Es ghet wiedermal um ein Problem in der Schule: ich sollte ein Referat über Archaebakterien halten! Doch in verschiedenen Büchern fand ich verwirrende Informationen. So hieß es in einigen Büchern diese Bakterien haben sich von den Protocyten entwickelt, in anderen wiederum sind sie den Eucyten sehr ähnlich und einige behaupten die Archae seien eine eigene Gruppe von Urzellen!
Bitte helft mir weiter, ich kenne mich in diesem Bereich eher schlecht aus und hoffe jetzt nur mehr auf eure Antwort!!
Was die Bücher sagen, hängt davon ab, wie alt sie sind. Die Begriffe Protocyte und Eucyte sind mir so im Bio-Studium nicht untergekommen. Archaebakterien oder Archaea oder Archebakterien gelten auf Grund einer 1996 publizierten genetischen Analyse heute als eigene Domäne und damit neben Prokaryonten (im allgemeinen als Bakterien oder Eubakterien bezeichnet) und Eukaryonten als dritter Zweig des Lebens.
Es ist wahrscheinlich (zB wegen der großen Übereinstimmungen im genetischen Code, dass alle drei Abteilungen eine gemeinsame Abstammung haben. Das kann zum einen Bedeuten, dass sich das Leben (die ersten zellenähnlichen Gebilde mit Stoffwechsel und Vererbung) nur einmal aus der Ursuppe entwickelt hat und danach all die unterschiedlichen Formen entstanden sind oder der eigentliche Ursprung solcher Gebilde mehrfach stattfand, wobei sich die Stoffwechsel- und Vererbungswege aber noch gut mischen konnten, so dass die Zellformen aus einem Gemisch untereinander sehr ähnlicher „Vorlebensformen“ entstanden sind. Diese „Vorlebensform(en)“ könnten als „Protocyte“, als „Vorzelle“ bezeichnet werden, um eben klarzumachen, dass es sich dabei noch nicht um DIE Zellen handelt, die man heute vorfindet.
Auszüge aus Referaten:
1 Abteilung Archaea
1.1 Allgemeine Merkmale der Archaebakterien
1.1.1 Einteilung der Archaea (Archaebakterien)
wachsen an extremen Standorten, unter Bedingungen die wahrscheinlich
auch zu archaischer Urzeit geherrscht haben.
Gliederung in drei Gruppen:
Methanogene Archaea
Halobakterien
Thermo-acidophile Archaea
1.1.2 Gemeinsame Merkmale der Archaea
Zellwand:
enthält kein Peptidoglykangerüst, sondern Glykoproteine oder nur
Proteine und Polysaccharide.
Unempfindlich gegenüber Penicillin.
Cytoplasmamembran:
enthält Glycerinether anstelle von Fettsäureglycerinestern.
Als neutrale Lipide kommen auch freie C15 und C30 -
Isoprenoidkohlenwasserstoffe vor.
Polymerasen:
bestehen aus mehr als 4 Untereinheiten (im Gegensatz zu denen der
Eubakterien).
Unempfindlich gegenüber Rifampicin.
16S und 5S rRNA unterscheidet sich in ihrer Sequenz wesentlich von der
der Eubakterien (ähnelt aber der der Eukarya!).
Translation ist gegenüber Chloramphenicol unempfindlich, wird aber
durch Diphterietoxin gehemmt (wie bei Eukarya!).
Coenzyme und prosthetische Gruppen:
Einige Komponenten sind denen der Eubakterien und Eukarya zwar
ähnlich, aber nicht identisch mit ihnen.
1.2 Extrem halophile Archaebakterien
1.2.1 Lebensräume und Vertreter
Extrem halophile Archaebakterien sind zu finden in:
Salzseen (unterscheiden sich in Ionenzusammensetzung)
Großer Salzsee in Utah: Na+ (105g/l) und Cl- (181g/l) in hoher Konz.
Totes Meer: Mg++(44g/l) Na+ (40g/l) und Cl- (225g/l) in hoher Konz.
Meerwasser: 10g Na+/l und 19g Cl-/l. (→ entspr. ca. 3,5% NaCl)
künstlichen Salinen. zur Konservierung stark gesalzenes Essen.
Extrem halophile Organismen brauchen bindestens 9% NaCl zum Wachstum.
Optimales Wachstum meist bei 12-23%.
Halophile Archaea: Halobacterium, Halococcus.
Halophile Eubakterien: Bacillus haloalkaliphilus, B. dipsosauri.
Halophile Eukaryoten: Dunaliella (Alge), einige Krebse.
1.2.2 Aufbau und Physiologie von halophilen Archeabakterien
Aufbau:
Keine Peptidoglykanzellwand, Zellmembran aus Lipiden mit Etherbindung.
Halophile Archaea sind Gram-negativ und bilden keine Sporen.
Halobacterium:
Zellwand aus Glykoproteinen.
Na+ stabilisiert die negativ geladenen Glykoproteine.
Physiologie:
chemoorganotroph, meist aerob.
Halobacterium salinum hat Bakteriorhodpsin in die Cytoplasmamembran
integriert: Lichtbetriebene Protonenpumpe → ATP-Produktion.
gefleckte „Purpurmembran“.
Mechanismen, dem osmotischen Druck entgegenzuwirken:
Viele Halophile widerstehen dem osmotischen Druch, indem sie lösliche
organische Verbindungen intrazelluläre ansammeln.
Halobacterium pumpt große Mengen K+ in die Zelle, so daß die
intrazulluläre K±Konz. größer ist als die extrazulluläre Na±Konz.
1.3 Hyperthermophile Archaebakterien
1.3.1 Vorkommen und Eigenschaften
Hyperthermophile Archae sind zu finden in:
geothermisch erhitzte Böden, die elementaren Schwefel und Sulfid
enthalten (=Solfataren-Felder).
Schwefel entsteht durch spontane oxidation von H2S.
Salfataren-Felder in Italien, Island, Yellowstone-Nationalpark.
Heißwasserkamine der Tiefsee (Black-/White smokers)
Black smokers: Mineralreiches heißes Wasser tritt aus; Präzipitation
der Mineralien → Dunkle Wolken; ca. 350°C.
Eigenschaften von Hyperthermophilen Archaebakterien:
meist obligat anaerob.
chemoorganotroph oder chemolithotroph.
Elementarer Schwefel wird verwendet als: Elektronen-Akzeptor oder
Elektronen-Donor.
Pyrodictium:
Vorkommen: Hydrothermale Tiefseequellen.
strikt anaerob, chemolithotroph: H2 + S → H2S.
Wachstum zwischen 83°C und 113°C (thermophilste bekannte Gattung)
Zellwand aus Glykoprotein.
Sulfolobus: obligat aerob; H2S oder S → H2SO4. fixiert CO2.
Hyperthermophile Bacteria: Thermotoga maritima.
Thermophile Bacteria: Thermus aquaticus.
Hyperthermophile Archaea könnten zu den ersten Lebensformen auf der Erde gehört haben.
Bedingungen auf der Erde vor 3 Mrd. Jahren erfordern anaerobe Lebensweise und Fähigkeit hohe
Temperaturen auszuhalten.
1.3.2 Die Grenzen mikrobieller Existenz: Temperatur
Makromoleküle der Hypertheromophilen sind extrem stabil.
Proteine:
Die Stabilität hängt in erster Linie von Aminosäuresequenz ab.
In einigen Archaebakterien fördert zyklisches 2,3-Bisphosphoglycerat
die wahrscheinliche die Stabilität von Proteinen.
In Pyrodictium sind 80% der Proteine in der Zelle Chaperone: Diese
korrigieren partiell entfaltete Proteine.
DNA:
Methanothermus: Histon-ähnliche DNA-bindendes Proteine dient
wahrscheinlich dazu, DNA zu öffnen.
Warum die DNA (besonders bei Hyperthermophilen mit niedrigem
GC-Gehalt) nicht schmilzt ist unbekannt.
Vielleicht nimmt die DNA eine Konformation an die hitzestabil ist.
Die Thermostabilität von wichtigen Biomolekülen wie ATP oder NAD+ bestimmt
wahrscheinlich die Temperaturobergrenze des Lebens.
Absolute Temperaturobergrenze: vermutlich 140°-150°C.
Hinweise haben in-vitro-Versuche gegeben
Pyrodictium: Temperaturmaximum 113°C.