VL01 Chlorophyta PDF

Organismische Biologie Schwerpunkt Botanik und Mykologie  Wissenschaftliche Zeichnung Urheber der wiss. Name (ggf. Zeichnung (Name) deutscher Name) Übersicht (Skizze) sinnvolle Sys...

Organismische Biologie Schwerpunkt Botanik und Mykologie  Wissenschaftliche Zeichnung Urheber der wiss. Name (ggf. Zeichnung (Name) deutscher Name) Übersicht (Skizze) sinnvolle Systematische Zugehörigkeit Vergrößerungsfaktor (100x, 400x…) Zeichenpapier DIN A4 + Bleistift Beschriftung (Fachbegriffe) Anmerkungen zum Präparat 4 Zeichnungen werden (Aufsicht, Querschnitt …) pro Kurstag testiert! Pflanzenreich: Eukarya Domänen des Lebens Carl Woese und Otto Kandler schlugen im Jahr 1990 das 3 Domänen Modell der Organismen vor Phylogenetische Rekonstruktion basierend auf Sequenzanalysen der kleinen Untereinheit der ribosomalen RNA (SSU rRNA, 16S rRNA) http://www.pnas.org/cgi/reprint/87/12/4576.pdf Pflanzenreich: Eukarya Artenanzahl >> 1,500,000 Alter in der Diskussion: min 1,000 Ma, max 2,700 Ma Fossilien ohne eindeutige Merkmale Verbreitung weltweit; in allen Habitaten Schlüsselmerkmale mögliche Apomorphien gekennzeichnet durch (!) (!) Kern mit zwei Membranen, (!) Chromosomen, (!) mRNA splicing, (!) Golgi Apparat / ER, (!) Zytoskelett, (!) Flagellen mit (9x2)+2-Struktur, Organellen: Chloroplasten und (!) Mitochondrien, (!) Meiose (Sex), aerobe Lebensweise Lecointre & Le Guyader (2006), Biosystematik Taylor et al. (2008), Paleobotany Pflanzenreich: Eukarya Artenzahl und Alter ca. 1.5 Mio. Arten Entstehungszeitraum: vor ca. 1.7‒2.6 Mrd Jahren Älteste Fossilien ca. 1.7 Mrd Jahre alt Geochemische Hinweise: Sterane (Abbauprodukte von Sterolen als Teil der Biomembran) in 2.6 Mrd Jahre alten Gesteinen nachgewiesen Älteste fossile Prokaryoten ca. 3,5 Mrd Jahre Schlüsselmerkmale der Euzyte Echter Zellkern mit Doppelmembran (Kernhülle), lineare Chromosomen, Zytoskelett, 80S Ribosomen, Geißeln mit 9+2-Struktur, Golgi-Apparat (Dictyosomen), ER, Microbodies, Bau eukaryotische Pflanzenzelle Chloroplasten und Mitochondrien, Meiose, Mitose hohe Zellkomplexität, starke Kompartimentierung Heterogenität von „Pflanzen“ Rhizaria Radiolaria „Pflanzen“: photosynthetisch aktive Organismen Adl et al. (2012), J Eukaryotic Microbiol 59: 429–93 Eukaryotische Algen: Merkmale Kompartimentierung Vakuole, Lysosom, Augenfleck Chlorplasten-Typen Anzahl Membranen, Aufbau (Stroma, Pyrenoide als Stärkebildungszentren), Thylacoide Mitochondrion-Typen Cristae diskoidal, abgeflacht, tubular Pigmente Chlorophyll-Typen, akzessorische Pigmente (Phycobiline, Fukoxanthine, Lutein), Carotinoide Speichersubstanzen (gruppenspezifische Typen von) Stärke, Chrysolaminarin eukaryotische Algen: Flagellen ein-bis vielzellige, Anzahl, Aufbau, Anhängsel verschieden gefärbte, phototrophe Organismen Kernteilung ggf. von thallophytischer Organisation, Organisationsstufen meist auf das Leben im Wasser angewiesen Eukaryotische Algen Organisationsstufen der Algen Fritsch (1935), The structure and reproduction of the algae 1 Generationswechsel haploid (Gametophyt) Z! K! n 2n R! diploid (Sporophyt) Kernphase / Ploidiegrad: Anzahl Chromosomen-Set(s) im Kern  Generationswechsel Generation 1 haploid (Gametophyt) Z! K! n 2n R! diploid (Sporophyt) Generation 2 Generation 3 Generation: obligates Entwicklungsstadium eines Organismus’ mit eigenem Reproduktionsmechanismus Archaeplastida: Chloroplastida syn. Viridiplantae, Chlorobionta, Chlorophyta s.l. Hauptpigmente Chlorophyll a, (!) Chlorophyll b (ohne akzessorische Pigmente), Hilfspigmente: -Carotin, Xanthophylle (Lutein, Violaxanthin, Neoxanthin) Organisationsstufen; DNA Organisation ein- und vielzellig, monadal→echte Gewebe; offene Mitose Polysaccharid Stärke Chloroplasten-Typ doppelte Membran (prim. Endosymbiose), Thylakoide in Stapeln zu je 3 bis 6 (bilden typische Grana), Pyrenoide häufig innerhalb Chloroplast Zellwand Zellulose, außen ± Pektin Flagellen 2, 4, viele; isokont, mit Zentriolen van den Hoek et al. (1993), Algen Adl et al. (2012), J Eukaryotic Microbiol 59: 429–93 Chloroplastida: Chlorophyceae Pandorina monadale / begeißelte Chlamydomonas Gallertkugel mit Organisation 8-16 Flagellaten-Zellen becherförmiger Chloroplast mit Pyrenoid isokonte Begeißelung Flagellat Augenfleck, Vakuole Rollende Bewegung Chloroplastida: Chlorophyceae Volvox monadale / begeißelte Organisation Hohlkugel mit 500 – 20000 Flagellaten-Zellen jeder Flagellat isokont begeißelt Zellen mit Gallerte umgeben Plasmabrücken – echter Vielzeller Kommunikation zwischen Zellen, Polarität Mutterkugel mit Tochterkugeln Bildung von Tochterkugeln Plasmabrücken zwischen den Zellen Chloroplastida: Chlorophyceae kokkale Organisation Aggregationsverbände Scenedesmus Pediastrum Querreihe aus sternförmige Kolonien 4 Zellen mit randlichen mit Schwebefortsätzen Schwebefortsätzen Chloroplastida: Chlorophyceae Cladophora siphonokladale Organisation verzweigte Zellfäden mit mehrkernigen Zellen: siphonokladal Chloroplast netzartig, Fadenbüschel an Steinen, cladophorale Verzweigung Chloroplastida: Phylogenie Leliaert et al. (2012), Crit Rev Pl Sci 31: 1–46 Chloroplastida: Streptophyta Artenanzahl 274,043 (incl. 269,902 Embryophyta) Alter Sporentetraden, seit Ordovician (ca 460 Ma), Oogonien von †Trochiliscus: Devon Verbreitung und Ökologie weltweit; aquatisch (marin, Süßwasser), terrestrisch; überwiegend vielzellig Schlüsselmerkmale mögliche Apomorphien gekennzeichnet durch (!) (!) Oogamie von ♂ beweglichen und ♀ unbeweglichen Gameten; (!) korkenzieherartig gewundene Spermatozoide; Geißeln fehlen oder inserieren unilateral (nicht terminal); Peroxisomen zur Kohlenstoff- Assimilationssteigerung; offene Mitose Lecointre & Le Guyader (2006), Biosystematik Taylor et al. (2008), Paleobotany Chloroplastida: Streptophyta Sporophyten-Parenchym; Zygote auf Gametophyt Plasmodesmen, Apikalzellenwachstum, Zygote parasitert auf Gametophyte Phragmoplast Oogamie, filamentöses Wachstum Lecointre & Le Guyader (2006), Biosystematik Streptophyta: Phragmoplastophyta Phragmoplast (rot), Tochterkerne (blau) Nicotiana tabacum Alberts et al. (4., 2002), Molecular biology of the cell http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/english/seminar/img/b2_fig2.jpg Streptophyta: Plasmodesmophyta Alberts et al. (4., 2002), Molecular biology of the cell http://professores.unisanta.br/maramagenta/Imagens/ANATOMIA/pasmodesmo%20esquema.bmp Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Spirogyra (Schraubenalge) trichale Organisation Grüne Watten in stehenden Gewässern unverzweigte Zellfäden mit dünner Schleimhülle (Pektine), diese hält Zellen im Faden zusammen, bandförmiger Chloroplast (1-mehrere), schraubig gedreht, mit Pyrenoiden Zellkern Vakuole Chloroplast Zellwand Pyrenoid Cytoplasma Plasmastrang Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Geschlechtliche Fortpflanzung = Konjugation Bsp. Spirogyra Zusammenlagerung von 2 morphologisch Ausbildung von Kopulationskanälen 1 gleichgestalteten, genetisch verschiedenen 2 „Wandergamet“ ♂ bewegt sich amöboid Fäden - Ausbildung von Mamillen zum stationären „Ruhegamet“ ♀ + _ Zygote umgibt sich mit fester Wand 3 Verschmelzung der Gameten n+n 4 Einlagerung von Reservestoffen – 5 zur diploiden Zygote (2n) Überdauerung (Hypnozygote) Freie Zygote Wandergamet Keimung und Meiose K! Ruhegamet Zygoten im leiterförmigen Zellfaden Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Stadien der Konjugation bei Spirogyra Zygoten Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Vielfalt an Chloroplasten Zygnema (Sternalge) Mougeotia tritt im Frühjahr in ruhigen plattenförmiger Chloroplast Gewässern als frei schwebende, mit zahlreichen Pyrenoiden fädige, hellgrüne „Watte“ auf. phototaktisch drehbar 2 sternförmige Chloroplasten pro Zelle Schwachlicht Starklicht Zellkern Pyrenoid Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Desmidiaceae (Zieralgen) kokkale Organisation Meist in sauren Torfsümpfen enorm artenreiche Algengruppe 4000‒6000 Arten Zelle meist aus 2 Halbzellen Cosmarium aufgebaut Xanthidium Euastrum Pleurotaenium Staurastrum Closterium Netrium Micrasterias Streptophyta: Zygnematophytina (Jochalgen) Vielfalt an Formen bei Zieralgen lockere Zellfäden, oft mit dicker Gallerte einige Arten können sich durch Schleimabsonderung über Membranporen bewegen Gymnozyga / Bambusina Desmidium Hyalotheka Streptophyta: Charophytina (Armleuchteralgen) Thallusbau Chara Fossile Zygoten aus Silur und Devon bekannt, alte, isolierte, aber hochentwickelte Gruppe, ca. 300 Arten bildet Unterwasserwiesen in Teichen, Bächen Scheitelzelle Wirtelast mit fädigen Rhizoiden verankert Brutknöllchen (stärkereich) zur Überdauerung Spitzenwachstum mit Scheitelzellen Thallus in Nodien und Internodien gegliedert mit quirlförmigen Seitenästen Zellwände oft mit Kalk inkrustiert (Bildung von Kalktuff) Rindenzellen Knotenscheibe Internodialzelle Streptophyta: Charophytina (Armleuchteralgen) Fortpflanzung: Chara ist ein Haplont mit zygotischem Kernphasenwechsel Gametangien ♀ Oogonium ♂ Androgametozyste Gameten Gameten Eizelle (n) Spermatozoide (n) isokont Karyogamie K! nur hier Wechsel der Kernphase Reduktionsteilung R! Streptophyta: Charophytina (Armleuchteralgen) Chara - Fortpflanzung Antheridien (mit Androgametozystenständen) Krönchenzellen schraubige Hüllzellen Oogonium Eizelle Streptophyta: Charophytina (Armleuchteralgen) Chara - Fortpflanzung Androgametozysten Spermatozoid (n) isokont begeißelt spermatogener Befruchtung Faden Schildzelle Krönchen- zellen Griffzelle Eizelle (n) Köpfchen- zelle 5 Hüll- schläuche spermatogene Fäden Oogonium Androgametozystenstand (Archegonium) (Antheridium) Streptophyta: Alternative Phylogenie Cheng et al. (2019), Cell 179: 1057–67