Nghiên cứu cellulase từ vi khuẩn ruột mối phân lập ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐÀO THỊ THANH XUÂN

NGHIÊN CỨU CELLULASE TỪ VI KHUẨN RUỘT MỐI PHÂN LẬP Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đào Thị Thanh Xuân

NGHIÊN CỨU CELLULASE TỪ VI KHUẨN RUỘT MỐI PHÂN LẬP Ở VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. LÊ THANH HÀ

2. PGS.TS. PHÍ QUYẾT TIẾN

Hà Nội – 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận án này là trung thực và chưa được các tác giả khác công bố.

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ trong việc hoàn thành Luận án đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận án đã được ghi rõ nguồn gốc.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong Luận án này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Đào Thị Thanh Xuân

Tập thể GVHD

1. PGS.TS Lê Thanh Hà

2. PGS.TS Phí Quyết Tiến

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy giáo hướng dẫn khoa học là PGS. TS Lê Thanh Hà và PGS.TS. Phí Quyết Tiến đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ và động viên trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ sinh học Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm -Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng như bạn bè, đồng nghiệp tại bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Viện Công nghệ Hóa Sinh và Môi trường, Trường Đại học Vinh đã hết sức giúp đỡ và hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam đã hỗ trợ tôi trong các kết quả nghiên cứu về phân tích gen

Nhân dịp này, tôi cũng xin cảm ơn các anh chị, em trong phòng Đào tạo Sau đại học của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã luôn ủng hộ tinh thần và giúp đỡ trong công việc tại phòng để tôi có thể hoàn thành luận án.

Tôi xin chân thành cám ơn Trung tâm thực hành thí nghiệm - Trường đại học Vinh, Phòng thí nghiệm bộ môn công nghệ sinh học – Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng các em sinh viên đã giúp đỡ tôi trong các nghiên cứu của mình.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, những người bạn đã động viên và khích lệ cho tôi có được sự chuyên tâm và động lực phấn đấu thực hiện luận án này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Đào Thị Thanh Xuân

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên tiếng Anh	Nghĩa tiếng Việt tương đương
BgIB	Beta-glucosidase B	Beta-glucosidase B
BgIF	Beta-glucosidase F	Beta-glucosidase F
BgIG	Beta-glucosidase G	Beta-glucosidase G
Blast	Basic Local Alignment Search Tool	Công cụ so sánh mức tương đồng về trình tự nucleotide/axit amin
Bp	Base pair	Cặp base
BSA	Bovine serum Albumin	Albumin huyết thanh bò
CBD	Carbohydrate binding domain	Vùng liên kết carbohydrate
CD	Catalytic domain	Vùng xúc tác
cDNA	Complementary DNA	DNA được tổng hợp từ khuôn mRNA nhờ enzym phiên mã ngược
Cel12A	Endoglucanase glycoside hydrolase family 12	Endoglucanase thuộc họ 12
Cel45A	Endoglucanase glycoside hydrolase family 45	Endoglucanase thuộc họ 45
Cel48A	Endoglucanase glycoside hydrolase family 48	Endoglucanase thuộc họ 48
Cel5A	Endoglucanase glycoside hydrolase family 5	Endoglucanase thuộc họ 5A
CBHI	Cellobiohydrolase I	Cellobiohydrolase thuộc họ I
CBHII	Cellobiohydrolase II	Cellobiohydrolase thuộc họ II
CMC	Carboxymetyl cellulose	Cơ chất Carboxymetyl cellulose
COG/KOG	Clusters/Eukaryotic of Orthologous Group	Cơ sở dữ liệu protein của VSV nhân sơ/nhân chuẩn
dCTP	2´-deoxycytidine 5´-triphosphate	2´-deoxycytidine 5´- triphosphate
dATP	2´-deoxyadenosine 5´-triphosphate	2´-deoxyadenosine 5´-

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 138 trang tài liệu này.

	triphosphate
dGTP	2´-deoxyguanosine 5´-triphosphate	2´-deoxyguanosine 5´- triphosphate
DNA	Deoxyribonucleic acid
EDTA	Ethylene diamin tetra acetic acid	Axit Ethylene diamin tetra acetic
Tween 80	Polysorbate 80
CAZy	Carbohydrate Active Enzyme
BGs	β- glucosidase
EG	Endoglucanase
FPU	Filter paper
αA	α- Amylase
GHs	Glycoside hydrolase
PLs	Polysaccharide lyase
CEs	Carbohydrate esterase
AAs		Enzym hoạt hóa bổ trợ
GT	Glycosyl transferase

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

Chương 1. TỔNG QUAN 4

1.1 Cellulase 4

1.1.1.Phân loại cellulase 4

1.1.2. Nguồn thu nhận cellulase 6

1.1.3. Sinh tổng hợp cellulase từ vi khuẩn 7

1.1.3.1. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy 7

1.1.3.2 Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng 9

1.1.4. Đặc tính của enzyme cellulase từ vi khuẩn 10

1.1.4.1. pH tối ưu và nhiệt độ tối ưu của enzym 11

1.1.4.2. Ảnh hưởng của các ion kim loại và các chất phụ gia đến hoạt độ enzym . .12 1.2. Tổng quan về mối 13

1.2.1. Phân loại Mối 13

1.2.2. Hệ vi sinh vật trong ruột mối 14

1.2.3 Vi khuẩn sinh cellulase từ ruột mối 16

1.3. Ứng dụng của cellulase trong xử lý lignocellulose 19

1.3.1. Thành phần của lignocelluloses 19

1.3.2. Hệ enzym phân giải Lignocellulose 21

1.3.3. Sự phối hợp tác động giữa các enzym 22

1.3.4. Ứng dụng cellulase trong quá trình thủy phân lignocellulose 24

1.4. Ứng dụng giải trình tự genome phát hiện tiềm năng vi khuẩn sinh tổng hợp cellulase trong phân giải lignocellulose 26

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 28

2.1. Vật liệu 28

2.1.1. Mẫu mối 28

2.1.2. Các chủng vi khuẩn 28

2.2. Thiết bị và hóa chất 29

2.2.1 Thiết bị 29

2.2.2. Hóa chất 29

2.3. Các môi trường nuôi cấy 30

2.3.1. Môi trường làm giàu vi khuẩn sinh cellulase 30

2.3.2. Môi trường giữ giống, nhân giống và phân lập 30

2.3.3. Môi trường sinh tổng hợp enzym 30

2.4. Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1. Phương pháp phân lập và tuyển chọn chủng sinh tổng hợp cellulase 31

2.4.1.1. Phân lập vi khuẩn sinh cellulase từ ruột mối 31

2.4.1.2. Xác định định tính khả năng sinh cellulase của các chủng vi khuẩn phân lập

.................................................................................................................................. 32

2.4.1.3. Xác định đặc tính sinh lý, hóa sinh của vi khuẩn sinh cellulase 33

2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy tới khả năng sinh tổng hợp cellulase 33

2.4.2.1. Lựa chọn môi trường thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp cellulase của chủng vi khuẩn tuyển chọn 33

2.4.2.2. Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến sinh tổng hợp enzym 33

2.4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian thu nhận 33

2.4.2.6. Ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy 33

2.4.2.7. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm tối ưu môi trường sinh tổng hợp CMCase cho Bacillus subtilis G4 sử dụng phần mềm Design Expert 7.1 34

2.4.3. Nghiên cứu thu nhận và xác định đặc tính chế phẩm cellulase thu từ Bacillus subtilis G4 35

2.4.3.1. Thu nhân chế phẩm cellulase từ vi khuẩn 35

2.4.3.2. Đặc tính của chế phẩm cellulase thu nhận. 35

2.4.4. Khảo sát khả năng thủy phân rơm sử dụng cellulase thu nhận từ vi khuẩn ... 36

2.4.4.1. Phương pháp tiền xử lý nguyên liệu giàu cellulose 36

2.4.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu suất đường hóa lignocellulose của rơm sử dụng cellulase từ Cellulosimicrobium cellulans MP1 ... 36

2.4.5. Phương pháp định tên vi khuẩn thông qua giải trình tự 16S rDNA 37

2.4.6. Phương pháp giải trình tự hệ genom của Cellulosimicrobium cellulans MP1 và dự đoán gen chức năng 38

2.4.6.1. Tách chiết DNA hệ gen của vi khuẩn 38

2.4.6.2 Giải trình tự DNA đa hệ gen bằng máy giải trình tự thế hệ mới HiSeq2000 của Illumina 38

2.4.6.3. Lắp ráp de novo hệ gen và đánh giá chất lượng lắp ráp 39

2.4.6.4. Dự đoán gen và chú giải hệ gen 39

2.5. Các phương pháp phân tich 40