Arqueas: Membranas y Termófilos

Archaeal Membranes

• Unique composition:
  • Ether lipids (isoprene-based) instead of ester lipids (fatty acid-based) found in bacteria and eukaryotes
  • Branched, saturated hydrocarbon chains
• Membrane structure:
  • Monolayer or bilayer, depending on the species
  • High density and stability due to ether linkages

Thermophiles

• Definition: Organisms that thrive in high-temperature environments (above 45°C)
• Examples of thermophilic archaea:
  • Pyrococcus furiosus (growth optimum at 100°C)
  • Thermococcus kodakarensis (growth optimum at 85°C)
• Adaptations:
  • High melting-point membranes and enzymes
  • Chaperone proteins to maintain protein structure and function

Extremophiles

• Definition: Organisms that thrive in extreme environments (temperature, pH, salinity, etc.)
• Examples of extremophilic archaea:
  • Thermococcus (high temperature)
  • Halobacterium (high salinity)
  • Pyrobaculum (high temperature and acidity)
• Adaptations:
  • Specialized membranes and enzymes
  • Efficient ion pumps and transport systems
  • DNA repair mechanisms to cope with high levels of DNA damage

Halophiles

• Definition: Organisms that thrive in high-salinity environments (above 3% NaCl)
• Examples of halophilic archaea:
  • Halobacterium salinarum (growth optimum at 3.5-4.5 M NaCl)
  • Natronobacterium (growth optimum at 2-4 M NaCl)
• Adaptations:
  • High internal salt concentrations to maintain osmotic balance
  • Specialized enzymes and transport systems to cope with high salt levels

Morfologia (Morphology)

• Cell shape and size vary among archaeal species
• Examples:
  • cocci (spherical) - Thermococcus
  • bacilli (rod-shaped) - Pyrococcus
  • spiral-shaped - Halobacterium
• Cell envelope composition and structure:
  • Peptidoglycan (pseudomurein) or pseudopeptidoglycan
  • S-layers (protein or glycoprotein layers) in some species

Membranas Arqueales

• Composición única: lípidos éter (basados en isopreno) en lugar de lípidos éster (basados en ácidos grasos) encontrados en bacterias y eucariotas
• Cadenas hidrocarbonadas ramificadas y saturadas
• Estructura de membrana:
  • Monocapa o bicapa, según la especie
  • Alta densidad y estabilidad debido a los enlaces éter

Termófilos

• Definición: Organismos que prosperan en entornos de alta temperatura (por encima de 45°C)
• Ejemplos de arqueas termofilas:
  • Pyrococcus furiosus (óptimo de crecimiento a 100°C)
  • Thermococcus kodakarensis (óptimo de crecimiento a 85°C)
• Adaptaciones:
  • Membranas y enzimas con punto de fusión alto
  • Proteínas chaperonas para mantener la estructura y función proteica

Extremófilos

• Definición: Organismos que prosperan en entornos extremos (temperatura, pH, salinidad, etc.)
• Ejemplos de arqueas extremofilas:
  • Thermococcus (alta temperatura)
  • Halobacterium (alta salinidad)
  • Pyrobaculum (alta temperatura y acidez)
• Adaptaciones:
  • Membranas y enzimas especializadas
  • Sistemas de bombeo y transporte de iones eficientes
  • Mecanismos de reparación de ADN para hacer frente a altos niveles de daño de ADN

Halófilos

• Definición: Organismos que prosperan en entornos de alta salinidad (por encima del 3% de NaCl)
• Ejemplos de arqueas halófilas:
  • Halobacterium salinarum (óptimo de crecimiento a 3,5-4,5 M NaCl)
  • Natronobacterium (óptimo de crecimiento a 2-4 M NaCl)
• Adaptaciones:
  • Concentraciones internas de sal alta para mantener el balance osmótico
  • Enzimas y sistemas de transporte especializados para hacer frente a altos niveles de sal

Morfología

• La forma y tamaño celulares varían entre las especies arqueales
• Ejemplos:
  • Cocos (esféricos) - Thermococcus
  • Bacilos (forma de bastón) - Pyrococcus
  • Forma espiral - Halobacterium
• Composición y estructura del envoltorio celular:
  • Peptidoglicano (pseudomureína) o seudopeptidoglicano
  • Capas S (capas de proteína o glucoproteína) en algunas especies

Estructura de la Pared Celular

• La pared celular de las archaeas carece de peptidoglicano (también conocido como mureína), característico de las bacterias.
• La pared celular de las archaeas está compuesta por:
  • Pseudopeptidoglicano (en algunas arqueas metanogénicas)
  • Pseudomureína (en algunas arqueas termofílicas)
  • Glicoproteínas (en algunas arqueas halofílicas)
  • S-capas (en algunas arqueas, compuestas por una sola capa de proteínas)

Diversidad de Formas Celulares

• Las archaeas exhiben una gran variedad de formas celulares, incluyendo:
  • Esférica
  • En forma de bastón
  • Espiral
  • En forma de placa
  • Formas irregulares
• Algunas archaeas tienen una forma distintiva, como la forma plana y en forma de placa del género Haloquadratum

Composición de Flagelos

• Los flagelos de las archaeas están compuestos por filamentos de proteínas, similares a los flagelos bacterianos
• Sin embargo, los flagelos de las archaeas tienen una estructura y composición proteica distintas
• Algunas archaeas tienen múltiples flagelos, mientras que otras tienen un solo flagelo

Lípidos de la Membrana

• Las membranas de las archaeas están compuestas por lípidos únicos, incluyendo:
  • Lípidos éter (en lugar de lípidos éster encontrados en bacterias y eucariotas)
  • Lípidos de cadena ramificada
  • Anillos de ciclopentano
• Estos lípidos proporcionan a las archaeas una mayor estabilidad y resistencia a temperaturas y entornos extremos

Morfología

• La morfología de las archaeas es muy diversa y puede ser influenciada por factores ambientales, como:
  • Temperatura
  • Salinidad
  • pH
  • Disponibilidad de nutrientes
• Algunas archaeas se han adaptado a entornos específicos, como:
  • Extremófilas (p. ej. termófilas, halófilas, acidófilas)
  • Mesófilas (p. ej. viviendo en temperaturas moderadas y entornos)