CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: KJENNETEGN, MORFOLOGI, KULTUR - BIOLOGI - 2026

Corynebacterium glutamicum er en gram-positiv, fakultativ anaerob, stavformet bakterie til stede i jordsmonn. Den er verken sporedannende eller sykdomsfremkallende. Sammen med resten av Corynebacteriaceae og bakteriene fra familiene Mycobacteriaceae og Nocardiaceae, er det en del av gruppen kjent som CMN-gruppen. Denne gruppen inkluderer mange bakterier av medisinsk og veterinær betydning.

Bakterien C. glutamicum er mye brukt i industrien for produksjon av aminosyrer. Bruken av denne bakterien til industriell produksjon går mer enn 40 år tilbake.

Corynebacterium glutamicum. Foto av AJC1 Flickr. Tatt og redigert fra https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Mengden aminosyrer produsert av disse bakteriene, inkludert monosodium glutamat og L-lysin, overstiger for tiden 100 tonn per år.

Generelle egenskaper

Disse bakteriene bryter ned karbohydrater gjennom gjæringsprosessen. Aminosyreproduksjon påvirkes av den gitte karbonkilde og av visse tilskuddsbetingelser som biotinbegrensning.

For å oppnå inokulene er kulturmedier av trypton-komplekser (YT), gjærekstrakt og modifiserte minimale medier av CGXII blitt brukt.

For dyrking anbefales temperaturer på 30 ° C og en pH på 7,4 - 7,5. Karbonkildene, så vel som stoffene som skal brukes til å berike avlingen, vil avhenge av resultatene som skal oppnås.

For eksempel har glukose, ammoniumsulfat, magnesiumsulfat og dipotassiumfosfat vist seg å ha en betydelig innflytelse på suksinatproduksjonen.

For å oppnå en høy konsentrasjon av L-lysin, må dyrkningsmediet ha glukose, ammoniumsulfat, kalsiumkarbonat, bactocasaminosyre, tiaminhydroklorid, D-biotin, kaliumdihydrogenfosfat, magnesiumsulfatheptahydrat, jernholdig sulfatheptahydrat og mangankloridtetrahydrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto av Carlos Barreiro. Tatt og redigert fra http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Pathogeny

Selv om de fleste bakterier som tilhører Corynebacteriaceae-familien er sykdomsfremkallende, er noen av dem, inkludert C. glutamicum, ufarlige. Sistnevnte, kjent som ikke-difteriakynebakterier (CND), er kommensaler eller saprofytter som kan være til stede i mennesker, dyr og jord.

Noen CND-er, som C. glutamicum og C. feeiciens, brukes i produksjonen av essensielle aminosyrer og vitaminer.

Bruksområder innen bioteknologi

Genet til C. glutamicum er relativt stabilt, vokser raskt og utskiller ikke ekstracellulær protease. Videre er den ikke-patogen, danner ikke sporer og har relativt lave vekstbehov.

Disse egenskapene, og det faktum at den produserer enzymer og andre nyttige forbindelser, har gjort at denne bakterien kan kalles en "arbeidshest" i bioteknologi.

Produksjon av aminosyrer

Det første produktet som ble kjent som kjent å være biosyntetisert av C. glutamicum, var glutamat. Glutamat er en ikke-essensiell aminosyre som er til stede i omtrent 90% av synapser i hjernen.

Det er involvert i overføring av informasjon mellom nevronene i sentralnervesystemet og i dannelse og gjenoppretting av minne.

Lysin, en essensiell aminosyre for mennesker og en del av proteinene som er syntetisert av levende vesener, produseres også av C. glutamicum.

Andre aminosyrer oppnådd fra denne bakterien inkluderer treonin, isoleucin og serin. Threonine brukes hovedsakelig for å forhindre utseende av herpes.

Serine hjelper i produksjonen av antistoffer og immunoglobulin. Isoleucine er på sin side involvert i proteinsyntese og energiproduksjon under fysisk trening.

Andre produkter og applikasjoner

pantothenate

Det er den mest aktive formen for vitamin B5 (pantotensyre), da kalsiumpantotenat brukes som et supplement i dietter. Vitamin B5 er viktig i syntesen av karbohydrater, lipider og proteiner.

Organiske syrer

Blant andre produserer C. glutamicum laktat og succinat. Laktat har flere bruksområder, for eksempel tøymykner, regulering av matsyrer, lærbruning, reningsmiddel, blant andre.

Succinat brukes på sin side til fremstilling av lakk, fargestoffer, parfymer, tilsetningsstoffer, medisiner og til fremstilling av biologisk nedbrytbar plast.

alkoholer

Fordi det gjærer sukker, er det i stand til å produsere alkoholer, for eksempel etanol og isobutanol. Av denne grunn er det forsøk for syntese av etanol i C. glutamicum avlinger fra sukkerrøravfall. Målet med disse forsøkene er å oppnå industriell produksjon av biodrivstoff.

Xylitol, en polyol eller sukkeralkohol, brukes som et søtningsmiddel for diabetikere siden det ikke øker blodsukkernivået.

bioremediation

C. glutamicum inneholder to operoner i genomet sitt, kalt ars1 og ars2, som er resistente mot arsen. Det pågår studier med det formål å til slutt bruke denne bakterien til å absorbere arsen fra miljøet.

Bionedbrytbar plast

I tillegg til succinat, en organisk syre produsert naturlig av bakterier, nyttig for produksjon av biologisk nedbrytbar plast, er det en annen mulig forbindelse som kan brukes til disse formålene.

Denne forbindelsen er en polyester kalt poly (3-hydroksybutyrat) (P (3HB)). P (3HB) produseres ikke naturlig av C. glutamicum. Imidlertid har genetiske ingeniører gjennomført studier for å skape bakterier, ved genetisk manipulasjon, en biosyntetisk vei som gjør det mulig å produsere den.

referanser

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomiske studier på glutaminsyreproduserende bakterier. Journal of General and Applied Microbiology.
2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, en industriell arbeidshest. Journal of Microbiology and Biotechnology.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Å dechiffrere tilpasningen av Corynebacterium glutamicum i overgang fra aerobiose via mikroaerobiose til anaerobiose. gener
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Biobasert produksjon av organiske syrer med Corynebacterium glutamicum. Bioteknologi.
5. M. Wachi (2013). Aminosyrereksportører i Corynebacterium glutamicum. I: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi og bioteknologi.
6. Corynebacterium glutamicum. På Wikipedia. Hentet 25. september 2018 fra en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. På Microbe Wiki. Hentet 25. september 2018 fra microbewiki.kenyon.edu.