CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГИЯ, КУЛТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

Corynebacterium glutamicum е грам-положителна, факултативна анаеробна бактерия във формата на пръчки, присъстваща в почвата. Той не е нито спорообразуващ, нито патогенен. Наред с останалата част от Corynebacteriaceae и бактериите от семействата Mycobacteriaceae и Nocardiaceae, тя е част от групата, известна като CMN група. Тази група включва много бактерии от медицинско и ветеринарно значение.

Бактерията C. glutamicum е широко използвана в промишлеността за производството на аминокиселини. Използването на тази бактерия за промишлено производство датира от повече от 40 години.

Corynebacterium glutamicum. Снимка от AJC1 Flickr. Взето и редактирано от

Количеството аминокиселини, произведени от тези бактерии, включително мононатриев глутамат и L-лизин, в момента надвишава 100 тона годишно.

Основни характеристики

Тези бактерии разграждат въглехидратите чрез процеса на ферментация. Производството на аминокиселини се влияе от дадения източник на въглерод и от определени условия на допълване, като ограничаване на биотин.

За получаване на инокулата са използвани културални среди на триптонови комплекси (YT), дрожжев екстракт и модифицирана CGXII минимална среда.

За отглеждане се препоръчват температури от 30 ° C и pH 7,4 - 7,5. Източниците на въглерод, както и веществата, които ще се използват за обогатяване на реколтата, ще зависят от резултатите, които ще бъдат получени.

Например, глюкозата, амониевият сулфат, магнезиевият сулфат и дикалиевият фосфат оказват значително влияние върху производството на сукцинат.

За да се получи висока концентрация на L-лизин, хранителната среда трябва да съдържа глюкоза, амониев сулфат, калциев карбонат, бактоказамино киселина, тиамин хидрохлорид, D-биотин, калиев дихидроген фосфат, магнезиев сулфат хептахидрат, железен сулфат хептахидрат и манганов хлорид тетрахидрат.

Corynebacterium glutamicum, Снимка от Карлос Барейро. Взето и редактирано от

Pathogeny

Въпреки че повечето бактерии, принадлежащи към семейство Corynebacteriaceae, са патогенни, някои от тях, включително C. glutamicum, са безвредни. Последните, известни като недифтерийни коринебактерии (CND), са commensals или сапрофити, които могат да присъстват при хора, животни и почвата.

Някои CND, като C. glutamicum и C. feeiciens, се използват при производството на незаменими аминокиселини и витамини.

Използва се в биотехнологиите

Геномът на C. glutamicum е относително стабилен, расте бързо и не отделя извънклетъчна протеаза. Освен това, той е непатогенен, не образува спори и има относително ниски изисквания за растеж.

Тези характеристики и фактът, че произвежда ензими и други полезни съединения, позволиха тази бактерия да бъде наречена „работна кон“ в биотехнологиите.

Производство на аминокиселини

Първият продукт, за който се установи, че е биосинтезиран от C. glutamicum, е глутамат. Глутаматът е несъществена аминокиселина, присъстваща в около 90% от синапсите в мозъка.

Той участва в предаването на информация между невроните на централната нервна система и във формирането и възстановяването на паметта.

Лизин, основна аминокиселина за хората и част от протеините, синтезирани от живите същества, също се произвежда от C. glutamicum.

Други аминокиселини, получени от тази бактерия, включват треонин, изолевцин и серин. Треонин се използва главно за предотвратяване на появата на херпес.

Серинът помага при производството на антитела и имуноглобулин. Изолевцинът от своя страна участва в синтеза на протеини и производството на енергия по време на физически упражнения.

Други продукти и приложения

пантотенат

Той е най-активната форма на витамин В5 (пантотенова киселина), тъй като калциевият пантотенат се използва като добавка при диети. Витамин В5 е от съществено значение за синтеза на въглехидрати, липиди и протеини.

Органични киселини

Наред с други, C. glutamicum произвежда лактат и сукцинат. Лактатът има многобройни приложения, като омекотител за тъкани, регулатор на киселинността на храната, дъбене на кожа, протриване, и други.

Сукцинатът от своя страна се използва за производство на лакове, оцветители, парфюми, хранителни добавки, лекарства и за производството на биоразградими пластмаси.

Алкохоли

Тъй като ферментира захари, той е способен да произвежда алкохоли, като етанол и изобутанол. Поради тази причина се провеждат опити за синтеза на етанол в култури C. glutamicum от отпадъци от захарна тръстика. Целта на тези опити е постигане на промишлено производство на биогорива.

Ксилитолът, полиолът или захарният алкохол се използва като подсладител за диабетици, тъй като не повишава нивата на кръвната захар.

Биолечение

C. glutamicum съдържа два оперона в своя геном, наречени ars1 и ars2, които са устойчиви на арсен. В ход са проучвания с цел евентуално използване на тази бактерия за абсорбиране на арсен от околната среда.

Биоразградими пластмаси

Освен сукцинат, органична киселина, произведена по естествен начин от бактерии, полезна за производството на биоразградими пластмаси, има и друго възможно съединение, което може да се използва за тези цели.

Това съединение е полиестер, наречен поли (3-хидроксибутират) (P (3HB)). P (3HB) не се произвежда естествено от C. glutamicum. Въпреки това, генетичните инженери са извършили проучвания, за да създадат в бактериите чрез генетична манипулация биосинтетичен път, който позволява да се произвежда.

Препратки

1. S. Abe, K.-I. Такаяма, С. Киношита (1967). Таксономични изследвания върху бактериите, произвеждащи глутаминова киселина. Списанието за обща и приложна микробиология.
2. J.-Y. Лий, Y.-A. Na, Е. Ким, H.-S. Лий, П. Ким (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, индустриален работен кон. Списание за микробиология и биотехнология.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Дешифриране на адаптацията на Corynebacterium glutamicum в преход от аеробиоза през микроаеробиоза към анаеробиоза. Гените
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Производство на органични киселини на биологична основа с Corynebacterium glutamicum. Биотехнология.
5. М. Wachi (2013). Износители на аминокиселини в Corynebacterium glutamicum. В: H. Yukawa, M. Inui (ред.) Corynebacterium glutamicum биология и биотехнология.
6. Corynebacterium glutamicum. В Уикипедия. Произведено на 25 септември 2018 г. от en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. В Microbe Wiki. Получено на 25 септември 2018 г. от microbewiki.kenyon.edu.