Arqueobacterias

Las arqueobacterias son microorganismos que pueden ser gram-positivos o gram-negativos, cocos, bacilos, espirilos, y vibriones, que pueden existir en forma individual o agregados.

Hay aerobios, anaerobios o anaerobios facultativos, y pueden vivir en ambientes salinos, fríos, hipertermófilos o en sistemas digestivos; por tanto, constituyen un grupo de microorganismos que exhibe una enorme biodiversidad

Se caracterizan:



La pared celular presenta una composición diferente que las eubacterias, ya que pueden ser resistentes al ataque de lisozimas y antibióticos, y pueden ser clasificados en gram-positivos y gram-negativos.





1Espirilos
2Bacilos
3Cocos
4Vibrios



La membrana celular presenta un contenido del 7 al 30% en lípidos derivados del escualeno, pudiendo exhibir diferente amplitud y rigidez.

Tienen un único cromosoma circular de ADN, con pocos plásmidos.


Algunas presentan proteínas similares a las histonas, que se unen al ADN para formar nucleosomas, aunque no tienen núcleo, orgánulos o nitrones.
Su clasificación según algunas de sus características:

Metanogénicas: crecen en condiciones anaeróbicas oxidando hidrógeno y utilizando el dióxido de carbono como agente oxidante, obteniendo como producto el metano.



Se alimentan de ácidos carboxílicos para sintetizar sus componentes celulares.

Los microorganismos metanogénicos pueden ser considerados como los más importantes dentro del consorcio de microorganismos anaerobios, ya que son los responsables de la formación de metano y de la eliminación del medio de los productos de los grupos anteriores, siendo, además, los que dan nombre al proceso general de biometanización.

Las bacterias metanogénicas son las responsables de la formación de metano a partir de substratos monocarbonados o con dos átomos de carbono unidos por un enlace covalente: acetato, H2, CO2, formato, metanol y algunas metilaminas.

Los organismos metanogénicos se clasifican dentro del dominio Archaea, y, morfológicamente, pueden ser bacilos cortos y largos, cocos de varas ordenaciones celulares, células en forma de placas y metanógenos filamentosos, existiendo tanto Gram positivos como Gram negativos.

Halófilas extremas:
Crecen en ambientes con elevadas concentraciones de sal.

Viven en ambientes naturales como el mar Muerto, o en estanques de evaporación de agua salada, donde la concentración de sal es muy alta (hasta 5 molar o 25 por ciento de  NaCl).

Estos procariotas requieren la sal para el crecimiento, sus paredes celulares, ribosomas y enzimas se estabilizan con el ión  Na+. Halobacterium halobium, la especie predominante en Great Salt Lake.

Se adapta al ambiente altamente salino por el desarrollo de una "membrana púrpura", que toma esta coloración por la presencia del pigmento del tipo de rodopsina llamado bacteriorodopsina que reacciona con la luz formando un gradiente de protones a lo largo de la membrana que permite la síntesis de ATP.

Este es el único ejemplo en la naturaleza de una fotofosforilación sin clorofila.

Estos organismos son heterótrofos y aerobios, la alta concentración de ClNa en el ambiente limita la disponibilidad de O2 para la respiración, por lo que usando bacteriorhodopsina aumentan su capacidad de producir a ATP, convirtiéndolo a partir de la energía lumínica.

Termófilas extremas:

Las bacterias termófilas son aquellas que se desarrollan a temperaturas superiores a 45ºC, pudiendo superar incluso los 100ºC (hipertermófilos) siempre que exista agua en estado líquido, lo que se consigue si la presión es elevada como ocurre en las profundidades oceánicas.

Actualmente se están descubriendo muchas especies nuevas de bacterias termófilas en chimeneas

hidrotermales de las profundidades marinas.

Los termófilos se caracterizan a nivel de membrana porque poseen una proporción alta de lípidos saturados de cadena larga, lo que hace que tenga la fluidez adecuada a altas temperaturas.

En cuanto a las proteínas, se ha visto que poseen gran estabilidad debido a enlaces de tipo covalente e interacciones hidrofóbicas.

El estudio de los termófilos se inició hace unos cuarenta años pero se ha ido intensificando cada vez más ya que poseen enzimas diferentes que les permiten trabajar en condiciones extremas y que tienen multitud de aplicaciones industriales.

Se han aislado enzimas como a-amilasas, DNasas y serínproteasas de la bacteria termófila marina Pyrococcus furiosus , xilanasas termoestables de la bacteria Rhodothermus marinus.

Crenarqueotas: microorganismos del reino Archaea que viven en ambientes de elevadas temperaturas y que utilizan compuestos de azufre como substratos.

Las cenarqueales (Cenarchaeales) son un orden de arqueas de la clase Thermoprotei, del filo de Crenarchaeota.

Cenarchaeum symbiosum es una especie que vive en asociación específica con una esponja marina.

Pertenece a un grupo no termófilo recientemente descubierto.

Las crenarqueotas no termófilas todavía no han podido ser cultivadas en el laboratorio, y así sus características fenotípicas se han deducido solamente en función de su distribución ecológica.


Los investigadores piensan que las crenarqueotas del suelo obtienen su energía de la oxidación del amoníaco. Pero todavía no se sabe si también pueden obtener energía por otros medios. Sus homólogos bacterianos sólo pueden oxidar amoníaco (y urea).

Durante un reciente estudio de una colección de genes de los microorganismos, los investigadores tropezaron con un gen particular que es responsable de la producción de una enzima clave usada para la oxidación del amoníaco.


El gen se encontró en una cepa marina de una arquea que usa el amoníaco como su única fuente de energía.

Los investigadores examinaron 12 muestras de tierras de tres zonas climáticas, para ver si los microorganismos que oxidan el amoníaco también estaban presentes en los ecosistemas terrestres.

Euriarqueotas: Son los halófilos extremos y los metanógenos
Corarqueotas: Son los termófilos extremos.

Metanógenos

Anaerobios obligados que pueden vivir en los sedimentos marinos o de agua dulce, en el tracto intestinal de algunos animales -como las vacas- y en las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Su metabolismo consiste en utilizar durante su crecimiento hidrógeno como fuente de energía y dióxido de carbono como fuente de carbono, siendo el producto final el metano.

Halófilos extremos

Microorganismos quimioheterótrofos aerobios que requieren nutrientes complejos (proteínas, aminoácidos, etc.) y elevadas concentraciones de sal común NaCl para poder sobrevivir, ya que su pared celular, los ribosomas y sus enzimas se encuentran estabilizados mediante el sodio.





Halobacterium halobium presenta una adaptación al medio salino consistente en una membrana púrpura; la coloración es debida al pigmento rodopsina, que reacciona con la luz para formar un gradiente de protones en la membrana para permitir la síntesis de ATP.

Este es un ejemplo de fotofosforilación no fotosintética. Estos organismos son heterótrofos y aerobios. La elevada concentración salina limita la disponibilidad de oxígeno, por lo cual son capaces de suplementar la capacidad de producción de ATP convirtiendo la energía luminosa en ATP utilizando rodopsina.

Termófilos extremos

Microorganismos que requieren elevadas temperaturas, del orden de 80 a 110 grados centígrados para poder crecer. Sus membranas y enzimas se encuentran inusualmente estabilizados con puentes de hidrógeno, puentes iónicos y otras estabilizaciones.


Algunos son anaerobios que utilizan el sulfuro como electroaceptores en la respiración, en vez de oxígeno; otros son litótrofos que oxidan el sulfuro como fuente de energía; y otros son oxidadores del sulfuro que crecen a pH muy ácidos, ya que generan sulfato.

Reductoras del sulfato: Microorganismos termófilos extremos y anaerobios estrictos, gram-negativos que generan sulfuro de hidrógeno a partir de tiosulfato y sulfato; según el substrato utilizado, pueden ser autótrofos o heterótrofos.

Termoplasmas: Termoacidófilos quimioorganótrofos que no tienen pared celular y son anaerobios facultativo

Crecen en las minas de carbón, ya que la pirita FeS es oxidada a ácido sulfúrico por ciertos microorganismos, generando un medio óptimo para los termoplasmas: pH entre 1 y 2, y una temperatura entre 55 y 59ºC.




Thermococcus y Sulfolobus son termófilos obligados, acidófilos o neutrófilos, autótrofos o heterótrofos. Los anaerobios reducen el S a sulfuro de hidrógeno, y los aerobios oxidan el S o el sulfuro de hidrógeno a ácido sulfúrico.