CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ลักษณะสัณฐานวิทยาวัฒนธรรม - ชีววิทยา - 2025

Corynebacterium glutamicumเป็นแบคทีเรียแกรมบวกแบบไม่ใช้ออกซิเจนรูปแท่งที่มีอยู่ในดิน ไม่สร้างสปอร์หรือก่อโรค นอกเหนือจาก Corynebacteriaceae และแบคทีเรียในตระกูล Mycobacteriaceae และ Nocardiaceae แล้วก็เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มที่เรียกว่ากลุ่ม CMN กลุ่มนี้ประกอบด้วยแบคทีเรียหลายชนิดที่มีความสำคัญทางการแพทย์และสัตวแพทย์

แบคทีเรีย C. glutamicum ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเพื่อผลิตกรดอะมิโน การใช้แบคทีเรียนี้ในการผลิตในภาคอุตสาหกรรมมีมานานกว่า 40 ปี

Corynebacterium glutamicum ภาพถ่ายโดย AJC1 Flickr นำมาและแก้ไขจาก https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

ปริมาณกรดอะมิโนที่ผลิตโดยแบคทีเรียเหล่านี้รวมถึงโมโนโซเดียมกลูตาเมตและแอล - ไลซีนปัจจุบันเกิน 100 ตันต่อปี

ลักษณะทั่วไป

แบคทีเรียเหล่านี้ย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตผ่านกระบวนการหมัก การผลิตกรดอะมิโนได้รับอิทธิพลจากแหล่งคาร์บอนที่กำหนดและเงื่อนไขการเสริมบางอย่างเช่นการ จำกัด ไบโอติน

เพื่อให้ได้มาซึ่งไอโนคูลาได้ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อของทริปโทนคอมเพล็กซ์ (YT) สารสกัดจากยีสต์และดัดแปลงตัวกลางขั้นต่ำของ CGXII

สำหรับการเพาะปลูกแนะนำให้ใช้อุณหภูมิ 30 ° C และ pH 7.4 - 7.5 แหล่งที่มาของคาร์บอนตลอดจนสารที่จะใช้ในการเสริมสร้างพืชผลจะขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่จะได้รับ

ตัวอย่างเช่นกลูโคสแอมโมเนียมซัลเฟตแมกนีเซียมซัลเฟตและไดโปแทสเซียมฟอสเฟตมีอิทธิพลอย่างมากต่อการผลิตซูซิเนต

เพื่อให้ได้ L-lysine ที่มีความเข้มข้นสูงอาหารเลี้ยงเชื้อจะต้องมีกลูโคสแอมโมเนียมซัลเฟตแคลเซียมคาร์บอเนตกรด bactocasamino thiamine hydrochloride D-biotin โพแทสเซียม dihydrogen phosphate แมกนีเซียมซัลเฟต heptahydrate เฟอรัสซัลเฟต heptahydrate และแมงกานีสคลอไรด์เตตระไฮเดรต

Corynebacterium glutamicum, ภาพถ่ายโดย Carlos Barreiro นำมาและแก้ไขจาก http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Pathogeny

แม้ว่าแบคทีเรียส่วนใหญ่ที่อยู่ในตระกูล Corynebacteriaceae จะก่อโรคได้ แต่บางชนิดรวมถึง C. glutamicum ก็ไม่เป็นอันตราย กลุ่มหลังนี้เรียกว่า corynebacteria ที่ไม่ใช่คอตีบ (CND) เป็นสารคอมเมนส์หรือ saprophytes ที่สามารถมีได้ในมนุษย์สัตว์และในดิน

CND บางชนิดเช่น C. glutamicum และ C. feeiciens ใช้ในการผลิตกรดอะมิโนและวิตามินที่จำเป็น

ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ

จีโนมของ C. glutamicum ค่อนข้างคงที่เติบโตอย่างรวดเร็วและไม่หลั่งน้ำย่อยนอกเซลล์ นอกจากนี้ยังไม่ก่อให้เกิดโรคไม่สร้างสปอร์และมีความต้องการการเจริญเติบโตค่อนข้างต่ำ

ลักษณะเหล่านี้และความจริงที่ว่ามันผลิตเอนไซม์และสารประกอบที่มีประโยชน์อื่น ๆ ทำให้แบคทีเรียนี้ถูกเรียกว่า "ม้าทำงาน" ในเทคโนโลยีชีวภาพ

การผลิตกรดอะมิโน

ผลิตภัณฑ์แรกที่พบว่าสังเคราะห์ทางชีวภาพโดย C. glutamicum คือกลูตาเมต กลูตาเมตเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นที่มีอยู่ประมาณ 90% ของซิแนปส์ในสมอง

มีส่วนเกี่ยวข้องในการส่งข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลางและในการสร้างและการกู้คืนหน่วยความจำ

ไลซีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับมนุษย์และเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนที่สังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตผลิตโดย C. glutamicum

กรดอะมิโนอื่น ๆ ที่ได้จากแบคทีเรียนี้ ได้แก่ threonine, isoleucine และ serine Threonine ส่วนใหญ่ใช้เพื่อป้องกันการปรากฏตัวของโรคเริม

ซีรีนช่วยในการผลิตแอนติบอดีและอิมมูโนโกลบูลิน ในส่วนของ Isoleucine มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนและการผลิตพลังงานระหว่างการออกกำลังกาย

ผลิตภัณฑ์และการใช้งานอื่น ๆ

แพนโทธี

เป็นวิตามินบี 5 (กรดแพนโทธีนิก) ที่ออกฤทธิ์มากที่สุดเนื่องจากแคลเซียมแพนโทธีเนตถูกใช้เป็นอาหารเสริมในอาหาร วิตามินบี 5 เป็นสิ่งจำเป็นในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน

กรดอินทรีย์

C. glutamicum ผลิตแลคเตทและซัคซิเนต แลคเตทมีการใช้งานที่หลากหลายเช่นน้ำยาปรับผ้านุ่มสารควบคุมความเป็นกรดของอาหารการฟอกหนังการฟอกและอื่น ๆ

Succinate ในส่วนของมันใช้สำหรับการผลิตแลคเกอร์, สี, น้ำหอม, วัตถุเจือปนอาหาร, ยาและสำหรับการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

แอลกอฮอล์

เนื่องจากมันหมักน้ำตาลจึงสามารถผลิตแอลกอฮอล์ได้เช่นเอทานอลและไอโซบิวตานอล ด้วยเหตุนี้จึงมีการทดลองสังเคราะห์เอทานอลในพืชซีกลูตามิคัมจากกากอ้อย วัตถุประสงค์ของการทดลองเหล่านี้คือเพื่อให้เกิดการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในระดับอุตสาหกรรม

ไซลิทอลซึ่งเป็นโพลีออลหรือแอลกอฮอล์น้ำตาลใช้เป็นสารให้ความหวานสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวานเนื่องจากไม่ได้เพิ่มระดับน้ำตาลในเลือด

การบำบัดทางชีวภาพ

C. glutamicum มี operons สองตัวในจีโนมเรียกว่า ars1 และ ars2 ซึ่งทนต่อสารหนู มีการศึกษาอยู่ระหว่างดำเนินการโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้แบคทีเรียนี้ในการดูดซับสารหนูจากสิ่งแวดล้อมในที่สุด

พลาสติกย่อยสลายได้

นอกเหนือจากซัคซิเนตซึ่งเป็นกรดอินทรีย์ที่ผลิตโดยแบคทีเรียตามธรรมชาติซึ่งมีประโยชน์ต่อการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้แล้วยังมีสารประกอบอื่นที่เป็นไปได้ที่สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ได้

สารประกอบนี้คือโพลีเอสเตอร์ที่เรียกว่าโพลี (3-hydroxybutyrate) (P (3HB)) P (3HB) ไม่ได้ผลิตโดย C. glutamicum ตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตามวิศวกรพันธุกรรมได้ทำการศึกษาเพื่อสร้างแบคทีเรียโดยการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งเป็นวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ช่วยให้สามารถผลิตได้

อ้างอิง

1. เอส. อาเบะ, K.-I. ทาคายามะเอส. คิโนชิตะ (2510) การศึกษาทางอนุกรมวิธานเกี่ยวกับแบคทีเรียที่สร้างกรดกลูตามิก วารสารจุลชีววิทยาทั่วไปและประยุกต์.
2. J.-Y. ลี, ย. - อ. นา, อี. คิม, H.-S. ลีพีคิม (2016). actinobacterium Corynebacterium glutamicum ซึ่งเป็นม้างานอุตสาหกรรม วารสารจุลชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพ.
3. J. Lange, E.Münch, J.Müller, T. Busche, J.Kalinowski, R.Takors, B.Blombach (2018) ถอดรหัสการปรับตัวของ Corynebacterium glutamicum ในการเปลี่ยนจาก aerobiosis ผ่าน microaerobiosis ไปเป็น anaerobiosis ยีน
4. S.Wieschalka, B.Blombach, M.Bot, BJ Eikmanns (2012). การผลิตกรดอินทรีย์ด้วย Corynebacterium glutamicum เทคโนโลยีชีวภาพ
5. ม. วชิ. (2556). ผู้ส่งออกกรดอะมิโนใน Corynebacterium glutamicum ใน: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) ชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพ Corynebacterium glutamicum.
6. Corynebacterium glutamicum บน Wikipedia สืบค้นเมื่อวันที่ 25 กันยายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum บน Microbe Wiki สืบค้นเมื่อวันที่ 25 กันยายน 2018 จาก microbewiki.kenyon.edu.