¿Qué son las arqueas?

Definición de términos científicos Nombre chino: Archaea Nombre inglés: archaea Otros nombres: Archaea Definición 1: Procariotas que a menudo viven en ambientes extremos como aguas termales, fondos de lagos anóxicos y lagos salados. Tiene algunas propiedades bioquímicas únicas, como los lípidos de membrana unidos por enlaces éter en lugar de enlaces éster. Existen muchas similitudes con las eubacterias en términos de producción de energía y metabolismo, mientras que la replicación, transcripción y traducción se acercan más a las de los eucariotas. Los eucariotas y los eucariotas pueden compartir un ancestro común que no es compatible con el ancestro de las eubacterias. Asignaturas: Bioquímica y Biología Molecular (asignatura de primer nivel); Introducción General (dos materias) Definición 2: Los grupos biológicos más antiguos hoy en día son fósiles vivientes que sobrevivieron en la era de la anoxia atmosférica primitiva. Como organismo unicelular, no tiene un núcleo verdadero, sus cromosomas contienen histonas y su composición de ARN polimerasa es más compleja que la de las bacterias. La metionina sirve como aminoácido inicial para la síntesis de proteínas en la traducción. No hay peptidoglicano en la pared celular, a diferencia de los eucariotas, y sus proteínas ribosómicas son similares a las de los eucariotas. Muchas especies viven en ambientes extremadamente hostiles. Junto con los eucariotas y procariotas, constituye los tres linajes evolutivos de los organismos modernos. Materia: Biología Celular (asignatura de primer nivel); Introducción General (asignatura de segundo nivel). Este contenido está aprobado para su publicación por el Comité Nacional de Aprobación de Terminología Científica y Técnica. En lugares donde la vida no puede sobrevivir, como volcanes de aguas profundas, fuentes termales terrestres y lagos salino-álcalis, existen algunos microorganismos extraños poco conocidos llamados arqueas. Las arqueas, también conocidas como arqueas o protobacterias, son bacterias que crecen en ambientes sumamente especiales. En el pasado, las arqueas se clasificaban como procariotas en función de su estructura interna sin membrana nuclear, estructura circular de ADN y estilo de vida similar a los procariotas en términos de productividad celular, división celular y metabolismo. Nombre chino: Archaea

Distribución: cráteres volcánicos de aguas profundas, aguas termales terrestres y lagos salino-alcalinos.

Este catálogo define el entorno de vida y la evolución morfológica y clasificación del entorno de vida. Representan arqueas termófilas halobacterias Historia Las arqueas, las bacterias y los eucariotas se diferencian principalmente de las eubacterias. Historia representativa de Archaea Thermophiles Halobacteria Las definiciones y la evolución y clasificación morfológica de Archaea, Bacteria y Eukaryotes difieren principalmente de las Eubacteria.

Definición

Las archaea (también conocidas como arqueas, arqueas, células nucleadas estructurales de arqueas o arqueas) son un tipo de bacteria muy especial que vive en su mayoría en condiciones ecológicas extremas. Tiene algunas características de los procariotas, como la ausencia de membrana nuclear y de un sistema de endomembranas, también tiene características de los eucariotas, como la síntesis de proteínas a partir de metionina, los ribosomas no son sensibles al cloranfenicol y la ARN polimerasa no tiene interacción con los eucariotas; De manera similar, el ADN tiene intrones y se une a histonas, etc. Además, también tiene características diferentes a las de las células procarióticas y eucariotas, como: los lípidos de la membrana celular no están saponificados; la pared celular no contiene peptidoglicano, algunos son principalmente proteínas, algunos contienen heteropolisacáridos y otros sí. similar al peptidoglicano, pero ninguno contiene ácido murámico, D-aminoácido ni ácido diaminopimélico.

Entorno de vida y forma

Muchas arqueas viven en ambientes extremos. Algunos viven a temperaturas extremadamente altas (normalmente superiores a 100 °C), como los géiseres o las fumarolas negras del fondo marino. Otros viven en ambientes muy fríos o en agua muy salada, muy ácida o muy alcalina. Sin embargo, algunas arqueas son neutras y se pueden encontrar en pantanos, aguas residuales y suelos. Muchas arqueas productoras de metano viven en el tracto digestivo de animales, como rumiantes, termitas o humanos. Las arqueas suelen ser inofensivas para otros organismos. El diámetro de una sola célula de arqueas patógenas desconocidas varía de 0,1 a 15 micrones, y algunas especies forman grupos de células o fibras con una longitud de hasta 200 micrones. Pueden tener diversas formas, como esferas, varillas, espirales, hojas o cuadrados. Tienen muchos tipos metabólicos. Vale la pena señalar que Halobacterium puede usar energía luminosa para producir ATP, aunque las arqueas no pueden usar la conducción de cadenas de electrones para lograr la fotosíntesis como otros organismos que usan energía luminosa.

Edita este párrafo Evolución y Clasificación

Del árbol filogenético del ARN, Archaea se puede dividir en dos tipos, Cyperarchaeota y Euryarchaeota.

Además, las dos especies no identificadas se componen de algunas muestras ambientales y de la especie exótica Nanoarchaeum equitans descubierta por Karl Stetter en 2002. Woese cree que las bacterias, las arqueas y los eucariotas representan descendientes de un ancestro lejano con un mecanismo genético simple. Esta suposición se refleja en el nombre "archaea" ("archaea" en griego). Luego llamó formalmente a estas tres ramas los tres reinos, cada uno de los cuales consta de varios campos. Esta clasificación se hizo muy popular, pero la idea de organismos lejanamente relacionados no fue aceptada universalmente. Algunos biólogos creen que las arqueas y los eucariotas descienden de bacterias especializadas. La relación entre Archaea y Eukaryotes sigue siendo una cuestión importante. Además de las similitudes mencionadas anteriormente, muchos otros árboles genéticos también combinan los dos. En algunos árboles, los eucariotas están más cerca de las arqueas que de las arqueas, pero la química de la biopelícula dice lo contrario. Sin embargo, se han encontrado genes similares a las arqueas en algunas bacterias, como el astrágalo, lo que complica estas relaciones. Algunas personas creen que los eucariotas se originaron a partir de la fusión de arqueas y bacterias, que se convirtieron en núcleo y citoplasma respectivamente. Esto explica muchas similitudes genéticas, pero difícilmente explica la estructura celular. Actualmente, se han secuenciado 22 genomas de arqueas y 15 más están en progreso.

Arqueas representativas

Bacterias termófilas: pueden crecer en ambientes de alta temperatura superiores a 90°C. Por ejemplo, la temperatura óptima de crecimiento de las arqueas descubiertas por científicos de la Universidad de Stanford es de 100 °C y se volverá inactiva cuando sea inferior a 80 °C. Un grupo de arqueobacterias descubierto por el equipo de investigación alemán K. Stetter en el fondo marino italiano puede sobrevivir a altas temperaturas superiores a 110°C. La temperatura óptima de crecimiento es de 98°C y dejará de crecer cuando baje a 84°C. J. A. Baross, de Estados Unidos, descubrió que algunas bacterias aisladas de respiraderos volcánicos pueden sobrevivir a 250°C. Las bacterias termófilas tienen un amplio rango nutricional, la mayoría son bacterias heterótrofas y muchas pueden oxidar azufre para obtener energía. Organismos halófilos extremos: viven en ambientes de alta salinidad, con una salinidad que llega a 25, como el Mar Muerto y los lagos salados. Bacterias acidófilas: pueden sobrevivir en un ambiente con un pH inferior a 1 y, a menudo, son bacterias termófilas. Viven en agua caliente ácida en zonas volcánicas y pueden oxidar el azufre y secretar ácido sulfúrico como producto metabólico. Extremadamente alcalifílicos: viven principalmente en lagos salino-alcalinos o en lagos y estanques alcalinos. El valor del pH de su entorno de vida puede alcanzar más de 11,5 y el valor de pH óptimo es de 8 a 10. Los metanógenos son organismos estrictamente anaeróbicos que pueden usar CO2 para oxidar H2 y producir metano mientras liberan energía. La energía del CO2 4H2→CH4 2H2O es similar a la de la Tierra primitiva, con alta temperatura y falta de oxígeno. Y debido a sus peculiaridades estructurales y metabólicas, las arqueas pueden representar las bacterias más antiguas. Conservan su forma antigua, ya que hace mucho tiempo se separaron de otras bacterias. Por lo tanto, se propuso que Archaea se separara de los procariotas y se convirtiera en una en paralelo con los procariotas (eubacterias) y los eucariotas.

Bacterias termófilas

Las bacterias termófilas sólo pueden crecer bien a altas temperaturas. Hasta la fecha se han aislado más de 50 especies de bacterias termófilas. Entre estas bacterias, una cepa de bacterias (Phyolobous fumarii II) tiene la tasa de reproducción más alta a 105°C o incluso 113°C. Los metanógenos termófilos extremos en las profundidades del mar son de interés porque se encuentran cerca de la raíz del árbol evolutivo de la vida. Estudiarlo más a fondo puede ayudarnos a comprender cómo sobrevivieron las primeras células del mundo. Algunas personas piensan que la temperatura extrema de las bacterias termófilas puede ser de 150°C. Si se excede esta temperatura, sin importar qué forma de vida sea, los enlaces químicos que mantienen la integridad del ADN y otras macromoléculas importantes de la vida inevitablemente serán destruidos. La enzima Taq utilizada en la PCR se aísla de la bacteria termófila acuática T. Aquaticus. Recientemente, se aisló una polimerasa Pfu de Thermococcus furiosus para reemplazar la enzima Taq. La enzima Pfu funciona mejor a 100°C.

Bacteria halófila

Puede crecer y reproducirse en ambientes salinos extremos, especialmente en lagos salados naturales y estanques de sal de evaporación solar.

Según el principio del potencial osmótico, las células en soluciones con alto contenido de sal perderán más agua y se deshidratarán. Las halobacterias pueden producir una gran cantidad de solutos internos o mantener su propia supervivencia obteniendo solutos del exterior. Por ejemplo, Halobacterium salinarum concentra altas concentraciones de cloruro de potasio en su citoplasma, y ​​una de sus enzimas sólo es activa en altas concentraciones de cloruro de potasio para ejercer su efecto. Sin embargo, las proteínas del citoplasma de Halobacterium que entran en contacto con las sales ambientales requieren altas concentraciones de cloruro de sodio para funcionar.

Editar este párrafo histórico

El concepto de arqueas fue propuesto por Carl Us y George Fox en 1977 porque son diferentes de otros en el árbol filogenético de los procariotas 16SrRNA. Estos dos grupos de procariotas se definieron originalmente como Archaea y Eubacteria. Woese creía que eran dos organismos fundamentalmente diferentes, por lo que los renombró Archaea y Bacteria, que junto con los eucariotas formaron el sistema de los tres reinos de los seres vivos. A finales de la década de 1970, Voss et al. utilizaron su tecnología original para analizar los perfiles de oligonucleótidos del ácido ribonucleico ribosomal (ARNr) 16S (o 18S) de más de 200 especies de bacterias y eucariotas (incluidos algunos orgánulos). Como resultado, los organismos se dividieron en tres grupos: eucariotas, eubacterias y arqueas. Las arqueas incluyen tres especies diferentes de bacterias: metanógenas, extremófilas y acidófilas. Viven en un entorno ecológico extremadamente especial y tienen un perfil único de oligonucleótidos de ARN ribosómico 16S. Y son diferentes o idénticos a uno solo de los eucariotas y eubacterias a nivel molecular. Por ejemplo, las bacterias halófilas extremas pueden hacerlo, pero su pigmento fotosintético no es una molécula de clorofila, sino una rodopsina similar a la rodopsina de la retina animal. Originalmente se pensaba que sólo dos tipos de organismos tenían formas celulares: las células procarióticas y las células eucariotas. Desde el descubrimiento de las arqueas, los organismos se han dividido en las tres categorías anteriores, lo que ha proporcionado nuevas pistas para explorar el origen de la vida y las células eucariotas.

Arqueas, bacterias y eucariotas

Las arqueas están cercanas a otros procariotas en muchos aspectos en términos de estructura celular y metabolismo. Entre los dos procesos centrales de la biología molecular, la transcripción genética no muestra claramente las características de las bacterias, pero está muy cerca de las de los eucariotas. Por ejemplo, la traducción de arqueas utiliza factores de iniciación y alargamiento en eucariotas, y el proceso de traducción requiere la proteína de unión a la caja TATA y TFIIB en eucariotas. Archaea tiene algunas otras características. A diferencia de la mayoría de las bacterias, tienen una sola membrana celular y no tienen pared celular de peptidoglicano. Además, los lípidos de la mayoría de las membranas de las células bacterianas y eucariotas están compuestos principalmente de ésteres de glicerilo, mientras que los lípidos de la membrana de las arqueas están compuestos de éteres de glicerilo. Estas diferencias pueden ser adaptaciones a ambientes de temperaturas ultraaltas. La composición y el proceso de formación de los flagelos de las arqueas también son diferentes de los de las bacterias. Los árboles filogenéticos basados ​​en secuencias de ARNr mostraron tres ramas distintas: bacterias, arqueas y eucariotas.

Principales diferencias con las eubacterias

1. Morfológicamente, las arqueas tienen células con una geometría plana en ángulo recto, algo que nunca se ha visto en las eubacterias. 2. Metabolismo, Archaea tiene coenzimas únicas. Por ejemplo, los metanógenos contienen factores F420, F430, COM y B. 3. Independientemente de si tienen intrones o no, muchas arqueas tienen intrones. 4. Desde la perspectiva de la estructura y composición de la membrana, la membrana de las arqueas contiene éteres en lugar de ésteres, en los que el glicerol y el hidrocarburo de cadena larga isopreno están conectados mediante enlaces éter en lugar de ácidos grasos mediante enlaces éster. 5. En términos de tipo respiratorio, el estrictamente anaeróbico es el principal tipo respiratorio de arquea. 6. En términos de diversidad metabólica, las Archaea son relativamente simples y no tan diversas como las Eubacteria. 7. En términos de plasticidad molecular, Archaea muestra más variación que Eubacteria. 8. En términos de velocidad de evolución, las arqueas son más lentas que las eubacterias y conservan sus características originales.