Слайд 2Археи – уникальная группа организмов
Клетки 0,1 до 15 мкм диаметром
Кокки
Бациллы
Необычные
формы клеток:
равнобедренные треугольники
квадраты, хоккейные клюшки…
Слайд 4Мембраны архей
Разветвленные изопреноиды
Простая эфирная связь
Трехслойная структура из одного слоя молекул
Ассиметричный
атом углерода находится в L-форме
Слайд 5Клеточная стенка архей
Муреин бактерий заменяется на псевдомуреин
Слайд 6Клеточная стенка архей
S-слои
Монослои белков и гликопротеинов, не очень отличных от
таковых у бактерий
Сложноорганизованная структура, покрывающая всю поверхность клетки
Варьируется структура и
функция S-слоев
Другое
Слайд 7Клеточные стенки архей
Грам+ археи: псевдомуреин
Псевдомуреин + S-слои (белковые субъединицы
с гексагональной упаковкой)
Грам- археи: S-слой
Метаноспириллы с клетками, окруженными чехлами
Слайд 8Морфология архей
Включения:
Запасные вещества – полифосфаты, элементарная сера, полиглюкозиды
Газовые вакуоли (CO2
CH4)
Рибосомы архей по рРНК схожи с рибосомами бактерий, а вот
белков могут содержать разное количество
Слайд 9Жгутики архей
Присутствуют практически у всех
Совершенно иная структура
Приспособлены к экстремальным условиям
Диаметр
жгутиков архей меньше, чем бактерий, но собраны они в «пучки»
по 5-10 штук
Слайд 11Жгутики архей
Схожи по строению с пилями IV типа бактерий
Отсутствует гомология
между структурами жгутика бактерий и архей: нет колец, крюка, несколько
типов флагеллинов
Отсутствует гомология на генетическом уровне
Сборка жгутика архей происходит у основания
Для движения используется протонный потенциал
Слайд 12Генетика архей
Археи чаще всего содержат одну хромосому, могут содержать плазмиды
Упаковка
хромосомы может схожа с эукариотами, с бактериями, а может быть
и специфичной
Оперонная организация генома
Транспозоны
Плазмиды
Вирусы (только ДНК-содержащие)
Слайд 13Репликация у архей
Может быть больше одной точки ori
Репликация требует у
архей большое число факторов сходных с эукариот., прокариот. и собственных
Слайд 14Транскрипция
ДНК-зависимая РНК-полимераза у архей одна, но эукариотического типа
Промоторные области также
схожи с эукариотическими
Интроны есть у рРНК и тРНК, но нет
у мРНК
Нет ни КЭПирования, ни полиаденилирования
Слайд 15Трансляция
Трансляционный аппарат архей также схож с эукариотическим
Механизм инициации трансляции различен
у разных групп архей
6 эукариотоподобных факторов инициации и 3 -
элонгации
Один эукариотический фактор терминации, узнающий все стоп-кодоны
Слайд 16Метаболизм
Фототрофы – галофильные археи
Литоавтотрофы и литогетеротрофы
Органоавтотрофы и органогетеротрофы
По большей части
анаэробы
Слайд 17Катаболизм архей
Используют поли- олиго- и моносахара либо полипептиды
Катализируют их
с помощью гликолиза либо КДФГ-пути*
Превращают ПВК в ацетил-CoA при помощи
пируват-Фд-оксидоредуктазы
Имеют полный/частичный ЦТК
ATP-образующая Ацетил-CoA-синтаза
Слайд 18Переносчики электронов архей
Существуют мобильные, прочно не связанные с мембраной переносчики
Кроме
кислорода могут использоваться элементарная сера, нитраты и сульфаты как конечный
акцептор электронов
Слайд 19Анаболизм архей
Автотрофы фиксируют СО2 в модифицированном цикле Кальвина / цикле
Арнора / восстановительный Ацетил-CоА цикл
Некоторые группы архей могут фиксировать азот,
участвовать в нитрификации
Слайд 20Систематика архей
Archaea:
Тип Euryarchaeota – метаногены, экстремальные термофилы, галоархеи
Тип Crenarchaeota –
космополиты, мезофилы, гипертермофилы, психрофилы,
Тип Nanoarchaeota – еще более мелкие
симбиотические археи, два вида
Слайд 21Euryarchaeota
Археи-Метаногены
Уникальная группа, восстанавливающая CO2 до CH4 окисляя при этом
водород
Обитают в анаэробных нишах, где нет ни нитратов, ни сульфатов,
ни железа
Могут быть симбионтами и обитать в ЖКТ термитов, выделяя огромные количества метана
Слайд 22Метаногены
Источник углерода – CO2, H2, CO, формиат, метанол, метиламины
Автотрофы восстанавливают
CO2 до CO и ассимилируют его в реакции карбонилирования
Источник азота
– аммоний, мочевина, атмосферный азот
Факторы роста: соли Ni, Co, Fe
Слайд 23Биохимия метаногенеза
Восстановление CO2 до метана происходит в 7 стадий
Уникальные
коферменты
Один микроорганизм осуществляет весь процесс
Нет свободных промежуточных С1-соединений
Слайд 24CHO–MF
CHO–H4MPT
CH≡H4MPT
CH2=H4MPT
CH3–H4MPT
CH3–SCoM
H4MPT
CoM–S–S–CoB
Тетрагидрометаноптерин
гетеродисульфид
Слайд 25Анаболизм метаногенов
Автотрофы фиксируют углекислый газ в модифицированном цикле Арнора
Существуют метанокисляющие
метаногены
Слайд 26Euryarchaeota
Экстремальные галофилы
Порядок Halobacteriales
Палочки, кокки, треугольники, квадраты, плоские клетки
Грам+ или
Грам-
Для существования ТРЕБУЮТ минимум 1,5 моля NaCl, оптимум – 3-4
моля (8 и 22%)
Местообитания – ?
Слайд 27Фотосинтез галоархей
Фотосинтез – не основной источник энергии
Его и фотосинтезом то
не все считают
Пигменты:
Родопсины отвечают за фототаксис и движения жгутиков
Бактериородопсин –
основа пурпурной мембраны галоархей, светозависимый протонный насос
Галородопсин – светозависимая хлоридная помпа
Слайд 29Галоархейный фотосинтез
Нет ЭТЦ
Нет хлорофиллов
Бактериородопсин формирует пурпурную мембрану
Поглощает свет с длиной
волны 500-650 нм
Совместная работа бактериородопсина и галородопсина формирует электрохимический потенциал
Слайд 31Осмотическая адаптация галоархей
Накопление осмопротекторов
Структурно и физиологически измененные ферменты, рибосомы и
т.д. для работы при высоких концентрациях соли
Клеточная стенка снаружи стабилизируется
Na+
Внутренние структура стабилизируются К+
Выкачивание NaCl и накопление в клетке KCl
Слайд 32Crenarchaeota
Один класс Thermoprotei и три порядка
Кокки, палочки, диски, нити
По большей
части экстремальные термофилы – обитают при температуре от 70 до
1210С
Есть и мезофилы, и психрофилы, но хуже изучены
Слайд 33Катаболизм
Хемоорганотрофы с аэробным дыханием / анаэробным дыханием (серное) / брожения
Хемолитотрофы
с анаэробным дыханием (серное, нитратное, железное) или аэробным дыханием
Слайд 34Места обитания
Черные курильщики
Геотермальные источники
Вулканические котлы
Слайд 35Значение кренархеот
Источники термостабильных ферментов в молекулярной генетике и органической химии
Источник
знаний о приспособлениях к экстремально высоким температурам нуклеиновых кислот, белков
и липидов
Слайд 36Наноархеи
Карликовые правильные кокки 0,35-0,5 мкм в диаметре
Обитают на поверхности другой
археи – Ignicoccus, термофила
Объем клетки менее 1% объема клетки E.
coli
Самый маленький архейный геном
Живет только в кокультуре с Ignicoccus
Серное дыхание