W tym artykule omówimy struktury komórkowe w glonach z pomocą diagramów.

I. Ściana komórkowa:

Ściana komórkowa większości glonów jest celulozowa. Zawiera również hemicelulozę, śluzy, pektyny i inne substancje, takie jak kwas alginowy, fukoidyna, fucyna, węglan wapnia, krzemionka itp. w różnych kombinacjach w różnych grupach glonów. Badania mikroskopii elektronowej ujawniają, że ściana celulozowa składa się z mikrofibryli celulozowych o różnej grubości, które pozostają różnie zorientowane w ziarnistej matrycy.

Ściana komórkowa okrzemek jest silikowana i wykazuje charakterystyczne struktury wtórne. U Cyanophyceae ściana komórkowa jest zbudowana z mukopeptydu składającego się głównie z peptydu kilku aminokwasów połączonych kowalencyjnie z aminocukrami, glukozaminą i kwasem muraminowym.

Ten kompleks śluzu jest również obecny w ścianie komórkowej bakterii. Prawdziwa ściana komórkowa jest nieobecny w niektórych glonów, takich jak Gymnodinium i Pyramimonas. Zamiast tego posiadają one błonę graniczną zwaną pelliką.

II. Protoplast:

Protoplazmatyczna zawartość komórki nazywana jest protoplastem. Protoplast glonów eukariotycznych jest otoczony lipoproteinową granicą zewnętrzną, zwaną błoną komórkową, i składa się z jednego lub więcej zwykle kulistych lub elipsoidalnych jąder i cytoplazmy.

Błona komórkowa składa się z lipidów i białek i jest płynna mozaikowa w naturze jak wszystkie inne biologiczne systemy membranowe. Jest bardzo cienka i elastyczna oraz selektywnie przepuszczalna. To kontroluje przejście materiałów w i z komórek.

We wszystkich glonach eukariotycznych (Chlorophyceae itd.), jądro jest dobrze zorganizowanym kulistym lub eliptycznym ciałem. Pozostaje ono otoczone wyraźną błoną jądrową. Wewnętrzną stronę zajmuje retikulum chromatynowe osadzone w macierzy zwanej kariolimfą. Błona jądrowa jest dwuwarstwowa. Błona zewnętrzna jest ciągła z retikulum endoplazmatycznym.

Każde jądro zawiera jedno lub więcej nukleoli lub endosomów. Liczba nukleoli jest różna u różnych glonów. Może to być jeden, dwa lub więcej. Chromosomy mogą mieć zlokalizowany lub rozproszony centromer. Liczba chromosomów różni się w zależności od gatunku – najniższa liczba to n=2 (np. Porphyra linearis), a najwyższa to n=592 (Netrium digitali).

W komórce eukariotycznej glonów występują organelle komórkowe związane błoną, takie jak chloroplasty, mitochondria, aparat Golgiego, retikulum endoplazmatyczne, a w niektórych przypadkach plamka oczna lub znamię.

W prokariotycznych komórek glonów (członków Cyanophycean), jądro nie jest związany przez jakąkolwiek błonę. Zamiast tego protoplast jest zróżnicowany na zewnętrzną peryferyjną chromoplazmę zawierającą pigmenty fotosyntetyczne i wewnętrzną bezbarwną centroplazmę, w której materiał genetyczny nie znajduje się w jądrze związanym błoną, a nici DNA nie łączą się z histonami w celu utworzenia chromosomów.

Tak więc centroplazma stanowi zaczątek jądra u Cyanophyceae. Jądro u Dinophyceae również nie jest prawdziwie eukariotyczne, chociaż jest związane z błoną, ale chromosomy i aparaty mitotyczne są nieobecne. Cytoplazma komórki glonów dzieli się na organelle komórkowe i cytozol.

1. Chloroplast:

Chloroplasty są bardzo wyróżniającą się cechą komórek glonów. Niosą one pigmenty fotosyntetyczne. Jest to struktura dwumembranowa.

Wiemy, że różne formy chloroplastów występują w różnych typach glonów, z których osiem głównych typów jest zwykle uznawanych : miseczkowaty (np., Chlamydomonas i Volvox), dyskoidalny (np., Chara, Vaucheria i okrzemki centryczne), ciemieniowy (np.., Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo- phyceae, wiele Chrysophyceae i okrzemek pierzastych), pasiasty lub C-kształtny (np. Ulothrix), spiralny (np. Spirogyra), siateczkowaty (np. Oedogonium, Hydrodictyon i Cladophora), gwiaździsty (np. Zygnema) i prążkowany (np. Volvocales). Podstawowa struktura chloroplastu jest prawie podobna w całym królestwie roślin.

W chloroplaście występują trzy główne regiony strukturalne:

1. Otoczka składająca się z dwóch membran z zamkniętą przestrzenią.

2. ruchomy zrąb zawierający rozpuszczalne enzymy metabolizmu, syntezy białek i magazynowania skrobi, oraz

3. wysoko zorganizowane wewnętrzne błony płytkowe zawierające pigmenty i zaangażowane w wychwytywanie i przenoszenie energii.

Wewnętrzny system lamelarny tworzy dyski, które są ułożone razem jak stosy monet, aby utworzyć grana. Każdy krążek jest worek lub pęcherzyk i określane jako thylakoid. Każdy tylakoid zamyka przestrzeń międzytylakoidalną.

System tylakoidów stanowi pojedynczą, złożoną jamę, oddzieloną od zrębu błoną tylakoidalną. W błony tylakoidów wbudowane są systemy pigmentów i nośniki elektronów, które realizują fazę świetlną fotosyntezy.

W Cyanophyceae, tylakoidy nie są zamknięte w grupach związanych błoną w celu utworzenia chloroplastów, zamiast tego leżą swobodnie w cytoplazmie. Tylakoidy są miejscem występowania chlorofilu a, a pigmenty pomocnicze występują również na ich powierzchni w postaci małych pęcherzyków zwanych phycobilisomes.

a. Pigmentacja:

Pigmenty, które zapewniają rzeczywistą barwę thallusa są różnego typu:

i. Chlorofile:

W algach występuje pięć rodzajów chlorofili, Chi a, b, c, d, i e. Spośród nich chlorofil a występuje we wszystkich grupach alg. Chlorofil b występuje tylko w Chlorophyceae, chlorofil c w Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae i Chrysophyceae, chlorofil d w niektórych czerwonych alg, a chlorofil e w niektórych Xanthophyceae.

ii. Karoteinoidy:

Karoteny i ksantofile stanowią razem karotenoidy. Są one pomocniczymi pigmentami fotosyntetycznymi.

Pięć rodzajów karotenów występuje w glonach: α-karoten w Chlorophyceae, Cryptophyceae i Rhodophyceae; β-karoten we wszystkich grupach glonów, z wyjątkiem Cryptophyceae; c-karoten w Chlorophyceae; e-karoten w Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae i Cyanophyceae i flawacen w. członków Cyanophyceae.

iii. Xanthophylls:

W algach występuje kilka rodzajów ksantofili. Z nich luteina, violaxanthin i neoxanthin znajdują się w członków Chlorophyceae i Phaeophyceae. Fukoksantyna jest głównym pigmentem ksantofilu w Phaeophyceae i Bacillariophyceae, podczas gdy myxoxanthophyll, myxoxanthin i oscilloxan- thin występują tylko w Cyanophyceae.

iv. Phycobiliny:

Fikobiliny to rozpuszczalne w wodzie liniowe tetr’apirole. Są to biliproteiny albo czerwony (phycoerythrin) lub niebieski (phycocyanin) w kolorze. Występują tylko u Rhodophyceae i Cyanophyceae. Funkcjonują jako pigmenty pomocnicze, pochłaniając i przenosząc energię świetlną do centrum reakcji.

b. Pyrenoidy:

Pirenoidy to ciała białkowe występujące w chloroplastach lub chromatoforach – bardzo charakterystyczne dla chloroplastów glonów. Są one zwykle związane z syntezą i magazynowaniem skrobi. U Bacillariophyceae gromadzą lipidy. Liczba pyrenoidów może wynosić jeden (np. Chlamydomonas) lub więcej niż jeden (np. Oedogonium) na chromatofor.

2. mitochondria:

Mitochondria występują we wszystkich komórkach glonów z wyjątkiem Cyanophyceae. Każde mitochondrium otoczone jest podwójną otoczką błonową. Wewnętrzna błona mitochondriów roślinnych zawiera wodną matrycę rozpuszczalników, rozpuszczalne enzymy i mitochondrialną glukozę.

Błona wewnętrzna jest większa niż zewnętrzna i ulega inwazji tworząc woreczkowate kryształy o zmiennym kształcie i liczbie – zwykle z wąską szyjką. Całe mitochondrium jest ponownie otoczone przez błonę zewnętrzną leżącą blisko wewnętrznej, pozostawiając przestrzeń międzybłonową, która jest ciągła z przestrzenią międzykrystaliczną.

Matryca jest drobnoziarnista i silnie białkowa. Organelle mają charakter semiautonomiczny, gdyż zawierają kolisty DNA i własne rybosomy, za pomocą których mogą syntetyzować niektóre ze swoich białek. W jednej komórce znajduje się zwykle więcej niż jeden mitochondrion, ale u Micromonas (Chlorophyceae) każda komórka zawiera jeden mitochondrium

Komórki sinic pozbawione są mitochondriów. Błona cytoplazmatyczna jest miejscem funkcji biochemicznych normalnie związanych z dobrze zdefiniowanymi organellami błoniastymi w komórkach eukariotycznych. Podobnie jak u bakterii, błona komórkowa ulega inaginacji, tworząc strukturę zwaną mezosomem, w której zlokalizowane są enzymy oddechowe.

3. retikulum endoplazmatyczne (ER):

Badania pod mikroskopem elektronowym wskazują, że komórki glonów zawierają rozległą sieć błonową wzajemnie połączonych kanalików i cystern (spłaszczonych woreczków), zwaną retikulum endoplazmatycznym. Błony ER przecinają całą cytoplazmę.

Siatkówka składa się z połączonych ze sobą równoległych cystern związanych z rybosomem, przyczepionych do cytoplazmatycznej powierzchni błony. Ta forma ER jest znana jako szorstkie retikulum endoplazmatyczne (RER), które jest głównym miejscem syntezy białek. Przeciwnie, błony ER, które nie zawierają rybosomów, nazywane są gładkim retikulum endoplazmatycznym (SER).

4) Dictyosomy lub Aparat Golgiego:

Diktyosomy lub ciałka Golgiego występują we wszystkich komórkach glonów z wyjątkiem sinic i można je zobaczyć pod mikroskopem elektronowym. Aparat Golgiego jest składnikiem systemu endomembranowego komórki i wydaje się służyć jako element pośredni między retikulum endoplazmatycznym a błoną plazmatyczną.

Ciała Golgiego mogą znajdować się w rejonie jądra (np. u Chlamydomonas), w pobliżu plastydów (np. u okrzemek i Bulbochaete) lub mogą znajdować się w dowolnym miejscu komórki. Ciała Golgiego składają się z 2-20 płaskich pęcherzyków, które są ułożone w stosy.

Każdy stos nazywany jest dictyosomem. Wszystkie dictyosomy wspólnie tworzą aparat Golgiego. Funkcjonuje on w pakowaniu materiałów przeznaczonych do eksportu na zewnątrz komórki. Jest on również odpowiedzialny za tworzenie nowej błony plazmatycznej w celu wspierania wzrostu lub zastąpienia utraconej.

5. Eye-Spot lub Stigma:

Motywne komórki wegetatywne i rozrodcze glonów mają pigmentowane plamki w przedniej, środkowej lub tylnej części komórki, znane jako eye-spot lub stigma (ryc. 3.12). Jest ona bezpośrednio lub pośrednio zaangażowana w percepcję światła. Znamię znajduje się zwykle w obrębie tylakoidów biegnących podłużnie przez plamkę oczną, pomiędzy dwoma rzędami granulek.

6. wakuole:

Prawie wszystkie komórki glonów, z wyjątkiem członków Cyanophyceae, posiadają jedną lub więcej wakuoli. Każda wakuola jest ograniczona przez odrębną błonę zwaną tonoplastem.

Trzy typy wakuoli występują u form ruchliwych:

(i) Wakuola prosta:

Mają one bardzo małe rozmiary i wykazują okresowe kurczenie się i rozszerzanie. Nazywa się je również wakuolami kurczliwymi. Wyrzucają one odpady przemiany materii z komórek. Oni również regulować zawartość wody w komórce przez rozładowanie nadmiar kwoty w krótkim odstępie czasu. Pełnią więc funkcję wydzielniczą.

(ii) Wakuola złożona:

To jest charakterystyka Dinophyceae i Euglenophyceae. Składa się z rurki-jak cytopharynx, duży zbiornik i grupa wakuoli o różnej wielkości. Wakuole pełnią funkcję osmoregulacji wewnątrz komórki. Czasami w wakuolach przechowywane są również zapasowe materiały pokarmowe, takie jak laminaryna i chryzolaminaryna.

(iii) Wakuole gazowe:

W komórkach członków Cyanophyceae znajdują się puste przestrzenie zawierające gaz, występujące jako stosy małych przezroczystych cylindrów o jednolitej średnicy. Ich ścianki są swobodnie przepuszczalne dla gazów. Wakuole gazowe nadają pływalność formom planktonowym, a także służą jako ekrany ochronne przed padającym jasnym światłem.

7) Flagella:

Motylne komórki wegetatywne lub rozrodcze występują we wszystkich grupach glonów z wyjątkiem Cyanophyceae i Rtiodophyceae. Ruch jest osiągnięty przez bicie działania małych włókien lub wątku jak protoplazmatycznych przydatków, zwanych flagelli. Różnią się one w. liczba, długość, położenie i obecność lub brak włosów w różnych numerach. Liczba ta waha się od jednej do czterech lub wielu.

Są one głównie dwóch typów:

1. Whiplash lub Acronematic:

Są to bezwłose gładkie powierzchniowo-.flagelle (ryc. 3.13A, ryc. 3.14A), oraz

2. Tinsel lub Pleuronematic:

posiadają jeden lub więcej rzędów bocznych drobnych nitkowatych włosków zwanych mastigonemami lub flimmerami

Są one dalej sklasyfikowane na:

a. Pantonematyczne. Gdzie mastigonemy są ułożone w dwóch przeciwległych rzędach (rys. 3.13B).

b. Pantoacronematic. Pantonematyczne flagellum z końcowym fibrylem nazywamy pantoacronematycznym (ryc. 3.13C).

c. Stichonematyczne. Ma jednostronne mastigonemy (ryc. 3.13D).

Jeżeli liczba flagelli na komórkę jest większa niż jedna i identyczna, określa się ją jako izokont, a gdy jest niepodobna, określa się ją jako heterokont.

Korzonki flagowe u glonów:

Flagella są to niezwykle drobne, hialinowe wynurzenia cytoplazmy. Często u podstawy każdej flagelli znajduje się pojedyncza granulka (rys. 3.15A), blefaroplast lub ciało podstawowe. Jeśli komórka glonów ma twardą ścianę, flagellum wyłania się przez por.

Każda komórka flagowa ma centralne lub osiowe cienkie włókno, aksonem. Akson otoczony jest błoną cytoplazmatyczną lub osłonką utworzoną przez przedłużenie błony komórkowej lub plazmatycznej. Osłonka kończy się tuż przed wierzchołkiem flagelli. Wierzchołkowa, naga część aksonu nazywana jest końcówką.

W przekroju poprzecznym flagellum (ryc. 3.15B) widoczne są dwie centralne fibryle singletowe otoczone dziewięcioma peryferyjnymi fibrylami dubletowymi. Każdy fibryl jest pokryty błoną, a dwa centralne są dalej pokryte dodatkową błoną.