CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: SAVYBĖS, MORFOLOGIJA, KULTŪRA - BIOLOGIJA - 2025

Corynebacterium glutamicum yra gramteigiama, fakultatyvi anaerobinė lazdelės formos bakterija, esanti dirvožemyje. Jis nėra nei sporų formavimo, nei patogeniškas. Kartu su likusiomis Corynebacteriaceae ir Mycobacteriaceae ir Nocardiaceae šeimų bakterijomis, ji priklauso grupei, vadinamai CMN grupe. Šiai grupei priklauso daug medicininės ir veterinarinės svarbos bakterijų.

C. glutamicum bakterija plačiai naudojama pramonėje aminorūgščių gamybai. Ši bakterija pramoninei gamybai naudojama daugiau nei 40 metų.

Corynebacterium glutamicum. AJC1 Flickr nuotr. Paimta ir redaguota iš https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Šių bakterijų pagamintų aminorūgščių, įskaitant mononatrio glutamatą ir L-liziną, kiekis šiuo metu viršija 100 tonų per metus.

Bendrosios savybės

Fermentacijos metu šios bakterijos skaido angliavandenius. Amino rūgšties gamybai turi įtakos duotas anglies šaltinis ir tam tikros papildymo sąlygos, tokios kaip biotino ribojimas.

Inokuliacijai gauti buvo naudojamos triptono komplekso (YT) auginimo terpės, mielių ekstraktas ir modifikuotos minimalios CGXII terpės.

Auginimui rekomenduojama 30 ° C temperatūra ir 7,4–7,5 pH. Anglies šaltiniai, taip pat medžiagos, kurios bus naudojamos pasėliams praturtinti, priklausys nuo rezultatų, kuriuos ketinama gauti.

Pavyzdžiui, nustatyta, kad gliukozė, amonio sulfatas, magnio sulfatas ir dikalio fosfatas daro didelę įtaką sukcinato gamybai.

Norint gauti didelę L-lizino koncentraciją, auginimo terpėje turi būti gliukozės, amonio sulfato, kalcio karbonato, baktokazamino rūgšties, tiamino hidrochlorido, D-biotino, kalio dihidrofosfato, magnio sulfato heptahidrato, juodojo sulfato heptahidrato. ir mangano chlorido tetrahidratas.

Corynebacterium glutamicum, Carlos Barreiro nuotr. Paimta ir redaguota iš http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogenai

Nors dauguma Corynebacteriaceae šeimai priklausančių bakterijų yra patogeniškos, kai kurios iš jų, įskaitant C. glutamicum, yra nekenksmingos. Pastarosios, žinomos kaip difterijos kornebakterijos (CND), yra kommentalai arba saprofitai, kurių gali būti žmonėms, gyvūnams ir dirvožemiui.

Kai kurios CND, tokios kaip C. glutamicum ir C. feeiciens, naudojamos gaminant nepakeičiamas aminorūgštis ir vitaminus.

Naudojimas biotechnologijose

C. glutamicum genomas yra santykinai stabilus, greitai auga ir neskiria tarpląstelinės proteazės. Be to, jis nėra patogeniškas, nesudaro sporų ir turi palyginti mažus augimo reikalavimus.

Šios savybės ir tai, kad ji gamina fermentus ir kitus naudingus junginius, leido šią bakteriją vadinti „darbo arkliu“ biotechnologijose.

Amino rūgščių gamyba

Pirmasis rastas produktas, kurį, kaip žinoma, biosintezuoja C. glutamicum, buvo glutamatas. Glutamatas yra neesminė amino rūgštis, esanti maždaug 90% smegenų sinapsių.

Jis dalyvauja perduodant informaciją iš centrinės nervų sistemos neuronų ir formuojant bei atkuriant atmintį.

Liziną, žmonėms būtiną aminorūgštį ir dalį baltymų, kuriuos sintezuoja gyvos būtybės, taip pat gamina C. glutamicum.

Kitos amino rūgštys, gautos iš šios bakterijos, yra treoninas, izoleucinas ir serinas. Treoninas daugiausia naudojamas siekiant užkirsti kelią pūslelinės atsiradimui.

Serinas padeda gaminti antikūnus ir imunoglobuliną. Savo ruožtu izleucinas dalyvauja baltymų sintezėje ir energijos gamyboje fizinių pratimų metu.

Kiti produktai ir programos

Pantotenatas

Tai yra aktyviausia vitamino B5 (pantoteno rūgšties) forma, nes kalcio pantotenatas yra naudojamas kaip papildas dietose. Vitaminas B5 yra būtinas angliavandenių, lipidų ir baltymų sintezėje.

Organinės rūgštys

Be kita ko, C. glutamicum gamina laktatą ir sukcinatą. Laktatas gali būti naudojamas įvairiais būdais, tokiais kaip audinių minkštiklis, maisto rūgštingumo reguliatorius, odos rauginimas, gryninimas.

Savo ruožtu sukcinatas yra naudojamas lakams, dažikliams, kvepalams, maisto priedams, vaistams ir biologiškai skaidomiems plastikams gaminti.

Alkoholiai

Kadangi jis fermentuoja cukrų, jis gali gaminti alkoholius, tokius kaip etanolis ir izobutanolis. Dėl šios priežasties yra atlikti etanolio sintezės C. glutamicum pasėliuose iš cukranendrių atliekų tyrimai. Šių bandymų tikslas - pasiekti pramoninę biokuro gamybą.

Ksilitolis, poliolis, arba cukraus alkoholis, naudojamas kaip saldiklis diabetikams, nes jis nedidina cukraus lygio kraujyje.

Bioremediacija

C. glutamicum savo genome yra du operonai, vadinami ars1 ir ars2, kurie yra atsparūs arsenui. Vykdomi tyrimai, skirti galiausiai panaudoti šią bakteriją arsenui absorbuoti iš aplinkos.

Biologiškai skaidomas plastikas

Be sukcinato, organinių rūgščių, kurias gamina bakterijos, naudingos biologiškai skaidomiems plastikams gaminti, yra ir kitas galimas junginys, kuris gali būti naudojamas šiems tikslams.

Šis junginys yra poliesteris, vadinamas poli (3-hidroksibutiratas) (P (3HB)). P (3HB) natūraliai negamina C. glutamicum. Tačiau genetikos inžinieriai atliko tyrimus, siekdami genetinėmis manipuliacijomis sukurti bakterijose biosintetinį kelią, leidžiantį ją gaminti.

Nuorodos

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonominiai tyrimai su glutamo rūgštį gaminančiomis bakterijomis. Bendrosios ir taikomosios mikrobiologijos žurnalas.
2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, pramoninis arklys. Mikrobiologijos ir biotechnologijų žurnalas.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Corynebacterium glutamicum adaptacijos iššifravimas pereinant nuo aerobiozės per mikroaerobiozę iki anaerobiozės. Genai
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Biologinis organinių rūgščių su Corynebacterium glutamicum gamyba. Biotechnologijos.
5. M. Wachi (2013). Corynebacterium glutamicum amino rūgščių eksportuotojai. In: H. Yukawa, M. Inui (Red.) Corynebacterium glutamicum biologija ir biotechnologija.
6. Corynebacterium glutamicum. Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Rugsėjo 25 d. Iš en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Mikrobi Wiki. Gauta 2018 m. Rugsėjo 25 d. Iš microbewiki.kenyon.edu.