Arkeler

2. Arkeler

► Tamamı tek hücrelidir. Prokaryot hücre yapısına sahiptirler. Yapısal ve biyokimyasal özellikleri yönünden bakterilerden farklıdırlar. Moleküler düzeyde bakterilerden çok ökaryotik hücrelere benzerler.

► Arkeleri bakterilerden farklı yapan bazı özellikler;

♦ Hücre duvarlarını oluşturan yapı,

♦Hücre zarlarındaki yağlar,

♦ Ribozomal RNA'larındaki genetik dizilimler gibi özelliklerden dolayı bakterilerden ayrılmışlardır.

► Ribozomları daha çok ökaryot hücre ribozomlarına benzediği için bakterilerden farklı olarak antibiyotiklerden etkilenmedikleri görülmüştür.

► Endospor oluşturan türleri yoktur.

► Parazit ve saprofit türleri bulunmamaktadır.

► Hastalık yapıcı (patojen) özellik gösteren türleri yoktur.

► Bazı arkelerde hücre duvarı bulunmaktadır. Hücre duvarlarının yapısı bakterilerden farklı olarak Sahte Peptidoglikan maddeden oluşur.

► DNA'ları sitoplazmada serbest bulunur, halkasal özelliktedir ve histon protein kılıfla çevrilidir.

► Depo karbonhidratları glikojendir. Yani glikozun fazlasını glikojen olarak depo ederler.

► Günümüzde bilinen arkelerin pek çoğu kemosentetiktir. Yani kemosentez ile kendi besinlerini kendileri üretirler.

► Fotosentez yapan türleri yoktur. Klorofil taşımazlar.

► Bazı türlerinde Plazmit DNA bulunur. Plazmit DNA taşıyanlar konjugasyon (gen transferi) yaparak kalıtsal çeşitlilik sağlarlar.

► Bazı türleri atmosferdeki serbest azotu (N₂) toprağa bağlayarak ve atmosfere serbest azot vererek azot döngüsünde rol oynarlar.

► Atmosfere serbest azotu Denitrifikasyon yapanlar verir. Ancak; nitrifikasyon yapan türleri yoktur.

► Küresel, çubuk, spiral, dikdörtgen gibi çok çeşitli şekillerde olabilirler.

► Çok ekstrem koşullarda yaşayabilirler. Ancak diğer canlılarla birlikte normal koşullarda yaşayan türleri de vardır.

► Oldukça dayanıklı enzim sistemleri vardır.

► Doğadaki azot ve karbon döngüsünde rol alırlar.

► Çekirdek ve zarla çevrili organelleri yoktur.

► Tek organelleri Ribozomdur.

► Sitoplazmik zarları diğer tüm canlıların zarlarından oldukça farklıdır. Bu farklılık zarlarda bulunan özel yağ moleküllerinden kaynaklanır. Yağ molekülündeki bu yapısal özellikler; arkelerin yüksek sıcaklı, asitlik ve basınç gibi ekstrem koşullara dayanıklı olmasında rol oynamaktadır.

► Yaşam ortamları; bataklıklar, güre ve çöplükler, kirli sular, otçul hayvanların ve termitlerin sindirim kanalı, termal sular, yanardağ bacaları, buzullar ve aşırı tuzlu ortamlarda yaşayabilirler.

► Yaşadıkları çevresel koşulların özellikleri dikkate alınarak arkeler gruplara ayrılmıştır.

Arke Çeşitleri

♦ Metanojenik Arkeler (Metanojenler)

♦ Aşırı Tuzcullar (Halofiller)

♦ Aşırı Termofiller

♦ Psikrofilikler

► Bazı arkeler aşırı asidik ve bazik ortamda da yaşayabilmektedir.

Metanojenik Arkeler (Metanojenler)

► Kanalizasyonlarda, gübre ve çöplüklerde, CO₂ ve H₂'yi birleştirip CH₄ (Metan Gazı) üretirler.

► Bu sırada oluşan enerjiyi besin üretiminde kullanırlar.

► Zorunlu anaerob arkelerdir. Yani O₂'siz ortamda yaşarlar. O₂ bunlarda zehir etkisi yapar.

► Günümüzde kirli su arıtımında bu arkelerden yararlanılmaktadır.

► Metan gazı biyoyakıt olarak kullanılmaktadır.

► Metanojenler, biyogaz üretimi ve karbon döngüsü için önemlidir.

Aşırı Tuzcullar (Halofiller)

► Aşırı tuzlu ortamlarda yaşayabilen arkelerdir.

► Bazı türleri gelişebilmek için deniz suyundan 10 kat daha fazla tuz oranına ihtiyaç duyarlar.

► Tuz Gölü, Lut Gölü, Kızıldeniz

► Tuzlanmış et, balık, sucuk gibi gıdalarda yaşarlar.

► Halofilik (tuz seven) arkelerin hücre zarında Bacteriorhodopsin (Bakteriyorodopsin) adı verilen özel bir protein yapı vardır. Bu yapı ile ışık enerjisinden ATP enerjisi üretilir. Ancak bu ATP enerjisi besin üretiminde kullanılmaz. Çünkü arkeler fotosentez yapmazlar. Yani halofiller Fotoheterotrof özellik taşırlar.

► Halofiller biyoteknoloji ve endüstriyel enzim üretiminde kullanılabilirler.

Aşırı Termofiller

► Aşırı sıcak ortamlarda yaşarlar.

► Örneğin; yanardağ bacalarının etrafında, sıcak su kaynakları, jeotermal kaynakları vb.ortamlarda yaşarlar.

► Bu canlılar için en uygun sıcaklık 65 - 85 ^oC aralığıdır.

► Bazı türleri 105 ^oC'den daha yüksek sıcaklıklarda gelişme gösterebilir ve üreyebilir.

► Termofiller enzim üretiminde ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılırlar.

Psikrofilikler

► Düşük sıcaklıkları seven, -20 ^oC ile 10 ^oC  arasındaki sıcaklıklarda yaşamlarını sürdürebilen arkelerdir.

► Genellikle kutup bölgelerinde, derin denizlerde ve soğuk topraklarda yaşarlar.

► Ayrıca buzulların içinde yaşayan türleri de vardır.

► Hücre zarlarında; zarın sıvı kalmasını sağlayan doymamış yağ asitleri taşırlar.

► Bu özellik düşük sıcaklıklarda hücre zarının esnek ve işlevsel kalmasını sağlar.

► Soğuk ortamda bozulmadan işlevini sürdürebilen enzimlere sahip oldukları için gıda sanayinde ve biyoteknolojik araştırmalarda kullanılırlar.

Arkelerin Biyolojik ve Ekonomik Önemi

► Termit (beyaz karınca) ve otçul canlıların sindirim sisteminde selülozun sindirimine yardımcı enzimler üretirler.

► Doğadaki madde döngülerinde (özellikle azot ve karbon döngüsü) önemli rol oynarlar.

► Metallerin zehirleyici etkilerinin yok edilmesinde, düşük kaliteli metallerin saflaştırılmasında ve zenginleştirilmesinde kullanılırlar.

► Sanayi ve evsel atık sularının arıtılmasında kullanılırlar.

► Biyogaz ve metan gazı üretiminde rol oynarlar. Bu gaz yanıcı özellikte olduğu için aydınlatma, yemek pişirme ve diğer enerji kaynakları için kullanılmaktadır.

► Boya endüstrisinde arıtma tanklarında bulunan suların temizlenmesinde kullanılırlar.

► Biyoremediasyon denilen çevre temizliği çalışmalarında kullanılırlar. Petrol ve türevlerinin toprak ve sudan temizlenmesinde biyoremediasyon yaygın olarak kullanılır.

► Yenilenebilir enerji kaynağı üretiminde kullanılırlar.