In questo articolo parleremo delle strutture cellulari nelle alghe con l’aiuto di diagrammi.

I. Parete cellulare:

La parete cellulare della maggior parte delle alghe è cellulosica. Contiene anche emicellulosa, mucillagine, pectina e altre sostanze come acido alginico, fucoidina, fucina, carbonato di calcio, silice ecc. in diverse combinazioni in diversi gruppi di alghe. Studi al microscopio elettronico rivelano che la parete cellulosica è composta da microfibrille di cellulosa di spessore variabile che rimangono variamente orientate in una matrice granulare.

La parete cellulare delle diatomee è silicizzata e mostra strutture secondarie caratteristiche. Nelle Cyanophyceae, la parete cellulare è composta da mucopeptide che consiste principalmente in un peptide di pochi amminoacidi covalentemente legato ad amminozuccheri, glucosamina e acido muramico.

Questo complesso muco- è presente anche nella parete cellulare dei batteri. Una vera parete cellulare è assente in alcune alghe come Gymnodinium e Pyramimonas. Possiedono invece una membrana di confine nota come pellicina.

II. Il protoplasto:

Il contenuto protoplasmatico di una cellula è chiamato protoplasto. Il protoplasto algale eucariotico è circondato da un confine esterno lipoproteinaceo, chiamato membrana cellulare, e consiste di uno o più nuclei e citoplasma solitamente sferici o ellissoidali.

La membrana cellulare è costituita da lipidi e proteine ed è fluida a mosaico come tutti gli altri sistemi di membrane biologiche. È molto sottile ed elastica e selettivamente permeabile. Controlla il passaggio di materiali dentro e fuori le cellule.

In tutte le alghe eucariotiche (Chlorophyceae ecc.), il nucleo è un corpo sferico o ellittico ben organizzato. Rimane circondato da una membrana nucleare distinta. Il lato interno è occupato da un reticolo di cromatina incorporato in una matrice chiamata karyolymph. La membrana nucleare è a doppio strato. La membrana esterna è continua con il reticolo endoplasmatico.

Ogni nucleo contiene uno o più nucleoli o endosomi. Il numero di nucleoli varia nelle diverse alghe. Può essere uno, due o più. I cromosomi possono avere un centromero localizzato o diffuso. Il numero di cromosomi varia da specie a specie – il numero più basso è n=2 (ad esempio, Porphyra linearis), mentre il più alto è n=592 (Netrium digitali).

Nella cellula algale eucariotica ci sono organelli cellulari legati alla membrana come cloroplasti, mitocondri, apparato di Golgi, reticolo endoplasmatico e, in alcuni casi, macchia oculare o stigma.

Nella cellula algale procariotica (membri cianoficei), il nucleo non è legato da alcuna membrana. Invece, il protoplasto è differenziato in un cromoplasma periferico esterno contenente pigmenti fotosintetici e un centroplasma interno incolore dove il materiale genetico non si trova all’interno del nucleo legato alla membrana e i filamenti di DNA non si uniscono agli istoni per formare i cromosomi.

Quindi il centroplasma rappresenta il nucleo incipiente nelle Cyanophyceae. Anche il nucleo nelle Dinophyceae non è veramente eucariota, sebbene sia legato alla membrana, ma i cromosomi e l’apparato mitotico sono assenti. Il citoplasma della cellula algale è diviso in organuli cellulari e citosol.

1. Il cloroplasto:

I cloroplasti sono la caratteristica più importante delle cellule algali. Portano i pigmenti fotosintetici. È una struttura a doppia membrana.

Sono note varie forme di cloroplasti in diversi tipi di alghe, di cui otto tipi principali sono generalmente riconosciuti: a forma di coppa (ad esempio, Chlamydomonas e Volvox), discoide (ad esempio, Chara, Vaucheria e diatomee centriche), parietale (ad esempio, Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo phyceae, molte Chrysophyceae e diatomee pennate), a forma di cintura o di C (per esempio, Ulothrix), a spirale (per esempio, Spirogyra), reticolato (per esempio, Oedogonium, Hydrodictyon e Cladophora), stellato (per esempio, Zygnema), e costolato (per esempio, Volvocales). La struttura di base del cloroplasto è quasi simile in tutto il regno vegetale.

Ci sono tre grandi regioni strutturali nel cloroplasto:

1. Un involucro costituito da due membrane con uno spazio chiuso.

2. Lo stroma mobile che contiene gli enzimi solubili per il metabolismo, la sintesi proteica e lo stoccaggio dell’amido, e

3. Le membrane lamellari interne altamente organizzate che contengono pigmenti e sono coinvolte nella cattura e nella trasduzione dell’energia.

Il sistema lamellare interno forma dei dischi che sono impilati come pile di monete per formare dei grana. Ogni disco è una sacca o vescicola e viene chiamato tilakoide. Ogni tilakoide racchiude uno spazio intertilakoide.

Il sistema tilakoide costituisce un’unica cavità complessa, separata dallo stroma dalla membrana tilakoide. Nelle membrane tilakoidi sono incorporati i sistemi di pigmenti e i trasportatori di elettroni, che realizzano la fase luminosa della fotosintesi.

Nelle Cyanophyceae, i tilacoidi non sono racchiusi in gruppi legati alla membrana per formare i cloroplasti, ma giacciono liberi nel citoplasma. I tilakoidi sono la sede della clorofilla a, e i pigmenti accessori si trovano anche sulla loro superficie sotto forma di piccole vescicole chiamate ficobilisomi.

a. Pigmentazione:

I pigmenti che forniscono il colore effettivo del tallo sono di vari tipi:

i. Clorofille:

Ci sono cinque tipi di clorofille che si trovano nelle alghe, Chi a, b, c, d, ed e. Di queste, la clorofilla a è presente in tutti i gruppi di alghe. La clorofilla b si trova solo nelle Chlorophyceae, la clorofilla c nelle Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae e Chrysophyceae, la clorofilla d in alcune alghe rosse e la clorofilla e in alcune Xanthophyceae.

ii. Caroteinoidi:

Caroteni e xantofille insieme costituiscono i carotenoidi. Sono pigmenti fotosintetici accessori.

Cinque tipi di caroteni si trovano nelle alghe: α-carotene nelle Chlorophyceae, Cryptophyceae e Rhodophyceae; β-carotene in tutti i gruppi algali, tranne Cryptophyceae; c-carotene in Chlorophyceae; e- carotene in Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae e Cyanophyceae e flavacene in. membri delle Cyanophyceae.

iii. Xantofille:

Diversi tipi di xantofille si trovano nelle alghe. Di essi la luteina, la violaxantina e la neoxantina si trovano nei membri delle Chlorophyceae e Phaeophyceae. La fucoxantina è il principale pigmento xantofilla nelle Phaeophyceae e nelle Bacillariophyceae, mentre la myxoxanthophyll, myxoxanthin e oscilloxan- thin si trovano solo nelle Cyanophyceae.

iv. Ficobiline:

Le Phycobilins sono tetr’apyrroles lineari solubili in acqua. Sono biliproteine di colore rosso (ficoeritrina) o blu (ficocianina). Si trovano solo nelle Rhodophyceae e nelle Cyanophyceae. Funzionano come pigmenti accessori assorbendo e trasferendo l’energia luminosa al centro di reazione.

b. Pirenidi:

I pirrenoidi sono corpi proteici presenti nei cloroplasti o nei cromatofori – la caratteristica stessa dei cloroplasti algali. Sono generalmente associati alla sintesi e all’immagazzinamento dell’amido. Nelle Bacillariophyceae accumulano lipidi. Il numero di pirenoidi può essere uno (per esempio, Chlamydomonas) o più di uno (per esempio, Oedogonium) per cromatoforo.

2. Mitocondri:

I mitocondri si trovano in tutte le cellule algali ad eccezione delle Cyanophyceae. Ogni mitocondrio è circondato da un doppio involucro di membrana. La membrana interna dei mitocondri vegetali racchiude una matrice acquosa di soluti, enzimi solubili e il glucosio mitocondriale.

La membrana interna è più grande della membrana esterna e si invagina producendo criste simili a sacche di forma e numero variabili – di solito con un collo stretto. L’intero mitocondrio è di nuovo circondato da una membrana esterna che giace vicino a quella interna, lasciando uno spazio intermembrana che è continuo con lo spazio intercristale.

La matrice è finemente granulare e altamente proteica. L’organello è di natura semiautonoma in quanto contiene un DNA circolare e ribosomi propri, con l’aiuto dei quali può sintetizzare alcune delle sue proteine. Di solito c’è più di un mitocondrio per cellula, ma nelle Micromonas (Chlorophyceae) ogni cellula contiene un solo mitocondrio

Le cellule delle alghe verdi blu mancano di mitocondri. La membrana citoplasmatica è la sede delle funzioni biochimiche normalmente associate agli organelli ben definiti delle cellule eucariotiche. Come i batteri, la membrana cellulare si invagina per formare una struttura chiamata meso-soma dove sono localizzati gli enzimi respiratori.

3. Reticolo endoplasmatico (ER):

Studi al microscopio elettronico indicano che le cellule algali contengono una vasta rete di membrane di tubuli e cisterne interconnesse (sacco appiattito), chiamata reticolo endoplasmatico. Le membrane dell’ER attraversano l’intero citoplasma.

Il reticolo consiste di cisterne parallele interconnesse associate al ribosoma, attaccate alla faccia citoplasmatica della membrana. Questa forma di ER è conosciuta come reticolo endoplasmatico ruvido (RER) che è il sito principale della sintesi proteica. Al contrario, le membrane ER che non portano ribosomi sono chiamate reticolo endoplasmatico liscio (SER).

4. Dictilosomi o Apparato di Golgi:

I dittisomi o corpi di Golgi si trovano in tutte le cellule algali tranne le alghe blu-verdi, e possono essere visti al microscopio elettronico. L’apparato di Golgi è un componente del sistema endomembrana della cellula e sembra servire come un intermedio tra il reticolo endoplasmatico e la membrana plasmatica.

I corpi di Golgi si possono trovare nella regione del nucleo (ad esempio, Chlamydomonas), vicino ai plastidi (ad esempio, diatomee e Bulbochaete), o si può trovare ovunque nella cellula. I corpi del Golgi sono composti da 2-20 vescicole piatte che sono disposte in pile.

Ogni pila è chiamata ditiosoma. Tutti i ditiosomi formano collettivamente l’apparato di Golgi. Funziona nell’imballaggio dei materiali per l’esportazione verso l’esterno della cellula. È anche responsabile della formazione di una nuova membrana plasmatica per sostenere la crescita o per sostituire quella persa.

5. Punto Occhio o Stigma:

Le cellule vegetative e riproduttive mobili delle alghe hanno una macchia pigmentata nella parte anteriore, media o posteriore della cellula, nota come macchia oculare o stigma (Fig. 3.12). È coinvolto direttamente o indirettamente nella percezione della luce. Lo stigma si trova di solito all’interno dei tilakoidi che corrono longitudinalmente attraverso l’eye-spot tra due file di granuli.

6. Vacuoli:

Quasi tutte le cellule algali, tranne i membri delle Cyanophyceae, possiedono uno o più vacuoli. Ogni vacuolo è delimitato da una membrana distinta chiamata tonoplasto.

Tre tipi di vacuoli si trovano nelle forme mobili:

(i) Vacuolo semplice:

Sono di dimensioni molto piccole e mostrano una contrazione ed espansione periodica. Sono anche chiamati vacuoli contrattili. Buttano fuori i rifiuti metabolici delle cellule. Regolano anche il contenuto d’acqua della cellula scaricando l’eccesso a brevi intervalli. Sono quindi in funzione secretoria.

(ii) Vacuolo complesso:

Questa è la caratteristica delle Dinophyceae e delle Euglenophyceae. Consiste in un citofaringe tubolare, un grande serbatoio e un gruppo di vacuoli di varie dimensioni. I vacuoli svolgono la funzione di osmoregolazione all’interno della cellula. A volte, i vacuoli immagazzinano anche materiali alimentari di riserva come la laminarina e la crisolaminarina.

(iii) Vacuoli del gas:

Nelle cellule dei membri delle Cyanophyceae ci sono cavità contenenti gas che si presentano come pile di piccoli cilindri trasparenti di diametro uniforme. Le loro pareti sono liberamente permeabili ai gas. I vacuoli di gas danno galleggiamento alle forme planctoniche e servono anche come schermi protettivi contro la luce brillante incidente.

7. Flagelli:

Le cellule vegetative o riproduttive sono presenti in tutti i gruppi di alghe ad eccezione delle Cyanophyceae e delle Rtiodophyceae. Il movimento è ottenuto dall’azione battente di piccole appendici protoplasmatiche filiformi o filiformi, chiamate flagelli. Essi variano per numero, lunghezza, posizione e presenza o assenza di peli in numero diverso. Il numero varia da uno a quattro o molti.

Sono principalmente di due tipi:

1. Colpo di frusta o Acronematico:

Sono flagelli glabri a superficie liscia (Fig. 3.13A, Fig. 3.14A), e

2. Tinsel o Pleuronematici:

Sono dotati di una o più file di peli laterali sottili e filamentosi noti come mastigonemi o flimmers

Sono ulteriormente classificati in:

a. Pantonematici. Dove i mastigonemi sono disposti in due file opposte (Fig. 3.13B).

b. Pantoacronematico. Il flagello pantonematico con una fibrilla terminale è detto pantoacronematico (Fig. 3.13C).

c. Stichonematico. Ha mastigonemi unilaterali (Fig. 3.13D).

Se il numero di flagelli per cellula è più di uno e identico, è detto isoconte e quando è dissimile, è detto eteroconte.

Radici flagellari nelle alghe:

Le flagelle sono le sottilissime emergenze ialine del citoplasma. Comunemente c’è un singolo granulo alla base di ogni flagello (Fig. 3.15A), il blefaroplasto o corpo basale. Se la cellula algale ha una parete solida, il flagello emerge attraverso un poro.

Ogni flagello ha un sottile filamento centrale o assiale, l’assonema. L’assonema è circondato da una membrana citoplasmatica o guaina formata da un’estensione della membrana cellulare o plasmatica. La guaina termina poco prima dell’apice del flagello. La porzione apicale nuda dell’assonema è chiamata terminale.

In sezione trasversale, il flagello (Fig. 3.15B) mostra due fibrille singole centrali circondate da nove fibrille doppie periferiche. Ogni fibrilla è coperta da una membrana e le due centrali sono ulteriormente coperte da un’ulteriore membrana.