PHÂN LẬP CHẤT KHÁNG SINH CHỮA BỆNH CÓ NGUỒN GỐC TỪ XẠ KHUẨN. VÍ DỤ CỤ THỂ XẠ KHUẨN STREPTOMYCES CINEREORUBER SUBP. (HT28)

MỤC LỤC I) Đặt vấn đề 3 II) Đại cương về xạ khuẩn 4 III) Đại cương về chất kháng sinh 8 IV) Sơ lược quy trình phân lập chất kháng sinh từ xạ khuẩn Streptomyces cinereoruber subp. 17 V) Kết luận 29 VI) Tài liệu tham khảo 29 I) Đặt vấn đề Từ xa xưa, các bệnh nhiễm khuẩn đã là một trong những nỗi kinh hoàng đối với con người, chính điều đó đã thôi thúc các nhà khoa học trên thế giới phải tìm ra được một chất có khả năng phòng chống và điều trị các bệnh nhiễm khuẩn. Năm 1928, Alexander Fleming phát hiện ra penicillin – chất kháng sinh có nguồn gốc từ nấm Penicillium nhưng phải hơn 10 năm sau, năm 1941, penicillin mới chính thức được sử dụng trong y học và đã cứu sống được bệnh nhân nhiễm trùng máu đầu tiên, cũng từ đó kỷ nguyên chất kháng sinh bắt đầu. Đây là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của nhân loại trong thế kỷ XX.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

- -BÀI BÁO CÁO

PHÂN LẬP CHẤT KHÁNG SINH CHỮA BỆNH CÓ NGUỒN

GỐC TỪ XẠ KHUẨN VÍ DỤ CỤ THỂ XẠ KHUẨN

STREPTOMYCES CINEREORUBER SUBP (HT28)

GVHD : Nhóm SV:

- Đà Nẵng, 11/2017–

MỤC LỤC

I) Đặt vấn đề 3 II) Đại cương về xạ khuẩn 4 III) Đại cương về chất kháng sinh 8 IV) Sơ lược quy trình phân lập chất kháng sinh từ xạ khuẩn Streptomyces cinereoruber subp 17

V) Kết luận 29 VI) Tài liệu tham khảo 29

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Trần Nguyễn Xuân Trinh Tìm tài liệu, powerpoint

Nhận xét: Trong quá trình làm việc, các thành viên tích cực tìm tài liệu và nộp

đúng với thời hạn được giao Sau khi tìm tài liệu, cả nhóm họp bàn để tìm ra đề tàicuối cùng Các thành viên trong nhóm tự tổng hợp những kiến thức mình tìm hiểuđược và chỉ ra nội dung chính phần được phân công cho người tổng hợp word Saukhi hoàn thành bản word, cả nhóm cùng đọc lại và đưa ra những ưu, khuyết điểm

để chỉnh sửa và tiếp tục hoàn thiện bản powerpoint

I) Đặt vấn đề

Từ xa xưa, các bệnh nhiễm khuẩn đã là một trong nhữngnỗi kinh hoàng đối với con người, chính điều đó đã thôi thúc cácnhà khoa học trên thế giới phải tìm ra được một chất có khảnăng phòng chống và điều trị các bệnh nhiễm khuẩn Năm

1928, Alexander Fleming phát hiện ra penicillin – chất khángsinh có nguồn gốc từ nấm Penicillium nhưng phải hơn 10 nămsau, năm 1941, penicillin mới chính thức được sử dụng trong yhọc và đã cứu sống được bệnh nhân nhiễm trùng máu đầu tiên,cũng từ đó kỷ nguyên chất kháng sinh bắt đầu Đây là mộttrong những thành tựu vĩ đại nhất của nhân loại trong thế kỷXX

Tuy nhiên, do việc sử dụng các chất kháng sinh không hợp

lý đã làm cho hiện tượng kháng kháng sinh xuất hiện, phát triển

và ngày càng lan rộng Việc sử dụng một số chất đặc hiệu đểchữa trị một số loại bệnh đã không còn mang lại hiệu quả nhưmong muốn Số lượng các vi khuẩn đề kháng với kháng sinhngày càng gia tăng Chính vì vậy, việc tìm ra những chất khángsinh mới luôn thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học

Chất kháng sinh (antibiotic) là chất có nguồn gốc thiênnhiên và các sản phẩm cải biến của chúng bằng con đường hóahọc Chúng có khả năng tác dụng chọn lọc đối với sự phát triểncủa vi sinh vật, tế bào ung thư ở ngay nồng độ thấp Các khángsinh là một nhóm thuốc thiết yếu trong y học hiện đại Nhờ cáckháng sinh mà y học đã có thể loại bỏ được các bệnh nhiễmtrùng Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ thông tinthì công nghệ sinh học cũng được coi là một trong những ngànhhàng đầu thế giới Trong đó phải kể đến công nghệ sinh học visinh sản xuất kháng sinh phục vụ đời sống con người đang cónhững phát triển vượt bậc.Từ những phương pháp sinh tổng hợp

và bán tổng hợp thì công nghệ vi sinh tổng hợp kháng sinh tiếptục khẳng định vai trò của mình Cho đến nay đã phát hiệnđược 17.000 chất kháng sinh có nguồn gốc từ vi sinh vật vàkhoảng 30.000 chất kháng sinh bán tổng hợp, nhưng chỉ có 1-2% chất kháng sinh trong tổng số này có đủ tiêu chuẩn sử dụngtrong y học, số còn lại được dùng trong các lĩnh vực như chăn

nuôi, bảo quản thực phẩm, bảo vệ thực vật…Trong số các visinh vật có khả năng sinh chất kháng sinh thì xạ khuẩn là nhóm

có tiềm năng lớn nhất chiếm tới 80% số chất kháng sinh được

mô tả Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minhStreptomyces là một chi xạ khuẩn gồm nhiều loài có khả năngtổng hợp kháng sinh đa dạng về cấu trúc và đặc điểm khángkhuẩn

Do có tiềm năng lớn nên xạ khuẩn được lựa chọn để phânlập chất kháng sinh, phục vụ cho đời sống và y học

II) Đại cương về xạ khuẩn

1) Vị trí phân loại và sự phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên

Theo hệ thống phân loại hiện nay thì xạ khuẩn thuộcngành Tenericutes (gồm vi khuẩn gram dương và xạ khuẩn),thuộc giới vi khuẩn chuẩn (Eubacteria) và siêu giới nhân sơ(Procaryota)

Xạ khuẩn thuộc lớp Actinobacteria, phân lớpActinobacteridae, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 dưới bộ, 35

họ, 110 chi và 1000 loài, trong đó có 478 loài đã được công bốthuộc chi Streptomyces và hơn 500 loài thuộc tất cả các chi cònlại và được xếp và nhóm xạ khuẩn hiếm

Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên như đất, nước,

và trong các hợp chất hữu cơ có sẵn, thậm chí trong cả những

cơ chất mà vi khuẩn và nấm không phát triển được Nhưng chủyếu phân bố nhiều ở trong đất Xạ khuẩn có vai trò quan trọngtrong tự nhiên, chúng tham gia vào các quá trình phân hủy,chuyển hóa các chất trong đất Sự phân bố của xạ khuẩn phụthuộc vào nhiều yếu tố như : độ ẩm, thành phần của đất, mức

độ canh tác và thảm thực vật Đất giàu hữu cơ, khoáng và lớp

bề mặt có nhiều mùn thường có nhiều xạ khuẩn hơn Xạ khuẩnsinh trưởng và phát triển tốt là 25-280C, độ ẩm thích hợp đối với

xạ khuẩn khoảng 40-55%, pH trung tính hoặc kiềm yếu, axityếu, giới hạn pH trong khoảng 6,8-7,5 Ở những nơi có pHaxithoặc kiềm thường có rất ít xạ khuẩn, đặc biệt ở những nơi quákiềm thì xạ khuẩn càng hiếm Theo Waksman, trong 1 gam đất

có khoảng 29.000-2.400.000 CFU (là đơn vị hình thành lạckhuẩn (Colony forming unit), là một tham số đánh giá số lượngcác tế bào vi khuẩn hoặc nấm hữu hiệu trong một mẫu nhấtđịnh) xạ khuẩn, chiếm 9-45% tổng số vi sinh vật.

Một trong những đặc tính quan trọng nhất của xạ khuẩn làkhả năng hình thành chất kháng sinh Theo nhiều nghiên cứu

đã cho thấy khoảng 60-70% xạ khuẩn phân lập từ đất có khảnăng này và chủ yếu thuộc chi Streptomyces Trong y học đểđiều trị các bệnh nhiễm trùng

2) Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn

Khi nuôi cấy trên môi trường đặc, khuẩn ty của xạ khuẩnphát triển thành hai loại:

- Một loại cắm sâu vào môi trường để lấy nước và thức ăngọi là khuẩn ty cơ chất (substrate mycelium) với chứcnăng chủ yếu là dinh dưỡng

- Một loại phát triển trên bề mặt thạch gọi là khuẩn ty khísinh (aerial mycelium) có chức năng chính là sinh sản Người ta gọi khuẩn ty khí sinh là khuẩn ty thứ cấp để phânbiệt với khuẩn ty sơ cấp là loại khuẩn ty bắt đầu phát triển từcác bào tử nảy mầm Khuẩn ty khí sinh thường có dạng vôi,lông tơ hay bột mịn với rất nhiều màu sắc và hình dạng khácnhau, có loại màu lục, nâu, trắng, đen Ở đa số xạ khuẩn,khuẩn ty khí sinh phát triển theo hình phóng xạ tạo thành nhiềuvòng tròn đồng tâm, vì thế loại vi sinh này có tên gọi là xạkhuẩn

Một số xạ khuẩn không có sợi khí sinh mà chỉ có sợi cơ

truyền Loại chỉ có sợi khí sinh thì ngược lại, rất dễ tách toàn bộkhuẩn lạc khỏi môi trường.

Khuẩn ty 2.2) Khuẩn lạc

Tập hợp của một nhóm xạ khuẩn riêng rẽ tạo thành khuẩnlạc Khuẩn lạc của xạ khuẩn rất đặc biệt, không trơn ướt nhưkhuẩn lạc của vi khuẩn và nấm men mà thường chắc, xù xì códạng thô ráp, dạng phấn hoặc vôi, không trong suốt, có các nếptỏa ra theo hình phóng xạ Khuẩn lạc xạ khuẩn có nhiều màusắc khác nhau: đỏ, da cam, vàng, nâu, xám, trắng Kích thướckhuẩn lạc thay đổi tùy loại xạ khuẩn và tùy điều kiện nuôi cấy,đường kính khuẩn lạc trung bình từ 0,5-2mm Khuẩn lạc có 3lớp: lớp vỏ ngoài có dạng sợi bện chặt, lớp trong tương đối xốp,lớp giữa có cấu trúc tổ ong Khuẩn ty trong mỗi lớp có chứcnăng sinh học khác nhau Các sản phẩm trong quá trình traođổi chất như: chất kháng sinh, độc tố, enzym, vitamin, axit hữucơ có thể được tích lũy trong sinh khối của tế bào xạ khuẩnhay được tiết ra trong môi trường lên men

Khuẩn lạc

2.3) Cấu tạo của xạ khuẩn

Tế bào xạ khuẩn có cấu tạo tương tự như tế bào vi khuẩn.Dưới kính hiển vi điện tử có thể thấy rõ các thành phần của tếbào: thành tế bào, màng nguyên sinh chất, tế bào chất, chấtnhân và các hạt dự trữ

Thành tế bào xạ khuẩn có dạng kết cấu lưới, dày khoảng10-20nm Thành phần chủ yếu là peptidoglycan tạo nên mộtlớp vách tế bào tương đối vững chắc giúp duy trì khuẩn ty vàbảo vệ tế bào Đây là thành phần quan trọng để phân biệt với vikhuẩn Gram (-) Thành tế bào có cấu tạo gồm 3 lớp, lớp ngoàidày từ 60-120Å, lớp giữa rắn và chắc hơn dày khoảng 50Å, lớptrong dày khoảng 50Å.Thành tế bào cho phép các chất khángsinh, axit amin, nhiều hợp chất khác kể cả những hợp chất cókích thước lớn hơn protein, dextran đi qua một cách dễ dàng.Bên cạnh đó thành tế bào còn cho phép các chất dinh dưỡng từmôi trường ngoài cũng được thẩm thấu có chọn lọc qua màng.Bên ngoài thành tế bào còn có lớp vỏ nhày (capsule) được cấutạo từ polisaccharid và thường rất mỏng, ở một số xạ khuẩn lớp

vỏ nhày được tạo thành trong quá trình hình thành bào tử

Màng sinh chất có độ dày từ 7-9 nm được cấu tạo bởi 2 lớpphotpholipid, chiếm khoảng 30-40% khối lượng và các proteinnằm phía trong, phía ngoài hay xuyên qua màng chiếm 60-70%khối lượng Mỗi phân tử photpholipid chứa một đầu điện tíchphân cực (đầu photphat) và một đuôi không tích điện, khôngphân cực (đầu hidrocacbon) Đầu phân cực tan trong nước nằmphía trong Đầu photphat gọi là đầu ưa nước còn đầuhidrocacbon gọi là đầu kị nước Các photpholipid trong mànglàm màng hóa lỏng và cho phép các protein di động tự do Sựhóa lỏng động học này là cần thiết cho các chức năng củamàng Cách sắp xếp của photpholipid và protein như vậy gọi là

mô hình khảm lỏng

Tế bào chất của xạ khuẩn có chứa một số thành phần chủyếu như meroxom, thể nhân, và các vật thể ẩn nhập gồm cáchạt poliphotphat và polisaccharid

Nhân của tế bào xạ khuẩn không có cấu trúc điển hình, chỉ

là những NST không có màng Khi còn non, toàn bộ tế bào chỉ

có 1 NST sau đó thành những hạt rải rác trong toàn bộ hệkhuẩn ty

2.4) Sự hình thành bào tử của xạ khuẩn

Xạ khuẩn sinh sản bằng cách hình thành bào tử Bào tửđược hình thành trên sợi khuẩn ty khí sinh chuyên hóa gọi làcuống sinh bào tử Cuống sinh bào tử của xạ khuẩn có nhiềuloại hình dáng và kích thước khác nhau: thẳng, lượn sóng, xoắn,mọc đơn, mọc vòng Cuống sinh bào tử của xạ khuẩn là mộttrong những đặc điểm rất quan trọng để phân loại xạ khuẩn.Hình dạng của bào tử xạ khuẩn rất khác nhau, có thể gặp cácdạng hình tròn, hình ovan, hình que, hình trụ Trên mỗi cuốngsinh bào tử thường mang từ 30-100 bào tử có khi nhiều hơn,hoặc chỉ mang 1-2 bào tử

Bào tử xạ khuẩn

Chuỗi bào tử trên cuống sinh bào tử dạng xoắn

Bề mặt của bào tử xạ khuẩn có dạng trơn nhẵn, xù xì, cóvẩy, có gai, có lông Nhìn chung trong cùng một loài, hình dạngbào tử xạ khuẩn tương đối ổn định Vì vậy có thể xem đây làmột trong những đặc điểm quan trọng để phân loại xạ khuẩn

III) Đại cương về chất kháng sinh

1) Lịch sử nghiên cứu chất kháng sinh

Chất kháng sinh theo khái niệm cũ là bất kì sản phẩm visinh nào mà ngay ở nồng độ thấp (μm đến 2-3 μm Khuẩn ty của xạ khuẩn phân nhánh, không cóm/ml) cũng có thể ức chếhoặc tiêu diệt các vi sinh vật khác (vi khuẩn, nấm men, nấmmốc ) một cách chọn lọc Thuật ngữ antibiotic bắt nguồn từchữ Hy Lạp: “anti” là kháng lại, còn “bios” là sự sống Tuynhiên, thuật ngữ này đã không phản ánh đúng tính chất củachất kháng sinh Đã có rất nhiều định nghĩa khác nhau về chấtkháng sinh Theo Waksman, chất kháng sinh là các chất hóahọc do vi sinh vật sinh ra, có khả năng ức chế hoặc phân hủycác tế bào vi khuẩn và các vi sinh vật khác Ngày nay, chất

kháng sinh được coi là những chất đặc hiệu do sinh vật sinh ratrong quá trình sống mà ngay ở nồng độ thấp cũng có khả năng

ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật khác một cách có chọn lọc.Tuy nhiên, hiện nay do việc sử dụng các hợp chất quinolon – làhợp chất hóa học không có nguồn gốc từ vi sinh vật để điều trịcác bệnh nhiễm khuẩn đã định nghĩa về chất kháng sinh trong

y học hiện đại Các chất kháng sinh không chỉ bao gồm cácchất có nguồn gốc từ vi sinh vật mà còn bao gồm cả các chấtkháng sinh bán tổng hợp hay tổng hợp toàn phần

Năm 1928, Alexander Fleming (1881-1955) phát hiện rapenicillin – một chất kháng sinh có nguồn gốc từ nấmPenicillium có khả năng ức chế sự phát triển của tụ cầu vàng –Staphylococcus aureus Nhưng phải hơn 10 năm sau, vào năm

1940, một nhóm các nhà khoa học mới chiết tách thành côngđược chế phẩm Penicillin Kể từ đó, Penicillin mới chính thứcđược dùng làm thuốc đi chữa bệnh cho người, đẩy lùi đượcnhiều bệnh nhiễm trùng nguy hiểm Đây là một trong nhữngthành tự vĩ đại nhất của thế kỷ XX

Cùng với việc phát hiện ra Penicillin, thập kỉ 40, 50 của thế

kỷ XX cũng ghi nhận những bước tiến vượt bậc trong việc khámphá ra hàng loạt chất kháng sinh mới có giá trị trong y học nhưStreptomycin (Waksman, 1940), Cloramphenicol (Erhlich,1947), Chlotetraxyclin (Dugar, 1948)

Tốc độ tìm kiếm các chất kháng sinh ngày càng được đẩymạnh Nhiều Trung tâm nghiên cứu khoa học về y học, dượcphẩm và nông nghiệp tại nhiều nước trên thế giới vẫn liên tụcphát hiện được hàng loạt các chất kháng sinh mới có giá trị ứngdụng trong thực tiễn Năm 1945 phát hiện được 30 chất khángsinh, năm 1949 con số này là 150 chất kháng sinh, năm 1953xấp xỉ 450 chất kháng sinh, năm 1980 có 5.500 chất và đếnnay số lượng chất kháng sinh được phát hiện lên tới 17.000chất và khoảng 30.000 chất kháng sinh bán tổng hợp Tuynhiên trong số đó chỉ có 1-2% chất kháng sinh được dùng trong

y học

Ở Việt Nam, người đầu tiên nghiên cứu chất kháng sinh là

GS Đặng Văn Ngữ Ông đã lấy dịch nuôi cấu nấm Penicillin và

xạ khuẩn Streptomyces griseus để rửa các vết thương chothương binh trong chiến dịch Đông - Xuân 1951-1952

Tiếp theo, năm 1968, một đơn vị nghiên cứu về chấtkháng sinh ở Đại học Dược Khoa Hà Nội đã được thành lập do

GS Trương Công Quyền phụ trách Tại đây đã phân lập đượchàng nghìn chủng xạ khuẩn từ các mẫu đất khác nhau Đángchú ý là đã tuyển chọn được một chủng thuộc nhóm Hồng(Fradiae) có khả năng chống vi khuẩn Gram (-), có hiệu quả tốtđối với vi khuẩn gây bệnh mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa).Kháng sinh này lấy tên là Dekamycin và sau này được xác định

Năm 2004, tổng công ty Hóa chất và tổng công ty Dược đã

có dự án hợp tác xây dựng nhà máy sản xuất cephalosporinnguyên liệu với công suất 300 tấn/năm (thay thế dự án xâydựng nhà máy sản xuất penicillin nguyên liệu 1000 tấn/ năm)

2) Đặc tính chung của các chất kháng sinh

Chất kháng sinh do vi sinh vật sinh ra nên có đặc tínhtrước hết là chống vi khuẩn Có loại kháng sinh được vi sinh vậttiết ra môi trường xung quanh như Penicillin, Streptomycin,Tetracycin, loại khác lại được tích lũy ở trong tế bào vi sinh vật

và chỉ được giải phóng ra sau khi phá vỡ tế bào nhưGramycidin, Prodigiozin

Các chất kháng sinh rất đa dạng về thành phần hóa học,chúng có thể có cấu tạo mạch vòng, dị vòng, vòng thơm, có thể

là axit, kiềm, polypeptid Nghiên cứu bản chất hóa học của chất

kháng sinh là rất cần thiết vì có thể hiểu rõ được cơ thế tácdụng của chất kháng sinh, biết được con đường tổng hợp củachúng.

Khi ở điều kiện phát triển tối ưu thì các chủng vi sinh vậttích lũy chất kháng sinh là cực đại Như vậy, trong công nghiệpsản xuất chất kháng sinh, muốn tạo được nhiều sản phẩm thìphải tạo môi trường tối ưu

Các chất kháng sinh khác nhau có tính chất lý hóa khácnhau như: độ hòa tan trong dung môi; khả năng bền vững vớiaxit, kiềm, nhiệt độ Nghiên cứu những tính chất này có ýnghĩa trong việc xác định được phương pháp chiết tách, cô đặc,tinh sạch các chất kháng sinh Độ hòa tan các chất kháng sinhrất khác nhau trong các dung môi, có loại hòa tan tốt trongnước, trong cồn, trong dung môi lipid, có loại chỉ hòa tan trongmột số dung môi nhất định

Khả năng bền vững với nhiệt độ của các chất kháng sinhcũng rất khác nhau, có loại bị phân hủy nhanh ở nhiệt độ phòngnhư penicillin Nhưng cũng có loại rất bền với nhiệt độ, ở 600Cthậm chí 1000C vẫn không bị mất hoạt tính như streptomycin,tetracylin, chloramphenicol Tính chất này được ứng dụng trongsản xuất các thuốc kháng sinh

Các chất kháng sinh hòa tan trong huyết thanh và trongdịch mô mà vẫn không bị mất hoạt tính Đặc tính này của chấtkháng sinh rất có ý nghĩa trong y học

Độ độc của chất kháng sinh đối với cơ thể bậc cao cũngrất khác nhau Đa số các chất kháng sinh từ vi sinh vật thìngoài tính kháng khuẩn còn gây độc cho cơ thể bậc cao Ví dụ:chloramphenicol dùng nhiều và lâu sẽ gây suy tủy, tetracylindùng nhiều và lâu ảnh hưởng đến gan Một số chất kháng sinhkhác có độ độc trung bình, cho nên chỉ được dùng để điều trịcác vết thương tại chỗ

Một trong những đặc tính nổi bật của chất kháng sinh là cótác động chọn lọc đối với vi sinh vật Vì vậy không thể có chấtkháng sinh nào có thể tác động lên tất cả các vi sinh vật

3) Cơ chế tác động của chất kháng sinh

Cơ chế tác động của chất kháng sinh là những cách thức

mà chất kháng sinh tác động lên các vị trí đích khác nhau trong

tế bào qua đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật Cơchế tác động của các chất kháng sinh phụ thuộc vào bản chấthóa học và nồng độ của các chất kháng sinh Không thể có một

cơ chế chung cho sự tác động của chất kháng sinh lên tế bào visinh vật Nhìn chung cơ chế tác động của chất kháng sinh đượcbiểu hiện theo hướng cơ bản sau:

- Ức chế tổng hợp thành tế bào

Thành tế bào được cấu tạo chủ yếu bởi thành phầnpeptidoglycan có chức năng giữ hình dạng đặc trưng cho tếbào, bảo vệ cho tế bào khỏi vỡ dưới áp lực thẩm thấu cao ở bêntrong tế bào Peptidoglycan là một đại phân tử cấu tạo bởi cácchuỗi polysaccharid bao gồm các đơn phân là hai loại dẫn xuấtcủa glucoza nằm xen kẽ nhau và lặp lại một cách liên tục (N-acetyl glucosamine: NAG- axit N-acetyl muramic: NAM) Để cóthể sinh trưởng và phân chia, tế bào phải tổng hợp các đơn vịpeptidoglycan mới và vận chuyển nó tới đúng vị trí sinh trưởng

của thành tế bào Phần lớn các tác nhân kháng khuẩn thông

thường đều hoạt động dựa trên sự ức chế quá trình hình thànhliên kết chéo giữa các tetrapeptid của tiểu phân NAM Nổi bậtnhất giữa các chất này là kháng sinh β-lactam mà đại diện làpenicillin và cephalosporin Đây là các chất có vùng chức năng

là các vòng β-lactam Các kháng sinh β-lactam ức chế sự hìnhthành peptidoglycan mới bằng cách gắn với transpeptidaza làenzym cần thiết cho sự hình thành liên kết chéo giữa các chuỗipeptidoglycan, kìm hãm hoạt tính của enzym này và làm giánđoạn sự tổng hợp thành tế bào của vi khuẩn Các penicillinkhông thấm qua được màng ngoài của vi khuẩn Gram (-) nênhiệu quả chống các vi khuẩn này rất thấp Tuy nhiên cácpenicillin và cephalosporin phổ rộng hoặc bán tổng hợp có thểqua màng vi khuẩn Gram (-)

Một số chất kháng sinh như vancomycin ức chế sự hìnhthành thành tế bào theo cách cản trở trực tiếp đến hình thành

cầu D-alanin-D-alanin liên kết tiểu phần NAM của các vi khuẩnGram (+).

- Phá hủy màng sinh chất

Thuộc nhóm này bao gồm các kháng sinh: colistin,polymyxin, amphotericin Các kháng sinh này phá hủy màngsinh chất bằng cách gắn với ergosterol hay cholesterol là thànhphần của màng sinh chất, tạo nên các lỗ trên màng và làm thấtthoát nội chất ra ngoài, dẫn tới gây chết tế bào Màng sinh chấtcủa hầu hết vi khuẩn không có sterol nên chúng có khả năng đềkháng với amphoterixin B Tuy nhiên chúng có thể bị phá hủybởi polymixin Kháng sinh này gắn vào thành phần photpholipidmàng, làm thay đổi cấu trúc màng, dẫn tới làm rò rỉ một sốchất của tế bào

- Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein

Thuộc nhóm này có khoảng gần 70 chất kháng sinh đãđược nghiên cứu Trong số đó có: streptomycin, gentamycin,neomycin, các tetracyclin, chloramphenicol, erythromycin…Các kháng sinh nhóm aminoglycoside gắn vào tiểu phần 30Scủa riboxom làm biến dạng tiểu phần này và gây ra quá trìnhdịch mã không chính xác dẫn đến tổng hợp nên những proteinbất thường Các kháng sinh nhóm tetracyclin gắn vào tiểu phần30S ngăn cản sự gắn các axit amin vào chuỗi polypeptide đangđược kéo dài Chloramphenicol gắn với tiểu phần 50S củaribosom ức chế enzym peptidyltransferase, ngăn cản việc gắnkết các axit amin mới vào chuỗi peptid mới Các kháng sinhnhóm macrolide gắn với tiểu phần 50S của ribosom, ngăn cản

sự dịch chuyển của ribosom từ codon này tới codon kế tiếp, kếtquả là quá trình dịch mã bị cản trở và sự tổng hợp protein bịdừng lại

- Ức chế tổng hợp axit nucleic

Axit nucleic (AND, ARN) là các đại phân tử sinh học khôngthể thiếu đối với sự sống của tế bào Một số chất kháng sinh đãcản trở quá trình tổng hợp axit nucleic bằng cách ức chế tổnghợp các nucleotit, ức chế sao chép hoặc dừng phiên mã Do

không thể tổng hợp vật chất di truyền nên các vi sinh vật gâybệnh không thể sinh sản và duy trì nòi giống được.

Hiện nay người ta đã biết rõ khoảng 20 chất phá hủy traođổi chất và ức chế tổng hợp ARN, 26 chất ức chế trao đổi hoặctổng hợp ADN

- Ức chế trao đổi chất

Các chất kháng sinh theo cơ chế này có cấu trúc gầngiống với các chất trao đổi bình thường nên được coi là các chấtkháng trao đổi Chúng sẽ cạnh tranh trung tâm hoạt động củaenzyme với các chất trao đổi bình thường làm cho sự sinhtrưởng và phát triển của vi sinh vật bị ức chế

Các kháng sinh thuộc nhóm này có sunfonamit,trimethoprim…có cơ chế hoạt động như một chất kháng traođổi Các chất kháng trao đổi rất có giá trị trong y học vì chúngchỉ có tác dụng ức chế lên tế bào vi sinh vật mà không có tácdụng lên tế bào của người

4) Các chất kháng sinh có nguồn gốc từ xạ khuẩn

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn

là khả năng hình thành chất kháng sinh Trong số 8000 chấtkháng sinh hiện biết trên thế giới, có hơn 80% là có nguồn gốc

từ xạ khuẩn Hầu hết các chất kháng sinh có nguồn gốc từ xạkhuẩn đều có phổ kháng khuẩn rộng Trong số đó đã có rấtnhiều chất đã và đang được sử dụng trong y học để điều trị cácbệnh nhiễm trùng

Streptomycin: được Waksman phát hiện ra từ năm 1943,

có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomyces griseus, có khả năngchống các vi khuẩn Gram (-) khá mạnh Streptomycin được sửdụng rất có hiệu quả để điều trị các bệnh dịch hạch, ho gà vàđặc biệt quan trọng hơn cả là dùng để chữa các bệnh lao

Neomycin: là chất kháng sinh có hoạt phổ rộng, được tách

ra từ xạ khuẩn Streptomyces fradiae vào năm 1949, có tácdụng chống cả các vi khuẩn Gram (-) và (+) Đặc biệt là chốngđược nhiều loại vi khuẩn đã kháng lại với penicillin và

Gentamyxin: có nguồn gốc từ xạ khuẩn Micromonosporapurpurea, có phổ kháng sinh rộng, có tác dụng chống cả vikhuẩn Gram (+) như tụ cầu, phế cầu đã kháng lại penicillin và

vi khuẩn Gram (-) như màng não cầu, lậu cầu

Trong y học, chủ yếu dùng để điều trị các bệnh do nhiễmPseudomonas:

Tetracyclin: là các kháng sinh được tách chiết từ dịch nuôicấy của một số chủng xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces, cácchất kháng sinh này có phổ kháng sinh rộng, chống được cả các

vi khuẩn Gram (+), Gram (-), ricketsia và một vài loài virut lớn.Ngoài ra còn sử dụng trong chăn nuôi-thú y

Chloramphenicol: có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomycesvenezuelae, được phát hiện vào năm 1947, có hoạt tính chốnglại được nhiều loài vi khuẩn Gram (+) và (-) Ngoài ra còn dùngtrong chăn nuôi-thú ý và thủy sản

Erythromycin: có nguồn gốc từ xạ khuẩn Strepromyceserythreus, là chất kháng sinh có phổ rộng đối với các vi khuẩnGram (+), được sử dụng nhiều nhất trong điều trị bệnh viêmphổi do mycoplasma và viêm họng do liên cầu khuẩn

Novobicin: có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomycesspheroides và Streptomyces niveus, có hoạt tính mạnh đối với

vi khuẩn Gram (+) Đặc biệt có khả năng chống các tụ cầu đãkháng với penicillin và một số chất kháng sinh khác

Vancomycin: có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomycesorientaliss, được dùng để điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vikhuẩn Gram (+), đặc biệt là các liên cầu, tụ cầu và phế cầu

5) Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp chất kháng sinh

- Điều kiện nuôi cấy:

Nhiệt độ: ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát triển và khảnăng tổng hợp các chất kháng sinh ở xạ khuẩn Hầu hết xạkhuẩn phát triển tốt ở 28-300C, nhiệt độ tối ưu tổng hợp chấtkháng sinh nằm trong khoảng 18-300C

pH môi trường: có ảnh hưởng rất lớn, pH thích hợp là pHtrung tính pH axit hay kiềm đều ức chế quá trình sinh tổng hợpchất kháng sinh.

Độ thông khí: xạ khuẩn và vi khuẩn hiếu khí có nhu cầuthông khí cao hơn các sinh vật khác, nhất là giai đoạn nhângiống (khoảng từ giờ thứ 6-12 của quá trình nuôi cấy) Do đóyếu tố thông khí có ảnh hưởng quyết định đến sinh tổng hợpchất kháng sinh

Tuổi giống: phụ thuộc tuổi sinh lý và chất lượng bào từ của

xạ khuẩn Tuổi của xạ khuẩn cho hiệu suất cao nhất là 24 giờ.Lượng giống cấy truyền khoảng 2-10%

- Thành phần môi trường lên men:

Nguồn cacbon: Cacbon là nguyên tố có mặt ở hầu hết cácchất trong cơ thể xạ khuẩn cũng như trong các sản phẩm traođổi chất, do vậy các hợp chất cacbon có ý nghĩa hàng đầu trongsinh trưởng và hình thành chất kháng sinh Đối với xạ khuẩnnguồn cacbon thích hợp nhất thường là tinh bột, ngoài ra còn

sử dụng các loại đường như: glucose, fructose, maltose…

Nguồn nitơ: Nitơ là thành phần dinh dưỡng không thể thiếutrong quá trình sinh trưởng và hình thành chất kháng sinh của

xạ khuẩn Nguồn nitơ hữu cơ thường sử dụng là các hợp chất từthực vật như bột đậu tương Nguồn nitơ vô cơ là các muốiamoni, muối nitrat

Nguồn photpho vô cơ: photpho là yếu tố điều chỉnh sinhtổng hợp chất kháng sinh Nồng độ cao làm tăng tổng hợp axitnucleic trong tế bào, rút ngắn pha tổng hợp và kéo dài pha dinhdưỡng

Các nguyên tố vi lượng: là thành phần không thể thiếutrong môi trường lên men làm thay đổi đáng kể khả năng tổnghợp chất kháng sinh của nhiều chủng xạ khuẩn

6) Tách chiết chất kháng sinh

Phần lớn các chủng sản sinh kháng sinh và tiết ra môitrường xung quanh, nhưng có một số chủng chỉ tiết một phần