Курсовая работа: Метаболічні особливості фізіології та біохімії водоростей
У цитоплазмі утвориться велика вакуоля, але в деяких водоростей багато дрібних вакуолею. Нерідко маються пульсуючі вакуолі, переважно в рухливих форм, які мають жгутики. Пульсація таких вакуолею ритмічна. Під час скорочувальних рухів вакуоль видаляє надлишок води і тим самим підвищує сисну силу клітини. Плазмодесми існують тільки в багатоклітинних вольвоксових.
Ядро має звичайна будову; у деяких порядків ядер у клітині багато. Пластиди у всіх водоростей звуться хроматофори (а не хлоропласти), тому що вони можуть містити різні пігменти (у різних видів). Видозмін пластид, аналогічних хромопластам і лейкопластам, у клітках водоростей не спостерігається (крім харовых, у яких маються лейкопласти і хромопласти), форма хроматофорів різноманітна, головним чином пластинчаста; вони містять часто пиреноїди — щільні тільця, що резервують білок. Запасний крохмаль, що відкладається в клітинах, зосереджується переважно в області пиреноїдів. Запасною речовиною часто служить жирна олія.
Розподіл клітин звичайний (мітоз і мейоз), але цитокінез відбувається шляхом діафрагмального утворення перегородки, тобто від периферії до центру.
Зеленим водоростям властиві всі три типи розмноження: вегетативне, безстатеве і статеве, з випаданням у деяких якого-небудь з цих типів. Чергування поколінь іноді виражено чітко, але часто диплоїднйою буває тільки зигота, проростання якої в цьому випадку супроводжується мейозом; слань розвивається, як статеве покоління. В інших видів редукційний розподіл відбувається перед утворенням спор і в дуже рідких перед утворенням гамет. Відповідно до цього гаметофит і спорофіт мають різну довговічність.1
При безстатевому розмноженні зооспорами материнська клітина утворить 4, 8, 16 і т.д. зооспор, постачених жгутиками. Кожна з зооспор, що звільнилися, поплававши якийсь час, утрачає жгутики, осідає і через якийсь час проростає в нову слань. Гамети зелених водоростей також мають жгутики чи війки. Жгутики, прикріплені до особливих тельців — блефаропластам, що є органоидами цитоплазми.
1.2 Класифікація відділу
Зелені водорості розділяють на три класи: рівноджгутикові, сцеплянки та харові. Вони розрізняються по способу статевого розмноження: сцеплянки спеціальних гамет не утворять.
Клас Власне Зелені водорості
Цей клас поділяється на 5 порядків.
Порядок Вольвоксові.
Завдяки джгутикам усі представники цього порядку характеризуються рухливістю в звичайному стані. Відомі одноклітинні я колоніальні форми. Типовою для одноклітинних є хламідомонада, численні види якої в достатку зустрічаються в калюжах і канавах. Клітина її часто має яйцеподібну форму, з ядром і пектиновою оболонкою. На звуженому кінці клітки знаходяться два жгутика, що представляють собою відростки цитоплазми, що проходять крізь оболонку клітки. Великий хроматофор, чашеподібний, повернений увігнутою стороною до ядра. Є маленький червоне "вічко", воно насичено каротином. Функція його маловідома. Крім великої вакуолі, заповненої клітинним соком, є ще маленькі пульсуючі вакуолі.
Розмножуються хламідомонади безстатевим і половим шляхом. Перед розподілом клітина втрачає жгутики, потім поділяються ядро, хроматофор і, нарешті, цитоплазма. Утворяться чотири клітини, зооспори, у яких виникають жгутики. Якийсь час вони оточені оболонкою материнської клітини, а потім вивільняються внаслідок разслизнення загальної оболонки.
Статевий процес у різних видів різний, частіше ізогамний, іноді гетерогамний і в поодиноких випадках согамний. Зигота перед проростанням поступово червоніє внаслідок утворення каротиноїдів, потім проходить редукційний розподіл, у результаті якого виникає четвірка дочірніх гаплоїдних особин.
Прикладом колоніальних вольвоксів являється вольвокс, що живе в прісних стоячих водоймах. Рослина має форму порожньої кулі, заповненого усередині слизом. Поверхня кулі складається з одного шару численних двуджгутиковых клітин, розташованих жгутиками кнаружи. Усі клітини з'єднані плазмодесмами, що відходять від відростків цитоплазми і спрямованих у різні сторони. .Кожна клітка має ядро, чашеподібний хроматофор і червоне вічко. Спостерігається диференціація клітин. Куля рухається в одному напрямку за допомогою більш великих рухових клітин з більш великими червоними вічками. Ці клітки розташовані на передній по руху кулі стороні. На протилежній частині кулі знаходиться невелике число самих великих безжгутиковых клітин, що служать для розмноження. Інша частина кулі складається з дуже численних дрібних живильних клітин.
Клітини починають поділятися в подовжньому напрямку. Клітини, що утворилися, залишаються усередині загальної вихідної материнської оболонки, де вони загинаються. Так якположенняклітин у відношенні полярності їх виходить неправильне відбувається поступове вивертання слані в зворотню сторону і змикається кінцями в кулю. Після цього правильно орієнтувані у відношенні полярності клітин утворять жгутики, і оформлена дочірня куля опускається в слиз порожнини материнської кулі. Через деякий час кожна дочірня куля після зруйнування материнського стає самостійною водоростю. Утворивши декілька дочірних, материнська куля гине.
Статеве розмноження у вольвоксу оогамне. В задній частині перед утворенням оогонію материнська клітина, збільшується в розмірах, потовщує свою оболонку, а протопласт утворює велику безджгутикову яйцеклітину. Антерідій утвориться з іншої материнської клетини, яка багаторазово ділиться, даючи початок подовженим мілким рухливим дводжгутиковим антерозоїдам (сперматозоїдам). Виходячи із антерідія, вони плавають у воді, знаходять оогоній, і будь-який з них проникає до яйцеклітини. Зигота (ооспора) покривається товстою оболонкою. Із зиготи шляхом послідовних розподілів утворюється нова рослина.1
Порядок Протококкові.
Ця група водоростей складається з одноклітинних і колоніальних видів. Слані рухливістю не володіють, і тільки зооспори і гамети їх рухливі. Порядок поєднує 4 родини, з яких ми розглянемо тут представників трьох родин. До родини одноклітинних хлорококкових відноситься хлорококк,, що поселяється в прісноводних басейнах, на вологому ґрунті, на вологих гончарних горщиках, у теплицях у виді зеленого нальоту. Клітини мають сферичну форму, ядро розташовано в середині й оточено чашоподібним хроматофором. Безстатеве розмноження відбувається за допомогою зооспор, статевий процес ізогамний.
До родини сценедестових відносяться одноклітинні і колоніальні види, що розмножуються безжгутиковыми спорами, так званими автоспорами. Статевий процес не встановлений. Автоспоры утворяться усередині материнської клітки по типу зооспор, але жгутики відсутні, тому, вийшовши назовні, вони пасивно переносяться водою.
Хлореллашироко поширена у водоймах, у морях і ґрунтах. Клітини її дрібні, кулясті (до 6 мікронів у діаметрі), енергійно асимілюючі. Культурою цієї водорості займаються в багатьох країнах. В останні роки з'ясувалося можливе значення її як джерела кисню і їжі для космонавтів під час польотів. Хлорелла може давати до 70 м і більш (у залежності від штаму) сухої речовини на 1 м2 площі. Її можна культивувати в пластмасових судинах, перемішуючи шари води в судині. У сухій речовині хлорели встановлене до 50% повноцінних білків, причому в амінокислотному складі їх не вистачає тільки метіоніну. Хлорела містить також досить жирної олії і значна кількість вітаміну В. Є також вітаміни С и К. В умовах азотного голодування хлорела утворює багато жиру. У Японії хлорела широко використовується як домішка в їжу, додаючи їй гарний смак. У їжу вживається біомаса хлорел чи ж спеціальна паста з її. Біотипи (штами) хлорелли сильно відрізняються один від одного вмістом різних речовин, тому ведуться селекційні роботи з хлорелою. Зміст хлорофілу в клітках хлорелли в залежності від штаму і від умов культури може коливатися від 0,01% до 6% (при високому змісті жирної олії). Хлореллу можна культивувати в судинах від поверхні на значну глибину.
Хроматофор і вічко також присутні. Копулюють гамети тільки від різних, гетероталлічних (тобто фізіологічно різностатевих) особей. З'єднавшись попарно кінчиками, а потім і бічними стінками, вони спільно плавають якийсь час; у зиготи чотири жгутика, але відрізняється вона від вегетативної зооспори двох’ядерності і двома червоними вічками. Незабаром ядра зливаються, жгутики зникають, зигота покривається товстою оболонкою, осідає на субстрат і через якийсь час проростає. При проростанні відбувається редукційний розподіл і утвориться тетрада гетероталічних гаплоїдних особин. Усі чотири нащадки виживають.
Порядок Сафонокладієві.
Цей порядок поєднує види з багатоклітинними нитчастими, простими чи гіллястими талломами, складеними з багатоядерних клітин. Родини кладофорові, представником яких може служити кладофора, широко розповсюджена в прісноводних басейнах, а також у морях. Таллом її складається із багатогілчастих ниток. Уся рослина має вигляд підвідного кущика. Клітини великі, хроматофор губчатої будови, з численними піреноїдами; у клітинах утворюється багато крохмалю. Безстатеве розмноження зооспорами, статевий процес ізогамний.
Порядок Сифонові
Цей порядок зелених водоростей характеризується тим, що його представники мають неклітинну будову. Таллом сифонових великих розмірів і складає враження одноклітинного, тому що усередині не має суцільних перегородок, і лише в деяких існують для скріплення тіла особливі балки усередині клітини. Усі представники порядку багатоядерні. Цільного хроматофора нема, є групи хлорофілових зерен.
Безстатеве розмноження відбувається за допомогою зооспор, що утворяться на кінцях ниток. Кінці ці, збільшуючись у розмірах, перетворюються в зооспорангії й відмежовуються перегородкою від таллома. Протопласт цієї частини, що відокремилася, перетворюється в одну велику багатоджгутикову (унаслідок багатоядерності) зооспору, що попадає у воду через розрив в оболонці. Звичайним шляхом вона проростає в нову нитку.
Статеве розмноження оогамне. На нитках утворяться в безпосередній близькості антеридій і оогоній. Оогоній дає початок одній великій нерухомій яйцеклітині з одним ядром. Оогоний і антеридій, хоча і знаходяться поруч, дозрівають різночасно, тому запліднення можливе тільки між різними талломами (гетероталізм). Кулястий оогоній утворить виріст назустріч антеридію. Сперматозоїди дуже дрібні, двужгутиковые, з маленьким хроматофором. Після запліднення утвориться зигота - ооспора.
Ця нечисленна родина відрізняється типом жгутиків в ооспор. Вони неоднакової довжини, причому більш довгий спрямований вперед і має мілкоперисту будову, а інший, укорочений жгутик, простий (непір'ястий), спрямований навскіс чи навіть у протилежну сторону. Хроматофори дрібні, пофарбовані в жовтувато-зелений колір. Запасна речовина відкладається у виді олії.
Різноджгутикові еволюціонували від одноклітинних форм до багатоклітинних, втрачаючи при цьому рухливість у стадії талломов. Неклітинна будоваяк тупа галузь еволюції водоростей тут також має місце і представлене ботридием, що живе по краях калюж і на сирому ґрунті. Він має вид пухирця, витягнутого в нижній частині в шийку, що, дихотомічно розгалужуючи, утворить ризоїди для прикріплення до ґрунту. Ядра і хроматофори численні. Ризоїди безбарвні. При безстатевому розмноженні утвориться безліч зооспор. На сухому субстраті протопласт ущільнюється в ризоидах і утворить там цисти — клітини з товстою оболонкою, що зимують. Ботридий — відмінний приклад полярності: верхній кінець, виставляючи з води, випаровує, а нижній усмоктує.
Представником родини каулерповых є средземноморська каулерпа, морська водорість. Тіло її неклітинне, розчленоване, нагадує стеблевые рослини. Ризоиды каулерпы походять на корені; сланка по субстраті частина нагадує повзуче стебло, на якому сидять великі пір'ясто-лопатеві "листи". Сплітаючи сланями, водорість іноді утворить підвідні зарості. Уся ця велика "клітка", що досягає величини 20 - 100 див, має єдиний протопласт. "Стебло" росте одним кінцем, як горизонтальне кореневище. Міцність тіла забезпечується товстою оболонкою і численними особливими поперечинами, що з'єднують протилежні стінки "клітки" у різних напрямках. Поперечини мають вид балок, а не перегородок, так що порожнина залишається нерозмежованої. Цитоплазма постенным шаром вистилає оболонку і балки. Ядра і дрібні хроматофори численні.1
Вегетативне розмноження в каулерпы відбувається обривками тіла. Статевий процес полягає в тім, що на "листах" її формуються гаметангії, а в них изогаметы, що, вийшовши у воду, копулюють один з одним.
Перед утворенням изогамет відбувається редукційний розподіл. Безстатевого розмноження немає.