Bài tiểu luận các phương pháp cải tiến giống vi sinh vật trong công nghiệp

Để chọn được giống VSV thuần chủng, bước đầu tiên là phân lập chúng từcác nguồn tự nhiên như: nước, không khí, đất, các mô động thực vật, các vật liệu hữu cơ vô cơ đã bị phân huỷ ít nhiều. Bằng những kỹ thuật VSV cổ điển từthời L. Pauster và R.Kochđã đề ra . Nhiều phương pháp đặc biệt chủng giống thuần khiết dùng cho công nghiệp đã được phát triển trên cơ sở những kỉ thuật vi sinh vật cổ điển này, nhất là trong việc tìm chất sản xuấtchất kháng sinh mới.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỈ THUẬT MÔI TRƯỜNG  oOo  huf Đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP BÀI TIỂU LUẬN NHÓM Môn: VI SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn: Ths Trần Quốc Huy TPHCM, tháng năm 2015 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỈ THUẬT MÔI TRƯỜNG  oOo  huf Đề tài: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP BÀI TIỂU LUẬN NHÓM Môn: VI SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn: Ths Trần Quốc Huy Nhóm sinh viên thực Bùi Văn Sự Nguyễn Phước Thịnh Thái Văn Tú Huỳnh Ngọc Quang Nguyễn Đình Gian Lê Tân Trần Minh Quan 3008140170 3008140175 3008140580 3008140018 3008140143 3008140153 3008140207 TPHCM, tháng năm 2015 LỜI CẢM ƠN Chúng xin trân thành cảm ơn Ths Trần Quốc Huy tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian học tập.Một lần nhóm xin trân thành cảm ơn thầy Mặc dù tiểu luận hoàn thành khó tránh sai sót.Mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để tiểu luận hoàn thiện Từ đó,chúng có thêm nhiều kinh nghiệm để thực tiều luận đồ án sau nghề nghiệp tương lai Sau xin chúc Ths Trần Quốc Huy toàn thể thầy cô Khoa thật dồi sức khỏe, niềm vui để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Trân trọng cảm ơn! NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN LỜI CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan: Bài tiểu luận thành viên nhóm chung tay làm việc,có phân công rõ ràng công thành viên nhóm Đồng thời, không chép tiểu luận Các nội dung báo cáo tham khảo kỉ lưỡng trước đưa vào tiều luận.Chúng chịu hoàn toàn trách nhiệm trước thầy Khoa cam đoan TP.HCM, ngày 30 tháng năm 2015 NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT VSV Vi sinh vật GFP Green fluorescense protein PTN Phòng thí nghiệm CN Công nghệ CNSH Công nghệ sinh học 2,5- DKG Axit 2,5-diketo-D-gluconic 2-KLG Axit 2-keto-L-glucoznic Vit Vitamin DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Số trang Bảng 2.1 : Một số sản phẩm sinh thông qua vi khuẩn chứa gene người tạo dòng nhờ phương páp kỉ thuật di truyền Bảng 3.1 : Các loại protein trị liệu tạo E coli hay nấm men S cerevisiae 20-21 23-24 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH STT Tên hình Hình 1.1: “Ông tổ” nghành vi sinh vật học Hình 1.2 : Qúa trình sàng lọc Hình 2.1 : Gen bị đột biến Số trang Hình 2.2: Các tác nhân vật lí gây độ biến Hình 2.3: Các tác nhân hóa học gây đột biến 6-7 Hình 2.4: Các loại vi sinh vật cải tiến cho suất cao 10 Hình 2.5 : Hiện tượng biến nạp 12 Hình 2.6: Kỉ thuật biến nạp sử dụng vi khuẩn E Coli 13 Hình 2.7: Tải nạp chung (generalized transduction) 14 10 Hình 2.8: Tải nạp chuyên biệt hay tải nạp hạn chế (restricted transduction) 15 11 Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm tạo dòng vi khuẩn mang ADN tái tổ hợp có chứa gen Insulin người 16 12 13 Hình 2.10: (a) Joshua Lederberg (trái) E.L Tatum; (b) E coli tiếp hợp Hai tế bào kết hợp cầu nối, thể cho bên trái thể nhận bên phải Hình 2.11: Sự tiếp hợp tế bào E coli F+(đực) với F- (cái) 17 18 14 Hình 2.12 : Thí nghiệm kinh điển J Lederberg E Tatum 19 15 Hình 2.13: Cơ chế tiếp hợp tái tổ hợp gene tế bào E coli 19 MỤC LỤC CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Hình 2.5 : Hiện tượng biến nạp Dạng SIII, gây bệnh có vỏ bao tế bào (capsule) polysaccharid cản trở bạch cầu phá vỡ tế bào Dạng RII, không gây bệnh, vỏ bao Hiện tượng cho thấy vi khuẩn S tự sống lại sau bị đun chết, tế bào chết truyền tính gây bệnh cho tế bào R Nó gọi biến nạp (transformation) Biến nạp nghiên cứu kĩ vi khuẩn Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, Haemophilus influenzae số nhóm vi khuẩn khác Page | 22 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Hình 2.6: Kỉ thuật biến nạp sử dụng vi khuẩn E Coli Hiệu biến nạp phụ thuộc vào yếu tố: Tính dung nạp tế bào nhận Kích thước đoạn ADN ngoại lai Nồng độ ADN Sử dụng phương pháp biến nạp sử dụng ADN có lợi công nghiệp sản xuất 2.2.2 Tải nạp (Transduction ) Chuyển gen gián tiếp hay phương pháp chuyển gen tải nạp nhờ nhân tố trung gian vi khuẩn Agrobacterium virút phage  Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium: Là phương pháp sử dụng vi khuẩn gây khối u thực vật Vi khuẩn Agrobacterium chứa plasmit lớn tạo nên khối Page | 23 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM u thực vật gọi Ti-plasmit Cây bị nhiễm Agrobacterium qua vết xước vi khuẩn truyền đoạn ADN Ti-plasmit có mang gen sản sinh auxin, opin cho cây, làm hình thành khối u Ti-plasmit biến đổi cách loại bỏ gen gây khối u mà lại gắn gen để chuyển gen vào trồng  Chuyển gen nhờ virút phage: phương pháp sử dụng virut (SV 40, BPV ) phage (phage , phage M13) để chuyển gen vào vi khuẩn tế bào thực vật Gồm hai kiểu tải nạp: tải nạp chung tải nạp chuyên biệt( đặc hiệu)  Tải nạp chung trường hợp gene thể cho chuyển sang thể nhận phage Hình 2.7: Tải nạp chung (generalized transduction)  Tải nạp chuyên biệt( đặc hiệu, hạn chế) trường hợp phage truyền gene định từ thể cho sang thể nhận Page | 24 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Hình 2.8: Tải nạp chuyên biệt hay tải nạp hạn chế (restricted transduction) Ngoài sử dụng kĩ thuật kĩ thuật siêu âm, kĩ thuật xung điện, vi tiêm,bắn gen để nạp gen vào tế bào chủ  Kĩ thuật siêu âm: kĩ thuật dùng máy siêu âm để đưa ADN ngoại lai xâm nhập vào gen tế bào trần vật chủ  Kĩ thuật xung điện: kĩ thuật sử dụng dòng điện cao áp khoảng 500V/cm với thời gian 4-5%o giây tạo lỗ thủng tế bào trần làm cho gen lạ bên dễ xâm nhập vào gen tế bào chủ  Kĩ thuật vi tiêm: kĩ thuật sử dụng lượng nhỏ ADN (các gen) tiêm vào tế bào chủ tiêm vào tế bào trứng thụ tinh giai đoạn phôi có 4-8 tế bào  Kĩ thuật bắn gen: kĩ thuật sử dụng sử dụng thiết bị bắn vi đạn mang gen cần chuyển (súng bắn gen) vào gen tế bào chủ Vi đạn hạt vonfram vàng trộn với gen cần chuyển phụ gia làm gen chuyển bao quanh vi đạn Vi đạn gắn vào đầu viên đạn lớn hơn, sau nạp vào súng bắn gen Súng bắn gen có lưới thép mịn đầu nòng cho phép bắn viên đạn lớn giữ lại, vi đạn bắn vào tế bào với gia tốc lớn Gen cần chuyển bắn vào tái tổ hợp với gen tế bào chủ, tạo nên tế bào mang gen chuyển, từ tạo thể chuyển gen Page | 25 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Các thành tựu tiêu biều:  Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản suất hoócmôn insulin để chữa tiểu đường người  Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản suất hoocmôn somatostatin  Chuyển gen tổng hợp kháng sinh xạ khuẩn (sinh sản chậm) vào chủng vi khuẩn (sinh sản nhanh) nhằm mục đích hạ giá thành thuốc kháng sinh  Tạo chủng vi khuẩn chuyển gen có khả phân hủy nhanh rác thải Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm tạo dòng vi khuẩn mang ADN tái tổ hợp có chứa gen Insulin người Page | 26 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 2.2.3 Giao nạp hay tiếp hợp (Conjugation) Vào năm 1946, J Lederberg E Tatum chứng minh có trao đổi vật chất di truyền vi khuẩn sống Sự trao đổi gọi giao nạp hay tiếp hợp Hình 2.10: (a) Joshua Lederberg (trái) E.L Tatum; (b) E coli tiếp hợp Hai tế bào kết hợp cầu nối, thể cho bên trái thể nhận bên phải Giao nạp vi khuẩn kết hợp thời hai tế bào có kiểu bắt cặp đối nhau, tiếp nối chuyển phần vật chất di truyền từ tế bào cho sang tế bào nhận qua cầu tế bào chất, sau tế bào tách (exconjugants) Giao nạp đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp loại tế bào khởi ống giao nạp hay tính mao ( pilus), sợi ống nhỏ dài tế bào cho (donor cell) tạo ADN truyền qua cầu tế bào chất mỏng (a thin cytoplasmic bridge) gọi ống giao nạp (conjugation tube) Kiểu chép sigma (σ) tế bào vi khuẩn sử dụng giao nạp để truyền phân tử ADN dạng thẳng sang tế bào khác Khi đọan ADN vào bên tế bào nhận (recipient cell), thực tái tổ hợp với gen tương đồng (homologous gens) Page | 27 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Hình 2.11: Sự tiếp hợp tế bào E coli F+(đực) với F- (cái),với truyền nhân tố F- (ở dạng DNA sợi đơn tái kiểu vòng lăn) từ tế bào F+bào F- qua cầu tiếp hợp Trong điều kiện lý tưởng, tế bào F- nhân tố F sau tổng hợp sợi DNA bổ sung trỏ thành tế bào F+ Thí nghiệm: Vào năm 1946, Joshua Lederberg E.L.Tatum sử dụng nòi đột biến khuyết dưỡng khác E, coli để chứng minh có tái tổ hợp chúng Cụ thể, nòi A có kiểu gene met- bio- thr+ leu+ nòi B có kiểu gene ngược lại, met+ bio+ thrleu Nếu đem nuôi cấy riêng rẽ môi trường tối thiểu, nòi không sinh trưởng Tuy nhiên sau trộn lẫn hai nòi A B ống nghiệm đem cấy lên môi trường tối thiểu, thấy có xuất khuẩn lạc Điều chứng tỏ có tái tổ hợp hai nòi làm xuất dạng lai hay thể tái tổ hợp, với kiểu gene met+ bio+ thr+ leu+ bù đắp khiếm khuyết cho nhu cầu dinh dưỡng (Hình 2.12) Page | 28 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Hình 2.12 : Thí nghiệm kinh điển J Lederberg E Tatum Hình 2.13 cho thấy chế tiếp hợp E coli Hình 2.13: Cơ chế tiếp hợp tái tổ hợp gene tế bào E coli Page | 29 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Nhờ phương pháp kỉ thuật di truyền áp dụng vào cải tiến giống vi sinh vật mà số lĩnh vực xã hội giải hiệu Bảng 2.1 : Một số sản phẩm sinh thông qua vi khuẩn chứa gene người tạo dòng nhờ phương pháp kỉ thuật di truyền Sản phẩm Áp dụng Các interferon Điều trị bệnh lây nhiễm virus số bệnh ung thư Interleukin Kích thích hệ thống miễn dịch dùng điều trị ung thư rối loạn hệ thống miễn dịch Insulin Điều trị bệnh tiểu đường Somatotropin (GH) Điều trị dị tật lùn thuộc tuyến yên Chất kích hoạt plasminogen Làm tan cục đông máu cho điều trị ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn tim mạch Nhân tố hoại tử khối u Tấn công giết khối u ung thư Các nhân tố XI VIII Điều trị bệnh máu khó đông Erythropoietin Kích thích tạo tế bào hồng cầu cho điều trị bệnh thiếu máu (anemia) Beta endorphin Các chất giảm đau tự nhiên thể tạo ra; dùng làm giảm đau Các enzyme Được dùng rộng rãi từ việc điều khiển phản ứng hoá học trình kỹ nghệ việc bổ sung enzyme phần ăn người Page | 30 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP Các vaccine tiểu đơn vị (tái tổ hợp) NHÓM Kích thích khả miễn dịch thể hai kháng nguyên then chốt tácnhân gây bệnh; giảm nguy rủi ro vaccine thông thường 2.3 Lựa chọn giống thường xuyên Thu thập số liệu suất chủng vi sinh vật thời kì Sao đánh giá dựa tiêu chuẩn đề không phù hợp cần thay giống khác để đạt chất lượng cao Giúp suất sản phẩm đạt kết cao III CÁC YÊU CẦU VỀ CẢI TẠO GIỐNG VI SINH VẬT Một giống sau cải tạo phải thỏa mãn yêu cầu sau:           Cho suất cao, chất lượng tốt Sử dụng nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền Thời gian sản xuất ngắn chủng ban đầu Sinh khối hay sản phẩm sinh dễ sử dụng Không cho sản phảm phụ không mong muốn Vi sinh vật phải chủng, không chứa vi sinh vật lạ, đặc biệt vi sinh vật lợi hay gây hại Chủng sinh vật phải khỏe mạnh, phát triển nhanh Có khả chống chịu với điều kiện bất lợi môi trường Dễ bảo quản sử dụng đặc tính sinh lí, sinh hóa ổn định thời gian sử dụng Có khả thay đổi đặc tính kĩ thuật đột biến, kỹ thuật gen để không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm IV ỨNG DỤNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 4.1 Thiết kế trao đổi chất (Metabolic Design) Hai ví dụ điển hình tạo dòng tế bào E coli sinh tổng hợp chất, mà vốn khả này, sắc tố xanh indigo sắc tố đen melanin Sự tạo dòng gen từ Pseudomonas putida vào E.coli làm có khả tổng hợp indigo xanh môi trường có tryptophan Sự tạo dòng gen tyrosinaz cho E coli làm biến tyrozin thành dopaquinone chất ngẫu biến thành melanin có không khí Tiếp theo, sản phẩm trao đổi chất sơ cấp thứ cấp sản xuất từ dòng thiết kế chủng sử dụng lactoz, chuyển hoá xyloz, sản xuất etanol từ pentoz, phân giải chất dị sinh (xenobiotics),… 4.2 Công nghệ bề mặt tế bào nấm men Page | 31 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Các protein bề mặt tế bào nấm men tổng hợp bên tế bào sau chúng đưa gắn lên bề mặt tế bào Dựa vào hiểu biết gen tương ứng, công nghệ bề mặt tế bào (cell surface technology) đời Sử dụng CN gen để cố định protein ngoại lai bề mặt tế bào nhằm thay đổi cải thiện chức tế bào Tiềm ứng dụng đa dạng gồm: sản xuất enzym, kháng thể, kháng nguyên, thụ thể, Bước đầu, nhà nghiên cứu thành công biểu hiên enzym glycosyl hydrolse, glucozamylaz, lipaz, PTN CNSH phân tử Đại học KHTN (TPHCM) tạo chủng nấm men gắn protein GFP( protein phát huỳnh quang xanh lục sứa) chủng gắn alpha-amylaz 4.3 Sản xuất etanol nhiên liệu Nấm men S cerevisiae vi khuẩn Zymomonas mobilis VSV chủ yếu có khả sử dụng lên men etanol nhiên liệu Nấm men giữ vai trò chủ yếu, không lên men xyloz, pentoz số lọai đường khác Do tầm quan trọng chiến lược cấp thiết, tương lai có nhiều nổ lực tập trung cho cải thiện chủng giống nhằm sử dụng tốt nguồn nguyên liệu đa dạng thuận tiện cho quy trình công nghiệp Các nghiên cứu chủ yếu nhằm thiết kế: Các chủng sử dụng lactoz để tận dụng phụ phẩm công nghiệp sữa Các chủng vi sinh có khả chuyển hoá xyloz mà nấm men không đồng hoá Các chủng nấm men phân giải tinh bột để lên men bột khỏi phải qua đường hoá Các chủng vi sinh vật để sản xuất etanol từ pentoz Ngoài ra, vấn đề quan trọng khác sản xuất enzym cellulaz giá rẻ để giá thành etanol nhiên liệu đủ sức cạnh tranh với xăng dầu Chuyển hoá sinh khối thực vật thành etanol nhiên liệu điểm nóng CNSH đại      4.4 Cải biến chủng vi sinh vật sản xuất vitamin Riboflavin (Vitamin B2): Phương pháp sử dụng loài Candida chủng Bacillus subtilus tái tổ hợp cho sản lượng 20 – 30g/l Tổng hợp tiền chất vitamin: Gần (1990) thành công tạo dòng gen cho sinh tổng hợp carotenoit vòng, chứa β-caroten từ Erwinia uredovora Sau gen sinh tổng hợp β-caroten chuyển vào Z mobilis Agrobacterium tumefaciens, khuẩn lạc màu vàng thu đĩa thạch Các thể tiếp hợp sản xuất 220 − 350γg β-caroten gram khối lượng khô phaz ổn định môi trường nuôi L-ascorbic axit (Vitamin C) tổng hợp thương mại theo quy trình đắt tiền, bao gồm giai đoạn lên men Vi sinh vật số giai đoạn hóa học bắt đầu với Dglucoz Giai đoạn cuối trình chuyển hoá 2-KLG thành L-ascorbic axit xúc tác axit Page | 32 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Do đó, cách tốt để chuyển hoá glucoz thành 2-KLG chế tạo Vi sinh vật có mang tất enzym cần thiết Việc chuyển hóa D-glucoz thành 2,5- DKG Erwinia herbicola bao gồm nhiều bước xúc tác enzym, chuyển đổi 2,5-DKG thành 2-KLG Corynebacterium sp Cách đơn giản để thiết kế sinh vật có khả chuyển D-glucoz thành 2-KLG tách gen 2,5-DKG reductaz từ Corynebacterium sp Các tế bào Erwinia biến nạp gen 2,5-DKG reductaz có khả chuyển hoá trực tiếp D-glucoz thành 2-KLG, enzym nội bào Erwini nằm màng vi khuẩn chuyển glucoz thành 2,5-DKG 2,5- DKG reductaz xúc tác chuyển 2,5-DKG thành 2-KLG Do đó, thao tác gen, khả chuyển hoá Vi sinh vật khác lại kết hợp thành có khả tạo sản phẩm cuối trình chuyển hoá thiết kế Sinh vật loại hữu ích nguồn 2-KLG cho sản xuất L-ascorbic axit, cách thay công đoạn đầu quy trình sử dụng Thông qua đột biến điểm định hướng oligonucleotit thu đột biến 2,5-DKG reductaz có hoạt tính cao khoảng lần bền với nhiệt dạng enzym tự nhiên 4.5 Tạo protein tái tổ hợp Các r-protein sản xuất nhờ vi sinh vật chủ E coli hay nấm men S cerevisiae nêu bảng Bảng 3.1 : Các loại protein trị liệu tạo E coli hay nấm men S cerevisiae STT Tên sản phẩm Các bệnh điều trị Insulin Tiểu đường Interferon alpha Viêm gan siêu vi C, mụn cóc qua đường tình dục, ung thư Interferon beta Xơ cứng (Multiple sclerosis) Hormone tăng trưởng người Thiểu tăng trưởng (Growth defiency) Page | 33 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Erythropoetin Thiếu máu G-CSF (Granulocyte- Colony Stimulating Factor) Hóa trị liệu giảm bạch cầu trung tính (Chemotherapy-induced neutropenia) Ngoài có phân tử sinh học khác như:  Các enzym: ADNz I, alginat lyaz, phenylalanin amonilyaz, alpha-1-antitrypsin  Các kháng thể dùng chẩn đoán chữa trị nhiều bệnh V MỘT SỐ THÀNH TỰU CẢI TẠO GIỐNG VI SINH VẬT Năm 1949, BS Nguyễn Văn Hưởng sản xuất hàn loạt vắcxin chống đậu mùa, tả, thương hàn,… Năm 1950, GS.BS Đặng Văn Ngữ GS BS Phạm Ngọc Thạch thử nghiệm thành công nuôi cấy nấm Pennicilin để chế kháng sinh cho chiến sĩ bị thương chiến trường GS,BS Đặng Văn Ngữ trực tiếp sản xuất dịch thô Penicilin chiến khu Việt Bắc.Và ông người xây dựng nên môn vi sinh học kí sinh trùng Trường ĐH Y Hà Nội xây dựng nên viện sốt rét kí sinh trùng côn trùng Trong lĩnh vực công nghiệp vacxin đạt hiệu to lớn.Các công ty vaccin nước sản xuất nhiều loại vaccin đáp ứng nhu cầu nước xuất nước viêm não Nhật Bản, tả, dại, ho gà, uốn ván,… Từ năm 1995, tiến hành nghiên cứu vi sinh vật tái tổ hợp, vaccin tái tổ hợp, Xử lí bào tử nấm Penicillium tia phóng xạ chọn lọc, người ta tạo chủng Penicillium có hoạt tính pênixilin tăng gấp 200 lần dạng ban đầu Trên nấm men, vi khuẩn, người ta chọn tạo thể đột biến sinh trưởng mạnh để sản xuất sinh khối chọn chủng vi sinh vật không gây bệnh, đóng vai trò kháng nguyên, gây miễn dịch ổn định cho kí chủ chống loài vi sinh vật đó, nguyên tắc tạo vacxin phòng bệnh cho người gia súc Nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp người ta sản xuất protein vỏ số loại virus virus bệnh dại viêm gan B Sản xuất vaccine kỹ thuật gen lĩnh vực phát triển mạnh công nghệ DNA tái tổ hợp Đây loại vaccine bào chế từ vi khuẩn chuyển gen mã hóa tổng hợp protein kháng nguyên loại virus hay loại vi khuẩn gây bệnh Hiện nay, loại DNA vaccine tái tổ hợp sử dụng cho người bao gồm vaccine viêm gan B, vaccine dại kiểu mới, vaccine tả kiểu mới, vaccine sốt rét vaccine bệnh phong Virus viêm gan B có vỏ lypoprotein Kháng nguyên bề mặt protein vỏ ngoài, phát máu người bị nhiễm Người ta biến nạp gen tổng hợp kháng nguyên virus viêm gan B Page | 34 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM vào vi khuẩn E coli sau sản xuất sinh khối quy mô lớn vi khuẩn E coli mang gen tái tổ hợp này, biến E coli thành “nhà máy” sản xuất kháng nguyên để làm vaccine Bên cạnh đó, mô hình sản xuất vaccine dựa sở thực vật (vaccine thực phẩm) có tiềm ứng dụng lớn Bằng cách chuyển loại gen kháng nguyên virus vi khuẩn vào tế bào thực vật, gen hoạt động thể biến thực vật thành nơi sinh kháng nguyên Khi kháng nguyên vào thể người hệ thống miễn dịch người tự động sinh kháng thể đặc hiệu tương ứng Như vậy, thay tiêm chủng theo phương thức thông thường người ta ăn hoa có kháng nguyên sử dụng làm vaccine Cải thiện việc sản xuất công nghiệp chất quan trọng Như Vitamin C ví dụ Phương pháp sản xuất vit C dựa vào thứ tự phản ứng sau: xử lí axit Glucozo E A KGLC( dikettogluconat) E.B KGUC(ketogluconat) vit C Có thề sử dụng vi sinh vật để thực hai bước nhiên tự nhiên chưa tim thấy VSV có hai E trên, số tạo E A, số tạo E.B Tuy nhiên gen đọc mã cho E B đưa vào VSV tổng hợp E.A vi sinh vật chuyển hóa glucozo hoàn toàn thành KGUL, từ rút ngắn thời gian sản xuất vit C TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Trọng Phán ( chủ biên) Di truyền học vi sinh vật ứng dụng NXB Đại học Huế [2] Nguyễn Lân Dũng ( chủ biên) Vi sinh vật học NXB giáo dục [3] http://voer.edu.vn/m/tai-nap-transduction/57a8f2be [4] http://voer.edu.vn/m/bien-nap-transformation/56092656 [5] http://www.chungvisinh.com/su-phat-trien-cua-cong-nghe-sinh-hoc/ Page | 35 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM [5] http://voer.edu.vn/c/cac-ung-dung-thuc-te/7da56961/2022f46b Page | 36 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường [...]... Phân lập các giống vi sinh vật thuần chủng: Tạo cơ sở cho vi c cải tạo giống sau này Phần II: Các phương pháp cải tạo giống vi sinh vật trong công nghiệp : Ở đây trình bày ba phương pháp cơ bản nhất • • • Phương pháp gây đột biến Phương pháp tái tổ hợp Phương pháp lựa chọn thường xuyên Phần III: Các yêu cầu của cải tạo giống Phần IV: Ứng dụng của các phương pháp cải tiến giống trong sản xuất công nghiệp. ..CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 LỜI MỞ ĐẦU Trong sự phát triển của Nghành Công Nghệ Sinh Học ngày nay Vi sinh vật đang dần chiếm ưu thế về số lượng các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có lĩnh vực công nghiệp Và có thể nói ứng dụng của vi sinh vật trong công nghiệp ngày nay là rất lớn nó được sử dụng rộng rãi trong công nghệ lên men( rượu,... một số thành tựu cải tiến giống vi sinh vat Chúng tôi mong sự góp ý của Ths Trần Quốc Huy, các thầy cô trong khoa và các bạn để bài luận này hoàn thiện và ngày càng tốt hơn NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN Page | 11 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 Muốn cải tạo một giống vi sinh vật nào đó, trước hết ta phải có nguồn giống muốn thế... Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 Hình 2.12 : Thí nghiệm kinh điển của J Lederberg và E Tatum Hình 2.13 cho thấy cơ chế tiếp hợp ở E coli Hình 2.13: Cơ chế tiếp hợp và tái tổ hợp gene ở các tế bào E coli Page | 29 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP... denitrificans sinh ra vitamin B12 gấp 100000 lần nhu cầu của nó Vi khuẩn Corynebacterium glutamicum Vi khuẩn Serratia marcescens Page | 20 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 Eremothecium ashbyii sinh vitamin B2 ngay trên môi trường Hình 2.4: Các loại vi sinh vật được cải tiến cho năng suất cao Thường các chủng hoang dại trong tự... như vi khuẩn Agrobacterium hoặc virút và phage  Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium: Là phương pháp sử dụng vi khuẩn gây các khối u ở thực vật Vi khuẩn Agrobacterium chứa một plasmit lớn tạo nên khối Page | 23 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 u ở thực vật gọi là Ti-plasmit Cây bị nhiễm Agrobacterium qua vết xước thì vi. .. (anemia) Beta endorphin Các chất giảm đau tự nhiên do cơ thể tạo ra; có thể được dùng làm giảm đau Các enzyme Được dùng rộng rãi từ vi c điều khiển các phản ứng hoá học trong các quá trình kỹ nghệ cho đến vi c bổ sung các enzyme trong khẩu phần ăn của người Page | 30 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP Các vaccine tiểu đơn vị (tái tổ... theo các phương pháp sắc ký Page | 14 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 Các chủng thu được qua phân lập được gọi là chủng nguyên thủy, chủng hoang dại hay chủng tự nhiên Các chủng này chưa hẳn đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu dùng cho sản xuất công nghiệp Thông thường các chủng này được nghiên cứu tuyển chọn tiếp dựa vào các. .. lượng nhỏ sinh khối, người ta cần tiến hành gây đột biến bằng phương pháp sinh học, lý, hóa học…để tạo chủng có khả năng “siêu tổng hợp sinh khối” như: Phương pháp gây đột biến, phương pháp tái tổ hợp, phương pháp lựa chọn giống thường xuyên 2.1 Phương pháp đột biến nhân tạo 2.1.1 Đặc điểm của phương pháp chọn lọc đột biến Các thành tựu của Công nghiệp vi sinh vật không thể tách rời với những tiến bộ... chuyển gen Page | 25 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM 4 Các thành tựu tiêu biều:  Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản suất hoócmôn insulin để chữa tiểu đường ở người  Tạo chủng vi khuẩn E.Coli sản suất hoocmôn somatostatin  Chuyển gen tổng hợp kháng sinh của xạ khuẩn (sinh sản chậm) vào các chủng vi khuẩn (sinh sản nhanh) nhằm ... đầu Vì cần tới phương pháp cải tiến giống vi sinh vật đề đáp ứng nhu cầu đăt II CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP Tuyển chọn cải tạo giống vi sinh vật cho suất cao: Yêu... lập giống vi sinh vật chủng: Tạo sở cho vi c cải tạo giống sau Phần II: Các phương pháp cải tạo giống vi sinh vật công nghiệp : Ở trình bày ba phương pháp • • • Phương pháp gây đột biến Phương pháp. .. 29 Khoa Công Nghệ Sinh Học Và Kỉ Thuật Môi Trường CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP NHÓM Nhờ phương pháp kỉ thuật di truyền áp dụng vào cải tiến giống vi sinh vật mà