Corynebacterium glutamicum karakteristike, taksonomija, morfologija, kultura



Corynebacterium glutamicum je bakterija u obliku bacila, Gram pozitivna, fakultativna anaerobna i prisutna u tlu. Ne tvori spore niti je patogena. Zajedno s ostatkom Corynebacteriaceae i bakterijama iz obitelji Mycobacteriaceae i Nocardiaceae, dio je skupine poznate kao CMN grupa. Ova skupina uključuje mnoge bakterije od medicinskog i veterinarskog značaja.

Bakterija C. glutamicum Široko se koristi u industriji za proizvodnju aminokiselina. Korištenje ove bakterije za industrijsku proizvodnju datira više od 40 godina. 

Količina aminokiselina koje proizvode te bakterije, uključujući mononatrijev glutamat i L-lizin, trenutno prelazi 100 tona godišnje.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Taksonomija
  • 3 Morfologija
  • 4 Uzgoj
  • 5 Patogeneza
  • 6 Upotreba u biotehnologiji
    • 6.1 Proizvodnja amino kiselina
    • 6.2 Ostali proizvodi i primjene
  • 7 Reference

Opće karakteristike

-Corynebacterium glutamicum je nepatogena Gram pozitivna bakterija.

-Ne proizvodi spore.

-Sadrži katalazu.

-Raspadanjem ugljikohidrata kroz fermentacijski metabolizam.

-Sposoban je sintetizirati aminokiseline poput serina, glutamata i lizina.

taksonomija

Vrsta C. glutamicum Prvi put je otkriven u Japanu i opisali su ga Kinoshita i suradnici 1958. godine pod imenom Micrococcus glutamicus. Kasnije (1967.), Abe i suradnici su ga premjestili u žanr Corynebczcterium.

Bakterije roda Corynebczcterium oni su taksonomski locirani u podredu Corynebacterineae. Ovaj podred zauzvrat pripada redu Actinomycetales, klase Actinobacteria.

Podred Corynebacterineae uključuje obitelji Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae i Nocardiaceae nazvane CMN skupinom. Corynebczcterium pripada prvoj od tih obitelji.

morfologija

Bakterija je oblikovana kao šipka s natečenim krajevima u obliku bala ili kluba. Ima kromosom i kružni plazmidij. Njegov genom se sastoji od 3,314,179 nukleotida.

Stanična stijenka se, između ostalih tvari, sastoji od sloja peptidoglikana, kratkolančanih mikoličkih kiselina, mezo-diaminopimelnih kiselina i arabino-galaktanskih polimera..

uzgoj

Corynebacterium glutamicum koristi širok raspon supstrata, uključujući šećere, organske kiseline i alkohole, za njegov rast i proizvodnju aminokiselina.

Ova bakterija razgrađuje ugljikohidrate kroz proces fermentacije. Na proizvodnju aminokiselina utječe određeni izvor ugljika i određeni uvjeti dodataka kao što je ograničenje biotina.

Da bi se dobio inokulat, upotrijebljeni su mediji za kulturu tripsinskog kompleksa (YT), ekstrakt kvasca i minimalno modificirani CGXII medij..

Za uzgoj se preporučuju temperature od 30 ° C i pH 7,4 - 7,5. Izvori ugljika, kao i tvari koje će se koristiti za obogaćivanje usjeva, ovisit će o rezultatima koje želite dobiti.

Na primjer, pronađeno je da glukoza, amonijev sulfat, magnezij sulfat i dikalij fosfat imaju značajan utjecaj na proizvodnju sukcinata.

Da bi se dobila visoka koncentracija L-lizina, medij kulture treba sadržavati glukozu, amonijev sulfat, kalcijev karbonat, bactocasamino kiselinu, tiamin hidroklorid, D-biotin, kalijev dihidrogen fosfat, magnezij sulfat heptahidrat, željezni sulfat heptahidrat i mangan klorid tetrahidrat.

pathogeny

Iako je većina bakterija koje pripadaju obitelji Corynebacteriaceae patogene, neke od njih, uključujući C. glutamicum, Oni su bezopasni. Potonje, poznato kao ne-difterijska corinebacteria (CND), su komensalne ili saprofitske, koje mogu biti prisutne kod ljudi, životinja i tla..

Neki CND, kao C. glutamicum i C. feeiciens, se koriste u proizvodnji esencijalnih aminokiselina i vitamina.

Koristi se u biotehnologiji

Genom C. glutamicum ona je relativno stabilna, brzo raste i ne luči ekstracelularnu proteazu. Osim toga, nije patogena, ne stvara spore i ima relativno malo zahtjeva za rastom.

Ove karakteristike, kao i činjenica da proizvodi enzime i druge korisne spojeve, omogućili su da se ova bakterija naziva "radnom konjom" u biotehnologiji..

Proizvodnja aminokiselina

Prvi proizvod je utvrdio da je poznato da ga se može biosintetizirati C. glutamicum Bio je glutamat. Glutamat je ne-esencijalna aminokiselina prisutna u oko 90% moždanih sinapsi.

Intervenira u prijenosu informacija između neurona središnjeg živčanog sustava te u formiranju i oporavku pamćenja.

Lizin, esencijalna aminokiselina za ljude i dio proteina sintetiziranih od strane živih bića, također se proizvodi C. glutamicum.

Ostale amino kiseline dobivene iz ove bakterije uključuju treonin, izoleucin i serin. Treonin se uglavnom koristi za sprječavanje pojave herpesa.

Serin pomaže u proizvodnji antitijela i imunoglobulina. Izoleucin je, pak, uključen u sintezu proteina i proizvodnju energije tijekom vježbanja.

Ostali proizvodi i aplikacije

pantotcnat

To je najaktivniji oblik vitamina B5 (pantotenska kiselina), jer se kalcij pantotenat koristi kao dodatak prehrani. Vitamin B5 je neophodan u sintezi ugljikohidrata, lipida i proteina.

Organske kiseline

Između ostalih, C. glutamicum proizvodi laktat i sukcinat. Laktat ima višestruke primjene, kao što je omekšivač, regulator kiselinske hrane, štavljenje kože, purgativ, među ostalim.  

Sukcinat se, sa svoje strane, koristi za proizvodnju lakova, bojila, parfema, prehrambenih aditiva, lijekova i za proizvodnju biorazgradive plastike.

alkoholi

Budući da fermentira šećere, sposoban je proizvesti alkohole, kao što su etanol i izobutanol. Iz tog razloga postoje pokusi za sintezu etanola u kulturama  C. glutamicum iz otpada koji dolazi iz šećerne trske. Cilj ovih pokusa je postizanje industrijske proizvodnje biogoriva.

Ksilitol, polialkohol ili šećerni alkohol, koristi se kao sladilo za dijabetičare jer ne povećava razinu šećera u krvi.

bioobnova

C. glutamicum Sadrži dva operona u svom genomu, koji se nazivaju ars1 i ars2, koji su otporni na arsen. Postoje studije u razvoju s ciljem da se naposljetku ova bakterija iskoristi za apsorpciju arsena iz okoline.

Biorazgradiva plastika

Osim sukcinata, organskih kiselina koje prirodno proizvode bakterije, korisne za proizvodnju biorazgradive plastike, postoji još jedan mogući spoj koji se može koristiti u te svrhe..

Ovaj spoj je poliester nazvan poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) se prirodno ne proizvodi  C. glutamicum. Međutim, genetski inženjeri imaju napredne studije za stvaranje u bakteriji, genetskom manipulacijom, biosintetskim putem koji omogućuje da se proizvede.

reference

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomske studije bakterija koje proizvode glutaminsku kiselinu. Časopis za opću i primijenjenu mikrobiologiju.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, industrijski radni konj. Časopis za mikrobiologiju i biotehnologiju.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dešifriranje adaptacije Corynebacterium glutamicum u tranziciji od aerobioze preko mikroaerobioze do anaerobioze. geni.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biološka proizvodnja organskih kiselina s Corynebacterium glutamicum. biotehnologija.
  5. M. Wachi (2013). Izvoznici aminokiselina u Corynebacterium glutamicum. U: H. Yukawa, M. Inui (ur.) Corynebacterium glutamicum biologija i biotehnologija.
  6. Corynebacterium glutamicum. U Wikipediji. Preuzeto 25. rujna 2018. s en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. U mikrobne Wiki. Preuzeto 25. rujna 2018. godine sa stranice microbewiki.kenyon.edu.