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Dominio Archaea
Concepto
Constituyen un dominio diferente al de las bacterias y eucariotas tal y como se refleja en el árbol filogenético basado en las secuencias del gen ribosomal 16S propuesto por Woose en 1990.
Cuando se descubrieron estos microorganismos se les dieron distintos nombres como archibacterias, arquibacterias, o arqueobacterias todos ellos haciendo alusión al hecho de que eran “bacterias antiguas”. Actualmente sabemos que no son ni bacterias ni más antiguos que el resto de los seres vivos. Las llamamos simplemente arqueas.
Dentro del dominio Archaea se pueden consideran tres grupos de organismos: los halófilos o amantes de la sal, los metanógenos o productores de metano, y los termófilos extremos u organismos que requieren elevadas temperaturas.
Características
-1) Pared celular
No presentan mureína ni D-aminoácidos. Por su estructura y composición química se pueden distinguir cuatro tipos de envueltas:
- PC de tipo 1. Es gruesa y homogénea, recuerda al microscopio electrónico a la PC de las bacterias Gram positivas.
La composición química es muy variable, puede estar compuesta por:
a. pseudomureína. Es un polímero análogo a la mureína, pero formado por N-acetilglucosamina y N-acetil-talasoaminourónico unidos por enlace B-1-3.
b. Heteropolisacáridos no sulfatados
c. Heteropolisacáridos sulfatados. La composición química de estas paredes recuerda la de la condroitina, componente del tejido conectivo de los animales.
P.C. de tipo 2.
Pseudomureína rodeada de proteínas. Su aspecto es también análogo al de la pared celular tipo Gram positivo.
P.C de tipo 3.
Es la envuelta celular que presentan la mayoría de las arqueas. Es una envuelta
de naturaleza proteica formada por subunidades tetragonales y hexagonales. También se le denomina capa S.
Las arqueobacterias halófilas y las metanógenas que poseen este tipo de pared celular pueden presentar carbohidratos unidos. Sin embargo las hipertermófilas nunca poseen carbohidratos y por ello las PC son altamente estables a las elevadas temperaturas.
Son estructuras muy complejas que constan de varias capas.
Los tipos 1, 2 y 4 los presentan generalmente bacterias metanógenas
2) Lípidos
Los lípidos de las arqueas son únicos dentro del mundo de los seres vivos, de hecho para investigar si un microorganismos es o no una arquea, es necesario investigar su composición lipídica.
En bacterias y eucariotas los lípidos de las membranas son ésteres de glicerol y ácidos grasos. En las arqueas los lípidos son éteres del glicerol con
cadenas isoprenoides (alcoholes) de 20 y 40 átomos de C.
En los organismos hipertermófilos los lípidos se disponen formando una monocapa que es muy estable a las altas temperaturas.
3) Ribosomas
La velocidad de sedimentación de este orgánulo es semejante al de las bacterias, 70S. Está formado por dos subunidades, 50 (23S) y 30S (16S y 5S). La morfología es intermedia entre los ribosomas de bacterias y eucariotas y la composición química es diferente.
Como ya sabemos, las secuencias de nucleótidos que forman el ARN ribosomal de la subunidad 16S indican que están poco relacionados con ambos grupos.
4) Genoma
Al igual que en las bacterias presentan una DNA circular, tienen también plásmidos (aunque en bajo número). Sin embargo, hay algunas arqueas que tienen proteínas básicas que adoptan una estructura análoga a la de los nucleosomas
Metabolismo
Sin embargo la estructura más interesante de muchos de estos m.o es la
membrana purpúrea, constituida por moléculas de bacteriorodopsina que les sirven para obtener energía.
La bacteriorodopsina está formada por una proteína, la bacteriopsina y un grupo prostético, el retinal. La cadena proteica se pliega sobre sí misma 7 veces formando un canal. La luz provoca un cambio estructural del retinal, de forma que pierde protones que salen al exterior de la célula. El retinal se vuelve a su estado normal y para ello, capta protones del citoplasma. De esta forma, se crea una diferencia de potencial que es aprovechado por la célula para formar ATP en el sistema ATPasa (este mecanismo es la fotofosforilación más simple conocida y es exclusiva de las halobacterias).
Aplicaciones de los halófilos
-Obtención de PHB para su utilización en la obtención de plásticos biodegradables. -Obtención de enzimas que sean activas a altas concentraciones de NaCl.
Arqueas metanógenas
Las arqueas metanógenas son un grupo de microorganismos diversos que
sólo tienen en común ser anaerobios y producir metano a partir de CO 2 e H^2 , pero este hecho es exclusivo de los mismos y se realiza por unas vías metabólicas y gracias a unos coenzimas que son únicos dentro del mundo de los seres vivos. Las arqueas metanógenas son responsables de la mayoría del metano que se produce en la naturaleza. Este proceso se utiliza para obtener ATP
Ecología
Las arqueas metanógenas se encuentran en ambientes anaerobios estrictos donde existe degradación de materia orgánica como los sedimentos de lagos, aguas residuales, plantas depuradoras, etc. Algunas especies se desarrollan en el rumen de los animales herbívoros. También pueden formar parte de la placa dental y la flora intestinal del hombre.
Los procariotas metanógenos desarrollan una importante actividad en todos sus nichos ecológicos ya que captan los productos de deshecho originados por otros seres vivos y los transforman en metano_._
Para hacerse una idea de lo que supone la producción biógena de metano diremos que sólo una vaca emite a la atmósfera alrededor de 200-400 litros de metano a través de sus eructos y que por tanto el aumento de la ganadería está contribuyendo de forma global al calentamiento de la atmósfera.
En el lado positivo, sin embargo, tendriamos que hablar del biogas como una fuente de energía barata, no contaminante y renovable
Metanogénesis
El proceso de transformación del C0 2 al^ metano^ es^ una^ respiración anaerobia Por lo tanto durante el proceso de metanogénesis se forma de ATP. Es una reducción desasimilatoria de CO 2
En la metanogénesis intervienen como transportadores de electrones unos coenzimas que son únicos dentro del mundo biológico.
Arqueas termófilas
Las arqueas de este grupo se caracterizan por ser los seres vivos que resisten las temperaturas más elevadas, siendo capaces de crecer a temperaturas próximas a la de ebullición del agua. Todos tienen una temperatura óptima superior a 80o^ C.
Son en su mayoría anaerobios estrictos y presentan un metabolismo dependiente del azufre. En su metabolismo originan ácido sulfúrico que disminuye el pH hasta valores extremos. Por lo tanto también son acidófilas.
Algunos hipertermófilos son:
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Aplicaciones de los hipertermófilos
Tienen mucho interés desde un punto de vista biotecnológico:
1.-Se obtienen enzimas de gran estabilidad a altas temperaturas.
-la pfu polimerasa de Pyrococcus furiosus que se utiliza en PCR
2.- Producción de membranas de filtración : la envuelta de Sulfolobus se está estudiando como membrana de filtración para soluciones de alta temperatura.
3.- Utilización en la lixiviación de los metales : en el metabolismo de Sulfolobus se transforma el Fe+3 en Fe+2. Esto se puede utilizar para solubilizar las sales minerales que contaminan las minas de oro y los metales preciosos
