Bài giảng Công nghệ sản xuất các chất kháng sinh và vitamin

Nha Trang, năm 2014 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC CHẤT KHÁNG SINH VÀ VITAMIN GV: Lê Phương Chung Bộ môn Công nghệ sinh học Viện Công nghệ sinh học và môi trường 1 MỞ ĐẦU: GiỚI THIỆU VỀ HỌC PHẦN  Tên học phần: Công nghệ sản xuất kháng sinh và vitamin  Nội dung các chủ đề:  Cơ sở khoa học của quá trình sinh tổng hợp kháng sinh  Tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh kháng sinh  Nuôi cấy vi sinh vật sinh kháng sinh  Chiết xuất và tinh chế kháng sinh  Công nghệ sản xuất vitamin 2 Tài liệu tham khảo  Kỹ thuật sản xuất dược phẩm: Từ Minh Kóong; NXB Y học HN  Công nghệ sinh học phân tử: Nguyên lý và ứng dụng của AND tái tổ hợp: Bernard R.Glick và cs, do Đỗ Lê Thăng và cs dịch; NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội  Bài giảng môn Công nghệ dược phẩm: Trương Thị Minh Hạnh; NXB Trường ĐH bách khoa Đà Nẵng 3 Đánh giá kết quả TT Điểm đánh giá Trọng số (%) 1 Điểm các lần kiểm tra giữa kỳ 20% 2 Điểm chuyên cần/thái độ 10% 3 Điểm làm bài tập nhóm và thảo luận trên lớp 20% Thi kết thúc học phần: -Hình thức thi: Tự luận -Đề mở: □ Đề đóng:  50% 4 Vấn đề 1: Cơ sở khoa học của quá trình sinh tổng hợp kháng sinh 1. Khái niệm, phân loại kháng sinh 2. Cơ chế tác dụng của kháng sinh 3. Bản chất của hiện tượng đề kháng kháng sinh 5 6 Chất kháng sinh (antibiotic) là gì? Thuật ngữ" chất kháng sinh" lần đầu tiên được Pasteur và Joubert (1877) sử dụng để mô tả hiện tượng kìm hãm khả năng gây bệnh của vi khuẩn Bacillus anthracis trên động vật nhiễm bệnh nếu tiêm vào các động vật này một số loại vi khuẩn hiếu khí lành tính khác. Nicolle (1907) là người đầu tiên phát hiện ra hoạt tính kháng khuẩn của Bacillus subtilis có liên quan đến quá trình hình thành bào tử của loại trực khuẩn này. Gratia và đồng nghiệp (1925) đã tách được từ nấm mốc một chế phẩm có thể sử dụng để điều trị hiệu quả các bệnh truyền nhiễm trên da do cầu khuẩn 7 Sơ lược lịch sử nghiên cứu chất kháng sinh Sự phát triển về vi sinh vật học nói chung, và vi sinh vật công nghiệp nói riêng, với bước ngoặc lịch sử là phát minh vĩ đại về chất kháng sinh của Alexander Fleming (1928) đã mở ra kỷ nguyên mới trong y học: khai sinh ra ngành công nghệ sản xuất chất kháng sinh và ứng dụng thuốc kháng sinh vào điều trị cho con người Năm 1928, Alexander Flemming, một nhà khoa học Scotland, lần đầu tiên thấy trong môi trường nuôi cấy tụ cầu vàng nếu có lẫn nấm penicillium thì khuẩn lạc gần nấm sẽ không phát triển được. Năm 1939, Florey và Chain đã chiết được ra từ nấm đó chất penicillin dùng trong điều trị. Alexander Fleming (6.8.1881 – 11.3.1955) Vì bộ phận sinh sản của loài mốc đó có hình dạng giống cái bút lông nên được đặt tên là penicillium (tiếng la tinh penicillium nghĩa là cái bút lông). 8 Năm 1938, Fleming nhận được thư của hai nhà khoa học từ trường Đại học Oxford là Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey, với lời đề nghị được hợp tác với ông để tiếp tục thực hiện công trình nghiên cứu về penicillin và họ đã thử nghiệm thành công penicillin trên chuột vào 1940. Năm 1941, nhóm đã chọn được loại nấm penicillin ưu việt nhất là chủng Penicillin Chrysogenium, chế ra loại penicillin có hoạt tính cao hơn cả triệu lần penicillin do Fleming tìm thấy lần đầu năm 1928. Năm 1945, Fleming được giải thưởng Nobel về y học cùng với Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey. 9 Ngày nay con người biết được khoảng 8000 chất kháng sinh, 100 loại được dùng trong Y khoa và Thú y. 10 [...]... trường dinh dưỡng và chứa vi sinh vật kiểm định, đem gieo trực tiếp mẫu đất lên trên bề mặt thạch  Để tủ ấm 2 – 3 ngày rồi quan sát Nếu xung quanh mẫu đất cấy trên đĩa có vòng vô khuẩn, biết được vi sinh vật trong mẫu đất đó có sinh ra chất kháng sinh chống lại vi sinh vật kiểm định Nuôi vi sinh vật sinh kháng sinh 33  Tiến hành nuôi lắc các chủng vi sinh vật sinh kháng sinh trong các bình tam giác,... TƯỢNG ĐỀ KHÁNG KHÁNG SINH? BẢN CHẤT VÀ CÁCH PHÒNG TRÁNH Cơ chế đề kháng kháng sinh 25  VK sản xuất enzym phá hủy hoạt tính của thuốc  VK làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối với thuốc  Điểm gắn của thuốc có cấu trúc bị thay đổi  VK thay đổi đường biến dưỡng làm mất tác dụng của thuốc  VK có enzym đã bị thay đổi Bản chất của sự đề kháng 26   Không do di truyền Do di truyền Đề kháng. .. Kiểm tra hoạt tính kháng sinh trên các vi sinh vật kiểm định 34  Ly tâm thu dịch lên men sau khi nuôi cấy các chủng vi sinh vật  Kiểm tra hoạt tính kháng sinh bằng phương pháp đặt thỏi thạch hoặc đục lỗ trên môi trường có chứa vi sinh vật kiểm định  Các nhóm vi sinh vật kiểm định tùy thuộc loại kháng sinh nhưng thường mang tính đại diện E.coli F.oxysporium C.albicans M.luteus Các phương pháp gây... Penicillin G / ampicillin + macrolide 29 VẤN ĐỀ 2: PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT SINH KHÁNG SINH Nguồn thu mẫu 30   Lấy mẫu từ các nguồn cơ chất khác nhau: đất ở ruộng, đất quanh rễ cây, đất nền ở chuồng gia súc, gia cầm, bùn, nước ở sông hồ… Phân lập thuần khiết những vi sinh vật sinh kháng sinh trên các môi trường chọn lọc Phương pháp cấy vi sinh vật 31  Phương pháp cấy dịch chiết đất lên bề mặt...Phân loại kháng sinh 11 Dựa vào tính nhạy cảm của vi khuẩn với kháng sinh: - Nồng độ ức chế tối thiểu MIC: là nồng độ thấp nhất của 1 KS có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn sau khoảng 24h nuôi cấy - Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu MBC: là nồng độ thấp nhất làm giảm 99.9% lượng vi khuẩn - Kháng sinh diệt khuẩn: MBC/MIC ~ 1 và dễ dàng đạt được MBC trong huyết tương:... động - Kiểm soát các thành phần bên trong tế bào 20 Chất kháng sinh tác động:  Mất sự toàn vẹn của màng tế bào  đại phân tử và ion thoát ra khỏi tế bào  tế bào chết  Màng tế bào VK và vi nấm dễ bị phá hủy bởi một số tác nhân * KS thuộc nhóm này : Amphotericin B, Colistin, Imidazole, Nystatin, Polymycins Ức chế sự tổng hợp protein 21 Aminoglycosides : Streptomycin  GĐ 1: thuốc gắn vào thụ thể trên... nước, sau đó cho vào bình và lắc khoảng 5 phút Dùng nước vô trùng pha loãng thành các nồng độ khác nhau - Cấy dung dịch đã pha loãng lên môi trường thạch dinh dưỡng Nuôi trong tủ ấm 300C, sau khoảng 3 – 5 ngày, cấy tách các khuẩn lạc lên môi trường thạch nghiêng hoặc đĩa môi trường mới để nghiên cứu hoạt tính kháng sinh  Phương pháp cấy đất trực tiếp lên bề mặt thạch đã chứa sẵn vi sinh vật kiểm định... tác động vách tế bào 17  Giai đoạn 1: - Thuốc gắn vào thụ thể PBPs  ức chế transpeptidase  ngăn tổng hợp peptidoglycan - Có 3 - 6 thụ thể PBP - Những thụ thể khác nhau có ái lực khác nhau đối với một loại thuốc  tác dụng của thuốc khác nhau 18  Giai đoạn 2 : Hoạt hóa các enzym tự tiêu  ly giải tế bào ở môi trường đẳng trương * Các chất kháng sinh nhóm này gồm: Bacitracin, Cephalosporin, Cycloserine,... thuộc loại kháng sinh nhưng thường mang tính đại diện E.coli F.oxysporium C.albicans M.luteus Các phương pháp gây đột biến 35     Mục đích: tạo ra các chủng vi sinh vật “siêu tổng hợp kháng sinh Các tác nhân gây đột biến gồm 2 loại: tác nhân vật lý và tác nhân hóa học Tác nhân vật lý: UV, X, nhiệt độ, phóng xạ… Tác nhân hóa học: iperit, ethylenimin, dimethylsunfat… 36 ... polymyxin - Kháng sinh kìm khuẩn: MBC/MIC>4 và khó đạt được nồng độ bằng nồng độ MBC trong huyết tương: tetracyclin, cloramphenicol, macrolid Phân loại dựa trên cơ chế tác dụng 12 - Thuốc ức chế tổng hợp vách tế bào vi khuẩn: penicillin, cephalosporin, imipenem, moxalactam, vancomycin, bacitracin - Thuốc ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn: tetracyclin, cloramphenicol, macrolid, lincosamid và aminoglycosid