Đặc điểm Corynebacterium glutamicum, phân loại học, hình thái, văn hóa



Corynebacterium glutamicum là một loại vi khuẩn ở dạng trực khuẩn, Gram dương, kỵ khí tùy tiện và hiện diện trong đất. Nó không hình thành bào tử cũng không gây bệnh. Cùng với phần còn lại của Corynebacteriaceae và vi khuẩn thuộc họ Mycobacteriaceae và Nocardiaceae, nó là một phần của nhóm được gọi là nhóm CMN. Nhóm này bao gồm nhiều vi khuẩn có tầm quan trọng y tế và thú y.

Vi khuẩn C. glutamicum Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất axit amin. Việc sử dụng vi khuẩn này cho sản xuất công nghiệp đã có từ hơn 40 năm. 

Lượng axit amin được sản xuất bởi các vi khuẩn này, bao gồm cả bột ngọt và L-lysine, hiện vượt quá 100 tấn mỗi năm.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 phân loại
  • 3 Hình thái
  • 4 tu luyện
  • 5 sinh bệnh học
  • 6 công dụng trong công nghệ sinh học
    • 6.1 Sản xuất axit amin
    • 6.2 Các sản phẩm và ứng dụng khác
  • 7 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

-Corynebacterium glutamicum là vi khuẩn gram dương không gây bệnh.

-Không sản xuất bào tử.

-Chứa catalase.

-Phân hủy carbohydrate thông qua quá trình chuyển hóa lên men của nó.

-Nó có thể tổng hợp các axit amin như serine, glutamate và lysine.

Phân loại

Các loài C. glutamicum Nó được phát hiện lần đầu tiên ở Nhật Bản và được mô tả bởi Kinoshita và cộng tác viên vào năm 1958, dưới tên Vi khuẩn glutamicus. Sau đó (1967), Abe và cộng tác viên đã chuyển nó vào thể loại Vi khuẩn Corynebacterium.

Vi khuẩn thuộc chi Vi khuẩn Corynebacterium chúng nằm ở vị trí phân loại trong phân nhóm Corynebacterineae. Thứ tự này lần lượt thuộc về thứ tự Actinomycetales, lớp Actinobacteria.

Phân nhóm Corynebacterineae bao gồm các họ Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae và Nocardiaceae được đặt tên là nhóm CMN. Vi khuẩn Corynebacterium thuộc về gia đình đầu tiên.

Hình thái

Vi khuẩn này có hình dạng giống như một cái que với đầu bị sưng ở dạng vồ hoặc gậy. Nó có một nhiễm sắc thể và một plasmidium tròn. Bộ gen của nó bao gồm 3.314.179 nucleotide.

Thành tế bào được cấu tạo, trong số các chất khác, gồm một lớp peptidoglycan, axit mycolic chuỗi ngắn, axit meso-diaminopimelic và polyme arabino-galactan..

Tu luyện

Corynebacterium glutamicum sử dụng nhiều loại chất nền, bao gồm đường, axit hữu cơ và rượu, để tăng trưởng và sản xuất axit amin.

Vi khuẩn này phá vỡ carbohydrate thông qua quá trình lên men. Việc sản xuất axit amin bị ảnh hưởng bởi nguồn carbon nhất định và bởi các điều kiện bổ sung nhất định như giới hạn của biotin.

Để thu được inocula, môi trường nuôi cấy phức hợp trypton (YT), chiết xuất men và phương tiện CGXII được sửa đổi tối thiểu đã được sử dụng..

Đối với trồng trọt, nhiệt độ 30 ° C và pH từ 7,4 - 7,5 được khuyến nghị. Các nguồn carbon, cũng như các chất sẽ được sử dụng để làm giàu cho cây trồng, sẽ phụ thuộc vào kết quả bạn muốn thu được.

Ví dụ, người ta đã phát hiện ra rằng glucose, ammonium sulfate, magiê sulfate và dipotali phosphate có ảnh hưởng đáng kể đến việc sản xuất succatine.

Để có được nồng độ L-lysine cao, môi trường nuôi cấy phải có glucose, ammonium sulfate, canxi carbonate, axit bactocasamino, thiamine hydrochloride, D-biotin, kali dihydrogen phosphate, magiê sulfate heptahydrate, sulfate heptahydrate và mangan clorua tetrahydrat.

Sinh bệnh học

Mặc dù hầu hết các vi khuẩn thuộc họ Corynebacteriaceae đều gây bệnh, một số trong số chúng, bao gồm C. glutamicum, Họ vô tội. Loại thứ hai, được gọi là corinebacteria không bạch hầu (CND), là commensal hoặc hoại sinh có thể có ở người, động vật và đất..

Một số CND, như C. glutamicum và C. người thu phí, được sử dụng trong sản xuất các axit amin thiết yếu và vitamin.

Sử dụng trong công nghệ sinh học

Bộ gen của C. glutamicum nó tương đối ổn định, phát triển nhanh chóng và không tiết ra protease ngoại bào. Thêm vào đó, nó không gây bệnh, không hình thành bào tử và có tương đối ít yêu cầu tăng trưởng.

Những đặc điểm này, và thực tế là nó tạo ra các enzyme và các hợp chất hữu ích khác, đã cho phép vi khuẩn này được gọi là "con ngựa" trong công nghệ sinh học..

Sản xuất axit amin

Sản phẩm đầu tiên phát hiện ra rằng nó có thể được sinh tổng hợp bởi C. glutamicum Đó là glutamate. Glutamate là một axit amin không thiết yếu có trong khoảng 90% các khớp thần kinh.

Can thiệp vào việc truyền thông tin giữa các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương và trong việc hình thành và phục hồi trí nhớ.

Lysine, một axit amin thiết yếu cho con người và là một phần của protein được tổng hợp bởi các sinh vật sống, cũng được sản xuất bởi C. glutamicum.

Các axit amin khác thu được từ vi khuẩn này bao gồm threonine, isoleucine và serine. Threonine được sử dụng chủ yếu để ngăn ngừa sự xuất hiện của herpes.

Serine giúp sản xuất kháng thể và immunoglobulin. Isoleucine, lần lượt, tham gia vào quá trình tổng hợp protein và sản xuất năng lượng trong quá trình luyện tập các bài tập thể chất.

Các sản phẩm và ứng dụng khác

Pantothenate

Đây là dạng vitamin B5 hoạt động mạnh nhất (axit pantothenic), vì canxi pantothenate được sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống. Vitamin B5 rất cần thiết trong quá trình tổng hợp carbohydrate, lipid và protein.

Axit hữu cơ

Trong số những người khác, C. glutamicum sản xuất sữa mẹ và succatine. Lactate có nhiều ứng dụng, như làm mềm, điều chỉnh độ axit thực phẩm, thuộc da, tẩy da, trong số những ứng dụng khác.  

Về phần mình, succinate được sử dụng để sản xuất sơn mài, thuốc nhuộm, nước hoa, phụ gia thực phẩm, thuốc và sản xuất nhựa phân hủy sinh học.

Rượu

Bởi vì nó lên men đường, nó có khả năng sản xuất rượu, chẳng hạn như ethanol và isobutanol. Vì lý do này, có những thử nghiệm cho sự tổng hợp ethanol trong các nền văn hóa  C. glutamicum từ chất thải đến từ cây mía. Mục tiêu của các thử nghiệm này là để đạt được sản xuất công nghiệp nhiên liệu sinh học.

Xylitol, một loại rượu đa chức, hoặc rượu đường, được sử dụng làm chất làm ngọt cho bệnh nhân tiểu đường vì nó không làm tăng lượng đường trong máu.

Xử lý sinh học

C. glutamicum Nó chứa hai operon trong bộ gen của nó, được gọi là ars1 và ars2, có khả năng kháng asen. Có những nghiên cứu trong quá trình phát triển với mục đích cuối cùng là sử dụng vi khuẩn này để hấp thụ asen từ môi trường.

Nhựa phân hủy sinh học

Ngoài succatine, axit hữu cơ được sản xuất tự nhiên bởi vi khuẩn, hữu ích cho việc sản xuất nhựa phân hủy sinh học, còn có một hợp chất khác có thể được sử dụng cho các mục đích này.

Hợp chất này là một polyester gọi là poly (3-hydroxybutyrate) (P (3HB)). P (3HB) không được sản xuất tự nhiên bởi  C. glutamicum. Tuy nhiên, các kỹ sư di truyền đã có những nghiên cứu tiên tiến để tạo ra vi khuẩn, bằng cách thao tác di truyền, một con đường sinh tổng hợp cho phép nó được tạo ra.

Tài liệu tham khảo

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Nghiên cứu phân loại trên vi khuẩn sản xuất axit glutamic. Tạp chí Vi sinh vật học đại cương và ứng dụng.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Các vi khuẩn Corynebacterium glutamicum, một công việc công nghiệp. Tạp chí Vi sinh và Công nghệ sinh học.
  3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Giải mã sự thích nghi của Corynebacterium glutamicum trong quá trình chuyển từ aerobiosis qua microaerobiosis sang anaerobiosis. Gen.
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, B.J. Eikmanns (2012). Sản xuất axit hữu cơ dựa trên cơ sở sinh học với Corynebacterium glutamicum. Công nghệ sinh học.
  5. M. Wachi (2013). Các nhà xuất khẩu axit amin trong Corynebacterium glutamicum. Trong: H. Yukawa, M. Inui (biên soạn) Corynebacterium glutamicum sinh học và công nghệ sinh học.
  6. Corynebacterium glutamicum. Trong Wikipedia. Truy cập ngày 25 tháng 9 năm 2018 từ en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum. Trong Wiki của Microbe. Truy cập ngày 25 tháng 9 năm 2018 từ microbewiki.kenyon.edu.