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Simonetta Giordano » 12.Le Alghe


Caratteri generali

Le alghe sono organismi eucarioti fotosintetici unicellulari o pluricellulari tallosi. I singoli organismi possono condurre vita indipendente, oppure possono organizzarsi in colonie. Hanno cloroplasti provvisti di clorofilla a associata a pigmenti diversi. Vivono in ambienti acquatici o umidi e sono prive di tessuti conduttori e di organi pluricellulari. La loro diversità è elevata ed in gran parte ancora sconosciuta. Il numero di specie è circa il 10% di quello delle Angiosperme, ma hanno un’elevata diversità filogenetica testimoniata dall’elevato numero di classi.

Hanno dimensioni che variano da pochi micron a decine di metri.
Le microalghe sono specie unicellulari che vivono sospese (fitoplancton) o fissate ad un substrato (microfitobenthos). Le microalghe sono solitarie o coloniali; le loro cellule possono essere mobili (flagellate, ameboidi) o immobili (coccali).
Le macroalghe sono invece multicellulari, di dimensioni solitamente macroscopiche. Il loro corpo non ha l’organografia di un cormo e può avere struttura filamentosa, parenchimatica o sifonale.

Comprendono organismi molto diversi per dimensioni, organizzazione cellulare (unicellulari, coloniali, pluricellulare), ciclo ontogenetico (aplonti, diplonti, aplo-diplonti), tipo di gamia (isogamia, anisogamia, eterogamia, oogamia).

I flagelli sono gli organi locomotori di molte microalghe e della maggior parte delle cellule riproduttive. Le cellule flagellate hanno spesso due flagelli, meno frequentemente uno o più di due.

Dal punto di vista ecologico, sono importanti elementi del fitoplancton e i maggiori produttori degli ecosistemi acquatici.

Caratteri generali

Alcuni organuli cellulari si rinvengono solo nella cellula algale.

Vacuoli contrattili
Molte specie unicellulari d’acqua dolce prive di pareti rigide, vivendo in un ambiente ipotonico rispetto al loro citoplasma, devono espellere in continuazione l’acqua in eccesso che penetra per osmosi nelle cellule. L’organulo adibito alla osmoregolazione è il vacuolo contrattile. Questo organulo, che si forma per fusione di piccole vescicole, si riempie d’acqua che scarica all’esterno dopo essersi fuso con la membrana plasmatica. Dopo lo svuotamento i residui della membrana vacuolare vengono riciclati per la formazione di nuove vescicole

Macchia oculare o stigma
La macchia oculare o stigma è presente in molte alghe unicellulari flagellate. Essa appare al microscopio ottico come una macchia rosso-arancione (contiene carotenoidi) situata nella parte anteriore della cellula. Lo stigma ha la funzione di ombreggiare il vero organulo fotorecettore che percepisce la luce.

Pirenoide
In molte alghe associato al cloroplasto si trova un corpo più o meno voluminoso, denominato pirenoide, che risulta spesso visibile al microscopio ottico. Il pirenoide può avere una struttura omogenea minutamente granulosa, come nelle alghe brune, oppure essere percorso da sottili lamelle in evidente continuità con i tilacoidi (alghe verdi). Sempre nelle alghe verdi il pirenoide può essere suddiviso in bande o spicchi denominati pirenosomi che si collocano tra le membrane tilacoidali. Il pirenoide contiene l’enzima Rubisco ed è coinvolto nel processo di polimerizzazione degli zuccheri di riserva.

Caratteri generali

Le Alghe in base ai pigmenti fotosintetici, all’ultrastruttura del cloroplasto e ad altre caratteristiche cito-morfologiche, si distinguono in:

  • alghe rosse
  • alghe brune
  • diatomee
  • alghe verdi
Caratteristiche delle alghe

Caratteristiche delle alghe


Alghe rosse

Le alghe rosse sono prevalentemente confinate ad habitat marini. Hanno cloroplasti con tilacoidi non aggregati; non hanno clorofilla b, tra i pigmenti accessori i più importanti sono le ficobiliproteine, organizzate in ficobilisomi. Il loro pigmento rosso, la ficoeritrina, permette lo svolgimento della fotosintesi a maggior profondità rispetto alle alghe verdi.
Mancano cellule flagellate in ogni stadio del ciclo vitale. La sostanza di riserva tipica è l’amido delle floridee che forma granuli liberi nel citoplasma.

La presenza di connessioni primarie e secondarie fra le cellule, derivanti da un’incompleta divisione cellulare, è caratteristica della maggior parte di queste alghe.

I cicli vitali della maggior parte delle alghe rosse sono estremamente complessi e comportano un’alternanza di generazioni, con fasi che possono essere morfologicamente simili o diverse. Molte alghe rosse si riproducono asessualmente liberando nell’acqua spore.

Le pareti cellulari delle alghe coralline sono impregnate di una forma di carbonato di calcio chiamata calcite; queste alghe sono importanti nella formazione delle barriere coralline, in quanto producono nuovo materiale e cementano fra loro altri organismi.

Botryoglossum farlowianum. Fonte: ANISN

Botryoglossum farlowianum. Fonte: ANISN


Alghe brune

Le alghe brune, come le alghe rosse, vivono prevalentemente in habitat marini; anch’esse mancano di clorofilla b, ma contengono un altro tipo di clorofilla (la clorofilla c) come anche altri speciali pigmenti fotosintetici, gialli e rossi (β-carotene e xantofille).

Le sostanze di riserva sono la crisolaminarina e il mannitolo. Spesso i gameti sono flagellati.

Le alghe brune sono note per la loro rapida crescita, per le grandi dimensioni che possono raggiungere (le più grandi alghe conosciute appartengono a questa divisione) e per la struttura relativamente complessa del tallo. Alcune di esse, hanno un tessuto primitivo per la conduzione delle sostanze nutritive e strutture (le fronde e il cauloide) che ricordano, per il loro aspetto superficiale, rispettivamente le foglie e i fusti delle piante superiori; sono, inoltre, presenti organi di galleggiamento pieni d’aria (cisti), che assicurano la posizione eretta dell’alga, e organi di ancoraggio al substrato (apteri).

Alghe brune comuni sono quelle appartenenti al genere Fucus.

Fucus serratus Wikimedia

Fucus serratus Wikimedia


Diatomee

Le diatomee sono microalghe eucariotiche unicellulari, diffuse in ambienti molto diversi: possono condurre vita planctonica, in mari ed acque dolci, oppure vita bentonica, su rocce o sedimenti , o epifite su alghe o piante superiori. Nelle acque marine costituiscono una delle componenti principali del fitoplancton. Sono caratterizzate dalla presenza di un rivestimento siliceo esterno a doppia valva, detto frustulo. L’epiteca, la parte superiore, è leggermente più grande della parte inferiore definita ipoteca. Un’altra caratteristica del frustulo delle diatomee pennate è il rafe, una fessura longitudinale attraverso la quale vengono secrete sostanze polisaccaridiche che permettono il movimento delle cellule. Esiste una grande varietà di forme ed è possibile distinguere due gruppi: centriche generalmente con il frustulo a simmetria radiale, ma a volte anche multipolari o a simmetria bilaterale; pennate generalmente allungate, a simmetria bilaterale.

Contengono clorofilla a e clorofilla c; pigmenti accessori sono il β-carotene e le xantofille. Si riproducono vegetativamente per scissione binaria, e ciascuna delle due cellule figlie eredita una delle due valve del frustulo della cellula madre. La formazione delle nuove valve all’interno delle vecchie, tuttavia, porta alla progressiva riduzione della taglia cellulare della popolazione. Raggiunto un limite massimo di riduzione, la diatomea può ripristinare la taglia massima riproducendosi sessualmente.

Diatomee centriche e pennate

Diatomee centriche e pennate


Alghe verdi

Le alghe verdi comprendono forme unicellulari, coloniali, cenocitiche e pluricellulari.

Molte caratteristiche depongono a favore dell’ipotesi che i progenitori acquatici delle piante terrestri fossero organismi simili a alghe verdi: presenza di clorofilla a e b e di carotenoidi, nelle stesse proporzioni in cui sono presenti nelle piante; amido come sostanza di riserva; parete cellulosica; flagelli del tipo a frustino; presenza nel gruppo di organismi pluricellulari, oogami, con ciclo aplodiplonte, come le piante terrestri. Inoltre le Chlorophyta crescono in genere negli strati più superficiali dei corpi d’acqua, da dove era più facile l’emersione sulla terraferma.
Anche se in quasi tutte le alghe verdi i gametangi sono del tipo unicellulare, alcune specie della classe Charophyceae hanno gametangi con uno strato di cellule sterili, interpretabili come tappa evolutiva verso la comparsa degli organi pluricellulari delle piante terrestri. Alcune caroficee formano zigoti resistenti rivestiti da una parete impregnata di sporopollenina, sostanza che avrà grande importanza come componente della parete delle spore delle piante terrestri.

Alcune specie formano simbiosi licheniche con funghi.

Chara vulgaris Fonte: Wikimedia Commons

Chara vulgaris Fonte: Wikimedia Commons


I materiali di supporto della lezione

Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e diversità vegetale. Piccin, Padova. 2008.

Stern, Bidlack, Jansky. Introduzione alla biologia vegetale. McGraw-Hill, Milano. 2008.

Rost, Barbour, Stocking, Murphy. Biologia delle piante. Zanichelli, Bologna. 2008.

Raven, Evert, Eichhorn. Biologia delle piante. VI edizione. Zanichelli, Bologna. 2002.

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