Informacija

4.6: Arheja - biologija

4.6: Arheja - biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ciljevi učenja

  • Opišite jedinstvene značajke svake kategorije Arheja
  • Objasnite zašto arheje možda nisu povezane s ljudskim mikrobiomima ili patologijom
  • Navedite uobičajene primjere arheja koji se obično povezuju s jedinstvenim ekološkim staništima

Poput organizama iz domene Bakterije, organizmi iz domene Archaea svi su jednostanični organizmi. Međutim, arheje se strukturno razlikuju od bakterija na nekoliko značajnih načina, kao što je objašnjeno u Jedinstvenim karakteristikama prokariotskih stanica. Sažeti:

  • Stanična membrana arheje sastoji se od eterskih veza s razgranatim izoprenskim lancima (za razliku od stanične membrane bakterije koja ima esterske veze s nerazgranatim masnim kiselinama).
  • Arhealnim staničnim stjenkama nedostaje peptidoglikana, ali neki sadrže strukturno sličnu tvar koja se naziva pseudopeptidoglikan ili pseudomurein.
  • Genomi arheja veći su i složeniji od bakterijskih.

Domena Archaea raznolika je poput domenske bakterije, a njeni se predstavnici mogu naći na bilo kojem staništu. Neki arhei su mezofili, a mnogi ekstremofili, koji preferiraju ekstremno vruće ili hladno, ekstremnu slanost ili druge uvjete koji su neprijateljski raspoloženi prema većini drugih oblika života na zemlji. Njihov metabolizam prilagođen je teškim uvjetima, te mogu izvesti metanogenezu, na primjer, koju bakterije i eukarioti ne mogu.

Veličina i složenost arhealnog genoma otežava klasifikaciju. Većina taksonoma se slaže da unutar Arheje trenutno postoji pet glavnih vrsta: Crenarchaeota, Euryarchaeota, Korarchaeota, Nanoarchaeota i Thaumarchaeota. Vjerojatno postoje mnoge druge arheološke skupine koje još nisu sustavno proučavane i klasificirane.

Uz nekoliko iznimki, arheje nisu prisutne u ljudskoj mikrobioti, a trenutno nije poznato da je jedna povezana s zaraznim bolestima kod ljudi, životinja, biljaka ili mikroorganizama. Međutim, mnogi igraju važnu ulogu u okolišu i stoga mogu neizravno utjecati na zdravlje ljudi.

Crenarchaeota

Crenarchaeota je klasa Archaea koja je izuzetno raznolika, sadrži rodove i vrste koji se uvelike razlikuju po svojoj morfologiji i zahtjevima za rast. Sve Crenarchaeote su vodeni organizmi i smatra se da su najzastupljeniji mikroorganizmi u oceanima. Većina, ali ne svi, Crenarchaeota su hipertermofili; neki od njih (osobito rod Pirolobus) mogu rasti na temperaturama do 113 ° C.1

Arheje iz roda Sulfolobus (Slika ( PageIndex {1} )) su termofili koji preferiraju temperature oko 70–80 ° C i acidofil koji preferira pH 2–3.2 Sulfolobus može živjeti u aerobnom ili anaerobnom okruženju. U prisutnosti kisika, Sulfolobus spp. koriste metaboličke procese slične onima heterotrofa. U anaerobnim sredinama oksidiraju sumpor kako bi proizveli sumpornu kiselinu koja se skladišti u granulama. Sulfolobus spp. koriste se u biotehnologiji za proizvodnju termostabilnih proteina otpornih na kiseline zvanih afitini.3 Affitini mogu vezati i neutralizirati različite antigene (molekule koje se nalaze u toksinima ili infektivnim uzročnicima koji izazivaju imunološki odgovor tijela).

Još jedan rod, Termoprotej, predstavljaju strogo anaerobni organizmi s optimalnom temperaturom rasta od 85 ° C. Imaju flagele i stoga su pokretni. Termoprotej ima staničnu membranu u kojoj lipidi tvore višeslojni, a ne dvoslojni sloj, što je tipično za arheje. Njegov metabolizam je autotrofni. Za sintezu ATP -a, Termoprotej spp. smanjiti sumpor ili molekularni vodik te koristiti ugljikov dioksid ili ugljikov monoksid kao izvor ugljika. Termoprotej smatra se najdublje razgranatim rodom Archaea, pa je stoga živi primjer nekih od najranijih oblika života našeg planeta.

Vježba ( PageIndex {1} )

Koje vrste okruženja preferira Crenarchaeota?

Euryarchaeota

Vrsta Euryarchaeota uključuje nekoliko različitih klasa. Vrste iz klasa metanobakterija, metanokoka i metanomikrobija predstavljaju arheje koje se općenito mogu opisati kao metanogeni. Metanogeni su jedinstveni po tome što mogu smanjiti ugljični dioksid u prisutnosti vodika, proizvodeći metan. Mogu živjeti u najekstremnijim okruženjima i mogu se razmnožavati na temperaturama koje variraju od smrzavanja do ključanja. Metanogeni su pronađeni u toplim izvorima, kao i duboko pod ledom na Grenlandu. Neki su znanstvenici čak pretpostavili da je metanogens mogu nastaniti planet Mars jer mješavina plinova koje proizvode metanogeni nalikuje sastavu Marsove atmosfere.4

Smatra se da metanogeni doprinose stvaranju anoksičnih sedimenata proizvodnjom sumporovodika, stvarajući "močvarni plin". Također stvaraju plinove u preživača i ljudi. Neki rodovi metanogena, osobito Metanosarcina, mogu uzgajati i proizvoditi metan u prisutnosti kisika, iako su velika većina strogi anaerobi.

Klasa halobakterija (koja je dobila ime prije nego što su znanstvenici prepoznali razliku između arheja i bakterija) uključuje halofilne ("koje vole sol") arheje. Halobakterije zahtijevaju vrlo visoke koncentracije natrijevog klorida u vodenom okolišu. Potrebna koncentracija je blizu zasićenja, na 36%; takvo okruženje uključuje Mrtvo more, kao i neka slana jezera na Antarktiku i u jugoistočnoj Aziji. Jedna izvanredna značajka ovih organizama je ta što fotosintezu izvode pomoću proteina bakterijerhodopsina, koji im i vodenim tijelima u kojima obitavaju daje prekrasnu ljubičastu boju (slika ( PageIndex {2} )).

Značajne vrste halobakterija uključuju Halobacterium salinarum, koji je možda najstariji živi organizam na zemlji; znanstvenici su izolirali njegovu DNK iz fosila starih 250 milijuna godina.5 Druga vrsta, Haloferax vulkani, prikazuje vrlo sofisticiran sustav ionske izmjene, koji mu omogućuje uravnoteženje koncentracije soli na visokim temperaturama

Vježba ( PageIndex {2} )

Gdje žive halobakterije?

PRONAĐENJE POVEZNICE IZMEĐU ARHEJE I BOLESTI

Nije poznato da arheje uzrokuju bilo kakve bolesti kod ljudi, životinja, biljaka, bakterija ili drugih arheja. Iako ovo ima smisla za ekstremofile, ne žive sve arheje u ekstremnim okruženjima. Mnogi rodovi i vrste arheja su mezofili pa mogu živjeti u ljudskim i životinjskim mikrobiomima, iako to rijetko čine. Kako smo saznali, neki metanogeni postoje u ljudskom gastrointestinalnom traktu. Ipak, nemamo pouzdanih dokaza koji ukazuju na bilo kojeg arhea kao uzročnika bilo koje ljudske bolesti.

Ipak, znanstvenici su pokušali pronaći veze između ljudskih bolesti i arheja. Na primjer, 2004. Lepp i sur. iznijeli dokaze da arhean zvan Methanobrevibacter oralis nastanjuje desni pacijenata s parodontopatijom. Autori su sugerirali da aktivnost ovih metanogena uzrokuje bolest.6 Međutim, naknadno je pokazano da nema uzročne veze između M. oralis i parodontitisa. Čini se vjerojatnijim da parodontna bolest uzrokuje povećanje anaerobnih regija u ustima koja su kasnije naseljena M. oralis.7

Ne postoji dobar odgovor zašto se čini da arheje nisu patogene, ali znanstvenici nastavljaju nagađati i nadaju se da će pronaći odgovor.

Sažetak

  • Arheja su jednostanični, prokariotski mikroorganizmi koji se razlikuju od bakterija po svojoj genetici, biokemiji i ekologiji.
  • Neke arheje su ekstremofili, žive u okruženjima s izrazito visokim ili niskim temperaturama ili ekstremnom slanošću.
  • Poznato je da samo arheje proizvode metan. Zovu se arheje koje proizvode metan metanogeni.
  • Halofilne arheje preferiraju koncentraciju soli blizu zasićenja i obavljaju fotosintezu pomoću bakterijerhodopsina.
  • Neke arheje, temeljene na fosilnim dokazima, među najstarijim su organizmima na zemlji.
  • Arheje ne žive u velikom broju u ljudskim mikrobiomima i nije poznato da uzrokuju bolesti.

Fusnote

  1. E. Blochl i sur. “Pyrolobus fumani, gen. i sp. nov. predstavlja novu skupinu arheja, koja produžava gornju granicu temperature za život na 113°C. ” Ekstremofili 1 (1997):14–21.
  2. T.D. Brock i sur. “Sulfolobus: Novi rod bakterija koje oksidiraju sumpor i žive pri niskom pH i visokoj temperaturi. " Archiv für Mikrobiologie 84 br. 1 (1972): 54–68.
  3. S. Pacheco i sur. "Prijenos afiniteta na arhealni ekstremofilni Sac7d protein umetanjem CDR -a." Dizajn i odabir proteinskog inženjeringa 27 br. 10 (2014): 431-438.
  4. R.R. Britt "Crater Critters: Where Mars Microbes Might Lurk." www.space.com/1880-crater-cri...obes-lurk.html. Pristupljeno 7. travnja 2015.
  5. H. Vreeland i sur. "Analize masnih kiselina i DA permske bakterije izolirane iz drevnih kristala soli otkrivaju razlike s njihovim suvremenim rođacima." Ekstremofili 10 (2006):71–78.
  6. P.W. Lepp i sur. "Metanogena arheja i bolest desni". Zbornik Nacionalnih akademija znanosti Sjedinjenih Američkih Država 101 br. 16 (2004): 6176–6181.
  7. R. I. Aminov. "Uloga Arheje u ljudskoj bolesti." Granice u staničnoj i infekcijskoj mikrobiologiji 3 (2013):42.

Suradnik

  • Nina Parker, (Sveučilište Shenandoah), Mark Schneegurt (Državno sveučilište Wichita), Anh-Hue Thi Tu (Jugozapadno državno sveučilište Georgia), Philip Lister (Srednji koledž zajednice New Mexico) i Brian M. Forster (Sveučilište Saint Joseph) s mnogim autori doprinosi. Izvorni sadržaj putem Openstaxa (CC BY 4.0; Pristup besplatan na https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)



Komentari:

  1. Doshakar

    Between us speaking, I would try to solve this problem itself.

  2. Malashicage

    Things are going swimmingly.

  3. Gotilar

    They learn from mistakes, and after mistakes they are treated. To the question of the questionnaire “Marital status:….” proudly wrote - "Above". the government needs a new impetus ... About the washing machine: vigorous BOSH When you drink, you need to know when to stop. Otherwise, you can drink less. It is well known that a person can always look at three things: how a fire burns, how water flows, and how another person works.

  4. Mokazahn

    To je sigurno, nema ideala

  5. Carmelo

    Even so. Although there is plenty of writing on this topic. But really new NOTHING.

  6. Ceardach

    So that's simply not it

  7. Orvyn

    The blog is excellent, I will recommend it to my friends!



Napišite poruku