Đề cương môn kháng sinh

Chia sẻ: Le Van | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

231
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Câu 1: Định nghĩa kháng sinh, đơn vị kháng sinh, phân loại kháng sinh a) Định nghĩa kháng sinh : Kháng sinh là những sản phẩm trao đổi chất tự nhiên được các vi sinh vật tạo ra, có tác dụng ức chế phát triển hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật khác Mở rộng: kháng sinh là tất cả các chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật nhiễm sinh, đồng thời không có tác dụng hoặc tác dụng yếu lên người, động vật hoặc thực...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề cương môn kháng sinh

Đề cương môn kháng sinh Câu 1: Định nghĩa kháng sinh, đơn vị kháng sinh, phân loại kháng sinh a) Định nghĩa kháng sinh : Kháng sinh là những sản phẩm trao đổi chất tự nhiên được các vi sinh vật tạo ra, có tác dụng ức chế phát triển hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật khác Mở rộng: kháng sinh là tất cả các chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt chọn lọc đối với các vi sinh vật nhiễm sinh, đồng thời không có tác dụng hoặc tác dụng yếu lên người, động vật hoặc thực vật bằng con đường cung cấp chung. b) Đơn vị kháng sinh Đơn vị kháng sinh là lượng kháng sinh tối thiểu hòa tan trong 1 thể tích môi trường xác định có tác dụng ức chế hay tiêu diệt vi sinh vật kiểm định Mỗi k/sinh có đ/vị h/tính s/học riêng: + Đ/vị hoạt lực của penicillin là lượng penicillin ít nhất h/tan vào 50ml canh thang có t/dụng ức chế sự ptriển của Staphylococcus aureus 209p. + Đ/vị hoạt lực of streptomycin là lượng streptomycin ít nhất h/tan trong 1ml canh thang có t/dụng ức chế sự ptr của E.coli c) Phân loại kháng sinh Có thể phân loại dựa vào phổ tác dụng, cơ chế t/dụng, p /loại theo ng/gốc, con đường sinh tổng hợp hay c/trúc hóa học. Nhưng p/loại theo c/trúc hóa học là khoa học nhất. P/loại theo c/trúc hóa học: có 9 nhóm k/sinh chính 1. Các kháng sinh cacbonhydrat: Các saccarid thuần nhất : nojirimycin Các aminoglycosid : streptomycin Các ortozomycin : everninomycin Các N-glycosid : streptotrycin Các glycopeptit : vancomycin
2. Các lacton macrocylic: Các kháng sinh macrolid : erythromycin Các kháng sinh polyen : nystatin Các anzamycin : rifamycin Các macrotetrolid : tetranactin 3. Các kháng sinh quinon và dẫn xuất: Các tetracycline : tetracyclin Các antracyclin :adriamycin Các naftoquinon : actinorodin Các benzoquinon : mitomycin 4. Các kháng sinh peptit và axitamin: Các dẫn chất axit-amin : cycloserin Các kháng sinh β- lactam : Penicillin Các kháng sinh peptit : bacitracin Các cromopeptit : actinomycin Các depsipeptit : valinomycin Các peptit tạo kelat : bleomycin 5. Các kháng sinh dị vòng chứa nito: Các kháng sinh nucleozid : polyoxin 6. Các kháng sinh dị vòng chứa oxy: Kháng sinh polyete : monenzin 7. Các kháng sinh mạch vòng no: Các chất dẫn alcan : cycloheximid Kháng sinh steroid : axit fuzidic 8. Các kháng sinh chứa nhân thơm: Các dẫn chất benzene Các chất nhân thơm ngưng tụ Các ete thơm 9. Các kháng sinh mạch thẳng: Các chất chứa P : phosphomycin Câu 2: Các phương pháp phân lập vi sinh vật sinh tổng hợp kháng sinh Nguyên lý chung: từ các nguồn cơ chất khác nhau( đất , nước, chất thải, bùn, cát..) tiến hành nghiền nhỏ , pha loãng mẫu và cấy vào các môi trường nuôi cấy chọn lọc rồi ủ cho phát triển trên nhiệt độ thích hợp, sau đó thuần khiết chủng mới tiến hành phân lập 1. Phương pháp cấy dịch truyền đất lên bề mặt thạch - Cân chính xác 1 lượng đất (1-2 g, đất trồng trọt thường đc lấy độ sâu 10-15 cm) vào cối sứ rồi cho vào 1 lượng nước vô trùng, nghiền nhỏ.
Dùng nước vô trùng rồi pha loãng thành các độ pha loãng thích hợp (10-4– - 10-6 ) - Nhỏ dung dịch đã pha loãng lên b/mặt thạch mtr dinh dưỡng trong hộp petri rồi gạt nhẹ cho phân tán đều. - Ủ trong tủ ấm ở nhiệt độ thích hợp (28 – 320C) cho ptriển 5-7 ngày, xuất hiện các khuẩn lạc riêng rẽ. - Cấy tách khuẩn lạc trên thạch nghiêng để thuần khiết hóa, sau đó nuôi cấy rồi thử hoạt tính k/sinh của các chủng mới đc phân lập 2. Phương pháp cấy đất trực tiếp lên bề mặt thạch chứa sẵn vi sinh vật kiểm định Đem gieo cấy trực tiếp các “ hạt ’’ đất lên bề mặt thạch trong hộp Petri có mtr dinh dưỡng chứa sẵn vsv kiểm định, để tủ ấm 24-48h rồi mang ra quan sát. Nếu xung quanh khuẩn lạc ptr từ đất xuất hiện vòng vô khuẩn ta x/định đc trong “ hạt ” đất đó có vsv tạo ra k/sinh tiêu diệt đc vsv kiểm định. Từ khuẩn lạc đó tiến hành phân lập thu đc vsv sinh tổng hợp k/sinh 3. Phương pháp làm giàu đất Đất trc khi đc phân lập đc cho vào cơi thủy tinh, giữ độ ẩm xác định, thỉnh thoảng cho ít vsv kiểm định vào rồi trộn đều. Ủ trong tủ ấm 1 t/gian rồi đem ra phân lập theo 1 trong các pp nêu trên. Bằng cách này ta thu đc vsv đối kháng vsv kiếm định dù lúc đầu vsv đối kháng có rất ít trong đất 4. Phương pháp bổ sung kháng sinh vào môi trường Để phân lập xạ khuẩn ta có thể cho thêm kháng sinh chống nấm & VK vào mt phân lập vs nồng độ từ 5-25µg/ml.Các k/sinh thg dùng như: tetracylin, neomycin ,penicillin Nồng độ k/sinh thêm vào cần phải đc duy trì thích hợp, nếu không chính sự ptr của xạ khuẩn, mục tiêu cũng bị ức chế. 5. Phân lập vi sinh vật sinh kháng sinh chống ung thư Các k/sinh chống ung thư vừa có t/dụng tiêu diệt TB ung thư, vừa có t/dụng tiêu diệt TB. Nên để sàng lọc các vsv tạo k/sinh chống ung thư ta có thể dùng vsv làm test thử, cũng có thể s/dụng các chủng nấm men đột biến Câu 4: Trình bày cơ chế tác dụng của kháng sinh?
Các k/sinh t/dụng cơ bản qua việc ức chế các phản ứng tổng hợp rất khác nhau của TB vsv gây bệnh. Chúng liên kết vào các vị trí chính xác hay các các p/tử đích của TB vsv mà tạo ra các phản ứng trao đổi chất. -Có 6 mức t/dụng khác nhau đ/với TB VK hoặc nấm: + T/dụng lên thành t/bào: tổng hợp murein (vancomycin, phosphomycin) + T/dụng lên màng nguyên sinh chất: thay đổi c/trúc (polymixin, amphotericin) làm mất chức năng của màng làm cho các p/tử có khối lượng lớn & các ion bị thoát ra ngoài. + T/dụng lên quá trình tổng hợp AND: phân chia ( antracyclin) & dịch mã ( anzamycin ) + T/dụng lên quá trình tổng hợp Pr: ribosom (aminoglycosid gắn với receptor trên tiểu phần 30S of ribosom làm cho q/trình dịch mã ko chính xác + T/dụng lên sự trao đổi chất hô hấp: antimycin. + T/dụng lên sự trao đổi chất trung gian: sulfamid. Câu 5: Trình bày tính kháng thuốc of vsv & nguyên tắc sử dụng kháng sinh? 1. Tính kháng thuốc của vsv: Định nghĩa: Kháng thuốc là h/tượng vsv mất đi tính nhậy cảm ban đầu của nó trong 1 t/gian nhất định hay vĩnh viễn với t/dụng của k/sinh hay hóa trị liệu. Có 2 kiểu kháng thuốc: Kháng thuốc tự nhiên & kháng thuốc mới nhận. + Kháng thuốc tự nhiên: là đặc trưng của từng nòi vsv nhất định đối với 1 ks nhất định nào đó. Tính chất này có sẵn trc khi sd các ks đó. Liên quan tới phổ tác dụng của ks,có thể đặc trưng cho từng loài,cho từng nhóm,từng sp. Là thông tin di truyền có sẵn trong NST. Về mặt sinh học có 2 cơ chế tác dụng: tính thấm của tb và sự thiếu vắng phần tử đích. + Kháng thuốc mới nhận: xuất hiện trong chọn lọc tự nhiên các chủng đề kháng của quần thể vsv nhạy cảm khi sd ks. a) Cơ chế d/truyền học: trên phương diện kháng thuốc mới nhận có thể là do thay đổi gen NST(đB NST), có thể do tiếp nhận gen plasmid ( đề kháng plasmid hay ngoài NST) * kháng thuốc do đột biến NST: kiểu kháng thuốc này chiếm 10% tổng số VSV kháng thuốc,x/hiện chủ yếu đ/với các k/sinhnhư: β-lactam, aminosid,…đột biến kiểu này ít ổn định & ít d/truyền. * Kháng thuốc plasmid: kiểu khang thuốc này rất p/biến, chiếm khoảng 90% số vsv k/thuốc. K/thuốc ngoài NST là h/tượng đa kháng thuốc do nhân tố R, nhân tố R (gồm 2 phần:phần x/định tính k/thuốc & phần truyền tải gen k/thuốc) chính là các gen đ/khiển tính k/thuốc. Quá trình truyền chất liệu di truyền nhân tố R theo 3 cơ chế: - Gđ phối hợp thiết lập cầu tiếp hợp. - Gđ bơm v/liệu d/truyền qua tiếp hợp.
- Gđ tái tổ hợp v/liệu d/truyền ở t/bào nhận tạo thành hệ vô tính k/thuốc of vsv. b) Cơ chế sinh hóa các k/thuốc mới nhận: có 4 kiểu chính 1.Thay đổi tính thấm thành t/bào: k/sinh ko thấm qua thành t/bào đc thi ko phát huy t/dụng (kháng β-lactam). 2. vô hiệu hóa các k/sinh bằng enzyme - β lactam: các β lactamase phá vỡ vòng β-lactam và vô hiệu hóa - các aminosid bị thay đổi không qua đc thành TB do các enzyme là adenylaza và phosphorilaza tác dụng lên các vị trí nhóm –OH và axetylaza axetyl hóa các nhóm R-NH2 - cloramphenicol bị mất hoạt tính do enzyme axetyltransferaza plasmid 3.Thay đổi phân tử đích làm kháng sinh không còn nơi liên kết. Vd: thay đổi Pr ribosom lk với streptomycin hay thay đổi ARN- polymeaza lk với rifamicin 4.Hoạt hóa con đường trao đổi chất mới khác mà hoạt chất ko t/dụng. 2. Nguyên tắc s/dụng kháng sinh: Việc s/dụng k/sinh chưa hợp lý trong điều trị đã làm xuất hiện ngày càng nhiều vsv kháng thuốc. Để khắc phục h/tượng đó cần thực hiện 1 số ng/tắc sau: - Phân lập vsv gây bệnh & thử độ nhạy cảm of chúng với k/sinh bằng pp khoanh giấy lọc,.. - Chọn kháng sinh có hoạt tính mạnh nhất - Quyết định liều dùng, cách đưa kháng sinh vào cơ thể, và thời gian điều trị - Phối hợp k/sinh với chế phẩm khác làm tăng t/dụng, giảm phản ứng phụ, bệnh nhân ko tự ý dùng thuốc. Câu 7: Trình bày các khả năng ứng dụng ngoài y học. a) Kháng sinh trong chăn nuôi: +K/sinh đc dùng như chất k/thích tăng trọng gia súc, gia cầm, giảm chi phí thức ăn, k/thích tăng sản lượng trứng gà vịt. +K/sinh t/dụng lên hệ sv đường ruột làm tăng s/lượng vsv có ích trong ruột, tăng cường tổng hợp VTM, tăng cường tái hấp thụ thức ăn,…k/sinh làm giảm các vsv có hại tiết ra chất độc or s/dụngVTM, làm giảm pH ở ruột,… Các t/dụng trên giúp ĐV tăng cường trao đổi chất nhanh. - Một cách gián tiếp tăng cường điều tiết hormone đ/biệt là hormone s/trưởng giúp cơ thể lớn nhanh. b) K/sinh trong trồng trọt: Việc chọn k/sinh để diệt vsv gây bệnh cây trồng ko chỉ chú ý đến t/dụng k/sinh mà còn phải quan tâm đến h/quả k/tế. * K/sinh dùng để đấu tranh với bệnh thực vật phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Hoạt tính k/sinh mạnh đ/với mầm bệnh. - Dễ thấm vàocác t/bào cây. - Liều điều trị k hại đến cây.
- K/sinh phải bền vữngtrong 1 t/gian dù ở bề mặt hay đã thấm sâu vào trong cây. * Ưu điểm of k/sinh trong b/vệ TV: - Liều rất thấp nhưng vẫn có t/dụng. - Dễ bị các vsv đất phân hủy. - Ko độc hoặc rất ít độc đ/với ĐV máu nóng & các côn trùng có ích. c) K/sinh trong công nghiệp thực phẩm: Bảo quản thực phẩm tươi & các thực phẩm đóng hộp là vấn đề rất quan trọng. Các k/sinh đc s/dụng trong bảo quản thực phẩm phụ thuộc vào các quy định luật pháp của nhà nước. vd: 1 số chất bảo quản như: + Nizin chất lý tưởng để b/vệ phormat,cà chua, đậu xanh, bắp cải… + Pimaricin: diệt nấm bảo vệ bề mặt + Tilozin: chống lại các bào tử VK Câu 8: Trình bày các nguyên liệu chất dinh dưỡng trong sản xuất kháng sinh? Môi trường dinh dưỡng để nuôi vsv phải chứa tất cả các ng/tố cần thiết cho t/bào s/trưởng & sinh tổng hợp dưới dạng dể hấp thụ & tiếp nhân. Các ng/liệu phải thỏa mãn yêu cầu là dễ kiếm, chuyên trở thuận tiện & có độ sạch cần thiết. a) Các nguồn cacbon: +Các loại cacbonhydrat là ng/liệu truyền thống của công nghiệp k/sinh & VTM. S/dụng các loại đường sạch làm mtr: sacaroza (lmen sxFumagillin) , glucoza, lactoza (sx penicillin),… +T/bột & Dextrin là các ng/liệu lmen k/sinh tốt đ/với các chủng vsv có k/năng tạo ra các enzyme amylaza. Có thể s/dụng t/bột với các nguồn gốc khác nhau: ngô, khoai,sắn,… +Các loại dầu thực vật (dầu đậu tương, dầu cọ) có thể dùng như nguồn cacbon hỗ trợ. b) Các nguồn Nitơ: +Có thể s/dụng các muối amoni [(NH4)2SO4, NH4 NO3], muối nitrat [NaNO3, KNO3], làm nguồn nito tùy thuộc vào chủng vsv. +Cao ngô: là nguồn nito dễ hấp thụ (công nghiệp thường s/dụng 50% chất khô) là quá trình phụ trong sx t/bột ngô. +Cao n/men: là nguồn đạm đc nhiều loại vsv ưa thích. Cao n/men chứa các acid amin, các peptid, các VTM tan trong nước & các loại cacbonhydrat.
+Bột đậu tương: hấp thụ tương đối chậm & ko xảy ra các ức chế đ/khiển trao đổi chất. c) Các chất khoáng, vi lượng & kích thích: + chất khoáng như: NaCl, K2HPO4, +Phải b/sung 1 lượng nhỏ các ion vi lượng cho vsv: Co, Mn +Đôi khi cần b/sung thêm vào mtr dinh dưỡng 1 số chất k/thích ptr như VTM Câu 9: Các phương pháp cải tạo giống (chọn lọc tự nhiên, ĐB nhân tạo) & trình bày các k/năng trong cải tạo giống? 1) các pp cải tạo giống a) Đột biến tự nhiên: các vsv bị đb theo tần suất khác nhau, nên công việc cải tạo giống ở đây là cần phải tuyển chọn lấy các cá thể có hoạt tính cao nhất để n/cứu tiếp theo. Đây là pp để chọn các chủng có h/tính cao, tuy nhiên bằng pp sàng lọc cá thể đb tự nhiên có h/tính cao chỉ để n/cứu ban đầu, ko có giá trị áp dụng vào sx b) Đột biến nhân tạo: các chủng vsv chịu t/dụng of tác nhân gây đột biến mạnh như tia X, UV hay các tác nhân hóa học như: etylenimin, dimetylsulfat.. phần lớn các vsv bị giết chết, các cá thể còn sống xuất hiện nhiều dạng ĐB hoặc giảm ( mất) khả năng sinh k/sinh hoặc làm tăng k/năng sinh tổng hợp k/sinh 2) Các khả năng trong cải tạo giống: Từ chủng vsv sinh ra 1 loại chất có c/trúc tương tự ng/ta tạo đb & phân lập các đb chỉ tạo ra 1sp cần thiết làm tăng cao sản lượng & làm cho quá trình tinh chế k/tế hơn. - Làm gia tăng sản lượng hoạt chất m/tiêu nhờ ứng dụng 1 cách linh hoạt các pp đb & sàng lọc hay tái tổ hợp, sàng lọc dựa vào kinh nghiệm hay h/động có ý thức bằng ức chế các con đường sinh tổng hợp nhất định hay bằng việc thay đổi h/thống đ/khiển. - Đưa vào s/dụng các chủng đb có tiếp hoặc tiền phản ứng thay đổi tạo ra các k/sinh đồng đẳng, có c/trúc đã thay đổi so với k/sinh đã biết. Adramycin là chất có t/dụng chống ung thư mạnh hơn, là k/sinh antitumor đc ứng dụng rộng rãi hiện nay. Câu 10: Các tác nhân đb & các kiểu đb trong cải tạo giống vsv sản xuất k/sinh a) Các tác nhân gây đột biến * Tác nhân vật lý: tia Rơnghen ( tia X), tia cực tím bước sóng 250-280nm có t/dụng gây chết mạnh, t/dụng gây đb khi xử lý các chủng vsv. Ngoài ra còn có thể s/dụng tia nơtron,γ, …ngày nay tia cực tím bc song dài (λ=380 nm) kết hợp với hóa chất cũng thường đc s/dụng.
* Tác nhân hóa học : N-mustar: tris-(β-clor-etyl)-amin hoặc Metyl-bis-( β-clor-etyl)-amin + Etylenimin: tietylerimelamin + Dimetylsunfat,HNO3, b) Các kiểu đb: Để cải tạo giống ta x/lý các chủng vsv với các tác nhân đb, rồi kết hợp với sàng lọc để phân lập các chủng có hoạt lực sx hoạt chất tăng lên tốt nhất so với chủng ban đầu. Sau khi x/lý với các tác nhân đb có thể xảy ra các kiểu đb sau: * Đb kiểu tổng gen (genom): kiểu đb này làm thay đổi s/lượng NST trong t/bào, có ý nghĩa trong cải tạo giống thực vật. * ĐB kiểu gen: trong cải tạo giống vsv chủ yếu là các đb điểm có ý nghĩa rất q/trọng với 1 số dạng: Đb đổi cặp bazo, ĐB trượt khung Câu 11: Trình bày pp tối ưu hóa đb, tuyển chọn (sàng lọc) đb cải tạo giống? 1) Phương pháp tối ưu hóa đb: Các chủng đb mà trong đó đb dẫn đến sự thay đổi các tính trạng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bên cạnh các nhân tố đ/biệt đ/trưng cho từng chủng thì đk mtr x/lý cũng ả/hưởng rất mạnh tới đb đó là : pH mtr, hệ đệm, nồng độ (cường độ ) tác nhân đb, t/gian x/lý hay trạng thái ptr of vsv => tạo đc k/quả mong muốn tất cả các nhân tố này đều phải đc tối ưu hóa. Phương pháp hữu hiệu nhất là lập đường cong liều t /dung kết hợp với xây dựng biểu đồ tần suất.Tuy nhiên cách này đòi hỏi rất nhiều công sức, nhưng lại là con đường duy nhất đem lại kết quả. 2) Tuyển chọn đb: (chỉ n/cứu chọn lọc ngẫu nhiên) * Sự tăng trưởng to lớn của các vsv trong công nghiệp k/sinh đa số đều đạt đc bằng cách sàng lọc này, tức là tuyển chọn sau đb. * Ng/lý chung: Sau khi x/lý với t/nhân đb & nuôi cấy ptr, trong số các cá thể (clon) sống sót đc lựa chọn ngẫu nhiên ta tiến hành khảo sát k/năng tạo hoạt chất của chúng. * PP lên men mô hình đc ứng dụng khi mà các tham số l/men ( mt dinh dưỡng, các đk ngoại cảnh) đc duy trì giống đk cộng nghiệp. Các chủng tốt nhất thu đc ở b’c này lại đem đb & sàng lọc tiếp. Sau 1 loạt các bc đb & sàng lọc phân lập sx sẽ tăng lên dần dần.PP này đc gọi là tuyển chọn bậc thang hay đb bậc thang. * Trong cải tạo giống công nghiệp khi khảo sát chất lg tạo hoạt chất của các cá thể (clon) sau các b’c đb mạnh xuất hiện 3 tình thế sau: - Các clon có sản lượng cao hơn của bố mẹ mức độ vừa phải xuất hiện với tần suất cao hơn & dễ xác định hơn. - Các clon có sản lg cao hơn của bố mẹ nhiều xuất hiện với tần số thấp, do vậy để tìm kiếm chúng rất mất thời gian. - Do phải s/dụng tác nhân đb liều lg mạnh thg xuất hiện đb nhiều tầng làm hiệu suất ko tăng tiếp đc nữa. Để tránh mất thời gian tìm kiếm chủng có hiệu suất cao nhất ta
lấy 5-10 chủng có mức độ tăng trưởng vừa phải làm chủng bố mẹ & tiếp tục đb tiếp (tránh đc đb nhiều tầng). * Tấn số xuất hiện các tăng trưởng sx phụ thuộc vào chủng vsv,đk đb cũng như vào q/trình sinh tổng hợp & đ/khiển của hoạt chất cần tối ưu. Thường thường theo chu kỳ đb phải khảo sát từ vài trăm đến vài ngàn cá thể.Công suất sàng lọc sẽ quyết định vận tốc tiến lên phía trc của cải tạo giống Câu 13: Trình bày các pp giữ giống vsv? a) Giữ giống trên mtr thạch: Là pp đc ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế, mặc dù k phải là k/tế & đáng tin cậy nhất. Sau 1 chu kỳ t/gian nhất định phải cấy truyền chủng vsv sang mtr mới, ủ cho ptr rồi lại cất giữ. Nhược điểm: Việc này đòi hỏi tốn công sức & đưa đến nguy cơ thoái hóa chủng dẫn đến giảm thiểu hoặc mất đi những t/chất cơ bản của chủng.Trong giữ giống, đ/biệt trên mtr giàu chất hữu cơ có thể xuất hiện phagolysts tự phát chủng vsv. Nhiễm phage có thể làm giảm hoặc mất h/tính của chủng. Để làm giảm khô b/mặt thạch có thể tráng paraffin nút hoặc màng nilon hay màng polyetylen, ,mặt khác có thể dùng mtr 1% dầu thực vật. Giữ giống trên thạch có thể duy trì ở nhiệt độ -20 ÷ -220C .Trong thực tế ng ta giữ bào tử hoặc t/bào s/dưỡng 48h tuổi trong mtr glycerin 15%. Phương pháp này đơn giản, nhưng lại nằm trong k/năng chết của vsv từ các t/bị đông lạnh. b) Giữ giống trên cát vô trùng: Lấy cát sông rửa trong dòng nước chảy tới khi hết bẩn, sấy khô rồi đun nóng trên rây sắt, sau đó rây qua sang nhỏ rồi cho vào ống nghiệm hay ampul, đóng nút lại rồi khử trùng ở 120 0C trong 1h trong nồi hấp. Từ 1 lượng giống có thể s/dụng làm nhiều lần trong t/gian tương đối dài. Giữ giống trên đất vô trùng: Lấy 2 gam đất vườn, nghiền nhỏ, cho vào ống nghiệm rồi c) thêm 2-3 giọt nước, làm nút & khử trùng ở 1200C trong 1h, sau đó ủ ẩm 30oC trong 24h rồi khử trùng như trên 1 lần nữa. Sau khi thử độ vô trùng, các ống đất đc cấy vsv & đc bảo quản. Từ 1 lượng giống có thể s/dụng làm nhiều lần trong t/gian tg đối dài d) Giữ giống trên hạt ngũ cốc: Từ hạt kê vàng cân lấy 1kg cho vào bình, thêm vào đó 800ml nước sôi, đun sôi trong t/gian nhất định cho kê no nước, sau đấy làm nút & để đứng 30’ rồi đem đổ ra mặt bàn đã lau cồn etylic cho nguội. Cân lấy ra 15g vào bình nón 250ml rồi khử trùng 115oC trong 40’. . Thử độ vô trùng, bình kê vô trùng đc cấy 2ml hỗn dịch bào tử trong Tween hay 3ml sợi dinh dưỡng. Nuôi cấy trong 2 ngày đêm trên máy lắc, tùy từng chủng mà kê đc cho ptr 1 tuần ở 280C hoặc phải lắc để phá vỡ khối kê hay long đều sợi. Vsv ptr như vậy đc đem sấy chân không 5-10 mmHg trong 3 ngày ở nhiệt độ 25 0C cho đến khi khối lg các bình kê ko thay đổi nữa, độ ẩm hạt kê ko vượt quá 8% . Các bình còn lại đc tráng paraffin nút & cất giữ ở nhiệt độ phòng & nơi khô ráo. Có thể s/dụng nhiều lần để sx k/sinh.
e) Giữ giống bằng đông khô: Đông khô đc s/dụng rộng rãi để giữ giống vsv t/gian dài. Pp đông khô dựa trên thăng hoa nước dưới chân không từ chất liệu đã đông lạnh. Với m/đích này phải chuẩn bị hỗn dịch bào tử đậm đặc trong huyết thanh ngựa ko có chất bảo quản hoặc trong dung dịch chứa 10% sacaroza & 1% gelatin, pH= 6,8-7,0. Phân 0,2 ml hỗn hợp dịch bào tử vào mỗi ống ampul (là thủy tinh trung tính có chỗ thắt) bằng pipet. Ampul đc làm lạnh xuống bằng hỗn hợp CO2 băng & etanol ( - 70 ÷ -800C) trong 5’ & xếp vào máy chân không để làm khô ở áp suất 100mmHg. T/gian làm khô phụ thuộc vào độ chân ko, b/mặt bốc hơi & thể tích cần làm khô. Độ ẩm còn lại ko vượt quá 3-5%. Lấy ampul ra khỏi máy chân ko, đc cất giữ ở nhiệt độ 50C thuận lợi hơn. S/dụng pp này sẽ: Chống đc bội nhiễm,duy trì đc các đ/tính tốt của chủng & tiết kiệm đc v/trí. f) Duy trì h/tính k/sinh của chủng sx: Để duy trì h/tính của k/sinh ban đầu của chủng sx thì ko thể có giải pháp toàn diện chỉ bằng các pp bảo quản, tồn trữ giống, mà phải áp dụng các pp phức hợp bao gồm: lựa chọn pp tốt nhất, nuôi cấy chủng sx trên mtr giữ giống thích hợp nhất kết hợp với việc đưa vào ứng dụng các pp tuyển chọn l/tục các dạng có h/tính cao nhất Câu 14: Quá trình l/men gián đoạn, các pha đặc thù & các tham số đ/trưng (tg, x, µ) ? 1) Quá trình l/men gián đoạn: ( lên men mẻ, l/men chu kỳ ) hoạt động như 1 hệ thống đóng kín Tại thời điểm t = 0h, ta cấy giống vsv tạo hoạt chất vào mtr dinh dưỡng trong bình l/men 1 cách vô trùng, rồi tiến hành l/men trong đ/kiện khí nén tối ưu. Ngoài cấp O2, chất phá bọt, chất điều chỉnh pH thì trong thời gian l/men ta ko t/động, bsung gì thêm vào h/thống. Vì vậy q/trình l/men thành phần của hệ sinh khối vsv, nồng độ các sp trao đổi chất biến đổi ko ngừng. Để theo sát các diễn biến của quá trình l/men ng/ta tiến hành phân tích các mẫu dịch l/men mới lấy để x/định tham số chính 2) Các pha đặc thù & các tham số đặc trưng : 4 pha đặc thù trong l/men gián đoạn. * Pha lag: đây là pha ptr tiềm tàng để vsv thích nghi với mtr mới.Trong việc hình thành pha lag này trạng thái sinh lý của giống có ý nghĩa quyết định. Cảm ứng tạo hoạt chất trong vsv ko phụ thuộc vào bản chất ngắn hay dài của pha lag. * Pha log: Cuối pha lag các tế bào đã thích nghi vs điều kiện sống mới và bắt đầu phát triển mạnh mẽ , quần thể VSV chuyển dần sang pha phát triển , pha này ptr năng động nhất μ= 1/x * dx/dt x là nồng độ sinh khối khô của VSV trong dịch lên men. Trong đó: Dx/dt là tốc độ tăng trưởng sinh khối trong 1 đvị thời gian. µ là tốc độ tăng trưởng sinh khối riêng tg= t*lg2 / (lg xn – lg x0 ) tg : thời gian sinh khối tăng lên gấp đôi.
t: thời gian nuôi cấy x0: sinh khối VSV tại thời điểm to= 0 xn : sinh khối VSV sau n thế hệ * Pha dừng hay pha ổn định: Sau khi đồng hóa các chất dinh dưỡng hay sau khi tích lũy các sp trao đổi chất, s/trưởng của vsv giảm xuống hay h/toàn ngừng lại.Do sự tự phân của 1 số t/bào, 1 số chất dinh dưỡng mới (cacbonhydrat, Pr) đc giải phóng, điều này đưa lại sự ptr chậm của 1 số t/bào sống sót. Có rất nhiều sp trao đổi chất có giá trị đc tạo thành. * Pha suy tàn: Các chất dinh dưỡng bị cạn kiệt, năng lg của t/bào giảm đến tối thiểu. t/bào chết đi như trong s/trưởng trong thời kỳ s/trưởng. Đ/trưng của pha này là phụ thuộc từng loài vsv & vào các pp nuôi cấy đc ứng dụng.Trong 1 số trường hợp viêc sinh tổng hợp h/chất tuy chưa dừng hẳn, nhưng đã chậm lại & việc duy trì tiếp tục quá trình l/men ko còn kinh tế nữa vì thế cũng cần kết thúc l/men Câu 15: Quá trình l/men bổ sung: nguyên lý, các công thức chính & ứng dụng? 1) Nguyên lý: Q/trình l/men ở đây cũng bắt đầu l/men 1 cách gián đoạn, sau đó tại 1 thời điểm nhất định bắt đầu bsung. T/gian l/men do thể tích t/bị & tốc độ bsung xác định. Thường khi bắt đầu chỉ s/dụng 0,5 – 0,6V tổng thể tích, sau đó bằng kỹ thuật fed batch tăng lên 0,7 – 0,85 V thì kết thúc. Pp có bsung khi bắt đầu l/men các t/phần nguy hại của mtr đc ứng dụng với nồng độ thấp hơn so với pp l/men mẻ rất nhiều (thấp hơn nồng độ cho từng loài vsv). Các chất này trong q/trình l/men đc bsung l/tục vào mtr l/men thành từng phần nhỏ. Nếu trong q/trìnhl/men ko thể đo đc 1 cách trực tiếp & l/tục hàm lg chất dinh dg đó thì cần phải tìm các tham số gián tiếp l/quan & qua độ đo của nó tính ra h/lượng cần bsung. 2) Pp đc ứng dụng trong sx penicillin, acid glutamic,… Ứng dụng trong các trường hợp: nồng độ cơ chất khá thấp nhưng lại cần ổn định (l/men nấm,ức chế glucoza- sx penicillin), nồng độ cơ chất khá cao & ko thay đổi (l/menacid xitric), bsung tiền chất liên tục (penicillin, tryptophan,…) 3) Các công thức chính:
Câu 16: LM liên tục chemostat: nguyên lý hoạt động, hình ảnh qua đồ thị, các công thức đặc trưng Ng/lý: khi điều khiển Chemostat trạng thái cân bằng (dừng,steady state) động sinh trưởng các tế bào vi sinh vật được duy trì bằng thay đổi nồng độ của chất dinh dưỡng đang ức chế nào đó.Để làm được việc này bất kể chất dinh dưỡng nào (cacbon,nguồn Nito, muối, O2,...) * Ứng dụng: - Sản lg cao hơn. - Nhiều k/năng đo & điều khiển. - Trong trạng thái k đổi vsv ptr cân đối( sinh khối đồng nhất). - Chemostatứngdụngchủyếutrongl/menSCP,nấmmenbánhmỳ. - Chemosta ứng dụng trong sx etanol, bia. Công thức đặc trưng:
Câu 19: Trình bày các h/thống bình l/men: ng/lý h/động, a) Cấp khí với các bộ phận vận động: Đây là loại bình l/men sục (cấp) ko khí kết hợp với khuấy trộn, đc ứng dụng rộng rãi nhất & cũng ptr mạnh mẽ nhất. Trong thực tế bình l/men cáp khí có khuấy trộn là thông dụng nhất. b) Cấp khí với máy bơm vòng ngoài Là loại l/men cột bọt khí, hồi lưu tia hay tia chìm cũng khá thong dụng T/dụng cấp khí của áp suất khí đc t/dụng chuyển động dòng chất lỏng nhờ máy bơm tăng cường thêm nên h/quả đạt đc cũng khá cao. c) Cấp khí với áp suất khí & pha khí động:Là loại hình l/men khá thông dụng trong công nghiệp, nhưng để ứng dụng loại hình này trong nhiều trường hợp phải cải tạo đc các biến chủng giống cho độ nhớt dịch l/men thấp. Nhờ vậy mà giảm đc chi phí năng lg, nâng cao đc tính cạnh tranh cao của công nghệ
Câu 20: Khuấy trộn trong lên men sản xuất kháng sinh, số Reynolds, số công suất máy khuấy. a) Khuấy trộn trong lên men sản xuất kháng sinh Trong công nghệ lên men khuấy trộn vận hành với hệ thống 3 pha: 1. Pha lỏng: dung dịch nước, hoặc chất khác (alcan) 2. Pha rắn: vsv hoạt động, hạt nguyên liệu 3. Pha khí: cấp khí ( bọt khí) Nhiệm vụ của máy khuấy là chuyên chở vật chất và nhiệt: 1. Tán phán không khí trong dịch lên men 2. Đồng nhất hóa nồng độ các chất và nhiệt 3. Nhũ hóa vsv và các chất rắn 4. Tán phân các dung dịch không hòa tan vào nhau. b) Số Reynolds ( Re) Re = NRe =( Di2.N.p) / µ Với Di là đường kính máy khuấy ( cánh khuấy) (cm) N là vận tốc máy khuấy ( v/s, s-1) P – khối lượng riêng (g/cm3) µ - độ nhớt động ( g/cm.s) Re chỉ đặc trưng cho tốc độ chảy ở đầu cánh khuấy, còn dạng cánh khuấy và Di máy khuấy phải đc lựa chọn sao cho toàn bộ chuyển động ( xoáy) đc tạo ra phói đều trong toàn bộ bình lên men hướng đến bình khuấy lý tưởng. c) Số công suất máy khuấy. Công suất máy khuấy đặc trưng cho nhu cầu năng lượng của máy khuấy Np = lực sử dụng/ lực quán tính = P0 / ( N3.Di5.p) Với P0 – công suất máy khuấy (Kw) N – vận tốc máy khuấy ( s-1) Di – đường kính máy khuấy (cm, dm, m) P – khối lượng riêng (g/cm3) Câu 22: Trình bày con đường chuyển vận oxi, các công thức đặc trưng về dòng chuyển vận và hệ số chuyển vận. *Vận chuyển oxi là một vấn đề lớn thỏa mãn nhu cầu của VSV. Trong điều kiện bình thường với nhiệt độ 200C chỉ hòa tan với nồng độ 9mg O2 /l từ không khí tuy nhiên cũng ở nhiệt độ như vậy có 43mg O2 /l hòa tan vào dung dịch từ O2 nguyên chất *Theo định luật Henry
Độ hòa tan của oxy vào dung dịch tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của nó ở pha khí C* = P0 / H Với: P0 : áp suất pha khí H: hằng số Henry *Để oxi từ không khí đến được tế bào, oxi phải vượt qua nhiều trở kháng Công thức đặc trưng về dòng chuyển vận: NA = kL.a.( C*- CL) = OTR Với : NA : dòng chuyển vận thể tích (m mol O2 /l. h) kL : hệ số chuyển khối qua birn giới pha ( cm/h) a: mặt trao đổi riêng (cm2/cm3= cm-1) kL.a : hệ số vận chuyển oxy thê tích (h-1) C* : nồng độ bão hòa của oxy (m mol/l) CL : nồng độ oxy hòa tan trong dung dịch (m mol/l) OTR : tốc độ chuyển khối oxy Công thức về hệ số chuyển vận: kL.a = k ( Pg/ V)0,4.(vs)0,5.N0,5 với k: hằng số V : thể tích bình lên men vs : vận tốc khí ở ống ra (cm/min) Câu 23 : Quy luật chết nhiệt của vi sinh vật, khử trùng gián đoạn 1. Quy luật chết nhiệt: Vi sinh vật bị chết bởi nhiệt do sự biến đổi và mất hoạt tính không phục hồi của các enzyme và các màng nguyên sinh chất. Độ mẫn cảm nhiệt phụ thuộc vào laoif vi sinh vật, tuổi, trạng thái vi sinh vật, tính ẩm của độ nhiệt, độ lớn của nhiệt, môi trường gia nhiệt ( tính chất, pH, áp suất thẩm thấu, chất bảo vệ ). Trên nhiệt độ nhất định sự chết đi do nhiệt của vi sinh vật có động học bậc nhất : dN / dt = kN với N là số tế bào sống,
k là hệ số vận tốc triệt nhiệt ( min-1) Tích phân 2 vế ta có công thức cuối : N= N0.e-kt Tuy nhiên trong một số trường hợp quy luật triệt tiêu của vi sinh vật có sai khác, và các đường thẳng đồ thị bị cong đi. 2. Khử trùng gián đoạn: Đây là pp được ứng dụng rất nhiều. Dịch dinh dưỡng được chuẩn bị trong bình lên men rồi được đun nóng lên nhiệt độ cần thiết, giữ trong thời gian cần thiết, rồi làm lạnh xuống nhiệt độ lên men Câu 24: Trình bày quá trình khử l/tục mtr l/men. a) Khử trùng l/tục dịch l/men: * Mtr dinh dưỡng sau khi sơ đun nóng đc đưa vào bộ phận đun nóng tức thời với hơi đc bơm trực tiếp nâng nhiệt độ lên 130-1400C, dịch dinh dg đc chảy trong ruột xoắn bộ phận duy trì từ 2’ – 3’, qua van giãn nở xả tức thời sang bộ phận làm lạnh hạ nhiệt độ xuống 800C & đc làm lạnh xuống nhiệt độ l/men nhờ mtr lạnh trong bộ trao đổi nhiệt thường. Ưu điểm: - Dể đ/khiển & tự động hóa. - Trên nhiệt độ khử trùng cao hơn, thời gian khử trùng ngắn hơn, b/đảm an toàn hơn & dịu nhẹ. - Quá trình l/tục cho dinh dg đồng nhất hơn ( tăng cường hiệu suất l/men) Pp khử trùng đang ngày càng đc ứng dụng rộng rãi trong côngnghiệp
b) Khử trùng ko khí: - Các hạt bụi lơ lửng trong ko khí & số vsv giao động rất mạnh phụ thuộc vào vị trí, chuyển động cũng như việc xử lý trước. Ngoài trời có khoảng 10.000 hạt/m3, trong đó khoảng 2.000 vsv/m3, 50% số vsv là bào tử nấm, 40% là vi khuẩn G. - Các bình l/men đc vận hành với vận tốc cấp khí 0.5 – 1.0 VVM(m3/m3.min). Nếu thể tích bình l/men là 50m3 & vận tốc cấp khí là 1.0 VVM thì phải cấp 3.00m3/h không khí vô trùng. - Trong các pp hiện nay có công nghiệp ứng dụng pp lọc vô trùng. Trước đây sử dụng các bộ lọc bằng sợi thủy tinh. Tuy nhiên ngày nay công nghiệp đã có các thiết bị lọc mới, các nến lọc chứa các lõi lọc được cấu tạo bởi màng lọc xenlluloz- este hay neylon, hoạt động giống như sàng.
Câu 25. Ứng dụng máy tính điện tử trong lên men sản xuất kháng sinh. Trong LM sản xuất kháng sinh sử dụng máy tính điện tử trong 2 lĩnh vực: + Tối ưu hoá vs sự trợ giúp của máy tính: tính toán các mô hình kết hợp xử lý các kết quả, xác định tác dụng của các tham số lên qt LM + Kiểm soát,điều khiển qt LM: trong công nghệ LM ở các nước tiên tiến kết nối máy tính điiện tử on-line LM đã trở thành hiện thực Câu 27. Trình bày con đường sinh tổng hợp và điều khiển sản xuất penicillin trong P.chrysogenum. + Vòng β- lactam-thiazolidin của penicillin được xây dựng từ L-cistein và L-valin. Con đường sinh tổng hợp bắt đầu từ ngoài ribosome từ L-α-AAA tạo dipeptid vs L-xistein rồi qua tripeptid vs L-valin mà tiếp tục, sau 1 số bước kết hợp đóng vòng có thể tách đc isopen N. Pen G đc tạo thành khi L-α-AAA đổi sang nhóm phenyl axetic. Còn 6-APA ko phải là s’p trung gian mà chỉ do thiếu tiền chất mà chưa đc loại ra. + Trong P.chrysogenum sinh tổng hợp đi qua LLD- tripeptid: L-α- adipyl-cysteinyl- valin đóng vòng 2 bước thành isopenicillin N, rồi chuyển thành penicillin G + Cơ chế điều hoà: đi từ α- ketoglutarat kết hợp với acetyl- CoA thành Homocitrat. Qua 1 số biến đổi thành L- α- AAA. Từ đây phân nhánh thành Lysin và nhánh kia thành Penicillin. Lysin dư thừa ức chế phản ứng chung đầu tiên và bước thứ 2 sau phân nhánh thứ cấp và át chế bước đầu sau phân nhánh của mình. Câu 28. Trình bày lên men sản xuất penicillin, chiết tách và tinh chế penicillin. Sơ đồ tổng quát : Đông khô -> hoạt hóa giống ->giống tiền lên men II, III-> lên men sx -> chiết tách Dịch bổ sung (C, N,tiền chất ) Hoạt hóa giống đi từ các bào tử đông khô. Các chủng hiệu suất cao đòi hỏi giữ giống 1 cách công phu. Sau 1 số cấp nuôi cấy thì cấy vào bình lên men sx (40- 200m3). Lên men Pen là quá trình ái khí với tốc độ tiếp nhận oxy thể tích là 0,4- 0,8 mmol/l.min. Tốc độ cấp khí trong khoảng 0,5-1 VVM tùy thuộc vào bình lên men và máy khuấy. Có thể sử dụng bình lên men cột bọt khí, tuy nhiên phải có chủng thích hợp không làm tăng độ nhớt lên cao. Nhiệt độ tối ưu 25-270C.
Chiết tách, tinh chế. Penicillin được VSV thải vào trong môi trường, chỉ dưới 10% nằm trong sinh khối. Dịch lên men xong được lọc loại sinh khối. + dịch lọc được làm lạnh hạ nhiệt độ xuống dưới 40C và dùng axit hạ pH xuống 1,9-2 rồi chiết ngay bằng butylaxetat ở 20C với tỷ lệ pha nước: hữu cơ là 10:3. + kĩ thuật hiện đại ứng dụng phương pháp chiết ngược dòng 2 cấp trong 90s. sau đó dùng dd NaHCO3 hay dùng dd đệm chiết penicillin sang pha nước ở pH= 7,2- 7,5 tỷ lệ pha hữu cơ : nước là 10:3,5. Hạ pH xuống 2 và chiết lại sang pha butyl axetat với tỷ lệ 2 pha là 2: 1 hay 1:1( t=40C) thu được dd 50.000-70.000 đv/ml với φ=86%. Đem hạ nhiệt độ xuống -16 ÷ -180C rồi lọc loại băng tủa ra. Được xử lý tiếp bằng than hoạt tính rồi lọc bỏ than hoạt tính ra. Chiết lại penicillin sang pha nước bằng dd KOH 0,56-250.000 đv/ml với φ= 98%. Lọc vô trùng dd này đem cất chân không với n-butanol , áp suất 5-10mmHg, t=16-260C đến thể tích còn 60- 80% thể tích dd nước ban đầu Lọc tinh thể penicillin kết tinh , rửa bằng butanol , sấy chan không 45-500C, P=10- 20mmHg thu đc penicillin 1550-1570 UI/mg Nếu dùng NaOH thay cho KOH thu được penicillin chứa 1630-1650 UI/mg Câu 30. Điều chế celphalosporin bán tổng hợp từ celphlosporin C, các celphalosporin bán tổng hợp thế hệ 1. Điều chế celphalosporin a) Phương pháp Morin
Hiệu suất đạt 45-50% b) Phương pháp của Peter, Bicker và Vischer Hiệu suất phản ứng đạt 75%. Tuy nhiên phải bảo vệ nhóm – COOH rồi sau đó giải phóng trở lại.