Gợi ý Top 10+ các yếu tố dẫn đến sự biến tính của protein hot nhất hiện nay

Mở bài:

Các yếu tố lý, hoá, sinh học có những tác động kích thích, ức chế sự phát triển hoặc giết chết vi sinh vật . Từ sự hiểu biết này, người ta đã có những ứng dụng trong thực hành vi sinh vật cũng như đề ra các biện pháp khử trùng, tẩy uế…

1. Tác động của các yếu tố lý học

1.1. Nhiệt độ

Mỗi loài vi sinh vật thường chỉ tồn tại và phát triển trong những khoảng nhiệt độ nhất định gọi là khoảng nhiệt độ tối ưu của chúng. Ngoài giới hạn đó, vi sinh vật có thể bị ức chế phát triển hoặc bị giết chết.

Căn cứ vào khoảng nhiệt độ tối ưu, người ta phân biệt 3 nhóm vi khuẩn như sau:

– Nhóm ưa lạnh: phát triển trong khoảng nhiệt độ từ 0 – 200C, thường gặp ở đáy biển hoặc ở cực Bắc hay cực Nam trái đất.

– Nhóm trung sinh : phát triển trong khoảng 30 – 400C, sinh trưởng tối ưu ở 370C. Nhóm này chiếm đại đa số.

– Nhóm ưa nhiệt : phát triển trong khoảng 45 – 850C, nhiệt độ tối ưu là 50 – 600C, thường gặp trong các suối nước nóng.

1.1.1. Nhiệt độ cao

ở nhiệt độ cao trên mức tối đa, vi khuẩn khó tồn tại. Tất cả các vi khuẩn (trừ nhóm ưa nhiệt ), ở trên 700C protein của tế bào bị đông đặc, từ 800C trở lên, ADN bị tan chảy do mất không hồi phục các liên kết. Thể nha bào (bào tử ) có sức chịu đựng cao hơn thể dinh dưỡng, nha bào chỉ bị huỷ hoại ở 1200C/ 30‘ sức nóng ướt và 1700C/ 60‘ sức nóng khô.

– Các ứng dụng khử trùng ở nhiệt độ cao

*Dùng sức nóng ướt.

Sức nóng ướt có hiệu quả diệt trùng cao hơn sức nóng khô do sức nóng ướt làm biến tính và ngưng kết protein, còn sức nóng khô chỉ làm ô xy hoá các thành phần của vi sinh vật. Vì vậy sức nóng ướt cần thời gian ngắn và nhiệt độ thấp hơn sức nóng khô.

Ví dụ: Nóng ướt Nóng khô

Nha bào B.anthracis 15-30‘/ 1200C 60‘/1700C

Nấm men và bào tử nấm 5-10‘/ 800C 5-10‘/1000C

Cách tạo sức nóng ướt:

+ Luộc sôi chỉ diệt được vi khuẩn thể dinh dưỡng.

+ Hấp bằng hơi nước nóng có áp lực cao: dùng nồi hấp (Autoclave). Đây là phương pháp khử trùng rất tốt và thường được dùng tại các bệnh viện, các phòng thí nghiệm. Phương pháp này diệt được cả thể nha bào. Giữa nhiệt độ và áp lực hơi nước có mối tương quan như sau:

+ Phương pháp Tyndall: phương pháp này do Tyndall đề ra: đưa nhiệt độ lên 60 – 800C, duy trì 1 giờ rồi để nguội về nhiệt độ phòng. Ngày hôm sau đun nóng lần 2, làm như vậy 3-4 ngày liền. Phương pháp này có ưu điểm không cần phải đưa nhiệt độ lên quá cao, chỉ cần đủ để diệt thể dinh dưỡng sau đó đưa về nhiệt độ phòng để kích thích thể nha bào chuyển thành thể dinh dưỡng rồi tiếp tục diệt thể dinh dưỡng. Phương pháp này được ứng dụng trong khử trùng các sinh phẩm, thuốc dễ bị biến tính khi ở nhiệt độ cao.

* Dùng sức nóng khô:

Sức nóng khô làm thúc đẩy quá trình ô xy hoá các thành phần của tế bào.

+ Sấy: cần duy trì nhiệt độ 1700C/ 60‘ hoặc 1600C/120‘.

+ Đốt: áp dụng với một số dụng cụ, que cấy, xác động vật thí nghiệm.

1.1.2.Nhiệt độ thấp

Mặc dù một số vi sinh vật có thể sống ở điều kiện lạnh nhưng nếu nhiệt độ dưới 00C thì bao giờ cũng ức chế vi sinh vật. Khi hạ nhiệt độ xuống thấp, một số vi sinh vật giảm chuyển hoá cơ bản nên tồn tại được lâu, vì vậy thường dùng nhiệt độ thấp để bảo quản vi sinh vật. Để bảo quản vi sinh vật trong nhiều tháng, người ta tạo nhiệt độ âm ở mức sâu -200C ( lạnh âm cơ học ), – 700C ( lạnh âm với đá cacbonic), – 1950C (lạnh âm với nitơ lỏng).

* Đông khô: là quá trình làm mất nước nhanh đồng thời với hạ thấp nhiệt độ và tạo môi trường chân không (ở điều kiện này nước không qua trạng thái đá làm hỏng tế bào). Đông khô là cách bảo quản sinh phẩm và vi sinh vật tốt nhất.

1.2. Áp lực thẩm thấu:

Đa số vi khuẩn gây bệnh tồn tại thuận lợi ở môi trường có áp lực thẩm thấu đạt 7at, tương đương áp lực nước muối 7%. ở môi trường nhược trương vi khuẩn dễ bị tan tế bào. ở môi trường ưu trương vi khuẩn bị ức chế phát triển. Sự phát triển của vi khuẩn thường bị ức chế bởi môi trường có nồng độ NaCL trên 10% hoặc nồng độ đường 70%. Tuy nhiên cũng có loài vi khuẩn chịu được, thậm chí phát triển mạnh ở môi trường có NaCL rất ưu trương như tụ cầu khuẩn, vi khuẩn ưa mặn sống ở biển.

ứng dụng: ướp muối, ướp đường để bảo quản thực phẩm.

1.3. Bức xạ điện từ

Các bức xạ điện từ truyền trong không gian dưới dạng sóng- hạt, năng lượng bức xạ phụ thuộc bước sóng:

Từ tia vũ trụ đến tia UV: có tác dụng diệt khuẩn.

Tia g và X : loại tia ion hoá.

Tia UV : loại tia không ion hoá.

1.3.1. Tia cực tím (UV)

Là loại tia được ứng dụng nhiều nhất để diệt khuẩn, tia cực tím được phát ra trong ánh nắng mặt trời hoặc bởi loại đèn thuỷ tinh thạch anh hơi thuỷ ngân.

Tia UV không làm ion hoá phân tử mà chỉ làm biến đổi cấu trúc phân tử, tác dụng chủ yếu do hấp phụ. ở bước sóng 260 nm các axit nucleic của tế bào hấp phụ mạnh nhất, đây là bước sóng được sử dụng trong các đèn cực tím để khử trùng. Các tia cực tím của mặt trời khi xuống đến trái đất thì bước sóng xấp xỉ 380 nm (còn các tia sóng yếu chặn lại ở tầng ozon).

Ứng dụng: diệt khuẩn bằng tia cực tím cần lưu ý đến công suất đèn, khoảng cách từ đèn đến vi khuẩn và thời gian tiếp xúc bằng phút theo sơ đồ sau:

1.3.2. Tia X

Tia X có khả năng làm chết vi sinh vật. Tia X có năng lượng cao hơn tia cực tím nhưng ít được dùng thường ngày vì khó khăn cho việc bảo vệ người tiếp xúc. Tia X thường chỉ dùng để gây đột biến chủng vi sinh vật.

1.3.3.Tia g

Tia g có năng lượng lớn hơn tia X, được phát hiện ra từ 1 chất đồng vị phóng xạ. Tia g có khả năng đâm xuyên mạnh, khả năng diệt mạnh vi sinh vật nên tia g thường dùng để khử trùng những vật dùng có khối lượng lớn như gói thuốc, gói dụng cụ, gói thực phẩm. Liều tia g 2,5 Mrad là liều thông dụng để diệt các loài vi sinh vật gây bệnh.

Tuy vậy tia g có nhược điểm là các tia phóng ra mọi phía và phóng một cách liên tục từ các đơn vị phóng xạ nên khó khống chế.

1.4. Siêu âm

Siêu âm được tạo ra từ máy gây chấn động với tần số cao. Siêu âm diệt được vi khuẩn là do những chấn động tần số cao làm rách thành tế bào vi khuẩn.

Có ý kiến cho rằng siêu âm còn làm đông đặc chất albumin của vi khuẩn . Mức độ diệt khuẩn của siêu âm phụ thuộc công suất của nguồn phát và thời gian tác động.

1.5. Màng lọc

Màng lọc với những kích thước đường kính lỗ lọc khác nhau đã giữ lại trên màng lọc các vi sinh vật nhỏ, lớn khác nhau. Màng lọc được dùng để vô trùng các chế phẩm sinh học hoặc thuốc ở dạng lỏng mà chế phẩm và thuốc đó không thể khử trùng được ở nhiệt độ cao.

Có nhiều loại màng lọc được dùng trong vi sinh vật y học.

. Lọc Pasteur – Chamberland: có các cỡ L1, L2, L3… , L13.

Cỡ L13 có đường kính lỗ lọc 2,5 mm.

. Lọc Berkefeld: có cỡ V, N, W. Cỡ N có đường kính lỗ lọc 5- 7 mm.

. Lọc Seitz: có nhiều kích thước khác nhau. Loại có kích thước 0,22 mm được dùng phổ biến trong lọc vi khuẩn vì đường kính lỗ lọc nhỏ hơn vi khuẩn đã biết.

. Lọc thuỷ tinh: có các cỡ với các ký hiệu G1, G2, G3, G4, G5. Thường dùng G4, G5 để lọc vi khuẩn.

. Lọc Collodion: là bằng màng Collodion, loại có đường kính lỗ lọc dưới 0,1mm thường được dùng để lọc virut (siêu lọc).

Nói chung lọc là phương pháp hay được dùng trong vô khuẩn môi trường dinh dưỡng nuôi vi sinh vật, trong vô khuẩn thuốc và huyết thanh. Ngoài mục đích vô khuẩn lọc còn được dùng để tách độc tố ra khỏi tế bào vi khuẩn và được dùng để xác định kích thước virut, dùng để phân tích nước và đếm tế bào vi khuẩn.

2. Tác động của các yếu tố hoá học

Các yếu tố hoá học tác động kháng vi sinh vật được phân thành các nhóm sau:

– Sterilizants (các chất diệt trùng): Có tác dụng giết chết các vi sinh vật như: Formaldehyt, Glutaraldehyt, Ethylen oxyt.

– Disinfectants (các chất tẩy rửa, tẩy uế): có khả năng diệt thể dinh dưỡng, dùng cho các đồ vật, ngoại cảnh nhiễm vi sinh vật gây bệnh.

– Antiseptic: chất sát trùng ở bề mặt cho phép tiến hành trên tổ chức sống trong giới hạn dung nạp của thuốc, có hiệu quả nhanh chóng loại bỏ hoặc giết chết vi sinh vật thể dinh dưỡng. Dùng để diệt khuẩn trên da, niêm mạc và trong các mỹ phẩm.

– Sanitizer: là những hoá chất dùng để diệt 99% các vi khuẩn ở dụng cụ và nguyên liệu dùng trong các đồ ăn, thiết bị thực phẩm.

2.1. Muối kim loại nặng : đó là các muối bạc, đồng, kẽm, thuỷ ngân…

Muối kim loại nặng phân ly thành các ion kim loại. Ion này kết hợp với chất albumin của vi khuẩn thành albuminat:

R-COOH + AgNO3 (chẳng hạn) ®R- COOAg + HNO3

Một số chất thường dùng:

– AgNO3 0,1% để rửa vết thương.

– Hợp chất của bạc với protein như acgyrol, protacgol, acgomin. Acgyrol 1 – 3% để nhỏ mắt, nhỏ mũi. Protacgol 1% để nhỏ mắt, nhỏ mũi ít gây kích thích niêm mạc.

– ZnSO4 dung dịch 0,5-1% để nhỏ mắt.

– Hợp chất của thuỷ ngân với chất hữu cơ, như Mecthiolat, Mercurocrom, Metaphen, Mecacbolit, được dùng để sát trùng da hoặc bảo quản sinh phẩm.

– Hợp chất của thuỷ ngân ở dạng vô cơ thường là độc nhưng cũng có thể được dùng. HgCl2 (sublime) độc bảng A, với nồng độ 1/ 5000 để rửa tay, diệt nhanh tụ cầu vàng.

2.2. Chất oxy hoá

Chất oxy hoá gồm 2 loại:

– Hợp chất Halogen (Hypoclorit, Cloramin).

– Các loại oxy tân sinh (Kalipemanganat, nước oxy già).

R- CO- NH- R1+ 2Cl (chẳng hạn)—-> R- CO- NCl- R1+ HCl

Theo cơ chế này, nhiều enzym của vi khuẩn bị bất hoạt, nhất là enzym dehydrogenaza.

Một số chất thường dùng: cloramin T và dicloramin T ở nồng độ 0,5% diệt được E.coli và tụ cầu vàng sau 1 phút, canxihypoclorit (5- 7%) được dùng để tẩy uế, nước oxy già 20- 30 đơn vị thể tích dùng để rửa vết thương sâu kín, rửa tai viêm.

2. 3. Phenol và các dẫn chất

Phenol (C6H5OH) được dùng lần đầu tiên vào năm 1860 bởi Lister. Các dẫn chất từ phenol là crezol, lyzol, ozezol. Phenol và các dẫn chất của phenol ức chế hoạt động enzym chuyển hoá glucoza và enzym chuyển hoá axit lactic của tế bào vi khuẩn. Phenol còn gây rối loạn cấu trúc và chức năng thành tế bào vi khuẩn.

Phenol 1% ở nhiệt độ phòng giết chết vi khuẩn trong 10- 15 phút. Phenol 5% sau 24 giờ diệt được nha bào. Nhiệt độ thấp và xà phòng làm giảm tác dụng của phenol.

Crezol 5% ít độc hơn phenol, thường dùng để tẩy uế nhà vệ sinh, chất thải của người bệnh.

2.4. Cồn

Có nhiều loại cồn: cồn etylic, cồn amylic,… nhưng cồn etylic có khả năng diệt khuẩn mạnh nhất, lại ít độc cho cơ thể nên được dùng phổ biến hơn cả. Cồn etylic 70% có tác dụng diệt vi khuẩn mạnh nhưng không có tác dụng đối với nha bào.

Cồn tác dụng kháng vi khuẩn theo 2 cơ chế.

– Cồn dễ bay hơi đã làm đông vón chất protein trong bào tương vi khuẩn.

– Cồn hút nước mạnh nên dễ làm tan hợp chất lipit và hợp chất có tính kiềm gây tổn hại cho bào tương vi khuẩn.

2. 5. Aldehyt

Glutaraldehyt và formaldehyt là 2 chất aldehyt được dùng trong y học.

Glutaraldehyt dung dịch 2% diệt được vi khuẩn và nấm gây bệnh.

Formaldehyt dễ tan trong nước, dung dịch 37% trong nước gọi là formol. Formaldehyt liên kết với nhóm amin của protein vi khuẩn, làm ngừng sự phát triển của vi khuẩn. Nhược điểm của formaldehyt là kích thích da và niêm mạc.

2. 6. Chất màu nhuộm

Chất màu anilin, brian có khả năng kết hợp với axit photphoric của nucleoprotein vi sinh vật làm cho vi sinh vật không tồn tại được.

Xanh malachit nồng độ 1/ 4000 ức chế được Bacillus subtilis và ở nồng độ

1/ 100.000 ức chế được Staphylococcus aureus.

2. 7. Chất tẩy rửa

Các chất tẩy rửa thuộc 3 nhóm chính: anionic, cationic và nonionic.

– Anionic: xà phòng, muối natri, kali của axit béo bậc cao.

– Cationic: diaparen clorit, buzaltonin clorit.

– Nonionic: polyête, glycerol, este.

Tác dụng diệt khuẩn của xà phòng không mạnh nên không coi xà phòng là chất khử khuẩn, tẩy uế mà nó được dùng làm chất tẩy rửa bề mặt. Alkyl sunfat có hoạt tính diệt khuẩn mạnh hơn xà phòng, ở nồng độ 0,1% ức chế được vi khuẩn mọc. Alkyl sunfat chỉ có tác dụng đối với vi khuẩn gram(+).

Chất tẩy rửa loại cationic có tác dụng đối với cả vi khuẩn gram(+) và gram(-).

Trộn chất cationic và anionic với nhau thì mất tác dụng.

2. 8. Chất axit, bazơ

Chất axit, bazơ phân ly thành các ion, làm thay đổi pH của môi trường, ảnh hưởng đến điểm đẳng điện trên bề mặt tế bào vi khuẩn.

* Chỉ số phenol:

– Để đánh giá mức độ tác dụng của 1 chất khử trùng, tẩy uế, người ta xác định chỉ số phenol của chất đó.

Chỉ số phenol của chất A là tỷ số giữa nồng độ tối thiểu của chất A và nồng độ tối thiểu của phenol có tác dụng diệt khuẩn tương đương trong cùng một thời gian với cùng một chủng vi khuẩn.

1/ 350

Chỉ số phenol = ———

1/ 90

Tài liệu tham khảo:

1- Vi sinh y học, Học viện quân y, 2011

2- Vi sinh y học, NXB Y học, 2008

3- 3- Prescott; Harley, and Klein’s;Microbiology, 8th edition by Mc Graw Hill, Higher Education, 2013.

Top 18 các yếu tố dẫn đến sự biến tính của protein biên soạn bởi Nhà Xinh