Algas, Notas de estudo de Agronomia
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ALGAS

Taylor et al. 2007

Taylor et al. 2007

Taylor et al. 2007

From l to r: Chloroflexus (green non-sulfur bacteria, Chloroflexaceae), Rhodospirillum (purple bacteria, Rhodospirillaceae), Chlorobium (green sulfur bacteria, Chlorobiaceae), Heliobacterium (Gram-positive, Heliobacteriaceae), and Nostoc (Cyanobacteria, Nostocaceae). Note the N2 fixing heterocyst in Nostoc.

Major Groups of Photosynthetic Phototrophic Prokaryotes

Type Bacterial Group Pigment(s) Primary Products e- donors Carbon Source

Anoxygenic Halobacteria Bacteriorhodopsin ATP None Organic

Anoxygenic Filamentous Green Bchl a ATP Organic, S2?,S2O32? Organic, CO2

Anoxygenic Green Sulfur Bchl a ATP + NADH H2, S2?, S0,S2O32? CO2

Anoxygenic Purple Bchl a or b ATP H2, S2?, S0,S2O32?,organic

CO2 and/or organic

Anoxygenic Heliobacteria Bchl g ATP + NADH Organic Organic

Oxygenic Cyanobacteria Chl a ATP + NADH H2O CO2

Photosynthesis in Eubacterial Prokaryotes: Mechanisms and Machinery

Glicose + O2 + H2O + CO2 + H2O

Cianobactérias, Algas e Plantas

Glicose + enxofre + H2O + CO2 + H2S ou H2

Bactérias verdes e purpúreas sulfurosas

FOTOSSÍNTESE

Oxigênica

Anoxigênica

Cavalier-Smith 2007

Taylor et al. 2007

Parede Celular

DNA

Ficobilissomos

Corpos poliedrais

Membrana

Cyanophyta com ficobilissomos

Proclorophyta Sem ficobilissomos

Cianobactéria Algas verdes-azuis

Cavalier-Smith 2007

Importância - Ecológica

Fixação de Nitrogênio

Produtores primários

Simbiose Azolla sp.(pteridófita aquática) x Anabaena azollae

Florações – “blooms”

Microcystis sp.

Vesículas de gás – Flutuabilidade

Perda do controle

Floração

Formas Colônias Esféricas

Células Isoladas Nostoc - líquens

Chroococcus

Colônias filamentosas (ramificadas ou não)

Anabaena

Oscillatoria

Heterocisto Fixação de nitrogênio

Anabaena

Calothrix

Acinetos – Esporos resistentes ao calor e

à falta d’água

Heterocistos

Heterocistos

Paredes espessas com glicolipídeos

Não possuem fotossistema II

Heterocisto Fixação de nitrogênio

Fixação do nitrogênio

Anaeróbica (enzima nitrogenase)

Sem oxigênio

As células se conectam pelas paredes ou bainhas mucilaginosas

Vida independente

Produto de reserva glicogênio

Sobrevivem em condições extremas

Merismopedia

Fotossíntese - clorofila a e carotenóides

Keeling 2004

Eventos de endosimbiose e origem dos grandes grupos de organismos fotossintetizantes

Plantas terrestres

Endosimbiose primária

Endosimbiose secundária

Glaucophyta

Rhodophyta

Chlorophyta

Cloroplastos com membrana dupla

Flagelado

Procarionte

Mitocôndria Núcleo

Euglenophyta Chlorarachiniophyta

Membrana dupla + retículo endoplasmático

Cloroplasto

Clorophyta

Cryptophyta Chrysophyta Dinophyta Haptophyta Bacillariophyta Xantophyta Eustigmatophyta Raphidophyta Phaeophyta Oomycota Myxomycota Dictyosteliomycota

Rhodophyta

Membrana dupla + dois retículos

Palmer et al. 2004

R av

en e

t a l.

pp 3

15 -3

16

R av

en e

t a l.

pp 3

15 -3

16

Evolução morfológica nas algas verdes

Unicelulares Coloniais Globulares

Filamentosas não ramificadas

Filamentosas ramificadas

Pseudoparequimatosas Parequimatosas

Reprodução nas algas (e nas plantas)

! 2n - diplóide

Fertilização

n - gametas

Animais diplobiontes !

2n - diplóide

Fertiliz.

n - haplóide

Esporófito Meiose

Esporo

GametófitoGametas

Zigoto

Zigoto

Plantas haplo/diplobiontes

Homosporadas Heterosporadas

isogamia Anisogamia/heterogamia Oogamia

FILO EUGLENOPHYTA

1 flagelo longo Comuns em água doce Unicelulares Sem parede celular

Estrias protéicas sustentação

Estrutura

paramido

Estrias protéicas - Mudança de forma e sustentação

1/3 Fotossintetizante

2/3 Ingestão de partículas ou absorção de compostos orgânicos

Metabolismo

Cloroplastos - clorofila a e b e carotenóides

Simbiose com algas verdes Reserva: paramido Plastos com pirenóide

Reprodução sexuada e meiose parecem estar ausentes

Divergiram antes da sexualidade

Carioteca intacta durante a divisão –primitivo

FILO DINOPHYTA

Unicelulares biflagelados

Flagelo no interior dos sulcos

Marinhas e de água doce

Cistos de resistência - bentônicos

Parede celular (teca) Placas celulósicas em vesículas

Alveolados (alvéolos sob a membrana plasmática)

Dinophyta + Ciliados + Apicomplexa (parasitas-malária)

Estrutura

Clorofilas a e c; carotenóides

Simbiose com Crysophyceas e algas verdes

Reserva: amido

½ Fotossintetizante

½ Ingestão de partículas ou absorção de compostos orgânicos

Mixotrofia

Metabolismo

Florações tóxicas

Maré vermelha

FILO CRYPTOPHYTA

Unicelulares

2 flagelos desiguais

Marinhas e de água doce

Produtores importantes, resistem à sazonalidade

Placas protéicas submembranares

Reprodução assexuada por cissiparidade

Fotossintetizante

Ingestão de partículas ou absorção de compostos orgânicos

Mixotrofia

Metabolismo

Cloroplastos - clorofila a e c,

carotenóides e ficobilinas Simbiose com alga vermelha Reserva: amido

FILO HAPTOPHYTA

Unicelulares e coloniais

Flagelos ausentes ou 2

Predominantemente marinhas

Alternância de gerações heteromórficas

Prymnesium sp.

Haptonema: Estrutura sensitiva Ajuda na captura de alimento

Escamas de celulose ou matéria orgânica calcificada. Dentro ou fora da célula

Estrutura Cocólito

Maioria Fotossintetizante

Metabolismo

Cloroplastos - clorofila a e c, fucoxantina

Reserva: crisolaminarina

Emiliana huxleyi

29/11/1999 13/12/2000

Emiliania huxleyi Chrysochromulina sp. Prymnesium sp.

FLORAÇÕES TÓXICAS DE HAPTÓFITAS

Heterocontas

Navicula sp.

Filo Oomycota

Filo Bacillariophyta

Filo Chrysophyta

Filo Phaeophyta

Filo Oomycota Eram considerados parte do Reino Fungi

Heterotróficos – Reserva Glicogênio

Parede celular: celulose

Unicelulares, filamentosos, ramificados

Maior parte aquáticos – abundantes em água doce

Os terrestres são importantes patógenos de plantas

Phytophthora infestans

Cacau, abacaxi, tomate, seringueira, mamão, cebola, morango, maça, soja, fumo, citrus, uva, carvalho, azaléias, pinheiros,

sequóias, batata....

Bordeaux (sulfato de cobre e cal)

Phytophthora infestans: Fome Irlandesa

REPRODUÇÃO Assexuada: zooósporos móveis (heterocontas)

Sexuada: oogâmica

Tubos de fecundação

Algas unicelulares ou coloniais

Flagelos ausentes ou 1 (apenas em alguns gametas masculinos)

Marinhas e de água doce

Navicula sp.

Filo Bacillariophyta-Diatomáceas

Parede celular

Frústula (2 valvas)

Silica polimerizada (SiO2- nH2O)

Ornamentada

Estrutura

Achnanthes longipes Asterionella sp. Licmophora sp.

UNICELULARES COLONIAIS

UNICELULARES

Cloroplastos - clorofila a e c, fucoxantina

Reserva: crisolaminarina

Fotossintetizante

Ingestão de partículas ou absorção de compostos orgânicos

Mixotrofia

Metabolismo

Tamanho mínimo da espécie (REPRODUÇÃO SEXUADA)

REPRODUÇÃO ASSEXUADA NAS DIATOMÁCEAS

A reprodução assexuada provoca a redução

progressiva do tamanho dos indivíduos numa população.

Reprodução assexuada por cissiparidade

Sexual por oogamia em organismos diplontes

Reprodução

MEIOSE GAMÉTICA

Filo Chrysophyta - Algas Douradas

Dinobryon sp.Alga colonial – Synura sp.

Organismos unicelulares ou coloniais

Água doce e salgada do mundo todo

Flagelos ausentes ou 1-2 apicais (heteroconta)

Parede celular ausente, silicosa ou celulósica

Reprodução predominantemente assexuada

Marés marrons (florações de crisofíceas)

Heterosigma sp.

Gosto e odor desagradável em águas de

abastecimento

Reprodução assexuada em crisofíceas unicelulares

Encurtamento e divisão dos

flagelos

Fissão binária

Fotossintetizante

Ingestão de partículas ou absorção de compostos orgânicos

Mixotrofia

Metabolismo

1 ou 2 Cloroplastos grandes - clorofila a e c, fucoxantina

Reserva: crisolaminarina

Filo Phaeophyta - Algas Pardas Organismos multicelulares

Aquáticas: predominantemente marinhas

Flagelos em células reprodutoras (heteroconta)

Parede celular: interna – celulose

externa – alginatos

Alginato: reduz dessecação, aumenta flutuação, desprende parasitas.

Flexibilidade

Resistência

Estrutura: Filamentos ramificados simples - agregações de filamentos ramificados (pseudoparênquimas) - Parênquima autêntico

Plasmodesmos (Pardas, Verdes e Plantas)

ORGANIZAÇÃO GERAL DO TALO DAS ALGAS PARDAS

Desmarestia sp. Ectocarpus siliculosus

Formas filamentosas

Cutleria cylndricaDurvillea sp.

estipe

lâmina

apressório

Formas Pseudoparenquimatosas

Formas Parenquimatosas

Vesículas de ar a elevam em direção à luz

Fucus, Sargassum

Crescimento intercalar

Laminaria

Transferência de carboidratos para as partes não iluminadas da alga

placas crivadas

Curcubita (Angiosperma)

Macrocystis sp. (Alga parda)

Células condutoras

Macrocystis sp.

Kelps de alga parda Maiores algas

Laminaria Meiose

espórica

Maior parte possui Meiose Espórica

Fucus Meiose

gamética

Como em Diatomáceas e Algas verdes

Fotossintetizantes

Metabolismo

Cloroplastos grandes - clorofila a e c, fucoxantina

Reserva: laminarina

Rhodophyta - Eucariontes - Muito diversificadas (4000 spp) - Clorofilas a e d + ficoeritrinas (ficobilissomos) - ausência de células flageladas - Reprodução trifásica comum - Ágar -- Gelidium e Pterocladia - Carrageno Chondrus e Gigartina

Chlorophyta - Eucariontes - Clorofilas a e b sem ficoeritrinas ou ficobilissomos - Amido como substância de reserva formado no cloroplasto. Pirenóides comuns - Células flageladas com flagelos simples - Reprodução assexuada por zoósporos ou aplanósporos resistentes à dessecação - Reprodução sexuada diversificada. Características semelhantes às plantas terrestres em Charophyceae: oogamia, oogônios e anterídeos com camada de células estéreis.

Algas vermelhas

Algas verdes

www.biologyofcells.blogspot.com

Diferenças estruturais entre Cloroplastos

Gracilaria gracilis

Estrutura Estruturalmente complexas, poucas unicelulares

Maioria filamentosa

Talo filamentoso multiseriado.

Filamentos fortemente unidos por uma matriz mucilaginosa.

Conexões celulares nos filamentos conferem ao talo um caráter pseudoparenquimatoso.

CÓRTEX

MEDULA

Estrutura

Batrachospermum sp.

Estrutura

Crescimento via célula apical

Em Porphyra as células são justapostas formando lâminas

Microcladia

Calcificação auxiliaria a obter CO2 da água

Para a fotossíntese

Família Corallinaceae

Manutenção dos recifes de coral

Fósseis de 700 milhões de anos

Estrutura

Reprodução sexuada

Alternância de gerações

Meiose espórica

Gametas imóveis

Zigoto é raro

Reprodução

!

ápice do ramo masculino

espermatângios

A tricogine permite que qualquer espermácio entre em contato com a oosfera

tricogine

Reprodução

carpogônio

fecundação

carposporófito (2n) no interior do Pericarpo

gametófito

Reprodução

Filo Chlorophyta - Algas Verdes Uni ou pluricelulares

Flagelos ausentes, dois ou muitos

Parede celular predominantemente celulósica

Maioria de água doce e algumas marinhas, troncos de árvores, solo e associações simbióticas

Codium sp.

Chlorophyceae

CLASSES

Ulvophyceae

Charophyceae

Citocinese nas algas verdes

Fuso mitótico não persistente (ficoplasto)

Algas verdes primitivas (Clorofíceas)

Fuso mitótico persistente + fragmoplasto

Algas verdes evoluídas (Carofíceas)

Clorófita Estreptófita

• Unicelulares, flageladas ou não • Coloniais, filamentosas, laminares • Maioria água doce • Meiose zigótica • Exemplo: Chlamydomonas, Volvox, Eudorina,

Hydrodictyon

Classe Chlorophyceae

Unicelulares biflagelados

meiose zigótica

fase haplóide dominante

Chlamidomonas sp.

Meiose zigótica

Estrutura multicelular móvel – células biflageladas

esferóide ca. 2000 células

Volvox sp.

Estrutura não móvel

células grandes, cilíndricas em um cilíndro oco

Hydrodictyon sp. (rede d’água) Porção ampliada

Pediastrum sp.

Alga filamentosa não ramificada

Oedogonium sp.

Oedogonium sp.

Classe Ulvophyceae

• Marinhas, poucas em água doce

• Filamentosas, laminares

• Mitose fechada (envoltório nuclear persistente)

• Maioria bentônicas, fixas (apressório)

• Ulva (alface-do-mar), Codium (espojosa) , Halimeda (paredes calcificadas)

Alga parenquimatosa

Estrutura macroscópica Estrutura microscópica

Ulva sp.

Codium fragile Acetabularia

Algas sifonáceas: células grandes, cenocíticas, ramificadas

Paredes celulares calcificadas (areia branca)

Meiose espórica (ou gamética) alternância isomórfica

Singamia

Derbesia (Chlorophyta)

!

Classe Charophyceae • Unicelulares, Coloniais, Filamentosas,

Parenquimatosas • Água doce • Semelhanças com plantas:

– Quebra do envelope nuclear – Fusos persistentes – Precursores cutícula – Esporopolenina

• Meiose zigótica

Classe CharophyceaeOrdem Zygnemales

Zygnema sp.

Desmidium sp.

Algas filamentosas multicelulares

Spirogyra

conexão entre os filamentos plasmogamia e cariogamia zigoto formado-2n

MEIOSE ZIGÓTICA

Reproduçãopor conjugação

Ex. Spirogyra sp.

Closterium moniliferum Micrasteria sp.

Algas unicelulares não móveis

Desmidiaceae

Brejos e tanques pobres em nutrientes

Spyrotaenia

Ordens Coleochaetales e Charales

• Grupos mais próximos das plantas

•Ocorrem principalmente em água doce

• Apresentam um fragmosplasto

• São oogâmicas

•Zigoto preso ao talo parietal e recoberto

• Crescimento apical

• Nós e entrenós - plasmodesmos (Charales)

Ulva lactuca

Coleochaete sp.

Coleochaete

Chara sp.

Parentes vivas mais próximas das plantas

Chara

Nitella (Chlorophyta)

Invasão do ambiente terrestre: ampliação da fase diplóide

Planta haplóide

Meiose zigótica

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