CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: CARATTERISTICHE, MORFOLOGIA, COLTURA - BIOLOGIA - 2025

Il Corynebacterium glutamicum è un batterio gram-positivo, anaerobico facoltativo, a forma di bastoncello, presente nel suolo. Non è sporigeno né patogeno. Insieme al resto delle Corynebacteriaceae e ai batteri delle famiglie Mycobacteriaceae e Nocardiaceae, fa parte del gruppo noto come gruppo CMN. Questo gruppo include molti batteri di importanza medica e veterinaria.

Il batterio C. glutamicum è ampiamente utilizzato nell'industria per la produzione di amminoacidi. L'uso di questo batterio per la produzione industriale risale a più di 40 anni fa.

Corynebacterium glutamicum. Foto di AJC1 Flickr. Tratto e modificato da https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

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

Caratteristiche generali

Questi batteri scompongono i carboidrati durante il processo di fermentazione. La produzione di amminoacidi è influenzata dalla data fonte di carbonio e da alcune condizioni di integrazione come la limitazione della biotina.

Per ottenere l'inoculo, sono stati utilizzati terreni di coltura di complessi triptone (YT), estratto di lievito e terreni minimi CGXII modificati.

Per la coltivazione si consigliano temperature di 30 ° C e un pH di 7,4 - 7,5. Le fonti di carbonio, così come le sostanze che verranno utilizzate per arricchire la coltura, dipenderanno dai risultati che si vogliono ottenere.

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

Per ottenere un'elevata concentrazione di L-lisina, il terreno di coltura deve contenere glucosio, solfato di ammonio, carbonato di calcio, bactocasaminoacido, tiamina cloridrato, D-biotina, potassio diidrogeno fosfato, magnesio solfato eptaidrato, solfato ferroso eptaidrato e cloruro di manganese tetraidrato.

Corynebacterium glutamicum, foto di Carlos Barreiro. Tratto e modificato da http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

pathogeny

Sebbene la maggior parte dei batteri appartenenti alla famiglia delle Corynebacteriaceae siano patogeni, alcuni di essi, compreso C. glutamicum, sono innocui. Questi ultimi, noti come corinebatteri non difterici (CND), sono commensali o saprofiti che possono essere presenti nell'uomo, negli animali e nel suolo.

Alcuni CND, come C. glutamicum e C. feeiciens, sono utilizzati nella produzione di aminoacidi essenziali e vitamine.

Utilizza in biotecnologia

Il genoma di C. glutamicum è relativamente stabile, cresce rapidamente e non secerne proteasi extracellulari. Inoltre, non è patogeno, non forma spore e ha esigenze di crescita relativamente basse.

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

Produzione di amminoacidi

Il primo prodotto scoperto che era noto per essere biosintetizzato da C. glutamicum era il glutammato. Il glutammato è un amminoacido non essenziale presente in circa il 90% delle sinapsi nel cervello.

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

La lisina, un amminoacido essenziale per l'uomo e parte delle proteine ​​sintetizzate dagli esseri viventi, è prodotta anche da C. glutamicum.

Altri amminoacidi ottenuti da questo batterio includono treonina, isoleucina e serina. La treonina viene utilizzata principalmente per prevenire la comparsa dell'herpes.

La serina aiuta nella produzione di anticorpi e immunoglobuline. L'isoleucina, da parte sua, è coinvolta nella sintesi proteica e nella produzione di energia durante l'esercizio fisico.

Altri prodotti e applicazioni

pantotenato

È la forma più attiva di vitamina B5 (acido pantotenico), poiché il pantotenato di calcio viene utilizzato come integratore nelle diete. La vitamina B5 è essenziale nella sintesi di carboidrati, lipidi e proteine.

Acidi organici

Tra gli altri, C. glutamicum produce lattato e succinato. Il lattato ha molteplici applicazioni, come ammorbidente, regolatore di acidità alimentare, concia della pelle, purgante, tra gli altri.

Il succinato, da parte sua, viene utilizzato per la produzione di lacche, coloranti, profumi, additivi alimentari, medicinali e per la fabbricazione di plastiche biodegradabili.

alcoli

Poiché fermenta gli zuccheri, è in grado di produrre alcoli, come l'etanolo e l'isobutanolo. Per questo motivo, ci sono prove per la sintesi di etanolo nelle colture di C. glutamicum dai rifiuti della canna da zucchero. L'obiettivo di queste prove è raggiungere la produzione industriale di biocarburanti.

Lo xilitolo, un poliolo o alcol zuccherino, è usato come dolcificante per i diabetici poiché non aumenta i livelli di zucchero nel sangue.

Biorimedio

C. glutamicum contiene due operoni nel suo genoma, chiamati ars1 e ars2, che sono resistenti all'arsenico. Sono in corso studi con lo scopo di utilizzare eventualmente questo batterio per assorbire l'arsenico dall'ambiente.

Plastica biodegradabile

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

Questo composto è un poliestere chiamato poli (3-idrossibutirrato) (P (3HB)). P (3HB) non è prodotto naturalmente da C. glutamicum. Tuttavia, gli ingegneri genetici hanno effettuato studi per creare nei batteri, mediante manipolazione genetica, una via biosintetica che ne permetta la produzione.

Riferimenti

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