Transcript Euryarchaeota
Diversidad de Procariotas
Bibliograf ía:
Brock. 10ma ed. Cap ítulos 2, 12, 13.
“
Every really new idea looks crazy at first
” Alfred North Whitehead (1861-1947)
Estructura de la Clase Diversidad de Archaea: Generalidades Metabolismos Crenarchaeota y Euryarchaeota Diversidad de Bacterias: relaciones filogen éticas grandes grupos bacterianos Muestra de parciales
Archaea • Inicialmente sólo se conocían arqueas extremófilas, pero luego se encontraron en diversos habitats: suelos, océanos, salinas, intestinto humano, etc.
• Las arqueas son particularmente numerosas en océnanos (mesófilas).
• No se conocen arqueas patógenas o parásitas, pero sí mutualistas.
Metabolismo de Archaea • Quimioorganótrofos: vías metabólicas del catabolismo de la glucosa y oxidación hasta CO 2 con variantes.
• Fosforilación oxidativa similar a Bacteria y Eukarya.
• Respiración aerobia, anaerobia o fermentación.
• Utilizan glucólisis y ciclo de Krebs o variantes (vía de acetil coA) • Aceptores de e-: O 2 , S 0 , etc.
• Quimiolitótrofos: generalmente H 2 es el donador de e-.
• Muchos autótrofos: fijación de CO 2 por: - via metab ólica de acetil Co-A - reverso del ácido cítrico - ciclo del hidroxipropionato - ciclo de Calvin.
Archaea: Taxonom ía •Dos grandes grupos:
Euryarchaeota Crenarchaeota
• Diversos fila dentro de cada uno.
Arbol filogen ético de Archaea basado en rRNA 16S
Euryarchaeota • Altamente diverso fisiol ógicamente.
• Varios extrem ófilos.
• Metanógenos - anaerobios estrictos, producen metano • Halobacterias - aerobias mayormente.
• Hipertermófilos -
Thermococcus
,
Pyrococcus
• Acidófilos •
Thermoplasma
: sin pared celular.
• Monofileticos?
Euryarchaeota: Hal ófilos extremos • Halófilo extremo: requiere altas concentraciones de sal para vivir (>1.5M NaCl).
• Habitat: salinas (agua de mar estancada), lagos salados naturales, alimentos en salazón.
• Quimioorganótrofos aerobios (mayoría) o anaerobios (fermentadores o resp anaerobia) • Productores primarios de salinas:
Dunaliella
o bacterias rojas anoxigénicas.
Great Salt Lake Salina Carotenoides de archaea Bacterias cuadradas
Taxonom ía de Halófilos Extremos • 10 géneros • Gram • División por fisión binaria, no esporulan • Generalmente inmóviles.
• Algunas con plásmidos gigantes • Pared celular: glicoproteína estabilizada por iones Na+ Balance osm ótico mantenido por: - acumulacion de solutos intracelular - sintesis de solutos. - bombeo de iones Na+ y K+.
Euryarchaeota: Hal ófilos extremos Ante la baja tensi ón de oxígeno: • Algunas son capaces de sintetizar ATP mediada por luz, en anaerobiosis.
• El pigmento no es clorofila (no es fotosíntesis).
•
Bacteriorrodopsina
y
retinal
(carotenoide) en la membrana: absorben luz y catalizan la génesis de fuerza motriz de protones.
• Crecimiento lento en anaerobiosis.
• Poseen grandes cantidades de carotenoides en anaerobiosis.
Euryarchaeota: Metan ógenos • Productoras de metano (CH 4 ) por metanog énesis.
• El metano es
gas combustible
.
• Quimioorganótrofos • Anaerobios estrictos, mesófilos (en gral.) • Respiración anaerobia: dador H 2 y CO 2 aceptor (en gral.)
Methanobacterium Methanococcus Methanosarcina
Euryarchaeota: Thermoplasmatales • Termófilos y acidófilos extremos
Thermoplasma
Thermoplasma
: Quimioorgan ótrofo Crecimiento óptimo: 55 0 C y pH 2 anaeróbica con S) Aerobios facultativos (respiración aeróbica o Sin pared celular Inmóviles o flageladas Habitat: sulfataras volcánicas o pilas de carbón.
Pila de carb ón, pirita, etc
Euryarchaeota: Thermoplasmatales
Thermoplasma
• Membrana celular única: con lipoglucano y glucoproteinas.
• Estable a condiciones ácidas, altas temperaturas y bajo pH.
• Genoma pequeño.
• DNA asociado a estructuras esféricas (~histonas) Monocapa lipídica: tetraéter de lipoglucano
Euryarchaeota: Thermoplasmatales
Ferroplasma
• Quimiolitótrofo: oxida ion ferroso a férrico (Fe 2+ • Autótrofo • Acidófilo, pero no termófilo • Carece de pared celular (no estudiado) • Crece en minas de pirita (FeS) ---> Fe 3+ )
Picrophilus
• Acidófilo extremo: pH óptimo 0.7
• Posee pared celular (capa S) • Quimioorganótrofos
Crenarchaeota • Mayoría de las especies cultivadas son extremófilas • Especies termófilas y algunas psicrófilas.
• Especies marinas mesófilas.
• Muchas quimiolitoautótrofos.
• Hipertermófilos son anaerobios estrictos: Quimioorganótrofos (fermentación raramente) o quimiolitótrofos.
• Sulfataras: manantiales ricos en S, barro hirviente, muy ácidos debido a la producción de ácido sulfúrico por la oxidación de S o sulfuros.
Manantial de agua hirviendo Manatial geot érmico ácido rico en Fe
Crenarchaeota: Hiperterm ófilos en habitat terrestre volcánico
Sulfolobales
: Crece en manantiales calientes (hasta 90 0 C) ricos en S y pH 1-5.
Quimiolit ótrofo aeróbico (oxida H 2 S o S 0 ), autótrofo (o mixótrofo).
Ej.
Sulfolobus
Thermoproteales
: Manantiales calientes pH 6-7 Ej.
Thermoproteus
,
Thermophilum:
Anaerobios estrictos, quimioorgan ótrofos: resp anaerobia basada en S.
Pyrobaculum
: aerobio facultativo: resp aerobia o anaerobia.
Fuentes hidrotermales submarinas • Grandes cantidades de material inorg ánico reducido.
• Productores primarios: quimiolitoautótrofos.
• CO 2 abundante en forma de CO 3 = y HCO 3 • Quimiolitótrofos oxidadores de S:
Thiobacillus, Thiomicrospira, Beggiatoa
• Algunos viven en asociación con animales: gusanos tubícolas.
Crenarchaeota: Habitat volc ánicos submarinos • Arqueas más hipertermófilos: crecimiento óptimo >100 0 C.
• Paredes celulares formadas por glicoproteínas.
•
Pyrodictium
: anaerobio estricto, quimiolitótrofo (dador H 2 , aceptor S 0 ) o quimioorganótrofo.
•
Pyrolobus
: crece entre 90 y 113 0 C. Quimiolitótrofo (dador H 2 , aceptores S 0, nitrato), autótrofo, anaerobio.
Pyrolobus Pyrodictium
Crenarchaeota: No termof ílicos • Ambientes marinos y terrestres, en todo el mundo.
• Reconocidos en “muestreo ambiental” • Planctónicos y muy numerosos (40% de la microbiota submarina) • Quimiolitótrofo aeróbico (amoníaco a nitrito), autótrofos.
• Rol importante en el ciclo del nitrógeno y Carbono en el mar.
Preguntas Cu ándo cree que surgió la enzima Rubisco? Por qué?
Qu é beneficio le confiere la bacteriorodopsina a
Halobacterium salinarum
?
Qu é vías autotróficas se conocen en Archaea?
Cu ál es la capacidad metabólica más común de los crenarqueotas marinos?
Arbol filogen ético del Dominio Bacteria • • Basado en rRNA 16S.
• 17 linajes principales.
Aquifex
y
Thermodesulfobacterium
divirgieron primero.
80 fila incluyendo muestras ambientales no cultivadas.