Царства живых организмов объединяются в четыре надцарства: археи, вирусы, бактерии и аукариоты. Последние характеризуются существованием ядра, они включают в себя животных, грибы, растения, протистов, хромистов. Они не могут считаться древнейшими, так как ядро – это более позднее эволюционное приобретение. Только безъядерные организмы могут быть первыми живыми существами на Земле: это были либо Археи, либо Бактерии. Вирусы же появились гораздо позже, предположительно, около 300 миллионов лет назад.

Царство Архей

Археи – это простейшие одноклеточные организмы, не имеющие ядра и мембранных органелл. Раньше эти существа считались бактериями и входили в царство Бактерий (называемое также Дробянки или Монера). Их официальным названием было архебактерии, но сегодня ученые считают его устаревшим и называют эти организмы только археями. Было выяснено, что археи имеют свою историю и независимое от бактерий происхождение, а также множество отличительных особенностей, которые отделяют их от других царств.

Первые возможные окаменелости, которые можно отнести к царству Архей, относятся к 3,5 миллиардам лет назад, но не имеют выраженных особенностей, позволяющих точно причислить их к этому царству. Некоторые научные публикации говорят о существовании останков архей в породах, возраст которых составляет 2,7 миллиардов лет, но эти данные заставляют многих ученых сомневаться. В западной части Гренландии, в осадочных породах возрастом более 3,8 миллиардов лет были найдены останки липидов, предположительно принадлежащих археям.

Таким образом, есть причины полагать, что царство Архей – древнейшее на Земле, но точного доказательства этому пока нет.

Царство Бактерий

Бактерии – это тоже одноклеточные безъядерные организмы, похожие по форме и размерам на археи. Но по генам и метаболическим путям они отличаются.

Бактерии могут формировать споры, такая способность археям недоступна – они размножаются делением, почкованием, фрагментацией.

Бактерии, по предположениям ученых, появились около 4 миллиардов лет назад и могут являться древнейшими организмами на Земле, во всяком случае, это одно из первых царств в мире. Самыми древними бактериями были цианобактерии, продукты жизнедеятельности которых были найдены в строматолитах, образованных 3,5 миллиардов лет назад. Но точные свидетельства существования этих организмов относятся ко времени около 2 миллиардов лет назад.

Именно бактерии стали причиной появления в атмосфере Земли кислорода, который позволил организмам выработать аэробное дыхание, хотя в результате анаэробные бактерии почти полностью вымерли.

Источник: www.kakprosto.ru

АРХЕИ и БАКТЕРИИ

Источник 1

http://www.qeos.ru/?pagenum=57

Самые экстремальные жители планеты Земля

В разных частях нашей планете обитают миллионы различных живых существ.

Многие считают, что самым успешным жителем Земли является человек. На самом деле, вокруг нас обитают существа, которые могут дать Homo sapiens сто очков форы. Бактерии и археобактерии освоили все возможные уголки планеты, в том числе и самые непригодные для жизни. Журнал Wired показал, как выглядят и где живут самые выносливые земляне.

Царство археи
Herminiimonas glaciei были обнаружены подо льдом Гренландии на глубине трех километров.

Это одни из самых маленьких известных ученым микроорганизмов. При помощи жгутика они могут перемещаться по тонким каналам в толще льда

Царство археи
Археобактерии Pyrodictium abyssi обитают возле Черных курильщиков — геотермальных источниках, нагретых до 300-400 градусов и насыщенных сероводородом и сульфидами металлов

Царство археи
Deinococcus peraridilitoris обитают в почве в чилийской пустыне Атакама.

Атакакма настолько непригодна для жизни, что NASA использует ее в качестве полигона для моделирования условий на Марсе. На картинке изображен близкий родственник D. peraridilitoris — D. radiodurans

По-видимому, именно так воспринимает радиацию грамположительный кокк с характерным названием Deinococcus radiodurans, поскольку способен выживать при дозе до 10 тыс. (!) Гр. Для сравнения: смертельная доза радиации для человека равна 5 Гр.Deinococcus radiodurans считается одним из самых устойчивых к действию радиации организмов в мире.

Как ему это удается? Дело в том, что эта бактерия хранит в своей клетке по нескольку копий генома, упакованных в виде тора или колец. Эти дополнительные копии позволяют в точности восстановить геном после многочисленных одно- и двуцепочечных разрывов.

Царство археи
Плоские квадратные клетки археобактерий Haloquadratum walsbyi обладают наибольшим среди всех живых существо соотношением поверхности к объему.

Такая геометрия позволяет H.

Археи — микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях

walsbyi выживать в условиях солончаков возле Красного моря

Царство археи
Halobacterium salanarium NRC-1 способна пережить облучение в 18 тысяч греев.

Чтобы убить человека, достаточно 10 греев

Царство археи
Археи Ferroplasma acidophilum прекрасно чувствуют себя в отвалах золотых шахт в Калифорнии при рН 0. Для сравнения, рН концентрированной соляной кислоты в желудке человека равен 1,5. pH чистой воды — 7

Царство археи
Desulforudis audaxviator являются самыми независимыми обитателями планеты Земля.

Эти бактерии, обитающие в урановых шахтах Южной Африки на глубине трех километров получают все необходимые для жизни вещества абсолютно самостоятельно. В качестве энергии для строительства своих клеток D. audaxviator используют радиоактивное излучение

Источник 2

Фестиваль педагогических идей Открытый урок

школьная программа 7 класс:

Археи — (от латинского Archaea — извечный, древний, первозданный, старый)   домен живых организмов.

Термин “архей” предложил в 1872 году американский геолог Джеймс Дана. Домены — относительно новый способ классификации. Трёхдоменная система изобретена в 1990 году. Карл Вёзе предложил трёхдоменную систему: археи,  бактерии  и эукариоты. Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл.

Установлено, что археи имеют свою независимую эволюционную историю и характеризуются многими биохимическими особенностями, отличающими их от других форм жизни (слайд 7)

Биографические данные: Карл Ричард Везеродился 15 июля 1928 в городе Сиракузы, штат Нью-Йорк.

Американский микробиолог, знаменит по определению архей. В настоящее время Везе — профессор микробиологии в Университете Иллинойса в Урбане — Шампейн.

Таксоны по Везе 

  • Жизнь
  • Домен
  • Царство
  • Тип
  • Класс
  • Порядок
  • Семейство
  • Род
  • Вид

В настоящее время археи подразделяют на 5 типов.

  1. Кренархеоты (Crenarchaeota)
  2. Эвриархеоты (Euryarchaeota)
  3. Корархеоты (Korarchaeota)
  4. Наноархеоты (Nanoarchaeota)

Из этих групп наиболее изученными являются кренархеоты (лат.

Crenarchaeota) и эвриархеоты (лат.Euryarchaeota). Классифицировать архей по-прежнему сложно, т.к. подавляющее большинство из них никогда не выращивались в лабораторных условиях и были идентифицированы только по анализу  нуклеиновых кислот из проб, полученных из мест их обитания.

Среда обитания

Археи живут в широком диапазоне сред обитания и являются важной частью глобальной экосистемы, могут составлять до 20 % общей биомассы.

Экстремофилы — выживают при высоких температурах, часто свыше 100 °C, обнаружены в гейзерах, маслосборниках.

Базофилы — приспособились к жизни в очень холодных условиях, в сильносолёных, сильнокислых и сильнощелочных средах, а также при высоком давлении — до 700 атмосфер.Мезофилы – обитают в мягких условиях, в болотистых местностях, сточных водах, океанах и почве.

Форма архей

Отдельные клетки архей достигают от 0,1 до 15 мкм в диаметре и могут иметь различную форму: шарапалочкиспирали или диска.

Некоторые кренархеоты имеют другую форму, например, Sulfolobus— неправильной дольчатой формы; Thermofilum — тонкой нитевидной формы и меньше 1 мкм в диаметре, а Thermoproteus и Pyrobaculum почти идеально прямоугольные. Haloquadratum walsbyi — плоские квадратные археи, живущие в сверхсолёных водоёмах.

Строение архей

У архей обнаружены белки, родственные компонентам цитоскелета других организмов, а так же показано присутствие филаментов в их клетках, однако у архей, в отличие от других организмов, эти структуры плохо изучены.

Размножение архей

Археи размножаются бесполо: бинарным делением, фрагментацией, почкованием.

В отличие от бактерий и эукариот, ни один известный вид архей не формирует спор.

Типы питания архей ознакомление по таблице

Типы питания Источники энергии Источники углерода Примеры
Фототрофы Солнечный свет Органические соединения Halobakteria
Литотрофы Неорганические соединения Органические соединения или фиксация углерода Ferroglobus
Органотрофы Органические соединения Органические соединения или фиксация углерода Puroccocus

Значение архей

В наше время археи признаны важной составляющей жизни на Земле и играют роль:

В круговоротах углерода и азота.

Ни один из известных представителей архей не является паразитом или патогенным организмом

Часто бывают мутуалистами и комменсалами.

Некоторые представители являются метаногенами и обитают в пищеварительном тракте человека и жвачных, где очень многочисленны и помогают осуществлять пищеварение

Метаногены используются в производстве биогаза и очистке канализационных сточных вод, а ферменты экстремофильных архей, сохраняющие активность при высоких температурах и в контакте с органическими растворителями, находят своё применение в биотехнологии.

Источник 3

Фантазия автора книги , картинка из поиска Яндекса по запросу размножение архей схема.

Сайты, где встречается картинка — 45 ссылок совершенно разной тематики, автор неизвестен.

Предполагаемые конструкции многоклеточных на Титане на базе аналогов архей.

Царство археи

реальные колонии архей на Земле:

Царство археи

Pyrococcus furiosus

Царство археи

Pyrodictium abyssi

Архебактерии

АРХЕБАКТЕРИИ (археи), группа древних микроорганизмов, иногда выделяемая в самостоятельное царство. Включает более 40 видов. Морфологически и цитологически близки к эубактериям (истинным бактериям), основное отличие в аппарате синтеза белка. Отличаются также по химическому строению мембран, у многих в клеточной стенке есть белковый слой.

По форме клетки могут быть палочками,  кокками, спириллами и др. Развиваются как в кислородных, так и в бескислородных условиях. Метаногены – высокоспециализированные автотрофные анаэробные археи, для которых уникальная в живом мире реакция синтеза метана служит единственным источником энергии. Обитают в донных отложениях водоёмов, пищеварительном тракте растительноядных животных. Играют важнейшую роль в биосферных механизмах, являясь главным источником метана на Земле, большинство запасов природного газа в далёком прошлом образовано благодаря деятельности этих бактерий.

Возможно, появились на Земле около 3 млрд. лет назад, когда в атмосфере отсутствовал кислород. Среди архей встречаются виды, способные развиваться при солёности воды, существенно превышающей солёность морской, а также обитающие в горячих источниках, кипящих грязевых котлах и др., способные развиваться при температуре 80—110 °C.

Бактерии археи

Архе́и (лат. Archaea) — надцарство живых организмов. Археи — одноклеточные прокариоты, на молекулярном уровне заметно отличающиеся как от бактерий, так и от эукариотов. Отличия наблюдаются в компонентах синтеза белка, структуре клеточной стенки, биохимии (только среди архей есть метаногены) и устойчивости к факторам внешней среды (большая часть — экстремофилы).

Археи очень широко распространены на Земле, приспособлены к обитанию в разнообразных условиях.

Большая их часть — хемоавтотрофы. Среди архей по состоянию на 2003 год был известен лишь один паразитический организм — Nanoarchaeum equitans.

Первые такие организмы были обнаружены в горячих источниках (так, особенно известен источник Бассейн с шампанским в геотермальном регионе Северного острова Новой Зеландии Уаи-О-Тапу).

Однако отличия архебактерий от прочих бактерий были выявлены в 1977 году группой американских учёных во главе с Карлом Вёзе при сравнительном анализе 16s рРНК. При обычном микроскопировании невозможно выделить какие-либо отличия архей от эубактерий, они близки к их грамположительным формам, размножаются, как и эубактерии, бинарным делением, почкованием и фрагментацией.

Археи широко распространены в окружающем мире, занимая, в том числе, и такие экологические ниши, которые недоступны другим живым организмам.

В горячих источниках живут археи-термофилы, устойчивые к температурам +45..+113 °C; психрофилы способны к размножению при сравнительно низких температурах (-10… +15 °C); ацидофилы живут в кислотных средах (pH 1—5); алкалифилы, наоборот, предпочитают щелочи (pH 9—11).

Барофилы выдерживают давление до 700 атмосфер, галофилы живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25—30 %. Ксерофилы выживают при минимальном уровне влаги.

Археи распространены в горных породах под морским дном (там обитают как гетеротрофные виды, для которых, возможно, источником углерода служат углеводороды, так и хемоавтотрофные метаноокисляющие археи).

Размеры клеток архей типичны для большинства известных прокариот, средний диаметр — около 1 мкм. Самыми маленькими среди архей являются клетки вида Nanoarchaeum equitans — 0,4 мкм.

Форма клеток разнообразна: встречаются сферические, палочкообразные, спиральные, треугольные и прямоугольные виды; многие имеют жгутики, в состав которых, в отличие от эубактериальных жгутиков, входит несколько видов флагеллинов.

Царство археи
Внешний вид бактерий архей под микроскопом

Общая характеристика архей

По форме и размерам клеток, общим принципам их организации и характеру деления археи сходны с бактериями, хотя только среди них обнаружены организмы кубической формы.

Многие археи подвижны и имеют жгутики, похожие на бактериальные, но несколько отличающиеся деталями организации. Однако представители этого домена имеют существенные особенности.

1. Уже было отмечено, что важнейшей особенностью архей является своеобразие их рибосомальных и транспортных РНК, их рибосомы различаются также и по форме. Отличительные черты обнаружены и в других компонентах системы синтеза белка.

В отличие от всех других организмов археи в составе мембранных липидов имеют не жирные кислоты, а многоатомные спирты, обычно с 20 или 40 атомами углерода. В последнем случае липидная пластина мембраны образована мономолекулярным слоем, что, вероятно, придает мембране особую прочность.

3. Покровы клеток у разных архей могут иметь различное строение и химический состав, но им часто присуще наличие поверхностных слоев, образованных определенным образом структурированными и регулярно уложенными белковыми или гликопротеидными молекулами правильной или довольно причудливой формы.

Иногда в состав клеточных стенок архей входят пептиды и полисахариды.

4. Некоторые археи осуществляют биохимические процессы, не свойственные никаким другим организмам. Например, только определенные представители архей в процессе своей жизнедеятельности образуют метан.

5. Большинство архей — экстремофилы, то есть развиваются в экстремальных условиях, при высокой температуре, кислотности, в насыщенных солевых растворах.

Археи, видимо, неспособны к паразитизму. По крайней мере к настоящему времени археи, приносящие вред каким-либо другим организмам, неизвестны, хотя среди них много симбионтов, к взаимной пользе живущих совместно с другими организмами. Среди архей много автотрофных форм, не нуждающихся в органической пище и получающих необходимую для жизни энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, в которые вовлечены неорганические молекулы.

Отличия архебактерий

Морфологически архебактерии, кратко обозначаемые как археи, не имеют резких отличий от эубактерий.

При большом навыке можно отличить их клетки по некоторой угловатости, но эти отличия не выходят, например, за пределы отличий азотобактера от псевдомонад.

Цитологические отличия их клеток с типично прокариотным строением так же не существенны. Физиологически многие архебактерии относятся к организмам, развивающимся в экстремальных условиях, — экстремофилам. Архебактерии осуществляют такие уникальные процессы, как метаногенез; особый тип фотосинтеза с участием бактериородопсина; использование серных соединений. Основное отличие архей от эубактерий — в аппарате синтеза белка.

Архебактерии отличаются от эубактерий по ряду хемотаксо-номических признаков.

Их мембраны содержат не эфиры глицерина и жирных кислот, а этерифицированы изопреноидами. У эубактерий и эукариот изопреноиды содержатся в боковых цепях хинонов, хлорофиллах, образуются при синтезе холестерина и каучука, но не входят в мембраны. В клеточной стенке архебак-терий цепи полисахаридов и глюкозамина соединены пептидами с иным набором аминокислот, чем у бактерий с муреином, и поэтому получили название псевдомуреина.

Ингибиторы синтеза муреиновой клеточной стенки (антибиотики пенициллин, цикло-серин, ванкомицин, цефалоспорин) не действуют на архебакте-рий. У многих архебактерий клеточная стенка сложена белковыми глобулами, образующими так называемый S-слой, хорошо различимый на электронных фотографиях как упорядоченная поверхность, напоминающая вышивку бисером.

S-слой чувствителен к детергентам.

Такой же слой свойственен ряду бактерий как дополнительное образование на поверхности, а у планктомице-тов S-слой служит основной структурой стенки.

РНК-полимераза архебактерий, как и у эукариот, содержит 9-12 субъединиц, а не 4, как у эубактерий.

Поэтому археи нечувствительны к рифампицину, ингибирующему в низких концентрациях бактериальную РНК-полимеразу. Синтез белка не подавляется у архей хлорамфениколом, циклогексимидом, стрептомицином. Тетрациклин действует на архебактерий гораздо слабее, чем на эубактерий.

Архебактерий входят в три фенотипические группы:

1) мета-нобразующих организмов,

2) экстремальных галофилов.

3) экстремальных термофилов.

В 9-м издании «Определителя бактерий Берджи» архебактерий составляют группы 31-35.

Метаногены (группа 31) осуществляют уникальную в живом мире реакцию синтеза метана и играют важнейшую роль в биосферных механизмах.

Это высокоспециализированные анаэробные организмы, для которых реакция метаногенеза служит единственным источником энергии. Окислителем в реакциях метаногенеза является СО2. Соответственно донорам электрона, метаногены разделяются на три группы:

1) водородные (гидрогенотрофные);

2) ацетокластические;

3) метилотрофные, окисляющие метилированные соединения с группой О, N, S.

Политрофная метаносарцина, способна использовать все три пути.



Царство архебактерии — Archaebacteria

Представители данного царства отличаются друг от друга по типу обмена веществ, физиологическим и экологическим особенностям. Среди них есть хемоавтотрофы и хемогетеротрофы, гетеротрофы, анаэробы и аэробы. При этом, архебактерии имеют много общих признаков, свойственных только им, среди которых наличие однослойных липидопротеидных мембран и клеточной стенки, не имеющей пептидогликанового состава и содержащей псевдомуреин или только белки и полисахариды.

Кроме того, архебактерии не чувствительны к антибиотикам и способны существовать в местообитаниях с экстремальными условиями. Среди архебактерий выделяют три группы: метанообразующие бактерии, галобактерии и термоацидофильные бактерии.

Метанообразующие бактерии. Среди бактерий, образующих метан, встречаются практически все формы (кокки, палочки, спириллы, сарцины, нити).

Существуют мезофильные и термофильные виды. Метанообразующие бактерии – строгие анаэробы. Они представлены автотрофами и гетеротрофами, мезофилами и термофилами, есть и галофильные виды.

Метан образуется при анаэробном разложении органических веществ. Его запасы весьма значительны. К экосистемам, в которых образуется метан, относятся большие территории, занятые тундрой и болотами (отсюда другое название метана – болотный газ); также рисовые поля, осадки на дне прудов и озер, лиманы, отстойники очистных сооружений, желудки (рубцы) жвачных животных.

В анаэробных условиях органические вещества сначала через ряд промежуточных этапов сбраживаются до уксусной кислоты, СО2 и Н2, затем эти продукты метаболизма первичных и вторичных деструкторов используются метанообразующими (метаногенными) бактериями. Происходит превращение СО2 и Н2 в метан, и ацетата в метан и СО2.

К метанообразующим бактериям относятся роды Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Methanospirillum и др.

Галобактерии. Это аэробы и гетеротрофы.

Их находят в условиях сильного засоления: солончаках, солеварнях (где добывают морскую соль), а также в морских отложениях. Галобактерии лучше всего растут с оптимумом концентрации NaCl в среде 20-25%. Такая приспособленность к существованию в столь экстремальных условиях связана с тем, что концентрация соли внутри клетокгалобактерий так же высока, как и в окружающей среде.

Во время массового размножения галобактерий, содержащих каротиноиды, вода кажется ярко-красной.

Галобактерии способны использовать в своем метаболизме и энергию света, которая является дополнением к энергии, полученной путем аэробного окисления субстрата. Некоторые галобактерии могут расти, получая энергию только в результате фотосинтеза с участием бактериородопсина – пигмента, сходного с родопсином (содержится в зрительных клетках животных).

Экстремально галофильные формы содержат роды Halobacterium и Halococcus.

Термоацидофильные бактерии. Среди них есть и автотрофы и гетеротрофы, ацидофильные и нейтрофильные, аэробные и анаэробные представители. Для термоацидофильных бактерийместом обитания могут служить кислые горячие источники, где эти бактерии окисляют соединения серы до сульфата, самонагревающиеся терриконы угольных шахт, горячие источники на склонах вулканов и на дне морей.

В гидротермальных источниках архебактерии выступают в роли продуцентов органических веществ, потребляемых животной частью сообществ. Термоацидофильные бактерии входят, например, в состав родов Sulfolobus и Thermoplasma.

Царство настоящие бактерии (эубактерии) – Bacteria (Eubacteria)

Настоящие бактериимикроскопически малы и имеют следующие характерные особенности:

  • двухслойные липопротеидные мембраны;
  • в качестве основного структурного компонента клеточной стенки — гликопептид муреин;
  • капсулу, окружающую клеточную стенку (состоит из полисахаридной слизи);
  • разного рода жгутики и разного типа фимбрии;
  • запасные вещества – крахмал, гликоген, волютин (вещество, включающее остатки фосфорной кислоты);
  • большие кольцевые ДНК и плазмиды (небольшие кольцевые ДНК);способность образовывать эндоспоры;
  • по форме среди бактерий выделяют несколько морфологических групп (шаровидные, палочковидные, извитые);
  • для полученияэнергии используют различные органические и неорганические вещества и солнечную энергию;
  • среди них есть автотрофы и гетеротрофы (большинство бактерий);
  • по отношению к кислороду бактерии делятся на: аэробы (существуют только в кислородной среде), анаэробы (отсутствие кислорода — обязательное условие существования) и факультативные анаэробы (живут как в бескислородной, так и в кислородсодержащей средах);
  • с помощью способа окраски анилиновыми красителями (предложен К.

Грамом в1884 г.) бактерии могут быть разделены на две группы – грамположительные и грамотрицательные (способность различно окрашиваться связана с различными особенностями структуры и химизма клеточной стенки).

  • в отношении местообитаний многие из бактерий – космополиты.

Дата добавления: 2016-11-22; просмотров: 266 | Нарушение авторских прав

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Источник: ekoshka.ru

История открытия

Различия архебактерий и остальных бактерий были открыты в 1977 году группой американских учёных во главе с Карлом Вёзе при сравнительном анализе 16s рРНК. При обычном микроскопировании невозможно выделить какие-либо отличия архей от эубактерий, они близки к их грамположительным формам, размножаются, как и эубактерии, бинарным делением, почкованием и фрагментацией.

Экология

Археи широко распространены в окружающем мире, занимая, в том числе, и такие экологические ниши, которые недоступны другим живым организмам. В горячих источниках живут археи-термофилы, устойчивые к температурам +45..+113 °С; психрофилы способны к размножению при сравнительно низких температурах (-10… +15 °C); ацидофилы живут в кислотных средах (pH 1—5); алкалифилы, наоборот, предпочитают щелочи (pH 9—11). Барофилы выдерживают давление до 700 атмосфер, галофилы живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25—30 %. Ксерофилы выживают при минимальном уровне влаги.

Археи распространены в горных породах под морским дном до глубины 1000—1600 м (там обитают как гетеротрофные виды, для которых, возможно, источником углерода служат углеводороды, так и хемоавтотрофные метаноокисляющие археи)[3] [4]. По имеющимся оценкам, их биомасса значительно выше, чем биомасса всех организмов океанического планктона и нектона.

Морфология

Размеры клеток архей типичны для большинства известных прокариот, средний диаметр — около 1 мкм. Самыми маленькими среди архей являются клетки вида Nanoarchaeum equitans — 0,4 мкм. Форма клеток разнообразна: встречаются сферические, палочкообразные, спиральные, треугольные и прямоугольные виды; многие имеют жгутики, в состав которых, в отличие от эубактериальных жгутиков, входит несколько видов флагеллинов.Археи не способны производить сложные гидролитические ферменты, поэтому в большинстве могут усваивать лишь простейшие органические вещества, однако они способны существовать в более широком диапазоне свойств окружающей среды и меньше от неё зависят.

Уникальные особенности архей помимо строения 16s рРНК:

  • Многие макромолекулы клеточной стенки архей уникальны и, напротив, в них нет характерного для эубактерий пептидогликана муреина, а его функции выполняет отличный по строению псевдомуреин. Поэтому археи нечувствительны к пенициллину и другим антибиотикам, подавляющим синтез пептидогликана.
  • Мембранные липиды образованы не глицерином и жирными кислотами, как у всех эубактерий и эукариот, а глицерином и терпеноидными спиртами.
  • Генетический материал имеет ряд признаков, сближающих архей с эукариотами, например, наличие интронов.
  • Рибосомы по размеру схожи с рибосомами эубактерий, а по форме — с рибосомами эукариот. Ряд рибосомальных белков уникален.

Геном

Геном представлен двухцепочной кольцевой ДНК длиной от 500.000 до 4.000.000 нуклеиновых последовательностей и кольцевых плазмид — от 2813 до 41 229 н.п. Наименьшим среди архей является геном Nanoarchaeum equitans, состоящие из 490 885 н.п.

Особенности химического состава архей

Несмотря на то, что археи, эукариоты и бактерии возникли от единственного общего предка (первоклетки — т.н. прогенота) и все домены жизни имеют сходное химическое строение (а именно, наличие липидной мембраны, нуклеиновых кислот в качестве молекул, осуществляющих хранение, передачу и реализацию наследственной информации и белков, осуществляющих каталитическую, транспортную и другие функции), химический состав архей всё же имеет характерные особенности, отличающие их как от эукариот, так и от бактерий, а именно:

  • Мембрану, ограничивающую содержимое клетки от окружающей среды, составляют не фосфоглицериды жирных кислот, как у эукариот и бактерий, а многоатомные спирты с цепочками длиной 20—40 атомов углерода; в случае 40-углеродных спиртов мембрана представляет собой не липидный бислой, а монослой
  • Клеточная стенка архей может быть построена как из белков, так и из гликопротеинов, однако в отличие от бактерий, у которых в состав клеточной стенки входит пептидогликан (муреин), у архей не встречается муреин, вместо него клеточную стенку может составлять псевдомуреин — полимер, сходный с муреином по химическому строению, однако не встречающийся в природе больше ни у кого, кроме архей
  • У архей отсутствуют хлорофиллы и бактериохлорофиллы, фотосинтез таким образом у архей бесхлорофилльный, фотосинтетическим пигментом является бактериородопсин— уникальный белок, имеющий сходство с родопсином в виде наличия ретиналя, однако встречающийся только у галобактерий
  • Для фотосинтеза архей также характерно отсутствие электрон-транспортной цепи, генерирование протонного градиента осуществляется при помощи т.н. бактериородопсиновой протонной помпы; такой способ генерации электрохимического градиента является самым примитивным, также у галобактерий присутствует галородопсиновая помпа, которая под действием света закачивает ионы хлора в клетку, при этом также генерируется электрохимический градиент, который может быть использован для синтеза АТФ
  • Уникальной особенностью некоторых архей является также комплекс ферментов для осуществления метаногенеза; ни эукариоты, ни бактерии не способны продуцировать метан
  • Так как многие археи являются экстремофилами, некоторые археи имеют термостабильные белки, более устойчивые к действию высокой температуры, а также особое строение мембраны (у экстремальных термофилов), также есть характерные адаптации для экстремальной галофилии и ацидофилии.

Классификация

В настоящее время выделяют[1] 4 типа архей:

  • Crenarchaeota — термофилы, термоацидофилы, серные анаэробные бактерии;
  • Euryarchaeota — метаногенные и галофильные археи;
  • Nanoarchaeota — единственный известный представитель Nanoarchaeum equitans;
  • Korarchaeota — ДНК обнаружены в геотермальных источниках США, Исландии, на рисовых полях Японии, культивируемые виды пока неизвестны.

Использование архей человеком

Широкого применения археи не нашли, но можно выделить некоторые аспекты взаимодействия с ними человека:

  • Медицина: в определенных количествах оказывают положительное действие на организм в целом. Археи не способны к паразитизму.[источник не указан 137 дней]
  • Утилизации органических отходов. В метантенках при высокой температуре и отсутствии свободного кислорода происходит сбраживание органических веществ разнообразной микрофлорой, в результате чего образуются водород и углекислота, которые и используются археями при образовании метана. Благодаря высокой температуре процессы идут с высокой интенсивностью. В литературе сообщалось, что от трупа лошади, помещенного в такой метантенк, через неделю остался один скелет.
  • Термостойкую ДНК-полимеразу, выделенную из термофильных архебактерий, используют при секвенировании ДНК дидезоксинуклеотидтрифосфатным методом ввиду высокой процессивности Pfu полимеразы и более высокой точности синтеза в сравнении с Taq полимеразой, а также её высокой термостабильностью в сравнении с ДНК полимеразами мезофильных организмов, что позволяет использовать высокие температуры в процессе термической денатурации ДНК, в некоторых ПЦР реакциях используется смесь Pfu полимеразы и Taq полимеразы для синтеза длинных ампликонов и повышения точности синтеза.

Примечания

  1. 1 2 Морозова О. В. Загадки архей и их фагов. См. список литературы
  2. E. Waters, et al. (2003) «The genome of Nanoarchaeum equitans: insights into early archaeal evolution and derived parasitism», PNAS, 100: 12984-8.
  3. [1]
  4. [2]

Источник: dictionary.sensagent.com

 Архе́и (Archaea, старое название — архебактерии, Archaebacteria) — особый домен (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с эубактериями и эукариотами). Оценки учёных позволяют утверждать, что суммарная биомасса архей на планете (1014 тонн) превышает посчитанную до этого биомассу всех остальных форм жизни — 2,4×1012 тонн.

Halobacteria, штамм NRC-1Halobacteria, штамм NRC-1Археи — одноклеточные прокариоты, на молекулярном уровне заметно отличающиеся как от бактерий, так и от эукариотов. Отличия наблюдаются в компонентах синтеза белка, структуре клеточной стенки, биохимии (только среди архей есть метаногены) и устойчивости к факторам внешней среды (большая часть — экстремофилы).

Большая их часть хемотрофы. Среди архей по состоянию на 2003 год был известен лишь один паразитический организм — Nanoarchaeum equitans.

Различия архебактерий и остальных бактерий были открыты в 1977 году группой американских учёных во главе с Карлом Вёзе при сравнительном анализе 16s рРНК. При обычном микроскопировании невозможно выделить какие-либо отличительные признаки архей по отношению к эубактериям, они близки к их грамположительным формам, размножаются, как и эубактерии, бинарным делением, почкованием и фрагментацией.

    Археи широко распространены в окружающем мире, занимая, в том числе, и такие экологические ниши, которые недоступны другим живым организмам. В горячих источниках живут археи-термофилы, устойчивые к температурам +45..+113 °С; психрофилы способны к размножению при сравнительно низких температурах (-10… +15 °C); ацидофилы живут в кислотных средах (pH 1—5); алкалифилы, наоборот, предпочитают щелочи (pH 9—11). Барофилы выдерживают давление до 700 атмосфер, галофилы живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25—30 %. Ксерофилы выживают при минимальном уровне влаги.

    Размеры клеток архей типичны для большинства известных прокариот, средний диаметр — около 1 мкм. Самыми маленькими среди архей являются клетки вида Nanoarchaeum equitans — 0,4 мкм. Форма клеток разнообразна: встречаются сферические, палочкообразные, спиральные, треугольные и прямоугольные виды; многие имеют жгутики, в состав которых, в отличие от эубактериальных жгутиков, входит несколько видов флагеллинов. Архебактерии не способны производить сложные гидролитические ферменты, поэтому в большинстве могут усваивать лишь простейшие органические вещества, однако они способны существовать в более широком диапазоне свойств окружающей среды и меньше от неё зависят.

Уникальные особенности архебактерий помимо строения 16s рРНК:

  • Многие макромолекулы клеточной стенки архей уникальны и напротив, в них нет характерного для эубактерий пептидогликана муреина, а его функции выполняет отличный по строению псевдомуреин. Поэтому архебактерии нечувствительны к пенициллину и другим антибиотикам, подавляющим синтез пептидогликана.
  • Мембранные липиды образованы не глицерином и жирными кислотами как у всех эубактерий, а глицерином и терпеноидными спиртами.
  • Генетический материал имеет ряд признаков, сближающих архей с эукариотами, например, наличие интронов.
  • Рибосомы по размеру схожи с рибосомами эубактерий, а по форме — с рибосомами эукариот. Ряд рибосомальных белков уникален.

    Геном представлен двухцепочной кольцевой ДНК длиной от 500.000 до 4.000.000 нуклеиновых последовательностей и кольцевых плазмид — от 2813 до 41 229 н.п. Наименьшим среди архей является геном Nanoarchaeum equitans, состоящие из 490 885 н.п.

      Состав архей:
  • Липопротеиды, липиды, которые являются основным компонентом биологической мембраны, образуют энергетический резерв организма, способствуют увеличению проницаемости через биологический барьер.
  • Лецитин — относящийся к группе сложных липидов. В медицине используют его общеукрепляющее действие при упадке сил, малокровии, неврозах.
  • Лизоцин (муролидаза) — фермент типа антибиотика, разрушающий оболочки бактериальных клеток. В организме человека создает антибактериальный барьер. Сегодня используют лизоцин для лечения трофических язв, ран, астмы, ангин, плевритов и т. д.
  • Металлопротеиды — комплексы белков с тяжёлыми металлами (железо, цинк, медь, марганец) .
  • Белки, пептиды, аминокислоты.
  • Ферменты.
  • другие

    В настоящее время выделяют 5 типов архей:

  • Crenarchaeota — термофилы, термоацидофилы, серные анаэробные бактерии;
  • Euryarchaeota — метаногенные и галофильные археи;
  • Nanoarchaeota — единственный известный представитель Nanoarchaeum equitans;
  • Korarchaeota — ДНК обнаружены в геотермальных источниках США, Исландии, на рисовых полях Японии, культивируемые виды пока неизвестны
  • Thaumarchaeota .

    Широкого применения бактерии не нашли, но можно выделить:

  • Медицина: в определенных количествах оказывают положительное действие на организм в целом. Археи неспособны к паразитизму.
  • Утилизации органических отходов. В метантенках при высокой температуре и отсутствии молекулярного кислорода происходит сбраживание органических веществ разнообразной микрофлорой, в результате чего образуются водород и углекислота, которые и используются археями при образовании метана. Благодаря высокой температуре процессы идут с высокой интенсивностью. В литературе сообщалось, что от трупа лошади, помещенного в такой метантенк, через неделю остался один скелет. 

 

Источник: wwlife.ru