Особенности строения клетки водорослей: типы клеточных покровов, химический состав клеточной оболочки, пиреноиды, хроматофоры (хлоропласты), фотосинтезирующие пигменты, запасные вещества, жгутиковый аппарат. Деление клетки водорослей.

Организация клетки большинства водорослей (кроме сине-зелёных) мало отличается от организации типичных клеток высших растений, однако имеет и свои особенности.

Клетка большинства водорослей одета постоянной клеточной оболочкой, имеет двухфазную систему, состоит из аморфного матрикса (гемицеллюлозы или пектиновых веществ), в который погружены волокнистые скелетные элементы – микрофибриллы. У многих водорослей откладываются добавочные компоненты: карбонат кальция (харовые, ацетобулярия, падина), альгиновая кислота (бурые), железо (красные). У некоторых видов зеленых, красных и бурых водорослей имеется кутикула в виде наружного слоя, одевающего нити (кладофора).

У диатомей матрикс оболочки, состоящий из пектиновых веществ, содержит в качестве скелетного вещества не целлюлозу, а кремний. Лишь немногие водоросли являются голыми, чаще они покрыты пелликулой или перипластом и способны изменять форму своего тела.

В жизни растительной клетки важную роль играет наличие в оболочке сначала пектиновой, а затем целлюлозной фракций, обеспечивающих опорную и защитную функции, а также способность к проницаемости и росту. Клеточная оболочка бывает цельной или состоит из двух и более частей, пронизана порами, может нести различные выросты. Под оболочкой находится протопласт, включающий цитоплазму и ядро. Цитоплазма у большинства водорослей расположена тонким постенным слоем, окружая большую центральную вакуоль с клеточным соком.

В клетках водорослей из органелл особенно заметны хроматофоры (хлоропласты), которые в отличие от хлоропластов высших растений разнообразны по форме, окраске, числу, строению и местоположению в клетке. Они могут быть чашевидными (хламидомонада), спиральными (спирогира), пластинчатыми (пеннатные диатомеи), цилиндрическими (эдогониум).

Хроматофоры окружены оболочкой, состоят из стромы и погружённых в нее тилакоидов. В тилакоидах сосредоточены фотосинтезирующие пигменты: хлорофиллы а, b, с, d, e, а также каротины и ксантофиллы. Кроме того, в матриксе хроматофора находятся рибосомы, ДНК, РНК, липидные гранулы, пиреноиды.

Пиреноид представляет собой структуру белковой природы, в основном состоит из фермента рибулозодифосфаткарбоксилазы. У зеленых водорослей вокруг пиреноида в матриксе хроматофора откладываются зерна крахмала. Кроме того, крахмал располагается и в матриксе. У других водорослей запасные полисахариды откладываются вне связи с пиреноидами.

В матриксе хроматофора между ламеллами и вокруг пиреноида у зеленых водорослей (у харовых–только в матриксе) откладывается крахмал, а у всех остальных водорослей запасные вещества: хризоламинарин, ламинарин, парамилон, багрянковый крахмал, масло и другие – в цитоплазме.

Монадные клетки снабжены жгутиками. Жгутики имеют единый план строения и состоят из аксонемы и базального тельца. Свободная часть покрыта мембраной, являющейся продолжением цитоплазматической мембраны. Под мембраной жгутика находится белковый матрикс, в котором расположены микротрубочки. В главном стержне на поперечном сечении расположение микротрубочек следующее: две одинарные центральные микротрубочки окружены кольцом из 9 дуплетов микротрубочек. В апикальной части жгутика центральная пара микротрубочек может быть длиннее периферических, тогда на кончике жгутика имеется тонкий вырост – акронема.

Базальное тело представляет собой короткий цилиндр, по периферии которого располагается девять триплетов (у диатомовых – дуплетов) микротрубочек. Базальные тела жгутиков идентичны по своей структуре центриолям и во многих случаях могут превращаться друг в друга.

Число жгутиков может варьировать от одного до многих. Большинство же монадных клеток имеет по два жгутика. Различают жгутики терминальные – отходящие от конца клетки, и латеральные – расположенные сбоку клетки. Двужгутиковые клетки могут нести изоконтные – одинаковой длины жгутики и гетероконтные – разной длины; изоморфные – одинакового строения и гетероморфные – разной формы. Гетероморфные формы имеют обычно один из жгутиков с волосовидными образованиями – мастигонемами. На поверхности жгутиков могут быть различные чешуйки, шипы.

Деление клетки водорослей имеет свои особенности. У прокариот отсутствуют митоз и мейоз, а имеет место бинарное деление с удвоением ДНК. При этом новая поперечная перегородка возникает в виде кольцевидного валика, который постепенно растет от периферии к центру клетки, где смыкается.

У эукариотических водорослей имеют место митоз (непрямое деление) и мейоз. Центриоли встречаются далеко не у всех водорослей (желтозеленые, бурые).

Закрытый митоз – митоз, при котором ядерная оболочка остается непрерывной (желтозеленые, динофитовые, эвгленовые). Полузакрытый митоз – в ядерной оболочке образуются полярные отверстия либо оболочка фрагментируется, но не исчезает (бурые, красные, вольвоксовые). Открытый митоз – ядерная оболочка дезинтегрируется, как у высших растений (конъюгаты, харовые, диатомовые, золотистые).

В большинстве случаев за митозом следует цитокинез – деление цитоплазмы путем образования борозды деления (центростремительно) или клеточной пластинки в экваториальной плоскости клетки между дочерними клетками (центробежно). И тот, и другой тип цитокинеза может сопровождаться образованием фикопласта (микротрубочки, расположенные перпендикулярно оси веретена, но параллельно плоскости деления клетки) или фрагмопласта (наоборот).