Bài giảng Vi sinh vật đại cương: Chương 4 Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến vi sinh vật, cung cấp cho người học những kiến thức như: Ảnh hưởng của các nhân tố vật lý; ảnh hưởng của các nhân tố hóa học; ảnh hưởng của các yếu tố sinh học;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1Chương IV
Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến
vi sinh vật
1
4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ VẬT LÝ
• Hoạt độ của nước
activity)
• AW<0,6: vsv ngừng hoạt động
VSV chịu áp (osmo-tolerant organisms): các nấm chịu hạn
4.1.1 Độ ẩm
2
3
- Nếu VSV sống trong trạng thái khô, tế bào có thể bị chết do
có hiện tượng loại nước ra khỏi tế bào.
- Sự đề kháng của VSV với trạng thái khô phụ thuộc vào:
• Nguồn gốc VSV : VSV trong không khí chịu khô tốt hơn VSV trong đất và trong nước.
• Loại hình VSV : Sự đề kháng với trạng thái khô của các nhóm xạ khuẩn, nấm mốc, vi khuẩn sinh bào tử là tốt nhất
• Trạng thái tế bào: Tế bào già, tế bào có nha bào đề kháng tốt hơn tế bào non và không có nha bào.
Ứng dụng : -Trong bảo quản thực phẩm
- Nguyên liệu sx thức ăn gia súc (phơi nắng, sấy khô,…)
4
4.1.2 Nhiệt độ
• VSV có thể sinh trưởng trong phạm vi từ nhiệt độ thấp nhất
- tối thiểu (minimum) tới nhiệt độ cao nhất - cực đại
(maximum)
• Mức nhiệt độ mà VSV đạt tốc độ sinh trưởng lớn nhất –
nhiệt độ tối thích (optinum): Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng.
• Căn cứ vào giới hạn nhiệt độ sinh trưởng có thể phân ra 4
nhóm:
- nhóm VSV ưa lạnh (psychrophiles)
- nhóm ưa ấm (mesophiles)
- nhóm ưa nhiệt (thermophiles)
- nhóm chịu nhiệt (hyperthermophiles)
Trang 2• Nhiệt độ <0 o C sẽ làm ngừng quá trình sinh trưởng phát
triển của VSV do các phản ứng trao đổi bị ngừng.
• Sự đề kháng của VSV đối với nhiệt độ thấp phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như: Loại vsv, trạng thái sinh lý, thành phần
môi trường
Nhiệt độ cao
Nhiệt độ cao >65 o C sẽ gây tác hại cho VSV và ở nhiệt độ
100 o C hoặc hơn VSV sẽ bị tiêu diệt gần hết trong một thời
gian nhất định do nhiệt độ cao biến tính protein, bất
hoạt enzyme màng tế bào bị phá huỷ hoặc có thể tế bào
bị đốt cháy toàn bộ.
• Tác dụng của nhiệt độ với VSV phụ thuộc vào các nhân tố
khác như thời gian tác động, sức chịu nhiệt của VSV.
Đây là cơ sở cho việc xác định biện pháp khử trùng nhiệt độ
Ứng dụng: Khử trùng bằng nhiệt độ
Khử trùng bằng nhiệt độ khô
- Đốt: khử trùng vật liệu không cháy hoặc không cần dùng
lại như que cấy, dao, kéo, xác chết, bông băng.
- Sấy khô: Dùng khử trùng các vật liệu không bị biến chất
hoặc cháy ở nhiệt độ cao như dụng cụ thuỷ tinh, dao, kéo, chất bột Nhiệt độ sấy tiệt trùng dụng cụ 150 - 160 o C/ 2 giờ
Khử trùng nhiệt ướt
•Khử trùng Pasteur: sử dụng nhiệt độ : 63 - 65o C/30 phút hoặc
72 - 74 o C/15 giây
Dùng để khử trùng sữa, dịch quả, rau, thực phẩm.
•Đun sôi: đun sôi trực tiếp trong 30 phút - 1 giờ
Khử trùng dao, kéo, panh kẹp…
8
•Hấp hơi nước cách quãng: Dùng khử trùng môi trường dễ bị
hỏng khi hấp ở nhiệt độ cao hơn như môi trường có huyết
thanh, lòng trắng trứng, sinh tố, đường
Hấp 3 lần bằng hơi nước 100 o C, mỗi lần 30 phút đến 1 giờ
cách nhau 24 giờ Sau mỗi lần để môi trường ở nhiệt độ thích
hợp.
•Khử trùng bằng hơi nước cao áp (autoclave ): hấp ở các thiết
bị có áp lực cao Nhiệt độ tỷ lệ thuận với áp lực trong nồi hấp.
Hiệu quả cao do làm biến tính nhanh protein hơn nhiệt khô.
Khử trùng ở nhiệt độ 121 o C/ 1-2 atm/30-15 phút.
Tất cả các vsv kể cả bào tử đều bị tiêu diệt
• Ứng dụng khí nóng, nước nóng để cọ rửa, khử trùng sàn
chuồng trại, khu vắt sữa….
9
4.1.3 Áp suất thẩm thấu
Nồng độ chất tan trong dung dịch mà VSV tồn tại quyết định thẩm áp.
Phần lớn vi khuẩn sinh trưởng thích ứng ở môi trường có nồng độ muối <2% và đường 20-30%.
Nếu nồng độ muối, đường thấp sẽ tạo cho môi trường
có thẩm áp thấp MT nhược trương làm cho tế bào VSV bị trương sinh chất do hút nước nhiều.
Trong môi trường ưu trương (nồng độ muối 15 - 20%
hoặc đường 50 - 80% sẽ tạo thẩm áp khoảng 100 atm) thì tế bào sẽ bị co sinh chất do mất nước, tế bào bị khô sinh lý và sẽ bị chết nếu kéo dài thời gian.
10
• Một số VSV thích ứng ở nồng độ muối, đường cao
được gọi là các VSV ưa thẩm áp như các VSV sống
trong biển, mỏ muối và các sản phẩm ướp muối
đường.
VSV chịu mặn (Halophiles):
- mức độ nhẹ : 1-6 % NaCl
- Trung bình : 6-15 % NaCl
- Chịu mặn cực đoan: 15 – 30% NaCl
hoa quả, muối dưa cà…); các sản phẩm chăn nuôi
(muối thịt, trứng, cá)
+ Sử dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi: ủ chua,
bảo quản cá sx bột cá
Các VSV khác bị mất nước
11
4.1.4 Các tia bức xạ
• Anh sáng mặt trời, tia tử ngoại, tia X, tia α, β, gamma.
• Tác dụng của các tia phụ thuộc vào mức năng lượng của chúng mà năng lượng bức xạ lại tỷ lệ nghịch với chiều dài bước sóng của tia; Vì vậy các
tia có chiều dài bước sóng càng nhỏ thì năng lượng của nó càng lớn, tác dụng của nó càng mạnh và ngược lại .
• Trừ một số nhóm có khả năng quang hợp (vi khuẩn phân giải lưu huỳnh, tảo ) còn đa số VSV có thể
bị ánh sáng mặt trời ức chế sinh trưởng hoặc tiêu diệt.
• Sự tác động của ánh sáng bị giảm đi khi VSV có sắc
Trang 3b.Tia tử ngoại (tia cực tím - UV )
• Là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X, nằm trong khoảng từ 10 nm - 400 nm.
• Tác dụng của tia tử ngoại có thể là gây kìm hãm sinh trưởng, đột biến gen và gây ức chế đối với VSV
Tác dụng của tia tử ngoại phụ thuộc vào:
• Chiều dài bước sóng: 100÷280 nm (254nm)
• Liều lượng và thời gian chiếu tia
• Loại hình vi sinh vật: VSV có nha bào hay sắc tố (nấm mốc) đề kháng mạnh.
• Trạng thái môi trường: môi trường có mặt cystine, hợp chất có chứa
SH sẽ hạn chế tác dụng do các hợp chất này hấp thụ tia tử ngoại Ứng dụng: Đèn tử ngoại (Ultraviolet (UV)-lamp) được sử dụng để khử trùng không khí, nước, thức ăn…;
Được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y tế, bảo quản/chế biến thực phẩm, sinh học…
Năng lượng UV có thể tiêu diệt hiệu quả vsv ô nhiễm: vi khuẩn, nấm
Ứng dụng: Khử trùng bằng tia tử ngoại
15
4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ HÓA HỌC
4.2.1 Độ pH
• pH/[H + ] cần cho sự hoạt động của nhiều enzyme và H + , có ảnh hưởng đến điện tích bề mặt và đến mức độ điện ly của muối khoáng do đó ảnh hưởng đến sự thẩm thấu, trao đổi chất qua màng tế bào.
• Giới hạn chung của pH đối với sự sinh trưởng của VSV
là từ 3 - 11
• Nhóm ưa trung tính (pH 6-8)
• Nhóm ưa axit (pH 0-5,5)
• Nhóm ưa kiềm (pH 8,5-11)
16
-pH thích hợp cho sinh trưởng của một số nhóm vsv:
+ Vi khuẩn: 6,8-7,2
+ Nấm men: 4,0-4,5
+ Nấm mốc: 3,0-3,5
+ Cổ khuẩn, Bacillus licheniformis (protease, lipase
chất tẩy rửa): 9-10
-pH nội bào khoảng 7,0 thay đổi phụ thuộc vào pH ngoại
bào
- pH làm thay đổi tính thấm của màng, phá hủy màng TB
biến tính protein ADN bị phá hủy TB chết
- MT nuôi cấy vsv cần phải bổ sung dung dịch đệm vào môi
trường để ngăn cản sự dịch chuyển pH.
Ứng dụng trong chăn nuôi: ủ chua thức ăn thô xanh cho
gia súc nhai lại
17
4.2.2 Không khí
• Oxy là chất có vai trò quan trọng trong sinh trưởng của VSV.
• Vi sinh vật hiếu khí tuyệt đối:bình thường cần có oxy để sinh trưởng và có thể sinh trưởng trong khí quyển chuẩn chứa 21% O2 (Pseudomonas, nấm, phần lớn tảo…)
• Vi sinh vật tuỳ tiện:là các VSV có thể sinh trưởng trong môi trường có đủ hoặc thiếu O2, có hoặc không có O2 Trong điều kiện không có O2 chúng chuyển sang phương thức thu năng lượng bằng lên men.
• Vi sinh vật kỵ khí:không thể sinh trưởng trong môi trường
có O2 do các phân tử O2 - (gốc superoxide tự do) sinh ra trong quá trình oxy hóa + H + H 2 O 2 (hydrogen peroxide), OH- (gốc hydroxyl) oxy hóa mạnh gây tổn hại cho TB.
18
Trang 44.2.3 Thế oxy hoá khử
• Mức độ oxy hoá khử nói một cách khác là mức độ thoáng khí
của môi trường có quan hệ chặt chẽ với hoạt động sống của
VSV, được biểu thị bằng trị số rH2.
rH2 = - log (H2)
- H2: Nồng độ nguyên tử H trong dung dịch hay khí quyển.
- rH2 có quan hệ chặt chẽ với nồng độ ion hydro - độ pH.
Trong môi trường bão hoà hydro rH2 = 0, bão hoà oxy rH2 =
41.
• Hầu hết các VSV không thích ứng ở rH2 > 30.
• Nhóm VSV hô hấp hiếu khí: có thể tồn tại trong môi trường
có thế oxy hóa khử cao (rH2 =10 – 30)
• Nhóm VSV hô hấp kỵ khí: tồn tại trong môi trường có thế
oxy hóa khử thấp (rH2 = 8 – 10)
• VSV kỵ khí hoặc hiếu khí tuỳ tiện thích ứng ở rH2 = 0 - 30
19
a Nhóm axit
•Tác dụng khử trùng của axit là ion H + quyết định Nhưng tác động mạnh hay yếu còn phụ thuộc vào một số yếu tố:
- Nồng độ ion H + và độ pH: Các axit mạnh có nồng độ ion H + lớn như HCl, H 2 SO 4 có tính sát trùng mạnh hơn các axit yếu như axit lactic, axetic.
- Tốc độ phân ly của axit: Hai axit HCl và H 2 SO 4 có nồng độ ion H +
như nhau nhưng tốc độ phân ly của HCl cao hơn H 2 SO 4 nên có tác dụng mạnh hơn.
•Hạn chế sử dụng axit vô cơ vì đặc điểm ăn mòn
b Nhóm kiềm
•Tác dụng sát trùng do ion OH - nhưng OH - kém độc hơn H +
•Các loại kiềm có độc với vi khuẩn: KOH, NaOH, NH 4 OH, Ba(OH) 2
4.2.4 Các chất khử trùng, tiêu độc có nguồn gốc hóa học
20
NaOH (Lye, soda lye): Thâm nhập vào các phân tử bám
dính, vi sinh vật, làm tan chúng hoặc biến đổi chúng.
• Có khả năng tiêu diệt hầu hết các VK gây bệnh thông
thường, virus (dịch tả heo, FMD)
• Nồng độ đâm đặc (5%) tiêu diệt được bào tử nhiệt thán.
• Dung dịch loãng 0,4-0,8 % dùng sát trùng dụng cụ (máng
ăn, xô, cuốc xẻng )
• Dung dịch 2%: khử trùng nền, sàn, tường, rãnh phân,
đường đi, xe chở gia súc, hố tiêu độc
21
CaO (Vôi bột -lime, quicklime)
•Hút ẩm (H 2 O) và CO 2 trong không khí tạo Ca(OH) 2 và sinh nhiệt, nếu để lâu ngoài không khí thì CaO tác dụng với CO 2 tạo CaCO 3
(trơ không còn tác dụng nữa)
•Không có tác dụng trên bào tử nhiệt thán và Clostridium
•Sử dụng để rắc trên sàn, nền xi măng, đất Khi dùng nên chú ý có thể gây khô da và móng thú
Ca(OH) 2 Vôi tôi
Chứa tối thiểu 0,14g/100 ml nước vôi sữa, dễ tan trong nước nóng
Dung dịch đã pha cần đậy kỹ tránh tạo váng trên bề mặt làm trầm hiện Ca dưới đáy
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3
Dung dịch 10-20% dùng sát trùng chuồng trại; Quét tường, gốc
c Halogen và các hợp chất của nó
Clo (Cl 2 ) : Tác dụng khử khuẩn của clo và hợp chất của nó là nhờ sự
oxy hóa khử
Các hóa chất có chứa Clo thường sử dụng bao gồm:
- Cloramin B hàm lượng 25 – 30% clo hoạt tính ; Cloramin T
- Canxi hypocloride (Clorua vôi); Bột Natri dichloroisocianurate
- Nước Javen (Natri hypocloride hoặc Kali hyphocloride).
Ứng dụng: rửa sàn, dụng cụ vắt sữa, rửa vết thương….
Iot (I 2 )
Iot là tác nhân oxi hóa mạnh làm bất hoạt enzyme do iot kết hợp với
thành phần tirozin.
Iot hòa tan trong cồn và trong dung dịch của KI hoặc NaI I ở dạng
liên kết có tác dụng diệt khuẩn mạnh nhưng không gây kích thích
sát trùng da nơi sắp phẫu thuật, nơi tiêm, thiến, cắt rốn, rửa vết
thương…
23
d Phenol và các dẫn xuất
• Phenol và các dẫn xuất của nó là cresol, lysol với nồng độ thích đáng trong dung dịch có tính sát trùng mạnh Tác dụng của các chất trên chủ yếu là do: phá hoại tính thấm của màng tế bào chất, làm biến tính protein.
• Do độc tính cao, kích ứng mô nên ít được sử dụng
• Thường dùng tiêu độc chuồng trại, dụng cụ thú y (dung dịch 3-5%), tiêu độc quần áo, rửa vết thương (dung dịch 3%), chống ngứa, trị ghẻ (dung dịch 1%) Chú ý không sử dụng tiêu độc lò sát sinh vì sẽ để lại mùi hôi
• Dung dịch 5% có thể tiêu diệt nha bào nhiệt thán
• Dung dịch 0,2-0,5% dùng sát trùng tay, dung dịch 3% sát trùng chuồng trại Hơi Crezol có thể sát trùng lồng gà, máy ấp trứng, nhà máy thức ăn
24
Trang 5e Focmandehit
• Là chất khí khá bền vững về nồng độ ở nhiệt độ cao, rất độc
và kích thích mạnh niêm mạc Dung dịch có chứa 37-40%
focmaldehyt được gọi là focmol (focmalin).
• Dung dịch focmon có tác dụng khử trùng mạnh do
focmaldehyt làm bất hoạt một số thành phần tế bào
(protein, axit nucleic).
• Có tác dụng trên hấu hết các vi khuẩn, vi khuẩn sinh bào
tử, virus
• Sử dụng để khử trùng dụng cụ, chuồng trại, phòng ốc, lò ấp,
bảo quản mẫu bệnh phẩm và điều chế vaccine
Lưu ý: Do độc tính sinh hơi, kích ứng niêm mạc, làm chết
biểu mô, mất cảm giác, có nguy cơ gây ung thư nên khi dùng
Có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt do đó làm tăng tính
thấm của tế bào, gây phá huỷ màng tế bào dẫn đến làm vỡ tế bào, nguyên sinh chất bị biến tính
Thành vi khuẩn hấp phụ hóa chất này rất cao, nơi đó sẽ
phát sinh tác dụng 99% vi khuẩn bị tiêu diệt, tuy nhiên những vi khuẩn co cụm phía trong sẽ phát sinh tính đề kháng
Tác dụng sát khuẩn trên vi khuẩn G+, G- nhưng không có
hiệu quả đối với virus, bào tử và vi khuẩn lao
Nhóm này có độc tính thấp, không ăn mòn, vì vậy thường
được sử dụng sát trùng chuồng trại ở thời điểm không có dịch hoặc trong vùng đang bị dịch đe doạ.
Các loại thuốc thuộc nhóm này như Bestaquam, TH4,
Bioxide, Pacoma, BKC, BKA (Benzalkonium)
26
27
4.2.5 Các chất hóa học trị liệu
- Là các chất được tổng hợp bằng phương pháp hoá học dựa trên các cấu trúc tương tự với một thành phần quan trọng cho sự sinh trưởng của VSV (coenzyme, protein, axit nucleic) cạnh tranh chỗ của chất này trong phản ứng sinh tổng hợp hình thành nên hợp chất không cần thiết làm cho các phản ứng sinh hoá của TB bị kìm hãm gây
ức chế quá trình sinh trưởng, phát triển của VSV gây bệnh
- Ví dụ: Sulfonamide
- Sulfonamides là chất kháng khuẩn phổ rộng, được tổng hợp
có cấu trúc tương tự như PABA (para aminobenzoic acid) của vi khuẩn.
28
Sulfonamide
PABA là thành phần tham gia tổng hợp nên axit folic, tiền chất của
coenzyme tham gia vào quá trình tổng hợp purin, axit amin
Do hoạt tính cao, Sulfonamides sẽ chiếm chỗ của PABA ngăn cản
quá trình tổng hợp axit folic quá trình sinh trưởng của vi khuẩn bị
ức chế
29
4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học
4.3.1 Mối quan hệ với các VSV và sinh vật khác Quá trình sinh trưởng của vsv còn phụ thuộc vào sự có mặt của các sinh vật khác.
VSV không chỉ có mối quan hệ tương hỗ giữa chúng với nhau mà còn với thực vật và động vật Có các kiểu quan hệ tương hỗ sau:
a Quan hệ cộng sinh (symbiosis): tác dụng hiệp đồng (synergism), đôi bên cùng có lợi (mutualism)
b Quan hệ hội sinh (commensalism)
c Quan hệ đối kháng (antagonisms)
d Quan hệ cạnh tranh (competition)
e Quan hệ ký sinh (parasitism)
30
Trang 6a Quan hệ cộng sinh (symbiosis):Là mối quan hệ hợp tác
giữa hai hay nhiều loài sinh vật trong đó tất cả các loài
đều có lợi Mối quan hệ không thể tách rời
Ví dụ: Cộng sinh của tảo + nấm hoặc vk lam + nấm tạo thành
địa y; cộng sinh vi khuẩn nốt sần ở rễ cây họ đậu (chi
Rhizobium); cộng sinh vk lam và bèo hoa dâu; VSV có lợi
trong đường ruột của ĐV (Lactobacillus sp., VSV dạ
cỏ…)
b Quan hệ hội sinh:Quan hệ giữa 2 loài sv mà một bên có
lợi nhưng không làm ảnh hưởng đến bên kia
Ví dụ: - VSV bình thường trong đường ruột người và động vật
(E coli hoại sinh) không ảnh hưởng tới vật chủ
- Thực khuẩn thể ôn hòa kí sinh trên vi khuẩn E coli ứng
dụng trong di truyền (chuyển gen) 31
vsv kia.
Ví dụ: - xạ khuẩn sản sinh kháng sinh, ức chế sự phát triển của loại VK mẫn cảm với kháng sinh do xạ khuẩn tiết ra.
- Vi khuẩn lactic lên men đường sản sinh axit lactic làm giảm
pH của môi trường, đồng thời sinh các bacteriocin ức chế
sự sinh trưởng của vi khuẩn gây thối/gây hại
d Quan hệ cạnh tranh: xảy ra giữa các nhóm vsv có cùng nguồn dinh dưỡng/môi trường sống:
Ví dụ: Cạnh tranh giữa nhóm VSV có lợi và có hại trong đường ruột người và động vật
e Quan hệ ký sinh: Vsv này sống ăn bám trên vsv kia Sự phát triển của loài này sẽ ức chế hoặc gây hại cho loài kia
Ví dụ: -Virus kí sinh trong TB vật chủ phá hủy TB vật chủ gây bệnh
32
4.3.2 Tác động của kháng sinh/các hoạt chất kháng
khuẩn, kháng nấm có nguồn gốc từ VSV
a Nguồn gốc
- Kháng sinh từ vi khuẩn: Bacitracin(từ Bacillus licheniformis);
Polymyxin (từ Bac Polymixa); Tyrothricin(từ Bac brevis)
- Kháng sinh từ xạ khuẩn: Streptomycin (từ Streptomyces griceus);
Neomycin (từ Strep fradiae); Kanamycin (từ Strep
kanamyceticus); Chlortetracycline (từ Strep aureofaciens);
Oxytetracycline(từ Act rimosus); Tetracycline (từ Strep
aureofaciens, hoặc bằng phương pháp khử clo của
chlortetracycline); Chloramphenicol (từ Streptomyces venezuela và
các xạ khuẩn khác)
- Kháng sinh từ nấm mốc: Penicillin : sản phẩm trao đổi chất thứ cấp
của nấm mốcPenicillium notatum (penixilin G, ampicillin,
amoxicillin (amox)
Penicillin có hoạt tính mạnh đối với vi khuẩn Gram dương,
hầu như không có tác dụng với vi khuẩn Gram âm 33
b Cơ chế tác động của kháng sinh
34
Ức chế quá trình tổng hợp màng/ vách tế bào
Các kháng sinh thuộc nhóm tác động màng: Nhóm β-lactam
penicillin, ampicillin, amoxicillin, vancomycin…
Cơ chế :
• Giai đoạn 1:
- KS gắn vào thụ thể PBPs (penicillin binding proteins)
phong bế transpeptidase (là enzyme liên kết các mạch
oligopeptide trong cấu trúc peptidoglycan của thành TB)
ngăn cản quá trình tổng hợp peptidoglycan
- Có 3 - 6 thụ thể PBPs
- Những thụ thể khác nhau có ái lực khác nhau đối với một
loại thuốc tác dụng của thuốc khác nhau
• Giai đoạn 2:
Hoạt hóa các enzym tự dung giải ly giải tế bào ở môi
trường đẳng trương
Trang 7Nhóm β- lactam: penicillin,
vancomycin, bacitracin,
cephalosporin, cycloserine,
rostocetin
37
Ức chế quá trình tổng hợp màng TB: VD: các KS thuộc nhóm beta-Lactam
38
Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào
• Mất sự toàn vẹn của màng tế bào đại phân tử và ion thoát
ra khỏi tế bào tế bào chết
KS thuộc nhóm này :
• Amphotericin B (thuốc kháng nấm): gắn vào sterol (chủ yếu
là ergosterol) ở màng tế bào nấm làm biến đổi tính thấm của
màng
• Nystatin (thuốc kháng nấm) : Liên kết với sterol của màng tế
bào các nấm nhạy cảm nên nystatin làm thay đổi tính thấm
của màng nấm
• Imidazole (kháng nấm) :C 3 H 4 , ức chế quá trình tổng hợp
ergosterol, là một sterol chủ yếu của màng TB nấm làm
biến đổi tính thấm của màng
• Polymyxin (kháng khuẩn gram âm) : Gắn vào màng
lipopolysaccharide (LPS) của VK Gram âmphá hủy cả
màng trong và màng ngoài.
• Colistin (polymyxin E)
39
• Rifampin : tác động đến các RNA polymerase của tế bào nhân sơ ức chế quá trình phiên mã (transcription)
• Actinomycin: gắn vào DNA polymerase ức chế enzyme này ngăn sự tổng hợp RNA (mRNA)
• Fluoroquinolones : ức chế enzyme DNA gyrase,
là một enzyme mở xoắn DNA để chuẩn bị cho quá trình sao chép và phiên mã của vi khuẩn.
• Mitomycin: gắn vào 2 chuỗi DNAngăn 2 chuỗi tách rời ra không sao chép được
Các quá trình này ngăn cản sự phân chia trong quá trình sinh sản của vi khuẩn.
40
thông tin mRNA bị đọc sai 1 acid amin không phù
hợp làm vỡ các polysomes thành monosomes
không có chức năng tổng hợp protein
- Aminoglycosides gồm các kháng sinh: amikacin,
gentamicin, kanamycin, streptomycin, neomycin…
các amino acid mới gắn vào chuỗi peptid mới được thành
lập
peptidyl-transferase ngăn các amino acid mới gắn vào
chuỗi peptid mới thành lập
ngăn cản sự thành lập phức hợp đầu tiên để tổng hợp
cạnh tranh ức chế quá trình tổng hợp acid folic
cản trở sự phát triển của VK
• Trimethoprim :ức chế dihydrofolat reductase ức chế quá trình tổng hợp tetrahydrofolic acid, là một tiền chất tổng hợp Thymidine monophosphate (dTMP) ức chế tổng hợp DNA
Trang 8c .Tính kháng thuốc của vi sinh vật
Hiện tượng kháng thuốc của vi sinh vật
• Ngay sau khi bắt đầu sử dụng penicillin, 1 số chủng
Staphylococcus đã được xác định kháng lại Penicillin Ngày nay,
80% chủng Staphylococcus kháng penicillin.
• Từ 1940s đến đầu 1950s: streptomycin, chloramphenicol, and
tetracycline được phát hiện.
– 1953, 1 chủng Shigella đã kháng lại các kháng sinh này và
sulfanilamides.
– 1970s: các chủng lậu cầu khuẩn Gonorrhea kháng lại các
kháng sinh này.
• Những năm 1990s: VK kháng lại hầu hết các kháng sinh.
– Hy vọng cuối cùng: Vancomycin, là một KS mạnh Hiện tại các
chủng Enterococci đã kháng lại Vancomycin.
• Các chủng lao đa kháng (Multi-drug resistant tuberculosis strains)
xuất hiện: 1940s -1950s: 1 loại KS như Streptomycin không còn
tác dụng điều trị lao.
43
• Vấn đề đặt ra: nguyên nhân gì gây nên tính kháng thuốc của vi sinh vật? Vì sao tính kháng thuốc của vi sinh vật ngày càng lan truyền rộng và ở mức độ nặng nề? Vì sao một chủng vi sinh vật
có thể kháng lại cùng một lúc với nhiều loại kháng sinh?
44
Cơ chế hình thành tính kháng thuốc của vi
sinh vật
Quá trình hình thành tính kháng thuốc của vi sinh vật
phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Nồng độ và bản chất của chất kháng sinh
- Cách sử dụng (tiêm, uống…) và thời gian tác động
- Cơ chế tác dụng của kháng sinh
- Đặc tính của vi sinh vật và nhiều nhân tố khác.
Mặc dù có sự tác động kháng thuốc khác nhau đối với
các chất kháng sinh nhưng cơ chế hình thành tính
kháng thuốc được qui lại ở hai cơ chế sau:
• Nhân tố kháng thuốc (R plasmid)
45
Ở các vi khuẩn không có nhân tố kháng thuốc R : Các gen chỉ đạo việc kháng thuốc nằm trong nhân tế bào; Sự kháng thuốc là chọn lọc
tự nhiên (đột biến) và sự truyền tính kháng thuốc cho TB khác bằng con đường tiếp hợp có kèm theo sự truyền nhiễm sắc
Ở vi khuẩn có nhân tố kháng thuốc R : Các gen kháng thuốc nằm ở ngoài NST (ở bộ gen R-plasmid ); Sự kháng thuốc không phải là quá trình chọn lọc tự nhiên (đột biến) vì chúng có sẵn nhân tố kháng thuốc này; Sự truyền tính kháng thuốc cho TB khác bằng con đường tiếp hợp, không kèm theo sự truyền nhiễm sắc thể của tế bào; đó là con đường truyền ngoài nhân, nhờ những nhân tố di truyền tế bào chất - Episome.
46
Các cơ chế làm lan truyền tính kháng thuốc
• Sự lan rộng tính
kháng thuốc ở nhiều
loài vi khuẩn do sự
chuyển gen ngang
(horizontal gene
transfer) gồm 3 cơ
chế:
- Tải nạp
(Transduction),
- Biến nạp
(transformation)
- Tiếp hợp
(conjugation)
47
Các phương tiện làm lây lan nhanh tính kháng thuốc ở
vi khuẩn:
- Plasmid : thêm vào các gen kháng thuốc, trên các plasmid còn mang các gen thúc đẩy sự trao đổi gen giữa các vi khuẩn.
- Transposon (gen nhảy) : đây là những gen có khả năng di chuyển Các transposon có mang những gen kháng kháng sinh có thể nhảy từ plasmid này đến một plasmid khác hoặc từ plasmid qua nhiễm sắc thể Một
số transposon kháng thuốc tìm thấy ở vi khuẩn Gram
âm còn mang gen thúc đẩy sự lây truyền.
- Các integron đây là vector có thể mang gen kháng kháng sinh, integron có thể chèn vào các vị trí nhất định trên nhiễm sắc thể
48
Trang 9Biện pháp đối phó với tính kháng thuốc
• Phòng bệnh tốt: để tránh lây nhiễm, lây lan các vi trùng gây bệnh có
khả năng kháng thuốc cao như vi trùng lao, thương hàn phó thương
hàn, các vi trùng gây bệnh đường ruột
• Tìm kiếm các loại kháng sinh mới và nghiên cứu sử dụng phối hợp
nhiều loại kháng sinh trong điều trị
• Làm thay đổi các bản chất của các plasmid hoặc ngăn ngừa sự tái sinh
và sự truyền plasmid giữa các tế bào
• Trong điều trị bệnh: Chỉ sử dụng KS khi có nhiễm khuẩn
- Dùng kháng sinh ngay từ đầu có phổ hẹp Phối hợp KS đúng
- Dựa vào kết quả kháng sinh đồ để lựa chọn kháng sinh cho phù hợp
- Xác định bệnh để chọn được kháng sinh phù hợp, dùng đủ liều lượng
và thời gian Chữa dứt bệnh mới nên dừng thuốc tránh vi khuẩn
kháng lại kháng sinh.
• Hạn chế sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi
• Sử dụng các biện pháp thay thế kháng sinh: chế phẩm sinh học… 49
Kháng sinh đồ
50
Câu hỏi ôn tập chương
1 Các yếu tố ngoại cảnh có tác động như thế nào
đến quá trình sinh trưởng của vi sinh vật? Ứng dụng
trong thực tiễn đời sống và trong chăn nuôi - thú y?
- Cơ chế tác động
- Ứng dụng
2 Cho biết cơ chế hình thành tính kháng thuốc ở
VSV? Quá trình lây lan tính kháng thuốc ở VK diễn
ra như thế nào? Biện pháp hạn chế tính kháng thuốc
ở VSV
51
When antibiotics don’t work!!!
52
