Corynebacterium glutamicum egenskaper, taxonomi, morfologi, kultur



Corynebacterium glutamicum är en bakterie i form av bacillus, grampositiv, fakultativ anaerob och närvarande i jorden. Det bildar inte sporer eller är det patogeniskt. Tillsammans med resten av Corynebacteriaceae och bakterier Mycobacteriaceae familjen Nocardiaceae och är en del av gruppen som kallas CMN gruppen. Denna grupp innehåller många bakterier av medicinsk och veterinär betydelse.

Bakterien C. glutamicum Det används ofta i branschen för produktion av aminosyror. Användningen av denna bakterie för industriell produktion går tillbaka mer än 40 år. 

Mängden aminosyror som produceras av dessa bakterier, inklusive mononatriumglutamat och L-lysin, överskrider för närvarande 100 ton per år.

index

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 Taxonomy
  • 3 Morfologi
  • 4 Odling
  • 5 patogenes
  • 6 Användning inom bioteknik
    • 6.1 Framställning av aminosyror
    • 6.2 Övriga produkter och tillämpningar
  • 7 referenser

Allmänna egenskaper

-Corynebacterium glutamicum är en icke-patogen Gram-positiv bakterie.

-Producerar inte sporer.

-Innehåller katalas.

-Nedbryter kolhydrater genom sin fermentativa metabolism.

-Det kan syntetisera aminosyror som serin, glutamat och lysin.

taxonomi

Arten C. glutamicum Det upptäcktes för första gången i Japan och beskrivs av Kinoshita och samarbetare 1958, under namnet Micrococcus glutamicus. Senare (1967) flyttade Abe och medarbetare det i genren Corynebacterium.

Genusens bakterier Corynebacterium de är taxonomiskt placerade i subordern Corynebacterineae. Denna delorder hör i sin tur till Order Actinomycetales, Class Actinobacteria.

Suborder Corynebacterineae inkluderar familjerna Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae och Nocardiaceae benämnd CMN-gruppen. Corynebacterium tillhör den första av dessa familjer.

morfologi

Bakterien är formad som en stav med svullna ändar i form av ett galleri eller en klubb. Den har en kromosom och ett cirkulärt plasmidium. Dess genom består av 3 314 179 nukleotider.

Cellväggen består, bland andra substanser, en peptidoglykan skikt, kortkedjiga mykoliska syror, meso-diaminopimélicos syror och polymerer arabino galaktan.

odling

Corynebacterium glutamicum använder en mängd olika substrat, inklusive sockerarter, organiska syror och alkoholer, för dess tillväxt och produktion av aminosyror.

Denna bakterie bryter ner kolhydrater genom fermenteringsprocessen. Produktionen av aminosyror påverkas av den givna kolkällan och av vissa tilläggstillstånd, såsom begränsningen av biotin.

För att erhålla inokul användes odlingsmedium av tryptonkomplex (YT), jästextrakt och minimalt modifierade CGXII-medier..

För odling rekommenderas temperaturer på 30 ° C och ett pH av 7,4 - 7,5. Kolkällorna, liksom de ämnen som kommer att användas för att berika grödan, beror på de resultat du vill få.

Det har exempelvis visat sig att glukos, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat och dikaliumfosfat har ett signifikant inflytande på succinatproduktionen.

För att erhålla en hög koncentration av L-lysin, måste odlingsmediet har glukos, ammoniumsulfat, kalciumkarbonat, bactocasaminoácido, tiaminhydroklorid, D-biotin, kaliumdivätefosfat, heptahydrat magnesiumsulfat, järnsulfat-heptahydrat och mangankloridtetrahydrat.

pathogeny

Även om de flesta bakterier som tillhör familjen Corynebacteriaceae är patogena, några av dem, inklusive C. glutamicum, De är oskyldiga. Den senare, känd som non-difteria corinebacteria (CND), är commensal eller saprophytic som kan finnas närvarande hos människor, djur och jorden..

Några CND, som C. glutamicum och C. feeiciens, används vid framställning av essentiella aminosyror och vitaminer.

Användning inom bioteknik

Genomet av C. glutamicum den är relativt stabil, växer snabbt och utsöndrar inte extracellulärt proteas. Förutom detta är det inte patogen, bildar inte sporer och har relativt få tillväxtbehov.

Dessa egenskaper och det faktum att det producerar enzymer och andra användbara föreningar har gjort det möjligt för denna bakterie att kallas en "arbetshorse" inom bioteknik..

Framställning av aminosyror

Den första produkten fann att det var känt att det kunde biosyntesiseras av C. glutamicum Det var glutamat. Glutamat är en icke-essentiell aminosyra närvarande i cirka 90% hjärnsynaps.

Intervenerar i överföringen av information mellan neuronerna i centrala nervsystemet och i bildandet och återhämtningen av minnet.

Lysin, en essentiell aminosyra för människor och en del av proteinerna syntetiseras av levande varelser, produceras också av C. glutamicum.

Andra aminosyror erhållna från denna bakterie inkluderar treonin, isoleucin och serin. Threonine används huvudsakligen för att förhindra utseende av herpes.

Serine hjälper till vid framställning av antikroppar och immunoglobulin. Isoleucin är i sin tur inblandad i syntesen av proteiner och i produktionen av energi under träning av fysiska övningar.

Andra produkter och applikationer

pantotenat

Det är den mest aktiva formen av vitamin B5 (pantotensyra), eftersom kalciumpantotenat används som tillägg i dieter. Vitamin B5 är viktigt vid syntes av kolhydrater, lipider och proteiner.

Organiska syror

Bland annat, C. glutamicum producerar laktat och succinat. Laktat har flera applikationer, såsom mjukgörare, regulator för livsmedelsyrlighet, garvning av skinn, reningsmedel, bland annat.  

Succinatet används för tillverkning av lacker, färgämnen, parfymer, livsmedelstillsatser, läkemedel och för tillverkning av biologiskt nedbrytbar plast.

alkoholer

Eftersom det syrs sockerarter, är det kapabelt att producera alkoholer, såsom etanol och isobutanol. Av denna anledning finns det försök för syntes av etanol i kulturer av  C. glutamicum från avfall som kommer från sockerrör. Syftet med dessa försök är att uppnå industriell produktion av biobränslen.

Xylitol, en polyalkohol eller sockeralkohol används som sötningsmedel för diabetiker eftersom det inte ökar blodsockernivån.

bioremediering

C. glutamicum Den innehåller två operoner i sitt genom, kallad ars1 och ars2, som är resistenta mot arsenik. Det finns studier i utveckling med syftet att slutligen använda dessa bakterier för att absorbera arsenik från miljön.

Biologiskt nedbrytbar plast

Förutom succinat är organisk syra som naturligt produceras av bakterierna användbara för framställning av biologiskt nedbrytbar plast, en annan möjlig förening som kan användas för dessa ändamål.

Denna förening är en polyester som kallas poly (3-hydroxibutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produceras inte naturligt av  C. glutamicum. Men genetiska ingenjörer har avancerade studier för att skapa i bakterien, genom genetisk manipulation, en biosyntetisk väg som gör det möjligt att producera.

referenser

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiska studier på glutaminsyraproducerande bakterier. Journal of General och Applied Microbiology.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, en industriell arbetshäst. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dechiffrera anpassningen av Corynebacterium glutamicum i övergång från aerobiosis via mikroaerobios till anaerobios. gener.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biobaserad produktion av organiska syror med Corynebacterium glutamicum. Biotechnology.
  5. M. Wachi (2013). Aminosyror exportörer i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (red.) Corynebacterium glutamicum biologi och bioteknik.
  6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hämtad den 25 september 2018 från en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. I Microbe Wiki. Hämtat den 25 september 2018 från microbewiki.kenyon.edu.