Corynebacterium glutamicum

Corynebacterium glutamicum. Fonte: Anthony D'Onofrio, CC di 2.0, via Wikimedia Commons

Cosa è Corynebacterium glutamicum?

Corynebacterium glutamicum È un bacillium sotto forma di un bacillo, positivo, opzionale anaerobico e presente nel terreno. Non forma le spore né è patogeno. Insieme al resto della Corynebacteriaceae e ai batteri delle famiglie di Mycobacteriacea e Nocardiaceae, fa parte del gruppo noto come gruppo CMN.

Questo gruppo include molti batteri di importanza medica e veterinaria. I batteri C. Glutamico È ampiamente utilizzato nel settore per la produzione di aminoacidi. L'uso di questo batterio per la produzione industriale risale a più di 40 anni. 

La quantità di aminoacidi prodotti da questi batteri, tra cui glutammato monosodico e L-lisina, attualmente supera i 100 tonnellate all'anno.

Caratteristiche generali di Corynebacterium glutamicum

- È un batterio grammo non patogeno.

- Non produce spore.

- Contiene catalasi.

- Decompone i carboidrati attraverso il suo metabolismo fermentativo.

- È in grado di sintetizzare aminoacidi come serina, glutammato e lisina.

Tassonomia

Le specie C. Glutamico Fu scoperto per la prima volta in Giappone e descritto da Kinoshita e collaboratori nel 1958, sotto il nome di Micrococcus glutamicus. Successivamente, nel 1967, Abe e collaboratori l'hanno trasferita nel genere Corynebacterium.

I batteri del genere Corynebacterium Sono posizionati tassonomicamente nella subordinata Corynebacterineae. Questo sub -ordine a sua volta appartiene all'ordine di Actinomicetal, classe Actinobacteria.

Il subordinato di Corynebacterineae include le famiglie di Corynebacteriaceae, Mycobacteriacea e Nocardiaceae chiamate Gruppo CMN. Corynebacterium Appartiene alla prima di queste famiglie.

Morfologia

Il batterio è a forma di estremità gonfie o di forma di club. Presenta un cromosoma e un plasmide circolare. Il suo genoma è composto da 3.314.179 nucleotidi.

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La parete cellulare è composta, tra le altre sostanze, uno strato di peptidoglucan.

Raccolto

Corynebacterium glutamicum Utilizza una grande diversità di substrati, tra cui zuccheri, acidi organici e alcoli, per la sua crescita e la produzione di aminoacidi.

Questo batterio rompe i carboidrati attraverso il processo di fermentazione. La produzione di aminoacidi è influenzata dalla fonte di carbonio data e da alcuni integratori, come la limitazione della biotina.

Per ottenere inoculum, mezzi di coltivazione del complesso Triptona (YT).

Per la coltivazione, sono raccomandate temperature di 30 ° C e un pH di 7,4-7,5. Fonti di carbonio, nonché le sostanze che verranno utilizzate per arricchire la coltura, dipenderanno dai risultati da ottenere.

Ad esempio, è stato scoperto che il glucosio, il solfato di ammonio, il solfato di magnesio e il fosfato di dipotassio hanno un'influenza significativa sulla produzione di succinato.

Per ottenere un'alta concentrazione di L-lisina, il terreno di coltura deve avere glucosio, ammonio solfato, carbonato di calcio, acido bacocasamineo, tiamina cloridrato, d-biotina, diidrogenoposfato di potassio, magnesio solfato eptidrato, feerfato solfato eptidrato e manganese cloruro di chloruro di chloruro di manganese tetraidrato.

Patogenesi

Anche quando la maggior parte dei batteri appartenenti alla famiglia Corynebacteriacea sono patogeni, anche alcuni, inclusi C. Glutamico, Sono innocui. Quest'ultimo, noto come corinebacteria non diphtheric (CND), sono commensali o saprofiti che possono essere presenti nell'uomo, negli animali e nel suolo.

Un po 'di CND, come C. Glutamico E C. Fedeiciens, Sono usati nella produzione di aminoacidi e vitamine essenziali.

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Usi in biotecnologia

Il genoma di C. Glutamico È relativamente stabile, cresce rapidamente e non la proteasi extracellulare segreta. Oltre a ciò, non è patogeno, non forma spore e ha relativamente pochi requisiti di crescita.

Queste caratteristiche, e il fatto che produca enzimi e altri composti utili, hanno permesso a questo batterio di essere chiamato un "cavallo da battaglia" in biotecnologia.

Produzione di aminoacidi

Il primo prodotto ha scoperto che è stato appreso che potrebbe essere biosintetizzato da C. Glutamico Era glutammato. Il glutammato è un aminoacido non essenziale presente in circa il 90% delle sinapsi cerebrali.

Interviene nella trasmissione di informazioni tra i neuroni del sistema nervoso centrale e nella formazione e nel recupero della memoria.

La lisina, un aminoacido essenziale per l'essere umano e questo fa parte delle proteine ​​sintetizzate dagli esseri viventi, è anche prodotto da C. Glutamico.

Altri aminoacidi ottenuti da questo batterio includono treonina, isoleucina e serina. Treonina è usata principalmente per prevenire l'aspetto dell'herpes.

La serina aiuta nella produzione di anticorpi e immunoglobulina. L'isoleucina, nel frattempo, interviene nella sintesi proteica e nella produzione di energia durante gli esercizi fisici.

Altri prodotti e applicazioni

Pantotenato

È la forma più attiva di vitamina B5 (acido pantotenico), come pantototenato di calcio lo usano come integratore nelle diete. La vitamina B5 è indispensabile nella sintesi, lipidi e proteine ​​dei carboidrati.

Acidi organici

Tra gli altri, C. Glutamico produce lattato e succinato. Il lattato ha molteplici applicazioni, come ammorbidente, regolatore di acidità alimentare, abbronzatura della pelle, purgativo, tra gli altri.  

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Il succinato, nel frattempo, serve per la produzione di lacca, coloranti, profumi, additivi alimentari, farmaci e per la produzione di materie plastiche biodegradabili.

Alcoli

Perché gli zuccheri di Fermenta, è in grado di produrre alcoli, come etanolo e isobutanolo. Per questo motivo ci sono test per la sintesi di etanolo nelle colture di C. Glutamico Dai rifiuti dalla canna da zucchero.

L'obiettivo di questi saggi è raggiungere la produzione industriale di biocarburanti.

Xilital, un polialcolo o zucchero alcolico, viene usato come edulcorante per i diabetici, poiché non aumenta i livelli di zucchero nel sangue.

Biorremediazione

C. Glutamico Contiene due operoni nel loro genoma, chiamati ARS1 e ARS2, che sono resistenti all'arsenico. Esistono studi di sviluppo per utilizzare eventualmente questo batterio per assorbire l'arsenico dell'ambiente.

Materie plastiche biodegradabili

Oltre al succinato, l'acido organico prodotto naturalmente dai batteri e utile per la produzione di materie plastiche biodegradabili, esiste un altro possibile composto che può essere usato per questi scopi.

Questo composto è un poliestere chiamato poli (3-idrossibutirato) (P (3HB)). P (3HB) non è prodotto naturalmente da C. Glutamico. Tuttavia, gli ingegneri genetici hanno studi avanzati da creare nei batteri, mediante manipolazione genetica, una via biosintetica che gli consente di produrlo.

Riferimenti

1. S. Abe, k.-Yo. Takayama, s. Kinoshita (1967). Studi tassonomici sui batteri del prodotto acido gutamico. The Journal of General and Applied Microbiology.
2. S. Wieschalka, b. Blombach, m. Bott, b.J. Eikmanns (2012). Produzione bio a base di acidi organici con Corynebacterium glutamicum. Biotecnologia.
3. Corynebacterium glutamicum. In Wikipedia. Estratto il 25 settembre 2018 da.Wikipedia.org.
4. Corynebacterium glutamicum. In wiki microbo. Estratto il 25 settembre 2018 da Microbewiki.Kenyon.Edu.