1

Archaea

Archaea

2

Metabolisme in Archaea

Chemoorganotrofen

• Entner Doudoroff

• Glycolyse

• Citroenzuurcyclus

• Acetyl-CoA weg

• Electron transport: cytochroom a, b en c

• Electron acceptor: O2, S°

Chemolithotrophy

• H2 is the common ε donor

• CO2 incorporation

- acetyl-CoA

- omgekeerde citroenzuurcyclus

- Calvin cyclus

Archaea

• Euryarchaeota

• Crenarchaeota

• Korarchaeota

3

Extreme halofiele Archaea

• 1.5 M (9%) NaCl

• 2 – 4 M (12 – 23%)

• 5.5 M (32%)

Ionensamenstelling van sterk zoute milieus

8.1116.17.7pH

0.14670.20.7HCO3- of CO3

2-

2.65230.527SO42-

0.065-5.30.2Br-

18.9155225181Cl-

0.40<0.117.20.3Ca2+

1.27<0.14411Mg2+

0.382.37.76.7K+

10.614240.1105Na+

SeawaterTypical soda lakeDead SeaGreat salt lakeIon

Concentraties (g/l)

4

Extreme halofielen

• Halobacterium Gezouten vis, hypersaliene meren

• Halorubrum Dode Zee, zoutwinningspan

• Halobaculum Dode Zee

• Haloferax Dode Zee, zoutwinningspan

• Haloarcula Death Valley, zoutwinning

• Halococcus Gezouten vis, zoutwinning

• Natronobacterium Sodameren, optimale pH 9.5

• Natronococcus Sodameren

Methanogenen

Anaerobefermenters

Sulfaatreduceerders

CH4 S--

SO4-

Dunaliellawier

Ectothiorhodospirapurpere S bacterie

Chemoorganotrofe extreme halofiele ArchaeaAnaerobe “ “ “ “

O2

5

Extreme halofielen

• Gram –

• Glycoproteine celwand- Na+

• Grote plasmiden

• Chemoorganotroof

• Aeroob

• Cytochroom a, b, c

• K+ als compatiebel ion

• Pigmenten: bacterioruberins en bacteriorhodopsin

Sterk zoute milieus

6

Halobacterium salinarum

7

Bacteriorhodopsin proton pomp (Halobacterium)

MethanotrophsMethylotrophs

Methanogens

[Archaea]

8

Habitats methanogenen

• Anoxische sedimentenmoerassenmerenrijstveldenstorten

• Dierlijke verteringrumencecumdikke darmhindgut

• Geothermale bronnen

• Artificiele biodegradatiesystemen, slibvergisters

• Endosymbionten van protozoa

9

Methanogene Archaea

a) Methanobrevibacter ruminantium

b) Methanobacterium strain AZ

c) Methanospirillum hungatii

d) Methanosarcina barkeri

Methanogenen

I.

• Methanobacterium H, C, F

• Methanobrevibacter H, C, F

• Methanosphaera H, M

II.

• Methanothermus H, C

III.

• Methanococcus H, C, F, Py

IV.

• Methanomicrobium H, C, F

• Methanospirillum H, C, F

• Methanoplanus H, C, F

10

Methanogenen

V.

• Methanosarcina H, C, M, A

• Methanolobus M

• Methanoculleus H, C

• Methanohalobium M

• Methanococcoides M

• Methanohalophilus M

• Methanothrix A

VI.

• Methanopyrus H, C, hyperthermofiel

VII.

• Methanocorpusculum H, C, F

Methanococcus jannaschii

11

Methanococcus igneus

Methanothermus fervidus

12

Methanothrix thermophila

Coenzymes van methanogenesis

13

Coenzymes van methanogenesis

Coenzymes van methanogenesis

14

Methanogenesis van H2 + CO2

Methanogenesis van methanol

15

Methanogenesis van acetaat

Energiebehoud in methanogenesis

16

Thermoplasmatales

Picrophilus pH 0!

• Solfatara velden

• Heterotroof

Thermoplasma

• cfr. Mycoplasma

• Chemoorganotroof

• Aerobe / Anaerobe

• Zelfontbrande kolenhoop

• Solfatara velden

• Tetraether lipide in CM

• Klein genoom

Thermoplasma acidophilum

17

Thermoplasma volcanium

Habitat van Thermoplasma

18

Tetraether lipoglycan van

Thermoplasma adiphilum

Hyperthermofielen

Submariene vulkanische species

• Pyrodictium 110°C

• Pyrococcus 106°C

• Pyrolobus 113°C

• Staphylothermus

• Thermococcus

• Methanopyrus 110°C

• Archaeoglobus

19

Thermococcus / Pyrococcus

• Groeien op organische verbindingen met S° als ε donor

• Metabolisch gelijkaardig

• Gelijkenis qua 16S rRNA sequenties

• Obligaat anaeroob

• 70 – 100°C

Thermococcus celer

Pyrococcus furiosus

20

Methanopyrus kandleri

• Unieke fylogenetische positie

• 4 H2 + CO2 > CH4 + 2 H2O

Archaeoglobus lithotrophicus

• Onregelmatige cellen

• Sulfaat reducerende hyperthermofielen

• Coenzymen van de methaanvormers

Ferroglobus placidus

21

Crenarchaeota

22

Hyperthermofielen

Terrestrische vulkanische species

• Sulfolobus

• Acidianus

• Thermoproteus

Sulfolobus acidocaldarius

• In S-rijke warmwaterbronnen tot 90°C

• pH 1 – 5

• Obligaat aeroob

• Chemoorganotroof of chemolithotroof

23

Acidianus infernus

• Facultatief aeroob

• Gebruikt S° als ε donor: aeroob

• Gebruikt S° als ε acceptor: anaeroob

Thermoproteales

• Strikte anaeroben

• chemolithotroof op H2 of chemoorganotroof

• Mengcultuur van Thermoproteus en Thermofilum

24

Desulfurococcus

• Obligaat anaeroob

Pyrodictium

• Hecht zich op S kristallen

• Chemolithotroof op met S° als ε acceptor

• 82 – 110°C

• Anaeroob

• Holle vezels (proteïneachtig)

• Glycoproteïne celwand zonder peptidoglycan

25

Pyrodictum occultum

Staphylothermus

• Aggregaten van cellen

• Stricte anaeroob

• Oxidatie organische verbindingen niet strak gekoppeld aan S° reductie

• Herkomstig van « Shallow Hydrothermal vents » EN « black smokers

26

Staphylothermus marinus

Pyrodictium abyssi

27

http://lmg.rug.ac.be