CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA, KULTURA - BIOLOGIJA - 2026

Corynebacterium glutamicum je gram-pozitivna, fakultativna anaerobna bakterija v obliki palice v zemlji. Niti tvori spore niti je patogen. Skupaj s preostalimi družinami vrste Corynebacteriaceae in bakterijami družin Mycobacteriaceae in Nocardiaceae spada v skupino, znano kot skupina CMN. V to skupino spadajo številne bakterije medicinskega in veterinarskega pomena.

Bakterija C. glutamicum se široko uporablja v industriji za proizvodnjo aminokislin. Uporaba te bakterije za industrijsko proizvodnjo sega že več kot 40 let.

Corynebacterium glutamicum. Fotografiral AJC1 Flickr. Vzeto in urejeno s https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Količina aminokislin, ki jih proizvajajo te bakterije, vključno z mononatrijevim glutamatom in L-lizinom, trenutno presega 100 ton na leto.

Splošne značilnosti

Te bakterije razgrajujejo ogljikove hidrate skozi proces fermentacije. Na proizvodnjo aminokislin vplivajo dani vir ogljika in določeni pogoji dopolnjevanja, kot je omejevanje biotina.

Za pridobitev inokule smo uporabili gojišče triptonskih kompleksov (YT), ekstrakt kvasa in modificirane minimalne medije CGXII.

Za gojenje se priporočajo temperature 30 ° C in pH 7,4 - 7,5. Viri ogljika in snovi, ki jih bomo uporabili za obogatitev pridelka, bodo odvisni od rezultatov, ki jih bomo dobili.

Na primer, za glukozo, amonijev sulfat, magnezijev sulfat in dikalijev fosfat pomembno vplivajo na proizvodnjo sukcinata.

Za pridobitev visoke koncentracije L-lizina mora biti v gojišču glukoza, amonijev sulfat, kalcijev karbonat, baktocasamino kislina, tiamin hidroklorid, D-biotin, kalijev dihidrogen fosfat, magnezijev sulfat heptahidrat, železov sulfat heptahidrat in manganov klorid tetrahidrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto Carlos Barreiro. Vzeto in urejeno s spletnega mesta http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogenija

Čeprav je večina bakterij iz družine Corynebacteriaceae patogenih, so nekatere izmed njih, vključno s C. glutamicum, neškodljive. Slednje, znane kot ne-difterijske korinebakterije (CND), so komenzali ali saprofiti, ki so lahko prisotni pri ljudeh, živalih in tleh.

Nekateri CND-ji, na primer C. glutamicum in C. feeiciens, se uporabljajo pri proizvodnji esencialnih aminokislin in vitaminov.

Uporaba v biotehnologiji

Genom C. glutamicum je sorazmerno stabilen, hitro raste in ne izloča zunajcelične proteaze. Poleg tega je nepatogena, ne tvori spore in ima sorazmerno nizke potrebe po rasti.

Te značilnosti in dejstvo, da proizvaja encime in druge koristne spojine, so omogočili, da se ta bakterija v biotehnologiji imenuje "delovni konj".

Proizvodnja aminokislin

Prvi izdelek, za katerega je bilo znano, da ga biosintezira C. glutamicum, je glutamat. Glutamat je nebistvena aminokislina, ki je prisotna v približno 90% sinaps v možganih.

Sodeluje pri prenosu informacij med nevroni centralnega živčnega sistema ter pri nastajanju in obnavljanju spomina.

Lizin, esencialno aminokislino za ljudi, in del beljakovin, ki jih sintetizirajo živa bitja, proizvaja tudi C. glutamicum.

Druge aminokisline, pridobljene iz te bakterije, vključujejo treonin, izolevcin in serin. Treonin se uporablja predvsem za preprečevanje pojava herpesa.

Serin pomaga pri proizvodnji protiteles in imunoglobulina. Izolevcin je med telesno vadbo vključen v sintezo beljakovin in proizvodnjo energije.

Drugi izdelki in aplikacije

Pantotenat

Je najbolj aktivna oblika vitamina B5 (pantotenska kislina), saj se kalcijev pantotenat uporablja kot dodatek pri dietah. Vitamin B5 je nujen pri sintezi ogljikovih hidratov, lipidov in beljakovin.

Organske kisline

Med drugim C. glutamicum proizvaja laktat in sukcinat. Laktat ima več aplikacij, kot so mehčalec tkanin, regulator kislosti živil, strojenje usnja, čistilno sredstvo.

Sokcinat se uporablja za proizvodnjo lakov, barvil, parfumov, aditivov za živila, zdravil in za proizvodnjo biološko razgradljive plastike.

Alkoholi

Ker fermentira sladkorje, je sposoben proizvajati alkohole, kot sta etanol in izobutanol. Zaradi tega obstajajo preskušanja za sintezo etanola v pridelkih C. glutamicum iz odpadkov sladkornega trsa. Cilj teh preskusov je doseči industrijsko proizvodnjo biogoriv.

Ksilitol, poliol ali sladkorni alkohol se uporablja kot sladilo diabetikom, saj ne zvišuje ravni krvnega sladkorja.

Bioremediacija

C. glutamicum vsebuje v svojem genomu dva operona, imenovana ars1 in ars2, ki sta odporna na arzen. V teku so študije z namenom, da bi te bakterije sčasoma uporabile za absorpcijo arzena iz okolja.

Biorazgradljiva plastika

Poleg sukcinata, organske kisline, ki jo naravno proizvajajo bakterije, uporabne za proizvodnjo biorazgradljive plastike, obstaja še ena možna spojina, ki jo lahko uporabimo v te namene.

Ta spojina je poliester, imenovan poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) ne ustvarja naravno C. glutamicum. Vendar pa so genetski inženirji izvedli študije, da bi z bakterijo z genetsko manipulacijo ustvarili biosintetično pot, ki omogoča njeno nastajanje.

Reference

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomske študije bakterij, ki proizvajajo glutaminsko kislino. Časopis za splošno in uporabno mikrobiologijo.
2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, industrijska delovna konja. Časopis za mikrobiologijo in biotehnologijo.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dešifriranje prilagoditve Corynebacterium glutamicum v prehodu iz aerobioze preko mikroaerobioze v anaerobiozo. Geni
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Proizvodnja organskih kislin na biološki osnovi s Corynebacterium glutamicum. Biotehnologija.
5. M. Wachi (2013). Izvozniki aminokislin v Corynebacterium glutamicum. V: H. Yukawa, M. Inui (ur.) Biologija in biotehnologija Corynebacterium glutamicum.
6. Corynebacterium glutamicum. Na Wikipediji. Pridobljeno 25. septembra 2018 z en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Na Microbe Wiki. Pridobljeno 25. septembra 2018 z microbewiki.kenyon.edu.