Corynebacterium glutamicum egenskaper, taksonomi, morfologi, kultur



Corynebacterium glutamicum er en bakterie i form av bacillus, Gram positiv, fakultativ anaerob og tilstede i jorda. Det danner ikke spor eller er det patogen. Sammen med resten av Corynebacteriaceae og bakterier Myco-familie Nocardiaceae og er en del av gruppen kjent som CMN gruppe. Denne gruppen inneholder mange bakterier av medisinsk og veterinær betydning.

Bakterien C. glutamicum Det er mye brukt i industrien for produksjon av aminosyrer. Bruken av denne bakterien til industriell produksjon går tilbake mer enn 40 år. 

Mengden aminosyrer produsert av disse bakteriene, inkludert mononatriumglutamat og L-lysin, overstiger for tiden 100 tonn per år.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 Taksonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 dyrking
  • 5 patogenese
  • 6 Bruk i bioteknologi
    • 6.1 Produksjon av aminosyrer
    • 6.2 Andre produkter og applikasjoner
  • 7 referanser

Generelle egenskaper

-Corynebacterium glutamicum er en ikke-patogen Gram-positiv bakterie.

-Produserer ikke sporer.

-Inneholder catalase.

-Dekomponerer karbohydrater gjennom sin fermentative metabolisme.

-Det er i stand til å syntetisere aminosyrer som serin, glutamat og lysin.

taksonomi

Arten C. glutamicum Det ble oppdaget for første gang i Japan og beskrevet av Kinoshita og samarbeidspartnere i 1958, under navnet Micrococcus glutamicus. Senere (1967) flyttet Abe og samarbeidspartnere det i sjangeren Corynebacterium.

Bakteriene i slekten Corynebacterium de er taksonomisk plassert i underordnet Corynebacterineae. Dette underordnet tilhører igjen rekkefølgen Actinomycetales, klasse Actinobacteria.

Den corynebacterineae suborder omfatter Corynebacteriaceae, Nocardiaceae Myco-bacteriaceae og familier referert til som gruppe CMN. Corynebacterium tilhører den første av disse familiene.

morfologi

Bakterien er formet som en stang med hovne ender i form av et hammerslag eller en klubb. Den har et kromosom og et sirkulært plasmidium. Dens genom består av 3 314 179 nukleotider.

Celleveggen består, blant andre stoffer, et lag av peptidoglykan, kortkjedede mykolsyrer, meso-diaminopimélicos yrer og polymerer arabino galaktan.

dyrking

Corynebacterium glutamicum bruker et bredt spekter av substrater, inkludert sukkerarter, organiske syrer og alkoholer, for vekst og produksjon av aminosyrer.

Denne bakterien bryter ned karbohydrater gjennom gjæringsprosessen. Produksjonen av aminosyrer påvirkes av den givne karbonkilden og av visse betingelser for kosttilskudd som for eksempel begrensningen av biotin.

For å oppnå inokul ble kulturmedier av tryptonkompleks (YT), gjærekstrakt og minimalt modifiserte CGXII-medier anvendt..

For dyrking anbefales temperaturer på 30 ° C og en pH på 7,4 - 7,5. Kullkildene, samt stoffene som skal brukes til å berikke avlingen, vil avhenge av resultatene du vil få.

For eksempel har det blitt funnet at glukose, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat og dikaliumfosfat har betydelig innflytelse på succinatproduksjon.

For å oppnå en høy konsentrasjon av L-lysin, må kulturmediet har glukose, ammonium-sulfat, kalsiumkarbonat, bactocasaminoácido, tiaminhydroklorid, D-biotin, kaliumdihydrogenfosfat, heptahydrat magnesiumsulfat, ferrosulfat-heptahydrat og mangankloridtetrahydrat.

pathogeny

Selv om de fleste bakteriene tilhørende familien Corynebacteriaceae er patogene, noen av dem, inkludert C. glutamicum, De er uskyldige. Sistnevnte, kjent som non-difteria corinebacteria (CND), er commensal eller saprophytic som kan være tilstede hos mennesker, dyr og jord..

Noen CND, som C. glutamicum og C. feeiciens, brukes i produksjon av essensielle aminosyrer og vitaminer.

Bruk i bioteknologi

Genet av C. glutamicum den er relativt stabil, vokser raskt og utskiller ikke ekstracellulær protease. I tillegg til dette er det ikke patogen, danner ikke sporer og har relativt få vekstbehov.

Disse egenskapene, og det faktum at det produserer enzymer og andre nyttige forbindelser, har tillatt denne bakterien å bli kalt en "arbeidshest" i bioteknologi..

Produksjon av aminosyrer

Det første produktet fant at det var kjent at det kunne bli biosyntetisert av C. glutamicum Det var glutamat. Glutamat er en ikke-essensiell aminosyre som er tilstede i ca 90% av hjernesynapsene.

Intervenerer i overføring av informasjon mellom nevronene i sentralnervesystemet og i formasjon og gjenoppretting av minne.

Lysin, en essensiell aminosyre for mennesker og en del av proteiner syntetisert av levende vesener, produseres også av C. glutamicum.

Andre aminosyrer oppnådd fra denne bakterien inkluderer treonin, isoleucin og serin. Threonine brukes hovedsakelig for å forhindre utseende av herpes.

Serine hjelper til med produksjon av antistoffer og immunoglobulin. Isoleucin er i sin tur involvert i syntese av proteiner og i produksjon av energi under utøvelsen av fysiske øvelser.

Andre produkter og applikasjoner

pantothenate

Det er den mest aktive formen av vitamin B5 (pantotensyre), da kalsiumpantothenat brukes som et supplement i dietter. Vitamin B5 er viktig i syntesen av karbohydrater, lipider og proteiner.

Organiske syrer

Blant annet, C. glutamicum produserer laktat og succinat. Laktat har flere applikasjoner, som f.eks. Mykner, regulator av matets surhet, soling av skinn, purgativ, blant andre.  

Suksinatet, for sin del, brukes til produksjon av lakker, fargestoffer, parfymer, tilsetningsstoffer til matvarer, medisiner og til fremstilling av bionedbrytbar plast.

alkoholer

Fordi det gir sukker, er det i stand til å produsere alkoholer, som etanol og isobutanol. Av denne grunn er det forsøk på syntese av etanol i kulturer av  C. glutamicum fra avfall som kommer fra sukkerrør. Målet med disse forsøkene er å oppnå industriell produksjon av biodrivstoff.

Xylitol, en polyalkohol eller sukkeralkohol, brukes som søtningsmiddel for diabetikere fordi det ikke øker blodsukkernivået.

bioremediation

C. glutamicum Den inneholder to operoner i sitt genom, kalt ars1 og ars2, som er resistente mot arsen. Det er studier i utvikling med det formål å til slutt bruke denne bakterien til å absorbere arsen fra miljøet.

Bionedbrytbar plast

I tillegg til å succinere, organisk syre produsert naturlig av bakteriene, som er nyttig for produksjon av bionedbrytbar plast, er det en annen mulig forbindelse som kan brukes til disse formålene.

Denne forbindelsen er en polyester kalt poly (3-hydroksybutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produseres ikke naturlig av  C. glutamicum. Men genetiske ingeniører har avanserte studier for å skape i bakterien, ved genetisk manipulering, en biosyntetisk bane som gjør at den kan produseres.

referanser

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomiske studier på glutaminsyre-produserende bakterier. Journal of General og Applied Microbiology.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, en industriell arbeidshest. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dekryptere tilpasningen av Corynebacterium glutamicum i overgang fra aerobiosis via microaerobiosis til anaerobiosis. gener.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Bio-basert produksjon av organiske syrer med Corynebacterium glutamicum. bioteknologi.
  5. M. Wachi (2013). Aminosyrer eksportører i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (red.) Corynebacterium glutamicum biologi og bioteknologi.
  6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hentet 25. september 2018 fra en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. I Microbe Wiki. Hentet 25. september 2018 fra microbewiki.kenyon.edu.