אצות – מבוא

 

 

 

ארגון האורגניזמים בממלכות

האצות הן קבוצה המבצעת פוטוסינתזה, בעלת מבנה פשוט, שרובן חי בסביבה מימית.

האצות הן רבגוניות.  האצות נבדלות זו מזו  בארגון הגוף, בגודל, בהרכב הפיגמנטים , בחומרי התשמורת, במרכיבי דופן התא ובבית הגידול.

גודל האצות נע מאצות מיקרוסקופיות חד- תאיות עד לאצות מקרוסקופיות באורך של 50 מטר הנקראות seaweeds.

החלוקה האקולוגית בימים  -  אצות פלנקטון ואצות בנתוס

בתי גידול

האצות גדלות במגוון בתי גידול. הן הצומח העיקרי באוקיינוסים, בימים ובמים שפירים – נחלים, מעיינות כולל מעיינות חמים, אגמים, ברכות חמצון. והן בעלות חשיבות עליונה בבתי גידול, כמו צמחים ביבשה, הן משמשות כיצרניות חומר ארוגני וכמשחררות חמצן למים,

בנוסף יש מספר קטן של אצות החיות ביבשה.

מורפולוגיה - רמת הארגון

גוף האצה נקרא יצע -   , thallus , לאצות אין פרות ואין פרחים אלה התפתחו מאוחר יותר בצמחים העילאיים. גוף האצות אינו בנוי גבעול, שורשים ועלים כמו אלה המוכרים לנו, אבל יש לאצות מבנים המזכירים אותם.

ארגון היצע: אצות חד תאיות, מושבתיות, חוטיות פשוטות ומסועפות, צינוריות ובעלות יצע פרנכימתיות.

קיימות אצות חד תאיות בעלות תנועה הנעות בעזרת שוטונים ואחרות חסרות תנועה החסרות שוטונים

אצות מושבתיות

אצות רב תאיות – חוטיות, צינוריות ובעלות יצע פרנכימתי בצורת עלה  מאורך, צינור חלול או גליל מסועף. חלוקת התאים נעשית בשלושה ממדים.

יש הבדלים גם בטיב היצע, יש שהיצע רך וגמיש ויש שהוא קשה. לעתים הוא רירי, ג'לטיני, ספוגי, גירי, מוצק או סחוסי.

 

מבנה התא

יש שני סוגי תאים באצות. פרוקריוטים ואאוקריוטים. תאים פרוקריוטים חסרי ממברנות העוטפות אברונים (פלסטידים, מיטוכונדריה, גרעין, גופי גוג'י ושוטונים)

תא של ציאנובקטריה

כלמידומונס – אצה ירוקית חד תאית בעלת שני שוטונים

תא כלמידומנס כדוגמא למבנה תא אצה אאוקריוטית

תא אאוקריוטי של אצות מכיל אברונים העטופים בממברנות. האברונים הם גרעין, כלורופלסטים, מיטוכונדריה  וגופיף גולג'י.  הרטיקולום האנדופלסמטי כולל מערכת ממברנות תוך תאיות. חומרי תשמורת המכילים בעיקר פחמימות המלוות לעתים בשומן.

התאים עטופים בדרך כלל בדופן תא המורכב או מפוליסכרידים שבחלקם מיוצרים ומפורשים מגופיף גולג'י, או מגליקופרוטאינים , או ממספר שכבות תאית. לעתים בתוספת של חומרים אנאורגניים בעיקר גיר (קלציום קרבונאט), כמו ב – Halimeda  , במספר אצות הופכות השכבות החיצוניות של הדופן לריר המגן על התאים מהתייבשות. מינים אחרים, מכילים הדופן צורן. או אלגין.

 

כלורופלסטים chloroplast

מבנה כלורופלסטים בירוקיות אדומיות ועינניות

הפיגמנט הפוטוריצפטור מומקם על או בתוך ממברנות הנקראות תילקואידים. בכחוליות התילקואידים חופשיים בציטופלסמה, בעוד באאוקריוטים הם ארוזים בממברנות ויוצרים את הכלורופלסט. שאר הכלורופלסט הוא הסטרומה. הכלורופלסט מכיל DNA  כלורופלסטי וריבוזומלי.

הכלורופלסטים באדומיות ובירוקיות מוקפים במעטפת בעלת שתי ממברנות, באצות אחרות הכלורופלסטים מוקפים בממברנה אחת או בשתים של הרטיקולום האנדופלסמטי שמחוברים אליהם ריבוזומים בצד החיצוני.

הפירנואיד הוא גוף פרוטאיני המכיל את האנזים ribulose bisphosphate carboxylase האחראי לאינקודפורציה (קיבוע) של הפחמן הדו-חמצני לתרכבות אורוגניות במעגל קלווין. במספר אצות, הפירנואיד הופך את תוצרי הפוטוסינתזה הראשוניים לחומרי תשמורת  המתרכזים סביבו. הפירנואיד נמצא באזור מסויים בכלורופלסט והוא צפוף יותר מהסטרומה המקיפה אותו.

כלורופלסטים בדרך כלל מכילים טיפות שומן כדוריות בקוטר 30-100 ננומטר, בין התילקואידים. טיפות שומן אלה משמשות כמאגר שומנים לסינתזת ממברנות ליפופרוטאיניות בכלורופלסט.

באצות נעות רבות יש טיפות קרטנואידים ליפידיים הנמצאים בכתם עין - eyespot  או סטיגמה  stigma המשמש כפוטורצפטור.

הפיגמנטים:באצות קיימים ארבעה סוגי כלורופילים a,b,c,d, כלורופיל a הוא הפיגמנט הפוטוסינתטי הראשוני.  (רצפטור האור במערכת אור אחת) ריכוזו באצות נע בין 0.3. ל – 3 אחוז. הוא אינו מסיס במים ופטרוליום אתר אבל הוא מסיס באלכוהול, דיאתיל אתר, בנזן ואצטון. יש לו שני אזורי בליעה אחד באזור האדום באורך גל 663 nm  והשני באזור הכחול באורך גל 430 nm . בעוד כלורופיל a נמצא בכל האצות, לכלורפילים האחרים יש תפוצה מוגבלת והם פעילים כפיגמנטי עזר.

כלורופיל b נמצא ב – ירוקיות, עינניות הוא פועל כקולט את אנרגית קרינת האור ומעביר אותה לכלורופיל a.המסיסות שלו דומה לזו  של כלורופיל  a והבליעה העיקרית באצטון או במניתול היא 645 ו - 435

כלורופיל c נמצא ב – חומיות, (להוביות, וזהוביות), כריזופיצאה, פרימיניזופיצאה, בזילריופיצאה, וקסנתופיצאה,  כנראה משמש כעזר למערכת אור שתים. לכלורופיל c יש שתי תרכובות ספקטרליות c1  ו – c2.  c2 קיים תמיד אבל c1 חסר בדינופיצאה וקריפתופיצאה. הוא מסיס באתר, אצטון, מניתול, ואתיל אצטט אינו מסיס במים ובפטרוליום אתר. הבליעה העיקרית של c1 באורכי הגל 634, 583, ו – 440 במניתול. הבליעה המכסימלית של כלורופיל C2 635, 586  ו – 452.

כלורופיל  d נמצא מעט ברוב האדומיות כמרכיב מועט תפקידו אינו ידוע. מסיס בתאר, אצטון, אלכוהול ובנזן ומעט בפתרוליום אתר. הבליעה ב – 696, 456 ן - 400.

קרטנואידים הם פיגמנטים צהובים, כתומים ואדומים הנמצאים בדרך כלל בתוך הפלסטידה אך יכולים להיות גם מבחוץ. הקרטנואידים מתחלקים לשני סוגים. 1) קרוטנים – oxygen free hydrocarbons 2) קסנתופילים – נגזרות מחומצנות. הקרוטן העיקרי באצות הו בטא קרוטאן. יש מגוון רחב של קסנתופילים. בירוקיות יש קסנתופילים הדומים לאלה בצמחים, פוקוקסנתין באצות חומות – זהובות (חומיות, כריסופיצאה, בזילאריופיצאה). הקרתנואידים מסיסים באלכוהול, בנזן ואצטון ולא מסיסים במים.

פיקובילים הם פיגמנטים כחולים אדומים המסיסים במים. הנמצאים באדומיות וכחוליות. הם נמצאים מחוץ אובתוך התילקואידים. הם נחשבים לחלבונים צבעוניים. יש שלושה סוגי פיקואריתרין. R  ו – B באדומיות ו – C בכחוליות. יש גם שלושה סוגי פיקוציאנין.

  

השוטון flagellum

השוטון הוא איבר תנועה בחלק מהאצות בחלק מהן השוטון קיים רק בתאי הזרע (הגמטות הזכריות).

מבנה השוטון:  בנוי מתשעה זוגות נימיות (מיקרוטובולים) בהיקף ומשתי נימיות בודדות במרכז. בין הנימיות יש גשרים המקשרים ביניהם. שוטונים נמצאים גם בפרוטיסטה שאינם אצות וכן בבעלי חיים ובצמחים חסרי זרעים. בסיס השוטון נמצא בציטופלסמה בתוך גוף הבסיס (basal body).  

בכחוליות ובאדומיות אין שוטונים.

צורות עיקריות של שוטונים - רוב התאים נושאים שני שוטונים, לעתים הם זהים באורכם ולעתים הם שונים במבנם ובאורכם. קיימים גם תאים עם שוטון אחד, ארבעה או יותר

 

מיון האצות קשור להרכב הפיגמנטים שלהן

כחוליות

ירוקיות

חומיות

אדומיות

הרכב הפיגמנטים במספר מערכות

אצות כחוליות ואדומיות מכילות פיקובילינים זהם פיגמנטי עזר מסיסים במים

מבנה פיקוביליזום המכיל פיקובילינים

 

כתם עין Eyespot (stigma)

כתם עין נמצא באצות נעות ובגמטות וזואוספורות של אצות לא נעות. כתם העין הוא פוטורצפטור האחראי לפוטוטקסיס. אצות אדומיות חסרות כתם עין. 

רבייה אל מינית מינית ומחזורי חיים

רבייה אלמינית (רביייה בה אין איחוי גמטות ליצירת זיגוטה)

חלוקת תאים - מתרחשת באצות חד תאיות במיטוזה (חלוקת הגרעין לשני גרעינים המכילים את אותה כמות מידע גנטי שהייתה בתא האם). לאחר המיוטזה בדרך כלל חלה הציטוקנאזה citokinesis  ( תהליך בו מתחלקים  כל מרכיבי התא לשני תאי הבת).

 

1. קיטוע ((fragmentation – היצע (התאלוס) נקרע וכל חלק מפתח תאלוס חדש.

2. יצירת ספורות -  ספורות הן תאים הנובטים ללא איחוי.

ספורות חסרות תנועה נקראות aplanospores.  ספורות בעלות תנועה planospore אותם ניתן למצוא רק בתנאי סביבה נוחים. המונח הנפוץ לספורות א-מיניות בעלת שוטונים הוא Zoospores (ספורות בעלות תנועה), היכולת להתפתח או חשופות או בתוך מבנה מיוחד הנקרא Sporangia. תהליך הווצרות הספורות נקרא . Zoosporogenesis לזואוספורות רבות יש כתם עין או פוטורצפטור והן מגיבות למשיכה לאור. בפוטוטכסיס חיובי הן נמשכות לאור ובפוטוטכסיס שלילי הן מתרחקות מהאור. באור חזק רובן בעלות פוטוטקסיס שלילי ובאור חלש בעלות פוטוטקסיס חיובי. במקרים מסויימים נוצרות אפלנוספורות במקום זואוספורות. הדבר קורה הרבה כאשר האצה מתפתחת על קרקע לחה במקום במים.

Hypnospores הן אפלאנוספרות בעלות דופן תא עבה.

Akinets הם תאים ווגטטיביים שמתפתחים לשלב דמוי ספורות עם דופן עבה ורזרוות מזון רבות. לא כמו אפלאנוספורות, לאקינטות יש תמיד שכבות דופן מסביב לפרוטפלסט המאוחות עם דופן ההורה. אקינטות עמידות לתנאי סביבה קשים.

אקינטות נמצאות בחלק מהכחוליות.

 

ספורות של אצות יכולות להיות הפלואידיות או דיפלואידיות בשלבים שונים של מחזור החיים.

 

יש אצות החסרות רבייה מינית והן מתרבות רק ברבייה אל-מינית. אצות אלה יכולות להיות דומיננטיות בפריחה במים, כשהן מחוברות לצמח ימי, כשהן חיות על סדימנטים או על מצע קשה. זוהי דרך הרבייה הפשוטה ביותר הקיימת באצות.

 

רבייה מינית

רבייה מינית מתרחשת כאשר שתי גמטות  (n) בעלות מטען גנטי שונה מתלכדות ויוצרות זיגוטה.

שלבי הרבייה:

1.  התלכדות הפלסמה של שתי הגמטות (n+n)- פלסמוגמיה 

2.  התלכדות שני הגרעינים (2n)קריוגמיה.

 

באצות קיים מגוון גדול של צורות, גדול ומבנה של גמטות. גם האיברים בהם נוצרות הגמטות שונים בין אצה לאצה.

סוגי גמטות

התלכדות גמטות חסרות שוטונים

הגדרת הומוטאלי, הטרוטאלי, גמטוגנאזיס וגמטנגיום

סכימה של מיוזה זיגוטית

סכימה מפורטת של מיוזה זיגוטית

סכימה של מיוזה גמטית

סכימה מפורטת של מיוזה גמטית

סכימה של מיוזה ספורית

סכימה מפורטת של מיוזה ספורית

דור איזומורפי והטרומורפי