Archäen

• Etherbindungen (keine Ester!) zwischen Glycerol und hydrophoben Seitenketten der Phospholipide

• keine echten Fettsäuren, sondern reduzierte Isoprenoidalkohole (z. B. Phytanyl, Biphytanyl)

• Doppel- oder Einzelschicht

• kein Peptidoglycan

• einige Vertreter (Methanogene): Pseudomurein

• andere Archäen:

Heteropolysaccharide, Proteine,

Glykoproteine (z. B. S-Layer)

• 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“

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

• 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)

Bacteriorhodopsin (BR), eine lichtgetriebene Protonen-Pumpe in Halobakterien

• ähnelt Sehpigment Rhodopsin (purpurne Färbung)

• zusätzlicher Energiegewinn bei O2-Mangel: ermöglicht

langsames Wachstum + Aufrechterhaltung des Ionentransports

• psychrophil bis +20°C

• mesophil +20°C bis +45°C

• thermotolerant bis +50°C

• thermophil 45°C bis +80°C

• extrem thermophil >80°C

aber: Intrazellulärer pH bei fast allen

Organismen ca. 6-8,

Ausnahmen:

extrem Acidophile: pH 4,6

extrem Alkalophile 9,5

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“

• „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