Archaea: structură, caracteristici și domeniu

Conţinut

• Definirea Archaea
• Structura Archaea
• Perete celular
• Membrana celulara
• Genele și informațiile genetice
• flageli
• Unde supraviețuiesc Archaea?

Archaea este o clasificare relativ nouă a vieții propusă inițial de Carl Woese, un microbiolog american, în 1977.

El a descoperit că bacteriile, care sunt celule procariote fără un nucleu, ar putea fi împărțite în două grupuri distincte pe baza materialului lor genetic. Atât bacteriile, cât și arhaea sunt organisme unicelulare, dar arhaea au o structură de membrană celulară complet diferită care le permite să supraviețuiască în medii extreme.

Definirea Archaea

Woese a sugerat la început ca viața să fie grupată în cele trei domenii ale Eukarya, Bacteria și Archaebacteria. (Puteți vedea aceste trei nume începând cu litere mici, dar atunci când vorbiți despre domenii specifice, termenii sunt majusculi.)

Când mai multe cercetări au arătat că celulele din domeniul Archaebacteria erau de fapt diferite de bacterii, termenul vechi a fost abandonat. Noile nume de domeniu sunt Bacterii, Archaea și Eukarya, unde Eukarya este formată din organisme ale căror celule au un nucleu.

Pe arborele vieții, celulele domeniului arhaea sunt situate între celulele bacteriilor și cele ale eucariului, care includ organisme multicelulare și animale superioare.

Archaea se reproduce asexual prin fisiunea binară; celulele se împart în două bacterii asemănătoare. În ceea ce privește membrana și structura lor chimică, celulele arhaea au caracteristici cu celulele eucariote. Caracteristicile unice de arhaea includ capacitatea lor de a trăi în medii extrem de fierbinți sau chimic agresive și pot fi găsite pe Pământ, oriunde supraviețuiesc bacteriile.

Acei arhaea care trăiesc în habitate extreme, cum ar fi izvoarele calde și gurile de adâncime se numesc extremofile. Datorită identificării lor destul de recente ca domeniu separat pe arborele vieții, încă sunt descoperite informații fascinante despre arhee, evoluția, comportamentul și structura lor.

Structura Archaea

Archaea sunt procariote, ceea ce înseamnă că celulele nu au un nucleu sau alte organule legate de membrană în celulele lor.

••• Dana Chen | Sciencing

Ca și bacteriile, celulele au un inel în formă de ADN, iar citoplasma celulară conține ribozomi pentru producerea proteinelor celulare și a altor substanțe de care are nevoie celula. Spre deosebire de bacterii, peretele celular și membrana pot fi rigide și oferă celulei o formă specifică, cum ar fi plat, în formă de tijă sau cub.

Speciile Archaea au caracteristici comune, cum ar fi forma și metabolismul și se pot reproduce prin fisiune binară la fel ca bacteriile. Transferul de genă orizontal este comun, însă celulele arhaea pot prelua plasmide care conțin ADN din mediul lor sau schimb de ADN cu alte celule.

Ca urmare, speciile de arhaea pot evolua și se pot schimba rapid.

Perete celular

Structura de bază a pereților celulari arhaea este similară cu cea a bacteriilor, deoarece structura se bazează pe lanțuri de carbohidrați.

Deoarece arhaea supraviețuiește în medii mai variate decât alte forme de viață, peretele lor celular și metabolismul celular trebuie să fie la fel de variate și adaptate la mediul înconjurător.

Drept urmare, unii pereți celulari arhaea conțin carbohidrați diferiți de cei ai pereților celulari ai bacteriilor, iar unii conțin proteine ​​și lipide pentru a le conferi rezistență și rezistență la substanțe chimice.

Membrana celulara

Unele dintre caracteristicile unice ale celulelor arhaea se datorează caracteristicilor speciale ale membranei lor celulare.

Membrana celulară se află în interiorul peretelui celular și controlează schimbul de substanțe între celulă și mediul său. La fel ca toate celelalte celule vii, membrana celulară arhaea este alcătuită din fosfolipide cu lanțuri de acizi grași, dar legăturile fosfolipidelor arhaea sunt unice.

Toate celulele au o bicapa fosfolipidă, dar în celulele arhaea, stratul are eter legături în timp ce celulele bacteriilor și eucariote au ester obligațiuni.

Legăturile eterice sunt mai rezistente la activitatea chimică și permit celulelor arhaea să supraviețuiască în medii extreme care ar ucide alte forme de viață. În timp ce legătura de eter este o caracteristică cheie de diferențiere a celulelor arhaea, membrana celulară diferă, de asemenea, de cea a altor celule în detaliile structurii sale și utilizarea sa isoprenoid lanțuri pentru a face fosfolipidele sale unice cu acizi grași.

Diferențele dintre membranele celulare indică o relație evolutivă în care bacteriile și eucariotele s-au dezvoltat ulterior sau separat de arhaea.

Genele și informațiile genetice

Ca toate celulele vii, arhaea se bazează pe replicarea ADN-ului pentru a se asigura că celulele fiice sunt identice cu celula mamă. Structura ADN a arhaea este mai simplă decât cea a eucariotelor și similară cu structura genelor bacteriene. ADN-ul se găsește în plasmide unice circulare, care sunt inițial înrolate și care se îndreaptă înainte de divizarea celulelor.

În timp ce acest proces și fisiunea binară ulterioară a celulelor este ca cea a bacteriilor, replicarea și traducerea secvențelor ADN are loc așa cum se întâmplă în eucariote.

Odată ce ADN-ul celulei este dezvelit, enzima ARN polimerază care este utilizată pentru a copia genele este mai asemănătoare cu ARN polimeraza eucariotei decât cu enzima bacteriană corespunzătoare. Crearea copiei ADN diferă, de asemenea, de procesul bacterian.

Replicarea și traducerea ADN-ului este unul dintre modurile în care arhaea seamănă mai mult cu celulele animalelor decât cu cele ale bacteriilor.

flageli

Ca și în cazul bacteriilor, flagelele permit ca archaea să se miște.

Structura și mecanismul lor de funcționare sunt similare în arhaea și bacteriile, însă modul în care au evoluat și modul în care sunt construite diferă. Aceste diferențe sugerează din nou că archaea și bacteriile au evoluat separat, cu un punct de diferențiere din timp în termeni evolutivi.

Asemănările dintre membrii celor două domenii pot fi identificate la schimbul orizontal de ADN dintre celule.

Flagelul din arhaea este o tulpină lungă, cu o bază care poate dezvolta o acțiune rotativă în combinație cu membrana celulară. Acțiunea rotativă are ca rezultat o mișcare de tip whiplike care poate propulsa celula înainte. În arhaea, tulpina este construită prin adăugarea de material la bază, în timp ce în bacterii, tulpina goală este construită prin deplasarea materialului în centrul golului și depunerea acestuia în vârf.

Flagelulele sunt utile în deplasarea celulelor spre hrană și în răspândirea după divizarea celulelor.

Unde supraviețuiesc Archaea?

Principala caracteristică de diferențiere a arhaiei este capacitatea lor de a supraviețui în medii toxice și habitate extreme.

În funcție de împrejurimile lor, arhaea este adaptată în ceea ce privește peretele celular, membrana celulară și metabolismul lor. Archaea poate utiliza o varietate de surse de energie, inclusiv lumina solară, alcoolul, acidul acetic, amoniacul, sulful și fixarea carbonului din dioxidul de carbon din atmosferă.

Produsele deșeuri includ metan, iar arhaea metanogenă sunt singurele celule capabile să producă această substanță chimică.

Celulele arhaea capabile să trăiască în medii extreme pot fi clasificate în funcție de capacitatea lor de a trăi în condiții specifice. Patru astfel de clasificări sunt:

Unele dintre cele mai ostile medii de pe Pământ sunt orificiile hidrotermale de mare adâncime din partea de jos a Oceanului Pacific și izvoarele calde, cum ar fi cele găsite în Parcul Național Yellowstone. Temperaturile ridicate în combinație cu substanțele chimice corozive sunt de obicei ostile vieții, dar arhaea, cum ar fi ignicoccus, nu are probleme cu aceste locații.

Rezistența arhaiei la astfel de condiții i-a determinat pe oamenii de știință să investigheze dacă archaea sau organisme similare ar putea supraviețui în spațiu sau pe planete ostile, cum ar fi Marte.

Având caracteristicile lor unice și relativ recent apărute la importanță, domeniul Archaea promite să dezvăluie caracteristici și capabilități mai interesante ale acestor celule și poate oferi dezvăluiri surprinzătoare în viitor.