CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ĐẶC ĐIỂM, HÌNH THÁI, NUÔI CẤY - SINH HỌC - 2026

Corynebacterium glutamicum là một loại vi khuẩn gram dương, kỵ khí hình que, sống 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 trong y tế và thú y.

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

Corynebacterium glutamicum. Ảnh của AJC1 Flickr. Lấy và chỉnh sửa từ https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

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

Đặc điểm chung

Những vi khuẩn này phân hủy carbohydrate thông qua quá trình lên men. Sản xuất axit amin bị ảnh hưởng bởi nguồn carbon nhất định và bởi các điều kiện bổ sung nhất định như giới hạn biotin.

Để thu được chất cấy, môi trường nuôi cấy phức hợp tryptone (YT), dịch chiết nấm men và môi trường tối thiểu CGXII đã được sửa đổi đã được sử dụng.

Để trồng trọt, nhiệt độ 30 ° C và độ pH từ 7,4 - 7,5 được khuyến khích. Các nguồn carbon, cũng như các chất sẽ được sử dụng để làm phong phú cây trồng, sẽ phụ thuộc vào kết quả thu được.

Ví dụ, glucose, ammonium sulfate, magnesium sulfate và dipotassium phosphate được phát hiện là có ảnh hưởng đáng kể đến việc sản xuất succinate.

Để có được nồng độ L-lysine cao, môi trường nuôi cấy phải có glucose, ammonium sulfate, calcium carbonate, bactocasamino acid, thiamine hydrochloride, D-biotin, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate heptahydrate, ferrous sulfate heptahydrate và mangan clorua tetrahydrat.

Corynebacterium glutamicum, Ảnh của Carlos Barreiro. Lấy và chỉnh sửa từ http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Nguồn gốc

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

Một số CND, chẳng hạn như C. glutamicum và C. feeiciens, được sử dụng trong sản xuất các axit amin và vitamin thiết yếu.

Ứng dụng trong công nghệ sinh học

Bộ gen của C. glutamicum tương đối ổn định, phát triển nhanh chóng và không tiết ra protease ngoại bào. Hơn nữa, nó không gây bệnh, không hình thành bào tử và có nhu cầu sinh trưởng tương đối thấp.

Những đặc điểm này, và thực tế là nó tạo ra các enzym 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 được tìm thấy được biết là được sinh tổng hợp bởi C. glutamicum là glutamate. Glutamate là một axit amin không cần thiết có trong khoảng 90% khớp thần kinh trong não.

Nó tham gia 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 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 mụn rộp.

Serine giúp sản xuất kháng thể và immunoglobulin. Isoleucine, về phần mình, tham gia vào quá trình tổng hợp protein và sản xuất năng lượng trong quá trình luyện tập thể chất.

Các sản phẩm và ứng dụng khác

Pantothenate

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

A-xít hữu cơ

Trong số những loài khác, C. glutamicum tạo ra lactate và succinate. Lactate có nhiều ứng dụng, chẳng hạn như chất làm mềm vải, chất điều chỉnh độ axit thực phẩm, thuộc da, tẩy trắng, trong số những ứng dụng khác.

Succinate, về phần mình, được sử dụng để sản xuất sơn mài, chất tạo màu, nước hoa, phụ gia thực phẩm, thuốc và sản xuất nhựa có thể phân hủy sinh học.

Rượu

Bởi vì nó lên men đường, nó có khả năng tạo ra rượu, chẳng hạn như etanol và isobutanol. Vì lý do này, đã có những thử nghiệm tổng hợp etanol trong cây C. glutamicum từ phế thải mía đường. Mục tiêu của những thử nghiệm này là đạt được mục tiêu sản xuất nhiên liệu sinh học trong công nghiệp.

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

Xử lý sinh học

C. glutamicum chứa hai operon trong bộ gen của nó, được gọi là ars1 và ars2, có khả năng chống lại asen. Có những nghiên cứu đang được tiến hành với mục đích cuối cùng sử dụng vi khuẩn này để hấp thụ asen từ môi trường.

Nhựa phân hủy sinh học

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

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

Người giới thiệu

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Các 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). Vi khuẩn actinobacterium Corynebacterium glutamicum, một loài ngựa 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 đổi từ hiếu khí thông qua vi sinh vật sang vi sinh vật kỵ khí. Gien
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Sản xuất axit hữu cơ dựa trên cơ sở sinh học với vi khuẩn Corynebacterium glutamicum. Công nghệ sinh học.
5. M. Wachi (2013). Các nhà xuất khẩu axit amin trong Corynebacterium glutamicum. Trong: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum sinh học và công nghệ sinh học.
6. Corynebacterium glutamicum. Trên Wikipedia. Truy cập ngày 25 tháng 9 năm 2018 từ en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Trên Microbe Wiki. Được lấy vào ngày 25 tháng 9 năm 2018 từ microbewiki.kenyon.edu.