Questions for Archaea 1. List the differences between bacterial and archaeal cell membrane nd cell walls The differences between bacterial archaeal cell membrane and cell walls bacteria archaea Cell membrane 无聚异戊二烯甘油醚类脂而是|含聚异戊二烯甘油醚类脂 B% HH(ester linkage of lipid),I(ether linkage of lipid 脂肪酸 Cell wall 胞壁酸, 无胞壁酸( muramic acid) D-amino acids D-amino acids only have L-amino acids Archaea lack fatty acids, instead have hydrocarbon moieties bonded to glycerol by ether( instead of ester) linkages Glycerol diethers and diglycerol tetraethers are the major classes of lipids Do not contain muramic acid and D-amino acids a pseudopeptidoglycan is found in some archaea, it consists of 2 amino sugars: N-acetylglucosamine, N-acetyltalosaminuronic acid 2. What archaea have you learned so far? Extremely Halophilic archaeal极端嗜盐的古细菌) - Halobacteriales(盐杆菌目) Halobacteriaceae盐杆菌科)- Halobateriun盐杆菌属 - Haloferacx盐小盒菌属 Haloarcula盐丰产菌属 Halococcus盐球菌属 - Natronobacteriun嗜盐硷杆菌属 Natronococcus嗜盐硷球菌属 Methane-producing archaeal(产甲烷的古细菌) - Methanobacteriales(甲烷杆菌目 Methanobacteriaceae(甲烷杆菌科)- Methanobacterium甲烷杆菌属 Methanobrevibacter甲烷短杆菌属 Methanothermaceae(甲烷嗜热菌科)- Methanothermus甲烷嗜热菌属 Methanococcales(甲烷球菌目) Methanococcaceae(甲烷球菌科}- Methanococcus甲烷球菌属 Methanomicrobiales(甲烷微菌目 - Methanomicrobiaceae(甲烷微菌科)- Methanomicrobium甲烷微菌属 Methanospirillum甲烷螺菌属 ium产甲烷菌属 Methanosarcinaciae甲烷八叠球菌科- Methanosarcina甲烷八叠球菌属 Methanolobus甲烷叶菌属 Methanothrⅸx甲烷发菌属 Methanococcoides甲烷类球菌属
Questions for Archaea 1. List the differences between Bacterial and Archaeal Cell Membrane and Cell Walls. The differences between bacterial & archaeal cell membrane and cell walls : bacteria archaea Cell membrane 无聚异戊二烯甘油醚类脂而是 磷脂(ester linkage of lipid), 脂肪酸 含聚异戊二烯甘油醚类脂 (ether linkage of lipid) Cell wall 有胞壁酸, D-amino acids 无胞壁酸(muramic acid) , D-amino acids only have L-amino acids Archaea lack fatty acids , instead have hydrocarbon moieties bonded to glycerol by ether( instead of ester) linkages. Glycerol diethers and diglycerol tetraethers are the major classes of lipids presented. Do not contain muramic acid and D-amino acids A pseudopeptidoglycan is found in some archaea, it consists of 2 amino sugars: N-acetylglucosamine , N-acetyltalosaminuronic acid. 2. What archaea have you learned so far? Extremely Halophilic Archaeal(极端嗜盐的古细菌) -Halobacteriales(盐杆菌目) -Halobacteriaceae(盐杆菌科) -Halobaterium 盐杆菌属 -Haloferacx 盐小盒菌属 -Haloarcula 盐丰产菌属 -Halococcus 盐球菌属 -Natronobacterium 嗜盐硷杆菌属 -Natronococcus 嗜盐硷球菌属 Methane-producing archaeal(产甲烷的古细菌): -Methanobacteriales (甲烷杆菌目) -Mehanobacteriaceae(甲烷杆菌科)-Methanobacterium 甲烷杆菌属 -Methanobrevibacter 甲烷短杆菌属 -Methanothermaceae(甲烷嗜热菌科)-Methanothermus 甲烷嗜热菌属 -Methanococcales(甲烷球菌目) -Methanococcaceae(甲烷球菌科)-Methanococcus 甲烷球菌属 -Methanomicrobiales(甲烷微菌目) -Methanomicrobiaceae(甲烷微菌科)-Methanomicrobium 甲烷微菌属 -Methanospirillum 甲烷螺菌属 -Methanogenium 产甲烷菌属 -Methanosarcinaciae 甲烷八叠球菌科-Methanosarcina 甲烷八叠球菌属 -Methanolobus 甲烷叶菌属 -Methanothrix 甲烷发菌属 -Methanococcoides 甲烷类球菌属
Hyperthermophilic(极端嗜热的古细菌) Thermococcales-Thermococcaceae-Thermococcus, Pyrococcus Thermoproteales-Thermoproteaceae-Thermoproteus, Thermofilum Sulfobales-Sulfolobaceae-Sulfolobus Acidianus Thermoplasma(热原体属 3. Where to isolate halophilic Archaea? 髙盐浓度的自然界,如盐湖,硷湖和盐场,也常见于晒制的粗盐和用晒盐 腌制的蛋白质品(咸鱼和皮革)。 4. What are the physiological features of halophiles? The physiological features of halophiles are: 细胞杆状或球状,并出现许多退化类型,从圆盘形到三角形都有。不运动或靠丛生极 端鞭毛运动。革兰氏染色阴性和阳性(2%乙酸固定后)。好氧或兼性厌氧。需要很高浓度的 盐,生长至少需要1.5mol/L约为9%NaCl,但大多数菌种在35-4.0mol/ L Nacl生长 最好。由于细胞内含有C50类胡萝卜素(菌红素),使其菌种落具有各种红色色调,并使得 该菌在自然环境中群体生长时现红颜色。视黄醛类色素在这类细菌中可能是普遍存在的,它 们能使离子运动并穿过细胞膜。含菌视紫素者,可用菌视紫素为质子pump,被光能所驱 动所产生的质子梯度合成ATP。最适的生长温度是35-50°C。化能有机营养,利用氨基 酸或碳水化合物作为碳源。在细胞内,通过积累高浓度的KCl来实现其渗透调节 5. What are the three major classes of methane-producing archaea? The three major classes of methane-producing archaea: Methanobacteriales(甲烷杆菌目) The first: CO2-type substrate consumers, the second type reduction of methyl group of methyl-containing compounds to methane, the third type: grow on alcohol rather than methanol for making methane Methanococcales(甲烷球菌 Meth anomicrobiales(甲烷微菌目) 6. List several species of methane-producing archaea you have learn Methanobacterium formicium甲酸甲烷杆菌, Methanobrevibacterruminantiun反刍甲烷短杆菌, Methanothermus fervilus涕腾伊烷噎热菌, Methanococcus vannielii万尼氏甲烷球菌, Methanomicrobium mobile运动甲烷微菌, Methanospirillum hungatei洪氏甲烷螺菌, Methanogenium cariaci卡利亚奇产甲烷菌, Methanosarcina barker巴氏甲烷八叠球菌, Methanolobus tindarius T氏甲烷叶菌
Hyperthermophilic (极端嗜热的古细菌): -Thermococcales-Thermococcaceae-Thermococcus, Pyrococcus -Thermoproteales-Thermoproteaceae-Thermoproteus,Thermofilum -Desulfurococcaceae-Desulfurococcus -Sulfobales-Sulfolobaceae-Sulfolobus, Acidianus Thermoplasma(热原体属) 3. Where to isolate halophilic Archaea? 高盐浓度的自然界，如盐湖，硷湖和盐场，也常见于晒制的粗盐和用晒盐 腌制的蛋白质品(咸鱼和皮革) 。 4. What are the physiological features of halophiles? The physiological features of halophiles are: 细胞杆状或球状，并出现许多退化类型，从圆盘形到三角形都有。不运动或靠丛生极 端鞭毛运动。革兰氏染色阴性和阳性(2%乙酸固定后) 。好氧或兼性厌氧。需要很高浓度的 盐，生长至少需要 1.5mol/L(约为 9%) NaCl, 但大多数菌种在 3.5-4.0mol/L NaCl 生长 最好。由于细胞内含有 C50 类胡萝卜素(菌红素) ，使其菌种落具有各种红色色调，并使得 该菌在自然环境中群体生长时现红颜色。视黄醛类色素在这类细菌中可能是普遍存在的，它 们能使离子运动并穿过细胞膜。含菌视紫素者，可用菌视紫素为质子 pump，被光能所驱 动所产生的质子梯度合成 ATP。最适的生长温度是 35-50°С。化能有机营养，利用氨基 酸或碳水化合物作为碳源。在细胞内，通过积累高浓度的 KCl 来实现其渗透调节。 5. What are the three major classes of methane-producing archaea? The three major classes of methane-producing archaea: Methanobacteriales (甲烷杆菌目) The first: CO2-type substrate consumers, the second type: reduction of methyl group of methyl-containing compounds to methane, the third type: grow on alcohol rather than methanol for making methane. Methanococcales (甲烷球菌目) Methanomicrobiales (甲烷微菌目) 6. List several species of methane-producing archaea you have learned. Methanobacterium formicicum 甲酸甲烷杆菌, Methanobrevibacter ruminantium 反刍甲烷短杆菌， Methanothermus fervilus 沸腾甲烷嗜热菌, Methanococcus vanniellii 万尼氏甲烷球菌, Methanomicrobium mobile 运动甲烷微菌, Methanospirillum hungatei 洪氏甲烷螺菌, Methanogenium cariaci 卡利亚奇产甲烷菌, Methanosarcina barkeri 巴氏甲烷八叠球菌, Methanolobus tindarius 丁氏甲烷叶菌
Methanothrix soehngen索氏甲烷发菌, Methanococcoides methylutens甲基甲烷类球菌 7. List several unique methanogenetic coenzymes we have learned 辅酶 M(Coenzyme m,辅酶F420( Coenzyme F420),辅酶F430( Coenzyme F430),亚甲基喋呤( mehanofuran, methanopterin,HS-HTP 8. Describe the general properties of hyperthermophilic archaea you have learned The general properties of hyperthermophilic archaea r: 细胞杆状,丝状或球状。大多数严格厌氧。专性嗜热,最适生长温度为70-105°C。 嗜酸性和嗜中性。自养或异养。大多数种代谢硫 9. Describe at least four hyperthermophilic archaea you have known Pyrococcus furiosus Thermoproteus tenax Thermofilum pendens依赖热丝菌 细胞呈细杆状,长度变化大。常在细胞两端形成球状突起物,有时还形成膨大的部分 空细胞可变成螺旋状。革兰氏染色阴性,厌氧,专性化能无机营养,无机营养,嗜热嗜 酸。通过硫的呼吸作用多肽。最适生长温度为85-90°C,最适pH值约为5 Desulfurococcus mucusus粘质脱硫球状菌 细胞呈球状,细胞壁柔韧,革兰氏染色阴性。通过硫的呼吸作用或发酵,可利用蛋白质, 多肽或碳水化合物。温度97°C和pH22-6.5。 Sulfolobus acidocaldoαris嗜酸热硫化叶菌 细胞呈球状,形状高度不规则,形成独特的裂片,通常单个细胞存在。细胞可紧紧地粘 附在硫结晶体上,细胞壁由以六边形排列的蛋白质亚单位组成。好氧,可氧化硫,硫化 物或连四硫酸盐形成硫酸,并固定CO2作为碳源,进行无机营养生长。也能氧化复杂 的有机物质,糖或氨基酸,进行有机营养生长。有些菌株在有氧条件下能氧化Fe2+成 Fe3+。嗜热嗜酸,能在50-87°C和pH1-6的条件下生长 Acidianus infernus下层酸菌 细胞呈球状,形状高度不规则,几乎只以单个细胞存在。细胞壁由以六边形排列的蛋白 质亚单位组成。兼性厌氧。在好氧条件下,通过元素硫的氧化作用,或者在厌氧条件下, 通过元素硫和H的还原作用,进行无机营养生长。嗜热嗜酸,能在65-95°C和pH1-6 的条件下生长。耐盐,最适生长的NaC1浓度为0.2%左右,最高浓度为4% 10. There are two bacteria that exhibits hyperthermophilic tendencies Describe them a bit
Methanothrix soehngenii 索氏甲烷发菌, Methanococcoides methylutens 甲基甲烷类球菌 7. List several unique methanogenetic coenzymes we have learned. 辅酶 M(Coenzyme M)，辅酶 F420(Coenzyme F420 ) ，辅酶 F430(Coenzyme F430) ，亚甲基喋呤(mehanofuran), methanopterin, HS-HTP. 8. Describe the general properties of hyperthermophilic archaea you have learned. The general properties of hyperthermophilic archaea r: 细胞杆状，丝状或球状。大多数严格厌氧。专性嗜热，最适生长温度为 70-105°С。 嗜酸性和嗜中性。自养或异养。大多数种代谢硫。 9. Describe at least four hyperthermophilic archaea you have known. Thermococcus celer Pyrococcus furiosus Thermoproteus tenax Thermofilum pendens 依赖热丝菌- 细胞呈细杆状，长度变化大。常在细胞两端形成球状突起物，有时还形成膨大的部分， 空细胞可变成螺旋状。革兰氏染色阴性，厌氧，专性化能无机营养，无机营养，嗜热嗜 酸。通过硫的呼吸作用多肽。最适生长温度为 85-90°С，最适 pH 值约为 5。 Desulfurococcus mucusus 粘质脱硫球状菌- 细胞呈球状，细胞壁柔韧，革兰氏染色阴性。通过硫的呼吸作用或发酵，可利用蛋白质， 多肽或碳水化合物。温度 97°С和 pH2.2-6.5。 Sulfolobus acidocaldarius 嗜酸热硫化叶菌- 细胞呈球状，形状高度不规则，形成独特的裂片，通常单个细胞存在。细胞可紧紧地粘 附在硫结晶体上，细胞壁由以六边形排列的蛋白质亚单位组成。好氧，可氧化硫，硫化 物或连四硫酸盐形成硫酸，并固定 CO2 作为碳源，进行无机营养生长。也能氧化复杂 的有机物质，糖或氨基酸，进行有机营养生长。有些菌株在有氧条件下能氧化 Fe2+成 Fe3+。嗜热嗜酸，能在 50-87°С和 pH1-6 的条件下生长。 Acidianus infernus 下层酸菌- 细胞呈球状，形状高度不规则，几乎只以单个细胞存在。细胞壁由以六边形排列的蛋白 质亚单位组成。兼性厌氧。在好氧条件下，通过元素硫的氧化作用，或者在厌氧条件下， 通过元素硫和 H2 的还原作用，进行无机营养生长。嗜热嗜酸，能在 65-95°С和 pH1-6 的条件下生长。耐盐，最适生长的 NaCl 浓度为 0.2%左右，最高浓度为 4%。 10. There are two bacteria that exhibits hyperthermophilic tendencies. Describe them a bit
Aqμ ifex产液菌属-专性化能无机营养的超嗜热细菌,在微好氧条件下氧化氢或还原态 硫化物。最适温度约为85°C,而且能在95°C生长, Thermotoga栖热袍菌属-严格厌氧的能发酵的细菌,生长在55-90°C,最适温度约 为80°C。该菌产生独特的脂类,内含极其长链的脂肪酸,但其细胞壁含有肽聚糖这 细菌的标记分子 11. What is Thermoplasma? Thermoplasma(热原体属) 1)无真正细胞壁,仅由1个三层膜所包围,越5-10nm厚 2)细胞有多种形状 3)细胞膜有二甘油四醚侧链的40C类异戊二烯的醚酯 4)Gram-negative 5)兼性厌氧,专性嗜热嗜酸(55-59°C,PH1-2) 6)化能有机营养 7)基因组很小,GC含量约46%,被高度硷性的DNA结合蛋白包围构 成似真核细胞核小体的球状颗粒。其硷性的DNA结合蛋白与 Histone 的 AA Sequence同源性高。 12. What seems to be the maximal temperature for life to exist? 140-150°C 13. Why it is said that archaea may be the earliest life on earth? Rea The early geochemical conditions in earth r High temperature, high salt, low ph, strict anoxic condition Most of the archaea can live in the high temperature (e.g thermopasma else high salt (e.g. halophiles else low pH(e. g acidianus) and normally r anoxic microorganism
Aquifex 产液菌属- 专性化能无机营养的超嗜热细菌，在微好氧条件下氧化氢或还原态 硫化物。最适温度约为 85°С，而且能在 95°С生长。 Thermotoga 栖热袍菌属- 严格厌氧的能发酵的细菌，生长在 55-90°С，最适温度约 为 80°С。该菌产生独特的脂类，内含极其长链的脂肪酸，但其细胞壁含有肽聚糖这一 细菌的标记分子。 11. What is Thermoplasma? Thermoplasma(热原体属) ： 1) 无真正细胞壁，仅由 1 个三层膜所包围，越 5-10nm 厚 2) 细胞有多种形状 3) 细胞膜有二甘油四醚侧链的 40 C 类异戊二烯的醚酯 4) Gram-negative 5) 兼性厌氧，专性嗜热嗜酸(55-59゜C，PH 1-2 ) 6) 化能有机营养 7) 基因组很小，GC 含量约 46%，被高度硷性的 DNA 结合蛋白包围构 成似真核细胞核小体的球状颗粒。其硷性的 DNA 结合蛋白与 Histone 的 A.A Sequence 同源性高。 12. What seems to be the maximal temperature for life to exist? 140-150゜C 13. Why it is said that archaea may be the earliest life on earth? Reason: The early geochemical conditions in earth r High temperature, high salt , low pH, strict anoxic condition. Most of the archaea can live in the high temperature (e.g. thermopasma) else high salt (e.g. halophiles) else low pH(e.g. acidianus) and normally r anoxic microorganism