CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: KARAKTERISTIK, MORFOLOGI, KULTUR - BIOLOGI - 2025

Corynebacterium glutamicum adalah bakteri gram positif, anaerobik fakultatif, berbentuk batang yang ada di tanah. Ini bukan pembentuk 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 penting dalam bidang medis dan kedokteran hewan.

Bakteri C. glutamicum banyak digunakan dalam industri untuk produksi asam amino. Penggunaan bakteri ini untuk produksi industri sudah ada sejak lebih dari 40 tahun yang lalu.

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.

Karakteristik umum

Bakteri ini memecah karbohidrat melalui proses fermentasi. Produksi asam amino dipengaruhi oleh sumber karbon yang diberikan dan oleh kondisi suplementasi tertentu seperti batasan biotin.

Untuk mendapatkan inokula telah digunakan media kultur tryptone complexes (YT), ekstrak ragi dan media minimal modifikasi CGXII.

Untuk budidaya, disarankan suhu 30 ° C dan pH 7,4 - 7,5. Sumber karbon serta zat yang akan digunakan untuk memperkaya tanaman akan bergantung pada hasil yang akan diperoleh.

Misalnya, glukosa, amonium sulfat, magnesium sulfat, dan kalium fosfat diketahui memiliki pengaruh yang signifikan terhadap 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, besi sulfat heptahidrat dan mangan klorida tetrahidrat.

Corynebacterium glutamicum, Foto oleh Carlos Barreiro. Diambil dan diedit dari http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogen

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.

Penggunaan dalam bioteknologi

Genom C. glutamicum relatif stabil, tumbuh dengan cepat, dan tidak mengeluarkan protease ekstraseluler. Selain itu, non-patogen, tidak membentuk spora, dan memiliki kebutuhan pertumbuhan yang relatif rendah.

Karakteristik ini, dan fakta bahwa ia menghasilkan enzim dan senyawa bermanfaat lainnya, telah memungkinkan bakteri ini disebut sebagai "pekerja keras" dalam bioteknologi.

Produksi asam amino

Produk pertama yang diketahui dapat dibiosintesis oleh C. glutamicum adalah glutamat. Glutamat adalah asam amino nonesensial yang ada di sekitar 90% sinapsis di otak.

Ini terlibat dalam transmisi informasi antara neuron 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 antara lain treonin, isoleusin, dan serin. Treonin digunakan terutama untuk mencegah munculnya herpes.

Serine membantu dalam produksi antibodi dan imunoglobulin. Isoleusin, pada bagiannya, terlibat dalam sintesis protein dan produksi energi selama latihan fisik.

Produk dan aplikasi lain

Pantothenate

Ini adalah bentuk paling aktif dari vitamin B5 (asam pantotenat), karena kalsium pantotenat digunakan sebagai suplemen dalam makanan. Vitamin B5 sangat penting dalam sintesis karbohidrat, lipid, dan protein.

Asam organik

Antara lain C. glutamicum menghasilkan laktat dan suksinat. Laktat memiliki banyak kegunaan, seperti pelembut kain, pengatur keasaman makanan, penyamakan kulit, pencahar, dan lain-lain.

Suksinat, pada bagiannya, digunakan untuk produksi lak, pewarna, parfum, bahan tambahan makanan, obat-obatan dan untuk pembuatan plastik yang dapat terurai secara hayati.

Alkohol

Karena memfermentasi gula, ia mampu menghasilkan alkohol, seperti etanol dan isobutanol. Untuk itu dilakukan uji coba sintesis etanol pada tanaman C. glutamicum dari limbah tebu. Tujuan dari uji coba ini adalah untuk mencapai produksi industri biofuel.

Xylitol, poliol, atau alkohol gula, digunakan sebagai pemanis bagi penderita diabetes karena tidak meningkatkan kadar gula darah.

Bioremediasi

C. glutamicum mengandung dua operon dalam genomnya, yang disebut ars1 dan ars2, yang resisten terhadap arsenik. Ada penelitian yang sedang berlangsung dengan tujuan 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 keperluan ini.

Senyawa ini adalah poliester yang disebut poli (3-hidroksibutirat) (P (3HB)). P (3HB) tidak diproduksi secara alami oleh C. glutamicum. Namun, insinyur genetika telah melakukan studi untuk menciptakan bakteri, dengan manipulasi genetik, jalur biosintetik yang memungkinkannya diproduksi.

Referensi

1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Studi taksonomi pada bakteri penghasil asam glutamat. Jurnal Mikrobiologi Umum dan Terapan.
2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P.Kim (2016). The actinobacterium Corynebacterium glutamicum, pekerja keras Industri. Jurnal Mikrobiologi dan Bioteknologi.
3. 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
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Produksi asam organik berbasis bio dengan Corynebacterium glutamicum. Bioteknologi.
5. M. Wachi (2013). Eksportir asam amino di Corynebacterium glutamicum. Dalam: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biologi dan bioteknologi.
6. Corynebacterium glutamicum. Di Wikipedia. Diperoleh pada 25 September 2018 dari en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. Di Microbe Wiki. Diperoleh pada 25 September 2018 dari microbewiki.kenyon.edu.