CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ĪPAŠĪBAS, MORFOLOĢIJA, KULTŪRA - BIOLOĢIJA - 2025

Corynebacterium glutamicum ir grampozitīva, fakultatīva anaeroba, stieņa formas baktērija, kas atrodas augsnē. Tas nav ne sporu veidojošs, ne patogēns. Kopā ar pārējām Corynebacteriaceae un Mycobacteriaceae un Nocardiaceae dzimtas baktērijām tā ir daļa no grupas, kas pazīstama kā CMN grupa. Šajā grupā ietilpst daudzas medicīniski un veterināri nozīmīgas baktērijas.

Baktēriju C. glutamicum plaši izmanto rūpniecībā aminoskābju ražošanai. Šīs baktērijas izmantošana rūpnieciskajā ražošanā ir meklējama vairāk nekā 40 gadus.

Corynebacterium glutamicum. Fotoattēls: AJC1 Flickr. Uzņemts un rediģēts no https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Šo baktēriju, ieskaitot mononātrija glutamātu un L-lizīnu, saražoto aminoskābju daudzums šobrīd pārsniedz 100 tonnas gadā.

Vispārīgais raksturojums

Šīs baktērijas fermentācijas procesā sadala ogļhidrātus. Aminoskābes ražošanu ietekmē dotais oglekļa avots un daži papildināšanas apstākļi, piemēram, biotīna ierobežojums.

Sējmateriāla iegūšanai izmantoti triptona kompleksu (YT) barotnes, rauga ekstrakts un modificētas minimālās barotnes CGXII.

Audzēšanai ieteicama temperatūra 30 ° C un pH no 7,4 līdz 7,5. Oglekļa avoti, kā arī vielas, kuras paredzēts izmantot ražas bagātināšanai, būs atkarīgi no iegūtajiem rezultātiem.

Piemēram, ir konstatēts, ka glikoze, amonija sulfāts, magnija sulfāts un dikālija fosfāts ievērojami ietekmē sukcinātu ražošanu.

Lai iegūtu augstu L-lizīna koncentrāciju, barotnei jābūt ar glikozi, amonija sulfātu, kalcija karbonātu, baktokazamino skābi, tiamīna hidrohlorīdu, D-biotīnu, kālija dihidrogēnfosfātu, magnija sulfāta heptahidrātu, melnā sulfāta heptahidrātu. un mangāna hlorīda tetrahidrāts.

Corynebacterium glutamicum, Carlos Barreiro foto. Uzņemts un rediģēts vietnē http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogēnija

Lai gan lielākā daļa baktēriju, kas pieder Corynebacteriaceae ģimenei, ir patogēnas, dažas no tām, ieskaitot C. glutamicum, ir nekaitīgas. Pēdējās, kas pazīstamas kā difterijas kornebaktērijas (CND), ir kommensāļi vai saprofīti, kas var atrasties cilvēkiem, dzīvniekiem un augsnei.

Daži CND, piemēram, C. glutamicum un C. feeiciens, tiek izmantoti neaizstājamo aminoskābju un vitamīnu ražošanā.

Izmantošana biotehnoloģijā

C. glutamicum genoms ir salīdzinoši stabils, strauji aug un neizdala ārpusšūnu proteāzi. Turklāt tas nav patogēns, neveido sporas un tam ir relatīvi zemas augšanas prasības.

Šīs īpašības un fakts, ka tā ražo fermentus un citus noderīgus savienojumus, ļāva šo baktēriju saukt par “darba zirgu” biotehnoloģijā.

Aminoskābju ražošana

Pirmais produkts, kuru atzina par biosintezētu C. glutamicum, bija glutamāts. Glutamāts ir nebūtiska aminoskābe, kas atrodas apmēram 90% smadzeņu sinapses.

Tas ir iesaistīts informācijas nodošanā starp centrālās nervu sistēmas neironiem un atmiņas veidošanā un atjaunošanā.

Lizīnu, būtisku aminoskābi cilvēkiem un daļu no olbaltumvielām, ko sintezē dzīvās būtnes, ražo arī C. glutamicum.

Citas aminoskābes, kas iegūtas no šīm baktērijām, ietver treonīnu, izoleicīnu un serīnu. Treonīns galvenokārt tiek izmantots, lai novērstu herpes parādīšanos.

Serīns palīdz antivielu un imūnglobulīna ražošanā. Savukārt izoleicīns ir iesaistīts olbaltumvielu sintēzē un enerģijas ražošanā fizisko vingrinājumu laikā.

Citi produkti un lietojumi

Pantotenāts

Tā ir visaktīvākā B5 vitamīna (pantotēnskābes) forma, jo kalcija pantotenātu lieto kā papildinājumu uzturā. B5 vitamīns ir būtisks ogļhidrātu, lipīdu un olbaltumvielu sintēzē.

Organiskās skābes

Cita starpā C. glutamicum ražo laktātu un sukcinātu. Laktātam ir daudz dažādu pielietojumu, piemēram, auduma mīkstinātājs, pārtikas skābuma regulators, ādas miecēšana, tīrīšanas līdzeklis.

Savukārt sukcināts tiek izmantots laku, krāsvielu, smaržu, pārtikas piedevu, zāļu ražošanai un bioloģiski noārdāmas plastmasas ražošanai.

Alkoholi

Tā kā tas raudzē cukurus, tas spēj ražot spirtus, piemēram, etanolu un izobutanolu. Šī iemesla dēļ ir veikti izmēģinājumi etanola sintēzei C. glutamicum kultūrās no cukurniedru atkritumiem. Šo izmēģinājumu mērķis ir panākt biodegvielu rūpniecisko ražošanu.

Ksilīts, poliols vai cukura spirts, tiek izmantots kā saldinātājs diabēta slimniekiem, jo ​​tas nepaaugstina cukura līmeni asinīs.

Bioremediācija

C. glutamicum savā genomā satur divus operonus, kurus sauc par ars1 un ars2 un kuri ir izturīgi pret arsēnu. Notiek pētījumu veikšana ar mērķi šo baktēriju galu galā izmantot, lai absorbētu arsēnu no apkārtējās vides.

Bioloģiski noārdāma plastmasa

Papildus sukcinātam, organiskai skābei, ko dabiski ražo baktērijas un kas ir noderīga bioloģiski noārdāmas plastmasas ražošanai, ir arī vēl viens savienojums, ko var izmantot šiem mērķiem.

Šis savienojums ir poliesteris, ko sauc par poli (3-hidroksibutirātu) (P (3HB)). P (3HB) dabiski neražo C. glutamicum. Tomēr gēnu inženieri ir veikuši pētījumus, lai baktērijās ar ģenētiskām manipulācijām izveidotu biosintēzes ceļu, kas ļauj to ražot.

Atsauces

1. S. Ābe, K.-I. Takajama, S. Kinoshita (1967). Taksonomijas pētījumi ar glutamīnskābi producējošām baktērijām. Vispārējās un lietišķās mikrobioloģijas žurnāls.
2. J.-Y. Lī, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lī, P. Kims (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, rūpniecības zirgs. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas žurnāls.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Corynebacterium glutamicum adaptācijas atšifrēšana pārejā no aerobiozes caur mikroaerobiozi uz anaerobiozi. Gēni
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Organisko skābju bioloģiska ražošana ar Corynebacterium glutamicum. Biotehnoloģija.
5. M. Wachi (2013). Corynebacterium glutamicum aminoskābju eksportētāji. In: H. Jukāwa, M. Inui (Red.) Corynebacterium glutamicum bioloģija un biotehnoloģija.
6. Corynebacterium glutamicum. Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 25. septembrī no vietnes en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Vietnē Mikrobi. Iegūts 2018. gada 25. septembrī no vietnes microbewiki.kenyon.edu.