I den här artikeln kommer vi att diskutera cellstrukturer i alger med hjälp av diagram.

I. Cellvägg:

Cellväggen hos de flesta alger är cellulosahaltig. Den innehåller också hemicellulosa, slem, pektin och andra ämnen som alginsyra, fucoidin, fucin, kalciumkarbonat, kiseldioxid etc. i olika kombinationer i olika grupper av alger. Elektronmikroskopiska studier visar att cellulosaväggen består av cellulosamikrofibriller av varierande tjocklek som förblir olika orienterade i en granulär matris.

Diatomernas cellvägg är silikifierad och uppvisar karakteristiska sekundära strukturer. Hos Cyanophyceae består cellväggen av mucopeptid som huvudsakligen består av en peptid med få aminosyror som är kovalent bundna till aminosocker, glukosamin och muraminsyra.

Detta muco-komplex finns också i cellväggen hos bakterier. En riktig cellvägg saknas i vissa alger som Gymnodinium och Pyramimonas. Istället har de ett gränsmembran som kallas pellicle.

II. Protoplasten:

Det protoplasmatiska innehållet i en cell kallas protoplast. Den eukaryota algprotoplasten är omgiven av en lipoproteinhaltig yttre gräns, som kallas cellmembran, och består av en eller flera vanligtvis sfäriska eller ellipsoida kärnor och cytoplasma.

Cellmembranet består av lipid och protein och är flytande mosaikartat till sin natur som alla andra biologiska membransystem. Det är mycket tunt och elastiskt och selektivt genomsläppligt. Det kontrollerar passagen av material in och ut ur cellerna.

I alla eukaryota alger (Chlorophyceae etc.) är kärnan en välorganiserad sfärisk eller elliptisk kropp. Den förblir omgiven av ett tydligt kärnmembran. Den inre sidan upptas av ett kromatinretikulum inbäddat i en matris som kallas karyolymf. Kärnmembranet är dubbelskiktat. Det yttre membranet är kontinuerligt med det endoplasmatiska retikulumet.

Varje kärna innehåller ett eller flera nukleoler eller endosomer. Antalet nukleoler varierar hos olika alger. Det kan vara en, två eller fler. Kromosomerna kan ha en lokaliserad eller diffus centromer. Antalet kromosomer varierar från art till art. Det lägsta antalet är n=2 (t.ex. Porphyra linearis), medan det högsta är n=592 (Netrium digitali).

I eukaryota algceller finns membranbundna cellorganeller som kloroplaster, mitokondrier, golgiapparat, endoplasmatiskt retikulum och, i vissa fall, ögonfläck eller stigma.

I prokaryotiska algceller (Cyanophycean-medlemmar) är kärnan inte avgränsad av något membran. Istället differentieras protoplasten i en yttre perifer kromoplasma som innehåller fotosyntetiska pigment och en inre färglös centroplasma där det genetiska materialet inte finns inom den membranbundna kärnan och där DNA-strängarna inte kombineras med histoner för att bilda kromosomer.

Därmed representerar centroplasman den begynnande kärnan hos Cyanophyceae. Kärnan i Dinophyceae är inte heller riktigt eukaryotisk, även om den är membranbunden, men kromosomer och mitotisk apparat saknas. Algcellens cytoplasma är uppdelad i cellorganeller och cytosol.

1. Kloroplasten:

Kloroplasten är det mycket framträdande kännetecknet för algceller. De bär på de fotosyntetiska pigmenten. Det är en struktur med dubbla membran.

Flera olika former av kloroplaster är kända för att förekomma i olika typer av alger, varav åtta huvudtyper brukar erkännas: skålformade (t.ex. Chlamydomonas och Volvox), skivformade (t.ex. Chara, Vaucheria och centrerade kiselalger), parietala (t.ex, Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo- phyceae, många Chrysophyceae och pinnade kiselalger), bältesformade eller C-formade (t.ex. Ulothrix), spiralformade (t.ex. Spirogyra), retikulerade (t.ex. Oedogonium, Hydrodictyon och Cladophora), stjälkformade (t.ex. Zygnema) och räfflade (t.ex. Volvocales). Kloroplastens grundstruktur är nästan likadan i hela växtriket.

Det finns tre huvudsakliga strukturella regioner i kloroplasten:

1. Ett hölje som består av två membran med ett inneslutet utrymme.

2. Det rörliga stroma som innehåller de lösliga enzymerna för metabolism, proteinsyntes och stärkelselagring, och

3. De högt organiserade inre lamellära membranen som innehåller pigment och som är involverade i energifångst och energiöverföring.

Det inre lamellära systemet bildar skivor som staplas ihop likt högar av mynt för att bilda grana. Varje skiva är en säck eller vesikel och kallas thylakoid. Varje thylakoid omsluter ett interthylakoidrum.

Tylakoidsystemet utgör ett enda, komplext hålrum som skiljs från stroma av thylakoidmembranet. Inbyggt i thylakoidmembranen finns pigmentsystem och elektronbärare som utför fotosyntesens ljusfas.

I Cyanophyceae är thylakoiderna inte inneslutna i membranbundna grupper för att bilda kloroplaster, utan de ligger fritt i cytoplasman. Thylakoiderna är platsen för klorofyll a, och de accessoriska pigmenten förekommer också på deras yta i form av små vesiklar som kallas phycobilisomer.

a. Pigmentering:

De pigment som ger själva färgen på thallus är av olika slag:

i. Klorofyller:

Det finns fem typer av klorofyller i alger, Chi a, b, c, d och e. Av dem finns klorofyll a i alla grupper av alger. Klorofyll b finns endast hos Chlorophyceae, klorofyll c hos Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae och Chrysophyceae, klorofyll d hos vissa rödalger och klorofyll e hos vissa Xanthophyceae.

ii. Caroteinoider:

Carotener och xantofyller utgör tillsammans karotenoiderna. De är accessoriska fotosyntetiska pigment.

Fem typer av karotener finns i alger: α-karoten i Chlorophyceae, Cryptophyceae och Rhodophyceae; β-karoten i alla alggrupper utom Cryptophyceae; c-karoten i Chlorophyceae; e-karoten i Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae och Cyanophyceae och flavacen i. medlemmar av Cyanophyceae.

iii. Xantofyller:

Det finns flera typer av xantofyller i alger. Av dem finns lutein, violaxanthin och neoxanthin hos medlemmarna av Chlorophyceae och Phaeophyceae. Fucoxanthin är det viktigaste xantofyllpigmentet i Phaeophyceae och Bacillariophyceae, medan myxoxantofyll, myxoxanthin och oscilloxanthin endast finns i Cyanophyceae.

iv. Fykobiliner:

Phycobiliner är vattenlösliga linjära tetr’apyrroler. De är biliproteiner med antingen röd (fykoerythrin) eller blå (fykocyanin) färg. De finns endast hos Rhodophyceae och Cyanophyceae. De fungerar som tillbehörspigment genom att absorbera och överföra ljusenergi till reaktionscentrumet.

b. Pyrenoider:

Pyrenoider är proteinkroppar som finns i kloroplaster eller kromatophorer – själva kännetecknet för algernas kloroplaster. De är vanligtvis förknippade med syntesen och lagringen av stärkelse. Hos Bacillariophyceae ackumulerar de lipid. Antalet pyrenoider kan vara en (t.ex. Chlamydomonas) eller fler än en (t.ex. Oedogonium) per kromatofor.

2. Mitokondrier:

Mitokondrier finns i alla algceller utom Cyanophyceae. Varje mitokondrion är omgiven av ett dubbelt membranhölje. Det inre membranet i växternas mitokondrier omsluter en vattenmatris med lösningsmedel, lösliga enzymer och mitokondriernas glukos.

Det inre membranet är större än det yttre membranet och genomgår en invagination som ger upphov till säckliknande cristae av varierande form och antal – vanligtvis med en smal hals. Hela mitokondrien är återigen omgiven av ett yttre membran som ligger nära det inre och lämnar ett intermembranutrymme som är kontinuerligt med interkristallutrymmet.

Matrisen är finkornig och mycket proteinhaltig. Organellen är semiautonom till sin natur eftersom den innehåller ett cirkulärt DNA och egna ribosomer, med vars hjälp den kan syntetisera en del av sina proteiner. Det finns vanligtvis mer än en mitokondrion per cell, men hos Micromonas (Chlorophyceae) innehåller varje cell en enda mitokondrion

Cellerna hos blågrönalger saknar mitokondrier. Cytoplasmamembranet är platsen för biokemiska funktioner som normalt är förknippade med de väldefinierade membranorganellerna i eukaryota celler. I likhet med bakterier invagineras cellmembranet för att bilda en struktur som kallas meso-som där de respiratoriska enzymerna är lokaliserade.

3. Endoplasmatiskt retikulum (ER):

Elektronmikroskopiska studier visar att algcellerna innehåller ett omfattande membrannätverk av sammankopplade tuber och cisterner (tillplattad säck), som kallas det endoplasmatiska retikulumet. ER-membranen genomkorsar hela cytoplasman.

Retikulumet består av sammankopplade parallella cisterner som är förknippade med ribosomer och som är fästa vid membranets cytoplasmatiska sida. Denna form av ER är känd som rough endoplasmic reticulum (RER) som är en viktig plats för proteinsyntes. De ER-membran som inte har någon ribosom kallas däremot för glatt endoplasmatiskt retikulum (SER).

4. Dictyosomer eller Golgiapparaten:

Dictyosomer eller Golgi-apparater finns i alla algceller utom blågrönalger och kan ses i elektronmikroskopet. Golgiapparaten är en komponent i cellens endomembransystem och verkar fungera som ett mellanled mellan endoplasmatiskt retikulum och plasmamembran.

Golgikroppar kan finnas i området kring kärnan (t.ex. Chlamydomonas), i närheten av plastider (t.ex. diatomé och Bulbochaete), eller så kan den finnas var som helst i cellen. Golgikropparna består av 2-20 platta vesiklar som är ordnade i staplar.

Varje stapel kallas dictyosom. Alla diktyosomer bildar tillsammans Golgiapparaten. Den fungerar vid paketering av material för export till cellens utsida. Den är också ansvarig för bildandet av nya plasmamembran för att stödja tillväxt eller för att ersätta det förlorade.

5. Ögonfläck eller stigma:

De rörliga vegetativa och reproduktiva cellerna hos alger har en pigmenterad fläck i den främre, mellersta eller bakre delen av cellen, som kallas ögonfläck eller stigma (fig. 3.12). Den är direkt eller indirekt involverad i ljusuppfattningen. Stigmatiken finns vanligen inom thylakoiderna som löper i längsled genom ögonfläcken mellan två rader av granuler.

6. Vacuoler:

Nästan alla algceller, utom medlemmarna i Cyanophyceae, har en eller flera vakuoler. Varje vakuol är avgränsad av ett distinkt membran som kallas tonoplast.

Tre typer av vakuoler finns i rörliga former:

(i) Enkel vacuole:

De är mycket små i storlek och uppvisar periodisk sammandragning och expansion. De kallas också kontraktila vakuoler. De kastar ut cellernas metaboliska avfall. De reglerar också cellens vatteninnehåll genom att släppa ut överskottsmängden med korta intervall. De har alltså en sekretorisk funktion.

(ii) Komplex vakuole:

Detta är utmärkande för Dinophyceae och Euglenophyceae. Den består av ett rörliknande cytopharynx, en stor reservoar och en grupp vakuoler av varierande storlek. Vakuolerna utför funktionen för osmoreglering inuti cellen. Ibland lagrar vakuolerna också reservnäringsämnen som laminarin och krysolaminarin.

(iii) Gasvakuoler:

I cellerna hos medlemmarna av Cyanophyceae finns gasinnehållande håligheter som förekommer som staplar av små genomskinliga cylindrar med enhetlig diameter. Deras väggar är fritt genomsläppliga för gaser. Gasvakuolerna ger flytkraft åt planktonformerna och fungerar också som skyddande skärmar mot inkommande starkt ljus.

7. Flageller:

Motilerande vegetativa eller reproduktiva celler finns i alla grupper av alger utom Cyanophyceae och Rtiodophyceae. Rörelsen åstadkoms genom slagverkan av små filformiga eller trådliknande protoplasmatiska bihang, som kallas flageller. De varierar i antal, längd, position och närvaro eller avsaknad av hårstrån i olika antal. Antalet varierar från en till fyra eller många.

De är huvudsakligen av två typer:

1. Whiplash eller akronematiska:

Dessa är hårlösa flageller med slät yta (fig. 3.13A, fig. 3.14A), och

2. Tinsel eller Pleuronematic:

De har en eller flera rader av laterala fina filamentösa hår som kallas mastigonemes eller flimmers

De kategoriseras vidare i:

a. Pantonematiska. Där mastigonemerna är ordnade i två motsatta rader (fig. 3.13B).

b. Pantoacronematic. Pantonematisk flagell med en terminal fibril kallas pantoakronematisk (fig. 3.13C).

c. Stichonematic. Den har ensidiga mastigonemes (fig. 3.13D).

Om antalet flageller per cell är fler än ett och identiska kallas den isokont och när de är olikartade kallas den heterokont.

Flagellära rötter i alger:

Flageller är den extremt fina, hyalina uppkomsten av cytoplasma. Vanligtvis finns det en enda granula vid basen av varje flagell (fig. 3.15A), blefaroplasten eller basalkroppen. Om algcellen har en fast vägg kommer flagellen ut genom en por.

Varje flagell har en central eller axial tunn tråd, axonemet. Axonemet är omgivet av ett cytoplasmiskt membran eller hölje som bildas av en förlängning av cell- eller plasmamembranet. Höljet slutar strax före flagellans spets. Den nakna apikala delen av axonemet kallas ändstycke.

I tvärsnitt visar flagellen (fig. 3.15B) två centrala singletfibriller omgivna av nio perifera doubletfibriller. Varje fibril är täckt av ett membran och de två centrala fibrilerna är ytterligare täckta av ytterligare ett membran.