CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: EGENSKAPER, MORFOLOGI, KULTUR - BIOLOGI - 2025

Corynebacterium glutamicum är en grampositiv, fakultativ anaerob, stavformad bakterie som finns i marken. Det är varken sporedannande eller patogent. Tillsammans med resten av familjerna Corynebacteriaceae och bakterierna från familjerna Mycobacteriaceae och Nocardiaceae är det en del av gruppen känd som CMN-gruppen. I denna grupp ingår många bakterier av medicinsk och veterinärisk betydelse.

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

Corynebacterium glutamicum. Foto av AJC1 Flickr. Taget och redigerat från https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

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

Generella egenskaper

Dessa bakterier bryter ner kolhydrater genom jäsningsprocessen. Produktionen av aminosyror påverkas av den givna kolkällan och av vissa kompletteringsbetingelser såsom biotinbegränsning.

För att erhålla ympningen har odlingsmedier av tryptonkomplex (YT), jästextrakt och modifierat minimalt medium av CGXII använts.

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

Till exempel har glukos, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat och dipotassiumfosfat visat sig ha ett betydande inflytande på succinatproduktionen.

För att erhålla en hög koncentration av L-lysin måste odlingsmediet ha glukos, ammoniumsulfat, kalciumkarbonat, baktokasaminosyra, tiaminhydroklorid, D-biotin, kaliumdivätefosfat, magnesiumsulfatheptahydrat, järnhaltig sulfatheptahydrat och mangankloridtetrahydrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto av Carlos Barreiro. Hämtad och redigerad från http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Pathogeny

Även om de flesta bakterier som tillhör familjen Corynebacteriaceae är patogena är några av dem, inklusive C. glutamicum, ofarliga. Den senare, känd som icke-difteria corynebacteria (CND), är kommensaler eller saprofyter som kan finnas i människor, djur och jorden.

Vissa CND: er, som C. glutamicum och C. feeiciens, används för produktion av essentiella aminosyror och vitaminer.

Användning inom bioteknik

Genet av C. glutamicum är relativt stabilt, växer snabbt och utsöndrar inte extracellulärt proteas. Dessutom är den icke-patogen, bildar inte sporer och har relativt låga tillväxtbehov.

Dessa egenskaper, och det faktum att den producerar enzymer och andra användbara föreningar, har gjort det möjligt för denna bakterie att kallas en "arbetshäst" i bioteknik.

Produktion av aminosyror

Den första produkten som fanns känd för att vara biosyntetiserad av C. glutamicum var glutamat. Glutamat är en icke-essentiell aminosyra som finns i cirka 90% av synapserna i hjärnan.

Det är involverat i överföringen av information mellan nervcentralerna i centrala nervsystemet och i bildning och återhämtning av minne.

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

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

Serine hjälper till i produktionen av antikroppar och immunglobulin. Isoleucine är för sin del involverat i proteinsyntes och energiproduktion under fysisk träning.

Andra produkter och applikationer

pantotenat

Det är den mest aktiva formen av vitamin B5 (pantotensyra), eftersom kalciumpantotenat används som ett tillskott i dieter. Vitamin B5 är viktigt för syntesen av kolhydrater, lipider och proteiner.

Organiska syror

Bland andra producerar C. glutamicum laktat och succinat. Laktat har flera tillämpningar, såsom tygmjukgörare, livsmedelssyrasregulator, läderbrun, reningsmedel, bland andra.

Succinat används för produktion av lacker, färgämnen, parfymer, livsmedelstillsatser, mediciner och för tillverkning av biologiskt nedbrytbart plast.

alkoholer

Eftersom det jäsar socker kan den producera alkoholer, såsom etanol och isobutanol. Av denna anledning finns det försök för syntes av etanol i C. glutamicum-grödor från sockerrörsavfall. Målet med dessa försök är att uppnå industriell produktion av biobränslen.

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

bioremediation

C. glutamicum innehåller två operoner i sitt genom, kallade ars1 och ars2, som är resistenta mot arsenik. Det pågår studier med syftet att så småningom använda denna bakterie för att absorbera arsenik från miljön.

Bionedbrytbar plast

Förutom succinat, en organisk syra som produceras naturligt av bakterier, användbar för framställning av biologiskt nedbrytbar plast, finns det 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. Genetiska ingenjörer har emellertid genomfört studier för att skapa genom bakterier, genom genetisk manipulering, en biosyntetisk väg som gör att den kan produceras.

referenser

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiska studier på glutaminsyraproducerande bakterier. Journal of General and Applied Microbiology.
2. J.-Y. 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). Avkrypterar anpassningen av Corynebacterium glutamicum vid övergång från aerobios via mikroaerobios till anaerobios. gener
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Biobaserad produktion av organiska syror med Corynebacterium glutamicum. Bioteknik.
5. M. Wachi (2013). Aminosyrexportörer i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi och bioteknik.
6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hämtad den 25 september 2018 från en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. På Microbe Wiki. Hämtad den 25 september 2018 från microbewiki.kenyon.edu.