Corynebacterium glutamicum īpašības, taksonomija, morfoloģija, kultūra



Corynebacterium glutamicum ir baktērija bacillus, Gram-pozitīvā, fakultatīvā anaerobā formā un atrodas augsnē. Tas nerada sporas un nav patogēns. Kopā ar pārējām Corynebacteriaceae un ģimeņu Mycobacteriaceae un Nocardiaceae baktērijām tā ir daļa no grupas, kas pazīstama kā CMN grupa. Šajā grupā ir daudzas medicīnas un veterinārās nozīmes baktērijas.

Baktērija C. glutamicum To plaši izmanto rūpniecībā aminoskābju ražošanai. Šīs baktērijas izmantošana rūpnieciskai ražošanai ir datēta ar vairāk nekā 40 gadiem. 

Šo baktēriju, tostarp mononātrija glutamāta un L-lizīna, saražoto aminoskābju daudzums šobrīd pārsniedz 100 tonnas gadā.

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Taksonomija
  • 3 Morfoloģija
  • 4 Audzēšana
  • 5 Patoģenēze
  • 6 Izmanto biotehnoloģijā
    • 6.1. Aminoskābju ražošana
    • 6.2 Citi produkti un pielietojumi
  • 7 Atsauces

Vispārīgās īpašības

-Corynebacterium glutamicum ir ne-patogēnas Gram-pozitīvas baktērijas.

-Nerada sporas.

-Satur katalāzi.

-Sadalās ogļhidrāti, izmantojot fermentatīvo metabolismu.

-Tā spēj sintezēt aminoskābes, piemēram, serīnu, glutamātu un lizīnu.

Taksonomija

Sugas C. glutamicum Pirmo reizi to atklāja Japānā un Kinoshita un līdzstrādnieki to aprakstīja 1958. gadā ar nosaukumu Micrococcus glutamicus. Vēlāk (1967) Abe un līdzstrādnieki to pārvietoja žanrā Corynebacterium.

Ģints baktērijas Corynebacterium tie ir taksonomiski izvietoti Corynebacterineae apakšrajonā. Šī apakšgrupa savukārt pieder pie Actinomycetales, Actinobacteria klases pasūtījuma.

Corynebacterineae apakšreģistrā ietilpst Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae un Nocardiaceae grupas, kas nosauktas par CMN grupu. Corynebacterium pieder pirmajai no šīm ģimenēm.

Morfoloģija

Baktērija ir veidota kā stienis ar pietūktu galu āmuru vai kluba formā. Tam ir hromosoma un apļveida plazmīdijs. Tās genoms sastāv no 3314179 nukleotīdiem.

Šūnu siena, cita starpā, sastāv no peptidoglikāna, īsas ķēdes mikolskābes, mezo-diaminopimelīnskābes un arabino-galakta polimēru slāņa..

Audzēšana

Corynebacterium glutamicum tā izmanto dažādus substrātus, tai skaitā cukurus, organiskās skābes un spirtus, to augšanai un aminoskābju ražošanai.

Šīs baktērijas ogļhidrātus sadala fermentācijas procesā. Aminoskābju ražošanu ietekmē konkrētais oglekļa avots un noteikti piemaisījumu nosacījumi, piemēram, biotīna ierobežojums.

Lai iegūtu inokulātus, tika izmantoti tryptona kompleksa (YT), rauga ekstrakta un minimālās modificētās CGXII barotnes kultūras..

Audzēšanai ieteicama temperatūra 30 ° C un pH 7,4 - 7,5. Oglekļa avoti, kā arī vielas, kas tiks izmantotas kultūraugu bagātināšanai, būs atkarīgas no rezultātiem, ko vēlaties iegūt.

Piemēram, ir konstatēts, ka glikozei, amonija sulfātam, magnija sulfātam un dikālija fosfātam ir būtiska ietekme uz sukcināta ražošanu..

Lai iegūtu augstu L-lizīna koncentrāciju, barotnei vajadzētu būt glikozei, amonija sulfātam, kalcija karbonātam, baktokazamīnskābei, tiamīna hidrohlorīdam, D-biotīnam, kālija dihidrogēnfosfātam, magnija sulfāta heptahidrātam, dzelzs sulfāta heptahidrātam. un mangāna hlorīda tetrahidrāts.

Patoģenēze

Lai gan lielākā daļa baktēriju, kas pieder Corynebacteriaceae ģimenei, ir patogēnas, dažas no tām, tostarp C. glutamicum, Viņi ir nekaitīgi. Pēdējais, kas pazīstams kā ne-difterijas corinebacteria (CND), ir komensāls vai saprofīts, kas var būt sastopams cilvēkiem, dzīvniekiem un augsnē..

Daži CND, kā C. glutamicum un C. honoriciens, tiek izmantoti būtisku aminoskābju un vitamīnu ražošanā.

Izmantošana biotehnoloģijā

Gēnu genoms C. glutamicum tas ir salīdzinoši stabils, strauji aug un neizdalās ekstracelulārā proteāze. Papildus tam tas nav patogēns, nesatur sporas un ir salīdzinoši nelielas augšanas prasības.

Šīs īpašības un fakts, ka tas ražo fermentus un citus noderīgus savienojumus, ir ļāvuši šai baktērijai saukt par "darbradi" biotehnoloģijā..

Aminoskābju ražošana

Pirmais produkts atklāja, ka ir zināms, ka to var biosintēzēt ar C. glutamicum Tas bija glutamāts. Glutamāts ir nebūtiska aminoskābe, kas atrodas aptuveni 90% smadzeņu sinapšu.

Intervences informācijas apmaiņā starp centrālās nervu sistēmas neironiem un atmiņas veidošanu un atjaunošanu.

Lizīnu, kas ir būtiska aminoskābe cilvēkiem, un daļu no dzīvām būtnēm sintezētām olbaltumvielām, arī ražo C. glutamicum.

Citas aminoskābes, kas iegūtas no šīs baktērijas, ietver treonīnu, izoleucīnu un serīnu. Treonīnu galvenokārt izmanto, lai novērstu herpes izskatu.

Serīns palīdz veidot antivielas un imūnglobulīnu. Isoleucīns savukārt ir iesaistīts proteīnu sintēzes procesā un enerģijas ražošanā fizisko vingrinājumu prakses laikā.

Citi produkti un lietojumprogrammas

Pantotenāts

Tā ir visaktīvākā B5 vitamīna forma (pantotēnskābe), jo kalcija pantotenāts tiek izmantots kā uztura bagātinātājs. B5 vitamīns ir būtisks ogļhidrātu, lipīdu un proteīnu sintēzes procesā.

Organiskās skābes

Starp citu, C. glutamicum ražo laktātu un sukcinātu. Laktātam ir vairākas lietošanas iespējas, piemēram, mīkstinātājs, pārtikas skābuma regulators, ādas miecēšana, tīrīšanas līdzeklis, cita starpā.  

Savukārt sukcināts tiek izmantots laku, krāsvielu, smaržu, pārtikas piedevu, medikamentu ražošanai un bioloģiski noārdāmu plastmasu ražošanai..

Spirti

Tā kā tas fermentē cukurus, tas spēj ražot spirtus, piemēram, etanolu un izobutanolu. Šā iemesla dēļ ir veikti pētījumi etanola sintēzes iegūšanai  C. glutamicum no atkritumiem, kas nāk no cukurniedru. Šo izmēģinājumu mērķis ir panākt biodegvielas rūpniecisko ražošanu.

Ksilīts, polialkohols vai cukura spirts, tiek lietots kā saldinātājs diabēta slimniekiem, jo ​​tas nepaaugstina cukura līmeni asinīs..

Bioremediacija

C. glutamicum Tā satur divus operonus savā genomā, ko sauc par ars1 un ars2, kas ir izturīgi pret arsēnu. Ir izstrādāti pētījumi, lai galu galā izmantotu šīs baktērijas, lai absorbētu arsēnu no vides.

Bioloģiski noārdāmas plastmasas

Papildus sukcinātam, baktēriju dabiski ražotai organiskai skābei, kas ir noderīga bioloģiski noārdāmu plastmasu ražošanai, ir vēl viens iespējamais savienojums, ko var izmantot šiem mērķiem..

Šis savienojums ir poliesteris, ko sauc par poli (3-hidroksibutirātu) (P (3HB)). P (3HB) dabiski neražo  C. glutamicum. Tomēr ģenētiskajiem inženieriem ir progresīvi pētījumi, lai baktērijā radītu ģenētisku manipulāciju ar biosintētisku ceļu, kas ļauj to ražot..

Atsauces

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomiskie pētījumi ar baktērijām, kas ražo glutamīnskābi. Vispārējās un lietišķās mikrobioloģijas žurnāls.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Aktinobaktērijs Corynebacterium glutamicum, Rūpnieciskais darbarats. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas žurnāls.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Atšifrēt pielāgojumu Corynebacterium glutamicum pārejot no aerobiozes caur mikroaerobiozi uz anaerobiozi. Gēni.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Organisko skābju bioloģiskā ražošana ar Corynebacterium glutamicum. Biotehnoloģija.
  5. M. Wachi (2013). Aminoskābju eksportētāji. \ T Corynebacterium glutamicum. In: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum bioloģija un biotehnoloģija.
  6. Corynebacterium glutamicum. Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 25. septembrī no en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. Microbe Wiki. Saturs iegūts 2018. gada 25. septembrī no microbewiki.kenyon.edu.