I protisti fotosintetici

Euglenophyta clorofilla a,b o assenti assente

Myxomycota assenti assente

Dyctyosteliomycota assenti cellulosa

Cryptophyta clorofilla a,c o assenti assente

Rhodophyta clorofilla a, ficobilina cellulosa in matrice

Dynophyta clorofilla a,c o assenti assente

Haptophyta clorofilla a,c e ficoxantina scaglie di cellulosa

Oomycota assenti cellulosa

Bacillariophyta clorofilla a,c o assenti silicio

Chrysophyta clorofilla a,c o assente assente

Pheophyta clorofilla a,c e fucoxantina cellulosa in matrice

Chrorophyta clorofilla a,b carotenoidi cellulosa

Pigmenti fotosintetici Parete cellulare

Rhodophyta (alghe rosse)

•Organismi prevalentemente marini.

•Pigmenti caratterizzanti: Clorofilla a e ficobiline

•Cloroplasti primitivi , con tilacoidi non organizzati in grana e con fibobilisomi

•Assenza di centrioli, sostituiti da anelli polari

•Principale sostanza di riserva: amido delle floridee(più simile al glicogeno che all’amido)

•Assenza di cellule mobili (perciò un tempo dette aconte)

cloroplasto

granulo di amido

Le alghe rosse comprendono organismi unicellulari (più primitivi) e pluricellulari.

negli organismi pluricellulari le cellule contigue sono unite da strutture dette punti di connessioneprimari, formato da un nucleo proteico e due calotte polisaccaridiche.Il tallo può essere formato da filamenti pluricellulari strettamente in contatto; in tali casi i punti di contatto tra i filamenti presentano dei punti di connessionesecondari.

Paretecellulare

Punto di connessione

Nucleoproteico

Le alghe rosse presentano uno strato esterno mucillaginoso da cui si ricavano la carragenina e l’agar. Tali sostanze trovano largo impiego nell’industria alimentare. L’agarviene anche usato in applicazioni di laboratorio come solidificante nella preparazione di terreni di coltura. Piùfilamenti sono intessuti densamente e saldati insieme da uno strato mucillaginoso. L’accrescimento è determinato da una singola cellula apicale.

La presenza di ficobiline come pigmenti accessori permette di utilizzare luce a lunghezza d’onda più lunga (che arriva a discrete profondità marine) nel processo fotosintetico. Tale caratteristica permette alle alghe rosse di vivere a profondità non raggiungibili da altri organismi vegetali.

Una famiglia di alghe rosse (Corallinaceae) con calcificazione della matrice concorre a formare e rendere particolarmente resistente il substrato sul quale si impiantano le colonie di corallo.

Riproduzione asessuale mediante monosporeCiclo aplodiplonte eterotallicocomposto da tre fasi(ciclo trimetagenetico) -Oogamia

Ciclo vitale delle Rhodophyta

Le tappe salienti del ciclo:

•Germinazione delle tetraspore (n)

•Gametofito maschile con spermogoni in cui si producono spermazi

•Gametofito femminile con carpogoni (provvisti di una protuberanza detta tricogino), produce oosfere

•Lo spermazio raggiunge il tricogino, si fonde con questo

•Il nucleo dello spermazio si fonde con la cellula uovo

•Zigote (2n) che non abbandona il carpogonio

•Mitosi dello zigote con formazione del carposporofito (2n)

•Produzione di carpospore (2n)

•Germinazione delle carpospore con formazione del carposporofito

•Meiosi delle cellule del carposporangio

•Tetraspore (n)

Bacillariophyta (diatomee)

•Le diatomee sono organismi unicellulari

•Organismi sia marini che di acqua dolce

•Pigmenti caratterizzanti: clorofilla a e b, fucoxantina (un carotenoide)

•Riserve: lipidi e crisolaminarina (un polisaccaride che si accumula nel vacuolo)

•Alcune specie(prive di clorofilla) sono eterotrofe ed assimilano carbonio organico.

•La parete (frustolo) è composta da silice ed è composta di due metà, una leggermente piùpiccola dell’altra. Le due porzioni sono disposte l’una nell’altra, come una scatola con il coperchio.

•Le due metà del frustolo sono separate da una fenditura chiusa da una banda (rafe)

•A seconda della forma del frustolo si distinguono diatomee pennate (Pennales), a simmetria bilaterale e diatomee centriche (Centrales) a simmetria raggiata.

Pennales Centrales

•Le diatomee si moltiplicano prevalentemente per divisione mitotica (vegetativa).

•La divisione mitotica porta alla formazione di due cellule figlie, ciascuna delle quali eredita una delle due parti del frustolo della cellula madre. Poiché una metà del frustolo è di dimensioni minori rispetto all’altro, una linea cellulare diminuirà la propria dimensione ad ogni nuova mitosi.

•Quando le dimensioni delle cellule diventano incompatibili con la sopravvivenza interviene la riproduzione sessuale, che ripristina le dimensioni cellulari iniziali.

•Il ciclo vitale delle diatomee è sempre diplobionte.

•Nelle Centrales vi è oogamia (gamete maschile flagellato).

•Nelle Pennales vi è isogamia con gameti privi di flagelli.

•Lo zigote può trasformarsi in una forma di resistenza (auxospora).

Progressiva riduzione delle dimensioni della cellula in seguito a divisioni mitotiche

Ciclo vitale delle Bacillariophyta

La deposizione sui fondali marini dei frustoli delle diatomee morte porta alla formazione di rocce silicee di origine organica.Grossi depositi di diatomee in passate ere geologiche su fondali marini ora emersi hanno dato origine a giacimenti di farine fossili, utilizzate per paste abrasive, vernici rifrangenti, filtri assorbenti.

Diatomite, una roccia silicea originatasi dall’accumulo di frustoli di diatomee

Farina fossile del Miocene superiore 25 – 15 milioni di anni fa) contenente fossili di pesci(Costa di Butera, Caltanisetta)

Le diatomee sono tra i principali costituenti del fitoplancton (i vegetali microscopici non ancorati al substrato presenti nelle acque).

Fitoplancton contenente diatomee

L’ecosistema marinoI . Nekton II . Benthos III . Phytoplankton IV . Zooplankton1.Sea birds 2. Flying fishes 3. Herring 4. Sharks 5.Mahi-mahi (dolfin fish) 6. Blue whale 7. Mackerel 8. Bonitos 9. Seal 10. Dolphin 11. Tuna 12. Squid 13. Sword- fish 14. Mictophides 15. Hatchet - fish 16. Cachalot

Phaeophyta (alghe brune)

•Organismi quasi esclusivamente marini

•Alcuni tra i più grossi vegetali marini (Laminariales)

•Prevalentemente dei climi freddi, ma presenti con alcuni generi anche nei mari caldi (Sargassum)

•Tallo sempliceo formato da filamenti algali strettamente intrecciati (pseudoparenchima)

•Presenza di plasmodesmi, ma assenti i desmotubuli(connessioni tra i reticoli endoplasmatici)

•Pigmenti caratterizzanti: clorofilla a e c, numerosicarotenoidi con prevalenza di fucoxantina

•Principale sostanza di riserva: laminarina , un carboidrato che si accumula nei vacuoli

•gruppo monofiletico con due linee evolutive, una con plastidi contenenti pirenoidi (producono amido come riserva) e una senza pirenoidi(producono laminarina)

Alcuni generi (per es. Laminaria) presentano un tallo distinto in una parte basale ancorata al substrato (ventosa), una parte che si erge da questo (stipite) ed una parte espansa di notevoli dimensioni (lamina).

Alcune alghe brune tipo Laminaria presentano nello stipite alcune cellule allungate, specializzate nella conduzione di sostanze elaborate (mannitolo), simili alle cellule floematichedelle piante superiori, similitudine rafforzata anche dalla presenza di placche crIbrose.

Alcune alghe brune, per es. Fucus, sono dotate di piccole vescicole d’aria (aerocisti) lungo la lamina per favorire il galleggiamento.

Le alghe brune giganti sono particolarmente resistenti al moto delle onde per la presenza, negli spazi intercellulari, di algina, una sostanza mucillaginosa che conferisce elasticità e robustezza. L’algina viene utilizzata per stabilizzare ed emulsionare gli alimenti, ed i coloranti e per patinare la carta.

Sez. trasversale di Macrocystiscon cellule conduttrici

Tallo sporofitico di Ectocarpuscon sporangi uniloculari

Nelle alghe brune più primitive si formano dei sporangi che possono essere pluriloculari o uniloculari. Il ciclo è di tipo aplodiplonte isomorfo.Gli sporangi pluriloculari , sempre pluricellulari, differenziano per mitosi delle zoosporadiploidi che si svilupperanno in altri sporofiti.Gli sporangi uniloculari, unicellulari, producono per meiosi zoospore aploidi, che svilupperanno gametofiti.

Le alghe brune più evolute presentano due tipi di cicli vitali, uno di tipo aplodiplonte, isomorfo o eteromorfo, l’altro di tipo diplonte.

Ciclo di Laminaria (aplodiplonte eteromorfo-meiosi sporica)

•Germinazione delle Zoospore aploidi

•Piccolo gametofito ♂che produce gameti mobili

•gametofito ♀ produce una oosfera immobile

•Fecondazione e formazione dello zigote

•sporofito che si forma su gametofito ♀

•distacco dello sporofito

•sviluppo degli sporangi

•meiosi con formazione delle zoospore

Ciclo di Fucus (diplonte)

•Sull’individuo diploide(sporofito) si formano delle strutture cave (concettacoli) localizzati in aree (ricettacoli)

•Sviluppo di gametangi♂(anteridi ) e gametangi ♀(oogoni)

•Meiosi + mitosi con formazione di gameti maschili flagellati gameti femminili immobili (cellule uovo)

•fecondazione

•zigote

•Mitosi e sviluppo dello sporofito

Chlorophyta (alghe verdi)•Organismi unicellulari, coloniali e pluricellulari

•Per il 90% di acqua dolce

•Pigmenti caratterizzanti: clorofilla a e b, carotenoidi, xantofille

•Sostanza di riserva: amido

•Cloroplasti con tilacoidi organizzati in grana

•In alcune specie la parete è composta da cellulosa, emicellulosa e sostanze pectiche

•Molte affinità con le piante superiori

•Si ipotizza che una linea evolutiva dalle Chlorophyta abbia dato origine alle piante terrestri.

Tilacoidi in grana(Chlamydomonas)

PirenoideCloroplasto a spirale

(Spyrogira)

La divisione cellulare nelle alghe verdi più evolute è simile a quella delle piante superiori, con un fuso mitotico persistente e con microtubuliperpendicolari al piano di divisione (fragmoplasto); nelle più primitive (Chlorophyceae) il fusi mitotico non è persistente e si forma il ficoplasto, un insieme di microtubuli parallelo al piano di divisione cellulare.

Tre classi originate da flagellati unicellulari:

ChlamydomonasUlva Chara

•Chlorophyceae•Ulvophyceae

Charophyceae

Chlorophyceae

Organismi unicellulari, coloniali e pluricellulariPrincipalmente di acqua dolce, pochi marini o terricoli

Chlamydomonas

Volvox

Oedogonium

Fritschiella

Le Chlorophyceae sono organismi con ciclo vitale aplonte.

La formazione dello zigote non è sempre seguita immediatamente dalla mitosi, in quanto questa cellula diploide si può rivestire di una spessa parete e trasformarsi in una forma di resistenza (zigospora)

•Gli organismi unicellulari aploidi con potenzialità sessuale opposta si riuniscono in gruppi

•Un individuo + e uno - si appaiano, i loro flagelli si attorcigliano, segue la plasmogamiae la cariogamiacon formazione dello zigote (2n)

Vi è sia isogamia che oogamia(gameti mobili ed immobili) Per esempio:In Chlamydomonas èpresente isogamiaIn Volvox è presente oogamia

Chlamydomonas

VolvoxOrganismo unicellulare colonialeColonia formata da migliaia di cellule disposte a formare una sfera cava (sferoide) con i flagelli rivolti verso l’esterno.Le cellule della colonia sono collegate da ponti citoplasmaticiLa colonia presenta una suddivisione dei compiti tra gli individui che la compongono: la maggioranza degli organismi aventi funzione fotosintetica, una zona con organismi piùsensibile alla luce (macchia oculare), una zona con organismi di dimensioni maggiori, non flagellati, aventi funzione riproduttiva (formata da cellule più piccole).La colonia si muove in modo coordinato grazie alla cooperazione nel movimento dei flagelli tra gli individui che la formano.Gli individui riproduttori formano, per mitosi, delle colonie figlie all’interno della colonia madre.

flagelliplasmodesmi

Le Chlorophyceae filamentose sono le più evolute di questa classe.Presentano un tallo che forma uno pseudoparenchima.In Fritschiella, un’alga terrestre che vive ancorata al substrato, si distingue un rizoide, una parte prostrata ed una parte eretta.La meiosi è zigotica come in Chlamydomonas

Ulvophyceae•Alghe marine, salvo poche specie di acqua dolce.

•Filamentose o laminari.

•Le sifonacee hanno cellule cenocitiche

•Mitosi chiusa (involucro nucleare persistente)

•ciclo vitale aplodiplonte isomorfo, diplonte nelle sifonacee

Cladophora (filamentosa) Ulva (laminare)

Acetabularia (sifonacea)

Ulva: ciclo vitale aplodiplonte isomorfo•Gametofito che produce isogameti mobili

•I gameti si fondono e formazione dello zigote

• mitosi e formazione dello sporofito (uguale al gametofito)

•sviluppo degli sporangi

•meiosi con formazione di spore aploidi che si sviluppano in gametofiti

Ciclo diplonte di Acetabularia

Charophyceae

•Presentano molte affinità con le piante terrestri:

•cellule flagellate asimmetriche

•scomparsa dell’involucro nucleare durante la mitosi

•persistenza del fuso o del fragmoplasto durante la citodieresi

•presenza del fitocromo (pigmento fotosensibile)

•Ciclo vitale aplonte

Organismi unicellulari, coloniali, filamentosi e parenchimatosi

Spirogyra è una specie filamentosa con uno o più cloroplasti nastriformi e molti pirenoidi in ciascuna cellula.In genere si ha moltiplicazione vegetativa per divisione cellulare o frammentazione del tallo.

Nella riproduzione sessuale due filamenti si appaiano, si forma un tubo di coniugazioneattraverso i quali entrano in comunicazione i gameti (rappresentati dall’intero citoplasma di ciascuna cellula).Lo zigote si riveste di sporopollenina(sostanza molto resistente che riveste anche il polline delle Angiosperme) e diventa una forma di resistenza, la zigospora, pronta a germinare se le condizioni ambientali sono favorevoli.

cloroplasto

pirenoide

ColeochaetalesCome nel seguente ordine Charales hanno un fragmoplasto microtubulare, sono oogame, ed hanno cellule spermatiche ultrastrutturalmente simili alle briofite. Hanno crescita apicale.Tali caratteristiche avvicinano questi ordini alle piante terrestri.Si ritiene che le prime piante terrestri si siano evolute a partire da progenitori comuni anche ai gruppi attuali di questi due ordini.

Coleochaete orbicularis

La moltiplicazione vegetativa avviene per zoospore.La riproduzione sessuale dà origine ad uno zigote che rimane ancorato al tallo, che produce cellule che circondano lo zigote. Lo zigote riceve nutrimento dal tallo tramite uno strato di transfer cells.

Coleochaeteha cloroplasti e pirenoidi molto simili alle Antocerote (briofite).

Transfer cells

CharalesAlcune specie presentano la parete fortemente calcificata, caratteristica che ha permesso la conservazione di numerosi fossili.Presentano crescita apicale.Il tallo presenta una differenziazione in nodi ed internodi. La regione nodale presenta una organizzazione cellulare di tipo parenchimatico e cellule connesse da plasmodesmi.

Anteridi pluricellulari.Oogoni circondati da cellule tubulari avvolte a spirale. Disposizione molto simile a quella degli archegoni(gametangi femminili) delle piante terrestri che non formano semi.

Anteridio Oogonio