Kháng sinh( Anbibiotics) hay còn gọi là trụ sinh, kháng khuẩn được mua bán sử dụng phổ biến( Ampicillin, Penicillin, Amoxyllin, Carbenicillin, Ticarcillin, gentamycin, hygromycin B, Kanamycin, Neomycin, Streptomycin, Paromycin…) trong nuôi cấy mô thực vật nhằm để ngăn chặn sự phát hay tiêu diệt sự phát triển của khuẩn, nấm mốc.
Kháng sinh được được phát hiện đầu tiên bởi nhà vật lý học Vicenzo Tiberio, chất Penicillium trong nấm có hoạt tính kháng khuẩn tốt. Cho đến năm 1928 khi Alexander Fleming quan sát một cách chi tiết về hoạt động của Penicillium về kháng khuẩn, ông công nhận ảnh hướng gián tiếp từ một hợp chất Penicillium và các tính chất kháng sinh của nó để được đưa vào hóa trị.
Trong nuôi cấy mô thực vật người ta cũng dùng kháng sinh để hạn chế sự phát triển vi sinh vật hoặc dùng với mục đích chọn lọc trên môi trường chứa kháng sinh. Các loại kháng sinh được sản xuất bởi các đối tượng sinh vật khác nhau hoặc sản xuất nhân tạo. Vi khuẩn cũng thích nghi để chống lại các hoạt tính kháng sinh. Do đó, cần có nghiên cứu tìm ra cơ chế hoạt động chi tiết của kháng sinh tác động lên vi khuẩn, cơ chế kháng khuẩn từ đó tìm ra loại kháng sinh phù hợp. Ngành công nghệ sinh học thường dùng những nhóm ức chế tổng hợp vách tế bào và ức chế tổng hợp protein. Nhóm đầu tiên thường được dùng để loại trừ vi khuẩn tạm thời sau quá trình chuyển đổi. Nhóm thứ 2, ức chế protein được dùng trong môi trường chọn lọc kết hợp với đánh dấu gene( marker gene). Ngoài ra còn các nhóm kháng sinh khác bên dưới
Nhóm 1: Ức chế tổng hợp màng tế bào:
Nhóm kháng sinh này chủ yếu tập trung trên vách tế bào. Khi sử dụng kháng sinh, vài enzyme chính của vi khuẩn và màng tế bào bị khóa lại và loại trừ. Kết quả là vách tế bào bị hỏng và tiêu hủy do quá trình thẩm thấu tế bào gây ra.
Vách tế bào còn được gọi là peptidoglycan bao quanh màng tế bào, ngăn chặn màng tế bào rách trong quá trình nhược trương( Hypotonic milieu). Hình thành nên tế bào vi khuẩn là quá trình liên tục của tổng hợp và thoái rã.
Quá trình tổng hợp gồm 3 bước: Bước đầu tiên, hình thành sinh khối bên trong tế bào. Cycloserine, bởi vì đặc tính của nó giống như những enzyme quan trọng liên quan đến quá trình ức chế trong phản ứng này. Kết quả là không hình thành sinh khối.
Trong bước thứ 2, sẵn sang làm sinh khối vận chuyển qua màng tế bào và liên kết cộng hóa trị với vách tế bào. Kết quả là các polymer thẳng của sinh khối đính liên tiếp vào vách tế bào. Bởi vì các polymers không liên kết chéo do đó chúng không giữ ổn định vách tế bào. Bacitracin và Vancomycin làm ức chế trong quá trình này.
Trong bước thứ 3 và giai đoạn cuối, tất cả polymers thẳng liên kết chéo hình thành nên mạng lưới cứng, đó là sườn của vách tế bào vi khuẩn hay peptidoglycan. Transpeptidase là enzyme quan trọng liên quan đến quan đến bước liên kết chéo và được ức chế bởi Penicillin và các loại kháng sinh Cephalosporin như là Carbenicillin, Cefotaxim, Ampicillin, vân vân.
Bằng cách ức chế một trong 3 bước trên thì quá trình hình thành vách tế bào bị ngăn chặn, tạo thành các lỗ hở trên peptidoglycan. Do đó, làm cho màn tế bào nhô ra đối với môi trường nhược trương và dẫn đến sự phá vỡ tế bào.
Vi khuẩn có thể kháng lại Penicillin và Cephalosporins bằng cách sản sinh ra beta-lactamse. Cả Penicillin và Cephalosporin đều có vòng beta-lactam ở trung tâm của chúng. Phần quan trọng của cấu trúc vòng này là liên kết C-N mà đó là điều cần thiết cho hoạt động kháng khuẩn. Liên kết C-N cũng là vị trí nền cho Beta-Lactamase, thủy phân hay cắt liên kết giữa caron và Nito. Khi liên kết bị phá vỡ thì sẽ không còn tính kháng khuẩn.
Cefotaxim và một ít Carbenicillin giúp bảo vệ chuỗi phân tử ngăn chặn beta-lactamse hình thành ở vị trí nền.
Một cách khác để bảo vệ Amocillin hoặc Ticarcillin không mất hoạt tính kháng khuẩn bởi beta-lactamase là thêm Claulanic acid. Phân tử nhỏ này có cấu trúc giống C-N hiện diện trong vòng lactam. Dựa vào liên kết không thể đảo ngược giữa Clavulanic acid và Beta-Lactamase, sự thủy phân giữa liên kết C và N bị ngăn chặn.
Nhóm 2: Ức chế tổng hợp Protein bằng thuốc diệt khuẩn( Bactericide Inhibitors of Protein synthesis
Nhóm chính đó là Aminoglycosides. Sự hiện diện cua Aminoglycosides liên quan phần lớn cấu trúc liên quan tới phân tử polycation chứa hai hoặc nhiều hơn gốc đường liên kết bởi glycosidic với lõi hexose. Aminoglycosides có đặc tính kháng khuẩn cao. Vi khuẩn tiếp xúc với kháng sinh trải qua nhiều thay đổi trong chuỗi chuyển hóa, bao gồm thay đổi trong thẩm thấu, và vận chuyển, ức chế tổng hợp protein và làm sai lệch các gene được mã hóa.
Aminoglycosides có thể liên kết với ribosome của Prokaryote và Eukaryote. Và có khả năng tiếp xúc với vị trí bám ribosome ở hai đơn vị này. Bằng cách đính kèm kháng sinh vào vị trí tương ứng, quá trình dịch mã protein bị ức chế.
Aminoglycosides thường được dùng trong công nghệ sinh học như là một tác nhân chọn lọc kết hợp với một số marker gene kháng kháng sinh. Kháng sinh thường dùng là Kanamcin, G418, Hygromycin B, Paromomycin, vân vân.
Thường dùng marker gene dựa trên quá trình phospho hóa bởi enzyme O-Phosphotransferase được mã hóa thông qua NPT II( gene APH 3’). Enzyme phosphor hóa nhóm 3’OH hiện diện trên Kanamycin hoặc G418. Dựa vào sự đính kèm mạnh của nhóm phosphor điện tích Dương ở nhóm đường, cấu trúc không gian của phân tử aminoglycoside thay đổi do đó kháng sinh không thích hợp ở vị trí gắn ribosome nữa.
Nhóm 3: Ức chế tổng hợp Protein bằng thuốc kiềm hãm sự phát triển( bacteriostatic Inhibitors of protein synthesis)
Trong nhóm thuốc kháng sinh này bao gồm nhiều nhóm có khả năng bám vào vị trí 30S ribosome subunit. Kết quả là quá trình tổng hợp protein bị ức chế ở nhiều giai đoạn trong quá trình dịch mã protein. Trái ngược với Aminoglycosides, quá trình bám vào vị trí trong quá trình tổng hợp protein có thể đảo ngược được. Quá trình tổng hợp protein và cuối cùng sự phát triển của vi khuẩn sẽ bắt đầu lại sau khi vi khuẩn chuyển qua môi trường không kháng sinh.
Ức chế kiềm hãm bao gồm các loại Tetracyclines, Chloramphenicol, Spetinomycin, và Erythromycin. Tất cả đều bám vào vị trí 30S ribosomal subunit. Tất cả kháng sinh này đều làm ức chế quá trình tổng hợp protein.
Bài viết gốc: https://www.sbc-vietnam.com/san-pham/hoa-chat-dung-cu-nuoi-cay-mo-thuc-vat/khang-sinh-hay-khang-khuan-nuoi-cay-mo-thuc-vat.aspx
