FŐBB KÜLÖNBSÉGEK AZ ARCHAEA ÉS A BAKTÉRIUMOK KÖZÖTT - BIOLÓGIA - 2025

Az archaea és a baktériumok közötti fő különbségek molekuláris-szerkezeti és anyagcsere-szempontokon alapulnak, amelyeket az alábbiakban fejleszünk. Az Archaea domén taxonómiailag egy egysejtű mikroorganizmusokat csoportosít, amelyek prokarióta sejt morfológiájával rendelkeznek (nukleáris membrán vagy citoplazmatikus organellemembrán nélkül), olyan tulajdonságokkal, amelyek baktériumokra hasonlítanak.

Vannak azonban olyan vonások is, amelyek elválasztják őket, mivel az archaea nagyon különleges alkalmazkodási mechanizmusokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy extrém körülmények között éljenek.

1. ábra. Escherichia coli baktériumok. Forrás: NIAID, a Wikimedia Commonson keresztül

A baktériumdomén a baktériumok leggyakoribb formáit tartalmazza, az úgynevezett eubacteria vagy igaz baktériumok. Ezek egy egysejtű, mikroszkopikus, prokarióta szervezetek, amelyek közepes körülmények között bármilyen környezetben élnek.

E csoportok taxonómiájának alakulása

Az ie 4. században az élő anyagokat csak két csoportra osztották: állatok és növények. Van Leeuwenhoek a tizenhetedik században egy általad épített mikroszkóp segítségével megfigyelte a mikroorganizmusokat, amelyek az addig láthatatlanok voltak, és leképezték a protozoákat és baktériumokat "animáculos" néven.

A 18. században a "mikroszkopikus állatokat" beépítették Carlos Linneo szisztematikus osztályozási rendszerébe. A tizenkilencedik század közepén egy új királyság csoportosította a baktériumokat: Haeckel három királyságon alapuló szisztematikát állított fel; Plantae királyság, Animalia királyság és Protista királyság, amelyek a mikroorganizmusokat maggal (algák, protozoonok és gombák) és atommag nélküli szervezeteket (baktériumokat) csoportosították.

Ettől a naptól kezdve több biológus különféle osztályozási rendszereket javasolt (Chatton 1937-ben, Copeland 1956-ban, Whittaker 1969-ben) és a mikroorganizmusok osztályozásának kritériumait, kezdetben a morfológiai különbségek és a festési különbségek alapján (Gram folt), metabolikus és biokémiai különbségeken alapultak.

1990-ben Carl Woese, molekuláris szekvenálási technikákat alkalmazva a nukleinsavakban (riboszómális ribonukleinsav, rRNS) felfedezte, hogy a baktériumokba csoportosított mikroorganizmusok között nagyon nagy filogenetikai különbségek vannak.

Ez a felfedezés azt mutatta, hogy a prokarióták nem monofil csoport (közös ősökkel), és Woese aztán három evolúciós domént javasolt, amelyeket nevezett: Archaea, baktériumok és Eukarya (nukleáris sejtorganizmusok).

Az Archaea és a baktériumok differenciális tulajdonságai

Az archaea és a baktérium organizmusoknak közös jellemzőik vannak, mivel mindkettő egysejtű, szabad vagy aggregált. Nincsenek meghatározott sejtmagok vagy organellák, sejtméretük átlagosan 1 és 30 μm között van.

Szignifikáns különbségeket mutatnak egyes struktúrák molekuláris összetétele és metabolizmusaik biokémiája szempontjából.

Habitat

A baktériumfajok sokféle élőhelyen élnek: kolonizáltak sós és édesvizet, forró és hideg környezetet, mocsaras területeket, tengeri üledékeket és sziklarepedéseket, valamint légköri levegőben is élhetnek .

Más szervezetekkel együtt élhetnek rovarok, puhatestűek és emlősök emésztőcsöveiben, szájüregekben, emlősök légzési és urogenitális traktusában, valamint gerinces vérben.

2. ábra. Forró források, extrém élőhelyek, ahol az Archaea csoport organizmusai élnek, amelyek általában élénk színeket adnak nekik. Forrás: CNX OpenStax a wikipedia segítségével

Ugyancsak a baktériumokhoz tartozó mikroorganizmusok lehetnek paraziták, szimbólumok vagy halak, növények gyökerei és szárai, emlősök szimbólumai vagy összetevői; összekapcsolhatók zuzmós gombákkal és protozoákkal. Lehetnek élelmiszer-szennyeződések (többek között hús, tojás, tej, tenger gyümölcsei).

Az Archaea csoport fajai adaptációs mechanizmusokkal rendelkeznek, amelyek szélsőséges körülmények között lehetővé teszik az életüket; 0 ° C alatti és 100 ° C feletti hőmérsékleten élhetnek (olyan hőmérsékleten, amelyet a baktériumok nem képesek elviselni), szélsőséges lúgos vagy savas pH-nál, és a sós koncentrációknál jóval magasabbak, mint a tengervízé.

A metanogenikus organizmusok (amelyek metánt termelnek, CH ₄) szintén az Archaea doménhez tartoznak.

Plazma membrán

A prokarióta sejtek burkolatát általában a citoplazmatikus membrán, a sejtfal és a kapszula alkotja.

A baktériumcsoport organizmusainak plazmamembránja nem tartalmaz koleszterint vagy más szteroidokat, hanem inkább egyenes zsírsavakat, amelyek észter típusú kötésekkel kapcsolódnak a glicerinnel.

Az Archaea tagjainak membránját kettős réteg vagy lipid monoréteg alkothatja, amelyek soha nem tartalmaznak koleszterint. A membrán foszfolipidek hosszú szénláncú, elágazó szénhidrogénekből állnak, amelyeket éter típusú kötések kötik össze glicerinnel.

Sejtes fal

A baktériumcsoport organizmusaiban a sejtfal peptidoglikánokból vagy mureinből áll. Az archaea organizmusok olyan sejtfalakkal rendelkeznek, amelyek pszeudopeptidoglikánt, glikoproteineket vagy fehérjéket tartalmaznak, a szélsőséges környezeti feltételekhez való alkalmazkodásként.

Ezenkívül fehérjék és glikoproteinek külső rétegét képezhetik a falon.

Riboszomális ribonukleinsav (rRNS)

Az RRNA egy nukleinsav, amely részt vesz a fehérje szintézisében - azon fehérjék előállításában, amelyekre a sejtnek szüksége van a funkcióinak teljesítéséhez és fejlődéséhez -, irányítva ennek a folyamatnak a közbenső lépéseit.

A riboszómális ribonukleinsavak nukleotidszekvenciái különböznek az Archaea és a baktériumok szervezeteiben. Ezt a tényt Carl Woese fedezte fel 1990-es tanulmányaiban, amelyek eredményeként ezeket az organizmusokat két különálló csoportra osztották.

Endoszpóra előállítás

A baktériumcsoport néhány tagja képes túlélési struktúrákat létrehozni, úgynevezett endospóráknak. Ha a környezeti feltételek nagyon kedvezőtlenek, az endoszpórák évekig fenntarthatják életképességüket, gyakorlatilag nulla anyagcserével.

Ezek a spórák rendkívül ellenállnak hőnek, savaknak, sugárzásnak és különféle vegyi anyagoknak. Az Archaea csoportban nem jelentettek endoszpórákat alkotó fajokat .

Mozgalom

Néhány baktériumnak olyan flagella van, amely mobilitást biztosít; A spirochetoknak tengelyirányú filamentuma van, amely révén folyékony, viszkózus közegekben, például sárban és humuszban mozoghatnak.

Néhány lila és zöld baktérium, cianobaktérium és Archaea tartalmaz gázvezikulumokat, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy úszva mozogjanak. Az ismert Archaea fajoknak nem vannak függelékeik, például flagella vagy filamentek.

3. ábra. Río Tinto, egy extrém környezet Huelvában (Spanyolország), ahol a Metallosphaera és a Sulfolobus nemzetségek Arqueai alakulnak ki. Forrás: Riotinto2006, a Wikimedia Commonsból

Fotoszintézis

A baktériumok területén vannak olyan cianobaktériumok, amelyek képesek oxigén fotoszintézist végezni (ami oxigént termel), mivel klorofill és fikobilin kiegészítő pigmentekként vannak jelen, ezek vegyületek, amelyek elfogják a napfényt.

Ez a csoport olyan szervezeteket is tartalmaz, amelyek anoxigén fotoszintézist végeznek (amely nem termel oxigént) a napfényt elnyelő baktériumklorofillökön keresztül, mint például: vörös vagy lila kén és vörös nem kén baktériumok, zöld kén és zöld kén nélküli baktériumok.

Az Archaea tartományban a fotoszintetikus fajokról nem számoltak be, de a Halobacterium nemzetség, az extrémhalophiták, képes adenozin-trifoszfátot (ATP) előállítani, napfény felhasználásával klorofill nélkül. Retinális lila pigmentek vannak, amelyek kötődnek a membránfehérjékhez és egy komplexet képeznek, amelyet bakteriofodopszinek neveznek.

A bakteriofodsin komplex felszívja a napfény energiáját, és amikor felszabadul, szivattyúzza a H ⁺ -ionokat a sejt külsejébe, és elősegíti az ADP (adenozin-difoszfát) foszforilációját ATP-ként (adenozin-trifoszfát), amelyből a mikroorganizmus energiát nyer.

Irodalom

1. Barraclough TG és Nee, S. (2001). Filogenetika és specifikáció. Az ökológia és az evolúció trendjei. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetikai osztályozás és az univerzális fa. Tudomány. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. és Raoult, D. (2018). A β-laktamáz filogenómiai elemzése az archaiában és baktériumokban lehetővé teszi a feltételezett új tagok azonosítását. Genombiológia és evolúció. 10 (4): 1106-1114. Genombiológia és evolúció. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Az organizmusok birodalmának új koncepciói. Tudomány. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. és Wheelis, ML (1990). Az organizmusok természetes rendszere felé: javaslat az Archaea, a baktériumok és az Eukarya domainre. A Természettudományi Akadémia folyóiratai. FELHASZNÁLÁS. 87: 45-76.