Prof. Th. Scheper Institut für Technische Chemie Bioprozesstechnik ...

Einführung in die Biotechnologie - 10 - Scheper, TCI Hannover
Archaea
In Faultürmen von Kläranlagen, in Salzseen und Salinen, auf glimmenden Kohleabraumhalden,
in kochenden Wasserquellen: Die Vertreter dieser Gruppe finden sich fast
ausnahmslos an extremen Standorten. Im Englischen heißen sie daher bezeichnenderweise
auch „Extremophiles“ (extrem (lat.) äußerst, radikal / phil- (griech.) Freund). In der
Hauptsache lassen sich die Archaea drei verschiedenen Untergruppen zuordnen:
- Methanogene Bakterien
(Methanbildung durch anaeroben Abbau von organischer Substanz)
- Halobakterien
(optimales Wachstum in einer 3,5 bis 4,5 M NaCl-Lösung, zum Vergleich: Meerwasser:
0,6 M)
- thermo-acidophile Bakterien
(heterogene Gruppe, Wachstumsoptima bei hohen Temperaturen (teilweise über 100°C)
und niedrigen pH-Werten (pH 1-2))
Daneben gibt es aber auch noch Vertreter, die ihr Wachstumsoptimum bei niedrigen
Temperaturen (5-20°C) oder bei pH-Werten > 9 haben. Die folgende Tabelle gibt einige
wichtige unterschiedliche Merkmale zwischen Archaea und Bacteria wieder:
Tab. 3: Gegenüberstellung der wichtigsten Unterschiede zwischen Archaea und Bacteria
Archaea
Pseudomurein oder völlig andere Materialien
in der Zellwand
viele Besonderheiten bezüglich der Membran,
z. B. Glycerindiether bzw. Diglycerintetraether
mit C 20 oder C 40 -Isoprenoideinheiten als Kohlenwasserstoffrest:
Bacteria
Zellwand aus Murein
in der Cytoplasmamembran: Glycerinester:
langkettige Fettsäuren sind mit Glycerin über
Esterbindungen verbunden
HO
O
O
HO
O
O O O
Penicillin, Chloramphenicol u. a. Antibiotika
zeigen keine Wirkung
viele stoffwechselphysiologische Eigenarten:
spezielle Stoffwechselwege, neue oder andere
Enzyme und Coenzyme, Unterschiede bei der
Protein- oder Nucleinsäurebiosynthese
mehr oder weniger gute Wirkung der Antibiotika
In der Biotechnologie finden Archaea oder deren Produkte zunehmend Anwendung, doch die
Palette der Nutzungsmöglichkeiten ist noch längst nicht ausgeschöpft.
Zur Zeit werden in erster Linie thermostabile Enzyme bei industriellen oder anderen
Prozessen eingesetzt, beispielsweise beim Abbau von Polymeren zu weiterverwertbaren
Monomeren. Etablierte industrielle Prozesse, wie z. B. die Verzuckerung von Stärke, können
durch Proteine von Archaea vereinfacht und damit effizienter gemacht werden. Im Rahmen
der Biosensorik werden biologische Komponenten mit Transducern gekoppelt, um die
sensitive und reproduzierbare Messung von Analytmolekülen zu ermöglichen. Vielfach sind
die Anwendungsmöglichkeiten dabei aber beschränkt, da die angewendeten Enzyme nicht
stabil genug sind. Durch den Einsatz von Proteinen aus Archaea kann dieser Nachteil umgangen
werden.