Le alghe

ALGHE

Tallofite autotrofe, generalmente acquatiche e con forma variabile. Sono costituite da cellule isolate o organizzate in colonie.

Occupano una grande varietà di habitat; il loro corpo, chiamato tallo, assume acqua e sostanze in essa disciolte attraverso l’intera superficie (nutrizione olofitica).

Nelle alghe esistono svariate tendenze evolutive, che comportano il passaggio da tipi a struttura semplice (forme flagellate e coccoidi) a tipi a struttura progressivamente più complessa (filamentose, ramificate, parenchimatose).

Le diverse linee filetiche si differenziano soprattutto per le caratteristiche biochimiche: differenza nel colore, dovuta ai pigmenti accessori, presenti oltre la clorofilla a; differenza nei prodotti derivanti dall’organicazione del carbonio; differenza nelle sostanze che costituiscono la parete cellulare.

I pigmenti accessori permettono un migliore sfruttamento dell’ ambiente e sono molto importanti dal punto di vista ecologico.

Gruppo

sistematico Clorofille _pigmenti Altri Prodotti _di riserva Parete cellulare Cyanophyta a Ficobiline: Ficocianina> Ficoeritrina< Amido delle Cianofite Mucopeptidi Rhodophyta a + d Ficobiline: Ficoeritrina> Ficocianina< Amido delle Floridee Cellulosa _e Agar-agar Phaeophyta a + c Carotenoidi: Fucoxantina Laminarina Grassi Cellulosa Alginati

Chlorophyta a + b Carotenoidi Amido Cellulosa

CYANOPHYTA

Sono le alghe più primitive, procariotiche.

Il meccanismo della fotosintesi è più evoluto che nei batteri: come negli eucarioti il datore di elettroni è l’acqua e ciò porta liberazione di O₂ che si è andato accumulando nell’atmosfera.

Possono essere unicellulari, oppure organizzate in colonie. Mancano i mitocondri, i plastidi e il nucleo; sono perciò cellule poco differenziate.

CYANOPHYTA

Sono conosciute come alghe azzurre, per il loro colore bleu-verde dovuto alla presenza di due pigmenti ficobilinici, la ficocianina, più abbondante, di colore azzurro e la ficoeritrina, di colore rosso.

Sono molte diffuse in natura: si trovano sul terreno, nel mare (dove molte di esse formano il plancton), nelle acque dolci, in quelle termali.

Resistono a temperature di 87°.

Stabiliscono delle simbiosi con dei funghi, costituendo dei licheni (Collema);

con delle piante superiori (felci acquatiche, Cycas e Gunnera).

CYANOPHYTA

PARETE CELLULARE

Ogni cellula è provvista di una parete propria (locula), sottile e tenera, unita al protoplasma.

La parete cellulare è priva di cellulosa

Lo strato esterno è costituito da polisaccaridi legati a polipeptidi Lo strato proteico, più interno, dà rigidità alla parete (acetil-glucosammina, acido muramico, acido diamminopimelico).

CYANOPHYTA

PARETE CELLULARE

Nelle cellule filamentose le cellule sono provviste ancora di una parete tubulosa (2 vaginula) celluloso-pectica, continua o segmentata; c’è infine una 3) guaina mucillaginosa, anche molto spessa.

Le alghe azzurre non sono munite di flagelli: presentano movimenti, quando sono a contatto con il substrato, o per strisciamento o per onde contrattili

1 Schema del contenuto cellulare e della parete cellulare di un’alga azzurra filamentosa (g, guaina; v,

vaginula; l, loculo; cl, setto intercellulare formato da loculi di cellule contigue; cp, cromatoplasma di colore verde-azzurastro; cc, corpo centrale (incolore); 2, Anabaena sp., vaginula segmentata; 3 Tolypothrix lanata Wartm, setto intercellulare provvisto di una perforazione centrale (p); 4, Stigonema mamillosum

Ag., apparato sinpatico (s) nella perforazione centrale di un setto intercellulare; 5, Tricoma con vaginula (v) e guaina con struttura stratificata (g) formata da lamelle divergenti

1) CROMATOPLASMA

Posizione a immediato contatto con la parete interna (locula), in essa si concentra la pigmentazione.

Non esistono plastidi strutturati.

Lamelle (tilacoidi), che talvolta delimitano le vescicole. Non esiste una membrana nucleare e si passa dal

cromatoplasma al corpo centrale direttamente.

CYANOPHYTA

Nel protoplasma si distinguono 2 fasi:

1) CROMATOPLASMA (fase esterna): con sostanze plastidiali che fanno da supporto al complesso pigmentato clorofilliano

2) CORPO CENTRALE (fase interna): con l’apparato

CYANOPHYTA

2) CORPO CENTRALE Incolore, unico, ramificato

Cromatinoma: DNA anche sotto forma di fibrille

3 tipi

1) Cromatina in MASSA COMPATTA UNICA che riempie tutto il corpo centrale

2) Cromatina organizzata in corpi globulari

SOSTANZE DI RISERVA

Amido delle Cianofite: polisaccaride ramificato, contiene 20-30 molecole di glucosio oltre piccole quantità di pentosi o di altri esosi

Granuli di polifosfato (volutina): metacromatici Granuli di cianoficina: riserva proteica.

Poliestere dell’acido β-idrossibutirrico: altra sostanza di riserva.

a ultrastruttura di Anabaena: é visibile la guaina mucillaginosa che circonda le cellule; b ultrastruttura di un filamento di Lyngoya

CYANOPHYTA

Le alghe azzurre si moltiplicano per scissione o, nelle forme filamentose, per distacco di piccoli tratti di filamento, conosciuti come ormogoni. Sono mobili per poco tempo e sensibili alla luce. Terminata la fase mobile si assestano e per successive riproduzioni riproducono la cianoficea.

In alcuni casi gli ormogoni possono essere avvolti da una parete (ormocisti).

Alcune specie filamentose (Nostoccaceae) presentano cellule particolari (eterocisti), che hanno perso la capacità di dividersi e possono rompersi provocando la scissione del filamento. Nel punto di contatto con le cellule normali presentano dei pori. Tali cellule hanno il compito di fissare l’azoto atmosferico: nelle eterocisti avviene solo la fotofosforilazione ciclica che produce ATP ma non O₂, che ostacolerebbe la fissazione dell’azoto.

Ancora nelle specie filamentose (Anabaena), possono trovarsi cellule più grandi delle normali cellule vegetative: sono cellule a riposo, con la funzione di riserva (acineti).

Fotografia al microscopio elettronico di una sezione sottile di Nostoc praniforme, un’alga verde-azzurra, in cui si osserva una cellula durante il processo di divisione. Il setto divisorio, sviluppandosi, si inflette nell’interno della cellula, come si può vedere qui, dalla sinistra in alto e dalla destra in basso.

Le linee contorte addensate nel cromatoplasma sono le lamelle fotosintetiche. La regione senza lamelle è il corpo centrale. (Foto concessa da Thomas E. Jensen e C.C. Bowen.)

In alto, Oscillatoria: s., disco di separazione(x 1500).

In basso, Spirulina (x2800).

Nostoc, due colonie; h.,

eterocisti ( a sinistra x300; a destra x1000)

Nostoc, sezione di una parte di una grande colonia (Per gentile concessione del CCM, General Biological, Chicago)

CYANOPHYTA utilizzabili o tossiche

Provocano avvelenamenti per la presenza di eso o endotossine.

Disturbi all’apparato

gastrointestinale, all’apparato respiratorio e malattie della pelle. In alcuni casi possono provocare la morte.

Microcystis Anabaena Rivularia Oscillatoria

CYANOPHYTA utilizzabili o tossiche

Sono utilizzate come cibo per il bestiame per l’elevato contenuto in proteine

Hanno un futuro come integratori

alimentari perché contengono:

a a essenziali (lisina, triptofano ecc.) ac. grassi essenziali (ac. palmitico) polisaccaridi

sali (K, Na, Ca, Mg)  vit. B12

ficocianina che stimola le difese immunitarie

pareti mucoproteiche + digeribili delle cellulosiche

Chlorella

Nostoc commune

1, Chroococcus turgidus; 2, Gloeocapsa sanguinea; 3, Nostoc sphaericum, colonia in grandezza naturale; 3a, filamenti di Nostoc verrucosum con eterocisti (h) e spore (sp); 4, Chamaesiphon confervicola; 5, Rivularia mintula; h, eterocisti; 6, Spirulina major, frammento di filamento; 7,

Cianophyta

A. Anabaena limnetica, filamento con cellule di

delimitazione (eterocisti) ed elementi durevoli; B

Cylindrospermum alatosporium, filamento con elementi durevoli

B A

Cyanophyta (Hormogonales)

A Oscillatoria, estremità anteriore di un filamento; B,

Phormidium monile, specie marina; C, Spirulina maxima , con elementi separati ondulati; D, Lyngbia aestuarii, con ormogoni avvolti dalle guaine gelatinose; E, Microcoleus chtonoplastes, porzione terminale di forme feltranti nel suolo delle saline

EUCARIOTI

Differenza tra struttura cellulare dei procarioti e degli eucarioti: lacuna biologica

Ipotesi endosimbiontica:

batterio eterotrofo ed anaerobio aerobio fotosintetizzante capacità di movimento

Successivamente si sarebbe realizzata una evoluzione

congiunta dei componenti di questa simbiosi, come se si fosse trattato di un’unica entità

Gli Eucarioti hanno avuto uno straordinario impulso evolutivo che ha permesso di dare origine ad una vastissima varietà di piante e di animali.

RHODOPHYTA

3500 specie, soprattutto in acque marine (solo 200 in acque dolci)

Sono presenti in tutti gli oceani, ma soprattutto nelle zone tropicali o temperato-calde dell’emisfero australe

Fisse ad un substrato, epifite o parassite di altre alghe rosse

RHODOPHYTA

STRUTTURA

Quasi tutte pluricellulari con talli ben sviluppati, spesso ramificati: raramente si forma un vero tessuto.

Non presentando nessuno stadio flagellato, sono dette pre-flagellate

Il colore rosso é dovuto alla r-ficoeritrina (+ abbondante, di colore rosso), che insieme alla r-ficocianina, costituisce la frazione ficobilinica dei pigmenti del cloroplasto.

Le ficobiline sono disposte sulla superficie esterna dei tilacoidi, in granuli detti ficobilinosomi

RHODOPHYTA

Clorofilla A e D (caratteristica di questo gruppo), α e β-carotene; luteina, ficoeritrina e ficocianina

I cloroplasti hanno una morfologia piuttosto primitiva: presentano lamelle fotosintetiche non associate che attraversano lo stroma plastidiale con disposizione parallela

SOSTANZE DI RISERVA

Amido delle Floridee: polisaccaride simile all’amilopectina

che si trova sparso nel citoplasma, sotto forma di piccoli granuli.

Floriside: (zucchero complesso: galattosio e glicerolo)

RHODOPHYTA

PARETE: 1 strato interno compatto: cellulosa e altri polimeri 2 strato esterno mucillaginoso a base di galattosio

solfato (agar e carragenati)

In alcune alghe rosse le pareti si incrostano di carbonato di Ca (Corallinaceae), formando le rocce di origine biogena, che costituiscono le scogliere coralline.

Daisa pedicellata - alga rossa comune negli Stati Uniti

Alcune comuni alghe rosse. In alto, Phycodris rubens, delle coste atlantiche del Nord America e Europa; in basso a sinistra, Polysiphonia harvey, delle coste nord-orientali degli Stati Uniti

RHODOPHYTA

CICLO VITALE

Del tutto differente dalle altre alghe. Nomenclatura particolare

Gameti maschili o non mobili: SPERMAZI prodotti da uno

spermatangio

Gameti femminili: sono contenuti nei CARPOGONI, muniti di

un prolungamento detto tricogino

2 sottoclassi: Bangiophycidae Florideophycidae

Nelle Bangioficee alternanza di generazioni tra gametofito laminare e sporofito filamentoso la prima divisione è meiotica e lo zigote origina da 4 a 64 CONCOSPORE

ognuna delle quali origina un nuovo gametofito.

BANGIOFICEE (meiosi iniziale) Gamete femminile Gamete maschile Zigote (2n) meiosi 4 – 64 concospore (n) da ogni spora gametofito

Tipo Porphyra : le due fasi del ciclo (gametofito e

carposporofito) rimangono unite l’una all’altra .

Carpospore diploidi che originano fase filamentosa diploide che si sviluppa nella conchiglie

Nelle Florideoficee la fecondazione è seguita dalla formazione di filamenti specializzati detti FILAMENTI GONIMOBLASTICI riuniti in un gonimoblasto (sempre diploide).

Ogni cellula di un filamento si sviluppa in uno sporangio detto carposporangio che libera 1 o 4 spore nude diploidi (carpospore). Le carpospore producono un TETRASPOROFITO diploide che, per meiosi, sviluppa 4 TETRASPORE APLOIDI che generano il nuovo gametofito.

FLORIDEOFICEE ( meiosi intermedia)

Gamete femminile (n) Gamete maschile (n)

Zigote (2n) mitosi

Filamenti gonimoblastici (2n) (gonimoblasto)

da ogni cellula del filamento

Carposporangio (2n) Carpospore (2n) Tetrasporofito (2n) meiosi spore (n) Gametofito (n) tipo Polysiphonia: si ha alternanza di generazioni: un gametofito e uno sporofito tra loro separati

IMPORTANZA ECONOMICA

RHODOPHYTA

Agar

Carragenina

Banchi corallini

Alimento per specie marine

IMPORTANZA FARMACEUTICA

Bangiophycidae

Ordine: Bangiales

Gen. Porphyra

Alimentare in Oriente (Zuppe o aromatizzante) Azione ipocolesterolomizzante

RHODOPHYTA

AGAR-AGAR AGAROSIO

AGAROPECTINA

Emolliente per disturbi gastrici ed intestinali Lassativo meccanico

Microbiologia

Odontoiatria (protesi) Alimentari (gelati ecc.) Scarso valore alimentare

Lavorazione nei mesi invernali: seccare estrazioni

Fam. Gelidiacae

Gen. Gelidium, Gracilaria, Euchena

RHODOPHYTA

Florideophycidae

Fam. Gigartinaceae

Chondrus crispus, Gigartina mamillosa

Coste atlantiche da Norvegia a Gibilterra

Tallo: CARRAGEN o MUSCHIO D’ IRLANDA o FUCO CARACEO (GELIDIUM F.U) o LICHENE MARINO

CARRAGENINA (simile all’ agar)

In commercio: piccole lamelle, traslucide, avorio, inodori e di sapore mucillaginoso

Emolliente Bechico Lassativo meccanico Proprietà anticoagulanti Antivirale Eccipiente ed emulsionante Gelatina per alimenti

Chondrus crispus (carrageen)

RHODOPHYTA

Florideophycidae

Fam. Corallinaceae

Tallo calcificato oppure filiforme. Concorre alla formazione delle barriere coralline

Alsidium helminthocorton: Corsica, Sardegna

vermifugo (ascaridi, ossiuri)

Corallina officinalis: vermifugo

Corallina rubens: proteina con potere fibrinolitico ed

PHAEOPHYTA

STRUTTURA

Alcune sono microscopiche e filamentose; la maggior parte possiede un tallo grande fino ad alcuni metri.

Le forme più grandi sono più COMPLESSE

STRUTTURALMENTE e CONTENGONO DIVERSI TIPI DI CELLULE.

“GIGANTI DEL MARE”: possono raggiungere i 70-80 metri di lunghezza ed hanno una complessità morfologica tale da costituire veri e propri tessuti.

1500 specie quasi tutte marine. Vivono nelle acque fredde eccetto il Sargassum

PHAEOPHYTA

PARETE CELLULARE: 1 strato interno di cellulosa

2 strato esterno mucillaginoso di un

polisaccaride detto Acidum alginicum (algina)

ALGINA: polimero dell’acido mannuronico e glucuronico, salificati con Ca, Na, K (alginati)

PHAEOPHYTA

FUCOIDINA: polimero mucillaginoso a base di pentosi con gruppi solfatidici

I cloroplasti sono piccoli e discoidali. I tilacoidi sono riuniti a gruppi di tre.

Contengono clorofilla a e c; β-carotene; fucoxantina (pigmento di colore bruno)

Alta percentuale di caroteni rispetto alla clorofilla La crescita dei talli può avvenire in vari modi: crescita diffusa;

crescita tricotallica; crescita apicale;

SOSTANZE DI RISERVA

Laminarina: polisaccaride solubile, costituito da 15-30 molecole

di glucosio e mannitolo

Mannitolo Acidi grassi

PHAEOPHYTA

Forme mobili: 2 flagelli diversi tra di loro (1 pennato e 1 a frustino)

3 classi: ISOGENERATAE

HETEROGENERATAE

CYCLOSPORAE meiosi terminale meiosi intermedia

PHAEOPHYTA

ISOGENERATAE ed HETEROGENERATAE: alternanza di

generazione con sporofito (diploide) e gametofito (aploide) con entrambe le generazioni multicellulari e fisiologicamente indipendenti.

GENERAZIONE SPOROFITICA: ha inizio con la formazione dello zigote

GENARAZIONE GAMETOFITICA: ha inizio con la divisione riduzionale che porta alla formazione delle spore

PHAEOPHYTA

ISOGENERATAE

Generazioni isomorfe: gametofito e sporofito simili Scarso interesse farmaceutico

HETEROGENERATAE

Alternanza di generazioni eteromorfe.

GAMETOFITO: filamento microscopico ramificato SPOROFITO: grande, macroscopico

CICLOSPORAE: la generazione gametofitica é quasi

completamente scomparsa dal ciclo sessuale. Tallo diploide con gametangi unicellulari in cui il nucleo va incontro a divisioni riduzionali

Importanza economica

A. Fertilizzanti per ricavare sodio e potassio dalle ceneri B. Alimenti (fuco)

C. Algina: stabilizzatore e deumidificatore per gelati, dolci (glassatura)

D. Trattamento del lattice naturale e sintetico delle gomme

CLASSE HETEROGENERATAE Ordine LAMINARIALES

APLODIPLONTI

Alghe di grandi dimensioni con fase diploide molto vistosa e aploide microscopica

Laminaria digitata Lamourax

MEIOSI INTERMEDIA E TALLO

DIFFERENZIATO

RIZOIDE: parte basale espansa che si fissa al substrato

STIPITE: parte cilindrica

FILLOIDE o FRONDA: parte nastriforme aperta a ventaglio

MERISTEMA INTERCALARE: zona di accrescimento fra stipite e fronda che man mano riproduce una nuova fronda

STIPITE: porzione esterna o corticale con cellule piccole e compatte

porzione interna con cellule lunghe e lasse

Si rigonfia fortemente in acqua per la presenza di algina

PHAEOPHYTA

CLASSE HETEROGENERATE Ordine LAMINARIALES

Laminaria cloustoni (stipiti disseccati e sterilizzati):

candelette chirurgiche (azione dilatante del collo dell’ utero in ostetricia)

Natrium alginicum (F.U):

• eccipiente per le proprietà emulsionanti • Utilizzato nelle diete: forma gel nello stomaco, produce senso di sazietà e toglie la fame

• Stimola la coagulazione del sangue: agente emostatico

Calcio alginato: odontologia come emostatico

Alginati: prevengono l’accumulo di Sr nelle ossa protezione da radiazioni

Laminarina: antiaterosclerotica

Sono stimolanti del metabolismo generale, soprattutto della tiroide,

la circolazione del sangue, dimagrimento e sono

ipocolesterolomizzanti Dalle Laminaria si ricava

PHAEOPHYTA

• Industria agroalimentare (condensanti e stabilizzanti delle sospensioni nelle industrie alimentari, fabbricazione biscotti e caramelle)

• Industria tessile (appretti)

• Industria cosmetica (idratanti ed ammorbidenti)

• Industria cuoio (fissano e ammorbidiscono materiali da concia, incollano e apprettano le pelli)

• Industria carta (migliorano resistenza meccanica)

• Industria idrocarburi (rendono infiammabili e prodotti) Usi industriali alginati

PHAEOPHYTA

CLASSE CICLOSPORAE Ordine FUCALES

Gen. Fucus

Alga comune dell’emisfero nord

Tallo e ancoraggio basale di forma discoidale (30 cm)

Fronde formano lamine fogliacee, lineari alla base e che si ramificano dicotomicamente

Fucus vesiculosus. Posizione di talli con aerocisti: alla fine delle ramificazioni si trovano i ricettacoli

STIPITE: come Laminaria, con midollo compatto

EPIDERMIDE: meristematica

Accrescimento in lunghezza

dovuto ad una cellula apicale

meristematica in ogni

ramificazione

AEROCISTI: vescicole più o meno evidenti, ripiene di gas,

che servono per il

PHAEOPHYTA

Oogonio: 3 strati Anteridio: 2 strati

Fecondazione in acqua

Fucus platycarpus:

specie monoica: anteridi + oogoni

Fucus vesiculosus:

specie dioica: solo anteridi

I ricettacoli contengono oogoni e spermatangi, nelle specie monoiche oppure gametangi di un solo sesso nelle specie dioiche

PHAEOPHYTA

Fucus serratus, Fucus vesiculosus

GOEMON

Droga secca: lamine nerastre di odore salmastro e di sapore mucillaginoso

Vitamina C e provitamina A (o carotene) Iodio

Adoperati sotto forma di

polvere o estratto acquoso

Dai Fucus si ricava

Alginato sodico

Laminarina: antiaterosclerotica come da Laminaria Mannitolo: azioni diuretica e lassativa

Floroglucinolo e bromofenolo: proprietà antibiotiche

Alginati

Patologie digestive: acidità dello stomaco libera acido alginico, formando una barriera al di sopra del contenuto gastrico (utile nel reflusso gastro-esofageo)