Ebben a cikkben az algák sejtszerkezeteiről lesz szó, ábrák segítségével.

I. A sejtfal:

A legtöbb alga sejtfala cellulózszerű. Az algák különböző csoportjaiban különböző kombinációkban hemicellulózt, nyálkát, pektint és más anyagokat is tartalmaz, mint például alginsav, fucoidin, fucin, kalcium-karbonát, szilícium-dioxid stb. Az elektronmikroszkópos vizsgálatok azt mutatják, hogy a cellulózfal különböző vastagságú cellulózmikrofibrillákból áll, amelyek szemcsés mátrixban változatosan orientáltak maradnak.

A diatóma sejtfala kovásodik és jellegzetes másodlagos struktúrákat mutat. A Cyanophyceae-ben a sejtfal mucopeptidből áll, amely főként néhány aminosavból álló, kovalensen aminocukrokhoz, glükozaminhoz és muraminsavhoz kötött peptidből áll.

Ez a muco- komplex a baktériumok sejtfalában is jelen van. Bizonyos algákban, mint a Gymnodinium és a Pyramimonas, hiányzik a valódi sejtfal. Ehelyett egy peliklának nevezett határhártyával rendelkeznek.

II. A protoplaszt:

A sejt protoplazma tartalmát protoplasztnak nevezzük. Az eukarióta algák protoplasztját egy lipoproteinszerű külső határ, az úgynevezett sejtmembrán veszi körül, és egy vagy több, általában gömb vagy ellipszis alakú sejtmagból és citoplazmából áll.

A sejtmembrán lipidekből és fehérjékből áll, és az összes többi biológiai membránrendszerhez hasonlóan folyékony mozaikos természetű. Nagyon vékony és rugalmas, valamint szelektíven áteresztő. Szabályozza az anyagok be- és kijutását a sejtekbe.

Minden eukarióta algában (Chlorophyceae stb.) a sejtmag egy jól szervezett gömb vagy elliptikus test. Különálló maghártya veszi körül. Belső oldalát a karyolimfának nevezett mátrixba ágyazott kromatinháló foglalja el. A magmembrán kétrétegű. A külső membrán folytonos az endoplazmatikus retikulummal.

Minden sejtmag egy vagy több nukleolit vagy endoszómát tartalmaz. A nukleóliák száma a különböző algákban változik. Lehet egy, kettő vagy több. A kromoszómáknak lehet lokalizált vagy diffúz centromerük. A kromoszómák száma fajonként változik – a legkisebb szám n=2 (pl. Porphyra linearis), míg a legnagyobb n=592 (Netrium digitali).

Az eukarióta algasejtben vannak membránhoz kötött sejtorganellumok, mint a kloroplasztiszok, mitokondriumok, golgi apparátus, endoplazmatikus retikulum és egyes esetekben szemfolt vagy stigma.

A prokarióta algasejtekben (cianofízisek tagjai) a sejtmagot nem határolja semmilyen membrán. Ehelyett a protoplaszt differenciálódik a külső, fotoszintetikus pigmenteket tartalmazó perifériás kromoplazmára és a belső, színtelen centroplazmára, ahol a genetikai anyag nem a membránnal körülvett sejtmagban található, és a DNS-szálak nem egyesülnek hisztonokkal kromoszómákká.

A centroplazma tehát a Cyanophyceae-ben a kezdődő magot képviseli. A Dinophyceae-ben a sejtmag szintén nem igazán eukarióta, bár membránhoz kötött, de a kromoszómák és a mitotikus apparátus hiányzik. Az algasejt citoplazmája sejtorganellákra és citoszolra oszlik.

1. A kloroplasztisz:

A kloroplasztiszok az algasejtek igen markáns jellemzői. Ezek hordozzák a fotoszintetikus pigmenteket. Ez egy kettős membránszerkezetű szerkezet.

A kloroplasztiszok különböző formái ismertek a különböző algafajokban, amelyek közül általában nyolc fő típust ismernek el : csésze alakú (pl. Chlamydomonas és Volvox), diszkoid (pl. Chara, Vaucheria és centrikus diatómák), parietális (pl., Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo- phyceae, sok Chrysophyceae és pinnate diatoma), öv alakú vagy C alakú (pl. Ulothrix), spirális (pl. Spirogyra), hálózatos (pl. Oedogonium, Hydrodictyon és Cladophora), csillag alakú (pl. Zygnema) és bordás (pl. Volvocales). A kloroplasztiszok alapszerkezete szinte az egész növényvilágban hasonló.

A kloroplasztisznak három fő szerkezeti régiója van:

1. Két membránból álló, zárt térrel rendelkező burok.

2. Az anyagcseréhez, fehérjeszintézishez és keményítőtároláshoz szükséges oldható enzimeket tartalmazó mobil stróma, és

3. A pigmenteket tartalmazó és az energia befogásában és transzdukciójában részt vevő, erősen szervezett belső lamellás membránok.

A belső lamelláris rendszer korongokat alkot, amelyek érmehalomszerűen egymásra rakódva granát alkotnak. Minden korong egy-egy zsák vagy hólyag, amelyet tilakoidnak nevezünk. Minden egyes tikakoid egy tikakoidközi teret zár körül.

A thylakoid rendszer egyetlen, összetett üreget alkot, amelyet a stromától a thylakoid membrán választ el. A tilakoidmembránokba pigmentrendszerek és elektronhordozók vannak beépítve, amelyek a fotoszintézis fényfázisát végzik.

A cianophyceákban a tilakoidok nincsenek kloroplasztiszokat alkotó, membránhoz kötött csoportokba zárva, hanem szabadon fekszenek a citoplazmában. A tilakoidokban található a klorofill a, és a járulékos pigmentek is a felszínükön fordulnak elő kis vezikulumok, úgynevezett fikobiliszómák formájában.

a. Pigmentáció:

A thallusz tényleges színét adó pigmentek különböző típusúak:

i. Klorofillok:

Ötféle klorofill található az algákban: Chi a, b, c, d és e. Ezek közül az a klorofill az algák minden csoportjában jelen van. A b klorofill csak a Chlorophyceae, a c klorofill a Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae és Chrysophyceae, a d klorofill egyes vörös algákban, az e klorofill pedig egyes Xanthophyceae csoportokban fordul elő.

ii. Karoteinoidok:

A karotinok és a xantofillok együttesen alkotják a karotinoidokat. Ezek járulékos fotoszintetikus pigmentek.

Ötféle karotin található az algákban: α-karotin a Chlorophyceae, Cryptophyceae és Rhodophyceae; β-karotin a Cryptophyceae kivételével minden algacsoportban; c-karotin a Chlorophyceae; e- karotin a Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae és Cyanophyceae és flavacén a. Cyanophyceae tagjai.

iii. Xanthophylls:

Az algákban többféle xantofill található. Közülük a lutein, a violaxantin és a neoxantin a Chlorophyceae és Phaeophyceae tagjaiban található. A fukoxantin a Phaeophyceae és Bacillariophyceae fő xantofill pigmentje, míg a myxoxanthophyll, myxoxanthin és oscilloxan- thin csak a Cyanophyceae tagjaiban található meg.

iv. Phycobilinek:

A fikobilinok vízben oldódó lineáris tetr’apirrolok. Vagy vörös (fikoeritrin) vagy kék (fikocianin) színű kétfehérjék. Csak a Rhodophyceae és Cyanophyceae fajokban fordulnak elő. A fényenergiát elnyelve és a reakcióközpontba továbbítva járulékos pigmentként működnek.

b. Pirenoidok:

A pirenoidok a kloroplasztiszokban vagy kromatofórákban jelenlévő fehérjeszerű testek – az algák kloroplasztiszainak sajátossága. Általában a keményítő szintéziséhez és tárolásához kapcsolódnak. A Bacillariophyceae-ben lipideket halmoznak fel. A pirenoidok száma lehet egy (pl. Chlamydomonas) vagy egynél több (pl. Oedogonium) kromatofóránként.

2. Mitokondriumok:

A mitokondriumok a Cyanophyceae kivételével minden algasejtben megtalálhatók. Minden mitokondriumot kettős membránburok vesz körül. A növényi mitokondriumok belső membránja egy oldott anyagokat, oldható enzimeket és a mitokondriális glükózt tartalmazó vizes mátrixot zár körül.

A belső membrán nagyobb, mint a külső membrán, és invagináción megy keresztül, amely változó alakú és számú – általában keskeny nyakú – zsákszerű cristákat hoz létre. Az egész mitokondriumot ismét a külső membrán veszi körül, amely közel fekszik a belsőhöz, és intermembrán teret hagy, amely folytonos az interkristályos térrel.

A mátrix finoman szemcsés és erősen fehérjeszerű. Az organellum félautonóm természetű, mivel körkörös DNS-t és saját riboszómákat tartalmaz, amelyek segítségével képes egyes fehérjéinek szintézisére. Egy sejtben általában egynél több mitokondrium található, de a Micromonasban (Chlorophyceae) minden sejt egyetlen mitokondriumot tartalmaz

A kékalgák sejtjeiből hiányoznak a mitokondriumok. A citoplazmamembrán a helye azoknak a biokémiai funkcióknak, amelyek az eukarióta sejtekben általában a jól körülhatárolt membránorganellumokhoz kapcsolódnak. A baktériumokhoz hasonlóan a sejtmembrán a mezoszómának nevezett struktúrát képez, ahol a légzőenzimek lokalizálódnak.

3. Endoplazmatikus retikulum (ER):

Elektronmikroszkópos vizsgálatok azt mutatják, hogy az algasejtek kiterjedt, egymáshoz kapcsolódó csövekből és ciszternákból (lapos zsák) álló membránhálózatot tartalmaznak, amelyet endoplazmatikus retikulumnak neveznek. Az ER-membránok az egész citoplazmát átszövik.

A retikulum egymással összekapcsolt, párhuzamos ciszternákból áll, amelyekhez riboszóma kapcsolódik, és a membrán citoplazmatikus oldalához kapcsolódnak. Az ER-nek ezt a formáját durva endoplazmatikus retikulumnak (RER) nevezik, amely a fehérjeszintézis egyik fő helyszíne. Ezzel szemben a riboszómát nem hordozó ER-membránokat sima endoplazmatikus retikulumnak (SER) nevezik.

4. Dictyosomák vagy Golgi apparátus:

A diktionoszómák vagy Golgi-testek a kékalgák kivételével minden algasejtben megtalálhatók, és elektronmikroszkóp alatt láthatók. A Golgi-apparátus a sejt endomembrán rendszerének egyik összetevője, és úgy tűnik, hogy az endoplazmatikus retikulum és a plazmamembrán közötti köztes szerepet tölti be.

A Golgi-testek megtalálhatók a sejtmag környékén (pl. Chlamydomonas), a plasztidok közelében (pl. diatóma és Bulbochaete), vagy bárhol a sejtben. A Golgi-testek 2-20 lapos vezikulából állnak, amelyek halmokba rendeződnek.

Egy-egy halmazt diktioszómának nevezünk. Az összes diktionoszóma együttesen alkotja a Golgi-apparátust. Funkciója a sejten kívülre exportálandó anyagok csomagolása. Felelős továbbá az új plazmamembrán kialakításáért a növekedés támogatása vagy az elveszett membrán pótlása érdekében.

5. Szemfolt vagy stigma:

Az algák mozgékony vegetatív és reproduktív sejtjei a sejt elülső, középső vagy hátsó részén pigmentált foltokkal rendelkeznek, amelyeket szemfoltnak vagy stigmának nevezünk (3.12. ábra). Ez közvetlenül vagy közvetve részt vesz a fényérzékelésben. A stigma általában a tilakoidokon belül található, amelyek a szemfolton hosszanti irányban futnak át a szemcsék két sora között.

6. Vakuolumok:

A Cyanophyceae tagjainak kivételével szinte minden algasejt rendelkezik egy vagy több vakuolummal. Minden egyes vakuolt egy különálló membrán, az úgynevezett tonoplasztisz határol.

A mozgékony formákban háromféle vakuolum található:

(i) Egyszerű vakuólum:

Ezek nagyon kis méretűek, és periodikus összehúzódást és kitágulást mutatnak. Ezeket kontraktilis vakuolumoknak is nevezik. A sejtek anyagcsere-hulladékát dobják ki. A sejt víztartalmát is szabályozzák azáltal, hogy a felesleges mennyiséget rövid időközönként kiürítik. Tehát szekréciós funkciójuk van.

(ii) Komplex vákuolák:

Ez a Dinophyceae és az Euglenophyceae jellemzője. Ez egy csőszerű citopharynxből, egy nagy rezervoárból és különböző méretű vakuolumok csoportjából áll. A vakuolumok a sejt belsejében az ozmoreguláció funkcióját látják el. Néha a vakuolumok tartalék táplálékanyagokat is tárolnak, mint például a laminarin és a krizolaminarin.

(iii) Gázvakuolumok:

A Cyanophyceae tagjainak sejtjeiben olyan gázt tartalmazó üregek vannak, amelyek egyenletes átmérőjű kis átlátszó hengerek halmazaként fordulnak elő. Falaik szabadon átjárhatóak a gázok számára. A gázvakuolumok adják a planktonikus formák felhajtóerejét, és védőernyőként is szolgálnak a beeső erős fény ellen.

7. Flagellák:

A mozgó vegetatív vagy szaporító sejtek a Cyanophyceae és a Rtiodophyceae kivételével az algák minden csoportjában jelen vannak. A mozgást a flagelláknak nevezett apró, fonalszerű vagy fonalszerű protoplazmatikus függelékek ütemes mozgása révén érik el. Ezek száma, hossza, helyzete és a szőrszálak jelenléte vagy hiánya különböző számban változik. A számuk egytől négyig vagy sokáig változik.

Főként kétféle típusuk van:

1. Ostoros vagy akronematikus:

Ezek szőrtelen, sima felületű-.flagellák (3.13A ábra, 3.14A ábra), és

2. Flitteres vagy Pleuronematic:

Ezek egy vagy több sor oldalsó finom szálú szőrszálakkal rendelkeznek, amelyeket masztigonémáknak vagy flimmereknek neveznek

Ezeket tovább kategorizálják:

a. Pantonematikus. Ahol a masztigonémák két ellentétes sorban helyezkednek el (3.13B. ábra).

b. Pantoakronematikus. A pantonematikus flagellumot egy terminális fibrillummal pantoakronematikusnak nevezzük (3.13C ábra).

c. Stichonematic. Egyoldali mastigonémákkal rendelkezik (3.13D ábra).

Ha a flagellák száma sejtenként egynél több és azonos, akkor izokontnak, ha pedig különböző, akkor heterokontnak nevezzük.

Flagelláris gyökerek az algákban:

A flagellák a citoplazma rendkívül finom, hialinszerű kiemelkedése. Általában minden flagellum tövében egyetlen szemcse található (3.15A ábra), a blefaroplaszt vagy bazális test. Ha az algasejtnek szilárd fala van, a flagellum egy póruson keresztül emelkedik ki.

Minden flagellumnak van egy központi vagy tengelyirányú vékony fonala, az axonéma. Az axonémát a sejt- vagy plazmamembrán meghosszabbításából kialakult citoplazmamembrán vagy hüvely veszi körül. A burok a flagellák csúcsa előtt röviddel ér véget. Az axonéma apikális, csupasz részét nevezzük végdarabnak.

A flagellum (3.15B ábra) keresztmetszetében két központi szingulett fibrillum látható, amelyeket kilenc perifériás doublet fibrillum vesz körül. Minden fibrillt egy-egy membrán borít, a két központi fibrillt pedig további egy-egy membrán borítja.