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

Corynebacterium glutamicum er en grampositiv, fakultativ anaerob, stavformet bakterie, der findes i jorden. Det er hverken sporedannende eller patogent. Sammen med resten af ​​Corynebacteriaceae og bakterierne fra familierne Mycobacteriaceae og Nocardiaceae er det en del af gruppen kendt som CMN-gruppen. Denne gruppe inkluderer mange bakterier af medicinsk og veterinær betydning.

Bakterien C. glutamicum er vidt brugt i industrien til fremstilling af aminosyrer. Brugen af ​​denne bakterie til industriel produktion stammer mere end 40 år.

Corynebacterium glutamicum. Foto af AJC1 Flickr. Taget og redigeret fra

Mængden af ​​aminosyrer produceret af disse bakterier, inklusive monosodium glutamat og L-lysin, overstiger i øjeblikket 100 tons om året.

Generelle karakteristika

Disse bakterier nedbryder kulhydrater gennem gæringsprocessen. Produktion af aminosyrer påvirkes af den givne kulstofkilde og af visse tilskudsbetingelser, såsom biotinbegrænsning.

For at opnå inokulerne er der anvendt kulturmedier af trypton-komplekser (YT), gærekstrakt og modificeret minimalt medium af CGXII.

Til dyrkning anbefales temperaturer på 30 ° C og en pH på 7,4 - 7,5. Kulstofkilderne samt de stoffer, der skal bruges til at berige afgrøden, afhænger af de resultater, der skal opnås.

For eksempel har glucose, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat og dipotassiumphosphat vist sig at have en betydelig indflydelse på succinatproduktionen.

For at opnå en høj koncentration af L-lysin skal dyrkningsmediet have glukose, ammoniumsulfat, calciumcarbonat, bactocasaminosyre, thiaminhydrochlorid, D-biotin, kaliumdihydrogenphosphat, magnesiumsulfatheptahydrat, jernholdigt sulfatheptahydrat og manganchloridtetrahydrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto af Carlos Barreiro. Taget og redigeret fra

Pathogeny

Selvom de fleste bakterier, der hører til Corynebacteriaceae-familien, er patogene, er nogle af dem, inklusive C. glutamicum, ufarlige. Sidstnævnte, kendt som ikke-difteriakorynebakterier (CND), er kommensaler eller saprofytter, der kan være til stede i mennesker, dyr og jorden.

Nogle CND'er, såsom C. glutamicum og C. feeiciens, bruges til produktion af essentielle aminosyrer og vitaminer.

Anvendelser inden for bioteknologi

Genomet glutamicum er relativt stabilt, vokser hurtigt og udskiller ikke ekstracellulær protease. Desuden er den ikke-patogen, danner ikke sporer og har relativt lave vækstkrav.

Disse egenskaber, og det faktum, at den producerer enzymer og andre nyttige forbindelser, har gjort det muligt for denne bakterie at blive kaldt en "arbejdshest" i bioteknologi.

Produktion af aminosyrer

Det første produkt, der blev fundet, at det var kendt at være biosyntetiseret af C. glutamicum, var glutamat. Glutamat er en ikke-essentiel aminosyre, der findes i ca. 90% af synapser i hjernen.

Det er involveret i transmission af information mellem neuronerne i centralnervesystemet og i dannelse og genopretning af hukommelse.

Lysin, en essentiel aminosyre til mennesker og en del af proteinerne syntetiseret af levende væsener, produceres også af C. glutamicum.

Andre aminosyrer opnået fra denne bakterie inkluderer threonin, isoleucin og serin. Threonin bruges hovedsageligt til at forhindre forekomst af herpes.

Serine hjælper med produktionen af ​​antistoffer og immunglobulin. Isoleucin er på sin side involveret i proteinsyntese og energiproduktion under fysisk træning.

Andre produkter og applikationer

pantothenat

Det er den mest aktive form for vitamin B5 (pantothensyre), da calciumpantothenat bruges som et supplement til diæter. Vitamin B5 er vigtig i syntesen af ​​kulhydrater, lipider og proteiner.

Organiske syrer

Blandt andre producerer C. glutamicum lactat og succinat. Laktat har flere anvendelser, såsom blødgøringsmiddel, regulering af fødevareindhold i fødevarer, læderbruning, rensemiddel, blandt andre.

Succinat på sin side bruges til fremstilling af lakker, farvestoffer, parfume, fødevaretilsætningsstoffer, medicin og til fremstilling af bionedbrydeligt plast.

alkoholer

Fordi det fermenterer sukker, er det i stand til at producere alkoholer, såsom ethanol og isobutanol. Af denne grund er der forsøg med syntese af ethanol i C. glutamicum-afgrøder fra sukkerrøraffald. Formålet med disse forsøg er at opnå den industrielle produktion af biobrændstoffer.

Xylitol, en polyol eller sukkeralkohol, bruges som et sødestof til diabetikere, da det ikke hæver blodsukkerniveauet.

Bioremediering

C. glutamicum indeholder to operoner i dets genom, kaldet ars1 og ars2, som er resistente over for arsen. Der er igangværende undersøgelser for til sidst at bruge denne bakterie til at absorbere arsen fra miljøet.

Bionedbrydeligt plast

Foruden succinat, en organisk syre produceret naturligt af bakterier, der er nyttig til fremstilling af bionedbrydelig plast, er der en anden mulig forbindelse, der kan bruges til disse formål.

Denne forbindelse er en polyester kaldet poly (3-hydroxybutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produceres ikke naturligt af C. glutamicum. Imidlertid har genetiske ingeniører gennemført undersøgelser for at skabe bakterier ved genetisk manipulation en biosyntetisk vej, der gør det muligt at producere dem.

Referencer

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiske undersøgelser af glutaminsyreproducerende 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 industriel arbejdshest. Tidsskrift for mikrobiologi og bioteknologi.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dekryptering af tilpasning af Corynebacterium glutamicum i overgang fra aerobiosis via mikroaerobiosis til anaerobiosis. Gener
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Biobaseret produktion af organiske syrer med Corynebacterium glutamicum. Bioteknologi.
5. M. Wachi (2013). Aminosyreeksportører i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi og bioteknologi.
6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hentet den 25. september 2018 fra en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. På Microbe Wiki. Hentet den 25. september 2018 fra microbewiki.kenyon.edu.