Was sind Merkmale der Cytoplasmamembran von Archäen?
• Etherbindungen (keine Ester!) zwischen Glycerol und hydrophoben Seitenketten der Phospholipide
• keine echten Fettsäuren, sondern reduzierte Isoprenoidalkohole (z. B. Phytanyl, Biphytanyl)
• Doppel- oder Einzelschicht
Wie ist die Zellwandstruktur bei Archäen?
• kein Peptidoglycan
• einige Vertreter (Methanogene): Pseudomurein
• andere Archäen:
Heteropolysaccharide, Proteine,
Glykoproteine (z. B. S-Layer)
Wie sind die Geißel von Archäen aufgebaut?
• dünner als bakterielle Geißeln (10-13 nm)
• anderer Aufbau und Evolution (ähneln eher eubakteriellen Typ IV-Pili)
• rotierendes Filament aus Proteinen (unverwandt mit bakteriellen Flagellinen)
• Energiequelle: ATP!
neuer Name: „Archaellum“
In welche Gruppen kann man die Archäen einteilen?
Extrem Halophile: Haloarchaea (Halobakterien)
—> Halobacterium, Halococcus, Natronococcus
Methanogene Archäen: meist mesophil
—> Halophile Methanogene, Methanosarcina, Methanospirillum, Mathanothermus, Methanobacterium, Methanocaldococcus, Methanopyrus
Extrem thermophile Archäen
—> Archaeoglobus, Thermoplasma, Picrophilus, Ferroplasma
Was sind Merkmale der Halobakterien?
• optimales Wachstum: 2-4 M NaCl
• hypersaline Lebensräume: Salinen, Salzseen, Pökelfisch, Sodaseen (hypersalin + alkalisch)
• hohe intrazelluläre Ionenkonzentration (K+): Aufrechterhaltung der osmotischen Wasserbilanz
Beispiele:
Halobacterium halobium, salinarium (Stäbchen)
Haloarcula, Haloferax (scheibenförmig, rechteckig)
Was sind Bacteriorhodopsin?
Bacteriorhodopsin (BR), eine lichtgetriebene Protonen-Pumpe in Halobakterien
• ähnelt Sehpigment Rhodopsin (purpurne Färbung)
• zusätzlicher Energiegewinn bei O2-Mangel: ermöglicht
langsames Wachstum + Aufrechterhaltung des Ionentransports
Wie heißen die verscheidenen Temperaturoptimum?
• psychrophil bis +20°C
• mesophil +20°C bis +45°C
• thermotolerant bis +50°C
• thermophil 45°C bis +80°C
• extrem thermophil >80°C
Welche verschiedenen pH-Optimum gibt es?
aber: Intrazellulärer pH bei fast allen
Organismen ca. 6-8,
Ausnahmen:
extrem Acidophile: pH 4,6
extrem Alkalophile 9,5
Wo kommen extrem Thermophile vor?
Vorkommen: heiße Quellen, selbstentzündende Kohleabraumhalden, Solfataren (saure Vulkanausströmungen) = ähnlich Bedingungen auf der frühen Erde
Oft auch extrem acidophil: Picrophilus: Wachstum bei pH < 0!
Thermococcus, Pyrococcus: Wachstum: 55-106°C, Schwefelatmung mit organischen u. anorg. Elektronendonatoren
Methanopyrus: 84-122 °C
Besondere molekulare Anpassungen zur Vermeidung der Denaturierung von Proteinen und DNA (Chaperone, Gyrasen, hoher K+-Gehalt)
Biotechnologisch relevant: „Extremo-Enzyme“
Was sind allg. Merkmale der Archäen?
• „archaios“ griechisch „alt“
• viele extremophile Vertreter: Anpassung an Lebensbedingungen auf früher Erde („lebende Fossilien“)
– aber: kürzlich Entdeckung von mesophilen Archäen in Böden, Seen, Ozeanen
• phylogenetisch und physiologisch verschieden von Eubakterien
• Einige Merkmale der Transkription und Translation ähneln Eukaryonten
• Vielfältige Stoffwechseltypen
– anaerobe/aerobe Atmung, häufig autotroph, z. T. einfache lichtgetriebene Energiewinnung
– Keine Pathogene bekannt, aber einige mesophile Vertreter: Teil des menschlichen Mikrobioms
• z. T. einzigartige biochemische, molekularbiologische, strukturelle, metabolische Eigenschaften
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