Corynebacterium glutamicum kenmerken, taxonomie, morfologie, cultuur



Corynebacterium glutamicum is een bacterie in de vorm van bacillus, grampositieve, facultatieve anaerobe en aanwezig in de bodem. Het vormt geen sporen noch is het pathogeen. Samen met de rest van de Corynebacteriaceae en bacteriën familie Mycobacteriaceae nocardiaceae en behoort tot de groep die als de CMN groep. Deze groep omvat veel bacteriën van medische en veterinaire betekenis.

De bacterie C. glutamicum Het wordt veel gebruikt in de industrie voor de productie van aminozuren. Het gebruik van deze bacterie voor industriële productie dateert al meer dan 40 jaar. 

De hoeveelheid aminozuren geproduceerd door deze bacteriën, waaronder monosodium glutamaat en L-lysine, bedraagt ​​momenteel meer dan 100 ton per jaar.

index

  • 1 Algemene kenmerken
  • 2 Taxonomie
  • 3 Morfologie
  • 4 Teelt
  • 5 Pathogenese
  • 6 Toepassingen in de biotechnologie
    • 6.1 Productie van aminozuren
    • 6.2 Andere producten en toepassingen
  • 7 Referenties

Algemene kenmerken

-Corynebacterium glutamicum is een niet-pathogene Gram-positieve bacterie.

-Produceert geen sporen.

-Bevat catalase.

-Ontleedt koolhydraten door zijn fermenterende metabolisme.

-Het is in staat om aminozuren zoals serine, glutamaat en lysine te synthetiseren.

taxonomie

De soort C. glutamicum Het werd voor het eerst ontdekt in Japan en beschreven door Kinoshita en medewerkers in 1958, onder de naam Micrococcus glutamicus. Later (1967) verplaatsten Abe en medewerkers het in het genre Corynebacterium.

De bacteriën van het geslacht Corynebacterium ze zijn taxonomisch gelokaliseerd in de onderorde Corynebacterineae. Deze suborder behoort weer tot de orde Actinomycetales, klasse Actinobacteria.

De suborde Corynebacterineae omvat de families Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae en Nocardiaceae genoemd als de CMN-groep. Corynebacterium behoort tot de eerste van deze families.

morfologie

De bacterie heeft de vorm van een staaf met gezwollen uiteinden in de vorm van een hamer of knuppel. Het heeft een chromosoom en een cirkelvormig plasmidium. Het genoom bestaat uit 3.314.179 nucleotiden.

De celwand bestaat onder andere substanties, een peptidoglycaanlaag, kortketenige mycolzuren, meso-diaminopimélicos zuren en polymeren arabino galactan.

teelt

Corynebacterium glutamicum gebruikt een breed scala aan substraten, waaronder suikers, organische zuren en alcoholen, voor de groei en de productie van aminozuren.

Deze bacterie breekt koolhydraten af ​​door het fermentatieproces. De productie van aminozuren wordt beïnvloed door de gegeven koolstofbron en door bepaalde condities van supplementen zoals de beperking van biotine.

Voor het verkrijgen van inocula werden kweekmedia van trypton-complex (YT), gistextract en minimaal gemodificeerd CGXII-medium gebruikt..

Voor kweken worden temperaturen van 30 ° C en een pH van 7,4 - 7,5 aanbevolen. De koolstofbronnen, evenals de stoffen die zullen worden gebruikt om het gewas te verrijken, zullen afhangen van de resultaten die u wilt verkrijgen.

Zo is gebleken dat glucose, ammoniumsulfaat, magnesiumsulfaat en dikaliumfosfaat hebben een significante invloed op de productie van succinaat.

Om een ​​hoge concentratie van L-lysine te verkrijgen, moet het kweekmedium glucose, ammoniumsulfaat, calciumcarbonaat, bactocasaminoácido, thiamine hydrochloride, D-biotine, kaliumdiwaterstoffosfaat, heptahydraat magnesiumsulfaat, ijzersulfaat heptahydraat hebben en mangaanchloride tetrahydraat.

pathogenie

Hoewel de meeste bacteriën die tot de Corynebacteriaceae-familie behoren pathogeen zijn, zijn er ook enkele C. glutamicum, Ze zijn onschadelijk. De laatste, bekend als niet-difterie corinebacteria (CND), zijn commensaal of saprofytisch en kunnen aanwezig zijn in mensen, dieren en de bodem..

Sommige CND, zoals C. glutamicum en C. feeiciens, worden gebruikt bij de productie van essentiële aminozuren en vitaminen.

Gebruik in de biotechnologie

Het genoom van C. glutamicum het is relatief stabiel, groeit snel en scheidt geen extracellulair protease af. Daarnaast is het niet pathogeen, vormt het geen sporen en heeft het relatief weinig groei-eisen.

Deze eigenschappen, en het feit dat het enzymen en andere nuttige verbindingen produceert, hebben deze bacterie in de biotechnologie een "werkpaard" genoemd..

Productie van aminozuren

Het eerste product ontdekte dat het bekend was dat het zou kunnen worden gebiosynthetiseerd door C. glutamicum Het was glutamaat. Glutamaat is een niet-essentieel aminozuur dat aanwezig is in ongeveer 90% van hersensynapsen.

Interventies bij de overdracht van informatie tussen de neuronen van het centrale zenuwstelsel en bij de vorming en het herstel van het geheugen.

Lysine, een essentieel aminozuur voor de mens en een deel van de door levende wezens gesynthetiseerde eiwitten, wordt ook geproduceerd door C. glutamicum.

Andere aminozuren verkregen uit deze bacterie omvatten threonine, isoleucine en serine. Threonine wordt hoofdzakelijk gebruikt om herpes te voorkomen.

Serine helpt bij de aanmaak van antilichamen en immunoglobuline. Isoleucine is op zijn beurt betrokken bij de synthese van eiwitten en bij de productie van energie tijdens het beoefenen van lichamelijke oefeningen.

Andere producten en toepassingen

pantothenaat

Het is de meest actieve vorm van vitamine B5 (pantotheenzuur), omdat calciumpantothenaat wordt gebruikt als supplement in diëten. Vitamine B5 is essentieel in de synthese van koolhydraten, lipiden en eiwitten.

Organische zuren

Onder andere, C. glutamicum produceert lactaat en succinaat. Lactaat heeft meerdere toepassingen, zoals ontharder, regulator van voedselzuurgraad, bruinen van huiden, zuiverend, onder andere.  

Het succinaat, van zijn kant, wordt gebruikt voor de productie van lakken, kleurstoffen, parfums, levensmiddelenadditieven, geneesmiddelen en voor de vervaardiging van biologisch afbreekbare kunststoffen.

alcoholen

Omdat het suikers fermenteert, is het in staat om alcoholen te produceren, zoals ethanol en isobutanol. Om deze reden zijn er proeven voor de synthese van ethanol in culturen van  C. glutamicum van afval afkomstig van suikerriet. Het doel van deze proeven is om de industriële productie van biobrandstoffen te realiseren.

Xylitol, een polyalcohol of suikeralcohol, wordt gebruikt als zoetstof voor diabetici omdat het de bloedsuikerspiegel niet verhoogt.

bioremediatie

C. glutamicum Het bevat twee operons in zijn genoom, ars1 en ars2, die resistent zijn tegen arseen. Er zijn studies in ontwikkeling met het doel deze bacteriën uiteindelijk te gebruiken om arseen uit de omgeving te absorberen.

Biologisch afbreekbare kunststoffen

Naast succinaat, organisch zuur dat van nature door de bacteriën wordt geproduceerd, nuttig voor de productie van biologisch afbreekbare kunststoffen, is er nog een andere mogelijke verbinding die voor deze doeleinden kan worden gebruikt.

Deze verbinding is een polyester die poly (3-hydroxybutyraat) wordt genoemd (P (3HB)). P (3HB) wordt niet op natuurlijke wijze geproduceerd door  C. glutamicum. Echter, genetische ingenieurs hebben geavanceerde studies om in de bacterie, door genetische manipulatie, een biosynthetisch pad te creëren waardoor het geproduceerd kan worden.

referenties

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taxonomisch onderzoek van glutaminezuurproducerende bacteriën. The Journal of General and Applied Microbiology.
  2. JY Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). De actinobacterium Corynebacterium glutamicum, een industrieel werkpaard. Journal of Microbiology and Biotechnology.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Ontcijfering van de aanpassing van Corynebacterium glutamicum in transitie van aerobiose via microaerobiosis naar anaerobiose. genen.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Biologische productie van organische zuren met Corynebacterium glutamicum. biotechnologie.
  5. M. Wachi (2013). Aminozuren exporteurs in Corynebacterium glutamicum. In: H. Yukawa, M. Inui (red.) Corynebacterium glutamicum biologie en biotechnologie.
  6. Corynebacterium glutamicum. In Wikipedia. Opgehaald op 25 september 2018 van en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. In Microbe Wiki. Opgehaald op 25 september 2018 van microbewiki.kenyon.edu.