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Evolution und Biodiversität der Pflanzen (Fach) / Algen Tudzynski (Lektion)

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• Definition Alge -parapyletische Gruppe-photoautotrophe Thallophyten-im Wasser lebend -> überwiegend marin-Einteilungskriterien: Photosynthesepigmente (Rot-, Grün-, Braun-, Goldalgen)Reservestoffe (Stärke, Laminarin (polymerisiertes Glucan, meist bei Braunalgen und Kieselalgen) , Öl...)Begeißelung (isokont (2 gleich gebaute Geißeln) , heterokont (2 unterschiedlich gebaute) , unbegeißelt)Differenzierungsgrad (einzellig, trichal (verzweigte/unverzweigte Fäden aus einkernigen Zellen) , Gewebethallus (Zellen teilen sich in mehreren Ebenen -> echte Gewebeverbindungen))
• monodal einzellige begeißelte Alge -> Flagellaten
• rhizopodial amöbid, keine Zellwand und Geißel, Fortbewegung durch Pseudopodien, also Ausstülpungen des Cytoplasmas
• capsal unbegeißelter Einzeller, werden nach der Teillung in Gallerthülle festgehalten -> Entstehung eines Coenobienverbandes (eigenständige Einzelzellen)
• Protophyten einzellige Algen und Pilze
• coccal unbewegliche Einzeller -> keine Geißel, verdickte Zellwand -> vorallem Kieselalgen
• coccal unbewegliche Einzeller -> keine Geißel, verdickte Zellwand -> vorallem Kieselalgen
• Coenobien in Gallert eingebettete Einzelzellen, die motil sein können oder auch nicht, Verband mit bestimmter Anzahl an Individuen, wenig oder keine Spezialisierung
• Plasmodien einzellige Parasiten, Ziel: Säuger und Diptera, -> Einteilung als Apicomplexa, Sporozoen
• Aggregationsverbände Zusammenlagerung von Zellen ohne Verlust der Individualität
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• Zellkolonie Verband von Einzeller, verbunden durch Gallert und Zellplasma, Einzelzellen können aber auch allein überleben, Kugelbildung, Arbeitsteilung möglich
• Siphonale Thalli Körper = vielkernige Einzelzelle, keine Zellwand
• Fadenthalli (trichal) Algen dieser Stufe bilden mehrzellige, fadenförmige Vegetationskörper. Die einzelnen Zellen sind durch Zellwände voneinander getrennt. Die Zellfäden entstehen durch Zellteilungen in nur einer Ebene (also sozusagen eindimensional). Es können auch Verzweigungen gebildet werden. Die Schraubenalge sei als Beispiel genannt
• Gewebethalli - Es wird durch Zellteilungen in verschiedenen Raumrichtungen (dreidimensional) ein Thallus gebildet.Dieser kann scheinbar in Gewebe unterteilt sein.Der Thallus vieler Braunalgen ist in Rhizoid (analog zu den Wurzelgewebe), Cauloid (entspricht der Sprossachse) und Phylloid (blattähnlich) gegliedert. Thallöse Algen können große Vegetationskörper bilden. So hat der Riesentang eine Länge von bis zu 60 Meter.
• Evolutive Trends der Sexuellen Fortpflanzung bei Algen: • Befruchtungsmodus:o Isogamie/ Anisogamie/Oogamie• Entwicklungszyklen:o Haplont/Haplo-Diplont/Diplont• Schutz der Zygote:o Verstärkte Zellwand/Umwachsen mit sterilen Zellen
• Abt.: Euglenophyta • Org.-Stufe: Monadale Einzeller• Vorkommen: Nährstoffreiche Gewässer• Pigmente: Chlorophyll a + b, Xantophylle• Reservestoff: Paramylum (ß-1,3-Glucan)• Zellwand: Pellicula• Geißeln: 1 lange Flimmer-, 1 kurze Peitschengeißel• Besonderheiten: - Plastiden mit 3 Membranen- - heterotrophe Formen
• Abt.: Dinophyten (= Pyrrophyceae; Dinoflaggelaten) - Org. Stufe: monadal (teilw. mit Schwebefortsätzen)- Vorkommen: Phytoplankton; Endosymbionten (Korallen)- Pigmente: Chlorophyll a + c, ß-Carotin, Xantophylle- Reservestoff: Stärke- Zellwand: polygonale Zelluloseplatten- Geißeln: zwei Flimmergeißeln- Besonderheiten: - Plastiden 3 MembranenBedeutung:- wichtige Primärproduzenten- -Algenblüten : Fischsterben -> „Killeralge“(Pfiesteria piscicida)- -Meeresleuchten (Noctiluca)- Endosymbionten (Korallen)
• Abt.: Heterokontophyta · Vorkommen: Süß- und Meerwasser· Organisationsstufen: Einzeller bis Gewebethallus· Begeißelung: heterokont (1 Zug/Flimmergeißel,1 Schlepp/Peitschengeißel)· Pigmente: Chlorophyll a, c; Fucoxanthin· Reservestoff: Chrysolaminarin/Laminarin- Besonderheiten: -Plastiden -zusätzliche ER-Membran außen -innen "Gürtellamelle" (Thyllakoidmembran)
• Klasse: Bacillariophyceae (Diatomeae) Kieselalgen - coccale Einzeller, teilw. Coenobien- nur wenige begeißelte Formen- Zellwand: Kieselsäureschale (Hypo-/Epitheka)- nach Symmetrie der Schalen 2 Ordnungen:- Pennales: bilateral-symmetrisch (Schiffchen)- Centrales: radiär-symmetrisch
• Pennales Raphe: Die Raphe ist ein spaltförmiger, häufig kompliziert gebauter Durchbruch in den Schalen der Kieselalgen-Ordnung Pennales. Sie erstreckt sich längs der Zellachse (Apikalachse) und liegt in der Schalenmitte oder erhaben auf einem besonderen Raphenkiel, der auch am Schalenrand verlaufen kann. Sie stellt eine Verbindung des Cytoplasmas mit dem umgebenden Medium her und dient als Bewegungsorganell, mit dessen Hilfe sich Kieselalgen mit Geschwindigkeiten von über 20 µm/Sekunde bewegen können. Allerdings wird nicht bei allen raphentragenden Kieselalgen aktive Beweglichkeit beobachtet.Epitheka = Epivalva(valva = Klappe) + Epipleura(pleura = Seite,Flanke,Rippe)Hypotheka = Hypopleura + HypovalvaValvaransicht: Man schaut von oben drauf, sieht also die Raphe und die KnotenPleuralansicht: Man betracht das Ganze von der Seite und sieht die Überlappung von Epi- und HypothekaDa sich die Pennales bei der Teilung immer eine neue Unterschale „generiert“, werden die „Nachkommen“ immer kleiner, beim Erreichen einer „Mindestgröße“ wird von asexueller Teilung auf sexuelle Fortpflanzung umgestellt.Die Fortbewegung der Pennales erfolgt durch die Ausscheidung von Schleim.
• Klasse: Phaeophyceae (Braunalgen) - Vorkommen: überwiegend marin (kältere Meere); Benthos (Litoralzone)- Organisationsformen: verzweigt trichal bis zu Gewebethalli- Zellwand: Cellulose + Alginat (Alginsäure: Polymer aus ß-D-Mannuron- und ß-L-Guluronsäure)- Fortpflanzung: Haplo-Diplonten bis Diplonten Alginat: Wird als Geliermittel verwendet. Zusammensetzung: beta-D-Mannuronsäure und alpha-L-Guluronsäure - Ectocarpales: isomorpher Haplo-Diplont büschelig verzweigt, trichal; interkalares Wachstumo Ectocarpus spec- Laminariales:heteromorpher GW (Gametophyt<Sporoph); Gliederung in Rhizoid, Kauloid, Phylloido "Tange"o Laminaria saccharina§ Haplo-Diplont§ (Sporophyt >> Gametophyt)§ Oogamie§ Morphol. Diözie- - Fucales: Diplont; Fortpflanzungszellen in Konzeptakeln(an den Thallusenden ausgebildete krugförmige Einsenkungen, in denen die Geschlechtsorgane ausgebildet werde); Leitelemente, echte Gewebeo Fucus serratus§ Diplont§ Oogamie§ Monözie (andere Arten diözisch)
• Abt. Rhodophyta : einzige Klasse: Rhodophyceae- Vorkommen: überwiegend marin, auch sublitoral- Pigmente: Chlorophyll a; Phycobiline (Phycoerythrin/Phycocyanin) -> Farbstoff löst rote Farbe aus, Farbe in Organellen am Plastiden-> Anpassung an tiefe Gewässer- Reservestoff: Florideenstärke- Zellwand: Cellulose (filzartig) + Galactane (Galactose - Polymere -> Agar (speichert Wasser))- Organisationsform: wenige Einzeller; trichal bis Pseudoparenchyme- Heteromorpher Generationswechsel: mit diploider Zwischengeneration= Karposporophyto Porphyrao Polysiphonia
• Rhodophyta, Rotalgen - Pseudoparenchymatische Thallio Zentralfadentypuso Springbrunnentypus
• Polysiphonia spec: - Haplo-Diplont: isomorph mit diploider Zwischengeneration: Karposporophyt- Oogamie- Diözie
• Porphyra spec. : - Einschichtiger Thallus- Asakusa nori: Lebensmittel
• Abt. Chlorophyta: Grünalgen- Vorkommen: 90 % Süßwasser; marine Formen: Küstennähe; teilweise Landformen- Pigmente: Chlorophyll a + b; Xantophylle -> grün bedingt durch Ufernähe- Reservestoff: Stärke- Zellwand: Zellulose- Geißeln: (meist) 2 isokonte Peitschengeißeln- Organisationsstufe: Einzeller bis Gewebethallus- Chlorophyceae: Geißeln- Zygnematophyceae: (Conjugatae) unbeweglich; sexuelle Fortpflanzung durch Jochbildung
• I. Klasse: Chlorophyceae Ordnung: Volvocales- Monadale Einzeller: Chlamydomonas reinhardtii- Entwicklung zu Zellkolonien (Arbeitsteilung) - congenital (während der Zellteilung bleiben sie zusammen und bilden so Kolonien)o Gonium (4-8)     -> keine Differenzierungo Pandorina (16)  -> keine Differenzierungo Eudorina (32)    -> keine Differenzierungo Pleodorina (128) -> 1.Differenzierung: generative & somatische Zellen -> Polbildungo Volvox (bis zu 16.000) -> relativ hohe Differenzierung, erster echter Vielzeller Volvox : Vegetative FortpflanzungVolvox : sexuelle Fortpflanzung (nur wenige generative Zellen)- Oogamie- Haplont- Zygote derbwandig (Dauerform)
• Ordnung: Chlorococcales - Coccale Einzeller (Fortpflanzungszellen teilw. begeißelt)- Chlorococcum- Chlorella -> nur vegetative Fortpflanzung- Entwicklung zu Aggregationsverbänden - postgenital (Zellen teilen sich und bilden dann Kolonien)- Scenedesmus (4-8) -> bilden Platten- Pediastrum (= 16) -> flache Scheibe- Hydrodictyon (bis 50 cm) -> Schwebenetz, in den einzelnen Zellen weitere Tochterzellen, die Netzen bilden
• Ordnung: Ulotrichales - Süß- und Meerwasser- trichale bis blattartige Thalli- gürtel-/zylinderförmiger Chloroplast- Haplonten/Haplo-Diplonten- Ulothrix zonata- Ulva lactuca -> jede Zelle kann zur Fortpflanzungszelle werdeno Haplo-Diplont (isomorph)o Isogametogamieo Physiol.Diözie- Enteromorpha
• Ordnung: Siphonales - Marin (wärmere Meere)- siphonale Organisation- Haplo-Diplonten/Diplonten- Acetabularia mediterranea -> Kern wandert aus dem Rhizoid zum Hut für Fortpflanzungszellen- Bryopsis hypnoides
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• Klasse: Zygnematophyceae (Conjugatae, Jochalgen) - keine begeißelten Formen;- sexuelle Fortpflanzung durch Jochbildung; Haplonten;- coccale und trichale Organisation- überwiegend Süßwasser (im Plankton)
• Desmidiaceae (Zieralgen) - coccal, 2 Hälften mit Isthmus (Verbindung)- nährstoffarme Gewässer, niedriger pH-Wert z.B. Moorwasser- Closterium- Micrasterias- Cosmarium
• Zygnemataceae - trichale Organisation (unverzweigt)- Spirogyra- Zygnema- Mougeotia
• Charophyta: Armleuchteralgen Klasse: Charophyceae - Vorkommen: "hartes" Wasser, => pH 7- Thallus in Knoten und Internodien gegliedert- Wachstum mit Scheitelzelle- Sexuelle Fortpflanzung: Oogamie; Haplont- Oogonien/Antheridien mit steriler Hülle- Spermatozoide plastidenfrei, schraubig, begeißelt- Charao -Thallus gegliederto (Nodien/Internodien)o -Wuchs mit Scheitelzelleo -männliche Gamten plastidenfreio -weibliches Gametangium durch Hülle geschützto Überleitung zu Moosen- Nitella
• die pflanzliche Zelle: spezifische Elemente Vakuole, Zellwand und Plastiden Vakuole: Tugorbildung, Lager für Abfallstoffe
• die pflanzliche Zelle: Entstehung Endosymbiontenhypothese: Plastiden sind semi-autonom (Gene fehlen) -> Gene sind teilweise zum Kern gewandert
• Photosynthesepigmente bei Algen Einteilungskriterium (Rot-,Grün-,Braunalgen) Chlorophyll a,b und c -> verschiedene Seitenketten verändern das Chlorophyll Weitere Farbstoffe möglich, z.B. Carotine, Xanthophylle Pigmente wichtig für die Ökologie der Algen: Je nach Lebensraum wird ein anderes Absorptionsmaximum benötigt -> anderes Licht wird absorbiert z.B. unter Wasser verschiebt sich das Farbspektrum 
• Plankton (Algen) Einzellige Algen des Planktons: - Dinoflagellaten (Panzergeißler) -Diatomeen (Kieselalgen) -> erheblicher Anteil an der Meeresphotosyntheseleistung
• Befruchtungsmodus bei Algen Isogamie: +/- , beide Befruchtungkörper sind gleich groß, aber nicht speziefisch weiblich oder männlich Anisogamie: weiblich/männlich, männliche Zelle kleiner als die weibliche Oogamie: weiblich/männlich, weibliche Eizelle und männliche kleiner Zelle
• Besonderheit bei der Evolution der Plastiden bei Algen mehrmallige Endosymbiose primäre Endosymbiose: Plastiden mit 2 Membranen sekundäre Endosymbiose: Plastiden mit 3 Membranen tertiäre Endosymbiose
• Entwicklung von Mehrzelligkeit bei Algen -Volvox -> Zellkolonie -Bryopsis (Federtang) -> Siphonale Thalli -Ulva (Meersalat) -> Trend zur Mehrzelligkeit
• Pellicula bei Euglenophyta ähnlich einer Muskelstruktur; besteht aus kontraktielen Proteinen -> Formveränderung (zusammen ziehen und langstrecken); kann gegeneinander verschoben werden
• Jochbildung bei Zygnematophyceae -Fäden lagern sich aneinander und "erkennen" sich -> Bau einer Cytoplasmabrücke (Joch) - unterscheidung zwischen Ruh- und Wandergamet -> eine Cytoplasmamischung aus der eine Zygote entsteht -> einer der Fäden ist am Ende leer

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