Corynebacterium glutamicum характеристика, таксономия, морфология, культура



Corynebacterium glutamicum является бактерией в виде бацилл, грамположительных, факультативно-анаэробных и присутствующих в почве. Он не образует спор и не является патогенным. Вместе с остальными Corynebacteriaceae и бактериями семейства Mycobacteriaceae и Nocardiaceae, он входит в группу, известную как группа CMN. В эту группу входят многие бактерии, имеющие медицинское и ветеринарное значение..

Бактерия C. glutamicum Широко используется в промышленности для производства аминокислот. Использование этой бактерии для промышленного производства насчитывает более 40 лет.. 

Количество аминокислот, продуцируемых этими бактериями, включая глутамат натрия и L-лизин, в настоящее время превышает 100 тонн в год..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Таксономия
  • 3 Морфология
  • 4 Выращивание
  • 5 Патогенез
  • 6 Использование в биотехнологии
    • 6.1 Производство аминокислот
    • 6.2 Другие продукты и приложения
  • 7 ссылок

Общие характеристики

-Corynebacterium glutamicum является непатогенной грамположительной бактерией.

-Не производит спор.

-Содержит каталазу.

-Разлагает углеводы через ферментативный обмен.

-Он способен синтезировать аминокислоты, такие как серин, глутамат и лизин.

таксономия

Виды C. glutamicum Впервые он был обнаружен в Японии и описан Киношитой и его сотрудниками в 1958 году под названием Micrococcus glutamicus. Позже (1967) Абэ и его сотрудники переместили его в жанр Corynebacterium.

Бактерии рода Corynebacterium они таксономически расположены в подотряде Corynebacterineae. Этот подотряд в свою очередь принадлежит к отряду Actinomycetales, классу Actinobacteria.

Подотряд Corynebacterineae включает семейства Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae и Nocardiaceae, названные группой CMN.. Corynebacterium принадлежит к первой из этих семей.

морфология

Бактерия имеет форму палочки с раздутыми концами в форме молотка или клюшки. У него есть хромосома и кольцевой плазмидий. Его геном состоит из 3 314 179 нуклеотидов.

Клеточная стенка состоит, среди прочего, из слоя пептидогликана, короткоцепочечных миколиновых кислот, мезодиаминопимелиновых кислот и арабино-галактановых полимеров..

выращивание

Corynebacterium glutamicum использует широкий спектр субстратов, включая сахара, органические кислоты и спирты, для его роста и производства аминокислот.

Эта бактерия расщепляет углеводы в процессе ферментации. На производство аминокислот влияет данный источник углерода и определенные условия добавок, такие как ограничение биотина.

Для получения инокулята использовали культуральную среду комплекса триптона (YT), дрожжевой экстракт и минимально модифицированные среды CGXII..

Для выращивания рекомендуются температуры 30 ° C и pH 7,4 - 7,5. Источники углерода, а также вещества, которые будут использоваться для обогащения урожая, будут зависеть от результатов, которые вы хотите получить.

Например, было обнаружено, что глюкоза, сульфат аммония, сульфат магния и дикалийфосфат оказывают значительное влияние на выработку сукцината..

Для получения высокой концентрации L-лизина культуральная среда должна содержать глюкозу, сульфат аммония, карбонат кальция, бактоказаминовую кислоту, гидрохлорид тиамина, D-биотин, дигидрофосфат калия, гептагидрат сульфата магния, гептагидрат сульфата железа. и тетрагидрат хлорида марганца.

патогенез

Хотя большинство бактерий, принадлежащих к семейству Corynebacteriaceae, являются патогенными, некоторые из них, включая C. glutamicum, Они безобидны. Последние, известные как non-diphtheria corinebacteria (CND), являются комменсальными или сапрофитными, которые могут присутствовать у людей, животных и почвы..

Некоторые CND, а C. glutamicum и C. feeiciens, используются в производстве незаменимых аминокислот и витаминов.

Использование в биотехнологии

Геном C. glutamicum он относительно стабилен, быстро растет и не выделяет внеклеточную протеазу. В дополнение к этому он не является патогенным, не образует спор и имеет относительно небольшие требования к росту.

Эти характеристики и тот факт, что он производит ферменты и другие полезные соединения, позволили этой бактерии называться «рабочей лошадкой» в биотехнологии..

Производство аминокислот

Первый продукт обнаружил, что было известно, что он может быть биосинтезирован C. glutamicum Это был глутамат. Глутамат является незаменимой аминокислотой, присутствующей примерно в 90% синапсов мозга.

Вмешивается в передачу информации между нейронами центральной нервной системы, а также в формирование и восстановление памяти.

Лизин, незаменимая аминокислота для человека и часть белков, синтезируемых живыми существами, также производится C. glutamicum.

Другие аминокислоты, полученные из этой бактерии, включают треонин, изолейцин и серин. Треонин используется в основном для предотвращения появления герпеса.

Серин помогает в выработке антител и иммуноглобулина. Изолейцин, в свою очередь, участвует в синтезе белков и в выработке энергии при выполнении физических упражнений..

Другие продукты и приложения

пантотенат

Это наиболее активная форма витамина В5 (пантотеновая кислота), так как пантотенат кальция используется в качестве добавки в рационе. Витамин В5 необходим для синтеза углеводов, липидов и белков..

Органические кислоты

Среди других, C. glutamicum производит лактат и сукцинат. Лактат имеет множество применений, таких как смягчитель, регулятор кислотности пищи, дубление кож, слабительное, среди других.  

Сукцинат, со своей стороны, используется для производства лаков, красителей, парфюмерии, пищевых добавок, лекарств и для производства биоразлагаемых пластиков..

спирты

Поскольку он сбраживает сахара, он способен производить спирты, такие как этанол и изобутанол. По этой причине существуют испытания для синтеза этанола в культурах  C. glutamicum из отходов, поступающих из сахарного тростника. Целью этих испытаний является достижение промышленного производства биотоплива.

Ксилит, полиспирт или сахарный спирт, используется в качестве подсластителя для диабетиков, потому что он не повышает уровень сахара в крови.

биоремедиации

C. glutamicum Он содержит два оперона в своем геноме, называемых ars1 и ars2, которые устойчивы к мышьяку. Есть исследования в разработке с целью в конечном итоге использовать эти бактерии для поглощения мышьяка из окружающей среды.

Биоразлагаемые пластики

В дополнение к сукцинату, органической кислоте, естественным образом вырабатываемой бактериями, полезной для производства биоразлагаемых пластиков, существует еще одно возможное соединение, которое можно использовать для этих целей..

Это соединение представляет собой сложный полиэфир, называемый поли (3-гидроксибутират) (P (3HB)). P (3HB) не производится естественным путем  C. glutamicum. Тем не менее, генные инженеры продвинулись в исследованиях по созданию в бактерии путем генетических манипуляций биосинтетического пути, позволяющего производить его..

ссылки

  1. С. Абэ, К.-И. Такаяма, С. Киношита (1967). Таксономические исследования бактерий, продуцирующих глутаминовую кислоту. Журнал общей и прикладной микробиологии.
  2. JY Ли Я.-А. На, Э. Ким, Х.-С. Ли, П. Ким (2016). Актинобактерия Corynebacterium glutamicum, Промышленная рабочая лошадка. Журнал микробиологии и биотехнологии.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Расшифровка адаптации Corynebacterium glutamicum при переходе от аэробиоза через микроаэробиоз к анаэробиозу. гены.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Биологическое производство органических кислот с Corynebacterium glutamicum. биотехнология.
  5. М. Вачи (2013). Экспортеры аминокислот в Corynebacterium glutamicum. В кн .: Х. Юкава, М. Инуи (ред.) Corynebacterium glutamicum биология и биотехнология.
  6. Corynebacterium glutamicum. В википедии. Получено 25 сентября 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. В микробе вики. Получено 25 сентября 2018 г. с сайта microbewiki.kenyon.edu.