BACILLARIOPHYTA

• lat. bacillum = mali štap, štapić• eng. diatom od gr. diatomos = preseći na pola• silikatne alge – višedelni ćelijski zid sa SiO2,

homogena grupa sa puno zajedničkih osobina• kosmopoliti – široko rasprostranjene i brojne u

različitim tipovima voda, ali i van vode• jednoćelijski ili kolonijski talusi• kokoidna ćelija, kod nekih pokretna (rafa)

BACILLARIOPHYTA

kolonija Fragilaria sp.

ćelijaGomphonema sp.

• ćelijski zid čvrst, prožet SiO2 – silifikovan• silifikovan ćelijski zid = teka (od gr. theke = futrola,

kutija) ili frustula od lat. frustulum = mali deo• ćelijski zid čini 75% suve mase ćelije• 96,5% SiO2 (kvarc), 1,5% jedinjenja Fe, Al, Mn i Ti • teka izgrađena iz 2 dela:

1) “poklopac na kutiji”2) “kutija”

• V - valva = gornja strana “poklopca” i dno “kutije”• C - cingulum (pojas) = stranice “kutije”, veći broj

BACILLARIOPHYTA

2

1V

CCV

• dva osnovna dela ćelijskog zida se preklapaju:“poklopac” = epiteka = epivalva + epicingulumi“kutija” = hipoteka = hipovalva + hipocingulumi

BACILLARIOPHYTA

Silifikovani ćelijski zid

epivalva

hipovalva

hipoteka

epicingulumiepiteka

pseudosepta

septa

hipocingulumi

BACILLARIOPHYTAPleuralni izgled

Valvalniizgled

V

V

E – epitekaH – hipotekaV – valvaSe – lice epivalveSh – lice hipovalvem – omotač (ivica) valveG – cingulumi (pojasevi)Ge – epicingulumGh – hipocingulum

Valvalni izgled

Pleuralni izgled

V

BACILLARIOPHYTAPleuralni izgled

Valvalniizgled

V

V

V

BACILLARIOPHYTA

omotači valvi

cingulumi

•ćel. zid je najčešće pravilnih geometrijskih formiTIPOVI SIMETRIJE I RAVNI:a) radijalna simetrija

A. radijalna ravanB. valvalna ravan

b) bilateralna simetrijaA. uzdužna (apikalna)B. valvalnaC. poprečna (transapikalna)

c) asimetrične – malobrojne

BACILLARIOPHYTA

a

b

c

• simetrija valvalne strane:1) radijalna (Cyclotella sp.)2) bilateralna (Navicula sp.)

2) bilateralno simetrične valve:a) izopolarne (Navicula sp.)b) heteropolarne (Surirella sp.)c) dorzoventralne (Epithemia sp.)

BACILLARIOPHYTA

1

2

a b c

• ugradnja SiO2 u ćelijski zid – energetski “jeftiniji” proces od ugradnje organskih supstanci

• u vodi čvrst SiO2 disosuje i stvara nedisosovanu ortosilicijumsku kiselinu

SiO2 + 2H2O ↔ Si(OH)4 H4SiO4

• koristi se pri izgradnji silifikovanog ćelijskog zida• SiO2 (kvarc) nepropustljiv i nereaktivan – ćelijski zid

silikatnih algi kao “staklena kutija”• živa ćelija je otvoren sistem – strukture koje to

omogućavaju su perforacije (otvori) ćelijskog zida• deo bez perforacija – hijalinska zona

BACILLARIOPHYTA

• perforacije (otvori) ćel. zida:a) proste – POREb) složene – AREOLE

• poroidne (cilindrične)• lokularne (šestougaone)

BACILLARIOPHYTA

a

a

b

b

foramenlokularne areole

poroidne areole

areolavelum

velum – tanka, perforirana silikatna pločaforamen – otvor suprotno od veluma

• perforacije zauzimaju 10 - 75% površine valve• raspored otvora kod radijalno simetričnih valvi:

1) radijalne pruge2) neuređen

• raspored otvora kod bilateralno simetričnih valvi:1) kose pruge2) poprečne pruge3) mrežast

BACILLARIOPHYTA

1 1

1, 2 2 3

2LMSEM

SEM

2

• otvori na valvi sa cevastim izraštajem:rimoportula – otvor kroz koji se luči sluz,

kod algi sa radijalnom i bilateralnomsimetrijom (sa i bez rafe)

1) ka unutrašnjosti teke - u obliku usne2) ka spoljašnjoj sredini - u obliku duže ili

kraće cevi

fultoportula – cevasti otvor kroz koji se luče β-hitinska vlakna (olakšavaju plovnost planktonu, odbijaju predatore), okružen sa 2-5 satelitskih pora, samo kod algi sa radijalnom simetrijom

BACILLARIOPHYTA

1 2

• silkatni izraštaji ćelijskog zida:1) rogoliki2) kvržičasti – mali i okrugli3) spine (spinule) – kratki i sitni, puni ili šuplji4) sete – dugi, tanki i šuplji

BACILLARIOPHYTA

3 4

1

• uloga silikatnih izraštaja ćelijskog zida:povećavaju površinu ćelije što olakšava lebdenje

planktonskih algimeđusobno povezuju jedinke u koloniji

• lučenje sluzi kroz fultoportulu i sluzne pore dovodi do fomiranja različitih sluznih tvorevina van ćelije:1) cevi2) jastučići3) drške4) izraštaji5) bioopna

BACILLARIOPHYTA

1 2 3

4 5 6

• zadebljanja ćelijskog zida:1) sternum2) poprečna rebra3) centralni i apikalni čvorovi

BACILLARIOPHYTA3

2 centralni čvor

apikalni čvor

apikalni čvor

1

• ćelije nekih bilateralno simetričnih silikatnih algi su pokretne u dodiru sa podlogom – rafa

• položaj i građa rafe:pukotina ćelijskog zida duž uzdužne ose simetrije,

centralnim čvorom podeljena na polovine koje se na krajevima završavaju apikalnim čvorovimakanal duž ivice valve ispod kojeg je rafa (kanalna rafa),

učvršćen fibulama (“mostićima”)

BACILLARIOPHYTA

rafa rafa

BACILLARIOPHYTA

lepljive sluzne niti

plazmalema

rafa

podloga

kinezin ili dinein

vezikule sa sluzi i aktinom

transmembranska komponenta

Model poprečnog preseka i funkcionisanja rafe

teka

• sluz se formira i pakuje u vezikule unutar Goldži aparata• one se transportuju do plazmaleme u predeo rafe

neposredno ispod centralnog čvora• aktinski filamenti izbacuju sluz kroz plazmalemu pomoću

proteinskog molekulskog “motora” kinezina ili dineina• kada vezikule izluče svoj sadržaj van ćelije od lepljive sluzi

se formiraju niti koje se protežu kroz pukotinu rafe ka podlozi i pričvršćuju ćeliju za nju

• kraj lepljivih sluznih niti ka ćeliji je povezan sa proteinskim molekulskim “motorom”, koji generiše snagu za njihovopokretanje duž aktinskog citoskeleta

• aktivnost ovog kompleksa rezultira kretanjem ćelijeklizanjem unapred

BACILLARIOPHYTA

• snopovi sluzi se luče kroz rafu

• njima se ćelija pričvršćuje za podlogu

• u isto vreme ćelija ih pomera duž rafe

• ćelija klizi preko podloge u smeru suprotnom od smera pomeranja sluzi duž rafe

BACILLARIOPHYTApravac kretanja

sluzneniti

2

b

c

a3

6

4

4

4

5

5

3

3

1

1 2

2

• citoplazma u tankom sloju uz plazmalemu• delovi prolaze kroz centralno postavljenu vakuolu• jedro – u proširenom delu citoplazme u centru

ćelije

BACILLARIOPHYTA

Pvakuola

• hromatofori – omotač od 4 membrane, lamele od po 3 tilakoida

• jedan-dva krupna ili više sitnih hromatofora u ćeliji• pirenoid – jedan ili više unutar hromatofora

BACILLARIOPHYTA

gubitak jedra i mitohondrijaporeklom od alge

eukariotski heterotrof

predačkacrvena alga Supergrupa Stramenopile

(mrke i silikatne alge, paraziti)

Hipoteza sekundarne endosimbioze hromatofora za

supergrupu Stramenopile

• pigmenti – hlorofili a, c1 i c2, β-karoten• fukoksantin – daje karakterističnu boju • apohlorični oblici – bez pigmenata• rezervna supstanca u citoplazmi:hrizolaminarin – u vezikulamalipidi – u kapima u citoplazmi

• ishrana:autotrofna – fotoauksotrofi (B12 i B1)miksotrofna (osmotrofi)heterotrofna

BACILLARIOPHYTA

• građa talusa:1) jednoćelijski – kokoidna ćelija, neke pokretne (rafa)2) kolonijski – jednoćelijske jedinke, monomorfne

kolonije različitog oblikaa) trakastogb) pločastogc) zvezdastogd) cik-cake) lepezastog

BACILLARIOPHYTA

1 a b

c d

e

• jedinke u koloniji su povezane:1) galertnim drškama2) galertnim cevima3) galertnim jastučićima4) izraštajima ćelije

BACILLARIOPHYTA

1

2 3

4

RAZMNOŽAVANJE

• vegetativno:deoba ćelijeraskidanje kolonije

BACILLARIOPHYTA1. majka ćelija maksimalne veličine2. posle citokineze u vezikulama za

taloženje SiO2 i silikalemi formira se začetak novog ćel. zida

3. taloženjem SiO2 raste nova valva (peptidi silafini)

4. svaka polovina sadrži novu valvu5. egzocitozom nova valva dospeva

na površinu ćelije, frustulini6. razdvajanje ćerki ćelija7. i 8. rast protoplasta i

obrazovanje novih cinguluma9. prestanak rasta i početak

replikacije DNK

• auksospora (lat. auxi = povećavati) – predstavlja zigot koji može da raste, postepeno izgrađuje i silifikuje ćelijski zid

BACILLARIOPHYTAveličina ostaje ista kao

kod majke ćelije

polovina novonastalih ćelija u svakoj generaciji se progresivno smanjuje

auksospora

mejoza

gameti

zigot

• sporulativno – nije zabeleženo• polno:izogamijaheterogamijaoogamija – radijalno simetričneautogamija – dva haploidna jedra jedne iste ćelije se

spajaju i formiraju auksosporuapogamija – diploidno jedro roditeljske ćelije se deli

mitozom, partenogenetski se obrazuje auksospora

• gametska smena jedrovih faza

BACILLARIOPHYTA

bilateralno simetrične

auksospora Melosira sp.

Životni ciklus radijalno simetričnih silikatnih algiBACILLARIOPHYTA

mejoza

Polno razmnožavanje (oogamija)

mitoza

zigot

spajanjegameta

gameti

obrazovanje ćelijskog zida

Vegetativno razmnožavanje

Životni ciklus bilateralno simetričnih silikatnih algiBACILLARIOPHYTA

zigot i auksospore

mejoza

n

2n

vegetativna ćelija

deoba ćelije

spajanje gameta

Polno razmnožavanje (izo- ili heterogamija)

Vegetativno razmnožavanje

inicijalne ćelije

• mirujući stadijumi – pri niskim temperaturama i intenzitetu svetlosti, nedostatku nutrijenata i rastvorenog Si i drugim nepovoljnim uslovima najčešće se obrazuju:mirujuće spore – protoplast se kondenzuje,

zaokrugljuje, a na površini se obrazuje debeo ćelijski zid, veoma drugačija od onog kod vegetativne ćelijemirujuće ćelije – citoplazma se kondenzuje u tamno

mrku masu bogatu masnim kapima, a ćelijski zid ostaje morfološki isti kao kod vegetativne ćelije, često se obrazuje pri nedostatku rastvorenog Si

BACILLARIOPHYTA

• 2011. god. u ogledu u danskoj laboratoriji 100 godina stare mirujuće spore iz morskog sedimenta su u povoljnim uslovima oživele i počele da se dele

BACILLARIOPHYTA

Respiracija u prisustvu O2 vo

dase

dim

ent

svet

lost

kise

onik

Respiracija u prisustvu NO3