Charakteristika Corynebacterium glutamicum, taxonómia, morfológia, kultúra



Corynebacterium glutamicum je baktéria vo forme bacilu, grampozitívna, fakultatívne anaeróbna a prítomná v pôde. Nevytvára spóry, ani nie je patogénny. Spolu so zvyškom Corynebacteriaceae a baktériami z čeľade Mycobacteriaceae a Nocardiaceae je súčasťou skupiny známej ako skupina CMN. Táto skupina zahŕňa mnoho baktérií lekárskeho a veterinárneho významu.

Baktéria C. glutamicum Je široko používaný v priemysle na výrobu aminokyselín. Použitie tejto baktérie pre priemyselnú výrobu siaha viac ako 40 rokov. 

Množstvo aminokyselín produkovaných týmito baktériami, vrátane glutamátu sodného a L-lyzínu, v súčasnosti presahuje 100 ton ročne..

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Taxonómia
  • 3 Morfológia
  • 4 Kultivácia
  • 5 Patogenéza
  • 6 Použitie v biotechnológii
    • 6.1 Produkcia aminokyselín
    • 6.2 Iné výrobky a aplikácie
  • 7 Referencie

Všeobecné charakteristiky

-Corynebacterium glutamicum je nepatogénna grampozitívna baktéria.

-Neprodukuje spóry.

-Obsahuje katalázu.

-Svojím fermentačným metabolizmom rozkladá sacharidy.

-Je schopný syntetizovať aminokyseliny, ako je serín, glutamát a lyzín.

taxonómie

Druh C. glutamicum Prvýkrát bol objavený v Japonsku a opísaný Kinoshitou a spolupracovníkmi v roku 1958 pod menom Micrococcus glutamicus. Neskôr (1967) sa Abe a spolupracovníci premiestnili do žánru Corynebacterium.

Baktérie rodu Corynebacterium sú taxonomicky umiestnené v podřádu Corynebacterineae. Táto podrada zase patrí do radu Actinomycetales, trieda Actinobacteria.

Podskupina Corynebacterineae zahŕňa rodiny Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae a Nocardiaceae, ktoré sa nazývajú ako skupina CMN. Corynebacterium patrí do prvej z týchto rodín.

morfológia

Baktéria je tvarovaná ako tyč s napuchnutými koncami vo forme paličky alebo palice. Má chromozóm a kruhový plazmid. Jeho genóm sa skladá z 3 314 179 nukleotidov.

Bunková stena sa okrem iných látok skladá z vrstvy peptidoglykánu, krátkych reťazcov mykolových kyselín, mezo-diaminopimelových kyselín a arabino-galaktánových polymérov..

pestovanie

Corynebacterium glutamicum používa širokú škálu substrátov, vrátane cukrov, organických kyselín a alkoholov na jeho rast a produkciu aminokyselín.

Táto baktéria rozkladá sacharidy cez fermentačný proces. Produkciu aminokyselín ovplyvňuje daný zdroj uhlíka a určité podmienky doplnkov, ako je obmedzenie biotínu.

Na získanie inokula sa použili kultivačné médiá tryptínového komplexu (YT), kvasinkový extrakt a minimálne modifikované CGXII médium..

Na kultiváciu sa odporúčajú teploty 30 ° C a pH 7,4 - 7,5. Zdroje uhlíka, ako aj látky, ktoré sa použijú na obohatenie plodín, budú závisieť od výsledkov, ktoré chcete získať.

Napríklad sa zistilo, že glukóza, síran amónny, síran horečnatý a fosforečnan draselný majú významný vplyv na produkciu sukcinátu.

Aby sa dosiahla vysoká koncentrácia L-lyzínu, malo by mať kultivačné médium glukózu, síran amónny, uhličitan vápenatý, kyselinu baktocasamínovú, hydrochlorid tiamínu, D-biotín, dihydrogenfosforečnan draselný, heptahydrát síranu horečnatého, heptahydrát síranu železnatého. a tetrahydrát chloridu manganičitého.

pathogen

Hoci väčšina baktérií patriacich do čeľade Corynebacteriaceae je patogénna, niektoré z nich, vrátane C. glutamicum, Sú neškodné. Posledne uvedené, známe ako non-difterická corinebacteria (CND), sú komenzálne alebo saprofytické, ktoré môžu byť prítomné u ľudí, zvierat a pôdy..

Niektoré CND, as C. glutamicum a C. poplatky, sa používajú pri výrobe esenciálnych aminokyselín a vitamínov.

Použitie v biotechnológii

Genóm C. glutamicum je relatívne stabilný, rýchlo rastie a nevylučuje extracelulárnu proteázu. Okrem toho nie je patogénny, nevytvára spóry a má relatívne málo rastových požiadaviek.

Tieto vlastnosti a skutočnosť, že produkuje enzýmy a ďalšie užitočné zlúčeniny, umožnili, aby sa táto baktéria nazývala "pracovným koňom" v biotechnológii..

Produkcia aminokyselín

Prvý produkt zistil, že je známe, že by mohol byť biosyntetizovaný C. glutamicum Bol to glutamát. Glutamát je neesenciálna aminokyselina prítomná v približne 90% mozgových synapsií.

Zasahuje do prenosu informácií medzi neurónmi centrálneho nervového systému a tvorbou a obnovou pamäti.

Lyzín, esenciálna aminokyselina pre ľudí a časť proteínov syntetizovaných živými bytosťami, je tiež produkovaný C. glutamicum.

Ďalšie aminokyseliny získané z tejto baktérie zahŕňajú treonín, izoleucín a serín. Treonín sa používa hlavne na prevenciu výskytu herpesu.

Serín pomáha pri tvorbe protilátok a imunoglobulínov. Izoleucín je zasa zapojený do syntézy proteínov a do výroby energie počas cvičenia.

Iné produkty a aplikácie

pantothenát

Je najaktívnejšou formou vitamínu B5 (kyselina pantoténová), pretože pantotenát vápenatý sa používa ako doplnok stravy. Vitamín B5 je nevyhnutný pri syntéze sacharidov, lipidov a proteínov.

Organické kyseliny

Medzi inými, C. glutamicum produkuje laktát a sukcinát. Laktát má viacero aplikácií, ako je zmäkčovadlo, regulátor kyslosti potravín, činenie kože, očistné, okrem iných..  

Sukcinát sa používa na výrobu lakov, farbív, parfumov, prídavných látok v potravinách, liekov a na výrobu biodegradovateľných plastov..

alkoholy

Vzhľadom k tomu, že kvasí cukry, je schopný produkovať alkoholy, ako je napríklad etanol a izobutanol. Z tohto dôvodu existujú pokusy na syntézu etanolu v kultúrach  C. glutamicum z odpadu pochádzajúceho z cukrovej trstiny. Cieľom týchto pokusov je dosiahnuť priemyselnú výrobu biopalív.

Xylitol, polyalkohol alebo alkohol z cukru sa používa ako sladidlo pre diabetikov, pretože nezvyšuje hladinu cukru v krvi.

biodegradačné

C. glutamicum Obsahuje dva operóny vo svojom genóme, nazývané ars1 a ars2, ktoré sú odolné voči arzénu. V súčasnosti sa vyvíjajú štúdie, ktorých cieľom je nakoniec použitie týchto baktérií na absorbovanie arzénu z prostredia.

Biodegradovateľné plasty

Okrem sukcinátu, organickej kyseliny prirodzene produkovanej baktériami, ktorá je užitočná na výrobu biodegradovateľných plastov, existuje ďalšia možná zlúčenina, ktorá sa môže použiť na tieto účely..

Táto zlúčenina je polyester nazývaný poly (3-hydroxybutyrát) (P (3HB)). P (3HB) nie je prirodzene produkovaný  C. glutamicum. Avšak genetickí inžinieri majú pokročilé štúdie, aby v baktérii vytvorili genetickou manipuláciou biosyntetickú cestu, ktorá umožňuje jej produkciu..

referencie

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomické štúdie baktérií produkujúcich kyselinu glutámovú. Journal of General and Applied Microbiology.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Aktinobaktéria Corynebacterium glutamicum, priemyselný ťažný kôň. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Rozlúštenie adaptácie Corynebacterium glutamicum pri prechode z aerobiózy cez mikroaerobiózu na anaerobiózu. gény.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biologická výroba organických kyselín s Corynebacterium glutamicum. biotechnológie.
  5. M. Wachi (2013). Vývozcovia aminokyselín v USA. \ T Corynebacterium glutamicum. In: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biotechnológie a biotechnológie.
  6. Corynebacterium glutamicum. Vo Wikipédii. Získané dňa 25. septembra 2018 zo stránky en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. V Microbe Wiki. Získané 25. septembra 2018 z microbewiki.kenyon.edu.