Размножение хламидомонады схема: Размножение низших споровых растений (водорослей) — урок. Биология, 6 класс.

Размножение низших споровых растений (водорослей) — урок. Биология, 6 класс.

Размножение одноклеточных водорослей

Некоторые одноклеточные водоросли размножаются только бесполым способом. Одна из таких водорослей хлорелла.

  

Рис. \(1\). Размножение хлореллы спорами

 

Но большинству водорослей характерно бесполое и половое размножение. Половое размножение может происходить разными способами. Примером могут служить процессы размножения одноклеточной водоросли хламидомонады.

 

Когда условия благоприятные, у хламидомонады происходит бесполое размножение. Она теряет жгутики и делится, образуя \(2\), \(4\) или \(8\) зооспор. Потом зооспоры выходят из материнской клетки и начинают жить самостоятельно.

 

Рис. \(2\). Бесполое размножение хламидомонады
 

Половым путём хламидомонада начинает размножаться, когда наступает неблагоприятный период. Она теряет жгутики и образует внутри себя много гамет (половых клеток). Гаметы сливаются попарно, их ядра объединяются. Образовавшаяся зигота одевается прочной оболочкой и в таком виде сохраняется до лучших времён. Когда наступают благоприятные условия, зигота дважды делится и образует четыре молодые хламидомонады.


Рис. \(3\). Половое размножение хламидомонады

Размножение многоклеточных водорослей

Большинству многоклеточных водорослей  характерно размножение двумя способами: половым и бесполым.

 

Рассмотрим размножение улотрикса. В тёплое время при благоприятных условиях происходит бесполое размножение. Клетки слоевища делятся и образуют по \(2\) или \(4\) зооспоры со жгутиками. Зооспоры развиваются в новые нити улотрикса.

 

Рис. \(4\). Бесполое размножение улотрикса

 

Когда становится холодно, отдельные клетки улотрикса формируют гаметы — мелкие клетки, передвигающиеся с помощью жгутиков. Гаметы попадают в воду. Там они соединяются попарно и образуют зиготу. Обычно происходит слияние гамет от разных нитей улотрикса. Зигота покрывается толстой оболочкой и долгое время может оставаться в состоянии покоя. Через некоторое время зигота делится и образуются  \(4\) споры. Из этих спор развиваются новые многоклеточные талломы улотрикса.

 

Рис. 5. Половое размножение улотрикса

 

Схема бесполого размножения

Улотрикс  ⇒ Зооспора  ⇒ Улотрикс

Схема полового размножения

Улотрикс  ⇒ Гаметы  ⇒ Зигота ⇒ \(4\)споры ⇒ Улотрикс

Возможно также вегетативное размножение многоклеточных водорослей кусочками слоевища.

Источники:

Рис. 1. Размножение хлореллы спорами. © ЯКласс

Рис. 2. Бесполое размножение хламидомонады. https://image.shutterstock.com/image-vector/life-cycle-chlamydomonas-600w-1051929551

Рис. 3. Половое размножение хламидомонады. https://image.shutterstock.com/image-vector/life-cycle-chlamydomonas-600w-1051929551

Рис. 4. Бесполое размножение улотрикса. © ЯКласс

Рис. 5. Половое размножение улотрикса. © ЯКласс

Строение и размножение хламидомонады

Хламидомонада — крошечная зеленая водоросль, состоящая из единственной клетки. При этом водоросль активна и подвижна, передвигаться ей помогают жгутики. Обитают хламидомонады в пресной воде: реках, прудах, даже бассейнах и лужах. Несмотря на микроскопические размеры каждой особи, в массе мы с ними хорошо знакомы — благодаря резкому увеличению количества хламидомонад (наряду с другими водорослями), летом водоемы «зацветают», покрываются зеленым ковром. Хламидомонада может питаться гетеротрофно, то есть потреблять готовые органические вещества.

Строение

1.      Имеет типичные органоиды эукариот (ядерных организмов), а также два жгутика.

2.      Крупный хлоропласт, хроматофор — чашевидной формы.

3.      Светочувствительный глазок, функция которого заключается в обеспечении положительного фототаксиса (движение на свет).

4.      Две мелкие пульсирующие вакуоли, выбрасывающие из хламидомонады избыток воды.

5.      В цитоплазме имеет пиреноид (включение внутри хлоропласта), запасающий крахмал.

Размножение

Хламидомонада может размножаться и бесполым способом, и половым — его выбор зависит от условий внешней среды.

Бесполое размножение

1.      Летом, при благоприятных условиях, внутри водоросли в результате митотического деления ядра образуются зооспоры — четыре клетки.

2.      Зооспоры вырастают и становятся молодыми хламидомонадами.

Половое размножение

1.      При неблагоприятных условиях среды в материнской клетке идет процесс множественного митотического деления ядра. В результате возникает большое количество гамет со жгутиками.

2.      Гаметы покидают материнский организм и выходят «в свободное плавание». При удачной встрече двух гамет разных водорослей, происходит слияние их путем изогамии (сливаются две сходные по размеру гамет). Образуется диплоидная зигота, которую зимой сохраняет ее плотная оболочка.

3.      В благоприятных условиях у зиготы идет мейоз, итогом которого становятся четыре гаплоидные клетки, которые затем превращаются в четыре гаплоидные хламидомонады.

4.      Таким образом, большую часть жизни хламидомонады у нее преобладает гаплоидная стадия (диплоидной является только зигота).

Комментарий. Гаплоидная клетка — клетка, в ядре которой хромосомы расположены по одной, а не попарно. В диплоидной клетке хромосомы парные. Эту схему важно понять и запомнить, так как в ЕГЭ по биологии введены новые вопросы о наборах хромосом разных растений и о том, как они изменяются на разных стадиях жизненного цикла.


Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — мастер-класс по биологии

Хламидомонада, жизненный цикл, половое размножение, чем отличается от хлореллы, место обитания, особенности строения, как питается, значение в биологии

Хламидомонада – это простейшая одноклеточная водоросль. Она обладает уникальной способностью передвигаться в пространстве и реагировать на свет.

Род хламидомонада отдельный и относится к семейству Chlamydomonadaceae. Известно более 500 видов водорослей данного рода.

Общая характеристика

Биология по современной научной классификации относит хламидомонаду к вольвоксовым одноклеточным водорослям. Она входит в отдел зеленые водоросли царства растений.

Отличается микроскопическими размерами, не превышающими в длину 44 мкм, в ширину – 28 мкм, и подвижными жгутиками. Оболочка организма гладкая, без выростов.

Строение хламидомонады типично для большинства одноклеточных. Хроматофоры отдельных видов содержат особые включения – пиреноиды.

Стигма растения восприимчива к изменениям освещенности. Организм активно движется в сторону света, необходимого для фотосинтеза.

Отличие хлореллы от хламидомонады

Сходным с Сhlamydomonas строением обладает Chlorella. Хлореллы так же обитают в пресных водах и размножаются с помощью спор.

Сравнение двух водорослей помогает лучше понять отличительные особенности хламидомонады:

  • подвижность,
  • наличие 2 жгутиков,
  • глазок, чувствительный к свету,
  • наличие сократительной вакуоли,
  • зооспоры – споры со жгутиками,
  • размножение половым путем при неблагоприятных условиях.

Хлорелла относится к протококковым, не наделена способностью передвигаться, размножается только при помощи автоспор.

Строение хламидомонады

Форма хламидомонады вытянутая, на картинке она напоминает грушу. На внешней удлиненной части располагаются 2 подвижных жгутика. Тело защищено специальной гладкой оболочкой из пектина. Внутри находится цитоплазма.

Значительную часть внутреннего пространства занимает чашеобразный хроматофор. Он выполняет две важные функции:

  • фотосинтез,
  • скопление крахмала.

Нижнюю продолговатую область занимает пиреноид в форме шара. Именно в этой части скапливаются запасы органических веществ. В окружении цитоплазмы расположен красный органоид – светочувствительный глазок. Он выполняет роль фоторецептора.

У основания жгутиков различимы 2 пульсирующие вакуоли. Они помогают удалять излишки воды.

Кратко строение хламидомонады выглядит следующим образом:

  • оболочка,
  • хлоропласт,
  • пиреноид,
  • цитоплазма,
  • фоторецептор,
  • ядро,
  • вакуоли,
  • жгутики.

Жизненный цикл

Цикл развития хламидомонады проходит по двум различным направлениям. При нормальных условиях процесс размножения протекает достаточно быстро при помощи спор.

В неблагоприятных обстоятельствах активируется половой процесс.

Тип питания

Хламидомонада одновременно и автотроф, и гетеротроф. Преимущественно она питается, как и все растения, благодаря фотосинтезу.

Дополнительные органические вещества водоросль способна поглощать извне. Для этих целей используются специальные ионные каналы, по которым поступают и выводятся определенные продукты. Захват частиц питательных веществ происходит посредством выпячивания отдельных участков тела.

Половое и бесполовое размножение

На примере хламидомонады можно рассматривать размножение большинства известных водорослей. Бесполовая схема размножения представляет простейший процесс образования зооспор.

На начальном этапе взрослый организм, готовый к размножению, прекращает движение и лишается жгутиков. Хламидомонада приобретает округлую форму. Внутри происходит деление на отдельные клетки. Возможно появление от 4 до 8 самостоятельных клеток с отдельной оболочкой и жгутиками.

Когда созревание закончено, материнская клетка теряет оболочку и выпускает маленьких хламидомонад. Через определенный промежуток времени происходит созревание водорослей. Они образуют внутри себя новые зооспоры.

Процесс полового размножения запускается в неблагоприятной окружающей среде и включает следующие этапы:

  1. Образование гамет.
  2. Выход гамет и образование зигот.
  3. Нарастание защитной оболочки.
  4. Деление зиготы при наступлении подходящих условий.
  5. Образование 4 молодых самостоятельных клеток.

Дыхание

Дыхание водоросли происходит при помощи всей поверхности тела. Для дыхания использует кислород. Хламидомонада поглощает газ, растворенный в воде.

Где обитает хламидомонада

Среда обитания хламидомонады не ограничивается строгими рамками.

Она может существовать как в открытых водоемах, так и в аквариумах, и на влажных поверхностях стен. Ей не страшны низкие температуры, повышенная кислотность и жесткость воды.

Она способна сохранять жизнеспособность в самых экстремальных условиях. Хламидомонаду можно наблюдать на заснеженных поверхностях, где она окрашивает толщи льда в характерный цвет.

Значение в природе

Признаки наличия в водоеме хламидомонады – цветение. Большое количество водорослей говорит о загрязнении вод. В процессе жизнедеятельности растение очищает окружающую среду, поглощая органические вещества.

Но избыток хламидомонады в водоемах может оказаться губительным для рыб и другой растительности. Выделяя углекислый газ и повышая уровень продуктов распада, водоросль оказывает негативное влияние на окружающую среду. Значение хламидомонады в природе неоднозначно.

В научных целях ее выращивают в специальных лабораториях и используют в различных опытах и для определения токсичности водоемов.

Заключение

Хламидомонада – любопытный представитель растительного мира. Примечательна история названия данного водоросли. Сложное слово образовано из двух греческих слов «chlamydos» и «monados», что дословно переводится как «плащ» и «простая сущность».

Данное название как нельзя лучше подходит удивительной микроскопической водоросли, спрятавшей свою простую сущность под защитным плащом.

Для урока. Водоросли.

Задания по теме «Водоросли»

 

Работа 1. Изучение строения одноклеточных зеленых водорослей.

Оборудование: готовые препараты хламидомонады, спирогиры, микроскоп.

1. Рассмотрите микропрепарат одноклеточной зеленой водоросли хламидомонады при большом увеличении. Какую форму она имеет?

2. Найдите у водоросли оболочку, хроматофор. Какую форму и окраску имеет хроматофор хламидомонады? От чего зависит цвет хроматофора?

3. Найдите в клетке водоросли ядро и цитоплазму.

4. Рассмотрите рисунок хламидомонады. Зарисуйте рисунок и запишите что изображено под каждой из цифр.

5. Рассмотрите микропрепарат многоклеточной зеленой водоросли спирогиры при большом увеличении. Найдите оболочку, ядро, цитоплазму, хроматофор. Какой формы хроматофор?

6. Рассмотрите рисунок спирогиры. Зарисуйте рисунок и запишите что изображено под каждой из цифр.

 

Работа 2. Перепишите, вставив пропущенные слова.

Хламидомонада через оболочку поглощает __________________ . на свету в хроматофоре в процессе ____________________ и выделяется __________________ . хламидомонада при дыхании поглощает ____________ и выделяет _____________ .

 

 

 

Работа 3. Рассмотрите рисунок. Схема какого способа размножения хламидомонады здесь изображена? При каких условиях происходит такое размножение хламидомонады? Запишите, что изображено под каждой из цифр.

Работа 4. Рассмотрите рисунок. Схема какого способа размножения хламидомонады здесь изображена? При каких условиях происходит такое размножение хламидомонады? Запишите, что изображено под каждой из цифр.

 

Работа 5. Выпишите номера вопросов, против них запишите номера правильных ответов.

I. Как питаются водоросли?

1. Сами вырабатывают органические вещества. 2. Питаются готовыми органическими веществами за счет других?

II. В каких частях клетки водоросли содержится хлорофилл?

1. Цитоплазма. 2. Хроматофор. 3. Оболочка. 4. Ядро. 5. Вакуоль.

III. Как вы объясните различную окраску водорослей?

1. Маскировка. 2. Приспособление к фотосинтезу.

IV. Каковы способы размножения водорослей?

1. Половой. 2. Бесполый.

 

 

Работа 6. Рассмотрите рисунок. Схема какого способа размножения улотрикса здесь изображена?

Каково строение этой многоклеточной водоросли?

Что располагается в каждой клетке улотрикса?

При каких условиях так размножается улотрикс?

Как называются подвижные клетки со жгутиками?

Запишите, что изображено под каждой из цифр.

 

Работа 7. Рассмотрите рисунок. Схема какого способа размножения улотрикса здесь изображена?

При каких условиях так размножается улотрикс?

Запишите, что изображено под цифрами 5-9.


 

Хламидомонада — строение и размножение

Хламидомонада – род одноклеточных растений из отдела зеленые водоросли. Данный род объединяет более 500 видов, подавляющее большинство из которых обитают в пресных водоемах. Зачастую это мелкие, хорошо прогретые, грязные водоемы. Некоторые формы хламидомонады могут существовать в почве, на поверхности снежного покрова, льда, провоцируя их цветение (к примеру, хламидомонада снежная). В странах СНГ встречается около 100 видов.

Строение. Типичный представитель рода – это одноклеточная водоросль чаще продолговатой грушевидной формы, иногда округлой либо овальной. К переднему, несколько вытянутому краю клетки прикрепляются два жгутика, благодаря которым клетка способна передвигаться в толще воды. Водоросль покрыта относительно прочной пектиновой оболочкой. В цитоплазме имеется фоторецептор – светочувствительный глазок. Характерно наличие двух сократительных вакуолей. Основной функцией их является удаление избытка воды, которая постоянно поступает в клетку из окружающего пространства, с целью регуляции внутриклеточного давления. Большую часть клетки занимает хроматофор в виде чаши. Кроме осуществления фотосинтеза, его важная функция — отложение запасного органического вещества – крахмала.

Питание. Питание водорослей данной группы может быть как атотрофное, так и гетеротрофное. Так, в условиях достаточной освещенности в процессе фотосинтеза поглощается солнечная энергия, и синтезируются органические вещества в клетке водоросли. Наиболее благоприятные условия для фотосинтеза хламидомонада находит с помощью глазка, постоянно передвигаясь. При недостатке света водоросль способна всасывать растворенные в воде органические вещества через клеточную стенку, переходя на гетеротрофный тип питания.

Размножение. Размножение хламидомонады происходит половым и бесполым способом. Преобладает вегетативное размножение, которое осуществляется делением на 2-8 так называемых зооспор. Половой процесс — чаще изогамия, реже оогамия и гетерогамия. Сформировавшаяся зигота по окончании периода покоя и нескольких последовательных делений дает начало 4-32 новым клеткам.

Значение. Хламидомонады, наряду с другими зелеными водорослями, могут провоцировать «цветение» воды, иногда снега. Водоросли данного рода используются в очистных сооружениях, поскольку обладают способностью поглощать органические вещества, растворенные в воде. Хламидомонада является объектом исследования в генетических и биологических лабораториях, благодаря сравнительной простоте поддержания клеточной культуры. Эту водоросль также применяют для определения токсичности загрязненной воды.

Хламидомонада рисунок (65 фото) » Рисунки для срисовки и не только

Строение клетки Chlamydomonas


Хламидомонада строение клетки рисунок


Пиреноид у хламидомонады это


Схема строения клетки хламидомонады


Рисунок водоросли хламидомонада


Одноклеточная водоросль хламидомонада


Схема строения одноклеточной водоросли


Строение Хамида монаде


Водоросль хламида Монада


Схема строения клетки хламидомонады


Одноклеточная водоросль хламидомонада


Строение клетки одноклеточных водорослей


Зеленые водоросли хламидомонада


Водоросль хламида Монада


Хламидомонада и хлорелла


Хламидомонада Монада


Водоросль хламида Монада


Пиреноид у хламидомонады это


Зеленые водоросли хламидомонада


Хламида Монада строение


Строение клетки одноклеточных водорослей


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады


Хламидомонада строение таллома


Что такое хламидомонада в биологии 6 класс


Водоросль хламида Монада


Строение водоросли хламидомонады


Зеленые водоросли хламидомонада


Одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада


Рисунок водоросли хламидомонада


Стигма у хламидомонады


Хламидомонада раскраска


Одноклеточная водоросль хлорелла строение


Хламидомонада и хлорелла


Эвглена и хламидомонада


Модель хламидомонады


Рис 108 строение одноклеточной водоросли хламидомонады


Водоросли хламидомонада


Строение клетки водоросли хламидомонады


Размножение водоросли хламидомонады


Строение одноклеточных водорослей хламидомонады 6 класс


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады


Строение водоросли хламидомонады


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады 5 класс


Микроорганизм хламидомонада


Строение пиреноида у водорослей


Рисунок водоросли хламидомонада


Водоросль хламида Монада


Светочувствительный глазок у хламидомонады


Хламидомонада царство и Надцарство


Хламидомонада и хлорелла


Хламида Монада строение


Таллом хламидомонады


Строение хламидомонады без подписей


Строение хламидомонады без подписей


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады раскраска


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады


Таллом хламидомонады


Цикл бесполого размножения хламидомонады


Стигма у хламидомонады


Хламида Монада строение


Строение клетки водоросли хламидомонады 5 класс


Что такое хламидомонада в биологии 6 класс


Строение одноклеточной водоросли хламидомонады биология 6 класс


Хламидомонада схема

Проверочные работы по биологии (6 класс)

Манина Ольга Борисовна

Учитель биологии и химии

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №4» г. Черногорска

Проверочные работы по биологии (6 класс)

СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ. ВОДОРОСЛИ, МХИ, ПАПОРОТНИКИ, ХВОЩИ И ПЛАУНЫ

1 вариант

1. Рассмотрите рисунок, показывающий цикл развития папоротника. Запишите, что обозначено под каждой из цифр


  1. Перепишите, вставив пропущенные слова

Хламидомонада через оболочку поглощает …………. На свету в хроматофоре в процессе……..образуется……и выделяется…………Хламидомонада при дыхании поглощает……….и выделяет……….

3.Рассмотрите рисунок. Какие мхи здесь изображены? Что обозначено цифрами 1-6?


4.О каком качестве почвы свидетельствуют произрастающие на ней хвощи?

2 вариант

1.Рассмотрите на рисунке цикл развития мха. Запишите, что изображено под каждой из цифр

  1. Рассмотрите рисунок

Что общего в строении папоротника и хвоща? Почему их относят к одной группе растений – папоротникообразным? Что обозначено буквами А,Б,В и цифрами 1-6?

3.Схема какого способа размножения хламидомонады изображена на рисунке? При каких условиях так размножается хламидомонада? Запишите, что изображено под каждой из цифр

4.Чем отличаются водоросли от водных цветковых растений?

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ, СЕМЕННЫЕ.

1 вариант

1.Рассмотрите рисунок, показывающий цикл развития покрытосеменного растения. Запишите, что изображено под каждой из цифр

2 Перепишите предложения.вставив пропущенные слова

У растений семейства крестоцветных цветок имеет ………….. околоцветник, чашечка состоит из…….., лепестков, тычинок……….., пестик …… Плод………. или …….

3. Выпишите номера растений, относящихся к семейству паслёновых

1 дурман обыкновенный.

2. Одуванчик лекарственный.

3. Белена чёрная.

4. Чина луговая

5 Картофель.

6. Люпин желтый

7.Пырей ползучий.

8. Донник белый.

9. Томат обыкновенный.

10. Перец однолетний

4. Назовите основные овощные культуры, которые выращиваются в вашей местности

2 вариант


1. Рассмотрите рисунок, показывающий цикл развития сосны. Запишите, что изображено под каждой

2. Перепишите предложения.вставив пропущенные слова

У растений семейства розоцветных цветок имеет ……. околоцветник, чашечка состоит из………свободных лепестков, тычинок……, пестиков…….. или……..

3.Выпишите номера растений, относящихся к семейству лилейных

1. тюльпан лесной. 2. Василёк луговой. 3. Пырей ползучий. 4. Лук репчатый. 5. Рябина обыкновенная. 6. Лилия кудреватая. 7. Рожь посевная 8. Чина лесная 9. Спаржа лекарственная. 10. Алоэ древовидно

4.Почему семейство бобовых или мотыльковых, получило такие названия?

ВИРУСЫ, БАКТЕРИИ, ГРИБЫ, ЛИШАЙНИКИ

1 вариант

  1. Рассмотрите рисунок и запишите, что обозначено цифрами 1 -4?

2 Чем отличаются вирусы от других живых организмов?

3 Что такое симбиоз:? Поясните ответ примером взаимоотношений сине- зелёных бактерий с другими организмами.

4.Почему лишайники считают показателями чистого воздуха?

2 вариант.

1. Рассмотрите изображенные формы бактерий. Выпишите номера, под которыми даны формы бактерий, против номеров запишите названия форм


2.Каково значение лишайников в жизни природы?

3. Рассмотрите рисунок. Запишите что показано под номерами 1-3


4. Назовите болезни, возбудителями которых являются вирусы ?

Какие проводятся меры борьбы против вирусных заболеваний?

Chlamydomonas, небольшая одноклеточная зеленая водоросль – неживая жизнь

Chlamydomonas

Chlamydomonas — одноклеточный организм из группы (зеленые водоросли). Он включен сюда не потому, что с ним хочется столкнуться (кроме лабораторий и на уроках ботаники), а потому, что он представляет собой одну из многих форм, обнаруженных в зеленых водорослях, а также потому, что это «модельный организм», который доказал свою эффективность. быть полезным при изучении биологии. Chlamydomonas , безусловно, не является типичной зеленой водорослью, но это можно сказать о любом члене группы, включающем нитчатые формы ( Oedogonium), листообразующие формы ( Ulva ), сифонные формы ( Caulerpa и

7 и

7). Cladophora ), многоклеточные формы ( Chara ) и даже одноклеточные формы, которые в 1000 раз крупнее ( Acetabularia ), чем Chlamydomonas .

Chlamydomonas с двумя жгутиками

Таксономия и филогения

Зеленые водоросли (= Chlorophyta) представляют собой группу эукариот, которые имеют некоторые общие характеристики с растениями (они фотосинтезируют, обладают как хлорофиллом a, так и b, большинство запасают углеводы в виде крахмала и имеют клеточные стенки из целлюлозы. Но они также отличаются от растений). несколькими способами: большинство из них не многоклеточные, а одноклеточные, сифонные или нитевидные; они не сохраняют зародышей внутри предыдущего поколения, как это делают все растения; немногие растут на суше, как это делают почти все растения.Поскольку считается, что наземные растения произошли от предковых «организмов, подобных зеленым водорослям», помещая зеленые водоросли и растения в отдельные царства, как это сделано в классификации «пяти царств», с царством протистов, которое включает зеленые водоросли и отдельное царство растений. , очень искусственно. Одно из средств — поместить зеленые водоросли в царство растений, и некоторые наблюдатели так и поступают. Другая альтернатива состоит в том, чтобы просто отбросить уровень таксономии Царства, и это то, что делают многие современные методы лечения. Если бы это было сделано, то можно было бы разделить зеленые водоросли на два типа, один из которых включает наземные растения (Streptophyta), а другой — нет (Chlorophyta).

 

Электронная микрофотография Chlamydomonas, показывающая: вакуоль (Va), ядро ​​(Nc), ядрышко (Ncl), митохондрии (Mt), хлоропласт (Cp) и пираноид (Py).

Структура

Chlamydomonas представляет собой небольшой (<10 мкм) одноклеточный подвижный организм. Он имеет примерно сферическую форму с двумя передними жгутиками, которые он использует, чтобы «плавать» подобно брассу. В отличие от многих зеленых водорослей, клеточная стенка состоит не из целлюлозы (как у наземных растений), а из гликопротеина.

Репродукция

Chlamydomonas размножается бесполым путем, когда гаплоидные клетки делятся (часто многократно) и образуют 2, 4, 8 или более дочерних клеток, которые затем высвобождаются. Половое размножение происходит при образовании особых клеток (гамет), способных прикрепляться друг к другу сначала своими жгутиками, а затем передними концами, в результате чего происходит слияние протопластов и образование зиготы. Это превращается в зигоспору (спящую, резистентную клетку), в которой происходит мейоз.В конце концов происходит прорастание зигоспоры с высвобождением гаплоидных подвижных клеток.

Материя и энергия

Chlamydomonas является типичным фотоавтотрофом, использующим энергию солнечного света для синтеза углеводов из углекислого газа и воды, а затем использующим углеводы в качестве источника энергии для клеточного дыхания, а также в качестве строительного материала для синтеза различных биомолекул. Однако он может жить в темноте, если снабжен ацетатом (почему это так важно, мы рассмотрим, когда будем обсуждать материю и энергию).В дополнение к накоплению углерода Chlamydomonas накапливает 14 минеральных элементов, которые она получает из среды своего обитания.

Взаимодействие Вид Chlamydomonas, содержащий красный пигмент и создающий красноватый «арбузный снег».

Хотя род Chlamydomonas встречается в основном в пресноводных и соленых водоемах, его также можно найти в почве (верхние области, которые получают достаточно солнечного света) и в снегу (в частности, C.nivalis , организмы, которые вызывают «арбузный снег», вырабатывая красный пигмент, который, как считается, защищает его от высокой интенсивности света. Важным для успеха водорослей является тот факт, что организм подвижен и фототактичен, используя пигмент, похожий на родопсин человеческих глаз, для управления своим движением. В качестве фитопланктона Chlamydomonas поедается мелкими гетеротрофами, напр. Дафния.

  • «Хламидомонада» М.Д. Гири
  • «Причины радоваться зеленым водорослям: эссе» Линн Куармби, обсуждает причины для изучения различных организмов.
  • «Арбузный снег: странное явление, вызванное клетками водорослей Chlorophyta» В.П. Армстронг

Половое общение одноклеточной зеленой водоросли Chlamydomonas

Меня зовут Анна Томсон. После выхода на пенсию в 2017 году я работаю волонтером в лаборатории ARTIS-Micropia. У меня давние отношения с ARTIS.Будучи студентом-биологом Амстердамского университета в 1970-х годах, я приходил в ARTIS почти каждый день. В то время там еще были зоологические лаборатории и читались лекции и практические задания. Я специализировался на физиологии растений и клеточной биологии и защитил докторскую диссертацию на кафедре молекулярно-клеточной биологии. В течение многих лет я исследовал сексуальные взаимодействия одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas , и некоторые из моих открытий стали темой этого блога.Хочу еще немного рассказать вам об увлекательном мире этих плавающих зеленых клеток.

Самая маленькая автономно работающая единица в природе

Наименьшая, независимо действующая живая единица — это клетка. Живое существо может состоять из одной клетки, из слабо связанных клеток (колония) или из сложной системы из миллионов клеток, как, например, высшие растения и животные. Для многоклеточных растений и животных ясно, что функционирование как единого целого зависит от хорошей связи между клетками, из которых состоит организм.При таком заболевании, как рак, эта связь нарушается. Это может привести к безудержному росту клеток, избежавших нормального «социального клеточного контроля». Связь между клетками также играет существенную роль при внешних угрозах, в защите от инфекций, вызванных грибками, бактериями и вирусами. В этом случае связь между клеткой (клетками) хозяина и клеткой-захватчиком. Еще одним примером важности межклеточной коммуникации является оплодотворение, которое является неотъемлемой частью полового размножения растений и животных.Половое размножение одноклеточной зеленой водоросли Chlamydomonas состоит из относительно простой формы оплодотворения. Поэтому он хорошо подходит для биологических исследований. Более глубокое понимание простых форм межклеточной коммуникации может привести к лучшему пониманию более сложных организмов.

Chlamydomonas: модель системы межклеточной коммуникации

Главную роль в оплодотворении играют клетки обоих полов: гаметы. Гаметы также называют половыми клетками.Гамета — это клетка, единственной и очень важной функцией которой является поиск и слияние с гаметой противоположного пола. Это знаменует собой начало нового поколения организма с новой, уникальной комбинацией наследственных признаков от обоих родителей. В многоклеточном организме гаметы часто образуются в специальном половом органе. Поскольку Chlamydomonas является одноклеточным и, следовательно, не имеет органов, эта зеленая водоросль полностью развивается в гамету.

Клетки хламидомонады

Клетки хламидомонады равны 0.Размер 01 мм, яйцевидная форма, окруженная прочной клеточной стенкой. Через клеточную стенку выступают два хлыстообразных придатка, называемых жгутиками. При этом клетка движется по воде «брассом». Пока есть достаточно света и пищи (минеральных солей), клетки быстро растут и размножаются путем клеточного деления. Это называется бесполым или вегетативным размножением. Когда пища заканчивается, цикл бесполого размножения прерывается и клетки развиваются в гаметы. Короче говоря, если условия правильные, водоросли процветают: они увеличиваются в размерах и делятся на две, четыре или восемь «детских клеток».Если запас еды истощается, ищется партнер. Половое размножение приводит к большему генетическому разнообразию потомства, чем бесполое размножение, и таким образом вид может лучше адаптироваться к изменившимся условиям. В отличие от высших организмов, две разные гаметы Chlamydomonas неотличимы друг от друга. Именно поэтому их называют не женскими и мужскими гаметами (такими как яйцеклетки и сперматозоиды у человека), а «плюсовыми» и «минусовыми» гаметами.

Жизненный цикл Chlamydomonas с ее половым и бесполым (вегетативным) размножением

Половое общение и разборчивость пар

Гаметы противоположного пола должны соприкасаться при каждом процессе оплодотворения.В мире бурых водорослей для этого иногда разрабатываются очень изощренные методы, например, когда застрявшая где-то женская гамета умудряется привлекать плавающие мужские гаметы, выделяя особое аттрактантное вещество. Однако аттрактанты, по-видимому, не играют роли в Chlamydomonas . Для Chlamy нет типа Chanel.

Гаметы отличаются от вегетативных клеток наличием клейких веществ на жгутиках. Эта адгезионная способность очень специфична и работает только при контакте с подходящей партнерской гаметой.Это позволяет гаметам, окруженным всевозможными другими организмами в окружающей их воде, распознавать и связывать гаметы противоположного пола своего вида. Нитевидные адгезивы называются агглютининами. Слипание называется агглютинацией или адгезией. Часто происходит агглютинация между несколькими гаметами обоих полов с образованием больших групп клеток. Первоначально контакты в такой группе полностью дезорганизованы, но через некоторое время происходит сортировка и образуются пары, состоящие из плюсовой и минусовой гамет.Так же, как молодые люди, которые тайно судят друг друга на школьной вечеринке, прежде чем стать парнем и девушкой, водоросли также могут собраться вместе, прежде чем они образуют липкую пару. У пары хламидомонад , нашедших друг друга, клеточная стенка сбрасывается или частично растворяется, после чего клетки сливаются в так называемую зиготу. Такая зигота имеет устойчивую структуру с толстой клеточной стенкой. Как только условия снова станут благоприятными, зигота прорастет во множество клеток, инициируя новый цикл вегетативного размножения.

Хламидомонада в микропии

В лаборатории Микропия не проводятся никакие научные исследования наподобие описанных выше открытий Анны в университете. Тем не менее, наша лаборатория, как и многие другие культивирующие лаборатории, очень хотят использовать результаты научных исследований. Знания о бесполом и половом размножении водорослей важны для выращивания водорослей. Например, если мы хотим изготовить большую колбу с водорослями для установки, полезно, если водоросли делятся бесполым путем, быстро растут и размножаются.Кроме того, благодаря исследованиям мы также точно знаем, сколько корма следует добавлять в культуру с хламидомонадой и как часто.

Хотите узнать больше о Chlamydomonas или других зеленых водорослях? Также читайте рассказ о » Зеленое золото «. Вы можете узнать большинство водорослей из зеленых канав весной, но есть также виды Chlamydomonas, которые могут расти в снегу. Или вы хотели бы увидеть Анну в действии с различными видами зеленых водорослей, о которых она заботится в лаборатории? Посетите ее в Микропии.

Chlamydomonas Факты для детей

Краткие факты для детей

Chlamydomonas
СЭМ-изображение жгутиковых Chlamydomonas (10000×)
Научная классификация
Тип: Хлорофиты
Класс: Хлорофитовые
Заказ: Хламидомонады
Семейство: Хламидомонадовые
Род: Хламидомонада
Эренб.
Виды

См. текст

Чертежи Chlamydomonas caudata Wille . Поперечный срез клетки Chlamydomonas reinhardtii Световая микрофотография Chlamydomonas с двумя жгутиками, едва видимыми внизу слева. Chlamydomonas globosa , снова с двумя жгутиками, едва видимыми внизу слева.

Chlamydomonas — род зеленых водорослей, состоящий примерно из 325 видов одноклеточных жгутиковых, встречающихся в стоячей воде и на влажной почве, в пресной воде, морской воде и даже в снегу как «снежные водоросли». Chlamydomonas используется в качестве модельного организма для молекулярной биологии, особенно для изучения подвижности жгутиков и динамики хлоропластов, биогенеза и генетики. Одной из многих поразительных особенностей Chlamydomonas является то, что он содержит ионные каналы (канальные родопсины), которые непосредственно активируются светом. Некоторые регуляторные системы Chlamydomonas более сложны, чем их гомологи у голосеменных, при этом эволюционно родственные регуляторные белки крупнее и содержат дополнительные домены.

Исследования молекулярной филогении показали, что традиционный род Chlamydomonas , определенный с использованием морфологических данных, был полифилетическим в пределах Volvocales, и многие виды были переклассифицированы (например, в Oogamochlamys, Lobochlamys ), и многие другие линии « Chlamydomonas » подлежат переклассификации. .

Описание

Одноклеточные клетки, сферические или слегка цилиндрические, сосочек может присутствовать или отсутствовать. Хлоропласты зеленые, обычно чашевидной формы.Ключевой особенностью рода являются его два передних жгутика, каждый такой же длины, как и другой.

Вид

  • Хламидомонада ацидофильная
  • Хламидомонада хвостатая Вилле
  • Chlamydomonas ehrenbergii Горожанкин
  • Chlamydomonas elegans G.S.West 1915
  • Chlamydomonas moewusii
  • Chlamydomonas nivalis
  • Chlamydomonas ovoidae
  • Chlamydomonas reinhardtii

Экология

Chlamydomonas широко распространена в пресной воде или влажной почве.Обычно встречается в среде обитания, богатой солями аммония. Он обладает красными пятнами на глазах из-за светочувствительности и размножается как бесполым, так и половым путем.

Бесполое размножение хламидомонады s происходит зооспорами, апланоспорами, гипноспорами или стадией пальмеллы, тогда как половое размножение происходит посредством изогамии, анизогамии или оогамии.

Питание

Большинство видов являются облигатными фототрофами, но C. reinhardtii и C. dysostosis являются факультативными гетеротрофами, которые могут расти в темноте в присутствии ацетата в качестве источника углерода.

Морфология

  • Подвижные одноклеточные водоросли.
  • Обычно овальной формы.
  • Клеточная стенка состоит из гликопротеина и нецеллюлозных полисахаридов вместо целлюлозы.
  • Два прикрепленных кпереди хлыстовых жгутика. Каждый жгутик происходит от базальной гранулы в передней сосочковой или не сосочковой области цитоплазмы. Каждый жгутик показывает типичное расположение 9+2 составных фибрилл.
  • Сократительные вакуоли расположены у оснований жгутиков.
  • Присутствует выступающий чашевидный хлоропласт. Хлоропласт содержит полосы, состоящие из различного количества фотосинтетических тилакоидов, которые не организованы в граноподобные структуры.
  • Ядро заключено в чашеобразный хлоропласт, который имеет один большой пиреноид, в котором из продуктов фотосинтеза образуется крахмал. На заднем конце хлоропласта находится пиреноид с крахмальной оболочкой.
  • Глазное пятно в передней части хлоропласта.Он состоит из двух-трех более или менее параллельных рядов линейно расположенных жировых капель.

Акклиматизация Chlamydomonas reinhardtii к чрезвычайно сильному свету привело сначала к гибели некоторых клеток, на что указывает снижение OD

730 в течение первых 24 ч EL (рис.1а). После этого, однако, большинство культур возобновили рост. Изолированные субпопуляции с большей вероятностью акклиматизировались к экстремальному свету в течение 96 часов, чем культуры, происходящие из отдельных клеток (таблица 1). Через 96 часов в EL средняя ОП 730 культур, происходящих из одной клетки, составляла 0,09 ± 0,02 (рис. 1а), тогда как средняя ОП 730 изолированных субпопуляций составляла 0,18 ± 0,02. Эти числа включают только культуры, которые достигли уровня OD 730 , равного 0,05, в течение 96 часов после переноса в EL, и только такие культуры использовались в дальнейших экспериментах.Однако мы отметили, что практически все культуры, подвергавшиеся воздействию ЭЛ, в конечном итоге начинали расти, если воздействие ЭЛ продолжалось. Через 96 часов контрольные культуры, которые содержались при умеренном освещении, достигли OD 730 , равной 0,259 ± 0,003, что является значительно более высокой плотностью клеток, чем любая из выращенных EL культур ( P  ≪ 0,05).

Рис. 1

а Рост культур штамма C. reinhardtii cc124 в контрольных условиях (незаштрихованные кружки, сплошная линия) и двух типов культур в ПУ: изолированные субпопуляции (красные кружки, красная пунктирная линия) ) и одноклеточные инокуляты (красные треугольники, красная пунктирная линия). b рост отдельных культур, происходящих из одной клетки, отнесенных к категории EL, после культивирования в умеренной PPFD 100 мкмоль м -2  с -1 в течение 1 недели после первоначальной акклиматизации EL. Рост культур определяли спектрофотометрически по увеличению оптической плотности при 730 нм. Плотность инокулята составляла 0,01, после чего культуры выдерживали в течение 96 ч в описанных условиях освещения. Клетки выращивали в 45 мл фотоавтотрофной среды при комнатной температуре и атмосфере окружающей среды на шейкере.Кривые в и усреднены из 3 (контроль) или 30 (культуры EL) независимых биологических повторностей, а планки погрешностей показывают SEM. Кривые b представляют наблюдения за отдельными культурами. c Спектр испускания флуоресценции контрольных (сплошная, черная линия) и клеток EL (пунктирная, красная линия), измеренный при 77 К. Образцы, взятые непосредственно из условий роста, хранили при  – 80 °C и разбавляли до 1,5 мкг Хл мл -1 и конечный объем 50 мкл при измерении.Флуоресценцию измеряли на спектрометре QEPro с возбуждением 442 нм. Данные были нормализованы к значению при 713 нм. d Суммарное количество PQ в контрольных (белая полоса) и EL (черная полоса) клетках, нормализованное по концентрации Хл. Общее количество PQ измеряли методом ВЭЖХ (Khorobrykh et al. 2020) в культурах, достигших конца фазы экспоненциального роста; концентрации Хл для нормализации измеряли спектрофотометрически из метанольных экстрактов культур.Все данные в c и d усреднены по трем независимым биологическим повторностям, а планки погрешностей показывают стандартное отклонение

. −1 ). Культуры EL начинали как изолированную субпопуляцию поддерживающей культуры или из инокулята, выращенного отдельно, начиная с отдельных клеток, как указано. Перед переходом на EL все культуры разводили до OD 730 , равной 0.01

Мы также проверили, была ли реакция акклиматизации постоянной, перенеся 10 культур EL на слабое освещение на 7 дней, а затем повторно поместив их в условия EL. Не все культуры росли таким же EL-толерантным образом, как раньше (рис. 1b). В среднем культуры, которые выдержали повторное введение в экстремальный свет, имели OD 730 0,172 ± 0,09, аналогичную плотности изолированных субпопуляций в тот же момент времени после начала первой обработки EL.

Акклиматизация снижает количество Хл, но не влияет на количество каротиноидов

Сумма Хлз a и b в клеточных культурах с одной и той же ОП 730 уменьшалась в два раза при акклиматизации к EL (рис. .2а), что свидетельствует об уменьшении количества Хл на клетку. Соотношение Chl a / b не изменилось в ответ на акклиматизацию (рис. 2b). В тех же культурах количество каротиноидов на клетку оставалось довольно постоянным во время акклиматизации к ЭЛ, что приводило к удвоению отношения каротиноидов к Хл (рис. 2в). Анализ пигмента не показал различий между культурами, подвергшимися воздействию ЭЛ, происходящими из двух типов инокулята (рис. 2).

Рис. 2

a Суммарная концентрация Chls a и b , b соотношение Chls a и b и соотношение Chls a и b и отношение общего количества каридов к Chls a и b и контроль, выращенный в условиях (белые столбцы), и изолированная субпопуляция, выращенная в EL (черные столбцы), и культуры, происходящие из одной клетки (серые столбцы), 90–169 C.Рейнхардт . Пигменты экстрагировали на холоде (+ 4 °C) и в темноте путем экстракции метанолом из культур с ОП 730 , равной 0,5. Образцы отбирали непосредственно из культур, выращенных в контроле или условиях EL. Столбцы усреднены по трем (контрольным) или 15–17 (культурам EL) биологическим повторностям, а столбцы погрешностей показывают стандартное отклонение

. для всех дальнейших экспериментов готовили методом изолированной субпопуляции.

Соотношение флуоресцентной эмиссии ФСII и ФС1 уменьшается во время акклиматизации ЭЛ

Эмиссия флуоресценции измерялась при температуре 77 К, чтобы увидеть, как ведет себя стехиометрия ФСII и ФСI, когда клетки акклиматизируются к ЭЛ. Результаты (рис. 1с) показывают, что в результате акклиматизации отношение флуоресценции, происходящей от ФСII, к флуоресценции от ФС1 уменьшилось с 1,5 в контрольных клетках до 0,95 в клетках EL.

Соотношение PQ/Chl выше в EL, чем в контрольных клетках

PQ является молекулой-переносчиком электронов в тилакоидной мембране, но у растений (Kruk and Karpinski 2006) и цианобактерий (Khorobrykh et al.2020), большая часть PQ находится вне мембраны тилакоидов и не принимает участия в переносе электронов. У растений этот нефотоактивный PQ находится в пластоглобулах и во внутренней оболочке хлоропластов. Мы измерили количество PQ и обнаружили, что отношение PQ к Chl было примерно в три раза выше в EL, чем в контрольных клетках (рис. 1d). Сравнение рис. 1г и 2а показывает, что количество PQ на клетку выше в EL, чем в контрольных клетках, так как соотношение содержания хлорофилла в контрольных и EL клетках составляет примерно два.

Количество фотосистем уменьшается в ответ на акклиматизацию EL

Уменьшение общего количества фотосистем является известной реакцией на увеличение интенсивности света, и было показано, что PSI подавляется в большей степени, чем PSII, во время культивирования C при ярком освещении. reinhardtii (Боненте и др., 2012). При акклиматизации ЭЛ отмечено уменьшение количества обеих фотосистем. Судя по количественному определению вестерн-блотов белков CP43 и PsaA, содержание PSII и PSI в клетках EL составляло 44.5 ± 16,7% и 60,2 ± 14,6% контрольных клеток соответственно (рис. 3). Эти цифры соответствуют общему снижению количества хлорофилла примерно наполовину во время акклиматизации EL (рис. 2а).

Рис. 3

Обнаружение белков CP43 и PsaA на пленке ( a ) и количественное определение этих белков ( b ) в контрольных (белые столбцы) и EL (черные столбцы) клетках. Вестерн-блоттинг проводили из экстрагированных общих растворимых белков, и 1 мкг (CP43) или 2 мкг (PsaA) общих белков загружали в SDS-PAGE на лунку.Связывание первичных и вторичных антител визуализировали по свечению щелочной фосфатазы. Сигналы были нормализованы к среднему значению сигналов, исходящих от контрольных образцов соответствующего вестерн-блоттинга. Каждая полоса представляет среднее значение трех биологических повторов, а полосы ошибок показывают SD

EL акклиматизированные клетки не восстанавливают эффективно акцепторы электронов искусственного хинона

PSII может сокращать ряд акцепторов электронов в дополнение к естественному акцептору PQ, и мы предположили, что акклиматизация к EL может изменить сродство ФСII к искусственным акцепторам электронов.Чтобы проверить это, была измерена насыщенная светом скорость выделения кислорода в контрольных и EL-клетках с использованием различных акцепторов электронов. Чтобы избежать изменений в культурах после обработки EL, измерения проводились сразу после отбора аликвоты из культуры EL и разбавления до стандарта OD 730 , равного 0,5. Впоследствии было выполнено трудоемкое количественное определение Хл из параллельных аликвот, и средние концентрации Хл в контрольных образцах и образцах EL составили 11,08 ± 0.40 и 3,89 ± 0,33 мкг мл -1 соответственно.

Без искусственных хиноновых акцепторов электронов фотосинтетическое выделение кислорода, измеренное на основе Хл, было вдвое быстрее в ЭЛ, чем в контрольных культурах (рис. 4а). При измерении на основе OD 730 , аппроксимируя относительные скорости на клетку (средняя плотность клеток в образцах составляла 4,07 ± 0,059 × 10 6 клеток мл -1 ), светонасыщенная скорость фотосинтетического производства кислорода оказался быстрее в контроле, чем в клетках EL (рис.4б). Однако очень низкие скорости выделения кислорода были измерены в клетках EL, когда использовались искусственные хиноны-акцепторы электронов PSII любого типа. Самая высокая скорость была получена с DMBQ, тогда как скорости, измеренные со стандартной комбинацией DCBQ и FeCy, где последний включен для поддержания окисления DCBQ, дали очень низкую скорость (рис. 4). DCBQ-зависимая эволюция кислорода продолжалась как в контроле, так и в клетках EL при добавлении DBMIB, ингибитора окисления PQH 2 в комплексе цитохрома b 6 / f ; фактически, более высокая скорость была измерена в контрольных клетках в присутствии как DCBQ, так и DBMIB, чем только DCBQ.Фотосинтетическое выделение кислорода, измеренное без искусственных акцепторов электронов ФС II, эффективно ингибировалось in vivo с помощью 0,5 мкМ DBMIB в клетках обоих типов.

Рис. 4

Активность ФС II, измеренная как выделение насыщенного светом кислорода из контрольных (белые столбцы) и EL образцов C. reinhardtii (черные столбцы) как in vivo ( a , b ), так и в изолированные тилакоиды ( с ) с разными акцепторами электронов и одним ингибитором переноса электронов, нормированные по концентрации хлорофилла ( а, с ) или клетки ( b ).Выделение насыщенного светом кислорода измеряли при PPFD 2000 мкмоль м -2 с -1 из культур с OD 730 0,5. Культуры выращивали в PPFD с концентрацией 100 или 3000 мкмоль м -2 s -1 , и для измерения использовали образцы объемом 1 мл. Изолированные тилакоиды использовали при конечной концентрации хлорофилла 5 мкг мл -1 . Концентрации искусственных акцепторов электронов (DCBQ, FeCy и DMBQ) составляли 0,5 мМ, а ингибитор (DBMIB) добавляли в концентрации 0.5 мкМ. Каждая полоса представляет среднее значение трех биологических повторов, а полосы ошибок показывают SD (* P  < 0,05, *** P  < 0,005)

. Чтобы проверить, не могут ли тестируемые искусственные хиноны просто проникнуть в клетки EL, мы также измеряли выделение кислорода из изолированных тилакоидов. Эти измерения показали результаты, аналогичные результатам in vivo, поскольку тилакоиды, выделенные из клеток EL, продуцировали меньше кислорода, чем контрольные клетки с обоими хиноновыми акцепторами электронов (рис. 4c), хотя разница между контролем и тилакоидами EL была менее резкой, чем между контролем и клетками EL. (Рис.4).

Акклиматизация EL изменяет кинетику флуоресценции Chl a

Вспышка с одним оборотом вызывает перенос электрона на хинон Q A ФСII, а выход флуоресценции после вспышки исследует окисление Q A . Первая, наиболее быстрая фаза снижения выхода флуоресценции Chl a после вспышки с однократным оборотом была больше в образцах EL, чем в контрольных образцах (рис. 5а). Когда образцы были дополнены DCMU, ингибитором, который блокирует перенос электронов от Q A к Q B , клетки EL показали более медленное снижение флуоресценции, чем контрольные клетки (рис.5б). Константа скорости рекомбинации состояния S 2 Q A , полученная путем подгонки кривых, измеренных в присутствии DCMU, к уравнению первого порядка, составила 0,24 с −1 для контроля и только 0,08 с -1 для клеток EL.

Рис. 5

Затухание выход флуоресценции Chl a после однократной вспышки с оборотом ( a, b ) и флуоресцентный сигнал индукции флуоресценции Chl a ( c, d ), измеренный в отсутствие ( 902 a , c ) и наличие ( b, d ) DCMU из контроля (черные, сплошные линии) и EL (красные, пунктирные линии) C.reinhardtii клеток в окружающем воздухе. Измерения флуоресценции проводились с образцами клеток объемом 2 мл, содержащими либо 5 мкг Хл мл -1 (затухание флуоресценции, панели a , b ), либо 1 мкг Хл мл -1 (индукция флуоресценции, панели c ). , д ). Образцы инкубировали в темноте в течение 15 минут перед измерением. Значения в a , b дважды нормализованы, сначала к нулевому уровню флуоресценции, измеренному перед вспышкой, а затем к максимальной флуоресценции после вспышки с одним оборотом, полученной при t  = 1 мс.Индукцию флуоресценции ( c , d ) индуцировали синим актиничным светом с длиной волны 455 нм с PPFD 400 мкмоль м -2 с -1 . Все кривые усреднены по трем независимым биологическим повторам, и планки погрешностей показывают SD

Chl a . Индукция флуоресценции в клетках EL сильно отличалась от контрольных клеток (рис. 5c). Когда индукцию флуоресценции измеряли в отсутствие DCMU, клетки EL имели гораздо более высокий уровень F 0 , но такой же уровень F M , как контрольные клетки, и, следовательно, F V / F M значение ячеек EL (0.30 ± 0,04) был намного ниже, чем у контрольных клеток (0,76 ± 0,00) (рис. 5c). В присутствии DCMU для обоих типов клеток были получены более низкие значения F V / F M , чем в отсутствие DCMU, но разница между EL и контрольными клетками оставалась такой же, как и в отсутствие ДКМУ. Снижение выхода флуоресценции после максимума наблюдалось в клетках EL как в отсутствие, так и в присутствии DCMU (рис. 5в, г).

Исследование кинетики OJIP показывает, что в клетках EL переход O-J включал большую часть начального подъема флуоресценции, и переход J-I не мог быть разрешен (рис.S2), тогда как контрольные клетки демонстрировали стандартное поведение индукции флуоресценции. В отсутствие DCMU оба типа клеток демонстрировали максимальную флуоресценцию в один и тот же момент времени 161 мс. В присутствии DCMU выход флуоресценции в EL был выше, чем в контрольных клетках (рис. 5d).

Акклиматизация вызывает незначительные изменения в термолюминесценции

Медленная рекомбинация состояния S 2 Q A побудила нас использовать термолюминесценцию для измерения возможных различий в окислительно-восстановительных потенциалах акцепторов электронов ФСII.Полоса термолюминесценции B связана с рекомбинацией S 2,3 Q B → S 1,2 Q B , а полоса Q с рекомбинацией S 2,3 Q A

3 − → S 1,2 Q A рекомбинация. Пик полосы Q был при 13,6 °C в клетках EL и 15,5 °C в контрольных клетках (рис. 6), а полоса B в клетках EL достигала максимума при 21,6 °C, тогда как полоса B в контроле достигала максимума при 20,0 °C. Кроме того, полоса B клеток EL была шире, чем у контрольных клеток.Качество данных термолюминесценции не позволяло провести подгонку, но моделирование поведения полосы термолюминесценции первого порядка показало, что более низкий предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса может объяснить, почему полоса B клеток EL была шире и сдвинута в сторону более высокая температура по сравнению с контрольными клетками (рис. 6б, в).

Рис. 6

a Термолюминесцентная полоса Q (сплошная линия) и полоса B (пунктирная линия), измеренные для контрольных (черная) и EL (красная) культур C.Рейнхардт . Образцы объемом 200 мкл, содержащие 3,1 мкг хлорофилла, охлаждали либо до -20 °C (для измерений в полосе Q), либо до -10 °C (для измерений в полосе B), а затем заряжали однократной вспышкой оборота. Затем температуру постепенно повышали до 60°C при скорости нагрева 0,66°C с -1 . Полосы Q регистрировали в присутствии 20 мкМ DCMU. Все полосы усреднены по трем биологическим повторностям. b Моделированные кривые термолюминесценции, предполагающие реакцию первого порядка с E a  = 501 эВ, скорость нагрева 0.66 °C с −1 и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса 1,7 × 10 7 с −1 (сплошная линия), 1,2 × 10 7 с −1 93 9 × 10 6  s −1 (пунктирная линия) и c полуширина на половине максимума полосы термолюминесценции как функция предэкспоненциального фактора

EL-акклиматизированные клетки продуцируют меньше синглетного кислорода, чем контрольные клетки

Активные формы кислорода образуются в хлоропластах на свету, и особенно на сильном свету, а продукция 1 O 2 ФСII зависит от реакций рекомбинации, которые приводят к триплетному состоянию P 680 (Krieger-Liszkay et др.2008). Таким образом, медленная рекомбинация S 2 Q A в клетках EL (рис. 5b) может предсказывать низкий выход 1 O 2 . Мы использовали SOSG для измерения продукции 1 O 2 контрольных и EL клеток. Для измерения суспензия клеток была снабжена SOSG и освещена красным светом высокой интенсивности (PPFD 2000 мкмоль м -2 с -1 , > 650 нм), который не индуцирует продукцию 1 O 2 самой SOSG (Hakala-Yatkin and Tyystjärvi 2011).Как контрольные, так и EL-клетки продуцировали 1 O 2 с практически постоянной скоростью в течение 30-минутного периода освещения. Однако скорость продукции 1 O 2 суспензией клеток EL составляла всего 10,2% от таковой у контрольных клеток при сравнении суспензий, содержащих такое же количество Хл (рис. 7).

Рис. 7

1 O 2 продукция, измеренная как увеличение флуоресценции, испускаемой эндопероксидированным SOSG, контрольных (светлые кружки) и клеток EL (черные кружки) по сравнению с контрольными клетками, освещенными без SOSG (серые столбцы) ) и темные контроли (черные столбцы), инкубированные в темноте с SOSG.Образцы объемом 350 мкл, содержащие 50 мкг мл -1 Chl, были дополнены 50 мкМ SOSG, а затем обработаны красным светом (> 650 нм) с PPFD 2000 мкмоль м -2 с -1 . Флуоресценцию, излучаемую SOSG, прореагировавшим с 1 O 2 , возбуждали светом с длиной волны 500 нм и регистрировали спектрофотометрически при 535–540 нм. Каждая точка данных представляет собой среднее из трех биологических повторов, а планки погрешностей показывают SD

Толерантность к EL не сопровождается медленной повреждающей реакцией фотоингибирования

Влияние света на активность ФСII измеряли как в присутствии, так и в отсутствие блокирующего линкомицина ремонт ПСИИ.Клетки освещали при PPFD 950 мкмоль м -2 s -1 и измеряли выделение кислорода ФСII из аликвот освещенной суспензии с концентрациями Хл 8,93 ± 0,56 мкг мл -1 и 4,87 ± 8 мл ± 3 мкг 4 0,78 0,78 мкг. 1 для контрольного образца и образца EL соответственно. DMBQ использовали в качестве акцептора электронов. Опять же, DMBQ-зависимое выделение кислорода, измеренное до обработки светом, было намного медленнее в EL, чем в контрольных клетках.

Освещение клеток в присутствии линкомицина приводило к явному снижению активности выделения кислорода ФС II первого порядка в обоих типах клеток (рис.8а). Скорость потери активности ФС II была одинаковой как в EL, так и в контрольных клетках, со значениями к PI 1,47 ± 0,12 × 10 –3 с –1 и 1,38 ± 4 с 3 0980,09 09 9 -1 в контрольных образцах и образцах EL соответственно (рис. 8а, вставка). Таким образом, повреждающая реакция фотоингибирования имела одинаковую скорость в клетках ЭЛ и контроле.

Рис. 8

Фотоингибирование ФС II in vivo, измеренное как уменьшение выделения насыщенного светом кислорода в контрольных (белые столбцы) и EL (черные столбцы) культурах C.reinhardtii , освещенные в присутствии ( a ) и в отсутствие ( b ) линкомицина. На вставках показаны данные a и b , нормализованные к контрольному значению при t  = 0. Живые клетки, выращенные либо в условиях предварительной культуры, либо в условиях EL, как указано, собирали и использовали при OD 730 0,5 (плотность клеток 4 × 10 6 клеток мл -1 , 8,9 мкг мл -1 и 4,9 мкг мл -1 Хл в контроле и образцах EL соответственно).Образец объемом 10 мл обрабатывали фотоингибирующим белым светом (PPFD 950 мкмоль м -2 с -1 ), а аликвоту объемом 1 мл использовали для количественного определения количества активных единиц ФС II в освещенном образце путем измерения скорости света. выделение насыщенного кислорода (H 2 O в DMBQ). В аликвоты объемом 1 мл добавляли DMBQ и FeCy в конечной концентрации 0,5 мМ перед измерением скорости выделения кислорода. Линии на вставке и лучше всего соответствуют уравнению реакции, описывающему кинетику повреждающей реакции фотоингибирования.Каждый столбец представляет собой среднее значение трех биологических повторов, а столбцы ошибок показывают SD

. Когда потерю активных единиц PSII измеряли при том же PPFD в отсутствие линкомицина, клетки EL, как и ожидалось, почти не пострадали (рис. 8b, вставка). Контрольные клетки, в свою очередь, быстро теряли активность ФСII, и уже после 20 мин освещения оба типа клеток имели примерно одинаковую скорость продукции кислорода (рис. 8б). Наконец, повреждающая реакция и репарация ФС II уравновешивались как в контрольных, так и в EL образцах до аналогичной скорости производства кислорода, 21.57 ± 4,5 и 22,29 ± 5,6 мкмоль (O 2 ) мкг (Хл) -1 ч -1 для контрольных и EL клеток соответственно. Результат может свидетельствовать о том, что низкая продукция клеток EL оказывает положительное влияние на трансляцию белков хлоропластов (Nishiyama Y et al. 2001) только при длительном культивировании в EL, но еще не при коротком Эксперимент по временному фотоингибированию.

Chlamydomonas PKD2 организует мастигонемы, волосоподобные гликопротеиновые полимеры на ресничках | Журнал клеточной биологии

Для выделения ресничек клетки концентрировали и промывали 10 мМ Hepes (pH 7.4), ресуспендировали в 10 мл Hepes-Magnesium-Sucrose (HMS; 10 мМ Hepes, pH 7,4, 5 мМ MgSO 4 и 4% масс./об. сахарозы) и децилировали добавлением 2,5 мл дибукаина-HCl. (25 мМ в H 2 O; Sigma-Aldrich) и энергичное пипетирование (King, 1995). Затем добавляли 20 мл 0,7 мМ EGTA в HMS и клеточные тела удаляли центрифугированием (1150 g , 3 мин, 4°C; Sorvall Legend XTR, Thermo Fisher Scientific). Супернатант подстилали сахарозной подушкой (10 мл 25% сахарозы в HMS) и центрифугировали (1700 g , 4°C, 10 мин) для удаления оставшихся клеточных тел.Реснички в верхней фазе осаждали центрифугированием (27000 g , 4°C, 20 мин; Beckman Coulter, Avanti JXN-26) и ресуспендировали в Hepes-Magnesium-EGTA-Potassium (HMEK; 30 мМ Hepes, 5 мМ). MgSO 4 , 0,5 мМ EGTA и 25 мМ KCl) с добавлением 1% коктейля ингибитора протеазы (Sigma-Aldrich, P9599) и экстрагировали в течение 20 минут на льду с альтернативой NP-40 (конечная концентрация 1%). Аксонемную и мембранно-матриксную фракции разделяли центрифугированием (27000 g , 4°С, 15 мин).

Для криоэлектронной томографии реснички штамма СС-4533 отделяли от клеток методом pH-шока (Witman, 1986) и очищали двумя центрифугированиями (2400 g в течение 10 мин) над сахарозными подушками (20% сахарозы). , 1 мМ SrCl 2 , 10 мМ Hepes и 1 мМ DTT). Содержащий реснички слой собирали и добавляли IGEPAL CA-630 (Sigma-Aldrich; конечная конвенция 1%) для удаления цилиарной мембраны посредством 20-минутной инкубации при 4°C при легком перемешивании.Аксонемы собирали центрифугированием (10 000 g в течение 10 мин) и ресуспендировали в 30 мМ Hepes, pH 7,4, 5 мМ MgSO 4 , 1 мМ EGTA, 0,1 мМ EDTA и 25 мМ KCl.

[Groenwieren: Зеленые водоросли: Chlorophytae

Введение


 
Для зеленых водорослей характерны хлоропласты зеленого цвета из-за преобладающего присутствия хлорофилов а и b. Зеленые водоросли можно найти в морской воде, пресной воде и во влажной наземной среде.В соответствии с филогенетической гипотезой, приведенной в справочнике «Биология» Кэмпбелла и соавт. (см. жизненные циклы) группа Зеленых водорослей делится на
  • Chlorophytae, среди которых Chlamydomonas, Volvox, Ulva и Ulothrix (см. здесь ниже), и
  • Charophytae (подробнее).

    Хламидомонада: признаки

    Хламидомонада – одноклеточная зеленая водоросль. Помимо ядра и настоящей клеточной стенки с двумя или более слоями целлюлозы и пектина, в цитоплазме этих организмов можно обнаружить митохондрии, аппарат Гольджи и один или несколько хлоропластов.Эти хлоропласты имеют различную форму, но всегда содержат богатый белком центр, участвующий в производстве крахмала: пиреноид. Кроме того, у хламидомонады обнаружены две сократительные вакуоли, играющие роль в изгнании избытка воды, проникающей в клетку путем осмоса. Два жгутика обеспечивают активное перемещение. Одно глазное пятно или глазок способно воспринимать свет; жгутиковая водоросль может адекватно реагировать на интенсивность и направление света, плывя к свету или удаляясь от него (соотв.положительный и отрицательный фототаксис).

    Хламидомонада: жизненный цикл

    Хламидомонада часто используется в качестве модели в исследованиях. Это гаплонт. После оплодотворения зигота вскоре проходит мейоз и дает четыре гаплоидные жгутиковые споры (зоомейоспоры), которые развиваются в гаплоидные одноклеточные особи. Иногда споры образуются из продуктов мейоза путем дополнительного митотического деления (образование зоомитоспор). Это тип вегетативного размножения. Кроме того, гаплоидные особи могут пройти митотический этап и стать гаметами.Гаметы сливаются (сингамия) вместе в свою очередь, образуя диплоидную зиготу. Зигота может перейти в состояние покоя; тогда его называют цистозиготой.
    Жизненный цикл Chlamydomonas

    Хламидомонада: дифференциация

    Внутри рода Chlamydomonas наблюдается дифференцировка гамет. У одних видов гаметы совершенно похожи друг на друга (изогамия), но у других видов одна гамета явно крупнее другой (анизогамия), а иногда у этих крупных гамет отсутствуют жгутики (оогамия).Тогда говорят о «женских» (больших) и «мужских» (меньших подвижных) гаметах.
     
    Анатомия хламидомонады
    Схемы анатомии Chlamydomonas Шетсен вариаций формы хлоропластов у Chlamydomonas
    Микроскопия окрашенных препаратов Chlamydomonas

    Volvox: одноклеточный вид и колония

    Volvox — это зеленая водоросль, которую можно рассматривать как скопление одноклеточных хламидомонадоподобных зеленых водорослей: колонию.Дочерние клетки таких одноклеточных водорослей не расходятся, а удерживаются вместе гелевой массой. Колония, состоящая всего из 1 n клеток, увеличивается за счет роста отдельных клеток и гаплоидно-митотических делений. Дочерние клетки, в свою очередь, удерживаются на месте за счет соединения массивов плазмы. Вот как в Volvox могут возникать полые сферы от 500 до 60 000 однородных клеток! Ориентированные наружу жгутики производят вращательное движение.
     
    Колония Volvox
    Видео жизненного цикла Volvox Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия Volvox.Анаглифная стереопроекция (глубина видна в красно-зеленых стереоочках). Посмотреть увеличенное изображение

    Volvox: жизненные циклы с вегетативным и половым размножением

    У Volvox происходит как бесполое, так и половое размножение. В больших колониях происходит какая-то дифференциация между вегетативными и невегетативными клетками, хотя все клетки гаплоидны.
     
    Вегетативное (бесполое) и половое размножение Volvox
    Масштабная схема вегетативного цикла Масштабная схема полового размножения

     
    Вегетативное размножение достигается повторным клеточным делением, приводящим к инвагинации группы клеток.Однако есть проблема: жгутики этой новой формации ориентированы внутрь. С помощью необычного процесса, называемого инверсией, слой вновь образованных клеток выворачивается наизнанку (см. схему), так что в конечном итоге жгутики обращены к внешней стороне маленького шарика. Затем дочерняя колония отделяется от материнской стенки; молодая колония плавает внутри большой материнской сферы. Весь процесс инвагинации, инверсии, открепления повторяется (и колонии могут быть устроены как расписные матрешки).В конце концов, старая колония распадается, а молодая освобождается.



    При подготовке к половому размножению некоторые вегетативные клетки увеличиваются, образуя яйцеклетки, а другие делятся, образуя антерозоиды. Эти сперматозоиды достигают яйцеклетки плаванием, и может произойти оплодотворение. Зигота образует толстую и твердую стенку и остается в полости колонии до тех пор, пока последняя не погибнет. Освободившись от своей «оболочки», голая зигота вступает в мейоз.Продукты мейоза могут построить новую колонию.
     
    Зиготы в Volvox
    Зиготы: обзор и детали Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия Volvox. Анаглифная стереопроекция зиготы, инкапсулированной в толстую клеточную стенку (глубина видна в красно-зеленых стереоочках; увеличение)

    Ulva: жизненный цикл

    Жизненный цикл Ulva

     

    Улотрикс

    Микроскопические изображения Ulothrix
    Жизненный цикл Ulothrix Обзор неразветвленных нитей Ulothrix и деталь (фазовый контраст) зооспор
  • 10000sta | Лабораторное руководство по SCI103 Biology I в Roxbury Community College

    Протисты — это любые эукариотические организмы, не являющиеся животными, растениями или грибами.Протисты не образуют естественную группу или кладу, но часто группируются вместе для удобства. В популярной схеме пяти царств, предложенной Робертом Уиттакером в 1969 году, протисты составляют царство под названием Protista, состоящее из «одноклеточных или одноклеточно-колониальных организмов, не образующих тканей. Некоторые протисты являются значительными паразитами животных (например, пять видов паразитического рода Plasmodium вызывают малярию у людей, а многие другие вызывают аналогичные заболевания у других позвоночных), растений (оомицет Phytophthora infestans вызывает фитофтороз у картофеля) или даже других протистов.Протистские патогены имеют много общих метаболических путей со своими эукариотическими хозяевами. Это чрезвычайно затрудняет разработку терапевтических мишеней — лекарство, которое наносит вред простейшему паразиту, также может нанести вред его животному/растению-хозяину.

    Термин протисты впервые был использован Эрнстом Геккелем в 1866 году. Протисты традиционно подразделялись на несколько групп на основании сходства с «высшими» царствами, например:

    Таксономия протистов постоянно меняется. В более новых классификациях делается попытка представить монофилетические группы на основе морфологической (особенно ультраструктурной), биохимической (хемотаксономия) и информации о последовательности ДНК (молекулярные исследования).Однако иногда возникают расхождения между молекулярными и морфологическими исследованиями.

    Просмотр живых организмов

    Амеба протей

    Amoeba proteus (рис. 14.1) — амеба, тесно связанная с гигантскими амебами. Это маленькое простейшее использует щупальцевые выступы, называемые псевдоподиями, для перемещения и фагоцитоза более мелких одноклеточных организмов (которые могут быть больше по размеру, чем амебы), которые заключены внутри цитоплазмы клетки в пищевую вакуоль, где они медленно расщепляются ферментами.Он населяет пресноводную среду и питается другими простейшими, водорослями, коловратками и даже другими более мелкими амебами. Из-за фитохромов A. proteus может проявляться под микроскопом в различных цветах (часто желтом, зеленом и фиолетовом).

    Рисунок 14.1: Амеба протей.

    Парамеций хвостатый

    Paramecium caudatum (рис. 14.2) — одноклеточный реснитчатый эукариот. Они могут достигать 0,25 мм в длину и покрыты крошечными волосовидными органеллами, называемыми ресничками.Реснички используются для передвижения и питания. P. caudatum питаются бактериями и мелкими эукариотическими клетками, такими как дрожжи и жгутиковые водоросли. В гипотонических условиях (пресная вода) клетка поглощает воду путем осмоса. Он регулирует осмотическое давление с помощью пузыревидных сократительных вакуолей, собирая внутреннюю воду через свои звездчатые радиальные каналы и выбрасывая излишки через плазматическую мембрану. При движении по воде они следуют по спирали, вращаясь вокруг длинной оси.Paramecium имеют два ядра (большой макронуклеус и один компактный микронуклеус). Они не могут выжить без макронуклеуса и не могут размножаться без микронуклеуса. Как и все инфузории, парамеции размножаются бесполым путем, бинарным делением. При размножении макронуклеус расщепляется по типу амитоза, а микроядра подвергаются митозу. Затем клетка делится поперечно, и каждая новая клетка получает копию микронуклеуса и макронуклеуса. Деление может происходить как часть нормального вегетативного клеточного цикла.При определенных условиях ему может предшествовать самооплодотворение (автогамия) или оно может следовать за конъюгацией — половым явлением, при котором парамеции совместимых типов спаривания временно сливаются и обмениваются генетическим материалом. Во время конъюгации микроядра каждого конъюганта делятся мейозом, и гаплоидные гаметы переходят из одной клетки в другую. Затем гаметы каждого организма сливаются, образуя диплоидные микроядра. Старые макронуклеусы разрушаются, а новые развиваются из новых микроядер.Без омолаживающего эффекта автогамии или конъюгации Paramecium стареет и умирает. Только противоположные типы спаривания или генетически совместимые организмы могут объединяться в конъюгации.

    Рисунок 14.2: Paramecium caudatum.

    Эвглена

    Euglena (рис. 14.3) — род одноклеточных жгутиковых эукариот. Это самый известный и наиболее широко изученный представитель класса Euglenoidea, разнообразной группы, включающей около 54 родов и не менее 800 видов.Виды Euglena встречаются в пресных и соленых водах. Их часто много в тихих внутренних водах, где они могут цвести в количестве, достаточном для окрашивания поверхности прудов и канав в зеленый (E. viridis) или красный (E. sanguinea) цвет. При питании в качестве гетеротрофа эвглена получает питательные вещества путем осмотрофии и может выжить без света на диете из органических веществ, таких как экстракт говядины, пептон, ацетат, этанол или углеводы. Когда солнечного света достаточно для фототрофного питания, он использует хлоропласты, содержащие пигменты хлорофилл а и хлорофилл b, для производства сахаров путем фотосинтеза.Хлоропласты эвглены окружены тремя мембранами, тогда как хлоропласты растений и зеленых водорослей (к которым ранние систематики часто относили эвглену) имеют только две мембраны. Этот факт был воспринят как морфологическое свидетельство того, что хлоропласты эвглены произошли от эукариотической зеленой водоросли. Таким образом, интригующее сходство между эвгленами и растениями возникло бы не из-за родства, а из-за вторичного эндосимбиоза. Молекулярно-филогенетический анализ подтвердил эту гипотезу, и в настоящее время она общепринята.

    Рисунок 14.3: Эвглена.

    Перанема

    Peranema (рис. 14.4) — род свободноживущих жгутиконосцев, насчитывающий более 20 признанных видов, размер которых варьируется от 8 до 200 микрометров. Их можно найти в пресноводных озерах, прудах и канавах, а также часто в изобилии на дне стоячих водоемов, богатых разлагающимся органическим материалом. Хотя они принадлежат к классу Euglenoidea и морфологически похожи на зеленую эвглену, Peranema не имеет хлоропластов и не может питаться автотрофно.Вместо этого они захватывают живую добычу, такую ​​как дрожжи, бактерии и другие жгутиконосцы, поедая их с помощью жесткого питающего аппарата, называемого «палочкой-органом». В отличие от зеленых эвгленид, у них отсутствуют как глазное пятно (рыльце), так и паражгутиковое тело (фоторецептор), которое обычно связано с этой органеллой. Однако, хотя у Peranema нет локализованного фоторецептора, они обладают светочувствительным белком родопсином и реагируют на изменения света характерным «скручивающимся поведением».

    Рисунок 14.4: Перанема.

    Хламидомонада

    Chlamydomonas (рис. 14.5) — род зеленых водорослей, состоящий из одноклеточных жгутиковых, встречающихся в стоячей воде и на влажной почве, в пресной, морской воде и даже в снегу как «снежные водоросли». Chlamydomonas используется в качестве модельного организма для молекулярной биологии, особенно для изучения подвижности жгутиков и динамики хлоропластов, биогенеза и генетики. Одной из многих поразительных особенностей Chlamydomonas является то, что она содержит ионные каналы (канальные родопсины), которые непосредственно активируются светом.Эти белки используются в оптогенетике.

    Рисунок 14.5: Хламидомонада. Обратите внимание на жгутики.

    Гимнодиний

    Gymnodinium — род динофлагеллят. Это один из немногих голых динофлагеллят, или видов, лишенных панциря (целлюлозных пластин). Динофлагелляты (греч. dinos «крутящийся» и латинское flagellum «кнут, бич») представляют собой большую группу жгутиковых эукариот, составляющих тип Dinoflagellata. Большинство из них — морской планктон, но они также распространены в пресноводных средах обитания.Их популяции распределены в зависимости от температуры, солености или глубины. Известно, что многие динофлагелляты являются фотосинтезирующими, но большая часть из них на самом деле миксотрофны, сочетая фотосинтез с поеданием добычи (фаготрофия). По количеству видов динофлагелляты составляют одну из крупнейших групп морских эукариот, хотя эта группа значительно меньше диатомей. Некоторые виды являются эндосимбионтами морских животных и играют важную роль в биологии коралловых рифов.Другие динофлагелляты являются непигментированными хищниками других простейших, а некоторые формы паразитируют.

    Пандорина

    Pandorina (рис. 14.6) — род зеленых водорослей, состоящий из 8, 16, а иногда и 32 клеток, скрепленных вместе у основания и образующих мешковидную шаровидную колонию, окруженную слизью. Клетки имеют яйцевидную форму или слегка сужены на одном конце, приобретая трапециевидную или грушевидную форму. Каждая клетка имеет два жгутика с двумя сократительными вакуолями в их основании, глазное пятно и большой чашеобразный хлоропласт, по крайней мере, с одним пиреноидом.Колонии координируют свои движения жгутиков, создавая перекатывающиеся и плавающие движения. Pandorina показывает начало полярности и дифференцировки колоний, наблюдаемых у Volvox, поскольку передние клетки имеют более крупные глазные пятна. Бесполое размножение осуществляется путем одновременного деления всех клеток колонии с образованием автоколоний, которые высвобождаются в результате желатинизации оболочки колонии. Половое размножение происходит путем деления каждой клетки колонии на 16-32 зоогаметы. Зоогаметы демонстрируют признаки гетерогамии, небольшие различия в размерах и подвижности пар, которые сливаются, образуя зиготу с гладкими стенками.

    Рисунок 14.6: Пандорина.

    Вольвокс

    Volvox (рис. 14.7) — род пресноводных водорослей, встречающихся в прудах и канавах, даже в неглубоких лужах. Он образует сферические колонии до 50 000 клеток, о которых впервые сообщил Антони ван Левенгук в 1700 году. Volvox отделился от одноклеточных предков примерно 200 миллионов лет назад. Каждая зрелая колония Volvox состоит из тысяч клеток двух дифференцированных типов клеток: многочисленных жгутиковых соматических клеток и меньшего числа зародышевых клеток, лишенных сомы, которые погружены в поверхность полой сферы или ценобия, содержащего внеклеточный матрикс из гликопротеины.Взрослые соматические клетки состоят из одного слоя со жгутиками, обращенными наружу. Клетки плавают скоординированно, с отчетливыми передним и задним полюсами. У клеток есть передние глазки, которые позволяют колонии плыть к свету. Бесполая колония включает как соматические (вегетативные) клетки, которые не размножаются, так и крупные неподвижные гонидии внутри, образующие новые колонии путем многократного деления. При половом размножении образуются два типа гамет. Виды Volvox могут быть однодомными или раздельнополыми.Мужские колонии выпускают многочисленные пакеты спермы, в то время как в женских колониях отдельные клетки увеличиваются, превращаясь в оогаметы или яйца. Вольвокс имеет факультативное половое размножение и может размножаться как половым, так и бесполым путем. Переход от бесполого к половому размножению может быть вызван условиями окружающей среды и выработкой феромона, вызывающего пол. После успешного оплодотворения образуются устойчивые к высыханию диплоидные зиготы.

    Рисунок 14.7: Вольвокс.

    Эдогоний

    Oedogonium (рис. 14.8) — род нитчатых зеленых водорослей с неразветвленными нитями толщиной в одну клетку. Эдогониум может свободно плавать, хотя обычно он прикрепляется к водным растениям с помощью фиксатора. Он выглядит зеленоватым и обитает в спокойной пресной воде. Эдогоний может размножаться бесполым путем фрагментацией нитей, некоторыми другими видами неподвижных спор, а также зооспорами, имеющими множество жгутиков. Они развиваются в клетке зооспорангиев, по одной зооспоре на зооспорангий. Поселившись и потеряв жгутики, зооспора вырастает в нить.Эдогониум также может размножаться половым путем. Его половой жизненный цикл гаплонтический, т. е. зигота подвергается мейозу. Антеридии производят и выделяют сперму, а оогонии производят и выделяют яйцеклетку. Затем яйцеклетка и сперматозоид сливаются и образуют диплоидную зиготу (2n). Затем зигота подвергается мейозу с образованием гаплоидной нитчатой ​​зеленой водоросли (1n).

    Рисунок 14.8: Эдогоний.

    Спирогира

    Spirogyra (рис. 14.9; общие названия включают водяной шелк, русалочьи локоны и покрывающие водоросли) — род нитчатых хлорофитных зеленых водорослей отряда Zygnematales, названный в честь спиралевидного или спирального расположения хлоропластов, которое является диагностическим признаком этого рода. .Он обычно встречается в пресноводных районах, и в мире насчитывается более 400 видов спирогиры. Спирогира имеет ширину от 10 до 100 мкм и может достигать нескольких сантиметров в длину. Спирогира может размножаться как половым, так и бесполым путем. При вегетативном размножении происходит фрагментация, и спирогира просто подвергается вставочному митозу с образованием новых нитей. Половое размножение бывает двух видов: 1. Лестничная конъюгация требует ассоциации двух разных филаментов, расположенных рядом друг с другом либо частично, либо по всей их длине.Каждая клетка из противоположно выровненных нитей испускает трубчатые выросты, известные как трубки конъюгации, которые удлиняются и сливаются, образуя проход, называемый каналом конъюгации. Цитоплазма клетки, выступающей в роли самца, проходит через эту трубку и сливается с цитоплазмой самки, а гаметы сливаются, образуя зигоспору. 2. При латеральной конъюгации гаметы образуются в одну нить. Две соседние клетки у общей поперечной стенки дают выступы, известные как конъюгационные трубки, которые в дальнейшем образуют конъюгационный канал при соприкосновении.Цитоплазма самца мигрирует по каналу конъюгации, сливаясь с самкой. В остальном процесс протекает как при лестничном сопряжении. Существенное отличие состоит в том, что лестничная конъюгация происходит между двумя филаментами, а латеральная конъюгация происходит между двумя соседними клетками на одном филаменте.

    Рисунок 14.9: Спирогира.

    Просмотр подготовленных слайдов

    Amoeba proteus (рис. 14.10)

    Рисунок 14.10: Амеба протей.

    Paramecium 4 вида протистов (рис. 14.11)

    Рис. 14.11: Парамеции и другие простейшие.

    Paramecium caudatum (рис. 14.12)

    Рисунок 14.12: Парамеций.

    Парамеций в конъюгации (рис. 14.13)

    Рисунок 14.13: Парамеций в конъюгации.

    Эвглена (рис. 14.14)

    Рисунок 14.14: Эвглена.

    Динофлагеллята (рис. 14.15)

    Рисунок 14.15: Динофлагелляты.

    Цератиум (рис. 14.16)

    Рисунок 14.16: Ceratium, динофлагеллят.

    Перидиний (рис. 14.17)

    Рисунок 14.17: Peridinium, динофлагеллят.

    Фораминифера

    Foraminifera (рис. 14.18; на латыни означает носители отверстий; неофициально называемые «форами») являются представителями типа или класса амебоидных простейших, для которых характерны: струящаяся зернистая эктоплазма для ловли пищи и других целей; и обычно внешняя оболочка (называемая «испытанием») различных форм и материалов. Большинство фораминифер являются морскими, большинство из них живут на морском дне или внутри него (т.т. е. являются бентосными), а более мелкие разновидности плавают в толще воды на различных глубинах (т. е. являются планктонными). Эти раковины обычно состоят из карбоната кальция (CaCO 3 ) или агглютинированных частиц осадка. Известно более 50 000 видов, как живых (10 000), так и ископаемых (40 000).

    Рисунок 14.18: Фораминиферы.

    Радиолярия

    Радиолярии (рис. 14.19), также называемые Radiozoa, представляют собой простейшие диаметром 0,1–0,2 мм, образующие сложный минеральный скелет, обычно с центральной капсулой, разделяющей клетку на внутреннюю и внешнюю части эндоплазмы и эктоплазмы.Сложный минеральный скелет обычно состоит из кремнезема. Они встречаются в виде зоопланктона по всему океану, а их скелетные останки составляют большую часть покрытия дна океана в виде кремнистого ила.

    Рисунок 14.19: Радиолярии.

    Диатомовые водоросли

    Диатомовые водоросли (рис. 14.20) представляют собой основную группу микроводорослей и относятся к наиболее распространенным видам фитопланктона. Диатомовые водоросли являются производителями в пищевой цепи. Уникальной особенностью клеток диатомовых водорослей является то, что они заключены в клеточную стенку, состоящую из кремнезема (гидратированного диоксида кремния), называемую панцирем.Эти панцири демонстрируют большое разнообразие форм, но обычно почти двусторонне симметричны, отсюда и название группы. Эти раковины используются людьми в качестве диатомовой земли, также известной как диатомит. Ископаемые данные свидетельствуют о том, что они возникли во время или до раннего юрского периода. Только мужские гаметы центрических диатомей способны передвигаться с помощью жгутиков. Сообщества диатомовых водорослей являются популярным инструментом для мониторинга состояния окружающей среды в прошлом и настоящем и обычно используются в исследованиях качества воды.

    Рисунок 14.20: Диатомовые водоросли.

    Trypanosoma cruzi и Trypanosoma brucei gambiense

    Trypanosoma cruzi — вид паразитических эвгленоидов. Среди простейших трипаносомам характерно нести ткань в другом организме и питаться кровью (прежде всего), а также лимфой. Такое поведение вызывает заболевание или вероятность заболевания, которая варьируется в зависимости от организма: например, трипаносомоз у людей (болезнь Шагаса в Южной Америке).Паразиты нуждаются в теле хозяина, а насекомое-гематофаг триатомин (описания «жук-убийца», «жук-конус» и «жук-поцелуй») является основным переносчиком в соответствии с механизмом заражения. Триатомин любит гнезда позвоночных животных для укрытия, где он кусает и сосет кровь для еды. Отдельные триатомины, инфицированные простейшими в результате других контактов с животными, передают трипаносомы, когда триатомины откладывают свои фекалии на поверхность кожи хозяина, а затем кусают. Проникновению зараженных фекалий способствует расчесывание места укуса человеком или животным-хозяином.

    Trypanosoma brucei (рис. 14.21) — вид паразитических кинетопластид, относящийся к роду Trypanosoma. Паразит является причиной трансмиссивного заболевания позвоночных животных, в том числе человека, переносимого родом мухи цеце в странах Африки к югу от Сахары. У людей T. brucei вызывает африканский трипаносомоз или сонную болезнь. У животных он вызывает трипаносомоз животных, также называемый нагана у крупного рогатого скота и лошадей. T. brucei традиционно подразделяют на три подвида: T.б. brucei , Т. б. gambiense и Т. б. родезийский . Первый является паразитом нечеловеческих позвоночных, а два последних — известными паразитами человека.

    Рисунок 14.21: Trypanosoma brucei gambiense среди эритроцитов.

    Plasmodium vivax

    Plasmodium vivax (рис. 14.22) является простейшим паразитом и патогеном человека. Этот паразит является наиболее частой и широко распространенной причиной рецидивирующей (доброкачественной третичной) малярии, P.vivax является одним из пяти видов малярийных паразитов, которые обычно заражают человека. Хотя он менее опасен, чем Plasmodium falciparum, самый смертоносный из пяти малярийных паразитов человека, малярийные инфекции P. vivax могут привести к тяжелому заболеванию и смерти, часто из-за патологического увеличения селезенки. P. vivax переносится самкой комара Anopheles, поскольку кусает только самка этого вида.

    Рисунок 14.22: Мерозоиты и трофозоиты Plasmodium vivax (стадия кольца).

    Смешанные зеленые водоросли (рис. 14.23)

    Рисунок 14.23: Различные зеленые водоросли.

    Хламидомонада (рис. 14.24)

    Рисунок 14.24: Хламидомонада. Обратите внимание на жгутики.

    Пандорина (рис. 14.25)

    Рисунок 14.25: Пандорина.

    Volvox (рис. 14.26)

    Рисунок 14.26: Вольвокс.

    Половые стадии Volvox (рис. 14.27)

    Рисунок 14.27: Половые стадии Volvox.

    Спирогира (Рисунок 14.28)

    Рисунок 14.28: Спирогира.

    Зооспоры Oedogonium (рис. 14.29

    Рис. 14.29: Зооспоры эдогониума.

    Oedogonium macrandous (рис. 14.30)

    Рисунок 14.30: Эдогоний.

    Фукус мужское и женское концептакулы

    Фукус — род бурых водорослей, встречающийся в литорали скалистых морских побережий практически по всему миру. Он имеет относительно простой жизненный цикл и производит только один тип слоевища, который вырастает до максимального размера 2 м.Слоевище многолетнее с неправильным или дискообразным держателем или гаптерой. Вертикальная часть слоевища дихотомически или субперисто разветвлена, уплощена и с отчетливой средней жилкой. Газонаполненные пневматоцисты (воздушные пузырьки) присутствуют у некоторых видов парами, по одной с каждой стороны средней жилки. Гаметангии развиваются в концептакулах, встроенных в вместилища на вершинах конечных ветвей. Они могут быть однодомными или двудомными. Плодородные полости, концептакулы, содержащие половые клетки, погружены в вместилища у концов ветвей.После образования и высвобождения оогоний и антеридий в мейозе следует оплодотворение, и зигота развивается непосредственно в диплоидное растение. Его можно рассматривать как аналог жизненного цикла цветковых растений, но у водорослей оогонии высвобождаются и оплодотворяются в море, в то время как у цветковых растений семязачатки оплодотворяются, будучи прикрепленными к родительскому растению, а затем высвобождаются в виде семян.

    Мужской концепт фукуса (рис. 14.31)

    Рисунок 14.31: Зачатие самца фукуса

    Самка фукуса (рис. 14.32)

    Рисунок 14.32: Женское зачатие фукуса

    Полисифония

    Полисифония (рис. 14.33) — род нитчатых красных водорослей, насчитывающий около 19 видов на побережье Британских островов и около 200 видов по всему миру.

    Рисунок 14.33: Полисифония.

    Стемонит

    Stemonitis (рис. 14.34) — особый род слизевиков, встречающийся во всем мире (кроме Антарктиды).Для них характерны высокие коричневые спорангии, поддерживаемые тонкими стеблями, которые растут группами на гниющей древесине.

    Рисунок 14.34: Стемонит.

    Сапролегния

    Saprolegnia (рис. 14.35) является одновременно сапротрофом и некротрофом. Обычно питаясь отходами от рыб или другими мертвыми клетками, они также используют в своих интересах существ, которые были ранены. Инфекция, известная как оомикоз, Saprolegnia устойчива к широкому диапазону температур, от 3 ° C до 33 ° C, но более распространена при более низких температурах.Хотя он чаще всего встречается в пресной воде, он также переносит солоноватую воду и даже влажную почву. Нити (гифы) сапролегнии длинные с закругленными концами, содержащие зооспоры. Saprolegnia обычно путешествует колониями, состоящими из одного или нескольких видов. Сначала они образуют массу отдельных гиф. Когда масса гиф становится достаточно большой, чтобы ее можно было увидеть без использования микроскопа, ее можно назвать мицелием.

    Рисунок 14.35: Сапролегния.

    Он имеет диплоидный жизненный цикл, который включает как половое, так и бесполое размножение.В бесполой фазе спора Saprolegnia выпускает зооспоры. В течение нескольких минут эта зооспора инцистируется, прорастает и высвобождает другую зооспору. Эта вторая зооспора имеет более длительный цикл, во время которого происходит наибольшее распространение; он будет продолжать инцистировать и выпускать новую спору в процессе, называемом полипланетизмом, пока не найдет подходящий субстрат. Когда подходящая среда находится, волоски, окружающие спору, прикрепляются к субстрату, так что может начаться фаза полового размножения.

    0 comments on “Размножение хламидомонады схема: Размножение низших споровых растений (водорослей) — урок. Биология, 6 класс.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.