CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: CARACTERISTICI, MORFOLOGIE, CULTURĂ - BIOLOGIE - 2025

Corynebacterium glutamicum este o bacterie gram-pozitivă, anaerobă facultativă, în formă de tijă, prezentă în sol. Nu este nici formator de spori, nici patogen. Alături de restul Corynebacteriaceae și bacteriile din familiile Mycobacteriaceae și Nocardiaceae, face parte din grupul cunoscut sub numele de grupul CMN. Acest grup include multe bacterii de importanță medicală și veterinară.

Bacteria C. glutamicum este utilizată pe scară largă în industrie pentru producerea de aminoacizi. Utilizarea acestei bacterii pentru producția industrială datează de peste 40 de ani.

Corynebacterium glutamicum. Fotografie de AJC1 Flickr. Luate și editate de la https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Cantitatea de aminoacizi produși de aceste bacterii, inclusiv glutamatul monosodic și L-lizina, depășesc în prezent 100 de tone pe an.

Caracteristici generale

Aceste bacterii descompun carbohidrații prin procesul de fermentare. Producția de aminoacizi este influențată de sursa dată de carbon și de anumite condiții de suplimentare, cum ar fi limitarea biotinei.

Pentru a obține inocula, mediul de cultură al complexelor de triptonă (YT), extract de drojdie și mediu minim modificat de CGXII au fost utilizate.

Pentru cultivare, se recomandă temperaturi de 30 ° C și un pH de 7,4 - 7,5. Sursele de carbon, precum și substanțele care vor fi utilizate pentru îmbogățirea culturii, vor depinde de rezultatele care vor fi obținute.

De exemplu, s-a descoperit că glucoza, sulfatul de amoniu, sulfatul de magneziu și fosfatul de dipotasiu au o influență semnificativă asupra producției de succinat.

Pentru a obține o concentrație mare de L-lizină, mediul de cultură trebuie să aibă glucoză, sulfat de amoniu, carbonat de calciu, acid bactocasamino, clorhidrat de tiamină, D-biotină, fosfat de potasiu dihidrogen, sulfat de magneziu heptahidrat, sulfat feros heptahidrat și tetrahidrat de clorură de mangan.

Corynebacterium glutamicum, Foto de Carlos Barreiro. Preluat și editat de pe http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

patogenia

Deși majoritatea bacteriilor aparținând familiei Corynebacteriaceae sunt patogene, unele dintre ele, inclusiv C. glutamicum, sunt inofensive. Acestea din urmă, cunoscute sub numele de corynebacteria non-difterică (CND), sunt comensale sau saprofite care pot fi prezente la om, animale și sol.

Unele CND, cum ar fi C. glutamicum și C. feeiciens, sunt utilizate în producția de aminoacizi esențiali și vitamine.

Utilizări în biotehnologie

Genomul C. glutamicum este relativ stabil, crește rapid și nu secretă protează extracelulară. Mai mult, nu este patogenă, nu formează spori și are cerințe de creștere relativ scăzute.

Aceste caracteristici, precum și faptul că produce enzime și alți compuși utili, au permis ca această bacterie să fie numită „punct de lucru” în biotehnologie.

Producția de aminoacizi

Primul produs a descoperit că este cunoscut a fi biosintetizat de C. glutamicum a fost glutamatul. Glutamatul este un aminoacid neesențial prezent în aproximativ 90% din sinapsele din creier.

Este implicat în transmiterea informațiilor între neuronii sistemului nervos central și în formarea și recuperarea memoriei.

Lizina, un aminoacid esențial pentru om și parte a proteinelor sintetizate de ființele vii, este de asemenea produsă de C. glutamicum.

Alți aminoacizi obținuți din această bacterie includ treonina, izoleucina și serina. Treonina este utilizată în principal pentru a preveni apariția herpesului.

Serina ajută la producerea de anticorpi și imunoglobulină. Izoleucina, din partea sa, este implicată în sinteza proteinelor și producerea de energie în timpul exercițiului fizic.

Alte produse și aplicații

pantotenat

Este cea mai activă formă de vitamina B5 (acid pantotenic), deoarece pantotenatul de calciu este utilizat ca supliment în dietele. Vitamina B5 este esențială în sinteza carbohidraților, lipidelor și proteinelor.

Acizi organici

Printre altele, C. glutamicum produce lactat și succinat. Lactatul are mai multe aplicații, cum ar fi îndulcitorul de țesături, regulatorul de aciditate alimentară, bronzarea pielii, purgativ, printre altele.

Succinatul, din partea sa, este utilizat pentru producerea de lacuri, coloranți, parfumuri, aditivi alimentari, medicamente și pentru fabricarea materialelor plastice biodegradabile.

alcooli

Deoarece fermentează zaharurile, este capabil să producă alcooli, cum ar fi etanolul și izobutanolul. Din acest motiv, există studii pentru sinteza etanolului în culturile de C. glutamicum din deșeurile de trestie de zahăr. Obiectivul acestor studii este de a realiza producția industrială de biocombustibili.

Xylitol, un poliol sau alcool zahăr, este utilizat ca îndulcitor pentru diabetici, deoarece nu crește nivelul de zahăr din sânge.

Bioremediere

C. glutamicum conține doi operoni în genomul său, numiți ars1 și ars2, care sunt rezistenți la arsen. Există studii în derulare cu scopul de a utiliza în cele din urmă această bacterie pentru a absorbi arsenul din mediu.

Materiale plastice biodegradabile

În afară de succinat, acid organic produs în mod natural de bacterii, util pentru producerea de materiale plastice biodegradabile, există un alt compus posibil care poate fi utilizat în aceste scopuri.

Acest compus este un poliester numit poli (3-hidroxibutirat) (P (3HB)). P (3HB) nu este produs în mod natural de C. glutamicum. Cu toate acestea, inginerii genetici au efectuat studii pentru a crea în bacterii, prin manipulare genetică, o cale biosintetică care să permită producerea acesteia.

Referințe

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Studii taxonomice asupra bacteriilor producătoare de acid glutamic. The Journal of General and Applied Microbiology.
2. -Y Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, un cal de lucru industrial. Revista de Microbiologie și Biotehnologie.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Descifrarea adaptării Corynebacterium glutamicum în tranziția de la aerobioză prin microaerobioză la anaerobioză. genele
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Producția pe bază de acizi organici cu Corynebacterium glutamicum. Biotehnologie.
5. M. Wachi (2013). Exportatori de aminoacizi în Corynebacterium glutamicum. În: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biology and biotechnology.
6. Corynebacterium glutamicum. Pe Wikipedia. Adus pe 25 septembrie 2018 de pe en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Pe Microbe Wiki. Adus pe 25 septembrie 2018 de pe microbewiki.kenyon.edu.