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Micro industrielle > 3. Corynébactéries > Flashcards

3. Corynébactéries Flashcards

1
Q

Quel est le principal intérêt biotechnologique des corynébactéries?

A

Production d’acides aminés

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2
Q

Quel type de métabolisme est exploité dans les biotechnologies employant des corynébactéries? Et où se retrouvent les métabolites?

A

Métabolisme primaire.

Métabolites retrouvés dans les cellules, puis excrétion extracellulaire.

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3
Q

La plupart des acides aminés produits par les corynébactéries sont obtenus par la modification génétique. Un seul est obtenu naturellement ; lequel?

A

L’acide L-glutamique

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4
Q

Nommer quelques caractéristiques microbiennes des corynébactéries.

A
  • Gram +
  • Catalase +
  • Uréase +
  • Non sporulantes et non motiles
  • Aérobies ou anaérobies facultatives
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5
Q

Quelles sont les conditions de croissance des corynébactéries?

A

pH 6.0-8.5 ; température 10-40°C

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6
Q

Comment se fait la division cellulaire des corynébactéries?

A

Par cassure - dispersion angulaire des cellules.

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7
Q

À quoi servent les granules de volutine chez les corynébactéries?

A

Réserves de polyphosphate inorganique chez les vieilles bactéries

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8
Q

Quelles sont les sources de sucre des corynébactéries? (6)

A

Glucose, fructose, mannose, maltose, sucrose et tréhalose.

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9
Q

Quelle vitamine est essentielle pour la croissance des corynébactéries?

A

Biotine

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10
Q

Où retrouve-t-on des corynébactéries? Sont-ils pathogènes?

A

Dans l’eau et les sols.

Certains pathogènes pour les plantes et animaux (dont C. diphteriae)

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11
Q

Qu’est-ce qui différencie les bactéries corynéformes des corynébactéries?

A

Les bactéries corynéformes sont celles qui partagent des propriétés physiologiques avec les corynébactéries. Les corynébactéries font partie du genre Corynebacterium.

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12
Q

Nommer des genres de Corynebacterium (5)

A
  • Microbacterium
  • Arthrobacter
  • Brevibacterium
  • Propionibacterium
  • Bifidobacterium
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13
Q

Quelles sont les 3 étapes essentielles pour avoir une bactérie surproductrice d’acides aminés?

A

1, Utiliser un mutagène approprié pour induire la mutation désirée dans le chromosome de la bactérie.

  1. Isoler les bactéries mutantes.
  2. Cartographier sur le chromosome bactérien le site de la mutation induite.
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14
Q

Quel type de mutation est préférable pour concevoir des superproducteurs d’acides aminés?

A

Mutant de délétion.

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15
Q

Quels mutagènes peuvent être utilisés pour promouvoir la surproduction d’acides aminés? (3)

A

NTG (plusieurs mutations à la fois)
EMS
Acide nitreux

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16
Q

Quelles sont les 2 types de sélection pour isoler les bactéries mutantes? Expliquer.

A
  • Sélection directe : milieu avec un analogue d’acide aminé qui devrait théoriquement faire de la rétroinhibition et empêcher la croissance des bactéries. Sélection directe des colonies qui y poussent. But : optimisation. Difficulté : gérer les concentrations testées.
  • Sélection indirecte : besoin de 2 milieux de culture. Permet la sélection de souches auxotrophes. Permettent l’étude des voies métaboliques associées à la conception d’un acide aminé précis.
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17
Q

Quelles sont les 6 stratégies utilisées pour obtenir des mutants capables de surproduire des acides aminés?

A
  • Élimination génétique des mécanismes de rétroinhibition
  • Direction altérée des voies métaboliques (redirection)
  • Augmentation de la concentration du substrat d’une enzyme régulatrice qui est en compétition avec les effecteurs de rétroinhibition
  • Diminution de la concentration d’un effecteur ou d’un produit final dans une voie adjacente
  • Favoriser l’assimilation des précurseurs nécessaires aux voies métaboliques qui produiront les acides aminés
  • Inhiber ou inactiver les enzymes responsables de la dégradation des acides aminés produits.
18
Q

Quelles sont les 4 stratégies utilisées pour l’introduction d’ADN exogène dans les corynébactéries? Expliquer brièvement chacune.

A
  • Transformation : dégradation de la paroi avec lysozyme et PEG avec un plasmide.
  • Électroporation : haut voltage lors de la phase de croissance exponentielle pour introduire plus d’ADN.
  • Transfection : par corynéphages.
  • Conjugaison : transfert d’une bactérie Gram - à une corynébactérie.
19
Q

Les gènes clonés des corynébactéries codent pour quelles protéines (leur fonction)? (3)

A
  • Biosynthèse d’acides aminés
  • Protéines de la glycolyse
  • Biosynthèse de toxines
20
Q

Quelles sont les sources de carbone pour la production d’acide L-glutamique? Les sources d’azote? (2)

A
  • Carbone : multiples (glucose, fructose, maltose, ribose, xylose), mais en industrie, mélasse ou hydrolysat d’amidon
  • Azote : Sels d’ammonium ou urée.
21
Q

Qu’est-ce qui faut ajouter à une culture de corynébactéries pour éviter la baisse de pH à cause de l’assimilation des ions NH4+ et l’excrétion d’acide L-glutamique?

A

L’ammoniaque gazeux

22
Q

Que se passe-t-il lors d’un excès de NH4Cl et du Zn dans une culture de corynébactéries?

A

Conversion de l’acide L-glutamique en L-glutamine

23
Q

Que se passe-t-il lorsqu’il manque d’oxygène lors de la production d’acide L-glutamique?

A

Fermentation des sucres et production d’acide lactique.

24
Q

Expliquer l’effet de la biotine seule sur l’excrétion des acides aminés hors de la cellule.

A

Avec la hausse de biotine, il y a plus d’acides oléiques membranaires, ce qui diminue l’excrétion des acides aminés.

25
Q

Expliquer l’effet d’un excès de biotine avec des antibiotiques ou acides gras saturés sur l’excrétion des acides aminés hors de la cellule.

A

La pénicilline endommage la paroi plasmique et augmente l’excrétion des acides aminés.
Les acides gras saturés diminuent la quantité d’acide oléique qui diminue l’excrétion.
En augmentant l’excrétion, on diminue le feedback négatif.

26
Q

Expliquer l’effet d’un lavement des cellules après l’utilisation d’antibiotiques sur l’excrétion des acides aminés hors de la cellule.

A

Le lavage au Tween augmente l’excrétion des acides aminés en fragilisant la membrane plasmique.

27
Q

Quelle concentration de biotine est optimale pour une meilleure production d’acide aminés?

A

Une condition suboptimale à la croissance.

28
Q

Quel est le problème avec l’accumulation d’acides aminés de façon intracellulaire?

A

Feedback négatif et phénomène de rétroinhibition qui réduit le rendement.

29
Q

Quelle est la principale voie de biosynthèse de l’acide L-glutamique?

A

La voie de la glycolyse jusqu’au PEP (phosphoénolpyruvate). 2 voies possibles : Pep transformé en pyruvate ou formation d’oxaloacétate.

30
Q

Caractériser la fermentation pour la production d’acide L-glutamique. (source de C, pH et ajouts)

A
  • Source de carbone avec mélasse (visqueux) ajouté graduellement (fed-batch)
  • pH maintenu avec ammoniac gazeux
  • Antibiotiques et acides gras saturés ajoutées avec une quantité minimale de biotine.
31
Q

Pourquoi est-ce que la source de carbone est ajoutée graduellement pour la production d’acide L-glutamique et stérilisée juste avant l’ajout?

A

L’ajout graduel évite une trop grosse viscosité.

La stérilisation juste avant permet d’éviter un choc thermique.

32
Q

Quelles sont les étapes d’extraction de d’acide L-glutamique? (4)

A
  1. Séparation des bactéries du milieu
  2. Concentration du milieu
  3. Acidification (pH 3) du milieu pour solubiliser l’acide L-glutamique
  4. Salification de l’acide épuré et cristallisation par évaporation.
33
Q

Quels sont les principaux domaines d’application de l’acide L-glutamique?

A

Alimentation (MSG)
Additifs des cosmétiques, savons, shampoing
Agent de gélification

34
Q

La thréonine et la lysine utilisent essentiellement la même voie métabolique pour leur production. Où se fait la séparation? Et quelle est la voie principale?

A

À partir de l’acide aspartique au cours de la glycolyse.

35
Q

Qu’est-ce qu’est un mutant de régulation? En quoi est-ce utile? Comment est-il obtenu?

A

C’est un mutant qui ne contrôle plus en partie des mécanisme de biosynthèse. Utile pour éviter la rétroinhibition.

Obtenu en observant diverses concentrations d’un milieu avec une molécule analogue à celle d’intérêt. Ceux qui y poussent auraient une mutation dans les mécanismes de rétroinhibition.

36
Q

Comment se fait la fermentation de L-thréonine?

A

En fed-batch avec du fructose. 38°C, mais ajustement à 28°C après 17h.

Ajouts fréquents de précurseurs.
Ajout de biotine et d’antimousse.

37
Q

Quelles sont les étapes pour récupérer la thréonine après la fermentation? (4)

A
  1. Centrifugation
  2. Acidification
  3. Augmentation de la concentration
  4. Cristallisation, séparation du liquide et séchage des cristaux obtenus.
38
Q

Comment se fait l’excrétion de la lysine hors de la cellule?

A

Par transport actif.

39
Q

Comment se fait la fermentation de L-lysine? (sources de C et N, température, pH…)

A

En fed-batch (surtout) avec de la mélasse, de l’acide acétique ou de l’éthanol comme source de carbone.
Sources d’azote : sels de NH3 et NH4+ et urée

Température : 28°C, pH : assez neutre

Ajouts fréquents de précurseurs.
Ajout de biotine et d’antimousse.

40
Q

Quelles sont les étapes pour récupérer la lysine après la fermentation? (5)

A
  1. Centrifugation
  2. Adsorption de la lysine sur résine échangeuse d’ions
  3. Élutions avec alkali dilués
  4. Neutralisation avec HCl
  5. Cristallisation et séchage de la lysine
41
Q

Quel est le principe derrière la production d’acides aminés par utilisation d’enzymes?

A

Enzymes dégradant spécifiquement un substrat pour obtenir l’acide aminé désiré. Les enzymes peuvent être immobilisées et le substrat est acheminé en continu.

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