Charakteristika Corynebacterium glutamicum, taxonomie, morfologie, kultura



Corynebacterium glutamicum je bakterie ve formě bacillu, grampozitivního, fakultativně anaerobního a přítomného v půdě. Nevytváří spóry a není patogenní. Spolu se zbytkem Corynebacteriaceae a bakterií z čeledi Mycobacteriaceae a Nocardiaceae je součástí skupiny známé jako skupina CMN. Tato skupina zahrnuje mnoho bakterií lékařského a veterinárního významu.

Bakterie C. glutamicum Je široce používán v průmyslu pro výrobu aminokyselin. Použití této bakterie pro průmyslovou výrobu se datuje více než 40 let. 

Množství aminokyselin produkovaných těmito bakteriemi, včetně glutamátu sodného a L-lysinu, v současné době přesahuje 100 tun za rok..

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Taxonomie
  • 3 Morfologie
  • 4 Kultivace
  • 5 Patogeneze
  • 6 Použití v biotechnologii
    • 6.1 Produkce aminokyselin
    • 6.2 Ostatní produkty a aplikace
  • 7 Odkazy

Obecné vlastnosti

-Corynebacterium glutamicum je nepatogenní grampozitivní bakterie.

-Neprodukuje spory.

-Obsahuje katalázu.

-Rozkládá sacharidy prostřednictvím fermentačního metabolismu.

-Je schopen syntetizovat aminokyseliny, jako je serin, glutamát a lysin.

Taxonomie

Druh C. glutamicum To bylo objeveno poprvé v Japonsku a popsal Kinoshita a spolupracovníci v roce 1958, pod jménem Micrococcus glutamicus. Pozdnější (1967), Abe a spolupracovníci přemístili to v žánru Corynebacterium.

Bakterie rodu Corynebacterium jsou taxonomicky umístěny v podřádu Corynebacterineae. Tato podřád zase patří do řádu Actinomycetales, třídy Actinobacteria.

Podřád Corynebacterineae zahrnuje rodiny Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae a Nocardiaceae pojmenované jako skupina CMN. Corynebacterium patří do první z těchto rodin.

Morfologie

Bakterie je tvarována jako tyč s oteklými konci ve formě paličky nebo klubu. Má chromozom a kruhový plazmid. Jeho genom se skládá z 3 314 179 nukleotidů.

Buněčná stěna je tvořena mezi jinými látkami vrstvou peptidoglykanu, mykolových kyselin s krátkým řetězcem, meso-diaminopimelových kyselin a arabino-galaktanových polymerů..

Kultivace

Corynebacterium glutamicum používá širokou škálu substrátů, včetně cukrů, organických kyselin a alkoholů, pro jeho růst a produkci aminokyselin.

Tyto bakterie štěpí sacharidy během fermentačního procesu. Produkce aminokyselin je ovlivněna daným zdrojem uhlíku a určitými podmínkami doplňků, jako je omezení biotinu.

Pro získání inokula byla použita kultivační média tryptonového komplexu (YT), kvasinkového extraktu a minimálně modifikovaného CGXII média..

Pro kultivaci se doporučují teploty 30 ° C a pH 7,4 - 7,5. Zdroje uhlíku, jakož i látky, které budou použity k obohacení plodin, budou záviset na výsledcích, které chcete získat..

Bylo například zjištěno, že glukóza, síran amonný, síran hořečnatý a fosforečnan draselný mají významný vliv na produkci sukcinátu.

Pro dosažení vysoké koncentrace L-lysinu by kultivační médium mělo mít glukózu, síran amonný, uhličitan vápenatý, kyselinu baktocasamino, hydrochlorid thiaminu, D-biotin, dihydrogenfosforečnan draselný, heptahydrát síranu hořečnatého, heptahydrát síranu železnatého. a tetrahydrát chloridu manganičitého.

Patogeneze

Ačkoli většina bakterií patřících do čeledi Corynebacteriaceae je patogenní, některé z nich, včetně C. glutamicum, Jsou neškodné. Posledně uvedené, známé jako non-difterická corinebacteria (CND), jsou komensální nebo saprofytické, které mohou být přítomny u lidí, zvířat a půdy..

Některé CND, as C. glutamicum a C. honoriciens, se používají při výrobě esenciálních aminokyselin a vitamínů.

Použití v biotechnologii

Genom C. glutamicum je relativně stabilní, rychle roste a nevylučuje extracelulární proteázu. Kromě toho není patogenní, nevytváří spory a má relativně málo růstových požadavků.

Tyto vlastnosti a skutečnost, že produkuje enzymy a další užitečné sloučeniny, umožnily, aby tato bakterie byla v biotechnologii nazývána "pracovní dráha"..

Produkce aminokyselin

První produkt zjistil, že je známo, že by mohl být biosyntetizován C. glutamicum Byl to glutamát. Glutamát je neesenciální aminokyselina přítomná v přibližně 90% mozkových synapsí.

Zasahuje do přenosu informací mezi neurony centrální nervové soustavy a tvorbou a obnovou paměti.

Lysin, esenciální aminokyselina pro člověka a část proteinů syntetizovaných živými bytostmi, je také produkován C. glutamicum.

Další aminokyseliny získané z této bakterie zahrnují threonin, isoleucin a serin. Threonin se používá hlavně k prevenci vzniku herpesu.

Serin pomáhá při tvorbě protilátek a imunoglobulinů. Isoleucin se zase podílí na syntéze proteinů a na výrobě energie během cvičení fyzických cvičení.

Další produkty a aplikace

Pantothenát

Je nejaktivnější formou vitaminu B5 (kyselina pantothenová), protože pantothenát vápenatý se používá jako doplněk stravy. Vitamin B5 je nezbytný při syntéze sacharidů, lipidů a proteinů.

Organické kyseliny

Mimo jiné, C. glutamicum produkuje laktát a sukcinát. Laktát má více aplikací, jako je změkčovadlo, regulátor kyselosti potravin, činění kůže, očistný, mimo jiné.  

Sukcinát se používá pro výrobu laků, barviv, parfémů, potravinářských přídatných látek, léčiv a pro výrobu biologicky rozložitelných plastů..

Alkoholy

Vzhledem k tomu, že dochází k přeměně cukrů, je schopný produkovat alkoholy, jako je ethanol a isobutanol. Z tohoto důvodu existují pokusy o syntézu ethanolu v kulturách  C. glutamicum z odpadu z cukrové třtiny. Cílem těchto pokusů je dosáhnout průmyslové výroby biopaliv.

Xylitol, polyalkohol nebo alkohol z cukru, se používá jako sladidlo pro diabetiky, protože nezvyšuje hladinu cukru v krvi.

Bioremediace

C. glutamicum Obsahuje dva operony ve svém genomu, zvané ars1 a ars2, které jsou rezistentní na arsen. Jsou vyvíjeny studie, jejichž cílem je nakonec použít tyto bakterie k absorpci arsenu z prostředí.

Biologicky rozložitelné plasty

Kromě sukcinátu, organické kyseliny přirozeně produkované bakteriemi, použitelného pro výrobu biologicky rozložitelných plastů, existuje další možná sloučenina, která může být použita pro tyto účely.

Tato sloučenina je polyester zvaný poly (3-hydroxybutyrát) (P (3HB)). P (3HB) není produkován přirozeně  C. glutamicum. Nicméně genetičtí inženýři mají pokročilé studie, aby v bakterii vytvořili genetickou manipulací biosyntetickou cestu, která umožňuje její produkci..

Odkazy

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomické studie bakterií produkujících kyselinu glutamovou. Žurnál obecné a aplikované mikrobiologie.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Aktinobakterie Corynebacterium glutamicum, průmyslový pracovní vozík. Žurnál mikrobiologie a biotechnologie.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Rozluštění adaptace Corynebacterium glutamicum v přechodu od aerobiosy přes mikroaerobiózu k anaerobióze. Geny.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biologická produkce organických kyselin s Corynebacterium glutamicum. Biotechnologie.
  5. M. Wachi (2013). Aminokyselinové vývozce v ČR. \ T Corynebacterium glutamicum. In: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologie a biotechnologie.
  6. Corynebacterium glutamicum. Ve Wikipedii. Získáno 25. září 2018 z en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. V Microbe Wiki. Získáno 25. září 2018 z microbewiki.kenyon.edu.