Archaea: Rakenne, ominaisuudet ja toimialue

Sisältö

• Määrittelee Archaea
• Archaea rakenne
• Soluseinän
• Solukalvo
• Geenit ja geneettiset tiedot
• siimoille
• Missä Archaea selviää?

Archaea on suhteellisen uusi elämänluokka, jonka alun perin ehdotti amerikkalainen mikrobiologi Carl Woese vuonna 1977.

Hän havaitsi, että bakteerit, jotka ovat prokaryoottisia soluja, joissa ei ole ydintä, voitaisiin jakaa kahteen erilliseen ryhmään geneettisen materiaalinsa perusteella. Sekä bakteerit että archaea ovat yksisoluisia organismeja, mutta archaea on täysin erilainen solukalvon rakenne, joka antaa heille mahdollisuuden selviytyä äärimmäisissä ympäristöissä.

Määrittelee Archaea

Woese ehdotti aluksi elämän ryhmittämistä kolmeen verkkotunnukseen: eukarya, bakteerit ja arkebakteerit. (Saatat nähdä nämä kolme nimeä alkaa pienillä kirjaimilla, mutta kun puhutaan tietyistä verkkotunnuksista, termit kirjataan isoilla kirjaimilla.)

Kun lisää tutkimuksia paljasti, että arkebakteerialueen solut olivat tosiasiallisesti aivan erilaisia ​​bakteereista, vanha termi hylättiin. Uusia verkkotunnuksia ovat bakteerit, Archaea ja Eukarya, joissa Eukarya koostuu organismeista, joiden soluissa on ydin.

Elämäpuussa archaea-domeenin solut sijaitsevat bakteerien ja eukarya-solujen välissä, joihin kuuluvat monisoluiset organismit ja korkeammat eläimet.

Archaea lisääntyy aseksuaalisesti binaarifission avulla; solut jakautuvat kahteen kuin bakteerit. Kalvon ja kemiallisen rakenteen suhteen arhaea-soluilla on yhteisiä piirteitä eukaryoottisolujen kanssa. Ainutlaatuisiin archaea-ominaisuuksiin kuuluu niiden kyky elää erittäin kuumassa tai kemiallisesti aggressiivisessa ympäristössä, ja niitä voi löytää kaikkialla maapallossa, missä bakteerit selviävät.

Niitä archaeaa, jotka asuvat äärimmäisissä elinympäristöissä, kuten kuumia lähteitä ja syvänmeren tuuletusaukkoja, kutsutaan ekstremofiileiksi. Koska he ovat melko äskettäin identifioituneet erilliseksi alueeksi elämäpuussa, kiehtovia tietoja arkeasta, niiden evoluutiosta, käyttäytymisestä ja rakenteesta on vielä löydettävissä.

Archaea rakenne

Archaea ovat prokaryootteja, mikä tarkoittaa, että soluissa ei ole ydintä tai muita kalvoon sitoutuneita organelleja soluissa.

••• Dana Chen | Sciencing

Kuten bakteerit, myös soluissa on kelattu DNA-rengas, ja solusytoplasma sisältää ribosomeja soluproteiinien ja muiden solujen tarvitsemien aineiden tuottamiseksi. Toisin kuin bakteerit, soluseinä ja kalvo voivat olla jäykkiä ja antaa solulle erityisen muodon, kuten litteän, sauvan muotoisen tai kuutiomaisen.

Archaea-lajeilla on yhteisiä piirteitä, kuten muoto ja aineenvaihdunta, ja ne voivat lisääntyä binaarifission kautta aivan kuten bakteerit. Horisontaalinen geeninsiirto on kuitenkin yleistä, ja arhaea-solut voivat ottaa DNA: ta sisältäviä plasmideja ympäristöstään tai vaihtaa DNA: ta muiden solujen kanssa.

Seurauksena archaea-lajit voivat kehittyä ja muuttua nopeasti.

Soluseinän

Arhaea-soluseinien perusrakenne on samanlainen kuin bakteereilla, koska rakenne perustuu hiilihydraattiketjuihin.

Koska arhaea selviää monipuolisemmissa ympäristöissä kuin muut elämänmuodot, niiden soluseinämän ja solujen aineenvaihdunnan on oltava yhtä monimuotoisia ja sopeutettu ympäristöönsä.

Seurauksena on, että jotkut arhaea-soluseinät sisältävät hiilihydraatteja, jotka eroavat bakteerisolujen seinämistä, ja toiset sisältävät proteiineja ja lipidejä antamaan niille lujuuden ja kemikaalien kestävyyden.

Solukalvo

Jotkut archaea-solujen ainutlaatuisista ominaisuuksista johtuvat niiden solukalvon erityispiirteistä.

Solumembraani on soluseinämän sisällä ja ohjaa aineiden vaihtoa solun ja sen ympäristön välillä. Kuten kaikki muutkin elävät solut, arhaea-solumembraani koostuu fosfolipideistä, joissa on rasvahappoketjuja, mutta archaea-fosfolipidien sidokset ovat ainutlaatuisia.

Kaikilla soluilla on fosfolipidi kaksikerros, mutta arhaea-soluissa kaksikerroksella on eetteri sitoutuu, kun taas bakteerien ja eukaryoottien soluissa on esteri joukkovelkakirjoja.

Eetterisidokset kestävät paremmin kemiallista aktiivisuutta ja sallivat archaea-solujen selviytymisen äärimmäisissä ympäristöissä, jotka tappaisivat muut elämänmuodot. Vaikka eetterisidos on avain, joka erottaa archaea-solut, solumembraani eroaa myös muiden solujen omasta rakenteensa ja sen pitkän käytön yksityiskohdissa isoprenoid ketjut tekemään ainutlaatuisista fosfolipideistä rasvahappojen kanssa.

Solumembraanien erot osoittavat evoluutiosuhteen, jossa bakteerit ja eukaryootit kehittyivät archaea jälkeen tai erikseen siitä.

Geenit ja geneettiset tiedot

Kuten kaikki elävät solut, myös archaea luottaa DNA: n replikaatioon varmistaakseen, että tytärsolut ovat identtisiä emosolujen kanssa. Archaea DNA-rakenne on yksinkertaisempi kuin eukaryooteilla ja samanlainen kuin bakteerigeenirakenne. DNA: ta löytyy yksittäisistä pyöreistä plasmideista, jotka alun perin kelataan ja jotka suoristuvat ennen solunjakoa.

Vaikka tämä prosessi ja sitä seuraava solujen binaarifissi on kuin bakteerien, DNA-sekvenssien replikaatio ja translaatio tapahtuvat samoin kuin eukaryooteissa.

Kun solu-DNA on kelattu, RNA-polymeraasientsyymi, jota käytetään geenien kopiointiin, on samankaltainen kuin eukaryootti-RNA-polymeraasi kuin se vastaavalle bakteeri-entsyymille. DNA-kopion luominen eroaa myös bakteeriprosessista.

DNA: n replikaatio ja translaatio on yksi tapa, jolla archaea muistuttaa enemmän eläinten soluja kuin bakteerien soluja.

siimoille

Kuten bakteerit, flagella sallii arkean liikkua.

Niiden rakenne ja toimintamekanismi ovat samanlaisia ​​arhaassa ja bakteereissa, mutta niiden kehitys ja rakentaminen eroavat toisistaan. Nämä erot viittaavat jälleen siihen, että arhaea ja bakteerit kehittyivät erikseen, erottautumispisteen varhaisessa vaiheessa evoluution kannalta.

Samankaltaisuudet kahden domeenin jäsenten välillä voidaan jäljittää myöhempään horisontaaliseen DNA-vaihtoon solujen välillä.

Arkean flagellum on pitkä varsi, jonka pohja voi kehittää pyörivän vaikutuksen solumembraanin kanssa. Pyörivä toiminta johtaa piiskamaiseen liikkeeseen, joka voi ajaa solun eteenpäin. Arkeassa varsi rakennetaan lisäämällä materiaalia pohjaan, kun taas bakteereissa ontto varsi rakennetaan siirtämällä materiaalia onton keskikohdan yläpuolelle ja sijoittamalla se yläosaan.

Flagellat ovat hyödyllisiä solujen liikuttamisessa kohti ruokaa ja leviämisessä solujen jakautumisen jälkeen.

Missä Archaea selviää?

Archaea tärkein erottava ominaisuus on niiden kyky selviytyä myrkyllisissä ympäristöissä ja äärimmäisissä elinympäristöissä.

Ympäristöstä riippuen archaea sopeutuu soluseinään, solukalvoonsa ja aineenvaihduntaan. Archaea voi käyttää erilaisia ​​energialähteitä, kuten auringonvaloa, alkoholia, etikkahappoa, ammoniakkia, rikkiä ja hiilen kiinnittymistä ilmakehän hiilidioksidista.

Jätetuotteisiin sisältyy metaani, ja metanogeeninen arhaea ovat ainoat solut, jotka pystyvät tuottamaan tätä kemikaalia.

Archaea-solut, jotka voivat elää äärimmäisissä ympäristöissä, voidaan luokitella riippuen niiden kyvystä elää tietyissä olosuhteissa. Neljä tällaista luokitusta on:

Jotkut maapallon vihamielisimmistä ympäristöistä ovat Tyynen valtameren pohjassa olevat syvänmeren hydrotermiset tuuletusaukot ja kuumat lähteet, kuten esimerkiksi Yellowstonen kansallispuistossa sijaitsevat. Korkeat lämpötilat yhdessä syövyttävien kemikaalien kanssa ovat yleensä vihamielisiä elämälle, mutta archaea, kuten ignicoccus, eivät ole vaikeuksia näiden paikkojen kanssa.

Archaea vastustuskyky tällaisille olosuhteille on saanut tutkijat tutkimaan, voisiko archaea tai vastaavat organismit selviytyä avaruudessa vai muuten vihamielisillä planeetoilla, kuten Mars.

Archaea-alue luonnehtii ainutlaatuisilla ominaispiirteillään ja verrattain viime aikoina esiin nousseella näkyvyydellä esille näiden solujen mielenkiintoisempia ominaisuuksia ja ominaisuuksia, ja se voi tarjota yllättäviä paljastuksia tulevaisuudessa.