Corynebacterium glutamicum značilnosti, taksonomija, morfologija, kultura



Corynebacterium glutamicum je bakterija v obliki bacila, po Gramu pozitivna, fakultativna anaerobna in prisotna v tleh. Ne tvori spore niti ni patogena. Skupaj z ostalimi Corynebacteriaceae in bakterijami družin Mycobacteriaceae in Nocardiaceae je del skupine, imenovane CMN group. V to skupino spadajo številne bakterije medicinskega in veterinarskega pomena.

Bakterija C. glutamicum Široko se uporablja v industriji za proizvodnjo aminokislin. Uporaba te bakterije za industrijsko proizvodnjo sega več kot 40 let. 

Količina aminokislin, ki jih proizvajajo te bakterije, vključno z mononatrijevim glutamatom in L-lizinom, trenutno presega 100 ton na leto.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Taksonomija
  • 3 Morfologija
  • 4 Gojenje
  • 5 Patogeneza
  • 6 Uporaba v biotehnologiji
    • 6.1 Proizvodnja aminokislin
    • 6.2 Drugi izdelki in aplikacije
  • 7 Reference

Splošne značilnosti

-Corynebacterium glutamicum je nepatogena Gram pozitivna bakterija.

-Ne proizvaja spor.

-Vsebuje katalazo.

-Razgradi ogljikove hidrate preko fermentacijske presnove.

-Sposoben je sintetizirati aminokisline, kot so serin, glutamat in lizin.

Taksonomija

Vrsta C. glutamicum Prvič je bila odkrita na Japonskem in jo je leta 1958 opisal Kinoshita in sodelavci pod imenom Micrococcus glutamicus. Kasneje (1967) so ga Abe in sodelavci preselili v žanr Corynebacterium.

Bakterije iz rodu Corynebacterium taksonomsko se nahajajo v podredu Corynebacterineae. Ta podred pa spada v red Actinomycetales, razred Actinobacteria.

Podred Corynebacterineae vključuje družine Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae in Nocardiaceae, imenovane kot skupina CMN. Corynebacterium spada v prvo od teh družin.

Morfologija

Bakterija je oblikovana kot palica z oteklimi konci v obliki kladiva ali kluba. Ima kromosom in krožni plazmidij. Njegov genom je sestavljen iz 3.314.179 nukleotidov.

Celična stena je sestavljena, med drugimi snovmi, iz plasti peptidoglikana, kratkodlakih mikoličnih kislin, mezo-diaminopimeličnih kislin in arabino-galaktanskih polimerov..

Gojenje

Corynebacterium glutamicum uporablja veliko različnih substratov, vključno s sladkorji, organskimi kislinami in alkoholi, za njegovo rast in proizvodnjo aminokislin.

Ta bakterija razgrajuje ogljikove hidrate skozi proces fermentacije. Na proizvodnjo aminokislin vpliva določen vir ogljika in določeni pogoji dodatkov, kot je omejitev biotina.

Za pridobitev inokulacije smo uporabili gojišče gojitvenega triptonskega kompleksa (YT), kvasnega ekstrakta in minimalno modificiranega CGXII medija..

Za pridelavo se priporočajo temperature 30 ° C in pH 7,4 - 7,5. Viri ogljika in snovi, ki se bodo uporabljale za obogatitev pridelka, bodo odvisne od rezultatov, ki jih želite pridobiti..

Na primer, ugotovljeno je bilo, da imajo glukoza, amonijev sulfat, magnezijev sulfat in dikalijev fosfat pomemben vpliv na proizvodnjo sukcinata..

Da bi dosegli visoko koncentracijo L-lizina, mora gojišče imeti glukozo, amonijev sulfat, kalcijev karbonat, bactocasamino kislino, tiamin hidroklorid, D-biotin, kalijev dihidrogenfosfat, magnezijev sulfat heptahidrat, železov sulfat heptahidrat in manganov klorid tetrahidrat.

Patogeneza

Čeprav je večina bakterij, ki spadajo v družino Corynebacteriaceae, patogena, nekateri med njimi tudi C. glutamicum, Neškodljivi so. Slednje, znane kot ne-difterična corinebacteria (CND), so komensalne ali saprofitske, ki so lahko prisotne pri ljudeh, živalih in tleh..

Nekateri CND, kot C. glutamicum in C. feeiciens, uporabljajo pri proizvodnji esencialnih aminokislin in vitaminov.

Uporaba v biotehnologiji

Genom C. glutamicum je relativno stabilen, hitro raste in ne izloča zunajcelične proteaze. Poleg tega ni patogena, ne tvori spore in ima relativno malo potreb po rasti.

Te lastnosti in dejstvo, da proizvajajo encime in druge koristne spojine, so omogočile, da se ta bakterija v biotehnologiji imenuje "delovni konj"..

Proizvodnja aminokislin

Prvi izdelek je ugotovil, da je znano, da ga lahko biosintetizira C. glutamicum Bil je glutamat. Glutamat je nebistvena aminokislina, prisotna v približno 90% možganskih sinaps.

Intervenira v prenosu informacij med nevroni centralnega živčnega sistema ter pri oblikovanju in obnovi spomina.

Lizin, esencialna aminokislina za ljudi in del beljakovin, ki jih sintetizirajo živa bitja, prav tako proizvaja C. glutamicum.

Druge aminokisline, pridobljene iz te bakterije, vključujejo treonin, izoleucin in serin. Treonin se uporablja predvsem za preprečevanje pojava herpesa.

Serin pomaga pri tvorbi protiteles in imunoglobulina. Izoleucin je vpleten v sintezo beljakovin in v proizvodnjo energije med vadbo.

Drugi izdelki in aplikacije

Pantothenate

Je najbolj aktivna oblika vitamina B5 (pantotenska kislina), ker se kalcijev pantotenat uporablja kot dodatek v prehrani. Vitamin B5 je bistven za sintezo ogljikovih hidratov, lipidov in beljakovin.

Organske kisline

Med drugim, C. glutamicum proizvaja laktat in sukcinat. Laktat ima več aplikacij, kot so mehčalec, regulator kislosti v hrani, strojenje kože, odporno med drugim.  

Sukcinat se uporablja za proizvodnjo lakov, barvil, parfumov, živilskih dodatkov, zdravil in za proizvodnjo biorazgradljive plastike..

Alkoholi

Ker fermentira sladkorje, je sposoben proizvajati alkohole, kot so etanol in izobutanol. Zato se v kulturah izvajajo poskusi za sintezo etanola  C. glutamicum iz odpadkov iz sladkornega trsa. Cilj teh poskusov je doseči industrijsko proizvodnjo biogoriv.

Ksilitol, polialkohol ali sladkorni alkohol, se uporablja kot sladilo za diabetike, ker ne zvišuje ravni sladkorja v krvi.

Bioremediacija

C. glutamicum V njenem genomu sta dva operona, imenovana ars1 in ars2, ki sta odporna na arzen. Razvijajo se študije z namenom, da se sčasoma uporabi ta bakterija za absorpcijo arzena iz okolja.

Biorazgradljiva plastika

Poleg sukcinata, organskih kislin, ki jih naravno tvorijo bakterije, uporabne za proizvodnjo biološko razgradljive plastike, obstaja še ena možna spojina, ki se lahko uporabi za te namene..

Ta spojina je poliester, imenovan poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) se ne proizvaja naravno  C. glutamicum. Vendar pa imajo genetski inženirji napredne študije za ustvarjanje v bakteriji, z gensko manipulacijo, biosintetično pot, ki omogoča, da se proizvaja.

Reference

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomske študije bakterij, ki proizvajajo glutaminsko kislino. Revija za splošno in uporabno mikrobiologijo.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Aktinobakterija Corynebacterium glutamicum, industrijski delovni konj. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dešifriranje prilagoditve Corynebacterium glutamicum v prehodu od aerobioze preko mikroaerobioze do anaerobioze. Geni.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biološka proizvodnja organskih kislin z Corynebacterium glutamicum. Biotehnologija.
  5. M. Wachi (2013). Izvozniki aminokislin v Ljubljani Corynebacterium glutamicum. V: H. Yukawa, M. Inui (ur.) Corynebacterium glutamicum biologijo in biotehnologijo.
  6. Corynebacterium glutamicum. V Wikipediji. Pridobljeno 25. septembra 2018 iz en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. V Microbe Wiki. Pridobljeno 25. septembra 2018 iz spletnega mesta microbewiki.kenyon.edu.