Rinke 4. Archaeen PDF

Archaeen Archaeen gehören mit den Bakterien zu den Prokaryonten. Unterschiede zwischen Bacteria und Archaea: Zellmembran: Die Zellmembran der Archaeen besteht aus Kohlenwasserstoffketten und enthält Etherbindungen, während die Zellmembran der Bakterien aus Fettsäureketten besteht und Estherbin...

Archaeen Archaeen gehören mit den Bakterien zu den Prokaryonten. Unterschiede zwischen Bacteria und Archaea: Zellmembran: Die Zellmembran der Archaeen besteht aus Kohlenwasserstoffketten und enthält Etherbindungen, während die Zellmembran der Bakterien aus Fettsäureketten besteht und Estherbindungen enthält. Zellwand: Die Zellwand der Bakterien enthält oft Peptidoglykan, ein Polymer aus Zuckern und Aminosäuren, während die Zellwand der Archaeenaus anderen Verbindungen, z.B. Pseudopeptidoglykan oder anderen Polysacchariden besteht, und im Unterschied zu den Bakterien keine Peptidoglykan-Schicht enthält. Halobacteriota:  leben in hohen Salzkonzentrationen (20-30 %!)  Große „Blüten“ von Haloarchaea erscheinen rosa bis rot, vom  Pigment Bakteriorhodopsin: zur Etablierung eines Protonengradienten  halten gelöste Stoffe wie Kaliumchlorid (KCl) im Zellplasma zurück, um den osmotischen Druck ausgleichen können  osmotischer Druck = der Druck, der zwischen zwei Flüssigkeiten herrscht, die durch eine sogenannte semipermeable Membran getrennt sind.  Spezielle Proteine und Enzyme: Ihre Proteine und Enzyme sind so strukturiert, dass sie unter hohen Salzkonzentrationen stabil und funktional bleiben.   Phototrophe Energiegewinnung: Viele Halobacteriota besitzen das Protein Bakteriorhodopsin, mit dem sie Licht nutzen, um ATP zu erzeugen (lichtgetriebene Protonenpumpen).  Schutz vor UV-Strahlung: Sie enthalten Carotinoide, die als UV-Schutz fungieren und ihnen eine rote oder orange Farbe verleihen. Haloquadratum walsbyi: wurde 1980 in einem hybersalinen Küstenbecken auf der Sinai-Halbinsel in Ägypten entdeckt  Zellen enthalten Polyhydroxyalkanoat (PHA)-Granulat sowie eine große Anzahl lichtbrechender, gasgefüllter Vakuolen, die in einer wässrigen Umgebung für Auftrieb sorgen und die Zellen Richtung Oberfläche = Licht zu positionieren.   Es gedeiht bei sättigenden Salzkonzentrationen, wo es bis zu 80% der Mikroben Population ausmachen kann Thermoplasmatota: Poseidonales:  die am häufigsten vorkommende planktonische Archaeengruppe in Meeresoberflächengewässern  bisher nicht kultiviert!  Sind heterotroph  Nutzen organische Moleküle als Energiequellen  Keine Zellwand sondern flexible Membran aus Etherlipiden  Abbau von organischem Material  Genetisch an lichtreiche, oligotrophe Lebensräume angepasst Thermoplasma acidophilum: Thermoplasma acidophilum ist eine Art von thermophilen (wärmeliebenden) Archaeen, einer Gruppe von Mikroorganismen, die sich von Bakterien und Eukaryoten unterscheidet. Sie wurde in heißen Quellen und anderen extremen Umgebungen entdeckt.  Aus einer selbst entzündenden Kohlehalde bei pH 2 und 59 °C isoliert.  Thermoplasma Arten sind stark begeißelt > Thermoplasma acidophilum: - wächst optimal bei 56 °C (133 °F) und einem pH-Wert von 1,8. - hat keine Zellwand und die Zellmembran ist exponiert. Methanobacteriota: Methanobacteriota ist eine Gruppe von Archaeen die Methan produzieren. Diese Mikroorganismen gehören zur Ordnung der Methanobacteriales, die als wichtige Methanbildner in natürlichen und künstlichen Umgebungen bekannt sind. Substrate für die Methanerzeugung werden in 3 Gruppen eingeteilt: 1) Kohlenstoffdioxid-Typ (Hydrogenotropher oder CO2 Reduktionsweg) 2) Methyl- oder andere C1-Kohlenstoffe (Methylotropher Weg) 3) Acetoklastischer Weg Methanogene wurden in 3 Haupttypen von Ökosystemen gefunden: Süßwassersedimente, Sümpfe, Torfmoore, Reisfelder und Abwasserkläranlagen, z.B. Methanobacterium Bakterien bauen Biopolymere zu Alkoholen und Fettsäuren, und die Fettsäuren zu Acetat und Kohlendioxid ab. M. nutzt diese Produkte zur Methanerzeugung. In Organismen (d. h. Pansenflüssigkeit und Verdauungstrakt), zB. Methanobacterium und Methanobrevibacter – meist hydrogenotroph Umgebungen mit geothermischen Gase (z. B. Kohlendioxid und Wasserstof) die von Methanogenen verwendeten werden. Diese Plätze sind oft auch heiß (z. B. Geysire, Solfataren und heiße Quellen): z.B. Methanothermus fervidus Methan in Kühen: Methanobakterien spielen eine wichtige Rolle im Verdauungstrakt von Kühen und anderen Wiederkäuern. Diese Mikroben, die zu den Methanogenen (Methan- produzierenden Mikroorganismen) gehören, sind verantwortlich für die Produktion von Methan (CH₄) im Magen der Kühe. Diese Mikroorganismen sind ein zentraler Bestandteil der mikrobiellen Gemeinschaft, die an der Verdauung von Pflanzenmaterial in den Wiederkäuern beteiligt ist.  Methan wird im Pansen der Kühe produziert  Methan ist ein starkes Treibhausgas, welches erheblich zur Treibhausgas-Emission beiträgt und somit auch den Klimawandel beeinflusst Thermoproteota: Thermoproteota ist eine Gruppe von Archaeen, die in extrem heißen Umgebungen gedeihen. Diese Mikroorganismen gehören zu den Extremophilen, da sie hohe Temperaturen (thermophil) und teilweise auch hohe Säuregrade oder andere extreme Bedingungen überstehen können. Der Begriff Thermoproteota bezieht sich auf eine bestimmte taxonomische Gruppe innerhalb der Domäne der Archaeen.  Bis 2005 waren alle kultivierten Thermoproteota thermophile oder hyperthermophile Organismen: wachsen bis zu 113 °C  Die hyperthermophile Lebensweise beschreibt Organismen, die in extrem heißen Umgebungen leben und gedeihen, meist bei Temperaturen von über 80 °C. Solche Umgebungen umfassen hydrothermale Quellen, Tiefsee-Schlote, vulkanische Böden und heiße Quellen. Asgardarchaeota: Asgard-Archaeen sind eine Gruppe von Archaeen, die genetisch eng mit Eukaryoten verwandt sind. Sie leben in extremen Umgebungen (z. B. Tiefseesedimente) und besitzen Gene, die typisch für eukaryotische Funktionen sind, wie Zytoskelett- und Membranaufbau. Sie gelten als mögliche Vorfahren der Eukaryoten und spielen eine Schlüsselrolle in der Evolution komplexen Lebens. Morphologie:  Kleine, einfache Zellstruktur: Typisch für Archaeen, ohne komplexe Organellen.  Irreguläre Zellformen: Manche zeigen unregelmäßige, verzweigte oder kugelige Formen, ähnlich wie Amöben.Größe: Ihre Zellen sind mikroskopisch klein, oft im Bereich von 0,2 bis 1 Mikrometer Nanoarchaeota:  Wächst bei etwa 80 °C = thermophil. - Zellen haben nur einen Durchmesser von 400 nm (= einer der kleinsten lebenden Organismen).  Es fehlen die meisten Gene für die Synthese von Aminosäuren, Nukleotiden, Cofaktoren und Lipiden  Obligater Symbiont auf Ignicoccus (Archaea) – muss zum Überleben mit dem Wirtsorganismus in Kontakt sein, z.B. erhält Lipide von Wirt. Alitarchaeota: Die Alitarchaeota sind eine Gruppe von Archaeen, die sich durch ihre Anpassung an extreme Umgebungen auszeichnen, insbesondere an anoxische (sauerstofffreie) Lebensräume. Sie besitzen eine schützende Zellmatrix, filamentartige Anhängsel und sind chemolithotroph, nutzen also anorganische Substanzen wie Wasserstoff oder Schwefel zur Energiegewinnung. Häufig leben sie in biofilmartigen Gemeinschaften und beeinflussen den Eisen- und Schwefelkreislauf.  Entdeckt in einem Sumpfgebiet in Deutschland.  „String-of-pearls community“ = „Perlenkettengemeinschaft“ – gebildet von Altiarchaeota zusammen mit fadenförmigen Bakterien; gedeihen im Oberflächenwasser sulfidischer, kalter Quellen.  Fadenförmige, stacheldrahtartige Zelloberflächenfortsätze („hami“ = Haken)  Mögliche Funktionen des Hami neben der Bindung bleiben unklar.