古核细胞

[所属分类:公司新闻] [发布时间:2021-3-23] [发布人: ] [阅读次数:] [返回]

山东拓普生物工程有限公司

Shandong Tuopu Biol-Engineering Co.,Ltd

       古细菌(古核细胞)，常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的细菌。具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接，其营养方式亦不同于常规生物，如硫氧化等。古核细胞遗传的信息量较小，是世界上最早的生物。

基本信息

在深海的火山口、陆地的热泉以及盐碱湖等生命无法生存的地方，却生活着一些鲜为人知的古怪微生物--古细菌。古细菌又称古核生物或称原细菌，是一些生长在极端特殊环境中的细菌，过去根据其内部构造没有核膜、具环状DNA结构以及细胞产能、细胞分裂、新陈代谢等生活方式与原核细胞相似，但由于其特殊性，将其单独归类为古细菌域。

定义

古细菌(archaeobacteria)(又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌)是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统;也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白;此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如:细胞膜中的脂类是不可皂化的;细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的生物。具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接。在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。

生存环境形态

很多古菌是生存在极端环境中的。一些生存在极高的温度(经常100℃以上)下，比如间歇泉或者海底黑烟囱中。还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。后来发现古细菌分布其实很广泛，在温和环境和冷环境中也有它们的踪迹，如温带的土壤、食草动物的消化管和南极海岸水域。然而也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水和土壤中被发现。很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中，如反刍动物、白蚁或者人类。古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古菌。

单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。它们可有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。它们具有多种代谢类型。值得注意的是，盐杆菌可以利用光能制造ATP，尽管古菌不能像其他利用光能的生物一样利用电子链传导实现光合作用。

进化和分类

从RNA进化树上，古菌分为两类，泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌(Nanoarchaeum equitans)构成。Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。这个假说反映在了"古菌"的名称中(希腊语archae为"古代的")。随后他正式称这三支为三个域，各由几个界组成。这种分类后来非常流行，但远组生物这种思想本身并未被普遍接受。一些生物学家认为古菌和真核生物产生於特化的细菌。

古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题。除掉上面所提到的相似性，很多其他遗传树也将二者并在一起。在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近，但生物膜化学的结论相反。然而，在一些细菌，(如栖热袍菌)中发现了和古菌类似的基因，使这些关系变得复杂起来。一些人认为真核生物起源於一个古菌和细菌的融合，二者分别成为细胞核和细胞质。这解释了很多基因上的相似性，但在解释细胞结构上存在困难。

已有22个古菌基因组已经完全结束了测序，另外15个的测序工作正在进行中。

历史

古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的系统发生树上和其它原核生物的区别。这两组原核生物起初被定为古细菌(Archaebacteria)和真细菌(Eubacteria)两个界或亚界。Woese认为它们是两支根本不同的生物，于是重新命名其为古菌(Archaea)和细菌(Bacteria)，这两支和真核生物(Eukarya)一起构成了生物的三域系统。

70年代末，沃斯等人用他们独创的技术分析了200多种细菌和真核生物(包括其中的某些细胞器)的16S(或18S)核糖体核糖核酸(rRNA)的寡核苷酸谱，结果将生物分为3大类群:真核生物、真细菌和古细菌。

古细菌包括3类不同的细菌:产甲烷细菌、极端嗜盐细菌和嗜酸嗜热细菌。它们生存在极端特殊的生态环境中，具有独特的16S核糖体RNA寡核苷酸谱。而且，它们在分子水平上与真核生物和真细菌都有不同之处或只与其中之一相同。例如，极端嗜盐细菌能进行光合作用，但其光合作用色素并非叶绿素类的分子，而是与动物视网膜上的视紫红质相似的视紫红质。

原来以为有细胞形态的生物只有原核细胞和真核细胞两大类。自从发现古细菌以后，才将生物分为上述3大类，这就为探索生命起源和真核细胞起源提供了新的线索。

古菌细菌

古菌细菌和真核生物

在细胞结构和代谢上，古菌在很多方面接近其它原核生物。然而在基因转录这两个分子生物学的中心过程上，它们并不明显表现出细菌的特徵，反而非常接近真核生物。比如，古菌的转译使用真核的启动和延伸因子，且转译过程需要真核生物中的TATA框结合蛋白和TFIIB。

古菌还具有一些其它特徵。与大多数细菌不同，它们只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁。而且，绝大多数细菌和真核生物的细胞膜中的脂类主要由甘油酯组成，而古菌的膜脂由甘油醚构成。这些区别也许是对超高温环境的适应。古菌鞭毛的成分和形成过程也与细菌不同。

基於rRNA序列的系统发生树，显示了可明显区别的三支:细菌(Bacteria)、古菌(Archaea)和真核生物(Eukarya)

与真细菌主要区别

1.形态学上，古细菌有扁平直角几何形状的细胞，而在真细菌中从未见过。

2.中间代谢上，古细菌有独特的辅酶。如产甲烷菌含有F420，F430和COM及B因数。

3.有无内含子(introns)上，许多古细菌有内含子。

4.膜结构和成分上，古细菌膜含醚而不是酯，其中甘油以醚键连接长链碳氢化合物异戊二烯，而不是以酯键同脂肪酸相连。

5.呼吸类型上，严格厌氧是古细菌的主要呼吸类型。

6.代谢多样性上，古细菌单纯，不似真细菌那样多样性。

7.在分子可塑性(molecular plasticity)上，古细菌比真细菌有较多的变化。

8.在进化速率上，古细菌比真细菌缓慢，保留了较原始的特性。

(一)古细菌的细胞壁

古细菌的细胞壁无胞壁酸和D-氨基酸，故溶菌酶、环丝氨酸、青霉素与万古霉素等对古细菌无作用

(二)古细菌的质膜

也由脂质和蛋白质构成，但脂质带分支的C-H链末端以醚键，而非脂键与甘油结合;

脂膜中还有7%~30%非极性脂质- -鲨烯衍生物