Nghiên Cứu Đặc Điểm Các Chủng Xạ Khuẩn Phân Lập Từ Đất

Khóa luận tốt nghiệp sinh học phân lập khảo sát đặc điểm các chủng xạ khuẩn từ đất, cung cấp cái nhìn sâu sắc về tiềm năng sinh học.

• Tác giả: Trịnh Thị Mỹ Dung
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
• Chuyên ngành: Vi Sinh
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Các Chủng Xạ Khuẩn Phân Lập Từ Đất
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2003
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA XẠ KHUẨN
• 1.2. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CHẤT KHÁNG SINH
• 1.3. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA CHẤT KHÁNG SINH
• 1.3.1. ỨC CHẾ TỔNG HỢP THÀNH TẾ BÀO
• 1.3.2. ỨC CHẾ TỔNG HỢP ACID NUCLEIC
• 1.4. CÁC CHẤT KHÁNG SINH CÓ NGUỒN GỐC TỪ VI SINH VẬT
• 1.4.1. Các chất kháng sinh có nguồn gốc từ xạ khuẩn
• 1.4.1.1. Streptomixin
• 1.4.1.2. Neomixin
• 1.4.1.3. Canamixin (Kanamycin)
• 1.4.1.4. Clotetraxilin và các chất liên quan
• 1.4.1.5. Cloramphenicol (Chloramphenicol)
• 1.4.1.6. Các chất kháng sinh nhóm Macrolit
• 1.4.1.6.1. Eritromixin
• 1.4.1.6.2. Oleandomixin
• 1.4.1.6.3. Novobioxin
• 1.4.2. Các chất kháng sinh có nguồn gốc từ vi khuẩn
• 1.4.2.1. Baxitraxin
• 1.4.2.2. Polymixin
• 1.4.2.3. Gramixidin
• 1.4.3. Các chất kháng sinh có nguồn gốc từ nấm mốc
• 1.4.3.1. Pênixilin (Penicillin)
• 1.4.3.2. Xephalosporin (Cephalosporin)
• 1.4.3.3. Grizeofunvin
• 1.5. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ TỔNG HỢP CHẤT KHÁNG SINH
• 1.5.1. Thành phần môi trường lên men
• 1.5.1.1. Nguồn Cacbon
• 1.5.1.2. Nguồn Nitơ
• 1.5.1.3. Photphat vô cơ
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đặc Điểm Các Chủng Xạ Khuẩn Phân Lập Từ Đất

Nghiên cứu về xạ khuẩn là một lĩnh vực quan trọng trong sinh học vi sinh vật. Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phổ biến trong môi trường đất, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải chất hữu cơ và sản xuất các chất kháng sinh. Việc phân lập và nghiên cứu các chủng xạ khuẩn từ đất giúp hiểu rõ hơn về đặc điểm sinh học và ứng dụng của chúng trong nông nghiệp và y học.

1.1. Đặc Điểm Cấu Trúc Của Xạ Khuẩn

Xạ khuẩn có cấu trúc tế bào đặc biệt, khác biệt với nấm mốc và vi khuẩn. Kích thước của chúng tương tự như vi khuẩn, nhưng không có thành tế bào chứa xenluloza hay kitin. Sự phân chia tế bào diễn ra theo kiểu amitoz, không có giới tính.

1.2. Phân Bố Và Môi Trường Sống Của Xạ Khuẩn

Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong đất. Chúng có thể đạt hàng triệu cá thể trong một gram đất giàu chất hữu cơ, tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Xạ Khuẩn

Mặc dù xạ khuẩn có nhiều ứng dụng tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và phân lập chúng gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như sự đa dạng của các chủng xạ khuẩn, điều kiện nuôi cấy và khả năng sinh sản của chúng cần được giải quyết để tối ưu hóa quy trình nghiên cứu.

2.1. Đa Dạng Chủng Loại Xạ Khuẩn

Sự đa dạng của các chủng xạ khuẩn trong đất làm cho việc phân lập và xác định chúng trở nên khó khăn. Cần có các phương pháp phân tích hiện đại để nhận diện và phân loại chính xác.

2.2. Điều Kiện Nuôi Cấy Xạ Khuẩn

Điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của xạ khuẩn. Nhiệt độ, pH và thành phần dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy cần được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất.

III. Phương Pháp Phân Lập Xạ Khuẩn Từ Đất

Có nhiều phương pháp để phân lập xạ khuẩn từ đất, bao gồm nuôi cấy trên môi trường đặc biệt và sử dụng các kỹ thuật phân tích phân tử. Những phương pháp này giúp xác định và phân loại các chủng xạ khuẩn một cách hiệu quả.

3.1. Nuôi Cấy Trên Môi Trường Đặc Biệt

Sử dụng môi trường nuôi cấy đặc biệt giúp tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của xạ khuẩn. Các thành phần dinh dưỡng và pH được điều chỉnh để tối ưu hóa sự sinh trưởng.

3.2. Kỹ Thuật Phân Tích Phân Tử

Các kỹ thuật phân tích phân tử như PCR và giải trình tự gen giúp xác định chính xác các chủng xạ khuẩn. Những phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết về đặc điểm di truyền của chúng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Xạ Khuẩn Trong Nông Nghiệp

Các chủng xạ khuẩn có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, từ việc cải thiện độ phì nhiêu của đất đến sản xuất các chất kháng sinh tự nhiên. Việc nghiên cứu và ứng dụng chúng có thể giúp nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường.

4.1. Cải Thiện Độ Phì Nhiêu Của Đất

Xạ khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ, giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất. Chúng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

4.2. Sản Xuất Chất Kháng Sinh Tự Nhiên

Nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng sản xuất chất kháng sinh tự nhiên, giúp bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh. Việc ứng dụng các chất này trong nông nghiệp có thể giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Xạ Khuẩn Từ Đất

Nghiên cứu về xạ khuẩn từ đất không chỉ giúp hiểu rõ hơn về đặc điểm sinh học của chúng mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong nông nghiệp và y học. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân lập và ứng dụng sẽ mang lại nhiều lợi ích cho xã hội.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Xạ Khuẩn

Nghiên cứu về xạ khuẩn sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại. Các phương pháp mới sẽ giúp khám phá thêm nhiều chủng xạ khuẩn có giá trị.

5.2. Đóng Góp Của Xạ Khuẩn Trong Bảo Vệ Môi Trường

Xạ khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái. Chúng giúp phân giải chất thải hữu cơ, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

: 480 O BỘ GIÁO DUC VA DAO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM TP.HCM KHOA SINH cøsg211caœ› SVTH: TRỊNH THỊ MỸ DUNG Đề tài: ‘PHAN LẬP, KHAO SAT ĐẶC ĐIỂM CÁC CHỦNG XẠ KHUẨN PHÂN LẬP TỪ ĐẤT" — LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYEN NGÀNH: VI SINH GVHD: TRAN THỊ THANH —= O (Để hoàn thank dé tài màu, em win bay tả lang Biết on sâu tắc đến: Giến tỉ Quân Chị Thank, người đã trực tiếp kuáftng din em trong luất thời gian qua odi sự tận link cà đâu track mm. “khường kiến thuc quý bau. đoàn thé quý Thdy ©4 công tác tại nhàng Chí nghiệm Ul sink - Sink káa - Sink lý thực trường DI Sa Dhgm 7 7).X@ đã gitig đã, động olin cà tạo mọi điều kiện thuán lợi trong thời giam em lam đề tài. Giất cả ede bạn cùng lớp luda động oltn od nhipt nk giúp đề.WẠt lan mữa em xin chin think edm đợc, TP.HCM, tháng 05 năm 2003 Trịnh Thị Mỹ Dung Loi mo dau Oige sử dụng phâm hóa học la một tiến bộ lon của thé giới.

Cing aới thuốc trừ âu, phan khóa kọc đã gáp phẩm dia năng tuất sâu trắng xgàu một cao. Cu nhiên, 6êm eqnh nhường uu điểm, ciệe ut dụng ede chit káa kọc trong tắn xuất nâng nghiệp đã ink kửơng nghiim trọng đến ule khác con người, oft mudi od kệ sink thái mi trường. Do đá oipe ult dựng phin sink kọc( phân of sink, hide ed, hide eo ol sink, hilu eơ khodng.) thay thé dâm cho phin kéa học dang là xu thế chung trong sin xuất nông =gkiệp trên thé giới hin nay. Quang tiến bf mới của công nghệ sink kọc đã làm cho phân oi sinh ngày một da dụng, chẳng nhường nd lam tất đất, ting cường dink dung cho cây, dâm ddn thay thế nhậm lén phin hod học trong titeng lal ma edn lam cho nguắn sâu bink hgi trong đất giảm hdn, đồng thời lam tăng tink kháng su 6ệmắt cho câu trắng.

Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. TRẤN THỊ THANH PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1L. ĐẶC DIEM CUA XA KHUẨN : Xạ khuẩn là một nhóm vi sinh vật đơn bào rất phổ biến trong tự nhiên, đặc biệt ở trong đất, VỀ mặt cấu trúc, xa khuẩn có nhhiều nét khác hẳn với nấm mốc và mang những đặc điểm giống vi khuẩn, cụ thể là: ~ Kích thước của xạ khuẩn nhỏ bé tương tự kích thước của vi khuẩn. Nhân của tế bào xạ khuẩn chưa có dạng phân hóa hình thái.

~_ Thành tế bào của xạ khuẩn không chứa Xenluloza hay Kitin. -_ Sự phân chia tế bào của xạ khuẩn theo kiểu Amytoz(phan bào vô ti) — Xa khuẩn không có giới tính( không có tế bào đực và tế bào cái). Khuẩn ty của xạ khuẩn trông giống khuẩn ty của nấm mốc, chúng phân nhánh và không có vách ngăn. Hình dạng của khuẩn ty có thể dài hoặc ngấn hoặc phân nhánh thẳng hoặc cong, hình làn sóng hoặc xoắn.

Trong môi trường dịch thể, khi nuôi cấy chìm, xạ khuẩn tạo thành dạng bông, khi già tạo thành tủa lắng xuống đáy. Khi nuôi cấy trong môi trường có thạch, khuẩn ty của xạ khuẩn phát triển thành hai loại sợi. Một loại bám sâu vào môi trường gọi là khuẩn ty cơ chất (KTCC). Một loại phát triển bên bể mặt thạch gọi là khuẩn ty khí sinh (KTKS).

Khuẩn ty của xạ khuẩn phát triển dày đặc, bện vào nhau tạo thành khuẩn lạc. Khuẩn lạc của xạ khuẩn có dạng vôi, dạng lông tơ mềm mại, dạng nhung hay dạng bột mịn. Chúng thường có các màu sắc đỏ, lam, vàng, tro xám, tím, đen. Bé mặt của khuẩn lạc có thể nhắn, bóng hoặc xù xì.

Về cấu trúc của khuẩn lạc có 3 lớp. Lớp ngoài gồm các sợi bện chặt lấy nhau. Lớp trong tương đối xốp hơn, còn lớp giữa có cấu trúc tổ ong. Về cấu tạo tế bào tương tự như tế bào vi khuẩn: ~ Thành tế bào của xạ khuẩn tương đối dày, vững chắc và có nhiều lớp.

+ Lớp ngoài đầy 60-120A°, + Lớp trong day 50A”. + Lớp giữa rắn hơn dày 50 A”. Ở một số loài khác thành khuẩn ty có những lỗ nhỏ. SVTH: TRINH THỊ MỸ DUNG Quang Ì Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.

TRAN THỊ THANH Bên ngoài thành tế bào còn có màng nhdy. Màng này có cấu tao từ Polysacarit tất mỏng và đôi khi lại rất dây làm cho khuẩn lạc trở nên nhầy. Thành tế bào xạ khuẩn còn chứa nhiều enzym và tham gia vào quá trình trao đổi chất. ~ Màng nguyên sinh chất: Day khoảng 50nm và gồm hai lớp.

Vai trò chủ yếu là diéu hoà sự hấp thụ của tế bào các chất dinh dường. Ngoài ra nó còn tham gia trong quá trình hình thành bào tử. - Tế bào chất gồm có: Nucléotit, hạt volutin, không bao. Nhưng trong tế bào không có ty thể.

Xa khuẩn sinh sản sinh dưỡng bằng bào tử. Trên đầu sợi khí sinh của xạ khuẩn hình thành nên những sợi phân hoá(sợi mang bào tử). Sợi mang bào tử có nhiều hình dạng khác nhau: dài hoặc ngắn, có dạng xoắn hay thẳng theo chiều khác nhau. Bào tử của xạ khuẩn được hình thành trên các nhánh phân hoá của KTKS (gọi là cuống sinh bào tử).

Đó là cơ quan sinh sản đặc trưng cho xạ khuẩn. Cuống sinh bào tử có thể thẳng, lượn sóng, uốn cong, xoắn lò xo hay xoắn ốc, số vòng xoắn từ 3-5-10 (tuỳ theo từng loài). Cuống sinh bào tử là một trong những tiêu chuẩn quan trọng để phân loại xạ khuẩn. Sự hình thành bào tử ở xạ khuẩn có thể xảy ra do sự kết đoạn hoặc do sự cắt khúc.

Xa khuẩn là những vi sinh vật hiếu khí. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển là 25-30” C. Đa số xạ khuẩn phát triển tốt ở PH môi trường 6,8-7,5. § VÀYV Xa khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên, trong đất, ao đầm và trong nước nói chung.

Đất là môi trường sống chủ yếu của xạ khuẩn. Số lượng của xạ khuẩn có thể đạt tới hàng chục, hàng trăm triệu cá thể trong 01 gram đất giàu chất hữu cơ [11] Chúng tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có trong đất như xenluloza, tinh bột. góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Ngoài ra trong quá trình trao đổi chất xạ khuẩn còn có thể sinh ra các loại chất hữu cơ: Vitamin nhóm B, một số acid hữu cơ như acid lactit, acétic.

các chất kích thích sinh trưởng thực vật. Đặc điểm quan trọng bậc nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành chất kháng sinh. Cho tới nay trong số 6000 chất kháng sinh dược mô tả, có khoảng 60% có nguồn gốc từ xạ khuẩn. Trong số đó 15% có nguồn gốc từ các loại xạ khuẩn hiếm.

Điều đáng chú ý là các xạ khuẩn hiếm đã cung cấp nhiều chất kháng sinh có giá trị (chiếm tới 1/3 các chất kháng sinh kháng khuẩn đang được sử dụng trong y học.[B] SVTH: TRỊNH THỊ MỸ DUNG Gương 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. TRẤN THỊ THANH HI. Khái niệm cơ bản về chất kháng sinh: Chất kháng sinh là những chất hoá học đặc hiệu có nguồn gốc từ hoạt động sống của sinh vật, có khả năng ức chế hoặc tiêu điệt một cách có chọn lọc sự sinh trưởng và phát triển của những vi sinh vật hoặc những tế bào sống nhất định, ngay khi ở nồng độ thấp. Cơ chế tác dung của chất kháng sinh: Cơ chế tác động của chất kháng sinh phụ thuộc vào bản chất hoá học, néng độ chế phẩm, cấu trúc hiển vi của tế bào vi sinh vật và điều kiện biểu hiện chúng.

Khác với các chất độc, chất kháng sinh có tác dụng đặc hiệu. Tính đặc hiệu đó gắn liền với cơ chế tác động. Ức chế tổng hợp thành tế bào. Các chất kháng sinh nhóm B-lactam ảnh hưởng lên quá trình tổng hợp thành tế bào vi khuẩn.

Chúng “bóc vỏ " peptidoglycan bao quanh tế bào vi khuẩn làm tế bào vi khuẩn chết do hút nước, trương lên và vỡ ra. Quá trình sinh tổng hợp peptidoglycan là trình tự các bước xúc tác nhờ các enzym. Chất kháng sinh nhóm này ức chế bước cụ thể là tác động vào mach nối hình thành giữa các chuỗi peptidoglycan ngăn cản hình thành “vỏ” bao bọc xung quanh tế bào. Làm hồng màng nguyên sinh chất.

Các chất kháng sinh nhóm Polypeptit thường gây tổn thương cho mang nguyên sinh chất của vi sinh vật. Vd: Polymixin là chất kháng sinh dạng diệt khuẩn, chúng phá vỡ Photpholipit tạo nên cấu trúc của màng nguyên sinh chất và làm cho các chất rò rỉ ra khỏi tế bào làm tế bào chết. Chất kháng sinh nhóm Polien tác động lên các thành phần Steron của màng hơn là lên các Photpholipid. Màng tế bào vi khuẩn không chứa Steron nên không bị kháng sinh nhóm này tác động, còn màng tế bào của nấm và tế bào động vật có chứa Steron thì để bị tác động.

Chất kháng sinh thuộc nhóm này bao gồm nhiều chất, trong đó có: Stretomixin, Erythromixin, Tetraxiclin, Cloramphenicol. Chúng tác động gây can trở cho các phản ứng sinh hoá phức tạp tổng hợp Protein. Tác động của một số loại chất kháng sinh này như sau: SVTH: TRỊNH THỊ MỸ DUNG rang 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. TRAN THỊ THANH - Streptomixin gắn với tiểu phan 30S của riboxom của vi khuẩn và ức chế quá trình sao mã làm thay đổi quá trình sinh tổng hợp mạch peptit dẫn đến sinh tổng hợp các protein bất thường.

- Tetraxcilin gắn vào tiểu phần 30S của riboxom bằng cách này ngăn cản sự hoạt hoá gắn phân tử amino acid-tARN để tạo phức với mARN-Riboxom. - Cloramphenicol và Erythromixin gắn vào tiểu phan 50S của Riboxom như là phương tiện để ngăn cản mạch polypeptit kéo dài bằng cách phong bế Peptiditransferaza và ức việc giải phóng Aminoacid-tARN-riboxom-mARN, Kasugamixin can trở sinh tổng hợp Protein mà không tác động lên quá trình tổng hợp Acid Nucleic. ~ Rifamixin làm dừng quá trình tổng hợp protein của vi khuẩn bằng cách ức chế ARN-polymeraza ngăn cản việc sao mã từ AND sang mARN, 2. Ue chế tổng hợp Acid Nucleic Các chất kháng sinh loại này có thể gắn vào với Acid Nucleic (AND,ARN) tạo thành phức phân tử bất hoạt, ngăn cản sự sao chép của các Acid này.

Hiện nay người ta biết khoảng 20 chất phá hủy và ức chế tổng hợp ARN và 26 chất ức chế trao đổi hoặc tổng hợp ADN như actinomixin, mitomixin D,. chất kháng sinh nhóm này ức chế tổng hợp Acid Nucleic cho nên không những chỉ độc với vi sinh vật mà còn độc cho người và các vi sinh vật khác. Các chất kháng sinh có nguồn gốc từ vi sinh vật.1 Các chất kháng sinh có nguồn gốc xạ khuẩn Đại đa số các chất kháng sinh được dùng trong y học hiện nay có nguồn gốc xạ khuẩn.