In dit artikel zullen we de celstructuren in algen bespreken met behulp van diagrammen.

I. Celwand:

De celwand van de meeste algen is cellulosehoudend. Hij bevat ook hemicellulose, slijmstof, pectine en andere stoffen zoals alginezuur, fucoidine, fucine, calciumcarbonaat, silica enz. in verschillende combinaties in verschillende groepen van algen. Elektronenmicroscopisch onderzoek toont aan dat de cellulosewand bestaat uit cellulose microfibrillen van verschillende dikte die verschillend georiënteerd blijven in een korrelige matrix.

De celwand van diatomeeën is gesiliconiseerd en vertoont karakteristieke secundaire structuren. Bij Cyanophyceae bestaat de celwand uit mucopeptide dat hoofdzakelijk bestaat uit een peptide van enkele aminozuren die covalent gebonden zijn aan aminosuikers, glucosamine en muraminezuur.

Dit mucopeptide-complex is ook aanwezig in de celwand van bacteriën. Een echte celwand ontbreekt bij bepaalde algen zoals Gymnodinium en Pyramimonas. In plaats daarvan bezitten zij een grensmembraan dat pellikel wordt genoemd.

II. De Protoplast:

De protoplasmatische inhoud van een cel wordt protoplast genoemd. De eukaryote algenprotoplast is omgeven door een lipoproteïnerijke buitengrens, celmembraan genoemd, en bestaat uit een of meer gewoonlijk bol- of ellipsvormige kernen en cytoplasma.

Het celmembraan is opgebouwd uit lipiden en eiwitten en is net als alle andere biologische membraansystemen vloeibaar mozaïek van aard. Het is zeer dun en elastisch en selectief doorlaatbaar. Het regelt de doorgang van materialen in en uit de cellen.

In alle eukaryote algen (Chlorophyceae enz.), is de kern een goed georganiseerd bolvormig of elliptisch lichaam. Hij blijft omgeven door een duidelijk kernmembraan. De binnenzijde wordt ingenomen door een chromatine-reticulum, ingebed in een matrix die karyolymfe wordt genoemd. Het kernmembraan is dubbel gelaagd. Het buitenste membraan is doorlopend met het endoplasmatisch reticulum.

Elke kern bevat een of meer nucleoli of endosomen. Het aantal nucleoli varieert bij verschillende algen. Het kunnen er één, twee of meer zijn. De chromosomen kunnen een gelokaliseerd of verspreid centromeer hebben. Het aantal chromosomen varieert van soort tot soort – het laagste aantal is n=2 (bv. Porphyra linearis), terwijl het hoogste n=592 is (Netrium digitali).

In eukaryote algencellen zijn er membraangebonden celorganellen zoals chloroplasten, mitochondriai, golgi-apparaat, endoplasmatisch reticulum en, in sommige gevallen, oogvlek of stigma.

In prokaryotische algencellen (Cyanofyceeën) is de kern niet door een membraan begrensd. In plaats daarvan is de protoplast gedifferentieerd in het buitenste perifere chromoplasma dat fotosynthetische pigmenten bevat en een binnenste kleurloos centroplasma waar het genetisch materiaal zich niet binnen de membraangebonden kern bevindt en de DNA-strengen zich niet combineren met histonen om chromosomen te vormen.

Dus vertegenwoordigt het centroplasma de beginnende kern bij Cyanophyceae. De kern in Dinophyceae is ook niet echt eukaryotisch, hoewel hij membraangebonden is, maar chromosomen en mitotisch apparaat zijn afwezig. Het cytoplasma van de algencel is verdeeld in celorganellen en cytosol.

1. De Chloroplast:

Chloroplasten zijn het zeer prominente kenmerk van algencellen. Zij dragen de fotosynthetische pigmenten. Het is een dubbel-membraanstructuur.

Verschillende vormen van chloroplasten zijn bekend bij verschillende soorten algen, waarvan er gewoonlijk acht hoofdtypen worden onderscheiden: komvormig (bv. Chlamydomonas en Volvox), schijfvormig (bv. Chara, Vaucheria en centrische diatomeeën), pariëtaal (bv, Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodofyceae, vele Chrysophyceae en geveerde diatomeeën), gordelvormig of C-vormig (b.v. Ulothrix), spiraalvormig (b.v. Spirogyra), netvormig (b.v. Oedogonium, Hydrodictyon en Cladophora), stellate (b.v. Zygnema), en geribd (b.v. Volvocales). De basisstructuur van de chloroplast is vrijwel gelijk in het gehele plantenrijk.

Er zijn drie belangrijke structurele regio’s in de chloroplast:

1. Een omhulsel bestaande uit twee membranen met een ingesloten ruimte.

2. Het beweeglijke stroma dat de oplosbare enzymen bevat voor metabolisme, eiwitsynthese en zetmeelopslag, en

3. De sterk georganiseerde inwendige lamellaire membranen die pigmenten bevatten en betrokken zijn bij energie-opvang en -transductie.

Het inwendige lamellaire systeem vormt schijven die op elkaar gestapeld zijn als stapels munten om grana te vormen. Elke schijf is een zakje of blaasje en wordt thylakoïde genoemd. Elke thylakoïde omsluit een interthylakoïde ruimte.

Het thylakoïde systeem vormt een enkele, complexe holte, van de stroma gescheiden door het thylakoïde membraan. In de thylakoïdmembranen zijn pigmentsystemen en elektronendragers ingebouwd, die de lichtfase van de fotosynthese uitvoeren.

In Cyanophyceae, zijn de thylakoïden niet ingesloten in membraan gebonden groepen om chloroplasten te vormen, in plaats daarvan liggen zij vrij in het cytoplasma. De thylakoïden zijn de plaats van chlorofyl a, en de accessoire pigmenten komen ook op hun oppervlak voor in de vorm van kleine blaasjes die de phycobilisomes worden genoemd.

a. Pigmentatie:

De pigmenten die voor de eigenlijke kleur van het thallus zorgen, zijn van verschillende types:

i. Chlorofyllen:

Er zijn vijf soorten chlorofylen die in algen worden aangetroffen, Chi a, b, c, d, en e. Daarvan is chlorofyl a aanwezig in alle groepen algen. Chlorofyl b wordt alleen aangetroffen in Chlorophyceae, Chlorofyl c in Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae en Chrysophyceae, Chlorofyl d in sommige rode algen, en Chlorofyl e in bepaalde Xanthophyceae.

ii. Caroteinoïden:

Carotenen en xanthofylen vormen samen de carotenoïden. Het zijn bijkomende fotosynthetische pigmenten.

Vijf soorten carotenen worden in algen gevonden: α-caroteen in Chlorophyceae, Cryptophyceae en Rhodophyceae; β-caroteen in alle algengroepen, behalve Cryptophyceae; c-caroteen in Chlorophyceae; e- caroteen in Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae en Cyanophyceae en flavaceen in. leden van Cyanophyceae.

iii. Xanthofylen:

Verschillende soorten xanthofylen worden in algen gevonden. Daarvan worden luteïne, violaxanthine en neoxanthine aangetroffen bij de leden van de Chlorophyceae en Phaeophyceae. Fucoxanthine is het voornaamste xanthofylpigment in Phaeophyceae en Bacillariophyceae, terwijl myxoxanthophyll, myxoxanthine en oscilloxan- dun alleen worden aangetroffen in Cyanophyceae.

iv. Fycobilinen:

Phycobilinen zijn wateroplosbare lineaire tetr’apyrrolen. Het zijn biliproteïnen met een rode (fycoerythrine) of blauwe (fycocyanine) kleur. Zij komen alleen voor bij Rhodophyceae en Cyanophyceae. Zij fungeren als accessoire pigmenten door de lichtenergie te absorberen en door te geven aan het reactiecentrum.

b. Pyrenoïden:

Pyrenoïden zijn eiwitachtige lichamen die aanwezig zijn in chloroplasten of chromatoforen – het eigenlijke kenmerk van chloroplasten van algen. Zij worden gewoonlijk in verband gebracht met de synthese en de opslag van zetmeel. In Bacillariophyceae hopen zij zich op met lipiden. Het aantal pyrenoïden kan één (bv. Chlamydomonas) of meer dan één (bv. Oedogonium) per chromatofoor zijn.

2. Mitochondriën:

Mitochondriën worden in alle algencellen aangetroffen, behalve in Cyanophyceae. Elk mitochondrion is omgeven door een dubbel membraanomhulsel. Het binnenste membraan van plantaardige mitochondriën omsluit een waterige matrix van oplosmiddelen, oplosbare enzymen en de mitochondriale glucose.

Het binnenmembraan is groter dan het buitenmembraan en ondergaat invaginatie waarbij zakvormige cristae van variabele vorm en aantal ontstaan – gewoonlijk met een smalle hals. Het gehele mitochondrion is weer omgeven door een buitenmembraan dat dicht tegen het binnenmembraan aanligt, waardoor een intermembraanruimte overblijft die doorloopt met de intercristale ruimte.

De matrix is fijnkorrelig en sterk eiwitachtig. Het organel is semiautonoom van aard, want het bevat een cirkelvormig DNA en eigen ribosomen, met behulp waarvan het een deel van zijn eiwitten kan synthetiseren. Er is gewoonlijk meer dan één mitochondrion per cel, maar bij Micromonas (Chlorophyceae) bevat elke cel slechts één mitochondrion

In de cellen van blauwalgen ontbreken mitochondriën. Het cytoplasmatische membraan is de plaats van de biochemische functies die normaal geassocieerd worden met de goed gedefinieerde membraneuze organellen in eukaryote cellen. Evenals bij bacteriën invagineert het celmembraan om een structuur te vormen die meso-soom wordt genoemd en waar de ademhalingsenzymen zijn gelokaliseerd.

3. Endoplasmatisch Reticulum (ER):

Elektronenmicroscopisch onderzoek wijst uit dat de algencellen een uitgebreid membraannetwerk van onderling verbonden tubuli en cisternae (afgeplatte zak) bevatten, dat het endoplasmatisch reticulum wordt genoemd. De ER-membranen doorkruisen het gehele cytoplasma.

Het reticulum bestaat uit onderling verbonden parallelle cisternae die geassocieerd zijn met ribosomen, vastgehecht aan de cytoplasmatische zijde van het membraan. Deze vorm van ER staat bekend als ruw endoplasmatisch reticulum (RER) en is een belangrijke plaats van eiwitsynthese. De ER-membranen daarentegen, die geen ribosoom dragen, worden glad endoplasmatisch reticulum (SER) genoemd.

4. Dictyosomen of Golgi-apparaat:

Dictyosomen of Golgi-lichaampjes worden in alle algencellen aangetroffen, behalve in blauwalgen, en kunnen onder de elektronenmicroscoop worden gezien. Het Golgi-apparaat is een onderdeel van het endomembraansysteem van de cel en lijkt te fungeren als een intermediair tussen het endoplasmatisch reticulum en het plasmamembraan.

Golgi-lichaampjes kunnen worden gevonden in de buurt van de kern (b.v. Chlamydomonas), in de buurt van plastiden (b.v. diatomeeën en Bulbochaete), of ze kunnen overal in de cel worden gevonden. Golgi-lichaampjes zijn samengesteld uit 2-20 platte blaasjes die in stapels zijn gerangschikt.

Elke stapel wordt dictyosoom genoemd. Alle dictyosomen samen vormen het Golgi-apparaat. Het functioneert in de verpakking van materialen voor uitvoer naar de buitenkant van de cel. Het is ook verantwoordelijk voor de vorming van nieuw plasmamembraan ter ondersteuning van de groei of ter vervanging van het verloren membraan.

5. Oogvlek of Stigma:

De beweeglijke vegetatieve en reproductieve cellen van algen hebben een gepigmenteerde vlek in het voorste, middelste of achterste deel van de cel, bekend als oogvlek of stigma (Fig. 3.12). Deze is direct of indirect betrokken bij de lichtwaarneming. De stempel bevindt zich gewoonlijk binnen de thylakoïden die in de lengterichting door de oogvlek lopen, tussen twee rijen korrels in.

6. Vacuolen:

Bijna alle algencellen, behalve de leden van de Cyanophyceae, bezitten een of meer vacuolen. Elke vacuole is begrensd door een apart membraan, tonoplast genaamd.

Drie soorten vacuolen worden aangetroffen bij beweeglijke vormen:

(i) Eenvoudige vacuole:

Ze zijn zeer klein van omvang en vertonen periodieke samentrekking en uitzetting. Ze worden ook wel contractiele vacuolen genoemd. Zij werpen de metabolische afvalstoffen van de cellen uit. Zij regelen ook het watergehalte van de cel door het teveel aan water met korte tussenpozen af te voeren. Ze hebben dus een secretorische functie.

(ii) Complexe Vacuole:

Dit is het kenmerk van Dinophyceae en Euglenophyceae. Hij bestaat uit een buisvormige cytofarynx, een groot reservoir en een groep vacuolen van verschillende grootte. De vacuolen vervullen de functie van osmoregulatie binnen de cel. Soms slaan de vacuolen ook reservevoedselstoffen op, zoals laminarine en chrysolaminine.

(iii) Gas Vacuoles:

In de cellen van de leden van Cyanophyceae zijn er gas bevattende holten die voorkomen als stapels kleine doorzichtige cilinders van uniforme diameter. Hun wanden zijn vrij doorlaatbaar voor gassen. De gasvacuolen geven drijfvermogen aan de planktonische vormen en dienen tevens als beschermend scherm tegen invallend fel licht.

7. Flagella:

Motiele vegetatieve of reproductieve cellen zijn aanwezig in alle groepen algen, behalve Cyanophyceae en Rtiodophyceae. De beweging komt tot stand door de kloppende werking van kleine filiforme of draadvormige protoplasmatische aanhangsels, flagellen genaamd. Zij variëren in aantal, lengte, positie en aan- of afwezigheid van haren in verschillende aantallen. Het aantal varieert van één tot vier of veel.

Ze zijn hoofdzakelijk van twee types:

1. Whiplash of Acronematic:

dit zijn onbehaarde gladde-.flagella (Fig. 3.13A, Fig. 3.14A), en

2. Tinsel of Pleuronematic:

Zij hebben een of meer rijen zijdelingse fijne filamenteuze haren, bekend als mastigonemes of flimmers

Zij worden verder gecategoriseerd in:

a. Pantonematisch. Waarbij de mastigonemen in twee tegenover elkaar liggende rijen zijn gerangschikt (Fig. 3.13B).

b. Pantoacronematisch. Pantonematisch flagellum met een eindfibril wordt pantoacronematisch genoemd (Fig. 3.13C).

c. Stichonematisch. Het heeft eenzijdige mastigonemen (Fig. 3.13D).

Als het aantal flagellen per cel meer dan één en identiek is, heet het isokont en als het niet identiek is, heet het heterokont.

Flagellar Roots in Algae:

Flagella zijn de uiterst fijne, hyaliene uitstulpingen van cytoplasma. Gewoonlijk is er een enkele korrel aan de basis van elk flagellum (Fig. 3.15A), de blepharoplast of het basale lichaam. Als de algencel een stevige wand heeft, komt het flagellum door een porie naar buiten.

Elk flagellum heeft een centraal of axiaal dun filament, het axoneme. Het axonem is omgeven door een cytoplasmatisch membraan of schede, gevormd door een verlengstuk van het cel- of plasmamembraan. De schede eindigt net voor de apex van de flagellen. Het apicale naakte deel van het axonoom wordt eindstuk genoemd.

In dwarsdoorsnede vertoont het flagellum (Fig. 3.15B) twee centrale singlet fibrillen omgeven door negen perifere doublet fibrillen. Elke fibril is bedekt met een membraan en de twee centrale fibrillen zijn verder bedekt met een extra membraan.