CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: KARAKTERISTIKE, MORFOLOGIJA, KULTURA - BIOLOGIJA - 2026

Corynebacterium glutamicum je gram-pozitivna, fakultativna anaerobna bakterija u obliku štapića prisutna u tlu. Nije spore ni patogena. Uz ostatak vrsta vrste Corynebacteriaceae i bakterija iz obitelji Mycobacteriaceae i Nocardiaceae spada u skupinu poznatu kao CMN skupina. Ova skupina uključuje mnoge bakterije od medicinskog i veterinarskog značaja.

Bakterija C. glutamicum široko se koristi u industriji za proizvodnju aminokiselina. Upotreba ove bakterije u industrijskoj proizvodnji datira više od 40 godina.

Corynebacterium glutamicum. Fotografiju AJC1 Flickr. Preuzeto i uređeno sa

Količina aminokiselina koje proizvode ove bakterije, uključujući mononatrijev glutamat i L-lizin, trenutno prelazi 100 tona godišnje.

Opće karakteristike

Ove bakterije razgrađuju ugljikohidrate procesom fermentacije. Na proizvodnju aminokiselina utječu navedeni izvor ugljika i određeni uvjeti suplementacije, kao što je ograničenje biotina.

Za dobivanje inokule upotrijebljeni su kultura kulture triptonskih kompleksa (YT), ekstrakt kvasca i modificirani minimalni medij CGXII.

Za uzgoj preporučuje se temperatura od 30 ° C i pH od 7,4 - 7,5. Izvori ugljika, kao i tvari koje će se koristiti za obogaćivanje usjeva, ovisit će o rezultatima koji će se dobiti.

Na primjer, otkriveno je da glukoza, amonijev sulfat, magnezijev sulfat i dikalij-fosfat imaju značajan utjecaj na proizvodnju sukcinata.

Da bi se dobila visoka koncentracija L-lizina, medij za uzgoj mora sadržavati glukozu, amonijev sulfat, kalcijev karbonat, baktokazamino kiselinu, tiamin hidroklorid, D-biotin, kalijev dihidrogen fosfat, magnezijev sulfat heptahidrat, heptahidrat željeznog sulfata i mangan-klorid tetrahidrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto Carlos Barreiro. Preuzeto i uređeno s

Pathogeny

Iako je većina bakterija iz porodice Corynebacteriaceae patogena, neke od njih, uključujući C. glutamicum, su bezopasne. Potonje, poznate kao ne-difterijske korinebakterije (CND), kommenti su ili saprofiti koji mogu biti prisutni kod ljudi, životinja i tla.

Neki CND-ovi, poput C. glutamicum i C. feeiciens, koriste se u proizvodnji esencijalnih aminokiselina i vitamina.

Primjene u biotehnologiji

Genom C. glutamicum je relativno stabilan, brzo raste i ne izlučuje vanćelijsku proteazu. Nadalje, nepatogena je, ne stvara spore i ima relativno niske potrebe za rastom.

Te karakteristike, kao i činjenica da proizvodi enzime i druge korisne spojeve, omogućile su da se ova bakterija u biotehnologiji naziva "radnom konjićem".

Proizvodnja aminokiselina

Prvi pronađeni proizvod za koji se znalo da biosintetizira C. glutamicum bio je glutamat. Glutamat je nebitna aminokiselina prisutna u oko 90% sinapsi u mozgu.

Sudjeluje u prijenosu informacija između neurona središnjeg živčanog sustava te u stvaranju i oporavku pamćenja.

Lizin, esencijalna aminokiselina za ljude i dio proteina koji sintetiziraju živa bića, proizvodi i C. glutamicum.

Ostale aminokiseline dobivene od ove bakterije uključuju treonin, izoleucin i serin. Treonin se koristi uglavnom za sprečavanje pojave herpesa.

Serin pomaže u proizvodnji protutijela i imunoglobulina. Izoleucin je sa svoje strane uključen u sintezu proteina i proizvodnju energije tijekom tjelesnog vježbanja.

Ostali proizvodi i aplikacije

pantotcnat

To je najaktivniji oblik vitamina B5 (pantotenska kiselina), jer se kalcijev pantotenat koristi kao dodatak u prehrani. Vitamin B5 neophodan je za sintezu ugljikohidrata, lipida i proteina.

Organske kiseline

Između ostalog, C. glutamicum proizvodi laktat i sukcinat. Laktat ima višestruku primjenu, poput omekšivača tkanine, regulatora kiselosti hrane, kože štavljenja, čistila, između ostalog.

Sukcinat se sa svoje strane koristi za proizvodnju lakova, boja, parfema, aditiva u hrani, lijekova i za proizvodnju biorazgradive plastike.

alkoholi

Budući da fermentira šećere, sposoban je proizvesti alkohole, poput etanola i izobutanola. Iz tog razloga postoje ispitivanja za sintezu etanola u kulturama C. glutamicum iz otpada šećerne trske. Cilj ovih ispitivanja je postići industrijsku proizvodnju biogoriva.

Ksilitol, poliol ili šećerni alkohol koristi se kao zaslađivač dijabetičarima jer ne podiže razinu šećera u krvi.

Bioremedijacija

C. glutamicum sadrži dva operona u svom genomu, nazvane ars1 i ars2, koji su otporni na arsen. U tijeku su studije s ciljem da se ova bakterija eventualno koristi za apsorbiranje arsena iz okoliša.

Biorazgradiva plastika

Pored sukcinata, organske kiseline proizvedene prirodno od bakterija, korisne za proizvodnju biorazgradive plastike, postoji još jedan mogući spoj koji se može koristiti u te svrhe.

Ovaj spoj je poliester nazvan poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) ne proizvodi se prirodno od C. glutamicum. Međutim, genetski inženjeri su proveli studije kako bi stvorili u bakteriji, genetskom manipulacijom, biosintetski put koji omogućava njezino stvaranje.

Reference

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Taksonomske studije o bakterijama koje proizvode glutaminsku kiselinu. Časopis za opću i primijenjenu mikrobiologiju.
2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, industrijska radna konja. Časopis za mikrobiologiju i biotehnologiju.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Dešifriranje adaptacije Corynebacterium glutamicum u prijelazu iz aerobioze preko mikroaerobioze u anaerobiozu. geni
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Proizvodnja organskih kiselina na biološkom nivou s Corynebacterium glutamicum. Biotehnologija.
5. M. Wachi (2013). Izvoznici aminokiselina u Corynebacterium glutamicum. U: H. Yukawa, M. Inui (ur.) Biologija i biotehnologija Corynebacterium glutamicum.
6. Corynebacterium glutamicum. Na Wikipediji. Preuzeto 25. rujna 2018. s en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Na Microbe Wiki-u. Preuzeto 25. rujna 2018. s microbewiki.kenyon.edu.