Cianobatteri

Sono organismi procariotici fotosintetici (fotosintesi ossigenica). Sono classificati come eubatteri, e

si aggregano a formare delle colonie filamentose, piane o globulari. Essi possiedono la clorofilla a,

il fotosistema II, che usa H2O come molecola donatrice di e-, liberando O2. Possiedono anche

sistemi di membrane interne, i tilacoidi. La comparsa dei cianobatteri ha determinato:

Fotosintesi ossigenica.

Accumulo di O2 nei mari e nell’atmosfera.

Formazione di un’atmosfera ossidante.

Le conseguenze della presenza di O2 in atmosfera sono le seguenti:

-stromatoliti: accumuli ci cianobatteri -_> si formano quando fiorenti colonie di cianbatteri legano

carbonato di calcio in strutture cupiformi o in altre strutture con forme più complesse. Tali

strutture sono frequenti nei ritrovamenti fossili: oggi si formano solo in ambienti particolari, quali

le pozze di marea di Hamlin Pool nell’Australia occidentale.

-formazione dell’ozono (O3) ( per vai del contatto fra ossigeno e rdazioni ultraviolette) che

protegge dai raggi UV e costituisce lo strato più esterno dell’atmosfera

-efficiente uso delle sostanze organiche attraverso la respirazione aerobica (che ha permesso di

ricavare molta più energia rispetto a processi anaerobici

-inizio sviluppo delle cellule eucariotiche.

Cellula cianobatterica

La cellula cianobatterica ha una parete cellulare (più una guaina), la membrana plasmatica ed il

citoplasma. Il citoplasma ha una zona periferica è detta cromatoplasma (ricco di pigmenti), mentre

quella interna è detta centroplasma.

Parete: ha caratteristiche strutturali che fanno sì che i cianobatteri appartengano ai batteri gram

negativi. Sulla parete ci sono pori attraverso i quali viene secreta una mucillagine che può formare

la guaina. Nei gram- lo strato di peptidoglicano è sottile, ma hanno un involucro esterno con

liposaccaridi all’esterno (LPS). Nei gram+ c’è solo uno strato spesso di peptidoglicani.

Membrana plasmatica: Nella membrana plasmatica dei cianobatteri non ci sono steroli, ma

contiene siti d’attacco specifici per il DNA.

Citoplasma: si possono identificare

Cromatoplasma : le membrane tilacoidali sono concentriche e hanno punti di contatto con

la membrana plasmatica

Pigmenti:

-Clorofilla A

-Carotenoidi

-Beta-carotene

-Xantofille: zeaxantina, mixoxantofilla

-Ficobiline: 1) ficocianina (blu)

2) alloficocianina (blu)

3) ficoeritrina (rosso)

Le ficobiline sono organizzate in complessi, i ficobilisomi, che assorbono la luce (diverse lunghezze

d’onda rispetto alla clorofilla). I complessi sono collocati sui tilacoidi, ancorati al fotosistema II. Le

ficobiline sono disposte in modo che:

oal centro vi è l’alloficociana

oPiù esternamente vi è la ficocianina

oNella fascia più esterna ancora vi è la ficoeritrina

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Scarica alghe e cianobatteri e più Appunti in PDF di Citologia solo su Docsity!

Cianobatteri

Sono organismi procariotici fotosintetici (fotosintesi ossigenica). Sono classificati come eubatteri, e

si aggregano a formare delle colonie filamentose, piane o globulari. Essi possiedono la clorofilla a,

il fotosistema II, che usa H2O come molecola donatrice di e-, liberando O2. Possiedono anche

sistemi di membrane interne, i tilacoidi. La comparsa dei cianobatteri ha determinato:

 Fotosintesi ossigenica.

 Accumulo di O2 nei mari e nell’atmosfera.

 Formazione di un’atmosfera ossidante.

Le conseguenze della presenza di O2 in atmosfera sono le seguenti:

-stromatoliti: accumuli ci cianobatteri -_> si formano quando fiorenti colonie di cianbatteri legano

carbonato di calcio in strutture cupiformi o in altre strutture con forme più complesse. Tali

strutture sono frequenti nei ritrovamenti fossili: oggi si formano solo in ambienti particolari, quali

le pozze di marea di Hamlin Pool nell’Australia occidentale.

-formazione dell’ozono (O3) ( per vai del contatto fra ossigeno e rdazioni ultraviolette) che

protegge dai raggi UV e costituisce lo strato più esterno dell’atmosfera

-efficiente uso delle sostanze organiche attraverso la respirazione aerobica (che ha permesso di

ricavare molta più energia rispetto a processi anaerobici

-inizio sviluppo delle cellule eucariotiche.

Cellula cianobatterica

La cellula cianobatterica ha una parete cellulare (più una guaina), la membrana plasmatica ed il

citoplasma. Il citoplasma ha una zona periferica è detta cromatoplasma (ricco di pigmenti), mentre

quella interna è detta centroplasma.

Parete : ha caratteristiche strutturali che fanno sì che i cianobatteri appartengano ai batteri gram

negativi. Sulla parete ci sono pori attraverso i quali viene secreta una mucillagine che può formare

la guaina. Nei gram- lo strato di peptidoglicano è sottile, ma hanno un involucro esterno con

liposaccaridi all’esterno (LPS). Nei gram+ c’è solo uno strato spesso di peptidoglicani.

Membrana plasmatica: Nella membrana plasmatica dei cianobatteri non ci sono steroli, ma

contiene siti d’attacco specifici per il DNA.

Citoplasma: si possono identificare

 Cromatoplasma : le membrane tilacoidali sono concentriche e hanno punti di contatto con

la membrana plasmatica

Pigmenti:

Clorofilla A

-Carotenoidi

-Beta-carotene

-Xantofille: zeaxantina, mixoxantofilla

-Ficobiline: 1) ficocianina (blu)

2) alloficocianina (blu)

3) ficoeritrina (rosso)

Le ficobiline sono organizzate in complessi, i ficobilisomi, che assorbono la luce (diverse lunghezze

d’onda rispetto alla clorofilla). I complessi sono collocati sui tilacoidi, ancorati al fotosistema II. Le

ficobiline sono disposte in modo che:

o al centro vi è l’ alloficociana

o Più esternamente vi è la ficocianina

o Nella fascia più esterna ancora vi è la ficoeritrina

 Centroplasma : contiene: nucleoide (DNA cromosomiale e DNA plasmidiale), ribosomi70s,

sostanze di riserva proteica (cianoficina), corpi poliedrici (carbossisomi che contengono

rubisco e anidrasi carbonica), granuli polifosfati, vacuoli gassosi (che consentono ai

cianobatteri planctonici di spostarsi nell’acqua)

I corpi poliedrici contengono la rubisco che viene utilizzata nel ciclo di Calvin per ottenere

molecole organiche. La CO2 dall’esterno della cellula entra e viene trasformata in HCO3- e, tramite

l’anidrasi carbonica, viene riconvertita in CO2. La CO2 viene poi trasformata in 3-fosfoglicerato

dalla Rubisco ed utilizzato per il ciclo di Calvin

La riproduzione nei cianobatteri

Riproduzione per scissione binaria.

Il DNA si duplica, i due filamenti di DNA si separano e la cellula si divide in due grazie ad un anello

contrattile.

Come e dove vivono i cianobatteri

I cianobatteri possono vivere nell’ambiente come singole cellule, in colonie filamentose o in

aggregati gelatinosi. Possono essere trovati ovunque tranne che in ambiente acido, e sono

importanti poiché rappresentano una delle linee evolutive principali, sono coinvolti nel ciclo del

carbonio e dell’azoto e sono simbionti di molti organismi viventi.

Le forme coloniali possono moltiplicarsi per frammentazione:

 Per separazione di gruppi cellulari dalla colonia madre (ormogoni).

 Per distacco di cellule che si differenziano dalle altre (acineti).

Gli acineti sono grossi, hanno una parete spessa, hanno sostanze di riserva e possono germinare

per dare altri acineti.

Eterocisti

Sono cianobatteri specializzati nel fissare l’azoto atmosferico (grazie alla nitrogenasi, al NADPH e

all’ATP), derivano da un differenziamento dei cianobatteri. Le nitrogenasi non funzionano se è

presente l’O2. Caratteristiche:

 Protoplasto chiaro.

 Tilacoidi disposti irregolarmente senza ficobilisomi.

 Parete robusta (pluristratificata).

 Scambi attivi con cellule vicine.

Alcuni tipi di felci vivono in simbiosi con i cianobatteri (così hanno una fonte per l’N2) e queste

felci vengono messe a loro volta vicino alle risaie, così non serve concimare. I cianobatteri possono

anche fare simbiosi con i licheni e con il fitoplancton, inquinando l’H2O e provocando danni agli

organismi che la bevono (solo per il fitoplancton).

Cianobatteri simbiotici nelle felci: Azolla è una felce in cui si trovano le Anabaena (cianobatteri)

che fissano l’azoto.

Cianobatteri simbionti nei licheni: il fungo protegge il cianobatterio, che in cambio gli procura

cibo.

Cianotossine : sono tossine liberate dai cianobatteri. Possono intossicare fegato, possono essere

neurotossine, citotossiche, irritanti, tossine gastrointestinali. Le sostanze tossiche sono emesse

quando si verificano variazioni notevoli nell’ambiente.

 Diatomee ( bacillariophiceae ) (microalghe, quindi fitoplancton)

Unicellulari, presenti in tutti gli ambienti. Molto numerose nel plancton marino e nel microfitobentos. Può formare colonie. Epifite su altre alghe (vive su altre alghe). Fitomonitoraggio: monitoraggio di ambienti tramite alghe e piante (poiché sensibili ai cambiamenti). Possono avere 2 forme diverse: hanno una simmetria radiata (diatomee centriche, con più cloroplasti piccoli) e una simmetria bilaterale (diatomee pennate, con 2 cloroplasti grandi). Le cellule hanno parete silicizzata detta frustulo (2 parti che si incastrano tipo come una scatola col coperchio). Se si modifica e assume silicio, diventa dura, ma fragile. Quando il protoplasma muore la parete rimane e si deposita sui fondi marini o dei laghi, formando stratificazioni Si riproducono per via vegetativa con riduzione progressiva delle dimensioni, poi subentra la riproduzione sessuata. Alcune producono una neurotossina, l’acido domoico.  Pigmenti : I cloroplasti hanno la clorofilla a, c e fucoxantina.  Sostanze di riserva : lipidi e crisolaminarina (polisaccaride).

 Alghe brune (phaeophyceae) (macroalghe, quindi fitoplancton)

Comprendono 1500 alghe (macro). Sono pluricellulari, con tallo di grandi dimensioni. Presenza di aerocisti (strutture che si riempiono d’aria e fan galleggiare i talli). Sono legate tra loro (le cellule) da plasmodesmi. La parete cellulare è costituita da cellulosa fibrillare e da una matrice costituita da alginati di Ca (usati a scopo industriale) e fucoidano. I cloroplasti di colore bruno di varie forme (stella, nastro ecc.). Presentano vescicole incolore polifenoli che ossidandosi danno il colore bruno. Molte contengono Iodio e Bromo (deterrente per gli erbivori).  Pigmenti : clorofilla a, c e carotenoidi (fucoxantina).  Materiale di riserva : laminarina, mannitolo e ammminoacidi.

 Alghe rosse (rhodophyta) (macroalghe, quindi fitoplancton)

Prevalentemente marine. Costituite da macroalghe con talli filamentosi e pseudo-parenchimatici. Pochissime unicellulari. La parete cellulare: cellulosa fibrillare e matrice con poligalattani (agar) solforati, mannai, acido alginico ecc. Nelle Corallinales la parete ha carbonato di sodio. Sono caratterizzate da cicli riproduttivi molto diversificati (aplonte, diplonte e aplodiplonte).

Pigmenti : clorofilla a, ∝ -β carotene, xantofille. ficobiline: ficoeritrine, alloficocianina e β carotene, xantofille. ficobiline: ficoeritrine, alloficocianina e

ficocianina, sono organizzati in ficobilisomi (come cianobatteri). La presenza di tanti pigmenti dà

alle alghe la possibilità di abitare a diverse profondità, perché riescono ad assorbire diverse

lunghezze d’onda

 Sostanze di riserva : amido delle floridee, polimero del glucosio, simile all’amilopectina, accumulato sotto forma di grani.  Alghe verdi (clorophyta) (macroalghe, quindi fitoplancton) Prevalentemente di acqua dolce. Accumulano amido nei cloroplasti (circondati da 2 membrane plastidiali). Hanno tilacoidi. Parete: glicoproteine fibrose (polisaccaridi non cellulosici). Sono sia microalghe che macroalghe. Hanno talli molto diversificati: unicellulari, coloniali, cenotiche (talli multinucleati), o pluricellulari, filamentose e laminari. Cloroplasti di varie forme e varie dimensioni. È possibile trovare i carotenoidi fuori dai cloroplasti ed in gocce lipidiche. Pirenoide: è un corpo granulare proteico presente nei cloroplasti che contiene la Rubisco.  Pigmenti : clorofilla a,b, β-carotene e xantofille.

 Hematococcus pluvialis :

è alga verde unicellulare di acqua dolce. Produce un potente antiossidante, l’astaxanthina, in condizioni ambientali sfavorevoli (es. troppa luce), le protegge dai raggi UV. Questo antiossidante le dà il nome hematococcus (poiché si colora di rosso sangue). Alghe verdi (Charophyta): Parete con cellulosa. Amido in cloro-amiloplasti. Alcuni complessi enzimatici nel citoplasma (SOD, super ossido dismutasi, rimuove i radicali dell’ossigeno che danneggiano le membrane). Mitosi aperta, l’involucro nucleare si dissolve alla profase. Citodieresi del fragmoplasto. Simili alle piante a cormo (con radici, fusto e foglie) terrestri. Comprende specie uni e pluricellulari, filamentose e laminari. Alghe verdi Coleochaete: Formano un piccolo tallo sulle piante acquatiche e sui tronchi. Viene considerato il genitore delle briofite (muschi). Alghe verdi Euglenophyceae: Cellule flagellate di acqua dolce. Ricche di sostanze organiche. Hanno clorofilla a e b e carotenoidi. Prive di parete rigida ma anzi mutevole, tramite la modifica della posizione degli organuli e del citoscheletro possono cambiare forma. Possono perdere i cloroplasti e passare ad un metabolismo eterotrofo (conveniente in ambiente ricco di nutrienti). In ambiente ricco di ammonio producono tanto β-carotene (diventando rosso)

Generazione

È l’insieme di cellule che si dividono per mitosi, conducono una vita vegetativa e mantengono tutte la stessa fase nucleare. Iniziano lo sviluppo partendo da una meiospora (n) o da uno zigote (2n). Possiamo definire una generazione in base al numero cromosomico:  Gametofito (o aplofito): generazione aploide (n).  Sporofito (o diplofito): generazione diploide (2n).

Cicli riproduttivi in Chlorophyta:

Ciclo aplofasico

la cellula adulta per mitosi produce la cellula gametangio che a sua volta produce gameti (n) che morfologicamente e fisicamente sono uguali
Isogamia: processo con il quale si uniscono 2 gameti uguali tra loro e si origina lo zigote) 3)lo zigote dà vita all’ipnozigote 2n, il quale ha una parete spessa ed entra in una fase di quiescenza 3b) MEIOSI  Ora le cellule tornano n sono n, si originano le meiospore.
Germinando le meiospore danno origine all’individuo adulto, ossia il gametofito. Ciclo aplodiplofasico
Anisogamia: gameti ♂ ♀ morfologicamente uguali, diversi fisiologicamente, si uniscono, dando un individuo diploide.
Cicli mitotici (tanti) in modo da originare lo sporofito (o diplofito).
Lo sporofito produrrà cellule specializzate che vanno incontro a meiosi e producono meiospor (aploidi).

4) Le meiospore si muovono in acqua e se trovano un luogo gradevole si riproducono con cicli

mitotici, dando origine a un’altra generazione aploide, chiamata gametofito che produrrà in cellule

specializzate dei gameti che incontrandone degli altri vi sarà un processo di anisogamia producendo uno zigote (2n). Dal punto di vista morfologico la specie gametofito e sporofito sono uguali, il ciclo è isomorfico. Ciclo diplofasico

alghe e cianobatteri, Appunti di Citologia

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Cianobatteri

Sono organismi procariotici fotosintetici (fotosintesi ossigenica). Sono classificati come eubatteri, e

si aggregano a formare delle colonie filamentose, piane o globulari. Essi possiedono la clorofilla a,

il fotosistema II, che usa H2O come molecola donatrice di e-, liberando O2. Possiedono anche

sistemi di membrane interne, i tilacoidi. La comparsa dei cianobatteri ha determinato:

 Fotosintesi ossigenica.

 Accumulo di O2 nei mari e nell’atmosfera.

 Formazione di un’atmosfera ossidante.

Le conseguenze della presenza di O2 in atmosfera sono le seguenti:

-stromatoliti: accumuli ci cianobatteri -_> si formano quando fiorenti colonie di cianbatteri legano

carbonato di calcio in strutture cupiformi o in altre strutture con forme più complesse. Tali

strutture sono frequenti nei ritrovamenti fossili: oggi si formano solo in ambienti particolari, quali

le pozze di marea di Hamlin Pool nell’Australia occidentale.

-formazione dell’ozono (O3) ( per vai del contatto fra ossigeno e rdazioni ultraviolette) che

protegge dai raggi UV e costituisce lo strato più esterno dell’atmosfera

-efficiente uso delle sostanze organiche attraverso la respirazione aerobica (che ha permesso di

ricavare molta più energia rispetto a processi anaerobici

-inizio sviluppo delle cellule eucariotiche.

Cellula cianobatterica

La cellula cianobatterica ha una parete cellulare (più una guaina), la membrana plasmatica ed il

citoplasma. Il citoplasma ha una zona periferica è detta cromatoplasma (ricco di pigmenti), mentre

quella interna è detta centroplasma.

Parete : ha caratteristiche strutturali che fanno sì che i cianobatteri appartengano ai batteri gram

negativi. Sulla parete ci sono pori attraverso i quali viene secreta una mucillagine che può formare

la guaina. Nei gram- lo strato di peptidoglicano è sottile, ma hanno un involucro esterno con

liposaccaridi all’esterno (LPS). Nei gram+ c’è solo uno strato spesso di peptidoglicani.

Membrana plasmatica: Nella membrana plasmatica dei cianobatteri non ci sono steroli, ma

contiene siti d’attacco specifici per il DNA.

Citoplasma: si possono identificare

 Cromatoplasma : le membrane tilacoidali sono concentriche e hanno punti di contatto con

la membrana plasmatica

Pigmenti:

-Carotenoidi

-Beta-carotene

-Xantofille: zeaxantina, mixoxantofilla

-Ficobiline: 1) ficocianina (blu)

2) alloficocianina (blu)

3) ficoeritrina (rosso)

Le ficobiline sono organizzate in complessi, i ficobilisomi, che assorbono la luce (diverse lunghezze

d’onda rispetto alla clorofilla). I complessi sono collocati sui tilacoidi, ancorati al fotosistema II. Le

ficobiline sono disposte in modo che:

o al centro vi è l’ alloficociana

o Più esternamente vi è la ficocianina

o Nella fascia più esterna ancora vi è la ficoeritrina

 Centroplasma : contiene: nucleoide (DNA cromosomiale e DNA plasmidiale), ribosomi70s,

sostanze di riserva proteica (cianoficina), corpi poliedrici (carbossisomi che contengono

rubisco e anidrasi carbonica), granuli polifosfati, vacuoli gassosi (che consentono ai

cianobatteri planctonici di spostarsi nell’acqua)

I corpi poliedrici contengono la rubisco che viene utilizzata nel ciclo di Calvin per ottenere

molecole organiche. La CO2 dall’esterno della cellula entra e viene trasformata in HCO3- e, tramite

l’anidrasi carbonica, viene riconvertita in CO2. La CO2 viene poi trasformata in 3-fosfoglicerato

dalla Rubisco ed utilizzato per il ciclo di Calvin

La riproduzione nei cianobatteri

Riproduzione per scissione binaria.

Il DNA si duplica, i due filamenti di DNA si separano e la cellula si divide in due grazie ad un anello

contrattile.

Come e dove vivono i cianobatteri

I cianobatteri possono vivere nell’ambiente come singole cellule, in colonie filamentose o in

aggregati gelatinosi. Possono essere trovati ovunque tranne che in ambiente acido, e sono

importanti poiché rappresentano una delle linee evolutive principali, sono coinvolti nel ciclo del

carbonio e dell’azoto e sono simbionti di molti organismi viventi.

Le forme coloniali possono moltiplicarsi per frammentazione:

 Per separazione di gruppi cellulari dalla colonia madre (ormogoni).

 Per distacco di cellule che si differenziano dalle altre (acineti).

Gli acineti sono grossi, hanno una parete spessa, hanno sostanze di riserva e possono germinare

per dare altri acineti.

Eterocisti

Sono cianobatteri specializzati nel fissare l’azoto atmosferico (grazie alla nitrogenasi, al NADPH e

all’ATP), derivano da un differenziamento dei cianobatteri. Le nitrogenasi non funzionano se è

presente l’O2. Caratteristiche:

 Protoplasto chiaro.

 Tilacoidi disposti irregolarmente senza ficobilisomi.

 Parete robusta (pluristratificata).

 Scambi attivi con cellule vicine.

Alcuni tipi di felci vivono in simbiosi con i cianobatteri (così hanno una fonte per l’N2) e queste

felci vengono messe a loro volta vicino alle risaie, così non serve concimare. I cianobatteri possono