Хламидомонада это растение или животное: Хламидомонада. Что такое хламидомонада, виды, характеристики, особенности

Хламидомонада. Что такое хламидомонада, виды, характеристики, особенности

Хламидомонада – одноклеточная зелёная водоросль, представитель одноимённых рода и семейства. Это одно из самых примитивных растений, хотя структура клетки хламидомонады достаточно сложна.

Многие виды хламидомонад обладают двумя жгутиками, с помощью которых они могут быстро передвигаться в воде.

Клетка хламидомонады имеет овальную или грушевидную форму. Она имеет бесцветную, прозрачную пектиновую оболочку; по этому признаку растительную клетку можно отличить от животной. Однако в клеточной оболочке нет целлюлозы, вопреки мнению учёных в более ранние годы. В передней части тела имеется удлинённый «носик», к которому прикреплены два одинаковых по длине жгутика.

Внутренняя часть клетки представлена цитоплазмой, в которой имеется один хлоропласт больших размеров. В нижней его части находится пиреноид – особое образование, служащее для хранения запасных питательных веществ. Пиреноид содержит много белка. В верхней части хлоропласта находится красный глазок. Его функция напоминает глаза высших животных – конечно, в более примитивном «исполнении»: глазок определяет, с какой стороны находится свет, и в эту сторону направляется хламидомонада.

Хлоропласт имеет форму чаши; внутри неё находится больших размеров ядро, в котором плавает также крупное ядрышко. В передней части клетки имеются сократительные вакуоли; они необходимы для того, чтобы регулировать внутриклеточное давление и выделять продукты жизнедеятельности.

Как и многие одноклеточные организмы, хламидомонада имеет два типа размножения:

• Бесполое;
• Половое.

При бесполом размножении ядро, хлоропласт и затем цитоплазма делятся, образуя определённое количество дочерних клеток – зооспор; обычно их бывает 4, иногда 8. Зооспоры сначала находятся в оболочке материнской клетки, которую потом разрывают и выходят наружу. Это очень простой, но быстрый вид размножения: уже через сутки дочерние клетки способны размножаться самостоятельно.

Половое размножение более медлительно. У большинства видов, однако, преобладает изогамия – наиболее примитивный способ полового размножения. В клетке образуются гаметы, которых довольно большое количество – 32 или 64. Они похожи на зооспоры; при изогамии гаметы не разделяются на мужские и женские и внешне абсолютно одинаковы.

Когда оболочка материнской клетки разрывается, гаметы сливаются парами, каждая из которых образует зиготу. Она некоторое время находится в состоянии покоя, после чего разрывает оболочку и делится, образуя четыре новые клетки.
У некоторых видов хламидомонад имеются более совершенные типы полового размножения – гетерогамия (мужская и женская гаметы различаются размером) и оогамия (гаметы представляют собой маленький подвижный сперматозоид и крупную неподвижную яйцеклетку).

Хламидомонада – пример организма со смешанным типом питания. Поскольку она обладает хлоропластом, она способна к фотосинтезу – как любое растение. Однако она может и поглощать готовые органические вещества, с помощью выпячивания участков клетки захватывая частицы пищи.
Одна из особенностей этих водорослей – наличие так называемых ионных каналов. Эти образования пропускают внутрь клетки и выпускают из неё только определённые вещества.

Гетеротрофное питание хламидомонад имеет огромное значение для экологии: эти водоросли способны очищать водоёмы от загрязнений. Каждый раз, когда водное пространство загрязняется, в том числе отходами человеческой деятельности, поверхность водоёма покрывается плотной зелёной оболочкой; это не что иное, как стаи хламидомонад, поднявшиеся со дна с целью покормиться.

Этот процесс именуется «цветением воды». Через некоторое время вода полностью очищается, а вместо живых клеток образуются зиготы, которые снова опускаются на дно. Во время следующего загрязнения зиготы прорастают, и новые клетки опять поднимаются «на пастбище».

Существуют хламидомонады, способные жить при очень низких температурах. Обитают они в толще снега и льда. При «цветении» они окрашивают снег в разные цвета – в зависимости от имеющегося в клетках пигмента. Лёд и снег благодаря их жизнедеятельности окрашивается в красный, бурый, чёрный, жёлтый или зелёный цвета.

Хламидомонад легко выращивать в искусственных условиях. Благодаря этому они используются как материал для изучения генетики.

Водоросли — Умскул Учебник

На этой странице вы узнаете

• Почему взрослая хламидомонада всегда погибает при “родах”?
• Что общего у колонии водорослей и студенческого общежития?
• Для чего водорослям нужны глазки?
• Зачем хлореллу берут с собой в космос?

Видели когда-нибудь цветущий водоём? Тот самый манящий в знойный июльский денёк пруд, в котором так хочется искупаться. Но когда подходишь к нему вплотную, желание часто исчезает – вода зеленая, мутная, а еще и воняет болотом… Кто же виновник такого разочарования? Ответ прост: водоросли! О них мы и поговорим в этой статье.

Общая характеристика водорослей

Водоросли – группа низших растений, включающая в себя множество отделов. В школьной программе из них подробно изучают:

• Красные водоросли,
• зеленые водоросли,
• Бурые водоросли. 

Ризоиды – одноклеточные органы прикрепления к субстрату. Это своеобразные аналоги корням, присущие организмам, которые их не имеют.

Почему ризоиды хуже корней? 

Главный недостаток ризоидов в том, что они одноклеточные. Если мы внимательно посмотрим на строение корня, то увидим там множество зон, тканей и других структур. Так корень напоминает мощную водопроводную трубу, по которой питательные вещества поступают в растение. Ризоиды же представлены всего одной клеткой, они очень маленькие и слабенькие, поэтому не могут выполнять функцию всасывания веществ. Они, как зацепки, нужны только для того, чтобы растение не унесло течением. С чем они успешно справляются.

Тело любой водоросли представлено слоевищем, или талломом. Оно может быть одноклеточным или многоклеточным, разнообразной формы. 

Таллом – одиночная клетка или их недифференцированное скопление, образующее тело организма. 

“Недифференцированные” – значит “одинаковые”, то есть в талломе все клетки имеют похожее строение и выполняют одни и те же функции. Примерно как карандаши: они отличаются только цветом и все нужны, чтобы рисовать.

Типы организации талломов

Типы организации одноклеточных талломов

1. Монадный – жгутиковый. Чтобы запомнить термин, будем вспоминать представительницу этого типа – хламидомонаду. В её названии буква “Х” напоминает два жгутика. 

2. Коккоидный – шарообразный. Корень “кокк” мы еще встретим, изучая микробиологию: кокками называют бактерии, напоминающие шарики, например, стрептококк. По этому признаку и запомним, буква “о” в слове “кокк” такая же круглая, как шарик.

3. Амебоидный – не имеющий постоянной формы. Слово происходит от названия простейшего животного – амёбы, которая похожа на кляксу. Примерно так и выглядят амебоидные слоевища водорослей.

Типы организации многоклеточных талломов

1. Нитчатый – представлен несколькими клетками, соединенными в длинную цепочку. Внешне напоминает нить, за что и получил такое название.

2. Пластинчатый – состоящий из нескольких нитей, соединенных между собой в “пластину”. Такие водоросли нам наиболее известны: внешне они напоминают высшее растение с листьями.

3. Сифоновый тип организации таллома представлен множеством слившихся клеток. Внутри такой водоросли не остается никаких перегородок, это своеобразный “кисель” из цитоплазмы всех клеток.

4. Сифонокладиевый таллом тоже состоит из слившихся клеток, но в нём еще присутствуют какие-то перегородки. “Клада” – звучит так, будто что-то куда-то положили. Так и запомним: в сифонокладиевом талломе клеточные структуры лежат более упорядоченно, будто их разложили по полочкам.

Экология и значение 

Обитают водоросли не только в пресных и соленых водоемах – их можно найти даже в пробе воды из лужи в парке или в почве. Некоторые виды обнаруживаются во льдах за полярным кругом. Если подумать: водоросли неубиваемы, как старый телефон Nokia. Даже если нам кажется, что водоросли не живут где-то, скорее всего, мы ошибаемся.

В экосистемах водоросли выполняют роль продуцентов и составляют пищу водных животных.  

Водоросли могут быть свободноживущими или входить в состав лишайников. Лишайники – симбиотические организмы, тела которых составляют одиночные клетки водоросли, расположенные между грибными гифами. О том, что такое гифы можно подробнее прочитать в статье «Грибы. Лишайники».

Использование водорослей человеком

Некоторые представители (например, ламинария – морская капуста, ульва – морской салат) издавна используются человеком в пищу. Азиатские кухни особенно знамениты своими блюдами из водорослей. Например, японцы заразили весь мир своей любовью к салату чука: его можно найти даже в некоторых российских супермаркетах.

Красные водоросли используют в промышленности для получения желатинообразных веществ, например, агар-агара.

Агар-агар – смесь полисахаридов, используемая для приготовления различных кулинарных блюд или субстрата, на котором хорошо растут колонии различных организмов в лаборатории. 

Теперь перейдем к отделам водорослей.

Зеленые водоросли

Отдел Зеленые водоросли назван так из-за характерной окраски представителей, вызванной преобладанием хлорофиллов a и b над другими пигментами. 

Представители: хламидомонада, хлорелла, хлорококк, улотрикс, ацетабулярия, вольвокс, ульва.

Отличительные особенности

1. Хлорофиллы a и b

Хлорофилл – пигмент растений, необходимый для фотосинтеза. У разных групп водорослей разный пигментный состав. Пигменты являются красящими веществами, они определяют цвет растения.

2. Запасное вещество – крахмал

Крахмал откладывается у зеленых водорослей в пиреноиде – особом месте в клетке, где содержится много ферментов. Эти ферменты в буквальном смысле притягивают к себе молекулы глюкозы и соединяют их в одно большое крахмальное зерно. 

3. Преобладающее поколение гаплоидное. 

Это значить, что имеется одинарный набор хромосом. Взрослое растение любой зеленой водоросли представлено гаплоидным поколением – гаметофитом. 

Важнейшие представители отдела

Хламидомонада – одноклеточная водоросль с монадным талломом. 

В передней части клетки располагаются 2 жгутика. Фотосинтезирующий аппарат представлен крупным чашевидным хроматофором, заполняющим практически всю цитоплазму клетки. Зёрна крахмала скапливаются в центральной области хроматофора — пиреноиде. Имеется светочувствительный органоид – стигма. 

Размножается водоросль как бесполым путем, так и половым. 

Зооспора – спора, имеющая один или несколько жгутиков. Вспомним, где еще нам встречался корень “зоо”: например, в словах “зоология” (наука о животных), “зоопарк”. Зооспора похожа на маленькое животное: она активно двигается, имеет своеобразный “хвостик”.

Хлорелла, плеврококк – одноклеточные водоросли с коккоидным талломом. 

Размножаются эти водоросли только бесполым путем с образованием безжгутиковых автоспор. 

Автоспора – неподвижная безжгутиковая спора. 

Термин можно запомнить так: автоспора АВТОномная и независимая, ей этот мир уже абсолютно понятен. Поэтому она спокойно лежит и не двигается, а созерцает происходящее вокруг.

Автоспора познала смысл бытия

Плеврококк часто покрывает стволы деревьев, его скопления выглядят как зеленый налет на коре.

Ацетабулярия (“бокал русалки”) – крупная многоклеточная водоросль с сифоновым талломом.

Интересно, что во всем теле ацетабулярии имеется только одно ядро. Именно оно контролирует процессы жизнедеятельности, происходящие в таком большом организме.

Вольвокс – шарообразный колониальный организм, состоящий из множества жгутиковых клеток. 

Строение колонии вольвокса

Размножается вольвокс бесполым путем (делением колонии) или половым (с образованием жгутиковых гамет).

Красные водоросли – Багрянки

Красные водоросли – отдел, представители которого характеризуются отсутствием в жизненном цикле жгутиковой стадии. 

Представители: филлофора, родимения, анфельция, делессерия.

Отличительные особенности

1. Особые пигменты: фикоэритрин и фикоцианин.
2. Запасное вещество – багрянковый крахмал.
3. Все стадии жизненного цикла неподвижны.

Разнообразие багрянок

Живут красные водоросли в основном в морских водах, на больших глубинах по сравнению с другими водорослями. Багрянки гораздо больше приспособлены к жизни на глубине, чем другие низшие растения. Дело в том, что они имеют красные и синие пигменты (фикоэритрин и фикоцианин), что позволяет им использовать для фотосинтеза энергию солнечных лучей синей части спектра. А на большие глубины проникают только такие лучи. Вот так багрянки обхитрили систему.

Багрянки обошли фотосинтез

Бурые водоросли

Представители: ламинария, саргассум, фукус, цистозейра.

Отличительные особенности

1. Особый пигмент – фукоксантин.
2. Запасное вещество – ламинарин. 
3. Большую часть жизненного цикла проживают в диплоидной фазе. 

Талломы бурых водорослей имеют наиболее сложное строение среди всех представителей водорослей. 

Они образуют тканеподобные структуры, например, ситовидные клетки. Однако называть их настоящими тканями еще нельзя, потому что все клетки имеют одинаковое происхождение. По мнению некоторых ученых, именно бурые водоросли дали начало современным высшим растениям.  

Ламинария

Ламинария – крупная многоклеточная водоросль с пластинчатым талломом. Используется людьми в пищу.

Ламинария славится высоким содержанием йода, что делает её особенно полезной для людей с гипофункцией щитовидной железы. Размножается как половым, так и бесполым путем, гаметы и споры имеют жгутики.

Фактчек

• Водоросли – группа низших растений, включающая в себя множество отделов. 
• Тело представлено талломом, прикрепление к субстрату происходит за счёт ризоидов.
• Отдел зеленые водоросли назван так из-за характерной окраски представителей, вызванной преобладанием хлорофиллов a и b над другими пигментами. В качестве запасного вещества накапливают крахмал и большую часть жизненного цикла проживают в гаплоидной фазе. 
• Красные водоросли – отдел, представители которого характеризуются отсутствием в жизненном цикле жгутиковой стадии.
• Бурые водоросли отличаются запасанием в клетках полисахарида ламинарина и наличием особого пигмента фукоксантина. 

Проверь себя

Задание 1.

Почему водоросли считаются низшими растениями?

1. из-за малой численности
2. из-за недостаточного разнообразия форм
3. так как не имеют настоящих тканей и органов
4. так как имеют слишком маленькие размеры тела

Задание 2.

Какое запасное вещество у бурых водорослей?

1. фукоксантин
2. крахмал
3. олеин
4. ламинарин

Задание 3. 

Почему багрянки живут на большой глубине?

1. имеют красные и синие пигменты и могут улавливать лучи синей части спектра
2. прикрепляются только к особому каменистому субстрату
3. живут в симбиозе с глубоководными животными
4. из-за большой массы тела не всплывают на поверхность

Задание 4.

Ламинария полезна людям с…

1. сахарным диабетом
2. несахарным диабетом
3. гипофункцией щитовидной железы
4. гиперфункцией щитовидной железы

Задание 5.

Пиреноид — это…

1. фотосинтезирующий аппарат
2. скопление ферментов
3. хроматофор
4. светочувствительный органоид

Ответы: 1 – 3; 2 – 4; 3 – 1; 4 – 3; 5 – 2.

Chlamydomonas, небольшая одноклеточная зеленая водоросль – неживая жизнь

Chlamydomonas

Chlamydomonas — одноклеточный организм из группы Chlorophyta (зеленые водоросли). Он включен сюда не потому, что с ним можно столкнуться (за исключением 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, включающей нитчатые формы ( Oedogonium), листообразующие формы ( Ulva ), сифонные формы ( Caulerpa и ). 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, обычно запасают углеводы в виде крахмала и имеют клеточные стенки из целлюлозы.Но они также отличаются от растений несколькими признаками: большинство из них не многоклеточные, будучи одноклеточными, сифонными или нитевидными; они не сохраняют зародыши внутри предыдущего поколения, как все растения; немногие растут на суше, как 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 растение. Царство очень искусственно. Одно из средств — поместить зеленые водоросли в царство растений, и некоторые наблюдатели так и поступают. Другая альтернатива — просто выбросить Царство. уровень таксономии, 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, на которой показаны: вакуоль (Va), ядро ​​(Nc), ядрышко (Ncl), митохондрии (Mt), хлоропласт (Cp) и пираноид (Py).

Структура

Хламидомонада 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.

Размножение

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 зигоспор, высвобождающих гаплоидные подвижные клетки (см. обсуждение в главе 11).

Материя и энергия

Chlamydomonas является типичным фотоавтотрофом, использующим энергию солнечного света для синтеза углеводов из ионов углекислого газа/бикарбоната и воды, а затем использующих углеводы в качестве источника энергии в клетках. дыхания, а также в качестве строительных материалов для синтеза различных биомолекул. Однако он может жить в темноте, если снабжен ацетатом (почему это так важно, рассматривается в главе 19).). Помимо накопления углерода, кислорода и водорода в углеводах, Chlamydomonas накапливает 14 минеральных элементов, которые присутствуют в разбавленных количествах в ее водной среде обитания.

Взаимодействия

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 (в верхних регионах, которые получают достаточно солнечного света) и в снегу (в частности, C. nivalis , организмы, вызывающие «арбузный снег», вырабатывающие красный пигмент, который, как считается, защищает их от яркого света. Важным для успеха водорослей является тот факт, что организм подвижен и фототактичен, используя пигмент, подобный родопсину человеческого глаза, для управления своим движением. В качестве фитопланктона Chlamydomonas поедается мелкими гетеротрофами, напр. Дафния.

• «Хламидомонада» доктора медицины Гири
  • http://www.seaweed.ie/algae/chlamydomonas.php
• «Причины радоваться зеленым водорослям: эссе» Линн Куармби, обсуждает причины для изучения различных организмов.
  • http://numerocinqmagazine.com/2011/05/19/reasons-to-rejoice-in-green-algae/
• «Арбузный снег: странное явление, вызванное клетками водорослей Chlorophyta» В.П. Армстронг
  • http://waynesword.palomar.edu/plaug98.htm

Media Attributions

• Chlamydomonas © Агентство по охране окружающей среды лицензируется в соответствии с лицензией Public Domain
• Chlamydomonas (10000x) © Dartmouth Electronic Microscope Facility, Дартмутский колледж лицензируется в соответствии с лицензией Public Domain Serge Ouachée находится под лицензией CC BY-SA (Attribution ShareAlike)

Алга раскрывает богатые данные об общем происхождении растений и животных

Стэнфордский отчет, 24 октября 2007 г.

Chlamydomonas сохранил гены, утраченные в ходе эволюции

Гены крошечной одноклеточной зеленой водоросли под названием Chlamydomonas reinhardtii могут содержать гораздо больше данных об общем происхождении растений и животных, чем богатейшие палеонтологические раскопки.

Группа исследователей, включающая старшего автора Артура Гроссмана из отдела биологии растений Института Карнеги, а также Джейн Гримвуд и Джереми Шмутц из Стэнфордского отдела генетики, сообщает в выпуске журнала 9 от 12 октября.0145 Science по результатам серьезных усилий по получению последовательности генома Chlamydomonas и сравнению примерно 15 000 ее генов с генами растений и животных, включая человека.

Исследования показывают, что эта водоросль сохранила многие гены, утраченные в ходе эволюции наземных растений. У него также есть другие, которые связаны с функциями у людей, и многочисленные гены с неизвестной функцией, которые связаны с критическими метаболическими процессами.

«Хотя Chlamydomonas , безусловно, является больше растением, чем животным, между этим фотосинтезирующим организмом и животными есть явное сходство, которое удивило бы обычного человека на улице», — сказал Гроссман, который занимает должность вежливости в Стэнфордском отделении биологических наук. «Всего 20 лет назад никто бы и не догадался, что водоросли сохранят многие функции, которые мы связываем с людьми, и будут полезны для понимания основ некоторых заболеваний человека».

Chlamydomonas , ласково называемая Chlamy, представляет собой водоросль размером 10 микрометров, которая присутствует в почве и пресноводной среде. Он осуществляет фотосинтез подобно растениям, но эволюционно отделился от цветковых наземных растений около 1 миллиарда лет назад. Он еще более отдаленно связан с животными (раскол между животными и растениями произошел примерно 1,6 миллиарда лет назад).

Chlamy передвигается с помощью двух передних волосовидных жгутиков, которые были утрачены его родственниками, цветковыми наземными растениями, после эволюционного разделения двух линий. Жгутики эквивалентны ресничкам и центриолям в клетках животных. Центриоли — это структуры, участвующие в клеточном делении; они образуют веретенообразный аппарат, который помогает разделять генетический материал на две новые клетки во время митоза. Реснички важны для многих функций животных.

Исследование выявило много новых белков, которые, вероятно, связаны с жгутиками, и выделило те белки жгутиков, которые имеют решающее значение для движения, и те, которые связаны с сенсорными функциями (ощущением условий окружающей среды). Анализ также позволил получить новые сведения о заболеваниях человека, связанных с цилиарной дисфункцией, в том числе почек и глаз.

Кроме того, исследователи провели сравнительный анализ генов разных видов, чтобы изучить эволюционную историю Chlamy и связь этой водоросли с другими организмами. Они обнаружили, что Chlamy имеет 35% общих генов как с цветковыми растениями, так и с людьми, и еще 10% — с людьми, но не с цветковыми растениями.

«Работа создала четкую дорожную карту для изучения роли многочисленных генов в фотосинтетической функции, для определения структуры и динамических аспектов жгутиковой функции и для понимания того, как почвенная среда с ее большими колебаниями питательных веществ формирует функциональность.