Бактерии и археи

Археи

Царство

Археи

Археи (лат. Archaea от др.-греч. ἀρχαῖος «извечный, древний, первозданный, старый») — одна из групп живых организмов, в которую входят микроскопические одноклеточные прокариоты, которые существенно отличаются рядом физиолого-биохимических признаков от настоящих бактерий. Хотя до сих пор имеется неопределенность в точном филогенезе этих групп, археи, эукариоты и бактерии являются фундаментальными группами в так называемой системе трех доменов. Подобно бактериям, археи — это одноклеточные организмы, не имеющие ядра, и поэтому классифицируются как прокариоты (Prokaryota) — известные также как Monera в таксономии пяти царств. Археи сначала были обнаружено в экстремальных средах, но затем они были найдены во всех типах экосистем. Архебактерии существенно отличаются от других микроорганизмов по составу и последовательности нуклеотидов в рибосомных и транспортных РНК.

Содержание

[править] История

Археи были идентифицированы в 1977 году Карлом Вёзе (Carl Woese) и Джорджем Фоксом (George Fox), основываясь на их отличиях от других прокариотов (филогенетические деревья, основанные на 16S рРНК). Когда в 1977 году биолог Карл Вёзе изучал генетику микробов, производивших метан, он понял, что они отличаются от всех известных бактерий. Стенка клетки была уникальной — она производила уникальные энзимы и ее генетический ряд не был похож ни на что исследуемое раньше. Очень быстро — в течение часа — стало понятно, что есть еще что-то, третья группа. Это был момент открытия. Карл Вёзе открыл третью форму жизни — группу одноклеточных, которую он назвал археями. Он открыл форму жизни, которая способна существовать где угодно, включая самые невероятные места. Эта группа была сначала названа архебактериями (Archaebacteria) в отличие от эубактерий (Eubacteria), и они рассматривались как царства или подцарства. Вёзе убеждал, что археи являются представителями совсем другой ветви живых существ. Он позже переименовал группы в архей и бактерий, чтобы подчеркнуть это, и аргументировал тем, что вместе с эукариотами они охватывают три группы живых организмов.

Биологический термин архея (археи) не следует путать с архейской геологической эрой, также известной как Археозойская эра. Последний термин ссылается на древний период земной истории, когда археи и бактерии были единственными клеточными организмами, жившими на планете. Возможные окаменелости этих микробов были датированы почти 3 800 000 000 лет назад.

[править] Археи, эукариоты и бактерии

Археи подобны другим прокариотам в большинстве аспектов структуры клетки и метаболизма. Однако, их генетическая транскрипция и трансляция — два центральных процесса в молекулярной биологии — не проявляют типичных для бактерий особенностей, но чрезвычайно подобны этим процессам у эукариотов. Например, система трансляции архей использует эукариотические факторы инициации и элонгации, а их система транскрипции применяет TATA-связываемые белки и TFIIB, как у эукариотов. Гены тРНК и рРНК архей содержат уникальные археальные интроны, которые не похожи ни на эукариотические, ни на бактериальные интроны.

Некоторые другие характеристики также выделяют архей. Подобно бактериям и эукариотам, археи имеют основанные на глицерине фосфолипиды. Однако, три особенности липидов архей необычны:

• Липиды архей уникальны, так как стереохимия глицерина — обратная той, что найдена у бактерий и эукариот. Это убедительное свидетельство другого биосинтетического пути.
• Большинство бактерий и эукариот имеют мембраны, составленные преимущественно из эфир-липидов глицерина, тогда как археи имеют мембраны, состоящие из эфир-липидов глицерина. Даже когда бактерии имеют эфир-связанные липиды, стереохимия глицерина — бактериальная форма. Эти различия, возможно, являются адаптацией части архей к гипертермофилии. Однако, стоит отметить, что даже мезофиличные археи имеют эфир-связанные липиды.
• Липиды архей основанные на изопреноидной боковой цепочке. Это пятиуглеродная химическая группа, также обычная для каучука и является компонентом некоторых витаминов, распространенна в бактериях и эукариот. Однако, только археи применяют эти вещества в своих клеточных липидах, часто как боковые цепочки C-20 (четыре мономера) или C-40 (восемь мономеров). У некоторых архей изопреноидная боковая цепочка C-40 — фактически достаточно длинная, чтобы пройти сквозь мембрану, формируя монослой вместо клеточной мембраны с группами фосфата глицерина на обоих концах.

Эта адаптация распространенная у чрезвычайно теплолюбивых архей. Хотя они и не уникальны, клеточные стенки архей также необычны. Например, клеточные стенки большинства архей образованны внешними слоями белков или S-слоем. S-слоя распространены у бактерий, они служат единственным компонентом клеточной стенки в некоторых организмах (например, в Planctomyces) или внешним слоем во многих организмах с пептидогликаном. За исключением одной группы метаногенов, археи не имеют пептидогликановой стенки. Однако даже в этом случае, пептидогликаны очень отличаются от разновидности, найденной у бактерий. Археи также имеют жгутики, которые значительно отличаются по составу от очень похожих жгутиков бактерий. Бактериальные жгутики — это измененная система секреции III типа, тогда как жгутики архей напоминают ворсинки IV типа (type IV pili), которые используют sec-зависимую систему секреции, несколько подобную, но все же отличную от системы секреции II типа.

В 2016—2017 годах по извлеченным из глубоководных биомов фрагментам ДНК был описан новый надтип — асгардархеи [1] . У них были найдены комплексы многих характерных для эукариот белков, отвечающих за внутренние мембраны, цитоскелет, внутренний транспорт и систему отбраковки белковых дефектов. Выдвинута гипотеза о происхождении эукариот от данной группы архей.

[править] Среда

Многие археи — экстремофилы. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100° C, как те, которых нашли в гейзерах и черных курильщиках. Других найдены в очень холодных средах или в чрезвычайно соленой, кислой или щелочной воде. Однако, некоторые археи — мезофилы, живут в средах, подобных болотам, сточным водам и почве. Многие метаногенные археи найдены в пищеварительных трактах животных, например, жвачных животных, термитов и людей. Археи не патогенны, и неизвестно, чтобы какие-либо из них вызвали болезнь.

Археи разделяются на три группы, в соответствии со средой обитания. Это — галофиты, метаногены и термофилы. Галофиты живут в чрезвычайно соленых окружающих средах (например, многие из них живут в Мертвом море и на юге залива Сан-Франциско, придавая ей яркие цвета: от красного до зеленого). Метаногены живут в анаэробных окружающих средах и производят метан. Их можно найти в отложениях или в кишечниках животных. Термофилы живут в местах с высокими температурами, как, например, горячие источники. Эти группы не обязательно согласуются с молекулярным филогенезом, не полные но не взаимоисключающие. Тем не менее, они — полезная начальная точка для подробного изучения.

Бактерии и археи

• Археи стремятся адаптироваться к экстремальным условиям существования и использовать «необычные» источники энергии

• В составе клеточной оболочки археев находятся уникальные компоненты и отсутствует пептидогликан клеточной стенки

• По характеру основных процессов метаболизма и наличию некоторых структур, например жгутиков, археи напоминают бактерии

• По характеру репликации ДНК, транскрипции и трансляции археи напоминают клетки эукариот, однако в регуляции активности генов у них участвует много белков, напоминающих бактериальные

Прокариоты подразделяются на две группы, в настоящее время известные под названиями бактерии и археи. Вначале оказалось, что различия между этими группами проявляются в последовательности рРНК, однако они также отмечаются при сопоставлении их важнейших физиологических и биохимических характеристик. Особенно у археев, как следует из рисунка ниже. проявляется ряд общих свойств с клетками эукариот. Более того, хотя археи, несомненно, относятся к прокариотам, поскольку не обладают ядерной мембраной, они отличаются от хорошо известных бактерий по своим фундаментальным свойствам. В особенности это проявляется в отсутствии пептидогликана в их клеточной стенке и наличии в мембранах липидов, связанных с глицерином эфирной связью. Вообще говоря, об архе-ях мы знаем гораздо меньше, чем о бактериях.

Большая часть хорошо изученных видов археев характеризуется универсальностью метаболизма и способностью существовать в экстремальных условиях. Некоторые из них могут расти при очень высоких температурах (> 80 °С). Очевидно, что лишь один белок, обратная гираза, является специфичным для гипертермофильных археев. Таким образом, способность перекручивать ДНК может представлять собой единственный критический фактор, необходимый для адаптации этих микроорганизмов к условиям высокой температуры. Многие виды археев приспособлены к существованию в условиях экстремальных величин pH (ацидофилы и алкалофилы) или концентрации солей (галофилы).

К организмам, обладающим особенностями метаболизма, относятся метаногены (например, Methanococcus janaschii), которые в анаэробных условиях используют двуокись углерода, соединения содержащие метальную группу или ацетат; термофильные восстановители серы (например, Archaeglobus fulgidis) которые в качестве акцепторов электронов при дыхании используют окисленные соединения серы; и галофилы (например, Halobacterium salinarum), которые адаптировались к высокой концентрации соли. Crenarchaeotes (например, Sulfolobus solfataricus) представляют собой совершенно самостоятельную ветвь археев. Наиболее изученными представителями этой ветви являются термофилы, зависимые от источников серы. Филогенетическое родство основных групп археев представлено на рисунке ниже.

В настоящее время полностью отсеквенирован геном многих представителей археев. Так же как бактерии, археи имеют относительно компактные кольцевые хромосомы размерами порядка 1,5-3 мнп. Секвенирование генома позволило рассчитать способность каждого организма к кодированию белков. Исходя из рассчитанного набора белков, можно прийти к выводам относительно структуры и функций археев. В целом, больше всего сходства между археями и бактериями проявляется в клеточной структуре и в организации генома. У архей и бактерий существует много таких общих компонентов мембран и клеточной оболочки, как АВС транспортеры и капсулярные полисахариды. Археи также напоминают бактерии по характеру основных метаболических процессов и по наличию таких адаптивных функций, как подвижность, обусловленная наличием жгутиков, и хемотаксис.

Археи обладают общими свойствами с бактериями и эукариотами.

Наряду с этим, в геноме археев содержится много инсерционных последовательностей и экстрахромосомальных элементов (например, плазмид), которые напоминают находящиеся в геноме бактерий.

Прочие системы археев обладают чертами, близкими к таковым систем бактерий и эукариот. Это, вероятно, относится к системе секреции белков и к белковым шаперонам. Большинство рибосомальных субъединиц археев обнаруживаются у бактерий и у эукариот, однако несколько субъединиц присутствуют только у эукариот и отсутствуют у бактерий. Факторы инициации трансляции и элонгации также напоминают факторы эукариот, а не бактерий. Однако некоторые аспекты инициации трансляции у археев больше похожи на бактериальные. У бактерий (и в митохондриях, и хлоропластах) перед стартовым кодоном находится последовательность «рибосомального сайта связывания» (последовательность Шайна-Дальгарно). Эта последовательность позволяет генам организоваться в опероны с несколькими стартовыми сайтами в одной мРНК. В цитоплазме эукариот узнавание сайта инициации трансляции связано с функционированием механизма отслеживания, при котором выбирается кодон АУГ, ближайший к 5′-концу мРНК.

Вероятно, этот механизм не позволяет транслировать более одного гена на молекулу мРНК. У археев, большинство генов имеет моноцистронную природу, и трансляция, вероятно, инициируется по тому же механизму, что и у эукариот. Однако у археев также есть опероны, где «ниже расположенным генам» предшествует последовательность рибосомального сайта связывания, характерная для бактерий.

Говоря об организации ДНК, отметим, что большинство археев содержат легко узнаваемые гомологи гистонов эукариот. Это согласуется с характером организации хромосом при участии нуклеосомоподобных структур, которые отсутствуют у бактерий. Crenarchaeota представляют собой исключение, поскольку у них не обнаружено ни гистонов, ни «гистоноподобных» белков бактерий. Репликация ДНК у археев происходит с участием полимераз, которые, по-видимому, напоминают соответствующие ферменты эукариот. Аналогичным образом, факторы инициации репликации ДНК и процессивность полимеразы у археев характерны для эукариот, а не для бактерий.

Аппарат транскрипции у археев достаточно сложен, и основная РНК-полимераза и факторы инициации транскрипции напоминают таковые у эукариот. Так, основная РНК полимераза обычно состоит из 11 субъединиц, большинство которых у бактериальных полимераз отсутствует. Инициация транскрипции контролируется факторами, в основном гомологичными соответствующим факторам у эукариот. Основным фактором, участвующим в распознавании базального промотора, является белок, связывающийся с последовательностью ТАТА (ТВР). У археев отсутствует сигма-фактор, являющийся ключевым участником в инициации транскрипции и в узнавании промотора у бактерий. В настоящее время мы еще мало знаем о регуляции транскрипции у археев.

Однако удивительно, что последовательности генома археев, вероятно, содержат много регуляторов транскрипции, близких к таковым бактерий. Это позволяет предполагать, что активация и репрессия генов у археев могут осуществляться так же, как и у бактерий, хотя сама по себе полимераза напоминает соответствующий фермент клеток эукариот.

Большинство археев содержит основной белок деления FtsZ, не не содержит прочих бактериальных или эукариотических белков деления. Более того, Crenarchaeota отличаются от остальных археев тем, что не содержат FtsZ. Это позволяет предполагать, что механизм клеточного деления у археев может сильно отличаться от характерного для всех прочих организмов.

На основании вышесказанного, археи можно рассматривать как некие гибриды со смешанными свойствами, характерными как для эукариот, так и для бактерий, но также обладающие некоторыми уникальными свойствами. Такие свойства археев, вероятно, отражают их положение в системе эволюции. В основном клеточная организация археев напоминает таковую прокариотической клетки, однако многие фундаментальные клеточные события, особенно связанные с реализацией генетической информации, гораздо больше похожи на соответствующие процессы у эукариот, чем у бактерий. В настоящее время исследователи проявляют большой интерес к исследованиям некоторых из этих процессов, поскольку в результате они должны получить много новых сведений о процессе эволюции эукариот. Более того, поскольку эти процессы протекают проще, чем у эукариот, не исключено, что некоторые археи в экспериментальном плане окажутся проще и будут все больше использоваться в качестве модельных систем в исследовании таких процессов, как репликация и транскрипция ДНК.

mozok.click

Бактерии. Археи

Основные понятия и ключевые термины: БАКТЕРИИ. АРХЕИ. Вспомните! Что такое система органического мира?

Роль модельных объектов в биологии трудно переоценить – на них держится вся наука. Многие из этих биологических объектов общеизвестны – практически все знают горох посевной, дрозофилу, лягушку или мышей. Однако есть и такие, о которых и не слышали. Это кишечная палочка (Escherichia coli).

К какой группе организмов она относится?

Каковы особенности, разнообразие и значение бактерий?

БАКТЕРИИ (Bacteria) – группа микроскопических одноклеточных организмов, у которых нет ядра и мембранных органелл. Впервые эти микроскопические организмы увидел под микроскопом А. ван Левенгук (1632 – 1723). С тех пор и началось развитие науки микробиологии.

Исходными предками бактерий и всех существующих организмов были архебионты – анаэробные гетеротрофные прокариотические организмы, которые возникли около 3,5-3 млрд лет назад.

Каковы же общие особенности строения и жизнедеятельности бактерий? Клеточная стенка содержит полисахариды (муреин), плазматическая мембрана образует внутриклеточные впячивания (фотомембраны, мезосомы), из органелл в цитоплазме имеются рибосомы, вместо ядра – нуклеоид, у многих – плазмиды (маленькие кольцевые молекулы ДНК). По форме клеток их делят на группы: шаровидные, палочковидные, извилистые (ил. 142).

Для бактерий характерно чрезвычайное разнообразие типов и способов питания: фотоавтотрофное (цианобактерии), хемоавтотрофное (железо, серобактерии), фотогетеротрофное (пурпурные несерные бактерии), хемогетеротрофное (сапротрофные, симбиотрофные бактерии). Большинство прокариотов являются аэробами, но есть и многочисленная группа анаэробов, которые получают энергию, необходимую для жизни, благодаря процессам брожения. Движутся с помощью слизи или жгутиков.

Размножаются бесполым способом – делением клетки пополам,

иногда почкованием, очень быстро (каждые 20 – 30 мин). У многих прокариотов образуются споры для жизни в неблагоприятных условиях.

Ныне происходит биохимическая эволюция бактерий: они способны осваивать новые адаптационные зоны, вырабатывая новые ферменты для усвоения новых питательных веществ.

Наиболее распространённой филогенетической классификацией является система, основанная на сопоставлении последовательностей нуклеотидов в рРНК. В ней все безъядерные организмы разделены на 26 филогенетических ветвей: 23 ветви представлены бактериями, три – археями. Наиболее известные группы бактерий: спирохеты (например, бледная спирохета – возбудитель сифилиса); актинобактерии (например, стрептомицеты); микоплазмы (например, микоплазма пневмонии человека); протеобактерии (например, кишечная палочка, сальмонелла, холерный вибрион, чумовая палочка, хеликобактер); цианобактерии – группа одноклеточных, колониальных прокариотов, способных к фотосинтезу с выделением кислорода и азотофиксации (например, спирулина, носток, анабена, микроцистис) (ил. 143).

РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Минерализация органических остатков (например, сапротрофные бактерии) Санитарная роль на Земле (например, бактерии гниения)

Участие в круговороте веществ (например, железобактерии, азотофиксирующие бактерии, нитрифицирующие бактерии, серобактерии и др.)

Почвообразование (например, бактерии гниения)

«Цветение» воды (например, цианобактерии)

Азотофиксация (например, цианобактерии и некоторые азотофиксирующие бактерии) Образование нефти и газа (например, метанобактерии)

В жизни человека

Возбудители болезней (например, туберкулёз, тиф, столбняк, холера) Вырабатывание антибиотиков (например, бактерии рода стрептомицеты)

Биометод борьбы с насекомыми-вредителями

Повышение урожайности растений (например, использование бактериальных удобрений – азотобактерина, фосфобактерина и т. п.)

Участие в процессах брожения (например, для получения молочных продуктов) Лабораторные объекты (например, кишечная палочка)

Обезвреживание загрязнителей (например, актиномицеты)

Итак, жизнь на Земле невозможна без бактерий, поскольку с ними связаны химические превращения, которые не могут осуществить ни археи, ни эукариоты.

Каково научное и практическое значение архей?

АРХЕИ (от греч. археос – старый) – микроскопические одноклеточные безъядерные организмы, отличающиеся от бактерий и эукариотов. Это наименее изученная и, возможно, древнейшая группа клеточных организмов (ил. 144). Эти организмы открыты в 1977 г. К. Вёзе и Дж. Фоксом. Ныне описано около 50 видов архей с довольно необычной формой клеток в виде квадрата, куба, параллелепипеда. Но по форме клеток отличить их от бактерий непросто. Основные особенности архей связаны с химическим составом и процессами жизнедеятельности. Это отсутствие в клеточной стенке пептидогликанов, наличие в геноме интронов и уникальных нуклеотидных последовательностей в генах рРНК и тРНК. Кроме того, основой клеточной мембраны архей является мономолекулярный слой липидов; только среди архей есть виды, способные к образованию метана в процессе жизнедеятельности, благодаря особым белкам ДНК является устойчивой к денатурации, в них не образуются споры и др. Археи размножаются бесполым способом: делением надвое, фрагментацией и почкованием.

Ил. 144. Представители архей: 1 – нитрозопумилус, имеющий палочковидную форму; 2 – метанобревибактер Смита – самая распространённая метаногенная архебактерия кишечника человека; 3 – сульфолобус, атакуемый бактериофагами;

4 – галоквадратум, способный жить в очень солёной воде

Многие археи распространены там, где жизнь других организмов невозможна. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100 °C, как те, которых обнаружили в гейзерах и чёрных курильщиках. Других нашли в очень холодных средах или в чрезвычайно солёной, кислой или щёлочной воде. Основная роль архей в природе связана с их участием в круговороте азота и углерода. Многие симбиотические виды архей найдены в пищеварительных трактах жвачных животных, термитов, людей, они расщепляют целлюлозу. Археи не патогенны, нет сведений, чтобы какие-либо из них вызывали заболевания. Метаногенные археи используют в производстве биогаза, для очистки сточных вод.

Итак, открытие архей является важным событием в биологии, что даёт возможность понять эволюцию жизни и существование биосферы на современном этапе её развития.

Работа с иллюстрацией

Определите значение обозначенных элементов строения обобщённой клетки бактерий и заполните таблицу в рабочей тетради.

Зооглея (от греч. зоо – животное и глейос – слизь) – слизистые образования, образующиеся в основном благодаря сосуществованию бактерий с другими организмами. К наиболее распространённым культурным видам зооглеи относятся мол очный гриб и чайный гриб. Какие же организмы участвуют в формировании этих видов зооглеи? Какое значение имеют эти формы жизни для человека?

ОТНОШЕНИЕ Биология + Здоровье

Знать различия вирусных и бактериальных инфекций необходимо в связи с тем, что эти инфекции лечатся по-разному. Так, лечение бактериальных инфекций проводят с помощью антибиотиков.

Вирусные инфекции не подлежат лечению антибиотиками, поскольку они не действуют на них. Чем отличаются симптомы бактериальных и вирусных инфекций? В чём суть таких мер борьбы с бактериальными инфекциями, как дезинфекция, пастеризация и стерилизация?

Задания для самоконтроля

1. Кто такие бактерии? 2. Приведите примеры бактерий. 3. Назовите общие признаки бактерий. 4. Кто такие археи? 5. Приведите примеры архей. 6. Назовите несколько общих признаков архей.

7. Каковы особенности и разнообразие бактерий? 8. Каково значение бактерий? 9. Каково научное и практическое значение архей?

10. Докажите значение бактерий и архей для эволюции жизни на Земле.

Лекция 2. Общая характеристика царств бактерий, архей и протоктистов. Водоросли

1. Общая характеристика доядерных организмов

2. Царство протоктисты. Вородосли. Типы размножения и чередование поколений.

1. Общая характеристика доядерных организмов. Прокариоты, или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки, не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). Тип питания осмотрофный – растворенными органическими веществами через мембрану. Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): Бактерии (Bacteria), в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и Археи (Archaea). Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.

ТерминДробянки (Monera), предложенный Эрнстом Геккелем, в настоящее время не применяется.

Бакте́рии. Изучением бактерий занимается раздел микробиологии — бактериология.

Большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны. Их группируют на двумембранные грамотрицательные и одномембранные грамположительные. По форме клеток они могут быть округлыми (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты), реже — звёздчатыми, тетраэдрическими, кубическими, C- или O-образными. Формой определяются такие способности бактерий, как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ. Отмечено, например, что олиготрофы, то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде, стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помощью образования выростов (т. н. простек).

Грамотрицательные бактерии (Грам (-)) — бактерии, которые обесцвечиваются при промывке по Граму и окрашиваются фуксином в розовый цвет. Имеют две мембраны, обычно не образуют спор. Многие грамотрицательные бактерии патогенны.

Грамположительные бактерии (Грам (+)) — бактерии, которые сохраняют окраску, не обесцвечиваются при промывке после окрашивания по Граму.

Большинство Грам (+) бактерий имеют однослойную клеточную мембрану.

Цианобакте́рии (сине-зелёные во́доросли) — значительная группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода и фиксации атмосферного азота (у 2/3 изученных видов). Являются объектом исследования бактериологов и альгологов (как организмы, физиологически схожие с эукариотическими водорослями).

Цианобактерии — одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Морские и пресноводные, почвенные виды, участники симбиозов (в лишайнике). Составляют значительную долю океанического фитопланктона. Некоторые виды токсичны. Главные участники цветения воды, которое вызывает массовые заморы рыбы и отравления животных и людей.

В настоящее время цианобактерии служат важнейшими модельными объектами исследований в биологии. В Южной Америке и Китае бактерии родов спирулина и носток из-за недостатка других видов продовольствия используют в пищу: их высушивают, а затем готовят муку. Им приписывают целебные и оздоравливающие свойства. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения, а также как массовой кормовой или пищевой добавки.

Археи — одноклеточные прокариоты, на молекулярном уровне заметно отличающиеся как от бактерий, так и от эукариотов. Отличия наблюдаются в компонентах синтеза белка, структуре клеточной стенки, биохимии (только среди архей есть метаногены — образующие метан как побочный продукт метаболизма в бескислородных условиях) и устойчивости к факторам внешней среды (большая часть — экстремофилы). Занимают ниши, которые недоступны другим живым организмам. В горячих источниках живут археи-термофилы, устойчивые к температурам +45..+113 °C; психрофилы способны к размножению при сравнительно низких температурах (-10… +15 °C); ацидофилы живут в кислотных средах (pH 1-5); алкалифилы предпочитают щелочи (pH 9-11). Барофилы выдерживают давление до 700 атмосфер, галофилы живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25-30 %. Ксерофилы выживают при минимальном уровне влаги.

Большая часть архей – хемоавтотрофы (способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений). Среди архей по состоянию на 2003 год был известен лишь один паразитический организм — Nanoarchaeum equitans.

Отличительные особенности архей:

· Многие макромолекулы клеточной стенки архей уникальны и, напротив, в них нет характерного для эубактерий пептидогликана муреина, а его функции выполняет отличный по строению псевдомуреин. Поэтому археи нечувствительны к пенициллину и другим антибиотикам, подавляющим синтез пептидогликана.

· Мембранные липиды образованы не глицерином и жирными кислотами, как у всех бактерий и эукариот, а глицерином и терпеноидными спиртами.

· Генетический материал имеет ряд признаков, сближающих архей с эукариотами, например, наличие интронов.

· Рибосомы по размеру схожи с рибосомами бактерий, а по форме — с рибосомами эукариот. Ряд рибосомальных белков уникален.

В настоящее время выделяют 5 типов архей:

· Crenarchaeota — термофилы, термоацидофилы, серные анаэробные бактерии;

· Euryarchaeota — метаногенные и галофильные археи;

· Nanoarchaeota — единственный известный представитель Nanoarchaeum equitans;

· Nanoarchaeum equitans выделены из горячих серных источников Срединно-Атлантического хребта на глубине 106 метров. Позже 16s рРНК наноархей с последовательностями, похожими на Nanoarchaeum equitans, обнаружили в чёрных курильщиках Тихого океана, в гейзерах Йеллоустоуна и Камчатки. Методом “FISH” установлено, что все Nanoarchaeota прикрепляются к клеткам других архей.

· Korarchaeota — ДНК обнаружены в геотермальных источниках США, Исландии, на рисовых полях Японии, культивируемые виды пока неизвестны.

· Thaumarchaeota — в основном окислители аммония, как например, морской аммоний-окислитель Nitrosopumilus maritimus и аммоний-окислитель преимущественно почвенного происхождения Nitrososphaera gargensis.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9740 – | 7450 – или читать все.