điểm nuôi cấy .............................................................................. 29
2.2.2.3. Phương pháp xác định trình tự đoạn gene 16S rRNA ....................... 31
2.2.3. Nghiên cứu động thái của quá trình lên men ........................................ 33
2.2.4. Tách chiết chất kháng sinh .................................................................... 33
2.2.4.1. Tách chiết chất kháng sinh từ sinh khối ............................................. 33
2.2.4.2. Tách chiết chất kháng sinh từ dịch lọc ............................................... 33
2.2.5. Xác định một số tính chất hố lý và phân loại kháng sinh ................... 33
2.2.5.1. Xác định độ bền nhiệt của dịch kháng sinh thô ................................. 33
2.2.5.2 Xác định pH khuyếch tán của kháng sinh thô..................................... 33
2.2.5.3. Phương pháp xác định giá trị Rf ........................................................ 34

Phần 3. Kết quả và thảo luận ........................................................................... 36
3.1. Phân lập và tuyển chọn ............................................................................ 36
3.1.1. Phân lập xạ khuẩn từ đất rừng ngập mặn .............................................. 36
3.1.2. Phân lập vi khuẩn Staphylococcus aureus ............................................ 37
3.1.2. Sàng lọc hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn phân lập. ........ 40
3.2. Phân loại xạ khuẩn bằng phương pháp truyền thống ............................... 45
3.2.1. Đặc điểm hình thái chủng xạ khuẩn TB10.2......................................... 45
3.2.2. Đặc điểm sinh lý sinh hoá ..................................................................... 46
3.2.2.1. Khả năng chịu mí. .......................................................................... 46
3.2.2.2. Khả năng đồng hóa ngn đường ...................................................... 46
3.2.3. Mô tả đặc điểm phân loại ...................................................................... 47
3.3. Phân loại bằng phương pháp sinh học phân tử ........................................ 49
3.4. Nghiên cứu động thái lên men của chủng TB10.2 ................................... 52
3.5. Nghiên cứu một số tính chất của dịch kháng sinh thô ............................. 54
3.5.1. Tách chiết chất kháng sinh .................................................................... 54
3.5.2. Độ bền nhiệt của dịch kháng sinh thô ................................................... 54
3.5.3. Ảnh hưởng của pH đến độ khuyếch tán của dịch kháng sinh thô......... 55
3.5.4. Đặc điểm sắc kí của dịch kháng sinh thơ của chủng xạ khuẩn chủng S.
padanus TB10.2 trong một số hệ dung môi .................................................... 56
Kết luận ........................................................................................................... 58
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 59

iii


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>Lời cảm ơn

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngơ Đình Bính là người thầy

đã hướng cho tơi những ý tưởng khoa học, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến
thức, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành bản luận án này.
Tơi xin trân trọng cảm ơn phòng tập thể phòng Di truyền Vi sinh vật, Viện
Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho
tơi hồn thành khóa học và bản luận án này.
Tơi xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật,
Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam đã chia sẻ, động viên, giúp tôi
vượt qua mọi khó khăn để hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu của mình.
Cuối cùng, tơi xin tỏ lịng biết ơn đến gia đình và bè bạn, những người ln
bên tơi, động viên, góp ý và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu.
Tác giả

iv


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Lời cam đoan

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi và một số kết quả
cùng cộng tác với các đồng sự khác. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn
là trung thực.
Hà Nội, ngày tháng
Tác giả

v

năm 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Danh mục các từ viết tắt
KTKS
KTCC
RF
(Rectus-Flexibilis)
RA
(Retinaculum aperturm)
DNA
RNA
CSBT
BMBT
PCR

Khuẩn ty khí sinh
Khuẩn ty cơ chất
Cuống bào tử thẳng hay lượn sóng
Cuống bào tử xoắn đơn hình móc câu
Deoxyribonucleic acide
Ribonucleic acide
Cuống sinh bào tử
Bề mặt bào tử
Polymerase chain reaction

vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Danh mục bảng
Bảng 3.1. Phân loại xạ khuẩn TB theo màu sắc KTKS .................................. 36
Bảng 3.2. Phân loại xạ khuẩn NĐ theo màu sắc KTKS ................................. 36
Bảng 3.3.Kết quả phân lập vi khuẩn S. aureus tại các phòng mổ và phòng thủ
thuật. ................................................................................................................ 37
Bảng 3.4. Phân loại xạ khuẩn phân lập ở Thái Bình theo nhóm màu và hoạt
tính kháng sinh. ............................................................................................... 40
Bảng 3.5. Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn phân lập tại Tỉnh
Thái Bình kháng vi khuẩn Staphylococcus aureus ......................................... 41
Bảng 3.6. Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn phân lập tại Thái
Bình trong mơi trường dịch thể kháng vi khuẩn Staphylococcus aureus ....... 41
Bảng 3.7. Phân loại xạ khuẩn phân lập tại rừng ngập mặn Tỉnh Nam Định
theo nhóm màu và hoạt tính kháng sinh. ........................................................ 42
Bảng 3.8. Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn kháng vi
khuẩn Staphylococcus aureus ......................................................................... 43
Bảng 3.9. Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn trong môi
trường dịch thể kháng vi khuẩn Staphylococcus aureus ................................ 44
Bảng 3.10. Đặc điểm hình thái của chủng TB10.2 ......................................... 45
Bảng 3.11. một số đặc điểm hình thái của chủng xạ khuẩn TB110.2............. 45
Bảng 3.12. Khả năng đồng hóa các nguồn đường .......................................... 46
Bảng 3.13. So sánh đặc điểm hình thái của chủng TB10.2 với chủng S.
padanus ........................................................................................................... 48
Bảng 3.14. so sánh trình tự 16S rRNA của chủng TB10.2 trên ngân hàng gen
quốc tế ............................................................................................................. 51
Bảng 3.15. Hoạt tính kháng sinh của chủng xạ khuẩn S. padanus TB10.2 trên
các môi trường nghiên cứu .............................................................................. 53

Bảng 3.16. Sự biến đổi pH, hoạt tính kháng sinh, sinh khối của chủng S.
padanus TB10.2 trên môi trường Gauze-1 ..................................................... 53

vii


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Bảng 3.17. Hoạt tính của dịch kháng sinh thô của chủng S. Padanus TB10.2
sau khi xử lý nhiệt với vi sinh vật kiểm định S. aureus (mm) ........................ 55
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của pH tới sự khuyếch tán của chất kháng sinh . Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.19. Giá trị Rf của dịch kháng sinh thô trên một số hệ dung môi ........ 57

viii


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
Danh mục hình
Hình 1.1 Hình thể Staphylococcus aureus ...................................................... 20
Hình 1.2 Các yếu tố độc lực của Staphylococcus aureus ............................... 22
Hình 2.1. Đĩa thạch Gradient pH .................................................................... 34
Hình 2.2. Băng sắc kí trên giấy ....................................................................... 35
Hình 3.1. phân lập vi khuẩn S.aureus tại bệnh viện ĐK tỉnh Bắc Ninh ......... 37
Hình 3.2a. kháng sinh đồ chủng vi khuẩn S.aureus của bệnh viện đa khoa tỉnh
Bắc Ninh .......................................................................................................... 38
Hình 3.2b. Kháng sinh đồ chủng vi khuẩn S.aureus do phịng Di truyềnVi

sinh vật – Viện Cơng nghệ Sinh học cung cấp ............................................... 39
Hình 3.3. hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn phân lập tại Tỉnh Thái
Bình diệt vi khuẩn S. aureus ........................................................................... 41
Hình 3.4. Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn đất ngập
mặn tỉnh Thái Bình.......................................................................................... 42
Hình 3.5. hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn phân lập tại Nam Định
diệt vi khuẩn S. aureus .................................................................................... 43
Hình 3.6. Hoạt tính kháng sinh của dịch ni cấy các chủng xạ khuẩn tuyển
chọn tại đất rừng ngập mặn tỉnh Nam Định .................................................... 44
Hình 3.7. Hình dạng và bề mặt bào tử chủng TB10.2 .................................... 45
Hình 3.8. Khả năng đồng hố các nguồn đường của chủng TB10.2. ............. 47
Hình 3.9. Màu của KTKS (A) và màu của KTCC (B) của chủng TB10.2 trên
mơi trường Gause 1 sau 7 ngày ni. ............................................................. 48
Hình 3.10. Điện di DNA của chủng TB10.2 sau khi tách từ kit QIAamp DNA
Mini Kit ........................................................................................................... 50
Hình 3.11. Điện di sản phẩm PCR gen 16S rRNA của chủng TB10.2........... 50
Hình 3.12. Cây phát sinh chủng loại của chủng TB10.2 ................................ 52
Hình 3.13. Động thái của quá trình lên men sinh tổng hợp chất kháng sinh của
chủng xạ khuẩn Streptomyces padanus TB10.2 trên môi trường Gauze-1. ... 54

ix


Mở đầu
Tụ cầu vàng là vi khuẩn thường xuất hiện ở các bệnh viện, chúng gây
ra các mối đe dọa lớn cho bệnh nhân cũng như bệnh viện nếu không có cơng
tác kiểm sốt nhiễm khuẩn thực sự tốt. Chúng gây nhiễm trùng vết mổ làm
ảnh hưởng đến tính mạng bệnh nhân. Bên cạnh đó, khả năng kháng kháng
sinh của tụ cầu vàng rất lớn vì vậy cần nghiên cứu các sinh học diệt khuẩn có
nguồn gốc từ các vi sinh vật đối kháng đã và đang được các nhà khoa học

hướng đến và xạ khuẩn sinh kháng sinh là trung tâm trong vấn đề nghiên cứu
này.
Xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật nhân sơ (prokaryote) với số lượng loài
lớn và phân bố ở nhiều vùng sinh thái khác nhau. Chúng ngày càng được biết
đến rộng rãi với nhiều ứng dụng thực tế thông qua việc tạo ra các sản phẩm
thứ cấp có giá trị cao như chất kháng sinh, chất chống ung thư, các chất kích
thích sinh trưởng và nhiều hợp chất y dược khác. Ngồi ra, xạ khuẩn cịn có
khả năng sinh ra các enzyme ngoại bào nên được sử dụng rộng rãi làm các
chế phẩm sinh học trong nơng nghiệp và cơng nghệ xử lý rác thải.
Thái Bình và Nam Định là hai tỉnh có diện tích đất rừng ngập mặn lớn
của Bắc bộ. Việc nghiên cứu đa dạng sinh học vi sinh vật của đất rừng ngập
mặn chưa được công bố nhiều, đặc biệt là các sản phẩm trao đổi chất của
chúng. Vì vậy, để góp phần tìm hiểu về đa dạng sinh học xạ khuẩn ở đất rừng
ngập mặn và hoạt tính chất kháng sinh của chúng đối với vi khuẩn tụ cầu
vàng, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xạ khuẩn sinh kháng sinh
kháng tụ cầu vàng Staphylococcus aureus phân lập t

tr

.
*/ Mục tiêu của đề tài:
- Khảo sát sự phân bố, đặc điểm hình thái của xạ khuẩn trong các mẫu đất thu
thập tại một số khu vực đất rừng ngập mặn thuộc 2 tỉnh Thái Bình và Nam
Định.

1


- Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các chủng xạ khuẩn phân lập, từ đó
Staphylococcus

aureus.
*/ Để đạt được các mục tiêu trên cần phải thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Phân lập

(Staphylococcus aureus)

Đa khoa Tỉnh

Bắc Ninh.
- Thu thập mẫu đất từ các vùng đất ngập mặn thuộc tỉnh Thái Bình và Nam
Định.
- Phân lập và thuần khiết xạ khuẩn từ các mẫu đất,
- Kiểm tra hoạt tính kháng sinh của các chủng đã phân lập được với vi sinh
vật kiểm định để tuyển chọn ra chủng có hoạt tính cao.
- Nghiên cứu các đặc điểm hình thái, ni cấy, sinh lý – sinh hóa và phân loại
một số chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng vi khuẩn S.aureus đã được tuyển
chọn.
- Nghiên cứu một số tính chất hóa lý của chất kháng sinh từ chủng đã phân
lập.

2


Phần1. Tổng quan tài liệu
1.1. Xạ khuẩn.
1.1.1. Xạ khuẩn và sự phân bố trong tự nhiên.
Xạ khuẩn (Actinomycetes) là nhóm vi sinh vật đơn bào, cơ thể tạo
thành hệ sợi, khơng có nhân thực và kích thước giống vi khuẩn. Chúng phân
bố rộng rãi trong tự nhiên: trong đất, trong nước ao, hồ, trong bùn,… Xạ
khuẩn có vai trị quan trọng trong tự nhiên, chúng tham gia vào nhiều quá

trình chuyển hóa các hợp chất trong đất, trong nước. Nói chung, trong 1 gam
đất thường có trên 1 triệu xạ khuẩn (tính theo số khuẩn lạc mọc trên mơi
trường thạch) [2]. Một vài lồi xạ khuẩn kị khí và vi hiếu khí có thể là nguồn
gây bệnh cho động vật, thực vật. Một số xạ khuẩn thuộc chi Frankia có khả
năng cố định nitơ và tạo các nốt sần trên các cây khơng thuộc bộ Đậu [2]. Xạ
khuẩn có thể tổng hợp được nhiều hợp chất quan trọng như các loại enzyme
(proteinaza, amylaza, xenlulaza, glucoizomeraza,…), một số vitamin, axít hữu
cơ, và một đặc điểm rất quan trọng là khả năng sinh tổng hợp chất kháng sinh
(khoảng 60- 70% xạ khuẩn phân lập từ đất có khả năng này) [14].
Trong tự nhiên, hai chi quan trọng nhất, có thành phần lồi phong phú
và phạm vi phân bố rất rộng là Streptomyces và Nocardia [6].
1.1.2. Cấu tạo của xạ khuẩn.
Xạ khuẩn có cấu tạo hệ sợi như nấm mốc, nhưng kích thước của chúng
chỉ tương đương với kích thước của vi khuẩn [8], chưa có nhân thực. Màng tế
bào xạ khuẩn gồm thành tế bào và màng nguyên sinh chất.
Thành tế bào xạ khuẩn được cấu tạo chủ yếu gồm 3 lớp: lớp ngồi dày
khoảng 60-120Å, khi già có thể dày tới 150Å. Thành tế bào cấu tạo từ các lớp
glucopeptit gồm các gốc N-axetylglucozamin liên kết với axit Naxetylmuzamic bằng các liên kết 1,4-glucozit, thành tế bào bị phá hủy khi xử
lý bằng lizozim do các liên kết trên bị phá vỡ, màng nguyên sinh chất bao bọc
phần còn lại của tế bào tạo thành tế bào trần (Protoplast). Cấu trúc sợi của

3


thành tế bào bị mất đi khi xử lý bằng hỗn hợp ete, clorofooc và các dung mơi
hịa tan lipit [6]. Điều này chứng tỏ lớp ngoài thành tế bào cấu tạo từ các lipit.
Dưới lớp thành tế bào là màng tế bào có nguồn gốc từ hệ thống màng
sinh chất. Màng tế bào của xạ khuẩn có cấu tạo từ photpholipit và protein, dày
khoảng 30 nm, được cấu tạo theo mơ hình khảm láng. Hai lớp photpholipit
sắp xếp theo nguyên tắc đầu ưa nước quay ra ngoài và vào trong tế bào, đuôi

kị nước quay lại với nhau. Protein xen vào lớp photpholipit, có hai loại
protein của màng tế bào đó là protein rìa màng và protein xun màng.
Protein màng có các chức năng như vận chuyển, dẫn truyền, thô cảm [8]. Khi
tạo thành các vách ngăn, lớp protein ngoài của màng nguyên sinh gắn với
thành tế bào và khơng tham gia tạo thành vách ngăn. Các lớp cịn lại tạo thành
vách ngăn. Màng nguyên sinh chất có vai trị quan trọng trong q trình trao
đổi chất của tế bào (điều hòa sự hấp thụ các chất dinh dưỡng của tế bào) và
tham gia vào quá trình hình thành bào tử.
Phía trong màng nguyên sinh chất là mezoxom đây là phần màng tế bào
gấp nếp vào trong tế bào. Các thể này có dạng hình phiến hay hình ống. Vai
trị của thể mezoxom là làm tăng diện tích tiếp xúc của màng tế bào chất, và
do đó sẽ làm tăng hoạt tính enzyme, tăng vận chuyển điện tử,…
Tế bào chất của xạ khuẩn giống tế bào chất của vi khuẩn [8]. Tế bào
chất là khối keo bán lỏng, chứa khoảng 80-90% là nước. Thành phần chủ yếu
của nó là phức chất, lipoprotein. Thể keo của tế bào chất có tính dị thể (các
hạt keo có bản chất và kích thước khác nhau phân tán trong tế bào chất).
Trạng thái thể keo phụ thuộc vào điều kiện môi trường nuôi cấy và tuổi của tế
bào sống. Nhiệm vụ cơ bản của tế bào chất là chứa các cơ quan bên trong tế
bào, là nơi tổng hợp nhiều hợp chất của tế bào, tham gia vào quá trình trao đổi
chất của tế bào.
Các thể vùi trong tế bào chất của xạ khuẩn gồm các hạt polyphotphat
(có dạng hình cầu, bắt màu với thuốc nhuộm SoudanIII), các màu polysaccarit
(bắt màu với dung dịch Lugol), không bào, hạt voluntil. Tuy nhiên, tế bào
chất của xạ khuẩn khơng có ty thể [8].
4


1.1.3. Đặc điểm hình thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của xạ
khuẩn.
Trên môi trường đặc, xạ khuẩn phát triển thành khuẩn lạc. Tùy thuộc

vào từng loài và hoàn cảnh, khuẩn lạc có kích thước khác nhau. Khuẩn lạc xạ
khuẩn thường chắc, xù xì, dạng nhung tơ, dạng màng dẻo hay dạng vôi. Ở
môi trường lỏng, xạ khuẩn tạo thành hình bơng, khi già sẽ tạo thành kết tủa
lắng xuống [8].
Về cấu trúc, khuẩn lạc xạ khuẩn có 3 lớp. Lớp ngồi có các sợi bện
chặt, lớp giữa có cấu trúc tổ ong, lớp trong cùng có dạng khá xốp. Mỗi lớp có
hoạt tính sinh học khác nhau. Các sản phẩm trao đổi chất (chất kháng sinh,
enzyme, vitamine,…) được tích lũy ở mỗi lớp cũng khác nhau. Màu sắc
khuẩn lạc (màu khuẩn ty khí sinh) của các lồi xạ khuẩn cũng rất đa dạng.
Lồi có khuẩn lạc màu đỏ, lồi có khuẩn lạc màu da cam, lam, nâu, tím,… [6].
Tuy nhiên, màu sắc khuẩn lạc phụ thuộc vào từng loài xạ khuẩn và điều kiện
ngoại cảnh. Khuẩn ty cơ chất của xạ khuẩn có thể tiết ra mơi trường các chất
có sắc tố, thường có màu xanh, tím, hồng, vàng, nâu, đen. Có loại sắc tố tan
được trong nước, có loại tan được trong dung mơi hữu cơ.
Cấu trúc khuẩn lạc xạ khuẩn được phân biệt ở hướng sinh trưởng trong
và ngồi mặt mơi trường thạch tạo thành khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí
sinh. Khuẩn ty cơ chất ăn sâu vào môi trường để sử dụng nước và các chất
dinh dưỡng để tồn tại và phát triển. Khuẩn ty khí sinh phát triển ra ngồi
khơng khí, phần cuối các khuẩn ty này phát triển thành sợi bào tử. Ở nhiều
lồi xạ khuẩn, khuẩn ty khí sinh phát triển tạo thành nhiều vịng trịn đồng
tâm.
Thành phần hóa học của khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh cũng
không giống nhau. Khuẩn ty cơ chÊt không chứa lipit, cịn khuẩn ty khí sinh
lại chứa lipit [8]. Do đó, khuẩn ty khí sinh sẽ bắt màu khi bị nhuộm. Trong
khuẩn ty khí sinh, lượng axit nucleic nhiều hơn trong khuẩn ty cơ chất. Đồng
thời lượng enzyme trong khuẩn ty khí sinh cũng nhiều hơn, và hoạt tính của
các enzyme này cũng mạnh hơn [8].
5

Khuẩn ty của xạ khuẩn có dạng hệ sợi như nấm mốc nhưng mảnh hơn,
phân nhánh và khơng có vách ngăn [8].
Xạ khuẩn phát triển theo phương pháp mọc chồi phân nhánh, tế bào
phân chia theo kiểu amitoz (phân bào không tơ). Lỳc u, b mt si xut
hin cỏc mu lồi, mấu lồi lớn lên thành chồi, chồi phát triển thành sợi. Từ sợi
này, nhánh mới được hình thành. Nhân của xạ khuẩn sắp xếp đều đặn theo
chiều dài của khuẩn ty. Một đoạn khuẩn ty (mầm xạ khuẩn) hay một bào tử xạ
khuẩn khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ trương lên, sau 1-2 giờ sẽ xuất hiện quá
trình tổng hợp ARN, các gen cần thiết sẽ được nhân lên, protein được tổng
hợp và cứ như vậy, khuẩn ty được hình thành và phát triển [6].
1.1.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa.
Xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật dị dưỡng. Các loại đường, tinh bột,
rượu, axít hữu cơ, lipit, axit amin, protein và nhiều hợp chất hữu cơ khác là
nguồn cung cấp cacbon và năng lượng cho chúng. Nguồn nitơ vô cơ th-êng là
các muối nitrat, muối amôn,… nguồn nitơ hữu cơ là pepton, protein, cao ngô,
cao nấm men,… Khả năng đồng hóa mỗi chất ở mỗi loại xạ khuẩn là khác
nhau.
Đa số xạ khuẩn là vi sinh vật hiếu khí và ưa ẩm, một số ít ưa nhiệt [2].
Phần lớn xạ khuẩn phát triển tốt ở mơi trường có độ pH trung tính hay hơi
kiềm, nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là trong khoảng 28 oC – 30oC. Xạ
khuẩn khơng có giới tính [8].
Xạ khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật Gram dương. Tỷ lệ nucleotide
Guanine và Cytosine cao (>70%) [6]. Cơ thể xạ khuẩn không bền vững về
mặt di truyền, hay xảy ra sự sắp xếp lại trong phân tử ADN. Điều này đã tạo
ra tính đa dạng về hình thái của xạ khuẩn, tính kháng thuốc do xuất hiện các
dị vòng, sự tự nhân lên của các đoạn ADN.
1.1.5. Sự hình thành bào tử.
Bào tử được hình thành trên các nhánh phân hóa của khuẩn ty khí sinh
(cuống sinh bào tử). Cuống sinh bào tử có thể có dạng thẳng, dạng hơi cong
hay dạng lị xo. Cuống sinh bào tử dạng thẳng có thể là dài hay ngắn với các

6


dạng lơng cứng hoặc có thể thon lại, uốn cong hay kéo dài. Bào tử xạ khuẩn
hình thành trên suốt chiều dài của cuống sinh bào tử theo cách kết đoạn hay
cắt khúc. Bào tử xạ khuẩn có hình oval, hình cầu, hình trụ. Ở một số lồi xạ
khuẩn, bào tử của chúng hình thành các mấu lồi (dạng mụn cơm, dạng gai,
dạng lông)[6].
Theo cách kết đoạn, ban đầu, các hạt crômatin trong tế bào chất được
phân bố đều khắp cuống sinh bào tử theo một khoảng cách nhất định. Sau đó,
các tế bào chất co lại và bao quanh crômatin tạo thành một khối (tiền bào tử).
Tiền bào tử được bọc theo màng riêng và biến thành bào tử. Như vậy, mỗi
bào tử chứa một crômatin [8].
Theo cách cắt khúc, cuống sinh bào tử hình thành các vách ngăn ngang.
Các chất nhân được phân chia tạo thành các hạt crômatin. Các hạt crômatin
phân bố dọc theo cuống sinh bào tử. Tế bào chất bao quanh các hạt crômatin
này để tạo thành tiền bào tử. Sau đó, từ các tiền bào tử này, bào tử được hình
thành [8].
Quá trình hình thành bào tử của xạ khuẩn cũng phụ thuộc vào nhiệt độ,
độ ẩm, môi trường dinh dưỡng.
Chẳng hạn, khi Kalakoutski và Agre (1973) nghiên cứu 6 chủng S.
griseus, họ đã nhận thấy: muốn kích thích tạo thành khuẩn ty khí sinh thì cần
bổ sung vào mơi trường các chất pepton, glixerin và NaCl. Một số nhà khoa
học cũng cho rằng việc bổ sung CaCO3 và CaCl2 vào môi trường nuôi cấy xạ
khuẩn cũng sẽ kích thích sự hình thành bào tử của chúng. Tuy nhiên, lượng
các nguyên tố được bổ sung vào môi trường nuôi cấy cũng chỉ được trong
một giới hạn nhất định. Nếu môi trường quá giàu dinh dưỡng, quá trình hình
thành bào tử của xạ khuẩn thường sẽ bị kìm hãm.
Ở các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh chất kháng sinh thuộc chi
Streptomyces, khả năng sinh chất kháng sinh của chúng có mối quan hệ đến

sự hình thành bào tử. Nhiều trường hợp, khi bị kích thích hình thành bào tử,
hiệu suất sinh chất kháng sinh bị giảm đi. Khi nghiên cứu đột biến và chọn
chủng xạ khuẩn sản xuất oxytetraxiclin, streptomixin, người ta thấy nếu sự
7


hình thành bào tử kém thì khả năng tạo chất kháng sinh lại tăng lên. Đặc điểm
này của xạ khuẩn là rất quan trọng khi nghiên cứu chọn lọc chủng xạ khuẩn
sản xuất chất kháng sinh [6].
1.2. Phân loại xạ khuẩn.
1.2.1. Lịch sử phân loại xạ khuẩn.
Xạ khuẩn là những loại vi sinh vật có khả năng sản sinh ra nhiều chất
có hoạt tính sinh học như enzyme, vitamine, kháng sinh,…Những hoạt chất
này có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống xã hội cũng
như trong nền kinh tế quốc dân. Trong y học, chúng có thể dùng để chữa hay
phòng chống bệnh cho con người; trong chăn nuôi, chúng cũng được sử dụng
để trị bệnh cho vật nuôi; trong trồng trọt, chúng là tác nhân phòng trừ và
chống lại các dịch hại cho cây trồng; trong công nghiệp thực phẩm, chúng lại
là chất bảo quản, làm tăng thời hạn sử dụng lâu dài cho thực phẩm đóng
hộp,…và chúng cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác. Chính vì
những tác dụng to lớn của xạ khuẩn và các hoạt chất do chúng sinh ra nên xạ
khuẩn đã được nhiều nhà khoa học quan tâm, chú ý đến. Họ là những nhà
khoa học của nhiều lĩnh vực như vi sinh học, sinh hóa học, di truyền học,…
Được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học thông qua nhiều cơng trình nghiên
cứu, nhiều thí nghiệm, nhiều chủng xạ khuẩn đã được phát hiện ra.
Những loài xạ khuẩn được tìm ra sớm nhất là Actinomyces hart (1870),
các lồi xạ khuẩn kị khí Actinomyces israeli (1889). Tuy nhiên, khi đó chưa
có những phương pháp có thể bảo quản chủng giống lâu dài, nhiều chủng đã
bị thất lạc. Do vậy, những chủng cịn có thể lưu lại được biết sớm nhất là các
chủng mà Waksman đã tìm ra.

Tuy nhiên, cùng với thời gian, số lượng xạ khuẩn được phát hiện và
phân lập ra ngày càng nhiều. Tình trạng lẫn lộn giữa các loài mới được phát
hiện với các loài đã phát hiện trước rất phức tạp. Xuất phát từ tình hình thực
tế đó, các nhà khoa học, trong q trình nghiên cứu của mình, đã cố gằng sắp
xếp và tìm ra những khóa phân loại theo ý mình để tạo điều kiện thuận lợi cho
công tác nghiên cứu.
8


Năm 1914, lần đầu tiên, Krainski đã đưa ra các chỉ tiêu cho việc phân
loại các loài khác nhau. Nguyên tắc phân loại của ông là coi trọng đặc điểm
sinh lý. Từ đó, ơng đã phân loại được 17 chủng thuộc chi Actinomyces.
Waksman (1919) lại coi đặc điểm hình thái của bào tử là quan trọng của các
cá thể, và ông cũng đã đưa ra những dạng trung gian trong mơ tả phân loại
của mình. Năm 1953, Baldacci và cộng sự cơng bố khóa phân loại chi
Streptomyces dựa trên mầu sắc khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất, và một
số đặc điểm trung gian khác. 1943, Waksman và Henrici đưa ra hệ thống phân
loại mới, đến năm 1961 thì sửa đổi lại. Trong hệ thống này, xạ khuẩn được
chia thành 3 họ, chia nhỏ thành 10 chi. Krassinikov đã đưa ra hệ thống phân
loại của mình vào năm 1970. Trong đó, xạ khuẩn được chia thành 6 họ, gồm
26 chi. Năm 1957, Gauze cùng với các cộng sự của mình đã cơng bố một hệ
thống phân loại mới. Hệ thống này dựa vào màu sắc khuẩn ty khí sinh, khuẩn
ty cơ chất, hình dạng bào tử và cuống sinh bào tử. Nhờ sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật, nhiều phương pháp mới đã được øng dụng để tìm ra các lồi xạ
khuẩn mới nhằm phát triển cơng nghệ sản xuất chất kháng sinh. Cùng với nó,
số lượng hệ thống phân loại xạ khuẩn ngày càng nhiều lên: Praceser (1968),
Arai (1969), Küster (1972), Pridham (1974), Nonomura (1974), Szabó
(1975),…
Ngày nay, sự phát triển của sinh học phân tử cũng đã làm thay đổi về
cách phân loại. Chẳng hạn, chi Norcadia được các nhà phân loại đánh giá là

dị nhân (heterogeneous). Do đó, về mặt di truyền, họ đã xếp lồi Norcadia
mediterranci sinh rifamixin vào chi Streptomyces và có tên mới là S.
mediterranci. Nhờ sự phát triển của khoa học máy tính, phương pháp phân
loại số được sử dụng để có khả năng phân loại nhanh và chính xác về di
truyền phân tử, đồng thời cũng đưa thêm các đặc điểm phân loại và phát sinh
chủng loại vào. Tuy nhiên, phương pháp chủ yếu dùng trong phân loại xạ
khuẩn vẫn là dựa vào các đặc điểm hình thái, tính chất ni cấy, đặc điểm
sinh lý-sinh hóa, miễn dịch, sinh học phân tử.
Trước đây, vị trí phân loại của xạ khuẩn luôn là câu hỏi gây nhiều tranh
9


luận giữa các nhà vi sinh vật học, do nó vừa có những đặc điểm giống vi
khuẩn vừa có những đặc điểm giống nấm. Tuy nhiên, đến nay xạ khuẩn đã
được chứng minh là vi khuẩn với những bằng chứng sau đây [2]:
1. Một số xạ khuẩn như các loài thuộc chi Actinomyces và Norcadia rất giống
với các loài vi khuẩn thuộc chi Lactobacilus và Corynebacterium.
2. Xạ khuẩn giống vi khuẩn ở chỗ khơng có nhân thật, chúng chỉ chứa chất
nhiễm sắc phân bố dọc theo các sợi hoặc các tế bào.
3. Đường kính của khuẩn ty xạ khuẩn và bào tử giống với ở vi khuẩn. Đồng
thời khuẩn ty xạ khuẩn thường không chứa vách ngăn.
4. Xạ khuẩn là đích tấn cơng của các thực khuẩn thể giống như ở vi khuẩn
trong khi đó nấm khơng bị tấn cơng bởi các thực khuẩn thể .
5. Xạ khuẩn thường nhạy cảm với các kháng sinh có tác dụng lên vi khuẩn,
nhưng lại thường kháng với những kháng sinh tác dụng lên nấm như các
polyen.
6. Xạ khuẩn không chứa chất chitin, chất có mặt trong sợi và bào tử của nhiều
lồi nấm, mà khơng có ở vi khuẩn. Đồng thời, giống như ở phần lớn vi khuẩn,
xạ khuẩn không chứa cellulose.
7. Tương tự với vi khuẩn, xạ khuẩn nhạy cảm với phản ứng acid của mơi

trường, đặc điểm này khơng có ở nấm.
8. Các đặc điểm về sợi và nang bào tử kín (sporangium) của chi Actinoplanes
cho thấy có thể chi này là cầu nối giữa vi khuẩn và các nấm bậc thấp.
1.2.2. Theo đặc điểm hình thái và tính chất ni cấy.
Dựa vào đặc điểm hình thái, người ta chia xạ khuẩn thành 4 nhóm
chính:
1. Nhóm xạ khuẩn mang bào tử rõ rệt
Nhóm này có đặc trưng là sinh sản bằng bào tử và phân hóa thành khuẩn ty
khí sinh và khuẩn ty cơ chất.
2. Nhóm xạ khuẩn có các bào tử nang.
Đặc trưng của nhóm xạ khuẩn này là khuẩn ty phân chia theo các hướng
vng góc với nhau.
10


3. Nhóm xạ khuẩn dạng Norcadia.
Nhóm này sinh sản bằng cách phân đốt khuẩn ty.
4. Nhóm xạ khuẩn tương tự Corynebacter và dạng cầu.
Tế bào của nhóm xạ khuẩn này có dạng hình chữ V, T hay dạng cầu.
Thơng thường, chúng khơng có khuẩn ty.
Ngồi đặc điểm hình thái của xạ khuẩn, đặc tính ni cấy của xạ khuẩn
cũng được dùng làm tiêu chuẩn để phân loại. Đó là màu sắc khuẩn lạc xạ
khuẩn, màu sắc khuẩn ty, sự hình thành sắc tố tan trong q trình ni cấy xạ
khuẩn. Gauze đã cho rằng, màu sắc của khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất
có vai trị quan trọng để phân chia các loài của Actinomyces. Sự tạo thành sắc
tố melanin cũng được coi là một trong các tiêu chuẩn phân loại xạ khuẩn.
Waksman đã chia Actinomyces thành các nhóm melanin dương tính và
melanin âm tính [1].
Việc phân loại xạ khuẩn theo đặc điểm hình thái thường có hiệu quả
khơng cao. Bởi vì, cùng một lồi xạ khuẩn có thể có các biểu hiện hình thái

khác nhau do biến dị tự nhiên. Những lồi khác nhau cũng có thể có hình thái
giống nhau. Do vậy, để chính xác hơn trong việc phân loại xạ khuẩn, người ta
bổ sung thêm một số tính chất khác như đặc điểm sinh lý, sinh hóa,…
1.2.3. Theo đặc điểm hóa học.
Phân loại theo đặc điểm hóa học là một phương pháp có hiệu quả thơng
qua việc định tính và định lượng các thành phần hóa học của tế bào vi sinh
vật, dựa vào các đặc điểm:
- Kiểu thành tế bào: dựa trên cơ sở phân tích axít amin trong thành
phần peptit và đường trong thành tế bào hay các polysaccarit gắn vào thành tế
bào.
- Kiểu peptidoglycan: dựa vào thành phần và cấu trúc của mạch
tetrapeptit của peptidoglycan , của cầu nối peptit và cách liên kết giữa các mắt
xích của peptidoglycan .
Steiner (1974) đã chia các peptidoglycan thành hai nhóm cơ bản A và
B. Nhóm A gồm các peptidoglycan có liên kết chéo giữa hai mạch tetrapeptit
11


qua axit diaminopimelic ở vị trí thứ 3 và thứ 4. Nhóm B gồm các phân tử hình
thành liên kết chéo qua nhóm cacboxyl của pentaglixin và alanin tại vị trí 2 và
4. Ngồi ra, sự khác nhau về axit ở vị trí 3 của chuỗi peptidoglycan có kí hiệu
A1, A2,…cũng được kể đến.
- Axit mycolic: là các phân tử có mạch dài phân nhánh thuộc chi
Norcadia, Rhodococus, Mycobacterium, Corynebacter. Đặc điểm này là yếu
tố cơ bản cho việc phân loại xạ khuẩn thuộc các chi trên.
- Axit béo: thường sử dụng trong phân loại là axit béo bão hòa mạch
thẳng và khơng bão hịa mạch phân nhánh kiểu iso- và enteiso được metyl hóa
ở nguyên tử cacbon thứ 10.
- Menaquinon: xạ khuẩn giống vi khuẩn nhóm Gram (+) là tổng hợp
menaquinon và dimetylmenaquinon, khơng tổng hợp ubiquinon.

- Photpholipit: có 5 loại photpholipit (PI, PII, PIII, PIV, PV) có thành
phần đặc trưng và có ý nghĩa trong phân loại xạ khuẩn.
1.2.4. Theo đặc điểm sinh lý, sinh hóa.
Người ta phân loại xạ khuẩn theo đặc điểm này là dựa vào các tiêu chí
như khả năng đồng hóa các nguồn cacbon và nitơ, nhu cầu các chất kích thích
sinh trưởng, khả năng biến đổi các chất khác nhau nhờ hệ thống enzyme, mối
quan hệ với pH, nhiệt độ, khả năng chịu đựng đối với các điều kiện của môi
trường: khả năng chịu muối,…; mối quan hệ đối với các chất kìm hãm sinh
trưởng, phát triển khác nhau, tính đối kháng và nhạy cảm với chất kháng sinh,
khả năng tạo thành chất kháng sinh và các sản phẩm trao đổi chất đặc trưng
khác của xạ khuẩn.
Tuy nhiên, phần lớn các đặc điểm sinh lý, sinh hóa và đặc điểm ni
cấy của xạ khuẩn dễ bị biến động. Do vậy, giá trị trong việc phân loại của nó
là khơng cao (Hopwood- 1975).
1.2.5. Theo phân loại số.
Phương pháp này được sử dụng để khắc phục tính khơng ổn định và
biến dị cao của xạ khuẩn. Phân loại số đã được Williams và các cộng sự sử
dụng để phân loại chi Streptomyces và các chi có quan hệ gần gũi. Cơ sở của
12


phương pháp này là dựa vào sự đánh giá về số lượng mức độ giống nhau giữa
các vi sinh vật theo một số lớn các đặc điểm như đặc điểm hình thái, sinh lý,
sinh hóa,… của xạ khuẩn.
Cơng thức tính hệ số giống nhau S giữa 2 chủng được Sneath đề xuất:
%S

Ns
Ns

100
Nd

Ns: tổng số các đặc điểm dương tính của 2 chủng so sánh.
Nd: tổng số các đặc điểm dương tính của chủng này và âm tính của
chủng kia.
Tác giả Sokal và Mitchener lại đề nghị công thức sau:
ns+ + nsSA-B =
ns+ +ns- + nd
Trong đó:
SA-B: Mức độ giống nhau giữa hai cá thể A và B
ns+ Số các tính trạng giống nhau
ns-: Số các tính trạng đối ngược nhau
nd: Số các tính trạng sai khác nhau
Kết quả phân tích số được biểu diễn bằng sơ đồ nhánh. Trên sơ đồ này,
tùy theo mức độ giống nhau, các chủng xạ khuẩn được nhóm thành từng cụm.
Từ đó, nhờ thuật tốn, các chủng xạ khuẩn chưa biết sẽ được xác định.
1.2.6. Theo sự phát sinh chủng loại.
Nhờ sự sắp xếp lại phát sinh chủng loại của sinh vật mà xác định được
hệ thống phân loại gần tự nhiên hơn. Các nghiên cứu ở mức độ di truyền học
và di truyền biểu sinh (epigenetic) nhằm mục đích xây dựng một cây phát
sinh chủng loại bằng cách tiến hành so sánh các cao phân tử ADN, ARN và
protein. Quan trọng nhất là thứ tự sắp xếp oligonucleotit của ARNr 16S. 3
phương pháp thường dùng là lai ADN, lai ARN và phân tích ARNr 16S. Lai
axit nucleic là phương pháp xem xét sự đồng nhất chung về sự sắp xếp của
chuỗi nucleotit. Kết quả được biểu hiện bằng số phần trăm sự đồng nhất. Phân
13


tích ARNr 16S để liệt kê thứ tự các nucleotit đặc trưng của cá thể và so sánh

với bảng liệt kê của cơ thể khác để xác định mức độ giống nhau giữa chúng.
1.2.7. Phân loại theo Chương trình xạ khuẩn quốc tế (ISP)
Chương trình xạ khuẩn quốc tế (ISP) được bắt đầu từ năm 1963, quy tụ
các nhà khoa học từ hơn 40 phịng thí nghiệm của 18 quốc gia trên thế giới.
Lần đầu tiên, một bộ các tiêu chuẩn phân loại xạ khuẩn đến loài được đưa ra.
Các tiêu chuẩn này được hiểu và giải thích như nhau ở các nhà nghiên cứu
của các nước khác nhau trong cùng một điều kiện (đến một mức độ nào đó).
Các tiêu chuẩn và phương pháp miêu tả loài theo ISP như sau:
-

Mầu khuẩn ty khí sinh (sau khi sinh bào tử).

-

Hình thái cuống sinh bào tử ,

-

Sự hình thành melanin,

-

Sự hình thành sắc tố hịa tan,

-

Màu khuẩn ty cơ chất,

-

Sử dụng các nguồn hydrat cacbon.
Bốn tiêu chuẩn đầu được gọi là “nhóm thứ nhất”, cịn sự tạo thành sắc

tố hịa tan và đồng hóa các loại đường là “nhóm thứ cấp”.
1.3. Một số sản phẩm trao đổi chất quan trọng của xạ khuẩn.
1.3.1. Kháng sinh và cơ chế hình thành chất kháng sinh của vi sinh vật.
Trong tự nhiên (môi trường sống), sự sinh tồn và phát triển của các cá
thể sống phụ thuộc rất chặt chẽ vào các nguồn thức ăn và mối quan hệ giữa
chúng với nhau. Các vi sinh vật cũng khơng nằm ngồi qui luật đó. Do đó, để
tồn tại được, chúng ln ln phải đấu tranh giành nguồn thức ăn, không gian
phát triển, oxy,… và nói chung vì tất cả những gì cần thiết cho sự phát triển
của chúng. Pasteur đã khẳng định mối quan hệ đối kháng giữa các vi sinh vật
là hiện tượng phổ biến. Trong tiến hóa, tính đối kháng là cơ chế bảo vệ mới
trong đấu tranh sinh tồn của vi sinh vật trong quần thể. Hiện tượng đối kháng
là loại vi sinh vật này kiềm chế hoặc vơ hiệu hóa khả năng sinh trưởng, phát
triển của các vi sinh vật khác. Nó liên quan chặt chẽ với đấu tranh sinh tồn, là

14


nhân tố giúp đỡ xác định khả năng biến dị và liên quan đến loài của vi sinh
vật.
Một trong những thể hiện của tính đối kháng là khả năng sinh chất
kháng sinh của vi sinh vật. Để có thể tồn tại, sinh trưởng và phát triển được
thuận lợi hơn, một loại vi sinh vật nào đó sẽ đưa ra sản phẩm trao đổi chất của
mình nhằm tạo ra điều kiện không thuận lợi cho sự phát triển của các loại sinh
vật khác. Các sản phẩm này được gọi chung là chất kháng sinh. Chất kháng
sinh có nhiều định nghĩa khác nhau. Theo Semiakin và Khokhlov, chất kháng
sinh là tất cả các sản phẩm trao đổi chất của cơ thể sống có tác dụng ức chế và
tiêu diệt các vi sinh vật khác (vi khuẩn, virut, protozoa, tế bào ung thư,…)

một cách chọn lọc, ngay cả ở nồng độ thấp.
Nhiều nhà khoa học đã đưa ra các giả thuyết về sự hình thành các chất
kháng sinh từ vi sinh vật. Có 2 giả thuyết về sự tạo thành chất kháng sinh.
Theo giả thuyết thứ nhất, sự tạo thành chất kháng sinh như là một đặc
tính đặc biệt trong sự trao đổi chất của vi sinh vật. Nó gắn chặt và tồn tại
trong suốt q trình tiêu hóa. Sự tạo thành và tách chất kháng sinh ra ngồi
mơi trường sống hoặc sau khi chúng bị chết có thể là một hiện tượng để tồn
tại [3]. Những nhà khoa học ủng hộ giả thuyết này là Красилников, Gauze,
Grosdar.
Theo giả thuyết thứ hai, các chất kháng sinh được tạo thành do vi sinh
vật là một đặc tính ngẫu nhiên. Nó hồn tồn phụ thuộc vào điều kiện ni
cấy. Nó chỉ xảy ra trong những điều kiện nhất định và khơng liên quan gì đến
tiêu hóa. Cơ sở của giả thuyết này là khơng phải mọi vi sinh vật đều có thể
sinh ra chất kháng sinh và các chất kháng sinh đều dễ bị phân hủy, đồng thời
bị mất khả năng đối kháng.Waksman là nhà khoa học đại diện cho giả thuyết
này [3].
1.3.2. Phân lập xạ khuẩn sinh chất kháng sinh từ tự nhiên.
Để phân lập được các chủng xạ khuẩn sinh chất kháng sinh từ tự nhiên,
ta cần tuân theo một qui trình tuyển chọn nhất định và có hệ thống. Các bước
cần thiết để phân lập và tuyển chọn chủng xạ khuẩn sinh chất kháng sinh :
15


1) Thu các mẫu đất, bùn, nước,…từ các môi trường khác nhau. Tách lấy các
chủng xạ khuẩn thuần khiết.
2) Thử khả năng ức chế hay tiêu diệt các vi sinh vật kiểm định của các chủng
thuần khiết.
3) Chọn lấy các chủng có hoạt tính kháng khuẩn để nghiên cứu tiếp: lên men,
tách chiết và thử hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng sinh.
4) Thử độc tính và hoạt phổ kháng khuẩn của chất kháng sinh.

5) Nếu chất kháng sinh là loại cần tìm thì lên men với lượng lớn, tinh chế và
thu hồi chúng.
6) Xác định tính chất hóa lý và sinh học. Làm lại các thí nghiệm nếu chất
kháng sinh đạt yêu cầu.
Các chất kháng sinh nhất thiết không độc với người và gia súc.
1.3.3. Các nhóm chất kháng sinh chính có nguồn gốc từ xạ khuẩn.
Mỗi loại chất kháng sinh khác nhau thì phổ kháng khuẩn của chúng
cũng khác nhau. Loại ức chế được các vi khuẩn Gram(+), loại chỉ ức chế được
vi khuẩn Gram(-), có loại thì có thể ức chế được cả vi khuẩn Gram(+), Gram() và cả nấm men, nấm mốc. Phổ kháng khuẩn của chất kháng sinh cũng được
coi là một yếu tố dùng để phân loại xạ khuẩn.
Phân loại các chất kháng sinh.
1. Nhóm β-lactam
Các chất kháng sinh thuộc nhóm này đều chứa vòng β-lactam đặc trưng
gồm 3 nguyên tử cacbon và 1 nguyên tử nitơ.
- Penixilin: nhân cấu trúc là axit 6-aminopenixilic. Có nhiều loại
penixilin khác nhau. Sự khác nhau này là ở nhánh bên.
- Monobactam: do loài vi khuẩn Chromobacterium violaceum thuộc
nhóm Gram(+) sinh ra. Chất kháng sinh tiêu biểu là Aztreonom có khả
năng ức chế vi khuẩn Gram(-).
- Xephalosporin: nhân cấu trúc là axit 7- aminoxephalosporanic, do các
loài thuộc chi Acremonium sinh ra.

16