Corynebacterium glutamicum karakteristika, taxonomi, morfologi, kultur



Corynebacterium glutamicum er en bakterie i form af bacillus, Gram positiv, fakultativ anaerob og tilstede i jorden. Det danner ikke sporer og er heller ikke patogen. Sammen med resten af ​​Corynebacteriaceae og bakterier Mycobacteriaceae familie Nocardiaceae og er en del af gruppen kendt som CMN-gruppen. Denne gruppe omfatter mange bakterier af medicinsk og veterinær betydning.

Bakterien C. glutamicum Det er almindeligt anvendt i branchen til produktion af aminosyrer. Anvendelsen af ​​denne bakterie til industriel produktion er mere end 40 år gammel. 

Mængden af ​​aminosyrer produceret af disse bakterier, herunder mononatriumglutamat og L-lysin, overstiger for tiden 100 tons pr. År.

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 Taxonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 dyrkning
  • 5 patogenese
  • 6 Anvendelser inden for bioteknologi
    • 6.1 Produktion af aminosyrer
    • 6.2 Andre produkter og applikationer
  • 7 referencer

Generelle egenskaber

-Corynebacterium glutamicum er en ikke-patogen Gram-positiv bakterie.

-Frembringer ikke sporer.

-Indeholder catalase.

-Nedbrydes kulhydrater gennem dets fermentative metabolisme.

-Det er i stand til at syntetisere aminosyrer som serin, glutamat og lysin.

taksonomi

Arten C. glutamicum Det blev opdaget for første gang i Japan og beskrevet af Kinoshita og samarbejdspartnere i 1958 under navnet Micrococcus glutamicus. Senere (1967) flyttede Abe og samarbejdspartnere det i genren Corynebacterium.

Bakterierne i slægten Corynebacterium de er taxonomisk placeret i underordnet Corynebacterineae. Dette underordnet tilhører igen ordren Actinomycetales, klasse Actinobacteria.

Den corynebacterineae underorden omfatter Corynebacteriaceae, Nocardiaceae Mycobacteriaceae og familier benævnt CMN-gruppen. Corynebacterium tilhører den første af disse familier.

morfologi

Bakterien er formet som en stang med opsvulmede ender i form af et hegn eller en klub. Det har et kromosom og et cirkulært plasmidium. Dens genom består af 3.314.179 nukleotider.

Cellevæggen består blandt andre stoffer, et peptidoglycan lag, kortkædede mycolsyrer, meso-diaminopimélicos syrer og polymerer arabino galactan.

dyrkning

Corynebacterium glutamicum bruger en bred vifte af substrater, herunder sukkerarter, organiske syrer og alkoholer til vækst og produktion af aminosyrer.

Denne bakterier nedbryder kulhydrater gennem fermenteringsprocessen. Produktionen af ​​aminosyrer påvirkes af den givne kulstofkilde og af visse betingelser for kosttilskud, såsom begrænsning af biotin.

For at opnå inokul blev kulturmedier af tryptonkompleks (YT), gærekstrakt og minimalt modificerede CGXII-medier anvendt..

Til dyrkning anbefales temperaturer på 30 ° C og en pH på 7,4 - 7,5. Kulstofkilderne, såvel som de stoffer, der skal bruges til at berige afgrøden, vil afhænge af de resultater, du ønsker at opnå.

Det har fx vist sig, at glucose, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat og dipaliumphosphat har betydelig indflydelse på succinatproduktion.

Til opnåelse af en høj koncentration af L-lysin, skal dyrkningsmediet har glucose, ammoniumsulfat, calciumcarbonat, bactocasaminoácido, thiamin-hydrochlorid, D-biotin, kaliumdihydrogenphosphat, heptahydrat magnesiumsulfat, ferrosulfat heptahydrat og manganchlorid tetrahydrat.

pathogeny

Selvom de fleste bakterier, der tilhører familien Corynebacteriaceae, er patogene, nogle af dem, herunder C. glutamicum, De er uskadelige. Sidstnævnte, kendt som non-diphtheria corinebacteria (CND), er commensal eller saprophytic, der kan være til stede hos mennesker, dyr og jorden..

Nogle CND, som C. glutamicum og C. feeiciens, anvendes til fremstilling af essentielle aminosyrer og vitaminer.

Anvendelser inden for bioteknologi

Genet af C. glutamicum den er relativt stabil, vokser hurtigt og udskiller ikke ekstracellulær protease. Ud over dette er det ikke patogen, udgør ikke sporer og har relativt få vækstkrav.

Disse egenskaber og det faktum, at det producerer enzymer og andre nyttige forbindelser, har gjort det muligt for denne bakterie at blive kaldt en "arbejdshest" inden for bioteknologi..

Fremstilling af aminosyrer

Det første produkt fandt ud af, at det var kendt, at det kunne biosyntetiseres af C. glutamicum Det var glutamat. Glutamat er en ikke-essentiel aminosyre til stede i ca. 90% af hjernens synapser.

Intervenerer i transmissionen af ​​information mellem neuronerne i centralnervesystemet og i dannelsen og genopretningen af ​​hukommelsen.

Lysin, en essentiel aminosyre for mennesker og en del af proteinerne syntetiseret af levende væsener, fremstilles også af C. glutamicum.

Andre aminosyrer opnået fra denne bakterie indbefatter threonin, isoleucin og serin. Threonine bruges hovedsagelig til at forhindre udseende af herpes.

Serine hjælper til produktion af antistoffer og immunoglobulin. Isoleucin er igen involveret i syntesen af ​​proteiner og i produktionen af ​​energi under udøvelsen af ​​fysiske øvelser.

Andre produkter og applikationer

pantothenat

Det er den mest aktive form for vitamin B5 (pantothensyre), da calciumpantothenat anvendes som supplement i kostvaner. Vitamin B5 er afgørende i syntesen af ​​kulhydrater, lipider og proteiner.

Organiske syrer

Blandt andet, C. glutamicum producerer lactat og succinat. Lactat har flere anvendelser, såsom blødgøringsmiddel, regulering af fødevaresyre, garvning af skind, purgativ, blandt andre.  

Succinatet er til sin side brugt til fremstilling af lakker, farvestoffer, parfume, tilsætningsstoffer til fødevarer, medicin og til fremstilling af bionedbrydelig plast.

alkoholer

Fordi det giver sukkerarter, er det i stand til at producere alkoholer, såsom ethanol og isobutanol. Af denne grund er der forsøg på syntesen af ​​ethanol i kulturer af  C. glutamicum fra affald fra sukkerrør. Formålet med disse forsøg er at opnå den industrielle produktion af biobrændstoffer.

Xylitol, en polyalkohol eller sukkeralkohol anvendes som sødemiddel til diabetikere, fordi det ikke hæver blodsukkerniveauerne.

bioremediering

C. glutamicum Den indeholder to operoner i sit genom kaldet ars1 og ars2, som er resistente over for arsen. Der er studier i udvikling med det formål at i sidste ende bruge disse bakterier til at absorbere arsen fra miljøet.

Bionedbrydelig plast

Ud over at succinere, organisk syre produceret naturligt af bakterierne, der er nyttig til fremstilling af bionedbrydelig plast, er der en anden mulig forbindelse, der kan anvendes til disse formål.

Denne forbindelse er en polyester kaldet poly (3-hydroxybutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produceres ikke naturligt af  C. glutamicum. Men genetiske ingeniører har avancerede studier til at skabe i bakterien ved genetisk manipulation en biosyntetisk vej, der gør det muligt at producere.

referencer

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiske undersøgelser af glutaminsyreproducerende bakterier. Journal of General og Anvendt Mikrobiologi.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, en industriel arbejdshest. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dekryptering af tilpasningen af Corynebacterium glutamicum i overgang fra aerobiosis via microaerobiosis til anaerobiosis. gener.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Bio-baseret produktion af organiske syrer med Corynebacterium glutamicum. Bioteknologi.
  5. M. Wachi (2013). Aminosyrer eksportører i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi og bioteknologi.
  6. Corynebacterium glutamicum. I Wikipedia. Hentet den 25. september 2018 fra en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. I Microbe Wiki. Hentet den 25. september 2018 fra microbewiki.kenyon.edu.