Archaeen

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 31. Oktober 2016
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Bei den Archaeen oder auch Urbakterien handelt es sich um zelluläre Lebensformen neben den weiteren Gruppen der Bakterien und der Eukaryoten. Ende der 1970er Jahre wurden die Archeen durch die Mikrobiologen Carl Woese und George Fox beschrieben und als eigenständige Gruppe eingeteilt.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Archaeen?

Archaeen sind einzellige Organismen, welche DNA (Desoxyribonukleinsäure) in Form eines zirkulären Chromosoms besitzen. Sie besitzen also keinen Zellkern. Daher wird bei den Archaeen auch von einem Kernäquivalent gesprochen.

Die Archaeen werden den Prokaryoten zugeteilt. Sie besitzen keine Zellorganellen jedoch ein Cytoskelett zur Stabilisierung der Zelle. Die Archaeen werden als eigene Gruppe beschrieben, da sie eine unterschiedliche Sequenz der ribosomalen RNA (Ribonukleinsäure) aufweisen. Dies betrifft im Spezifischen die Sequenz der RNA der kleinen ribosomalen Untereinheit, der 16sRNA. Die Ribosomen dienen bei der Synthese neuer Proteine der Translation des Proteins.

Die Archaeen sind den Eukaryoten strukturell ähnlicher als den Prokaryoten.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Archaeen kommen in Bereichen der Welt mit besonders extremen Bedingungen vor. Es gibt Archaeen, welche Temperaturen über 80 Grad Celsius zum Überleben benötigen. Diese Form der Archaeen wird als hyper-thermophil bezeichnet. Weitere Archaeen bevorzugen eine sehr hohe Konzentration an Salz in der Lösung, in der sie leben. Diese werden als halophil beschrieben.

Zudem gibt es solche, welche eine besonders saure Umgebung zum Leben benötigen. Bei einem pH Wert bis 0 ist das Milieu sauer und die Archaeen werden als acidophil bezeichnet. Alkalophile Archaeen bevorzugen eine basische Umgebung mit einem pH Wert von bis zu 10. Barophile Archaeen kommen in Umgebungen, die einem hohen Druck ausgesetzt sind, vor. Sie finden sich oft in vulkanischen Thermalquellen, wie im Yellowstone-Natinalpark, wo sie das erste Mal entdeckt wurden.

Die Formen, welche an hohe Salzgehalte gewöhnt sind, kommen beispielsweise im toten Meer in Israel vor. Methanogene Archaeen leben unter anoxischen Bedingungen. Sie verwerten Wasserstoff in ihrem Stoffwechsel zu Energiegewinnung. Diese kommen im Süßwasser, der Erde und auch im Meer vor. Sie können auch in Form einer Symbiose im Darm von Mensch und Tier leben.

Archaeen besitzen auch einige Ähnlichkeiten zu Bakterien. Die Zellteilung findet auf ähnliche Weise statt und beide besitzen keinen Zellkern. Auch ist die Zellgröße jener der Bakterien sehr ähnlich. Die Gene beider Organismen sind in sogenannte Operons eingeteilt. Dabei handelt es sich um DNA Einheiten, die aus Promotor, Operator und Gen bestehen. Diese finden sich häufiger bei Prokaryoten, kommen aber auch gelegentlich bei Eukaryoten vor. Und beide besitzen ähnliche Mittel der Fortbewegung, das Flagellum.

Jedoch ist die ribosomale RNA der Archaeen komplizierter aufgebaut, als die der Bakterien. Die Proteinbiosynthese, also die Transkription und Translation, findet bei den Archaeen ähnlich wie bei den Eukaryoten statt. Sie besitzen sehr ähnliche Initiations- und Elongationsfaktoren, welche die Proteinbiosynthese starten.

Archaeen besitzen zudem eine TATA Box. Dies ist ein Bereich der DNA mit vielen Thymidinen und Adeninen. Sie befindet sich im Bereich des Promotors, ist also meist dem kodierenden Gen vorgeschaltet. Die Fettsäuren der Zellmembran sind im Vergleich zu Bakterien und Eukaryoten nicht mit Glycerolmolekülen verbunden.

Manche Unterarten der Archaeen besitzen eine Zellwand, welche sich sehr innerhalb der Archaeen unterscheiden kann. Dies ist durch die Umgebung, in der die jeweiligen Archaeen leben, bedingt. Zudem können sich Archaeen verhältnismäßig schnell fortbegewegen. Sie sind autotrophe Organismen. Sie bilden Kohlenstoff durch die Aufnahme und Umwandlung von Kohlenstoffdioxid. Es gibt auch einige, die heterotroph sind. Sie bilden Kohlenstoff aus organischen Verbindungen, die sie aufnehmen. Die meisten Archaeen sind anaerob, sie benötigen keinen Sauerstoff, dieser kann für sie sogar toxisch sein.

Sie werden des weiteren in chemoorganotroph oder chemolithotroph unterteilt. Sie gewinnen Energie bei der Verstoffwechslung von organischen oder anorganischen Verbindungen.

Bedeutung & Funktion

Archaeen leben mit dem Menschen in Symbiose. Sie kommen beim Menschen im Mund, dem Darm und auch der Vagina vor. Häufig handelt es sich dabei um Methanobrevibacter smithii, also ein methanogenes Archaee. Bei Säuglingen, die jünger als 2 Jahre sind, wurden bisher noch keine Archaeen entdeckt.

Hauptsächlich befinden sich Archaeen im Darmtrakt des Menschen. Zusammen mit syntrophen Bakterien spielen Archaeen eine Rolle bei der Verdauung. 'Syntroph' bedeutet das 'wechselseitige miteinander Leben' von verschiedenen Organismen. Dabei produzieren diese verschiedene Stoffe, welche durch den anderen Organismus verwendet werden können. Die Organismen sind in diesem Fall also voneinander abhängig. Archaeen verwenden den von Bakterien hergestellten Wasserstoff für ihre Methanogenese. Dabei bauen Archaeen auch Methan ab, welches für den Menschen giftig ist. Sie beeinflussen die Verdauung des Menschen positiv.

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Krankheiten & Beschwerden

Archaeen sind nicht pathogen für den Menschen. Jedoch konnte eine erhöhte Menge an methanogenen Archaeen im Darm von Menschen mit Darmkrebs festgestellt werden. Auch wurde eine erhöhte Zahl von ihnen in entzündetem Zahnfleisch gefunden und eine Korrelation zwischen der Anzahl von ihnen und der Ausprägung von Parodontitis konnte nachgewiesen werden.

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