Арцхаеа: структура, карактеристике и домена

Садржај

• Дефинисање Арцхаеа
• Структура Археје
• Ћелијски зид
• Ћелијске мембране
• Гени и генетске информације
• Флагелла
• Где преживљава Арцхаеа?

Арцхаеа је релативно нова класификација живота коју је 1977. у почетку предложио амерички микробиолог Царл Воесе.

Открио је да се бактерије, које су прокариотске ћелије без језгра, могу поделити у две различите групе на основу њиховог генетског материјала. И бактерије и археје су једноћелијски организми, али археје имају потпуно различиту структуру ћелијских мембрана која им омогућава да опстану у екстремним окружењима.

Дефинисање Арцхаеа

Воесе је испрва сугерирао да се живот групише у три домена Еукарије, Бактерије и Архебактерије. (Можда ћете видети ова три имена која почињу с малим словима, али када говорите о одређеним доменима, изрази се користе великим словом.)

Када је више истраживања открило да су ћелије домена Арцхаебацтериа заправо биле сасвим другачије од бактерија, стари израз је одбачен. Нова имена домена су бактерије, археје и еукарија, где се Еукарија састоји од организама чије ћелије имају језгро.

На дрвету живота ћелије археје домена смештене су између ћелија бактерија и оних еукарије, које укључују вишећелијске организме и више животиње.

Архее се репродуцирају асексуално путем бинарне фисије; ћелије се деле на две сличне бактерије. У погледу своје мембранске и хемијске структуре ћелије археје деле карактеристике са еукариотским ћелијама. Јединствене карактеристике археје укључују њихову способност да живе у екстремно врућим или хемијски агресивним окружењима, и могу се наћи широм Земље, где год преживеле бактерије.

Оне археје које живе на екстремним стаништима попут врућих извора и отворених отворених мора називају се екстремофили. Због њихове прилично недавне идентификације као посебног домена на дрвету живота, још увек се откривају фасцинантне информације о археји, њиховој еволуцији, понашању и њиховој структури.

Структура Археје

Археје су прокариоти, што значи да ћелије немају језгро или друге мембрана везане органеле у својим ћелијама.

••• Дана Цхен | Сциацхинг

Као и бактерије, ћелије имају савијени прстен ДНК, а ћелијска цитоплазма садржи рибосоме за производњу ћелијских протеина и других супстанци које ћелија треба. За разлику од бактерија, ћелијска стијенка и мембрана могу бити крути и дати ћелији специфичан облик као што је раван, шипкаст или кубичан.

Арцхаеа врсте имају заједничке карактеристике као што су облик и метаболизам, и могу се размножавати путем бинарне фисије баш као и бактерије. Хоризонтални пренос гена је уобичајен, али ћелије археје могу да преузму плазмиде који садрже ДНК из свог окружења или да размењују ДНК са другим ћелијама.

Као резултат тога, врсте археје могу се брзо развијати и мењати.

Ћелијски зид

Основна структура ћелијских зидова археје слична је структури бактерија по томе што се структура заснива на ланцима угљених хидрата.

Како археје опстају у разноврснијим срединама од осталих животних форми, њихов ћелијски зид и ћелијски метаболизам морају бити подједнако разнолики и прилагођени њиховом окружењу.

Као резултат тога, неке ћелијске стијенке археје садрже угљене хидрате који су различити од оних ћелијских зидова бактерија, а неки садрже протеине и липиде који им дају снагу и отпорност на хемикалије.

Ћелијске мембране

Неке од јединствених карактеристика ћелија археје настају захваљујући посебним карактеристикама њихове ћелијске мембране.

Ћелијска мембрана лежи унутар ћелијске стијенке и контролише размену материја између ћелије и њене животне средине. Као и све остале живе ћелије, мембрана ћелија археје сачињена је од фосфолипида са ланцима масних киселина, али везе у фосфолипидима археје су јединствене.

Све ћелије имају фосфолипидни двослојни, али у ћелијама археје двослојни имају етер везе док ћелије бактерија и еукариота имају естер обвезнице.

Етерске везе су отпорније на хемијску активност и омогућавају ћелијама археје да опстану у екстремним окружењима која би убила друге животне облике. Иако је етерска веза кључна диференцирајућа карактеристика ћелија археје, ћелијска мембрана се такође разликује од осталих ћелија по детаљима њене структуре и употребе дуге изопреноид ланци који чине своје јединствене фосфолипиде са масним киселинама.

Разлике у ћелијским мембранама указују на еволуцијски однос у коме су се бактерије и еукариоти развили после или одвојено од археја.

Гени и генетске информације

Као и све живе ћелије, и археје се ослањају на репликацију ДНК како би осигурале да су ћерке ћелије идентичне матичној ћелији. ДНК структура археје је једноставнија од структуре еукариота и слична је структури гена бактерија. ДНК се налази у једним кружним плазмидима који су у почетку намотани и који се исправљају пре ћелијске деобе.

Иако је овај процес и накнадна бинарна фисија ћелија сличан бактеријама, репликација и трансформација ДНК секвенци се одвијају као у еукариотама.

Једном када се ћелијска ДНК одмота, ензим РНА полимераза који се користи за копирање гена сличнији је РУК полимерази еукариота него одговарајућем бактеријском ензиму. Стварање ДНК копије такође се разликује од бактеријског процеса.

Репликација и превођење ДНК један је од начина на који археје више личе на ћелије животиња него на бактерије.

Флагелла

Као и код бактерија, флагеле омогућавају археји да се креће.

Њихова структура и механизам рада слични су археама и бактеријама, али како су се развијали и како су изграђени разликују се. Ове разлике опет сугеришу да су се археје и бактерије еволуирале одвојено, са тачком диференцијације рано у еволуцијском смислу.

Сличности међу члановима два домена могу се пратити до касније хоризонталне размене ДНК између ћелија.

Флагеллум у археји је дугачка стабљика са базом која може развијати ротационо деловање заједно са ћелијском мембраном. Ротациона акција резултира кретањем у облику бича који може покренути ћелију према напријед. У археји се стабљика гради додавањем материјала у подножју, док се код бактерија шупља стабљика изграђује померањем материјала према шупљем центру и одлагањем на врх.

Флагеле су корисне у померању ћелија према храни и у ширењу након деобе ћелија.

Где преживљава Арцхаеа?

Главна разликовачка карактеристика археје је њихова способност преживљавања у токсичним окружењима и екстремним стаништима.

Зависно од окружења, археје се прилагођавају њиховој станичној стијенци, ћелијској мембрани и метаболизму. Археје могу да користе разне изворе енергије, укључујући сунчеву светлост, алкохол, сирћетну киселину, амонијак, сумпор и фиксацију угљеника из угљен-диоксида у атмосфери.

Отпадни производи укључују метан, а метаногене архее једине су ћелије које су способне да производе ову хемикалију.

Ћелије археје способне да живе у екстремним окружењима могу се класификовати у зависности од њихове способности да живе у специфичним условима. Четири такве класификације су:

Неке од нај непријатељскијих средина на Земљи су дубоко морски хидротермални отвори на дну Тихог океана и врели извори попут оних који се налазе у Националном парку Иелловстоне. Високе температуре у комбинацији са корозивним хемикалијама обично су непријатељски настројене животу, али археје попут игницокуса немају проблема са тим локацијама.

Отпорност археја на такве услове навела је научнике да истраже могу ли археје или слични организми опстати у свемиру или на непријатељским планетама на неки други начин као што је Марс.

Својим јединственим карактеристикама и релативно недавним појавом на којима се истиче, домен Арцхаеа обећава да ће открити занимљивије карактеристике и способности ових ћелија, а можда ће понудити изненађујућа открића у будућности.