Corynebacterium glutamicum характеристики, таксономия, морфология, култура



Corynebacterium glutamicum е бактерия под формата на бацил, грам-положителна, факултативна анаеробна и присъстваща в почвата. Той не образува спори, нито е патогенен. Заедно с останалата част от Corynebacteriaceae и бактериите от семействата Mycobacteriaceae и Nocardiaceae, той е част от групата, известна като CMN група. Тази група включва много бактерии с медицинско и ветеринарно значение.

Бактерията C. glutamicum Широко се използва в промишлеността за производство на аминокиселини. Използването на тази бактерия за промишлено производство датира повече от 40 години. 

Количеството на аминокиселините, произведени от тези бактерии, включително мононатриев глутамат и L-лизин, понастоящем надвишава 100 тона годишно.

индекс

  • 1 Общи характеристики
  • 2 Таксономия
  • 3 Морфология
  • 4 Отглеждане
  • 5 Патогенеза
  • 6 Употреба в биотехнологията
    • 6.1 Производство на аминокиселини
    • 6.2 Други продукти и приложения
  • 7 Препратки

Общи характеристики

-Corynebacterium glutamicum е непатогенна грам-положителна бактерия.

-Не произвежда спори.

-Съдържа каталаза.

-Разлага въглехидратите чрез ферментационния си метаболизъм.

-Той е способен да синтезира аминокиселини като серин, глутамат и лизин.

таксономия

Видът C. glutamicum Той е открит за първи път в Япония и е описан от Киношита и сътрудници през 1958 г. под името Micrococcus glutamicus. По-късно (1967), Ейб и сътрудници го преместват в жанра Corynebacterium.

Бактериите от рода Corynebacterium те са таксономично разположени в подраздела Corynebacterineae. Този подред на свой ред принадлежи към реда Actinomycetales, клас Actinobacteria.

Подредът Corynebacterineae включва семействата Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae и Nocardiaceae, наречени CMN група. Corynebacterium принадлежи към първото от тези семейства.

морфология

Бактерията е оформена като пръчка с подути краища под формата на чук или клуб. Има хромозома и кръгъл плазмидиум. Геномът му се състои от 3,314,179 нуклеотида.

Клетъчната стена се състои, наред с други вещества, от слой пептидогликан, късоверижни миколови киселини, мезо-диаминопимелови киселини и арабино-галактанови полимери..

култивиране

Corynebacterium glutamicum използва голямо разнообразие от субстрати, включително захари, органични киселини и алкохоли, за неговия растеж и производството на аминокиселини.

Тази бактерия разгражда въглехидратите чрез ферментационния процес. Производството на аминокиселини се влияе от дадения въглероден източник и от определени условия на добавки като ограничението на биотина.

За да се получи инокула, се използват културална среда на триптонов комплекс (YT), дрождев екстракт и минимално модифицирана CGXII среда..

За култивиране се препоръчват температури от 30 ° С и рН от 7,4 - 7,5. Източниците на въглерод, както и веществата, които ще се използват за обогатяване на културата, ще зависят от резултатите, които искате да получите.

Например, установено е, че глюкоза, амониев сулфат, магнезиев сулфат и дикалиев фосфат имат значително влияние върху производството на сукцинат..

За да се получи висока концентрация на L-лизин, хранителната среда трябва да съдържа глюкоза, амониев сулфат, калциев карбонат, бактокасиамино киселина, тиамин хидрохлорид, D-биотин, калиев дихидроген фосфат, магнезиев сулфат хептахидрат, железен сулфат хептахидрат и манганов хлорид тетрахидрат.

pathogeny

Въпреки че повечето от бактериите, принадлежащи към семейство Corynebacteriaceae, са патогенни, някои от тях, включително C. glutamicum, Те са безвредни. Последните, известни като не-дифтерийни коринебактерии (CND), са комменсални или сапрофитни, които могат да присъстват при хората, животните и почвата..

Някои CND, като C. glutamicum и C. feeiciens, се използват в производството на незаменими аминокиселини и витамини.

Използва се в биотехнологията

Геномът на C. glutamicum той е относително стабилен, расте бързо и не секретира извънклетъчната протеаза. В допълнение към това, той не е патогенен, не образува спори и има сравнително малко изисквания за растеж.

Тези характеристики и фактът, че произвеждат ензими и други полезни съединения, са позволили тази бактерия да бъде наречена "работна коня" в биотехнологията..

Производство на аминокиселини

Първият продукт установи, че е известно, че може да бъде биосинтезиран от C. glutamicum Беше глутамат. Глутаматът е несъществена аминокиселина, присъстваща в около 90% от мозъчните синапси.

Встъпва в предаването на информация между невроните на централната нервна система и в образуването и възстановяването на паметта.

Лизин, незаменима аминокиселина за хората и част от протеините, синтезирани от живи същества, също се произвежда от C. glutamicum.

Други аминокиселини, получени от тази бактерия, включват треонин, изолевцин и серин. Треонин се използва главно за предотвратяване появата на херпес.

Серинът помага при производството на антитела и имуноглобулин. От своя страна, изолевцинът участва в синтеза на протеини и в производството на енергия по време на практикуването на физически упражнения.

Други продукти и приложения

пантотенат

Той е най-активната форма на витамин В5 (пантотенова киселина), тъй като калциевият пантотенат се използва като добавка в диетите. Витамин В5 е от съществено значение за синтеза на въглехидрати, липиди и протеини.

Органични киселини

Наред с другите, C. glutamicum произвежда лактат и сукцинат. Лактатът има многобройни приложения, като омекотител, регулатор на хранителната киселинност, дъбене на кожи, почистващ, между другото.  

От своя страна сукцинатът се използва за производството на лакове, багрила, парфюми, хранителни добавки, лекарства и за производство на биоразградими пластмаси.

алкохоли

Тъй като ферментира захари, той е способен да произвежда алкохоли, като етанол и изобутанол. Поради тази причина има изследвания за синтеза на етанол в културите на  C. glutamicum от отпадъци, идващи от захарна тръстика. Целта на тези опити е да се постигне индустриалното производство на биогорива.

Ксилитол, полиалкохол или захарен алкохол се използва като подсладител за диабетици, тъй като не повишава нивата на кръвната захар.

биоремедиацията

C. glutamicum Той съдържа два оперона в генома му, наречени ars1 и ars2, които са устойчиви на арсен. Има разработки с цел евентуално да се използва тази бактерия за абсорбиране на арсен от околната среда.

Биоразградими пластмаси

В допълнение към сукцината, органичната киселина, естествено произведена от бактериите, полезна за производството на биоразградими пластмаси, има и друго възможно съединение, което може да се използва за тези цели..

Това съединение е полиестер, наречен поли (3-хидроксибутират) (Р (3HB)). P (3HB) не се произвежда естествено чрез  C. glutamicum. Въпреки това, генетичните инженери имат напреднали изследвания, за да създадат в бактерията, чрез генетична манипулация, биосинтетичен път, който позволява да се произвежда.

препратки

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Таксономични изследвания на бактерии, произвеждащи глутаминова киселина. Вестник за обща и приложна микробиология.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Актинобактерията Corynebacterium glutamicum, индустриален работен кон. Вестник по микробиология и биотехнология.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Дешифриране на адаптацията на Corynebacterium glutamicum при преход от аеробиоза чрез микроаеробиоза към анаеробиоза. гени.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Био-базирана продукция на органични киселини с Corynebacterium glutamicum. биотехнологии.
  5. M. Wachi (2013). Износители на аминокиселини в Corynebacterium glutamicum. В: Х. Юкава, М. Инуи (ред.) Corynebacterium glutamicum биология и биотехнология.
  6. Corynebacterium glutamicum. В Уикипедия. Получено на 25 септември 2018 г. от en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. В Микробски Wiki. Получено на 25 септември 2018 г. от microbewiki.kenyon.edu.