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SISTEMATICA Y ECOLOGIA DE
MICROORGANISMOS CLASE 3 – DOMINIO ARCHEA

BIOLOGA - ADRIANA MARCELA PEÑA QUINA
En el pasado, se las consideró un grupo inusual de
bacterias,
pero
como
tienen
una
historia
evolutiva independiente y presentan muchas diferencias en
su bioquímica respecto al resto de formas de vida,
actualmente se las clasifica como un dominio distinto.

Las arqueas están subdivididas en cinco filos, de los
cuales dos, Crenarchaeota y Euryarchaeota, son
estudiados más intensivamente.
•

A pesar de esta semejanza visual con las bacterias, las
arqueobacterias poseen genes y varias rutas
metabólicas que son más cercanas a las de los
eucariotas, en especial en las enzimas implicadas en
la transcripción y la traducción.
Las arqueas explotan una variedad de recursos mucho mayores
que los eucariotas, desde compuestos orgánicos comunes como
los azúcares, hasta el uso de amoníaco, iones de metales o
incluso hidrógeno como nutrientes.
Las arqueas tolerantes a la sal (las halobacterias) utilizan la luz
solar como fuente de energía, y otras especies de arqueas
fijan carbono, sin embargo, a diferencia de las plantas y
las cianobacterias, no se conoce ninguna especie de arquea
que sea capaz de ambas cosas.

Las arqueas se reproducen asexualmente y se dividen por fisión
binaria, fragmentación o gemación; a diferencia de las bacterias
y los eucariotas, no se conoce ninguna especie de arquea que
forme esporas.
Originalmente, las arqueas se consideraban extremófilos que
vivían en ambientes severos, como aguas termales y lagos
salados, pero posteriormente se les ha observado en una gran
variedad de hábitats, como suelos, océanos y humedales.
Las Archaea son especialmente numerosas en los océanos, y
las que se encuentran en el plancton podrían ser uno de los
grupos de organismos más abundantes del planeta.
Actualmente se consideran una parte importante de la vida en
la Tierra y podrían jugar un papel importante tanto en el ciclo
del carbono como en el ciclo del nitrógeno.
CLASIFICAR?
ACTIVIDAD
Construye una clave dicotomica para diferenciar monedas
de $50, $100, $200, $500, $1000 y billetes de $1000,
$2000, $5000, $10000, $20000 y $50000.
Clasificación
A principios del siglo XX, los procariotas eran considerados un
único grupo de organismos y clasificados según su bioquímica,
morfología y metabolismo.
Por ejemplo, los microbiólogos intentaban clasificar los
microorganismos según la estructura de su pared celular, su
forma, y las sustancias que consumían.
Sin embargo, en 1965 se propuso un nuevo sistema, utilizando
las secuencias genéticas de estos organismos para averiguar
qué procariotas están realmente relacionadas entre sí. Este
método, conocido como filogenia molecular, es el principal
método utilizado actualmente.
NUEVO DOMINIO
Las arqueas fueron clasificados por primera vez como un
superreino separado de las bacterias en 1977 por Carl
Woese y George E. Fox en árboles filogenéticos basados
en las secuencias de genes de ARN ribosómico (ARNr).
Estos dos grupos fueron originalmente denominados
Eubacteria y Archaebacteria, lo que Woese y Fox
denominaron "reinos originales". Woese argumentó que
este grupo de procariotas es un tipo de vida
fundamentalmente distinto. Para enfatizar esta diferencia,
usaron el término dominio en 1990 y los rebautizaron
Bacteria y Archaea.
CLASIFICACION
La clasificación de las arqueas, y los procariotas en
general, es un tema controvertido y en constante
fluctuación. Los sistemas actuales de clasificación intentan
organizar las arqueas en grupos que comparten rasgos
estructurales y antepasados comunes.

Estas clasificaciones se basan especialmente en el uso de
secuencias de genes de ARN ribosómico para revelar las
relaciones entre los organismos (análisis moleculares de
ADN).
La clasificación de las arqueas en especies también es
controvertida.
En biología, una especie es un grupo de organismos
relacionados. Una definición de especie muy extendida
entre los animales es un conjunto de organismos que
pueden reproducirse entre ellos y que están
reproductivamente aislados de otro grupos de organismos
(es decir, no pueden reproducirse con otras especies).
Sin embargo, los esfuerzos por clasificar los procariotas,
como las arqueas, en especies se complican debido a que
son asexuales y que presentan un alto nivel de
transferencia horizontal de genes entre linajes.
Filogenia
Un estudio reciente (2013) basado en 38 genes
marcadores, organiza la filogenia arqueana en
supergrupos, incluyendo nuevos filos candidatos y del
siguiente modo
Christian Rinke et al 2013. Figure 2: Maximum-likelihood phylogenetic inference
of Archaea and Bacteria. Nature 499, 431–437 (25 July 2013)
doi:10.1038/nature12352
Maximum-likelihood phylogenetic inference of Archaea and Bacteria..

C Rinke et al. Nature 000, 1-7 (2013) doi:10.1038/nature12352
Morfología de las Arqueas
Las arqueas tienen medidas comprendidas entre 0,1 μm y
más de 15 μm y se presentan en diversas formas, siendo
comunes esferas, barras, espirales y placas.
En las células de las arqueas se han identificado proteínas
relacionadas con los componentes del citoesqueleto, así
como filamentos.
Estructura celular
Las arqueas son similares a las bacterias en su estructura
celular general, pero la composición y organización de
algunas de estas estructuras son muy diferentes. Como las
bacterias, las arqueas carecen de membranas internas, de
modo que sus células no contienen orgánelas.

En su estructura general, las arqueas se parecen
especialmente a las bacterias Gram positivas, pues la
mayoría tienen una única membrana plasmática y pared
celular, y carecen de espacio periplasmático;
Las monocapas lipídicas son muy estables a temperaturas altas, por lo
tanto, no es una sorpresa que se encuentre principalmente en las
Archaeas termoacidófilas
Tipos nutricionales del metabolismo de las
arqueobacterias.
Tipo
nutricional
Fotótrofos
Litótrofos
Organótrofos

Fuente de
energía
Luz solar
Compuestos
inorgánicos
Compuestos
orgánicos

Fuente del carbono

Ejemplos

Compuestos orgánicos
Halobacteria
Compuestos inorgánicos
Ferroglobus,
o fijación del carbono Methanobacteria o Pyrolobus
Compuestos orgánicos o
Pyrococcus, Sulfolobus
fijación del carbono
oMethanosarcinales
Genética de las archeas
tienen un único cromosoma circular al igual que las
bacterias, que varía en tamaño.
Las arqueas también pueden presentar plásmidos que se
pueden propagar por contacto físico entre células, en un
proceso que puede ser similar a la conjugación bacteriana.
Al igual que los bacteriófagos que infectan bacterias,
existen virus que se replican en las arqueas. Son virus
ADN bicatenarios que parecen no estar relacionados con
otros virus y que pueden tener una gran variedad de
formas inusuales
ASPECTOS ECOLOGICOS DE LAS
ARQUEAS
• Se estima que las arqueas comprenden un 20% de la
biomasa del planeta.
• Son diversas en términos de hábitat colonizan diversos
ecosistemas.
• Sobreviven a altas temperaturas, en termales > 100º C
Termofilas extremas. Viven en los géiseres, chimeneas
mineralizadas, y pozos de petróleo.
• Las arqueas extremófilas son miembros de cuatro
grupos fisiológicos principales. Son los halófilos,
termófilos, alcalófilos y acidófilos.
• os halófilos, incluyendo el género Halobacterium, viven
en ambientes extremadamente salinos,
¿VIDA EN MARTE? ES POSIBLE QUE LAS
ARQUEAS LO EVIDENCIEN?
CICLAJE DE NUTRIENTES
• Las arqueas forman parte de los sistemas de la Tierra
que reciclan elementos como C, N y S de los diversos
hábitats de cada ecosistema.
• Cumplen rol en el ciclo del nitrogeno – transforman
amoniaco en nitritos.
• También pueden contribuir a los cambios que los
humanos causan al ambiente, e incluso provocar
contaminación. Hay arqueas de producen H2SO4 como
subproducto.
• En el ciclo del carbono, las arqueas metanógenas son
relevantes como productoras de metano.
(Gas
invernadero)
No se conocen ejemplos claros (2007) de arqueas
patógenas
o
parásitas,
pero
suelen
ser mutualistas o comensales.
Ambos se benefician
y mejoran su aptitud
biológica

uno de los
intervinientes obtiene
un beneficio mientras
que el otro no se ve ni
perjudicado ni
beneficiado.

Son ejemplos las arqueas metanógenas que viven en
el intestino de los humanos y los rumiantes, donde están
presentes en grandes cantidades y contribuyen a digerir el
alimento.
Reproducción en arqueas
Las arqueas se reproducen asexualmente por fisión
binaria o múltiple, fragmentación o gemación. No se
produce meiosis, de manera que si una especie de
arquea existe en más de una forma, todas tienen el
mismo número de cromosomas.

No se forman endosporas en ninguna especie de
arquea
USOS POTENCIALES DE LAS ARQUEAS
Las arqueas metanógeneas son una parte vital del
tratamiento de aguas residuales, realizando la digestión
anaeróbica de los residuos y produciendo biogás.
Las arqueas acidófilas son también prometedores en
minería para la extracción de metales como oro, cobalto y
cobre.
MICROBIOLOGIA ECOLOGICA
BIBLIOGRAFIA
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=I
nfo&id=2157&lvl=3&lin=f&keep=1&srchmode=1&unlock

• James G. Ferry 1993, Methanogenesis: Ecology, Physiology,
Biochemistry & Genetics
• http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html

• https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web
&cd=18&cad=rja&ved=0CFQQFjAHOAo&url=http%3A%2F%2Fcam
pus.fca.uncu.edu.ar%3A8010%2Fpluginfile.php%2F12409%2Fmod
_folder%2Fcontent%2F0%2FProcariotas_Curtis_Biologia_Cap._24.
pdf%3Fforcedownload%3D1&ei=2qwKU5PeIpOekAef2IDQDA&usg
=AFQjCNHptB19h1KAcVPOqO73xN_dB_JQQA&sig2=1R6YL7jsUQTVJ_luK4QYA
Recordemos… Arqueobacteria o Archaea
Incluye las bacterias que pueden crecer en condiciones
extremas.
–Hielos antárticos psicrófilas.
–En fuentes termales (a veces a temperaturas superiores a
las de la ebullición del agua), arqueas llamadas termófilas
extremas.
–En medios anaerobios, con pH muy ácido acidofilas.
–En suelos y aguas altamente alcalinas son las llamadas
alcalofilas.
–Productoras de gas metano metanógenas.
–En medios salinos, o sea, las halobacterias o halófitas.
–Algunas arqueas son habitantes normales del intestino del
hombre y animales..
ACTIVIDAD EXTRA ACADEMICA
• ¿Cual tipo de clasificación usted considera que la mas
correcta, la que utiliza morfología o la que utiliza
relaciones evolutivas?
• Consulte como se hace la clasificación de una bacteria
de su interés y descríbala como clave dicotomica.
• Consulte las rutas metabólicas que se llevan a cabo en
los arqueas y los ciclos biogeoquímicos. Exposición al
finalizar la clase.

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ARQUEAS-DOMINIO-VIDA

  • 1. SISTEMATICA Y ECOLOGIA DE MICROORGANISMOS CLASE 3 – DOMINIO ARCHEA BIOLOGA - ADRIANA MARCELA PEÑA QUINA
  • 2.
  • 3. En el pasado, se las consideró un grupo inusual de bacterias, pero como tienen una historia evolutiva independiente y presentan muchas diferencias en su bioquímica respecto al resto de formas de vida, actualmente se las clasifica como un dominio distinto. Las arqueas están subdivididas en cinco filos, de los cuales dos, Crenarchaeota y Euryarchaeota, son estudiados más intensivamente.
  • 4. • A pesar de esta semejanza visual con las bacterias, las arqueobacterias poseen genes y varias rutas metabólicas que son más cercanas a las de los eucariotas, en especial en las enzimas implicadas en la transcripción y la traducción.
  • 5. Las arqueas explotan una variedad de recursos mucho mayores que los eucariotas, desde compuestos orgánicos comunes como los azúcares, hasta el uso de amoníaco, iones de metales o incluso hidrógeno como nutrientes. Las arqueas tolerantes a la sal (las halobacterias) utilizan la luz solar como fuente de energía, y otras especies de arqueas fijan carbono, sin embargo, a diferencia de las plantas y las cianobacterias, no se conoce ninguna especie de arquea que sea capaz de ambas cosas. Las arqueas se reproducen asexualmente y se dividen por fisión binaria, fragmentación o gemación; a diferencia de las bacterias y los eucariotas, no se conoce ninguna especie de arquea que forme esporas.
  • 6. Originalmente, las arqueas se consideraban extremófilos que vivían en ambientes severos, como aguas termales y lagos salados, pero posteriormente se les ha observado en una gran variedad de hábitats, como suelos, océanos y humedales. Las Archaea son especialmente numerosas en los océanos, y las que se encuentran en el plancton podrían ser uno de los grupos de organismos más abundantes del planeta. Actualmente se consideran una parte importante de la vida en la Tierra y podrían jugar un papel importante tanto en el ciclo del carbono como en el ciclo del nitrógeno.
  • 8. ACTIVIDAD Construye una clave dicotomica para diferenciar monedas de $50, $100, $200, $500, $1000 y billetes de $1000, $2000, $5000, $10000, $20000 y $50000.
  • 9. Clasificación A principios del siglo XX, los procariotas eran considerados un único grupo de organismos y clasificados según su bioquímica, morfología y metabolismo. Por ejemplo, los microbiólogos intentaban clasificar los microorganismos según la estructura de su pared celular, su forma, y las sustancias que consumían. Sin embargo, en 1965 se propuso un nuevo sistema, utilizando las secuencias genéticas de estos organismos para averiguar qué procariotas están realmente relacionadas entre sí. Este método, conocido como filogenia molecular, es el principal método utilizado actualmente.
  • 10. NUEVO DOMINIO Las arqueas fueron clasificados por primera vez como un superreino separado de las bacterias en 1977 por Carl Woese y George E. Fox en árboles filogenéticos basados en las secuencias de genes de ARN ribosómico (ARNr). Estos dos grupos fueron originalmente denominados Eubacteria y Archaebacteria, lo que Woese y Fox denominaron "reinos originales". Woese argumentó que este grupo de procariotas es un tipo de vida fundamentalmente distinto. Para enfatizar esta diferencia, usaron el término dominio en 1990 y los rebautizaron Bacteria y Archaea.
  • 11. CLASIFICACION La clasificación de las arqueas, y los procariotas en general, es un tema controvertido y en constante fluctuación. Los sistemas actuales de clasificación intentan organizar las arqueas en grupos que comparten rasgos estructurales y antepasados comunes. Estas clasificaciones se basan especialmente en el uso de secuencias de genes de ARN ribosómico para revelar las relaciones entre los organismos (análisis moleculares de ADN).
  • 12. La clasificación de las arqueas en especies también es controvertida. En biología, una especie es un grupo de organismos relacionados. Una definición de especie muy extendida entre los animales es un conjunto de organismos que pueden reproducirse entre ellos y que están reproductivamente aislados de otro grupos de organismos (es decir, no pueden reproducirse con otras especies). Sin embargo, los esfuerzos por clasificar los procariotas, como las arqueas, en especies se complican debido a que son asexuales y que presentan un alto nivel de transferencia horizontal de genes entre linajes.
  • 13. Filogenia Un estudio reciente (2013) basado en 38 genes marcadores, organiza la filogenia arqueana en supergrupos, incluyendo nuevos filos candidatos y del siguiente modo Christian Rinke et al 2013. Figure 2: Maximum-likelihood phylogenetic inference of Archaea and Bacteria. Nature 499, 431–437 (25 July 2013) doi:10.1038/nature12352
  • 14. Maximum-likelihood phylogenetic inference of Archaea and Bacteria.. C Rinke et al. Nature 000, 1-7 (2013) doi:10.1038/nature12352
  • 15. Morfología de las Arqueas Las arqueas tienen medidas comprendidas entre 0,1 μm y más de 15 μm y se presentan en diversas formas, siendo comunes esferas, barras, espirales y placas. En las células de las arqueas se han identificado proteínas relacionadas con los componentes del citoesqueleto, así como filamentos.
  • 16. Estructura celular Las arqueas son similares a las bacterias en su estructura celular general, pero la composición y organización de algunas de estas estructuras son muy diferentes. Como las bacterias, las arqueas carecen de membranas internas, de modo que sus células no contienen orgánelas. En su estructura general, las arqueas se parecen especialmente a las bacterias Gram positivas, pues la mayoría tienen una única membrana plasmática y pared celular, y carecen de espacio periplasmático;
  • 17. Las monocapas lipídicas son muy estables a temperaturas altas, por lo tanto, no es una sorpresa que se encuentre principalmente en las Archaeas termoacidófilas
  • 18. Tipos nutricionales del metabolismo de las arqueobacterias. Tipo nutricional Fotótrofos Litótrofos Organótrofos Fuente de energía Luz solar Compuestos inorgánicos Compuestos orgánicos Fuente del carbono Ejemplos Compuestos orgánicos Halobacteria Compuestos inorgánicos Ferroglobus, o fijación del carbono Methanobacteria o Pyrolobus Compuestos orgánicos o Pyrococcus, Sulfolobus fijación del carbono oMethanosarcinales
  • 19. Genética de las archeas tienen un único cromosoma circular al igual que las bacterias, que varía en tamaño. Las arqueas también pueden presentar plásmidos que se pueden propagar por contacto físico entre células, en un proceso que puede ser similar a la conjugación bacteriana. Al igual que los bacteriófagos que infectan bacterias, existen virus que se replican en las arqueas. Son virus ADN bicatenarios que parecen no estar relacionados con otros virus y que pueden tener una gran variedad de formas inusuales
  • 20. ASPECTOS ECOLOGICOS DE LAS ARQUEAS
  • 21. • Se estima que las arqueas comprenden un 20% de la biomasa del planeta. • Son diversas en términos de hábitat colonizan diversos ecosistemas. • Sobreviven a altas temperaturas, en termales > 100º C Termofilas extremas. Viven en los géiseres, chimeneas mineralizadas, y pozos de petróleo. • Las arqueas extremófilas son miembros de cuatro grupos fisiológicos principales. Son los halófilos, termófilos, alcalófilos y acidófilos. • os halófilos, incluyendo el género Halobacterium, viven en ambientes extremadamente salinos,
  • 22. ¿VIDA EN MARTE? ES POSIBLE QUE LAS ARQUEAS LO EVIDENCIEN?
  • 23. CICLAJE DE NUTRIENTES • Las arqueas forman parte de los sistemas de la Tierra que reciclan elementos como C, N y S de los diversos hábitats de cada ecosistema. • Cumplen rol en el ciclo del nitrogeno – transforman amoniaco en nitritos. • También pueden contribuir a los cambios que los humanos causan al ambiente, e incluso provocar contaminación. Hay arqueas de producen H2SO4 como subproducto. • En el ciclo del carbono, las arqueas metanógenas son relevantes como productoras de metano. (Gas invernadero)
  • 24. No se conocen ejemplos claros (2007) de arqueas patógenas o parásitas, pero suelen ser mutualistas o comensales. Ambos se benefician y mejoran su aptitud biológica uno de los intervinientes obtiene un beneficio mientras que el otro no se ve ni perjudicado ni beneficiado. Son ejemplos las arqueas metanógenas que viven en el intestino de los humanos y los rumiantes, donde están presentes en grandes cantidades y contribuyen a digerir el alimento.
  • 25. Reproducción en arqueas Las arqueas se reproducen asexualmente por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación. No se produce meiosis, de manera que si una especie de arquea existe en más de una forma, todas tienen el mismo número de cromosomas. No se forman endosporas en ninguna especie de arquea
  • 26.
  • 27. USOS POTENCIALES DE LAS ARQUEAS Las arqueas metanógeneas son una parte vital del tratamiento de aguas residuales, realizando la digestión anaeróbica de los residuos y produciendo biogás. Las arqueas acidófilas son también prometedores en minería para la extracción de metales como oro, cobalto y cobre. MICROBIOLOGIA ECOLOGICA
  • 28. BIBLIOGRAFIA • http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=I nfo&id=2157&lvl=3&lin=f&keep=1&srchmode=1&unlock • James G. Ferry 1993, Methanogenesis: Ecology, Physiology, Biochemistry & Genetics • http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html • https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web &cd=18&cad=rja&ved=0CFQQFjAHOAo&url=http%3A%2F%2Fcam pus.fca.uncu.edu.ar%3A8010%2Fpluginfile.php%2F12409%2Fmod _folder%2Fcontent%2F0%2FProcariotas_Curtis_Biologia_Cap._24. pdf%3Fforcedownload%3D1&ei=2qwKU5PeIpOekAef2IDQDA&usg =AFQjCNHptB19h1KAcVPOqO73xN_dB_JQQA&sig2=1R6YL7jsUQTVJ_luK4QYA
  • 29.
  • 30.
  • 31. Recordemos… Arqueobacteria o Archaea Incluye las bacterias que pueden crecer en condiciones extremas. –Hielos antárticos psicrófilas. –En fuentes termales (a veces a temperaturas superiores a las de la ebullición del agua), arqueas llamadas termófilas extremas. –En medios anaerobios, con pH muy ácido acidofilas. –En suelos y aguas altamente alcalinas son las llamadas alcalofilas. –Productoras de gas metano metanógenas. –En medios salinos, o sea, las halobacterias o halófitas. –Algunas arqueas son habitantes normales del intestino del hombre y animales..
  • 32. ACTIVIDAD EXTRA ACADEMICA • ¿Cual tipo de clasificación usted considera que la mas correcta, la que utiliza morfología o la que utiliza relaciones evolutivas? • Consulte como se hace la clasificación de una bacteria de su interés y descríbala como clave dicotomica. • Consulte las rutas metabólicas que se llevan a cabo en los arqueas y los ciclos biogeoquímicos. Exposición al finalizar la clase.