Corynebacterium glutamicum adalah bakteri gram positif, anaerob fakultatif, berbentuk batang yang ada di tanah. Ini tidak membentuk spora atau patogen. Bersama dengan sisa Corynebacteriaceae dan bakteri dari keluarga Mycobacteriaceae dan Nocardiaceae, itu adalah bagian dari kelompok yang dikenal sebagai kelompok CMN. Kelompok ini mencakup banyak bakteri yang penting secara medis dan kedokteran hewan.
Bakteri C. glutamicum banyak digunakan dalam industri untuk produksi asam amino . Penggunaan bakteri ini untuk produksi industri sudah lebih dari 40 tahun.
Corynebacterium glutamicum. Foto oleh AJC1 Flickr. Diambil dan diedit dari https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/
Jumlah asam amino yang dihasilkan oleh bakteri ini, termasuk monosodium glutamat dan L-lisin, saat ini melebihi 100 ton per tahun.
Indeks artikel
Karakteristik umum
-Corynebacterium glutamicum adalah bakteri Gram positif non-patogen.
-Tidak menghasilkan spora.
-Ini mengandung katalase.
-Menguraikan karbohidrat melalui metabolisme fermentatifnya.
-Ini mampu mensintesis asam amino seperti serin, glutamat dan lisin.
Taksonomi
Spesies C. glutamicum ditemukan pertama kali di Jepang dan dideskripsikan oleh Kinoshita dkk pada tahun 1958, dengan nama Micrococcus glutamicus. Kemudian (1967), Abe et al memindahkannya ke genus Corynebacterium .
Bakteri dari genus Corynebacterium secara taksonomi terletak di subordo Corynebacterineae. Subordo ini pada gilirannya termasuk dalam ordo Actinomycetales, kelas Actinobacteria.
Subordo Corynebacterineae termasuk famili Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae dan Nocardiaceae yang disebut sebagai grup CMN. Corynebacterium termasuk yang pertama dari keluarga ini.
Morfologi
Bakteri ini berbentuk batang dengan ujung yang bengkak berbentuk palu atau gada. Ini memiliki kromosom dan plasmid melingkar. Genomnya terdiri dari 3.314.179 nukleotida.
dinding sel terdiri, antara zat-zat lain, dari lapisan peptidoglikan, rantai pendek asam mycolic, asam meso-diaminopimelic dan polimer arabino-galactan.
Budaya
Corynebacterium glutamicum menggunakan berbagai macam substrat, termasuk gula, asam organik dan alkohol, untuk pertumbuhan dan produksi asam amino .
Bakteri ini memecah karbohidrat melalui proses fermentasi . Produksi asam amino dipengaruhi oleh sumber karbon yang diberikan dan oleh kondisi suplementasi tertentu seperti pembatasan biotin.
Untuk mendapatkan inokula, digunakan media kultur kompleks tripton (YT), ekstrak ragi dan media minimal CGXII yang dimodifikasi.
Untuk budidaya, disarankan suhu 30°C dan pH 7,4 – 7,5. Sumber karbon, serta zat yang akan digunakan untuk memperkaya tanaman, akan tergantung pada hasil yang akan diperoleh.
Misalnya, glukosa, amonium sulfat, magnesium sulfat, dan dipotassium fosfat telah ditemukan memiliki pengaruh yang signifikan pada produksi suksinat.
Untuk mendapatkan konsentrasi L-lisin yang tinggi, media kultur harus memiliki glukosa, amonium sulfat, kalsium karbonat, asam bactocasamino, tiamin hidroklorida, D-biotin, kalium dihidrogen fosfat, magnesium sulfat heptahidrat, ferro sulfat heptahidrat dan mangan klorida tetrahidrat.
Corynebacterium glutamicum, Foto oleh Carlos Barreiro. Diambil dan diedit dari http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535
Patogeni
Meskipun sebagian besar bakteri yang termasuk dalam famili Corynebacteriaceae bersifat patogen, beberapa di antaranya, termasuk C. glutamicum, tidak berbahaya. Yang terakhir, yang dikenal sebagai non-difteri corynebacteria (CND), adalah komensal atau saprofit yang dapat hadir pada manusia, hewan, dan tanah.
Beberapa CND, seperti C. glutamicum dan C. feeiciens , digunakan dalam produksi asam amino esensial dan vitamin.
Kegunaan dalam bioteknologi
Genom C. glutamicum relatif stabil, tumbuh cepat, dan tidak mensekresi protease ekstraseluler. Selain itu, tidak patogen, tidak membentuk spora, dan memiliki persyaratan pertumbuhan yang relatif rendah.
Karakteristik ini, dan fakta bahwa ia menghasilkan enzim dan senyawa berguna lainnya, telah memungkinkan bakteri ini disebut “pekerja keras” dalam bioteknologi.
Produksi asam amino
Produk pertama yang diketahui dapat dibiosintesis oleh C. glutamicum adalah glutamat. Glutamat adalah asam amino nonesensial yang terdapat pada sekitar 90% sinapsis di otak.
Hal ini terlibat dalam transmisi informasi antara neuron dari sistem saraf pusat dan dalam pembentukan dan pemulihan memori .
Lisin, asam amino esensial bagi manusia dan bagian dari protein yang disintesis oleh makhluk hidup , juga diproduksi oleh C. glutamicum .
Asam amino lain yang diperoleh dari bakteri ini termasuk treonin, isoleusin, dan serin. Treonin digunakan terutama untuk mencegah munculnya herpes.
Serin membantu dalam produksi antibodi dan imunoglobulin. Isoleusin, pada bagiannya, terlibat dalam sintesis protein dan produksi energi selama latihan fisik.
Produk dan aplikasi lainnya
Pantotenat
Ini adalah bentuk paling aktif dari vitamin B5 (asam pantotenat), karena kalsium pantotenat digunakan sebagai suplemen dalam diet. Vitamin B5 sangat penting dalam sintesis karbohidrat, lipid dan protein.
asam organik
Antara lain, C. glutamicum menghasilkan laktat dan suksinat. Laktat memiliki beberapa aplikasi, seperti pelembut kain, pengatur keasaman makanan, penyamakan kulit, pencahar, dan lain-lain.
Untuk bagiannya, suksinat digunakan untuk produksi lak, pewarna, parfum, aditif makanan, obat-obatan dan untuk pembuatan plastik biodegradable.
alkohol
Karena memfermentasi gula, ia mampu menghasilkan alkohol, seperti etanol dan isobutanol. Untuk itu, dilakukan uji coba sintesis etanol pada kultur C. glutamicum dari limbah tebu. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mencapai produksi industri biofuel.
Xylitol, poliol, atau gula alkohol, digunakan sebagai pemanis untuk penderita diabetes karena tidak meningkatkan kadar gula darah.
Bioremediasi
C. glutamicum mengandung dua operon dalam genomnya, yang disebut ars1 dan ars2, yang tahan terhadap arsenik. Ada penelitian yang sedang berlangsung untuk akhirnya menggunakan bakteri ini untuk menyerap arsenik dari lingkungan.
Plastik biodegradable
Selain suksinat, asam organik yang diproduksi secara alami oleh bakteri, berguna untuk produksi plastik biodegradable, ada kemungkinan senyawa lain yang dapat digunakan untuk tujuan ini.
Senyawa ini merupakan poliester yang disebut poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) tidak alami diproduksi oleh C. glutamicum . Namun, para insinyur genetika telah melakukan penelitian untuk menciptakan dalam bakteri, dengan manipulasi genetik, jalur biosintetik yang memungkinkannya untuk diproduksi.
Referensi
- S.Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Studi taksonomi pada bakteri penghasil asam glutamat. Jurnal Mikrobiologi Umum dan Terapan.
- J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P.Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum , pekerja keras Industri. Jurnal Mikrobiologi dan Bioteknologi.
- J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Menguraikan adaptasi Corynebacterium glutamicum dalam transisi dari aerobiosis melalui mikroaerobiosis ke anaerobiosis. gen
- S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Produksi asam organik berbasis bio dengan Corynebacterium glutamicum . Bioteknologi.
- M.Wachi (2013). Pengekspor asam amino di Corynebacterium glutamicum . Dalam: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi dan bioteknologi.
- Corynebacterium glutamicum . Di Wikipedia. Diperoleh pada 25 September 2018 dari en.wikipedia.org.
- Corynebacterium glutamicum . Di Wiki Mikroba. Diperoleh pada 25 September 2018 dari microbewiki.kenyon.edu.