10.2 Was sind Algen?
Algen sind eukaryotische Organismen, d.h. Organismen, deren Zellen einen Zellkern und andere Strukturen (Organellen) enthalten, die von Membranen umgeben sind. Sie leben in feuchten Umgebungen, meist in Gewässern, und enthalten Chlorophyll.
Algen sind keine Landpflanzen, die 1) echte Wurzeln, Stämme und Blätter, 2) vaskuläre (leitende) Gewebe, wie Xylem und Phloem, und 3) das Fehlen von nicht-reproduktiven Zellen in den reproduktiven Strukturen haben. Algen sind keine Cyanobakterien. Cyanobakterien sind Prokaryoten, denen membrangebundene Organellen fehlen und die ein einziges zirkuläres Chromosom besitzen. Abbildung 10.1a zeigt den zellulären Aufbau von Blaualgen und 1b zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Zellen. Die Zelle hat eine Wand mit einer gallertartigen Hülle. Direkt unter der Zellwand befindet sich eine Plasmamembran. Innerhalb der Zelle befinden sich Schichten von Phycobilisomen, Photosyntheselamellen, Ribosomen, Proteinkörnchen und zirkuläre DNA, die so genannten Nukleoide. Dies sind typische Bestandteile wachsender Pflanzen – der Bestandteil, an dem wir interessiert sind, sind jedoch Lipidtröpfchen, die Öle sind, die aus den Algen extrahiert werden können.
Algen bestehen aus ~ 50% Kohlenstoff, 10% Stickstoff und 2% Phosphor. Tabelle 10.3 zeigt die Zusammensetzung verschiedener Algen mit Blick auf die Anteile von Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren.
| Arten | Protein | Kohlenhydrate | Lipide | Nukleinsäure |
|---|---|---|---|---|
| Scenedesmus obliquus (Grünalge) | 50-56 | 10-17 | 12-14 | 3-6 |
| Scenedesmus quadricauda | 47 | – | 1.9 | – |
| Scenedesmus dimorphus | 8-18 | 21-52 | 16-40 | – |
| Chlamydomonas rheinhardii (Grünalge) | 48 | 17 | 21 | – |
| Chlorella vulgaris (Grünalge) | 51-58 | 12-17 | 14-22 | 4-5 |
| Chlorella pyrenoidosa | 57 | 26 | 2 | – |
| Spirogyra sp. | 6-20 | 33-64 | 11-21 | – |
| Dunaliella bioculata | 49 | 4 | 8 | – |
| Dunaliella salina | 57 | 32 | 6 | – |
| Euglena gracilis | 39-61 | 14-18 | 14-20 | – |
| Prymnesium parvum | 28-45 | 25-33 | 22-38 | 1-2 |
| Tetraselmis maculata | 52 | 15 | 3 | – |
| Porphyridium cruentum (Rotalge) | 28-39 | 40-57 | 9-14< | – |
Welche Eigenschaften haben die Algen also?
1. Eukaryotische Organismen:
Wie oben erwähnt, sind Algen eukaryotische Organismen. Der Aufbau eines Eukaryoten (einer typischen Pflanzenzelle) ist in Abbildung 10.2a dargestellt. Abbildung 10.2b zeigt die Zellstruktur eines Prokaryoten, eines Bakteriums, einer von zwei Gruppen prokaryontischen Lebens. Manche betrachten die Prokaryoten nicht als echte Algen, weil sie eine andere Struktur haben, aber die meisten zählen sie zur Familie der Algen. Es gibt Bezeichnungen für die verschiedenen Teile der Organismen, aber ich werde nicht verlangen, dass Sie diese Informationen im Detail kennen – sie sind da, damit Sie, wenn Sie mehr Informationen nachschlagen möchten, dies tun können. Tabelle 10.4 zeigt einen Vergleich dieser beiden Zelltypen.
| — | Eukaryotische Zellen | Prokaryotische Zellen |
|---|---|---|
| Größe | ziemlich groß | sehr klein |
| Kernbereich | Kernmaterial umgeben von einer Membran | Kernbereich (Nukleoid) nicht von einer Kernmembran umgeben |
| Chromosom | Mehr als ein Chromosom vorhanden | Ein einzelnes Chromosom vorhanden |
| Membran | Membran-gebundene Zellorganellen sind vorhanden | Membrangebundene Zellorganellen sind nicht vorhanden |
2. Leben in feuchter Umgebung
Diesen Organismen fehlt eine wachsartige Kutikula (das Wachs in Landpflanzen verhindert den Wasserverlust). Es gibt eine große Vielfalt von Wachstumsbedingungen für Algen. Die typischen Bedingungen für Algen sind feuchte, tropische Regionen, und sie können in Meeres- und Süßwasser wachsen. Süßwasseralgen wachsen in Tieren, Wasserpflanzen, landwirtschaftlichen Dämmen, Abwässern, Seen, Flüssen, Lagunen, Schnee, Schlamm/Sand und Erde.
3. enthalten Chlorophyll
Algen sind größtenteils photosynthetisch, wie Pflanzen. Sie haben fünf Arten von photosynthetischen Pigmenten (Chlorophyll a, b, c, d und f) und viele zusätzliche Pigmente, die blau, rot, braun und gold sind. Chlorophyll ist ein grünes Pigment, das in fast allen Pflanzenalgen und Cyanobakterien vorkommt. Es absorbiert Licht und überträgt Lichtenergie in ATP (Adenosintriphosphat).
Wie werden Algen klassifiziert?
Algen gehören zum Reich der Protista. Abbildung 10.3 zeigt ein Schema, das zeigt, wo Protista zu den anderen Klassifizierungen von Plantae, Animalia, Fungi, Eubacteria und Archaebacteria passt.
Algen können auch anhand ihres Chlorophyllgehalts klassifiziert werden. Der erste Typ ist Chromista. Diese Arten von Algen enthalten die Chlorophylle a und c. Beispiele für diese Algen sind Braunalgen (goldbraune Algen), Seetang und Kieselalgen. Diese Stoffe sind eine Abteilung der Phaeophyta. Diese Arten haben ihren Lebensraum an felsigen Küsten in gemäßigten Zonen oder offenen Meeren (kalte Gewässer). Sie sind vielzellig und können bis zu 50 m lang werden.
Eubakterien (einzellig, prokaryotisch)
Archaebakterien (einzellig, prokaryotisch)
Protista (eukaryot, einzellig und vielzellig)
Plantae (vielzellig, eukaryotisch)
Animalia (vielzellig, eukaryotisch)
Pilze (vielzellig, eukaryotisch)
Rotalgen sind eine weitere Art und enthalten Chlorophyll a, wie Meeresalgen (Seetang). Diese Organismen gehören zur Abteilung der Rhodophyta, die über 4000 Arten umfasst. Sie gehören zu den ältesten eukaryotischen Organismen der Erde (es gibt 2 Milliarden Jahre alte Fossilien). Sie sind in tropischen, warmen Gewässern reichlich vorhanden. Sie dienen als Nahrung und Lebensraum für viele Meeresarten. Die Struktur reicht von dünnen Filmen bis hin zu komplexen fadenförmigen Membranen. Diese Algen haben akzessorische Pigmente, und die Phycobiline (rot) verdecken Chlorophyll a. Abbildung 10.5b zeigt verschiedene Rotalgen. Dinoflagellaten sind einzellige Protisten, die mit roten Gezeiten und Biolumineszenz in Verbindung gebracht werden.
Grünalgen enthalten die Chlorophylle a und b. Sie gehören zur Abteilung Chlorophyta. Dies ist die größte und vielfältigste Gruppe der Algen. Man findet sie vor allem in Süßgewässern und auch an Land (Felsen, Bäume und Boden). Die Strukturen sind einzellig (Micrasterias), fadenförmig, kolonieartig (Volvox) und blattförmig (Thalli). Landpflanzen haben sich aus einem grünen Algenvorläufer entwickelt. Beide haben die gleichen photosynthetischen Pigmente (Chlorophyll a und b). Einige Grünalgen haben eine Zellwand aus Zellulose, ähnlich wie die Landpflanzen. Abbildung 5c zeigt Beispiele für Grünalgen.
