Dzielić:
Charakterystyka Corynebacterium glutamicum, taksonomia, morfologia, kultura
Corynebacterium glutamicum jest bakterią w postaci Bacillus, Gram-dodatnią, fakultatywną beztlenową i obecną w glebie. Nie tworzy zarodników ani nie jest patogenny. Wraz z resztą Corynebacteriaceae i bakteriami z rodzin Mycobacteriaceae i Nocardiaceae jest częścią grupy znanej jako grupa CMN. Ta grupa obejmuje wiele bakterii o znaczeniu medycznym i weterynaryjnym.
Bakteria C. glutamicum Jest szeroko stosowany w przemyśle do produkcji aminokwasów. Wykorzystanie tej bakterii do produkcji przemysłowej sięga ponad 40 lat.
Ilość aminokwasów wytwarzanych przez te bakterie, w tym glutaminian sodu i L-lizynę, przekracza obecnie 100 ton rocznie.
Indeks
- 1 Ogólna charakterystyka
- 2 Taksonomia
- 3 Morfologia
- 4 Uprawa
- 5 Patogeneza
- 6 Zastosowania w biotechnologii
- 6.1 Produkcja aminokwasów
- 6.2 Inne produkty i aplikacje
- 7 referencji
Ogólna charakterystyka
-Corynebacterium glutamicum jest niepatogenną bakterią Gram-dodatnią.
-Nie wytwarza zarodników.
-Zawiera katalazę.
-Rozkłada węglowodany poprzez metabolizm fermentacyjny.
-Jest zdolny do syntezy aminokwasów, takich jak seryna, glutaminian i lizyna.
Taksonomia
Gatunek C. glutamicum Został odkryty po raz pierwszy w Japonii i opisany przez Kinoshitę i współpracowników w 1958 r. Pod nazwą Micrococcus glutamicus. Później (1967) Abe i współpracownicy przenieśli go do tego gatunku Corynebacterium.
Bakterie z rodzaju Corynebacterium są taksonomicznie umiejscowione w podrzędu Corynebacterineae. To podporządkowanie z kolei należy do rzędu Actinomycetales, klasy Actinobacteria.
Podrzęd Corynebacterineae obejmuje rodziny Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae i Nocardiaceae, nazwane grupą CMN. Corynebacterium należy do pierwszej z tych rodzin.
Morfologia
Bakteria ma kształt pręta o spuchniętych końcach w postaci młotka lub maczugi. Ma chromosom i kolisty plazmidium. Jego genom składa się z 3114179 nukleotydów.
Ściana komórkowa składa się między innymi z warstwy peptydoglikanu, krótkołańcuchowych kwasów mikolowych, kwasów mezo-diaminopimelinowych i polimerów arabino-galaktanowych..
Uprawa
Corynebacterium glutamicum wykorzystuje szeroką gamę substratów, w tym cukrów, kwasów organicznych i alkoholi, do jego wzrostu i produkcji aminokwasów.
Bakteria ta rozkłada węglowodany w procesie fermentacji. Na wytwarzanie aminokwasów ma wpływ dane źródło węgla i pewne warunki suplementów, takie jak ograniczenie biotyny.
W celu uzyskania inokulum użyto pożywki hodowlanej z kompleksu tryptonowego (YT), ekstraktu drożdżowego i minimalnie zmodyfikowanych podłoży CGXII..
Do uprawy zaleca się temperatury 30 ° C i pH 7,4 - 7,5. Źródła węgla, a także substancje, które zostaną wykorzystane do wzbogacenia uprawy, będą zależały od wyników, które chcesz uzyskać.
Na przykład stwierdzono, że glukoza, siarczan amonu, siarczan magnezu i fosforan dipotasu mają znaczący wpływ na produkcję bursztynianu.
Aby uzyskać wysokie stężenie L-lizyny, pożywka hodowlana powinna zawierać glukozę, siarczan amonu, węglan wapnia, kwas baktokasaminowy, chlorowodorek tiaminy, D-biotynę, diwodorofosforan potasu, heptahydrat siarczanu magnezu, siedmiowodny siarczan żelazawy i tetrahydrat chlorku manganu.
Patogeneza
Mimo że większość bakterii należących do rodziny Corynebacteriaceae jest patogenna, niektóre z nich, w tym C. glutamicum, Są nieszkodliwe. Ten ostatni, znany jako nie-błonicze corinebacteria (CND), jest komensalny lub saprofityczny, który może występować u ludzi, zwierząt i gleby..
Niektóre CND, as C. glutamicum i C. feeiciens, są używane w produkcji niezbędnych aminokwasów i witamin.
Zastosowania w biotechnologii
Genom C. glutamicum jest stosunkowo stabilny, szybko rośnie i nie wydziela zewnątrzkomórkowej proteazy. Poza tym nie jest patogenny, nie tworzy zarodników i ma stosunkowo niewiele wymagań dotyczących wzrostu.
Te cechy oraz fakt, że produkuje enzymy i inne użyteczne związki, pozwoliły tej bakterii nazywać się „koniem roboczym” w biotechnologii..
Produkcja aminokwasów
Pierwszy produkt wykazał, że wiadomo, że może być biosyntetyzowany przez C. glutamicum To był glutaminian. Glutaminian jest nieistotnym aminokwasem obecnym w około 90% synaps mózgowych.
Interweniuje w przekazywaniu informacji między neuronami centralnego układu nerwowego oraz w tworzeniu i odzyskiwaniu pamięci.
Lizyna, niezbędny aminokwas dla ludzi i część białek syntetyzowanych przez żywe istoty, jest również produkowana przez C. glutamicum.
Inne aminokwasy otrzymane z tej bakterii obejmują treoninę, izoleucynę i serynę. Treonina jest stosowana głównie w celu zapobiegania pojawianiu się opryszczki.
Seryna pomaga w wytwarzaniu przeciwciał i immunoglobulin. Z kolei izoleucyna bierze udział w syntezie białek i wytwarzaniu energii podczas ćwiczeń fizycznych.
Inne produkty i aplikacje
Pantotenian
Jest to najbardziej aktywna forma witaminy B5 (kwas pantotenowy), ponieważ pantotenian wapnia jest stosowany jako suplement diety. Witamina B5 jest niezbędna w syntezie węglowodanów, lipidów i białek.
Kwasy organiczne
Między innymi, C. glutamicum produkuje mleczan i bursztynian. Mleczan ma wiele zastosowań, takich jak zmiękczacz, regulator kwasowości żywności, garbowanie skór, środki przeczyszczające, między innymi.
Bursztynian ze swej strony jest używany do produkcji lakierów, barwników, perfum, dodatków do żywności, leków i do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych.
Alkohole
Ponieważ fermentuje cukry, jest zdolny do produkcji alkoholi, takich jak etanol i izobutanol. Z tego powodu istnieją próby syntezy etanolu w kulturach C. glutamicum z odpadów pochodzących z trzciny cukrowej. Celem tych prób jest osiągnięcie przemysłowej produkcji biopaliw.
Ksylitol, polialkohol lub alkohol cukrowy jest stosowany jako słodzik dla diabetyków, ponieważ nie podnosi poziomu cukru we krwi.
Bioremediacja
C. glutamicum Zawiera dwa operony w swoim genomie, zwane ars1 i ars2, które są odporne na arsen. Prowadzone są badania w celu ostatecznego wykorzystania tych bakterii do absorbowania arsenu ze środowiska.
Tworzywa biodegradowalne
Oprócz bursztynianu, kwasu organicznego naturalnie wytwarzanego przez bakterie, przydatnego do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, istnieje inny możliwy związek, który można wykorzystać do tych celów.
Ten związek jest poliestrem zwanym poli (3-hydroksymaślanem) (P (3HB)). P (3HB) nie jest wytwarzany naturalnie przez C. glutamicum. Jednak inżynierowie genetyczni przeprowadzili zaawansowane badania w celu stworzenia w bakterii, dzięki manipulacji genetycznej, ścieżki biosyntetycznej, która umożliwia jej wytwarzanie.
Referencje
- S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Badania taksonomiczne bakterii wytwarzających kwas glutaminowy. The Journal of General and Applied Microbiology.
- J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, przemysłowy wół roboczy. Journal of Microbiology and Biotechnology.
- J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Rozszyfrowanie adaptacji Corynebacterium glutamicum w przejściu od aerobiozy przez mikroaerobiozę do beztlenowej. Geny.
- S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Bio-produkcja kwasów organicznych za pomocą Corynebacterium glutamicum. Biotechnologia.
- M. Wachi (2013). Eksporterów aminokwasów w Corynebacterium glutamicum. W: H. Yukawa, M. Inui (red.) Corynebacterium glutamicum biologia i biotechnologia.
- Corynebacterium glutamicum. W Wikipedii. Źródło: 25 września 2018 r. Z en.wikipedia.org.
- Corynebacterium glutamicum. W Microbe Wiki. Źródło: 25 września 2018 r. Z microbewiki.kenyon.edu.