33 Archaea Příklady: Podrobná fakta

by

Archaebakterie jsou typem jednobuněčných, autotrofních prokaryot, které mohou žít v extrémních podmínkách. Jedná se o skupinu bakterií, které patří do extrémních podmínek, protože mohou růst při vysoké teplotě, nízké teplotě se sněhem, vysoké slanosti a vysoce kyselé, zatímco některé také produkují a využívají metan. Příklady Archaea jsou diskutovány níže.

  1. Thermofilum pendens
  2. Thermoproteus tenax
  3. Thermoproteus neutrophillus
  4. Thermoproteus uzoniensis
  5. Vulcanisaeta distributa
  6. Vulcanisaeta moutnovskia
  7. Metallosphaera cuprina
  8. Metallosphaera sedula
  9. Staphylothermus hellenicus
  10. Staphylothermus marinus
  11. Thermosphaera aggregans
  12. Sulfolobus acidocaldarius
  13. Sulfolobus islandicus
  14. Desulfurococcus kamchatkensis
  15. Hyperthermus butylicus
  16. Thermus aqaticus
  17. Archaeoglobus fulgidus
  18. Archaeoglobus veneficus
  19. Archaeoglobus profundus
  20. Ferroglobus placidus
  21. Halalkalicoccus jeotgali
  22. halobacterium salinarum
  23. Haloferax volcanii
  24. Natrialba asiatica
  25. Metanobacterium bryantii
  26. Methanococcus formicum
  27. Methanobrevibacter ruminantium
  28. Metanobrevibacter smithii
  29. Methanofollis liminatans
  30. Methanogenium cariaci
  31. Methanogenium organophilum
  32. Methanothermobacter thermautotrophicus
  33. Methanothermobacter thermoflexus
  34. Metanomicrobium mobilní

Členové archea jsou příkladem pro život v extrémních podmínkách. Většinou jsou anaerobní. Mají jedinečné složení buněčné membrány, protože neobsahují peptidoglykan jako materiál pro stavbu buněčné stěny. Mají také odlišné genetické složení, které se shoduje s eukaryotickým jádrem.

obrázek 229
Distribuce království Archaea

Zajímají vás také jedinečné vlastnosti archaebakterií?

Mají jedinečné složení buněčné membrány, protože v jejich buněčné stěně chybí peptidoglykan. Mají pseudomurein a buněčná membrána je tvořen éterově vázanými fosfolipidovými řetězci. To jim dává adaptaci na vysoké teploty a vysokou slanost.

  • Mají specifickou genomickou strukturu na úrovni 16s ribozomální RNA nukleotidy. To jim dává vestavěnou odolnost vůči některým antibiotikům, jako je streptomycin a kanamycin.
  • Jsou to obligátní anaeroby, protože se řídí různými mechanismy buněčného dýchání. Stejně jako metanogeny jsou jediným živým organismem schopným provádět metanogenezi, tj. produkci metanového plynu během buněčné dýchání.

Doména archea:

Zobrazit vše buňky mohou být prokaryotické nebo eukaryotické. Prokaryota jsou primitivní, jednobuněční členové království Monera z Whitakerovy klasifikace pěti království, obsahující volný genetický materiál v cytosolu, zatímco eukaryota mají skutečnou jádra a DNA je uzavřena v typické jaderné membráně a má jiné vnitřní membrány. V této oblasti bylo dosud hlášeno přibližně 400 druhů.

Užitečné archaea:

Prvním mikroorganismem, kterému se na Zemi dařilo, byl termoacidofil v důsledku podmínek prostředí na Zemi. Teplomilná, termotolerantní mikroorganismy mají díky své schopnosti ekonomický význam v mnoha oblastech vědy produkují termostabilní enzymy které lze využít pro biotechnologické aplikace. Obecně je spojena s termostabilitou proteinů. Hypertermofilové jsou tedy pro tento účel nejvhodnější ve srovnání s mezofily.

Proč se tyto používají?

  • Protože mohou snadno přerušit vodíkové vazby a disulfidové můstky s jakýmkoliv konformačním zkreslením struktury. 
  • Vzhledem k použití těchto bakteriálně generované enzymyse snižuje se riziko mikrobiální kontaminace.
  • It pomáhá zvýšit difúzní koeficient a rozpustnost sloučenin. Snižuje viskozitu reakčního média.

Jedním z příkladů je Thermus aquaticus– který je nyní komerčně využíván. Enzym Taq polymeráza byl použit jako termostabilní enzym v polymerázové řetězové reakci pro amplifikaci DNA.

příklady archaea
Kredit: NCBI
Národní centrum pro biotechnologické informace

Crenarchaeota

Termoacidofilové nebo termofilové jsou extrémně tepelně tolerantní a obývají sirné horké prameny a vlhké oblasti. Tyto organismy nemohou žít pod teplotou 1310 C. Mají ve své buněčné stěně speciální protein, protože dokážou odolat i 2300 F.

termofilové:

Jsou taky známý jako termoacidofilníprotože oni může žít při velmi vysokých teplotách a snese vysoce kyselé prostředí. Obvykle se množí při teplotách nad 45 °C. Obývají hlubokomořské hydrotermální průduchy, pozemské horké prameny a další extrémní geografické oblasti. Příklady teplomilných archaea jsou:

  1. Thermofilum pendens
  2. Thermoproteus tenax
  3. Thermoproteus neutrophillus
  4. Thermoproteus uzoniensis
  5. Vulcanisaeta distributa
  6. Vulcanisaeta moutnovskia
  7. Metallosphaera cuprina
  8. Metallosphaera sedula
  9. Staphylothermus hellenicus
  10. Staphylothermus marinus
  11. Thermosphaera aggregans
  12. Sulfolobus acidocaldarius
  13. Sulfolobus islandicus
  14. Desulfurococcus kamchatkensis
  15. Hyperthermus butylicus
  16. Thermus aqaticus

Thermofilum pendens

Jedná se o teplomilnou, středně kyselou bakterii izolovanou z horkých pramenů Solfataric na Islandu. Jako mnoho jiných archaea se zdá, že dýchá síru a využívá peptidy pro energii. Má velmi dlouhou nitkovitou strukturu až 100 mm.

T. pendens nemá rád ribulóza-1,5-bisfosfát-karboxylázu, AMP-fosforylázu a ribóza-1,5-bisfosfát-izomerázu.

Thermoproteus tenax

Jsou to autotrofy vodíku a síry a mohou růst při teplotách až 95 ° C. Thermoproteus má jedinečný membránový lipid, který je etherově vázaným glycerolovým derivátem rozvětveného lipidu s 20 nebo 40 atomy uhlíku.

Buňky jsou tyčinkovitého tvaru o průměru až 4 mikrony a délce až 100 mikronů a množí se vytvářením větví na koncích buněk a růstem do jednotlivých buněk.

Thermoproteus neutrophillus

Tyto archaea mohou růst s elementární sírou jako terminálními akceptory elektronů energetického metabolismu. Mikroorganismy redukující síru a metanogeny mají jedno společné. To znamená, že oba žijí na úkor snížených dluhopisů SS.

Redukce elementární síry je jednou z nejběžnějších vlastností termofilních a hypertermofilních bakterií. Nad pH 5 jsou sulfidové anionty (HS) nukleofily, které reagují s elementárním sirným kruhem (S8) za vzniku polysulfidů (S42– a S52–). Nad pH 7 a 75 °C se elementární síra dostává do nerovnováhy s thiosírany a sulfidy.

Thermoproteus uzoniensis

Je to hypertermofilní archaeon ve tvaru tyče nalezený v horkých pramenech a vzorcích půdy Uzon Caldera. Buňky jsou tyčinky 1-20 μm dlouhé a 0.3-0.4 μm široké a mohou se větvit nebo mít na obou koncích kulovité výběžky. Buňky se nepohybují a postrádají bičíky. Produkty fermentace jsou kyselina octová, kyselina isomáselná a kyselina izovalerová.

Vulcanisaeta distributa

Vyznačuje se celosvětovým rozšířením horkých pramenů a kyselých horkých pramenů. Je izolován od horkých pramenů Owakiya, prefektura Kanagawa. Pro růst jsou nutné kyselé podmínky (pH 3.5-5.6).

Jsou rezistentní na chloramfenikol, kanamycin, oleandomycin, streptomycina vankomycin, ale citlivé na erythromycin, novobiocin a rifampicin.

Vulcanisaeta moutnovskia

Toto roste v nepřítomnosti extraktu z archaálních buněk v médiu. Je to anaerobní, heterotrofní, hypertermofilní archaea, která optimálně roste při 85-90 °C a pH 4.0-4.5.

Tento mikroorganismus využívá jako zdroje uhlíku maltózu, škrob, malát, kvasnicový extrakt, pepton, hovězí extrakt, kasaminokyselinu a želatinu. Je to metabolicky všestranný archaeon, který dokáže fermentovat bílkovinné substráty a některé cukry.

Metallosphaera cuprina

Původně izolován ze sirného pramene. Hraje důležitou roli při mobilizaci usazenin sulfidu kovů v přirozeném prostředí biologického vyluhování. Metallosphaera získává zájem v biotěžebním průmyslu díky své schopnosti oxidovat redukované anorganické sloučeniny síry (RISC) za vysokých teplot.

Metallosphaera sedula

Teplomilné a horninové autotrofní archea, jako např Metallosphaera sedula, zaujímají kyselé prostředí bohaté na kovy a používají se v procesech biotěžby. Jejich genom obsahuje geny spojené s autotrofní fixací uhlíku, kovovou odolností a adhezí. Původně pochází z vulkanické oblasti Itálie.

Používá se ke snížení uhelného pyritu díky své schopnosti oxidovat pyrit, známé jako depyritizace. To je obligátní aerob, který nejlépe roste při 75 °C a pH 2.0

Staphylothermus hellenicus

Je to hypertermofilní, heterotrofní organismus, který ke svému růstu potřebuje síru. Při nízkém obsahu živin tvoří hroznovité shluky o průměru 0.5–1.0 mm a výšce 100 shluků. Je izolován od hydrotermálního průduchu u zálivu Paleocoli na ostrově Milos v Řecku. Velké klastrové buňky o průměru až 15 μm se nacházejí na vysokých vegetativních úrovních.

Staphylothermus marinus

Je to termofil s termostabilním extrémním enzymem, který funguje zejména při vysokých teplotách. Jsou to většinou na síře závislí a vysoce mořští termofilové. Tyto archeony potřebují k růstu síru, ale mohou produkovat vodík, pokud je síra omezená. Tyto extrémní enzymy se používají k přeměně síry na sirovodík. Poté se sirovodík uvolňuje jako odpad.

Thermosphaera aggregans

Je hypertermofilní, heterotrofní, přísně anaerobní a fermentativní. Nejprve jsou identifikovány v obsidiánovém bazénu. Jsou kokoidního tvaru s více bičíky. 

Thermosphaera - mikrobewiki
Thermosphaera aggregans
Kredit: Mikrobová wiki

Sulfolobus acidocaldarius

Sulfolobus vyniká svou schopností prospívat při vysokém i nízkém pH. Přirozeným prostředím těchto organismů je Solfatterfield po celém světě, včetně Spojených států, Ruska, Japonska, Nového Zélandu a Islandu. Mohou optimálně růst při 80 °C a pH 2 se suchozemským solfatarickým zdrojem.

Sulfolobus islandicus

Optimální teplota pro správný růst se pohybuje mezi 75-80 C a ph se pohybuje od 2.5 do 3.5. Většinou se dají pěstovat v horkých pramenech bohatých na síru. Protože jsou fakultativní autotrofy, může oxidovat síru na síran a zároveň fixovat uhlík z oxidu uhličitého.

Desulfurococcus kamchatkensis

Jsou to obligátně anaerobní, hypertermofilní, organotrofní archaeon izolovaný z horkého pramene Uzon Caldera. Vyžadují optimální teplotní rozsah 650-850 C s pH se pohybuje mezi 5-7.

V přítomnosti síry jako akceptoru elektronů podléhá dýchání síry za vzniku H2S a CO2, ale v nepřítomnosti síry podléhá oxidaci peptidů v kombinaci s produkcí vodíku za účelem regenerace nosičů elektronů.

Hyperthermus butylicus

Tento teplomilný archeon využívá H2Tvorba S pouze jako asimilační zdroj energie. Jeho hlavní formou energie je fermentace. Obsahuje superoxid reduktázu a peroxiredoxin, které odstraňují superoxid, aniž by produkovaly O2.

Superoxid je smrtelný pro živé organismy kvůli svému stavu volných radikálů. Odstranění superoxidu bez produkce O2 udržuje vnitřní gradient relativně negativní ve srovnání s vnější oblastí.

Hyperthermus - mikrobewiki
Hyperthermus butylicus
Kredit: Mikrobová wiki

Thermus aqaticus

Je to termofilní bakterie, která roste při teplotách nad 70 °C a má také tepelně odolnou aminopeptidázovou aktivitu. Růst bakterií je indikován viditelným zákalem. Jde o organismy, které umožňují PCR (polymerázová řetězová reakce).

Živí se organickými materiály produkovanými bakteriemi a jinými termofily, včetně některých členů archaea. DNA polymeráza byla prvním enzymem izolovaným z T.aquaticus, proto také známá jako Taq polymeráza.

Thermus aquaticus - Wikipedie
Thermus aqaticus
Kredit: Wikipedia

Euryarchaeota

Do této kategorie spadají jak halofily, tak methanogeny. Halofilům se daří v prostředí s vysokým obsahem soli a methanogeny jsou jediným organismem na Zemi, který dokáže produkovat plynný metan a jsou přísně anaerobní. Vyskytují se hlavně v bažinaté zemi. Někdy se nacházejí ve střevním traktu přežvýkavců.

1. Halofilové:

 Halofilové jsou ti, kteří mohou prospívají ve vysoce slaných nebo vodních podmínkách. Jsou považováni za typ extremofila, který dokáže odolat extrémním solným podmínkám v různých prostředích. Archaea je známá jako dominantní skupina v tomto slaném prostředí. Příklady halofilních archaea jsou:

  1. Archaeoglobus fulgidus
  2. Archaeoglobus veneficus
  3. Archaeoglobus profundus
  4. Ferroglobus placidus
  5. Halalkalicoccus jeotgali
  6. halobacterium salinarum
  7. Haloferax volcanii
  8. Natrialba asiatica
  9. Natrialba magadii
  10. Natronomonas pharaonis
  11. Nitrosopumilus maritimus

Archaeoglobus fulgidus

Díky své hypertermofilitě roste anaerobně při velmi vysokých teplotách 60-95 °C a optimálně při 83 °C. Mohou vytvářet biofilmy při zátěži prostředí, jako je extrémní pH nebo teplota, vysoké koncentrace kovů nebo vysoký obsah solí .

Archaeoglobus veneficus

Je to hypertermofilní archeon nalezený v hlubokomořském hydrotermálním průduchu. Kromě toho je možný chemický organický nutriční růst redukcí síranu, siřičitanu nebo thiosíranu. Je také slibným kandidátem na levné a účinné čištění prostředí kontaminovaného olejem díky své schopnosti degradovat alkany.

Archaeoglobus profundus

Je to mixotrofní anaerob, oxiduje aromatické sloučeniny a žije při teplotě 820 °C s rozsahem pH 4.5 až 7.5 a koncentrací NaCl mezi 0.9 a 3.6 %. Používají vodík jako donor elektronů.

Ferroglobus placidus

Ferroglobus placidus je anaerobní oxidační činidlo Fe (II). Železo, H2 a sulfidy působí jako donory elektronů a NO3 se používá jako akceptor elektronů. An zajímavý fakt je, že Fe (III) lze vyrobit z Fe (II) za anoxických podmínek. Zajímavé je, že Fe (III) vzniklo ve starověké hornině a Fe (II) bylo považováno za oxidované kyslíkem produkovaným sinicemi.

Halalkalicoccus jeotgali

Byl izolován z mořských plodů solených krevetami. Extrémně halofilní archaea (haloarchaea) jsou přizpůsobeny hypersalinnímu prostředí a optimálně rostou v roztocích NaCl o koncentraci 2.6 M nebo vyšší.

Halobacterium salinarum

Toto je také známé jako Halobacterium cutirubrum or Halobacterium halobium. Membrána má jedinou lipidovou dvojvrstvu pokrytou vrstvou slizu. Mohou generovat elektrochemický protonový gradient přes membránu dýcháním a/nebo světlem řízenou protonovou pumpou bakteriorhodopsin.

Haloferax volcanii

Haloferax volcanii se daří v prostředí s vysokým obsahem soli. Podporují krystalizaci soli tím, že absorbují sluneční světlo pomocí fotosyntetického pigmentu známého jako karotenoidy. Poprvé byl izolován ze sedimentů Mrtvého moře.

Natrialba asiatica

Mohou žít v extrémních podmínkách, zvláště pokud jsou schopni žít ve vodě nasycené solí. Genom kóduje mnoho domnělých proteáz/peptidáz. Osmotický tlak a nabité aminokyseliny pomáhají kontrolovat množství soli v buňce.

Natrialba magadii

Jedná se o aerobní chemoorganotrofní, haloalkalifilní archaeony, které pro optimální růst vyžadují alkalické podmínky a vysoký obsah soli. Vyžadovaly alespoň 2 M NaCl. Mohou růst mezi pH 7 a 10 s optimem 8.5.

Natronomonas pharaonis

Byl izolován z alkalického jezera, které se muselo vypořádat se dvěma extrémními podmínkami: vysokou slaností a alkalickým pH 11. Optimálně roste při 3.5M NaCl a pH 8.5. Na rozdíl od jiných alkalifilů, které používají sodík Na+ místo protonů H+ jako vazebný ion mezi dýchacím řetězcem a ATP syntázou, Natronomonas používá protony jako vazebný iont.

Nitrosopumilus maritimus

Archaea oxidující amoniak jsou všudypřítomné v mořském a suchozemském prostředí a jsou nyní uznávány jako důležití přispěvatelé do koloběhu uhlíku a dusíku. Tento mikrob byl izolován ze skalního podloží tropické pánve Seattle Aquarium.

2. Metanogeny:

Methanogeny působí jako biokatalyzátort, který se vyskytuje jako endogenní organismus v mnoha volně žijících mořských organismech a anaerobních prvokech a je úzce spojen s hydrogenosomy, organelou, která produkuje H2, CO2a acetát z fermentace substrátů s vysokou molekulovou hmotností. The produkt hydrogenosomů je substrátem pro výrobu metanu. Příklady metanogenních archaea jsou následující:

  1. Metanobacterium bryantii
  2. Methanococcus formicum
  3. Methanobrevibacter ruminantium
  4. Metanobrevibacter smithii
  5. Methanofollis liminatans
  6. Methanogenium cariaci
  7. Methanogenium organophilum
  8. Methanothermobacter thermautotrophicus
  9. Methanothermobacter thermoflexus
  10. Metanomicrobium mobilní

Metanobacterium bryantii

Methanogeny mají neobvyklý požadavek na Ni2+ který je součástí koenzymu F430 a hydrogenázy a je nezbytný k zabránění lýze těchto organismů. Většina organismů používá jako nosič elektronů oxid uhličitý a vodík. Autotrofní (acetoklastické) methanogeny metabolizují kyselinu octovou na metan a oxid uhličitý.

Metanobakterie - Wikipedie
Metanobacterium bryantii
Kredit: Wikipedia

Methanococcus formicum

Methanogeny jsou mikroorganismy, které produkují metan jako vedlejší produkt metabolismu za hypoxických podmínek. Jsou to prokaryota a patří do archaální domény. V mořských sedimentech je biologická produkce metanu, známá také jako produkce metanu, obecně omezena na rozklad síranů pod horní vrstvou.

Methanobrevibacter ruminantium

Methanobrevibacter ruminantium je archeon, o kterém je známo, že kolonizuje gastrointestinální trakt skotu a přežvýkavců.

H2 je důležitým meziproduktem při methanogenním rozkladu organické hmoty a působí jako redukční činidlo pro metanogenní archaea pro produkci CH4z této bakterie je izolována formiátdehydrogenáza a enzym využívá F420 jako akceptor elektronů, když je substrátem formiát.

Metanobrevibacter smithii

Je to metanogen, dominantní, gramnegativní, vodík-výživný, archeon lidského střeva, který recykluje vodík tím, že jej kombinuje s oxidem uhličitým za vzniku metanu. Hromadění vodíku ve střevě snižuje účinnost a energetický výtěžek mikrobiální fermentace. Protože hrají důležitou roli při odstraňování přebytečného volného vodíku.

Methanobrevibacter - Alchetron, The Free Social Encyclopedia
Metanobrevibacter smithii
Kredit: alchetron

Methanofollis liminatans

Jedná se o obligátní anaerobní, mezofilní barvení jako gramnegativní s peritrichózními bičíky. Optimální pH pro růst je 7.0, tj. neutrální. Nacházejí se ve vysoce výkonných bioreaktorech odpadních vod nebo solfatarických polích Mount Tatio v poušti Atacama. Jako donory elektronů používají místo H 2-propanol, 2-butanol, ethanol, 1-propanol a 1-butanol.2. K růstu potřebují acetát jako zdroj uhlíku.

Methanogenium cariaci

Termofilní kokoid metanogenní bakterie které rostly optimálně při asi 55 °C, byly izolovány z CO2 pomocí 2-propanolu jako donoru vodíku pro methanogenezi. Kromě toho H2byl použit formiát nebo 2-butanol. Jsou přísně anaerobní, nepohyblivé, gramnegativní a nacházejí se v mořských a jezerních sedimentech, které postrádají kyslík.

Methanogenium organophilum

Je přísně anaerobní a využívá primární nebo sekundární 'OL' skupiny jako donory elektronů ke snížení chemosyntetických živin, H2 a v některých případech mravenčan a oxid uhličitý na metan. Optimální teplotní rozsah 15-35 ° C; Optimální pH 6.0-7.9.

Methanothermobacter thermautotrophicus

Jsou to hypertermofilní methanogeny a patřily mezi první mikroby, kterým byl sekvenován kompletní genom. Hlavní funkcí metanogenů je odstraňovat různé fermentační produkty produkované jinými mikroorganismy a produkovat metan a CO2. Redukce vodíku podporuje prostředí, které podporuje růst fermentační bakterie.

Methanothermobacter thermoflexus

Jsou to také obligátní anaeroby a mohou růst nejlépe mezi 550C-650C. V nepřítomnosti síranů, oxidu kovu a dusitanů spotřebovávají methanogeny tyto substráty a přispívají k anaerobnímu potravnímu řetězci dvěma různými způsoby. Za prvé, methanogeny katalyzují poslední fáze anoxického rozkladu organické hmoty za vzniku metanu. Metan se uvolňuje do atmosféry. Za druhé, udržuje fermentační cestu energeticky dobrou tím, že udržuje velmi nízkou H2 částečný tlak.

Metanomicrobium mobilní

Methanomicrobium mobile je považováno za hlavní metanogen v lumen lidí a jiných hradů. Produkují metan redukcí oxidu uhličitého vodíkem nebo mravenčanem. Nejsou schopny metabolizovat acetát, methylamin nebo metanol.

Shrnutí

Svá slova jsem uzavřel těmito řádky, že archaebakterie jsou nejprimitivnějším organismem na této zemi, protože byly iniciátory živého organismu během „Teorie velkého třesku“. Když jsou teplota, pH, slanost a další klimatické faktory na svém extrému, jsou to oni, kdo přežije. Členové Archae mají jedinečnou vlastnost prospívat za jakýchkoli podmínek a někdy jsou záměrně využíváni lidmi pro jejich blaho.

Také čtení: