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ALGHE ORGANIZZAZIONE ARCHITETTONICA DELLE CELLULE NEL MONDO VEGETALE: ALGHE: senza strutture differenziate (35.000 specie di alghe) MUSCHI: forme differenziate all’esterno alle quali non corrispondono strutture differenziate all’interno PIANTE SUPERIORI: strutture differenziate sia esternament...

ALGHE ORGANIZZAZIONE ARCHITETTONICA DELLE CELLULE NEL MONDO VEGETALE: ALGHE: senza strutture differenziate (35.000 specie di alghe) MUSCHI: forme differenziate all’esterno alle quali non corrispondono strutture differenziate all’interno PIANTE SUPERIORI: strutture differenziate sia esternamente che internamente ALGHE PIANTE AQUATICHE? NO, anche se hanno caratteristiche comuni à CARATTERISTICHE IN COMUNE TRA LE ALGHE E LE PIANTE ACQUATICHE cellula vegetale effettuano la fotosintesi clorofilliana possiedono pigmenti responsabili della colorazione vivono in ambiente acquatico - cormofite: piante a cormo (radice/fusto/filloma (foglie)) - alghe unicellulari - tallofite ALGHE: sono autotrofi che vivono in ambiente acquatico (molto umido) necessitano di luce hanno cellule eucariotiche (vegetale) con clorofilla trasformano l’anidride carbonica e l’acqua in sostanze organiche che vengono utilizzate dall’organismo come nutrimento à fotosintesi (liberano ossigeno) hanno forme, dimensioni e colori variabili si nutrono per diffusione dei soluti dall’ambiente acquatico a tutte le cellule che compongono l’organismo le alghe microscopiche galleggianti che formano il fitoplancton sono indispensabili per la vita di tutti gli ambienti acquatici à senza di loro tali ambienti diverrebbero inospitali per qualsiasi altro organismo à il fitoplancton è anche alla base delle catene alimentari di questi ambienti perché fonte primaria di nutrimento per tutti gli organismi animali che vi vivono PIGMENTI FOTOSINTETICI: eseguono fotosintesi producendo ossigeno molecolare associato alla presenza di clorofilla a/b/c; possono contenere altri pigmenti che mascherano il colore verde della clorofilla NON HANNO TESSUTI DI TRASPORTO SPECIALIZZATI: gli organi sono costituiti da cellule interconnesse che muovono nutrienti e metaboliti tra diversi siti all’interno dell’organismo Volvox L.: esempio di multicellularità alga verde (clorifita) che forma colonie sferiche con anche 50.000 cellule vive in acqua dolce à colonia di Volvox 1) cellule biflagellate 2) colonia figlia 3) ponti citoplasmatici 4) gel intercellulare 5) cellule riproduttive 6) cellule somatiche MORFOLOGIA DELLE ALGHE: non hanno strutture differenziate à assenza di differenziamento legata alla vita in ambiente acquatico à assenza di polarizzazione ambientale e possibilità di galleggiamento dimensioni variabili: da pochi um a molti metri non vi è differenziamento cellulare se non negli organi riproduttivi o negli organi adesivi delle alghe sedentarie nel caso di organismi coloniali le differenti porzioni della colonia svolgono compiti diversi TALLO: corpo vegetativo non differenziato di organismi unicellulari/coloniali/pluricellulari - filamentoso - ramificato - piatto RELAZIONE CON L’AMBIENTE: Le alghe vegetali semplici ubiquitarie che vanno dalle microscopiche microalghe (diatomee) alle alghe macroscopiche (Kelp). si trovano in acqua dolce o salata ma anche in pozze, fango, tronchi, rocce à in tutti i luoghi che si mantengono umidi per almeno un periodo dell’anno alcune alghe possano essere parassiti e/o simbiotiche di altri organismi (protozoi/idre/spugne/gasteropodi/vermi piatti/funghi) à alga + fungo: LICHENI CLASSIFICAZIONE: MACROALGHE (seeweaeds) MICROALGHE (phytoplankton) ○ UNICELLULARI: - possono aggregarsi in colonie / formare mucillagini - possono essere con cellule mobili (flagellate/ameboidi) / immobili (coccali) à “Eudorina”: alga verde a sfera gelatinosa; crea colonie sferiche libere in acqua il cui involucro gelatinoso risulta essere incolore; plancton di acque pulite à “diatomee”: esistono come singole cellule, anche se alcune di esse si aggregano per formare delle colonie ○ PLURICELLULARI: possono vivere libere nell’acqua, ma sono perlopiù agganciate al fondo METODO DI PROPAGAZIONE: sessuale isogamia: gameti uguali sia per forma che dimensione anisogamia: gameti uguali per forma ma diversi per dimensione oogamia: gameti diversi sia per forma che dimensione risultati asessuati à criterio importante per la classificazione delle alghe: - presenza/assenza di riproduzione sessuale - complessità degli organi riproduttivi - metodo di riproduzione sessuale RIPRODUZIONE: VEGETATIVA: - semplice scissione (unicellulari) - frammentazione (pluricellulari): dal tallo di un’alga si distaccano piccoli frammenti, capaci di vivere in modo autonomo, che ingrossandosi formeranno nuovi individui identici al precedente - spore (particolari cellule rivestite di un involucro di protezione): ogni spora, quando le condizioni ambientali sono favorevoli, si divide per formare altre cellule da cui si svilupperà una nuova alga identica alla precedente SESSUALE: - alcune alghe producono due gameti identici capaci di nuotare perché provvisti di flagelli - altre alghe hanno solo il gamete maschile libero di nuotare perché la cellula uovo più grande è immobile dentro il tallo à gameti (immobili/mobili) à prodotti in gametocisti (alcune alghe) / gametangi (alcune alghe + piante terrestri) COLORE: CLOROFITE: Chlorophyceae (green algae) - contengono clorofilla a e b - possono essere sia unicellulari che pluricellulari - comprendono forme flagellate o coccidioidi - sono considerate le più evolute con cloroplasti simili a quelli delle piante superiori (Ulva lactuca / lattuga di mare) CROMOFITE: Phaeophyceae (brown algae) - la clorofilla è mascherata da xantofille - Diatomee e Dinoficee (unicellulari) - quelle pluricellulari contengono fucoxantina RODOFITE: Rhodophyceae (red algae) - contengono pigmenti come la ficoeritrina e ficocianina (biloproteine) à assorbono le lunghezze d'onda del rosso e del blu - si ricava l’agar-agar (addensante) PIGMENTAZIONE: i pigmenti che le alghe utilizzano nell’apparato fotosintetico ci permettono di separarle in base al colore CLOROFILLE: i tipi di clorofilla presenti sono a / b / c / d / e à il tipo a è presente in tutte le classi di alghe CAROTENOIDI: le alghe contengono due tipi di carotenoidi - xantofille (20 types) - caroteni (4 types) BILOPROTEINE: pigmenti idrosolubili (ficocianina/ficoeritrina/alloficocianina) I cloroplasti delle alghe hanno una disposizione in pile nei tilacoidi (come apparati fotosintetici). PRODOTTI STOCCATI: tutti i gruppi di alghe hanno gli stessi prodotti primari fotosintetici, ma la natura dei nutrienti di riserva può differire a causa della durata della vita delle alghe alghe brune: la sostanza di riserva è la laminarina (come diatomee), carboidrato che si accumula nei vacuoli (non all’interno del cloroplasto come piante e alghe verdi) alghe rosse: la sostanza di riserva è l’amido delle floridee, un polimero di glucosio ramificato simile alla frazione amilopectinica dell’amido à le sostanze di riserva possono depositarsi vicino ai pirenoidi (corpi tondeggianti a composizione proteica che sono il centro di deposizione di amido e oli) DIATOMEE: Bacillariophyta: - MICROALGHE DIFFUSE IN TUTTO IL MONDO (alghe brune unicellulari) - 300.000 specie (alcune fossili) - alghe unicellulari con scheletro in silice (provvisto di piccoli fori (caratteristici di ciascuna specie) e rivestite da un involucro esterno rigido (= frustolo), formato da due metà - ambiente acquatico (dolce/salato/terreno umido) - organismi liberi / in colonie; liberi / fissati a un substrato - dimensioni: 10-200um - in base alla simmetria e morfologia del frustulo e alla disposizione delle ornamentazioni le Diatomee sono suddivise in: ○ Centrales (Diatomee centriche): - simmetria raggiata - assenza di rafe - forma circolare / ovale / triangolare / quadrata - tipicamente planctoniche - principalmente marine ○ Pennales (Diatomee pennate): - valve a simmetria bilaterale rispetto all’asse longitudinale - frustulo di forma ellittica / bastoncellare / a navetta - sono bentoniche - colonizzano tutti gli ambienti acquatici le Diatomee, insieme ad altre alghe unicellulari, formano il fitoplancton e di solito galleggiano sull’acqua oppure alcune forme vivono sui fondali, su altre alghe o su piante quando queste alghe muoiono, la parte interna degenera, mentre i frustoli di silice si accumulano nei fondali marini à questo processo, protrattosi per milioni di anni, ha determinato la formazione di grossi depositi di rocce sedimentarie farinose che, in seguito a lunghi processi geologici, possono emergere à vengono sfruttati dall’uomo per ottenere la “farina fossile” / terra di diatomee ○ contiene una varietà di oligoelementi (silice / magnesio / calcio / sodio / ferro) ○ materiale isolante / da imballaggio / sostanza assorbente per la costruzione di filtri / cosmetica / nutrizione ○ è una sostanza “generalmente riconosciuta come sicura” (= GRAS) - viene utilizzata come parte di un processo di filtraggio degli alimenti - può essere utilizzato nella conservazione dei cereali (protezione non tossica contro gli insetti che infestano grano) - può essere mangiata con il grano / farina, fornendo minerali traccia  ○ diatomee alimentari: l’esposizione prolungata nel tempo può dare problemi a mucose ○ antiparassitario: non è scientificamente comprovata la sua efficacia come antielmintico intestinale ○ fortemente igroscopica: assorbe acqua nel primo tratto del tubo gastrointestinale e diventa assai poco efficace contro vermi e altri parassiti a livello intestinale DIATOMEE – INDICATORI AMBIENTALI: l’impiego delle Diatomee come indicatori di qualità dei corsi d’acqua è ampiamente accettato in Europa e USA tutte le specie di diatomee presentano limiti di tolleranza e valori ottimali rispetto alle condizioni dell’ambiente acquatico à concentrazione di nutrienti / inquinamento organico / livello di acidità variazioni di temperatura / salinità / ossigeno disciolto / velocità di corrente / sostanza organica à caratterizzano la loro ecologia e determinano la distribuzione ed abbondanza delle varie specie nei differenti habitat ○ le acque maggiormente cariche di nutrienti tendono ad ospitare un maggior numero di specie rispetto alle acque che ne sono quasi del tutto prive (quelle che risultano dallo scioglimento dei ghiacciai e dei nevai) ○ alcune specie sono intolleranti ad elevati livelli di uno/più inquinanti; altre ancora possono essere presenti in ambienti con stato qualitativo ampiamente variabile à per il monitoraggio dei corsi d’acqua vengono utilizzate le diatomee pennate bentoniche DIATOMEE – BIOINDICATORI: alcune specie sono tipiche di ambienti non inquinati, di ambienti moderatamente inquinati e alghe di ambienti fortemente inquinati ambiente non inquinato: ambiente moderatamente inquinato: ambiente fortemente inquinato: - Cymatopleura elliptica - Cymatopleura elliptica - Caloneis amphisbaena - Achnanthes flexella - Cymatopleura solea - Cyclotella meneghiniana - Campylodiscus hibernicus - Diatoma vulgaris - Cyclotella meneghiniana - Diatoma hyemalis - Gomphonema augur - Navicula cuspidata - Diatoma mesodon - Gyrosigma nodiferum - Nitzschia capitellata - Ellerbeckia arenaria - Navicula viridula - Nitzschia constricta - Meridion circulare - Surirella brebissonii - Nitzschia hungarica - Pinnularia brebissonii - Surirella ovalis EUTROFIZZAZIONE: eccessivo arricchimento delle acque di sali nutritivi che provoca cambiamenti strutturali all’ecosistema incremento della produzione di alghe/piante acquatiche/fitoplancton impoverimento delle specie ittiche generale degradazione della qualità dell’acqua ed altri effetti che ne riducono e precludono l’uso depositi sulla superficie che limitano gli scambi gassosi (meno passaggio O2 dall’atmosfera) morte algale: meccanismi decompostivi/putrefattivi/fermentativi che liberano grandi quantità di ammoniaca/metano/acido solfidrico rendendo l’ambiente inospitale anche per altre forme di vita organismi anaerobi che sviluppano sostanze tossiche e maleodoranti à CAUSE: - eccessivo uso di fertilizzanti agricoli (sostanze nutritive ad alte concentrazioni) che il suolo non riesce più ad assimilare; vengono trasportati dalle piogge nei fiumi e nelle acque sotterranee che confluiscono nei laghi o nei mari - scarico delle acque reflue nei corpi idrici (paesi in via di sviluppo / abusivismo senza depurazione) - riduzione della capacità autodepurativa (accumulo di sedimenti) UTILITÀ DELLE ALGHE: FERTILIZZANTE PER IL SUOLO: mettono a disposizione delle piante i sali minerali che ne favoriscono la crescita SISTEMI INTEGRATI DI ALLEVAMENTO: fitorimedio (rimuovono il 90% dei nutrienti nelle deiezioni animali) / biogas PRODUZIONE DI AGAR: contenuto nelle pareti cellulari di alcune alghe rosse; è una sostanza mucillaginosa (utilizzata come gelificante) di cui il Giappone è il maggiore produttore (cosmetici/capsule di medicinali/gelatine/terreni di coltura) ALIMENTO: sono ricche di vitamine e di sali minerali (utilizzate in medicina per il trattamento della deficienza di iodio) MERCATO DELLE ALGHE: è un’industria in crescita e in forte espansione a causa della necessità di alimenti per una popolazione mondiale in crescita non utilizza terra arabile SISTEMI DI COLTIVAZIONE: 95% delle alghe in commercio risulta dalla coltivazione (non dal raccolto casuale)  ambienti variabili (salinità/nutrienti/temperatura/luce…) sistemi di raccolta diversi a seconda della specie (rimozione dell’intera pianta/solo della parte superiore) sistemi aperti orizzontali – pannelli verticali vengono commercializzate come farina di alghe (essicazione/macinazione) ALGHE COME ALIMNTI FUNZIONALI: le alghe hanno un grande potenziale sia come alimenti funzionali che come base per estratti funzionali (alto contenuto di fibre) - semplice coltivazione ed elevata biomassa - alto contenuto di fibra - funzionali per la prevenzione di patologie come obesità/diabete/patologie cardiovascolari - basso contenuto lipidico - carotenoidi naturali (attività antitumorale; maggior assorbimento rispetto alle molecole di sintesi) - fonte di proteine: la composizione amminoacidica riflette il fabbisogno in aminoacidi essenziali dell’uomo/animali - sono state utilizzate come alimento per gli animali sin dai tempi più antichi ma poi vennero abbandonate perché considerate poco nutrienti