Corynebacterium glutamicum: características, morfologia, cultura - Ciência - 2023

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Corynebacterium glutamicum É uma bactéria em forma de bastonete, Gram positiva, anaeróbia facultativa e presente no solo. Não é formadora de esporos nem patogênica. Junto com o restante das Corynebacteriaceae e as bactérias das famílias Mycobacteriaceae e Nocardiaceae, faz parte do grupo conhecido como grupo CMN. Este grupo inclui muitas bactérias de importância médica e veterinária.

As bactérias C. glutamicum É amplamente utilizado na indústria para a produção de aminoácidos. O uso dessa bactéria para produção industrial data de mais de 40 anos.

A quantidade de aminoácidos produzidos por essas bactérias, incluindo glutamato monossódico e L-lisina, atualmente ultrapassa 100 toneladas por ano.

Características gerais

-Corynebacterium glutamicum é uma bactéria Gram positiva não patogênica.

-Não produz esporos.

-Contém catalase.

-Decompõe carboidratos por meio de seu metabolismo de fermentação.

-É capaz de sintetizar aminoácidos como serina, glutamato e lisina.

Taxonomia

As espécies C. glutamicum foi descoberto pela primeira vez no Japão e descrito por Kinoshita et al. em 1958, sob o nome Micrococcus glutamicus. Mais tarde (1967), Abe et al. Mudou-se para o gênero Corynebacterium.

Bactérias do gênero Corynebacterium eles estão taxonomicamente localizados na subordem Corynebacterineae. Esta subordem, por sua vez, pertence à ordem Actinomycetales, classe Actinobacteria.

A subordem Corynebacterineae inclui as famílias Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae e Nocardiaceae referidas como o grupo CMN. Corynebacterium pertence à primeira dessas famílias.

Morfologia

A bactéria tem a forma de bastão e as extremidades inchadas em forma de um martelo ou porrete. Ele tem um cromossomo e um plasmídeo circular. Seu genoma consiste em 3.314.179 nucleotídeos.

A parede celular é composta, entre outras substâncias, por uma camada de peptidoglicano, ácidos micólicos de cadeia curta, ácidos meso-diaminopimélicos e polímeros de arabino-galactana.

Cultura

Corynebacterium glutamicum usa uma ampla variedade de substratos, incluindo açúcares, ácidos orgânicos e álcoois, para seu crescimento e produção de aminoácidos.

Essas bactérias decompõem os carboidratos por meio do processo de fermentação. A produção de aminoácidos é influenciada pela fonte de carbono fornecida e por certas condições de suplementação, como a limitação de biotina.

Para a obtenção dos inóculos, foram utilizados meios de cultura de complexos de triptona (YT), extrato de levedura e meio CGXII mínimo modificado.

Para cultivo, temperaturas de 30 ° C e um pH de 7,4 - 7,5 são recomendadas. As fontes de carbono, assim como as substâncias que serão utilizadas para enriquecer a cultura, dependerão dos resultados a serem obtidos.

Por exemplo, glicose, sulfato de amônio, sulfato de magnésio e fosfato dipotássico mostraram ter uma influência significativa na produção de succinato.

Para obter uma alta concentração de L-lisina, o meio de cultura deve ter glicose, sulfato de amônio, carbonato de cálcio, bactocasaminoácido, cloridrato de tiamina, D-biotina, dihidrogenofosfato de potássio, sulfato de magnésio heptahidratado, sulfato ferroso heptahidratado e tetra-hidrato de cloreto de manganês.

Patogenia

Embora a maioria das bactérias pertencentes à família Corynebacteriaceae sejam patogênicas, algumas delas, incluindoC. glutamicum, eles são inofensivos. Estas últimas, conhecidas como corinebactérias não diftéricas (CND), são comensais ou saprófitas que podem estar presentes em humanos, animais e solo.

Alguns CND, como C. glutamicum Y C. feeiciens, são usados na produção de aminoácidos essenciais e vitaminas.

Usos em biotecnologia

O genoma de C. glutamicum é relativamente estável, cresce rapidamente e não secreta protease extracelular. Além disso, é não patogênico, não forma esporos e tem requisitos de crescimento relativamente baixos.

Essas características, e o fato de produzir enzimas e outros compostos úteis, permitiram que essa bactéria fosse chamada de "burro de carga" em biotecnologia.

Produção de aminoácidos

O primeiro produto encontrado que era conhecido por ser biossintetizado por C. glutamicum era glutamato. O glutamato é um aminoácido não essencial presente em cerca de 90% das sinapses cerebrais.

Está envolvido na transmissão de informações entre os neurônios do sistema nervoso central e na formação e recuperação da memória.

A lisina, um aminoácido essencial para o homem e que faz parte das proteínas sintetizadas pelos seres vivos, também é produzida pela C. glutamicum.

Outros aminoácidos obtidos dessa bactéria incluem treonina, isoleucina e serina. A treonina é usada principalmente para prevenir o aparecimento de herpes.

A serina ajuda na produção de anticorpos e imunoglobulinas. A isoleucina, por sua vez, está envolvida na síntese de proteínas e na produção de energia durante o exercício físico.

Outros produtos e aplicações

Pantotenato

É a forma mais ativa da vitamina B5 (ácido pantotênico), visto que o pantotenato de cálcio é usado como suplemento na dieta. A vitamina B5 é essencial na síntese de carboidratos, lipídios e proteínas.

Ácidos orgânicos

Entre outros, C. glutamicum produz lactato e succinato. O Lactato tem múltiplas aplicações, como amaciante, regulador de acidez alimentar, curtimento de couro, purgante, entre outros.

O succinato, por sua vez, é utilizado na produção de lacas, corantes, perfumes, aditivos alimentares, medicamentos e na fabricação de plásticos biodegradáveis.

Alcoóis

Por fermentar açúcares, é capaz de produzir álcoois, como etanol e isobutanol. Por este motivo, existem ensaios para a síntese de etanol em culturas de C. glutamicum de resíduos da cana-de-açúcar. O objetivo desses testes é atingir a produção industrial de biocombustíveis.

O xilitol, um poliol, ou álcool de açúcar, é usado como adoçante para diabéticos, pois não aumenta os níveis de açúcar no sangue.

Biorremediação

C. glutamicum contém dois operons em seu genoma, chamados ars1 e ars2, que são resistentes ao arsênico. Existem estudos em andamento com o objetivo de, eventualmente, usar essa bactéria para absorver o arsênio do meio ambiente.

Plásticos biodegradáveis

Além do succinato, ácido orgânico produzido naturalmente por bactérias, útil para a produção de plásticos biodegradáveis, existe outro composto possível que pode ser utilizado para essas finalidades.

Este composto é um poliéster denominado poli (3-hidroxibutirato) (P (3HB)). P (3HB) não é produzido naturalmente por C. glutamicum. No entanto, engenheiros genéticos têm feito estudos para criar na bactéria, por manipulação genética, uma via biossintética que permita sua produção.

Referências

S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Estudos taxonômicos sobre bactérias produtoras de ácido glutâmico. The Journal of General and Applied Microbiology.
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