Informatie

5.11E: Carotenoïden en fycobilinen - Biologie


Om chlorofylen te helpen bij de absorptie van licht, gebruiken niet veel fotosynthetische organismen carotenoïden en fycobilinen.

leerdoelen

  • Maak onderscheid tussen carotenoïden en phycobilins

Belangrijkste punten

  • Chlorofylen absorberen licht het meest efficiënt aan het ultraviolette uiteinde van het spectrum, maar niet al het licht dat een organisme krijgt, is op die golflengte. Zo zijn veel fotosynthetische organismen afhankelijk van hulpstoffen om licht uit verschillende spectrums te halen.
  • Caretenoïden helpen bij de absorptie van licht in het blauwe spectrum, terwijl ze tegelijkertijd helpen bij de oxidatieve stress als gevolg van het fotosyntheseproces.
  • Phycobilins helpen bij de absorptie van licht in de golflengten van rood, oranje, geel en groen licht.

Sleutelbegrippen

  • isopreen: Een onverzadigde koolwaterstof, C5H8, die gemakkelijk gepolymeriseerd kan worden; natuurlijk rubber (caoutchouc) is cis-1,4-polyisopreen en trans-1,4-polyisopreen is aanwezig in guttapercha en balata; het is de structurele basis voor de terpenen.
  • fotosynthese: Het proces waarbij planten en andere foto-autotrofen koolhydraten en zuurstof genereren uit kooldioxide, water en lichtenergie in chloroplasten.

Fotosynthese in veel planten en algen is afhankelijk van chlorofylen die licht dichter bij de ultraviolette kant van het spectrum absorberen en licht uitstralen aan de groene kant van het spectrum. Gedurende bepaalde periodes van het jaar of op verschillende locaties kan het meeste licht echter worden verschoven naar andere golflengten weg van het ultraviolette spectrum. Om met deze problemen om te gaan, brengen organismen die afhankelijk zijn van fotosynthese verschillende verbindingen tot expressie waardoor ze verschillende lichtspectrums kunnen absorberen. Met name carotenoïden en phycobilins.

Chromoplasten van planten en enkele andere fotosynthetische organismen zoals algen, sommige bacteriën en sommige schimmels. Carotenoïden kunnen door al deze organismen worden geproduceerd uit vetten en andere elementaire organische metabolische bouwstenen. Carotenoïden kunnen over het algemeen niet door soorten in het dierenrijk worden geproduceerd, dus dieren krijgen carotenoïden in hun voeding en kunnen deze op verschillende manieren in het metabolisme gebruiken. Er zijn meer dan 600 bekende carotenoïden; ze zijn verdeeld in twee klassen, xanthofylen (die zuurstof bevatten) en carotenen (die puur koolwaterstoffen zijn en geen zuurstof bevatten). Alle carotenoïden zijn tetraterpenoïden, wat betekent dat ze worden geproduceerd uit 8 isopreenmoleculen en 40 koolstofatomen bevatten. Carotenoïden absorberen in het algemeen blauw licht. Ze vervullen twee sleutelrollen in planten en algen: ze absorberen lichtenergie voor gebruik bij fotosynthese, en ze beschermen chlorofyl tegen fotoschade.

Phycobilins (uit het Grieks: φ (phykos) wat "alg" betekent, en van het Latijn: bilis wat "gal" betekent) zijn chromoforen (lichtvangende moleculen) die worden aangetroffen in cyanobacteriën en in de chloroplasten van rode algen, glaucophyten en sommige cryptomonaden (hoewel niet in groene algen en hogere planten). Ze zijn uniek onder de fotosynthetische pigmenten omdat ze gebonden zijn aan bepaalde in water oplosbare eiwitten, bekend als phycobiliproteïnen. Phycobiliproteïnen geven vervolgens de lichtenergie door aan chlorofylen voor fotosynthese. De phycobilins zijn bijzonder efficiënt in het absorberen van rood, oranje, geel en groen licht, golflengten die niet goed worden geabsorbeerd door chlorofyl a. Organismen die in ondiep water groeien, bevatten meestal fycobilinen die geel/rood licht kunnen opvangen, terwijl die op grotere diepte vaak meer van de fycobilinen bevatten die groen licht kunnen opvangen, dat daar relatief overvloediger is.


5.11E: Carotenoïden en fycobilinen - Biologie

"Fytoplankton" , een ecologische aanduiding voor dieren die in de waterkolom hangen, en bestaande uit: veel algentaxa, meestal eencellig.

De traditionele studies van fytoplankton hebben zich meer gericht op eukaroytische cellen, maar kleinere cyanobacteriën maken ook deel uit van deze gemeenschap.

Fotosynthetische cellen (zowel eukaryoten als prokaryoten) die in het lichaam of in cellen van een ander organisme leven (bijv. sponzen, manteldieren, koralen en weekdieren).

  • De neiging om snel te groeien (r strateeg), hoewel binnen het macroaglae blad en filamenteuze vormen een hoge productiviteit hebben (meer r-achtig), terwijl verkalkte en leerachtige vormen beter bestand zijn tegen herbivoren ten koste van langzamere groei (meer A-achtig)
  • Gebrek aan wortels, gehechtheid meestal door vast te houden

Velen zijn onverkalkt, hoewel sommige verkalkt zijn, blijkbaar als reactie op herbivorie (Hay 1984)



Ulva sp.
Meermans scheerkwast, Penicillus Caulerpa sp. Talrijke, morfologisch variabele soorten komen voor in Belize
De verkalkte alg Halimeda sp. een belangrijke bijdrage
tot zand in sommige systemen.
Ventricaria ventricosa
Acetabularia, het wijnglas van de zeemeermin


Sommige vormen zijn verkalkt en zijn dus belangrijk bij het versterken van koraalriffen. Dergelijke vormen zijn zeer goed bestand tegen golfwerking en bevatten hogere concentraties UV-absorberende verbindingen (een strateeg in vergelijking met andere algen).






korstvormende koraalrode alg
rechtop koraalrode alg


Van algemene morfologie en de concentratie van pigmenten, evenals van de soorten pigmenten, is aangetoond dat ze allemaal invloed hebben op de diepte van de maximale fotosynthese-efficiëntie (Saffo 1987). Troebelheid van water beïnvloedt welke combinaties effectiever zijn op een bepaalde diepte.

Hoe kunnen begrazing en de beschikbaarheid van voedingsstoffen macroalgen beïnvloeden?

Vasculaire zeeplanten
Hoe verschillen vaatplanten morfologisch van zeewieren? Wat betekent dit over het verschil in hoe en waar nutriënten (bijvoorbeeld fosfor en stikstof) worden verkregen?




Schildpadgras (Thalassia testudinum) spuitodium Halophila decipiens


Andere aspecten van natuurlijke historie:
Turtlegrass (Thalassia testudinum) is de algemene soort die wordt aangetroffen achter het barrièrerif in Belize. Het is traag om verstoorde gebieden (K) opnieuw te koloniseren. Halophila en Syringodium zijn niet ongewoon in Belize en hebben de neiging om sneller te groeien (r). Halophila heeft de neiging om sneller te herkoloniseren en vertrouwt meer op zaden dan op vegetatieve groei.


Zowel de bladeren als de wortelstokken kunnen voedingsstoffen direct opnemen. Het aquatische medium heeft de noodzaak van een vezelig ondersteuningssysteem geëlimineerd zoals gevonden in terrestrische planten en de flexibiliteit zorgt ervoor dat zeegrassen golfbewegingen kunnen weerstaan. Wat is het nadeel van hoge golf- en stromingsenergie voor zeegrassen?

Welk effect heeft waterhelderheid op zeegrassen en zeegrassen op waterhelderheid?

De stabiliserende effecten van zeegrassen op bodemsediment bevorderen de vestiging van macroalgen en infaunale ongewervelde dieren. Hoe zou de fysieke structuur van zeegrassen de uitwisseling van planktonische larven en afval uit de waterkolom beïnvloeden?




    • hebben wortels die wijd uitspreiden of met eigenaardige propwortels die uit de stam komen. Waarom? . Als dit eenmaal is vastgesteld, hoe zou de sedimentdynamiek rond wortels dan worden beïnvloed? Waarom is dit "land" van fijn sediment relatief stabiel?
    • hebben aanpassingen voor het leven in zoute wateren met behulp van verschillende strategieën (ze kunnen overleven in zoet water, maar komen daar niet voor. Waarom niet?).
    • "zaden" groeien snel na bevruchting (ontwikkeling is ononderbroken) terwijl ze zich nog op de ouderplant bevinden, en drijven na vrijlating uit de ouderplant.



    Rode mangroven (Rhizophora-mangel) zijn gemakkelijk te herkennen aan hun gebogen propwortels waarvan de bijnaam de "wandelende boom" komt. De rode mangrove wordt beschouwd als een pioniersoort (r). Zwarte mangroven (Avicennia germinans) hebben buizen die bekend staan ​​als pneumatoforen die opgroeien uit de overstroomde grond om te helpen bij de gasuitwisseling (A). Witte mangrove (Languncularia racemosa) heeft geen zichtbaar bovengronds wortelstelsel (K).

    Andere aspecten van natuurlijke historie:
    Wat voor soort patronen zou je kunnen verwachten te zien in de soorten mangroven in ruimte (zonering) en tijd (opeenvolging)?


    Hay, M. 1984. Voorspelbare ruimtelijke ontsnappingen uit herbivoren: hoe beïnvloeden deze de evolutie van herbivorenresistentie in tropische mariene gemeenschappen? Oecologie. 64: 396-407


    Fotoreceptoren van fotosynthetische pigmenten

    De volgende punten belichten de zeven belangrijkste soorten fotoreceptoren van fotosynthetische pigmenten. De fotoreceptoren zijn: 1. Phycobilins 2. Cryptochroom 3. UV-B-receptoren 4. Flavonoïden 5. Betacyanines 6. Chloroplasten 7. Carotenoïde pigmenten.

    Fotoreceptor # 1. Fycobilinen:

    Deze zijn aanwezig in rode algen, cyanobacteriën of zelfs groene planten en dienen als accessoire licht-oogstende pigmenten.

    Er zijn vier fycobilins gerapporteerd, drie zijn betrokken bij fotosynthese en de vierde reguleert verschillende aspecten van groei en ontwikkeling. Het wordt fytochromomobiline genoemd.

    Phycoerythine, phycocyanine en allophycocyanine en betrokken bij fotosynthese. Phycobilin-pigmenten hebben tetrapyrrool met een open keten en een eiwit als integraal onderdeel, een chromoproteïne. Het complete molecuul (holochroom) bestaat uit de chromofoner plus het apoproteïne. Phycobilin-eiwitten zijn georganiseerd in phycobilisomen.

    Alleen fytochromomobiline wordt gevonden in hogere planten. Fytochroom speelt een belangrijke rol bij veel fotomorfogene verschijnselen en bestaat in twee vormen die fotoomkeerbaar zijn (Pn en Pfn). Pfn is een actieve vorm van het pigment.

    Phycocyanine en phycoerythrin zijn twee andere fotosynthetische pigmenten die aanwezig zijn in blauwgroene en rode algen. De eerste is blauw, de tweede rood. Ze zijn algemeen bekend als phycobilins en zijn ook tetrapyrrolen waarbij de vier pyrroolringen fytol zijn.

    Ze zitten vast aan eiwitten en zijn oplosbaar in water. Beide absorberen licht en veroorzaken fotosynthese. Bij de rode algen is de hoogste efficiëntie in het groene gebied (495 tot 595 nm) waar de opname door fyco-erythrine maximaal is en door het chlorofyl het minst.

    Het absorptiespectrum fycocyanine heeft pieken bij 500 en 615 nm. De rol van phycobilins is indirect. Ze absorberen lichtenergie en dragen deze over aan chlorofyl a, dat het gebruikt om de fotosynthese te beïnvloeden. Dergelijke pigmenten en ook carotenoïden worden accessoire pigmenten genoemd. Daarnaast worden chlorofylen b, c en d ook als accessoire pigmenten beschouwd.

    Fotoreceptor # 2. Cryptochroom:

    Verschillende reacties op blauwe en UV-A-straling zijn lange tijd waargenomen, maar de precieze identiteit van hun fotoreceptor is niet ontrafeld - vandaar de naam cryptochroom. Carotenoïden en flavines, of beide, werden voorgesteld als mogelijke kanshebbers omdat ze alomtegenwoordig waren in levende organismen.

    De drie meest voorkomende flavines zijn riboflavine, FAD en FMN en komen vrij of gecomplexeerd met eiwitten (flavoproteïnen) voor. FAD en FMN zijn belangrijke cofactoren bij oxidatie-reductiereacties in een cel. Het is duidelijk dat flavoproteïnen een zeer klein deel van de pool vormen en daarom erg vervelend om te isoleren en te karakteriseren.

    Recente studies die genetische, fotobiologische en biochemische benaderingen in Arabidopsis combineren, is geïdentificeerd dat het HY4-gen codeert voor de blauwe fotoreceptor die remming van hypocotylverlenging bemiddelt. Het product van dit gen is CRYL-een cytoplasmatisch eiwit, vergelijkbaar met fotolyase (flavoproteïnen die blauw licht gebruiken om UV-geïnduceerde schade aan microbiële DNA's te versterken. De algemene opvatting is dat CRYl cryptochroom zou kunnen zijn.

    Fotoreceptor # 3. UV-B-receptoren:

    Recente bevindingen in jonge Sorghum vulgare en wortelcelsuspensies hebben de aanwezigheid van een of meer UV-B-receptoren in planten aangetoond, hoewel de exacte aard van de fotoreceptoren nog steeds ontwijkend is. De UV-B-receptor lijkt de reacties op fytochroom in sommige systemen te moduleren.

    Fotoreceptor # 4. Flavonoïden:

    Verschillende tinten scharlaken, paars, roze en blauw in bloemen worden toegeschreven aan anthocyanen en de laatste behoren tot flavonoïden. Sommige flavonoïden zoals chalcoes en chalcones zijn verantwoordelijk voor de gele kleur van sommige bloemen. Witte bloemblaadjes zijn te wijten aan flavonen.

    Flavonoïden zijn fenylpropaanderivaten met een basische C6 – C3 – C6 samenstelling en het basisskelet voor de groep is flavan. In totaal zijn er twaalf groepen flavonoïden en drie vormen de belangrijkste en dit zijn flavonen, flavonolen en anthocyanadines. Anthocyanidinen en anthocyanines zijn het sterkst gekleurd en de eerste zijn van twaalf soorten.

    De anthocyanines zijn oplosbaar in water en worden aangetroffen in het vacuolaire sap en kunnen worden geëxtraheerd in een zure oplossing. In bladeren van sommige planten, zoals Coleus, worden Acer-anthocyanines aangetroffen in de vacuolen van de epidermale cellen en lijken ze de chlorofylen te maskeren.

    Gezien hun verschillende absorptiespectra interfereert hun aanwezigheid niet met de fotosynthese die wordt uitgevoerd door de chloroplasten die aanwezig zijn in de mesofylcellen die zich eronder bevinden. Een mogelijke functie van flavonoïden is om het onderliggende bladweefsel te beschermen tegen schade door UV-straling.

    Van isoflavonoïden is aangetoond dat ze antimicrobiële activiteit vertonen en sommige werken als fytoalexines. De synthese van fytoalexinen als reactie op een schimmelaanval of sommige opwekkers beperkt de verspreiding van de ziekteverwekker.

    Fotoreceptor # 5. Betacyanines:

    Rode pigmenten in bietenwortel en Bougainvillea-schutbladeren zijn een complexe groep van geglycosyleerde verbindingen die betacyanines of betalains worden genoemd. Deze pigmenten reageren niet omkeerbaar op een veranderde pH en het molecuul bevat stikstof.

    Fotoreceptor # 6. Chloroplasten:

    Elektronenmicroscopie heeft onthuld dat eukaryote chloroplast is omgeven door een buitenste differentieel permeabele wand bestaande uit twee gladde membranen zonder perforatie en aan de binnenkant heeft het een eiwitachtige matrix, het stroma.

    Het binnenmembraan strekt zich op verschillende plaatsen over de plastide uit en vormt een lamellair systeem. Op verschillende punten verenigen deze extensies zich met een aggregaat van bijna identieke membranen. Elke dergelijke stapel is als een stapel munten en wordt een granum genoemd.

    Meestal zijn 40 tot 60 grana aanwezig in een volwassen chloroplast. Deze membranen zijn gepaard. In het gebied van stroma zijn ze dun en worden stroma-lamellen genoemd. De fotosynthesepigmenten zijn beperkt tot het lamellaire systeem van de chloroplast.

    De afgeplatte membraanzak in chloroplast wordt thylakoïde genoemd, terwijl de muntvormige component van een granum grana thylakoïde is. Stroma-thylakoïden verbinden de aangrenzende grana. Thylakoïden worden ook wel lamellen genoemd. De ruimte binnen stroma thylakoids zijn continu met thylakoid ruimten van enkele individuele grana thylakoid.

    In een granum kunnen er wel honderd gestapelde thylakoïden zijn. Er zijn ook donkergekleurde ronde korrels (plastoglobuli), verschillende ribosomen en aggregatie van DNA-fibrillen. Plastoglobululi bestaan ​​uit vitamine K, plastoquionen, enz. Men denkt dat ze een rol spelen bij de biosynthese van membranen.

    Mitochondriën en chloroplast hebben verschillende kenmerken gemeen. Bijvoorbeeld de aanwezigheid van meer dan één membraanenvelop, met DNA- en ribosomale machines en lipoproteïnemembranen met een ADP-fosforyleringssysteem, enz. Maar ze verschillen in functie, aantal en vorm in een bepaalde cel, naast organisatie.

    In blauwgroene algen worden thylakoïden met regelmatige tussenruimte in het cytoplasma verdeeld en worden ze nooit ingesloten in bepaalde organellen. Thylakoïden bevinden zich perifeer en zijn zelden gehecht aan de membranen.

    In paarse bacteriën ontwikkelen thylakoïden zich als diep ingevouwen gebieden van het plasmamembraan en gaan door met plasmalemma.

    Het stroma heeft enzymen die betrekking hebben op de fixatie van CO2 en de omzetting ervan in koolhydraten, vetten en eiwitten. Het stroma bevat ook wat DNA en ribosomen. Chloroplasten reproduceren zichzelf onafhankelijk van de kern en hun ribosomen kunnen chloroplast-eiwitten synthetiseren.

    Chloroplasten of chromatoforen bevatten pigmenten die tijdens de fotosynthese de lichtenergie omzetten in chemische energie. Er zijn drie soorten pigmenten in fotosynthetische cellen, chlorofylen, carotenoïden en phycobilins.

    De structuurformules van sommige ervan zijn weergegeven in Fig. 13-4 van deze phycobilins komen alleen voor in rode en blauwgroene algen. Vergeleken met het chlorofyl, dat zich in membraangebonden organellen-chloroplasten bevindt, bevinden phycobilins zich in phycobilisomen.

    De chlorofylen zijn de belangrijkste pigmenten die actief zijn bij de fotosynthese. Het zijn vaak typen: chlorofylen, a, b, c, d en e bacteriochlorophyllsa, b, c, en d en chlorobiumchlorofyl (bacteriovirdine).

    Chlorofylen a en b worden gezien in alle autotrofen behalve pigmentbevattende bacteriën. Chlorofyl b is ook afwezig in de blauwgroene, bruine en rode algen. De chlorofylen c, d en e komen alleen voor in algen en in combinatie met chlorofyl a.

    Het chlorofylmolecuul heeft een cyclische tetrapyrrolische structuur (porfyrine) met een isocyclische ring met in het midden een magnesiumatoom (Fig. 13-5). Zoals zal worden waargenomen, bevat een pyrroolmolecuul een skelet van vier koolstofatomen en stikstof en heeft het een ringstructuur.

    Vier van dergelijke pyrrolen gerangschikt in een ring vormen de kop (het porfyrinedeel) van een chlorofylmolecuul (Fig. 13-5). Van een van de pyrroolringen op het 0-atoom vormt een alcohol met een lange keten, het fytoldeel van het molecuul, zijn '8220staart'8221. De isocyclische ring is een 5-koolstofring en is de chemisch reactieve plaats van het molecuul (Fig. 13-5).

    Verschillende soorten chlorofylen hebben verschillende substitutie in de pyrroolring van porfyrine (Fig. 13-4).

    Chlorofyl a is blauwgroen, terwijl chlorofyl b respectievelijk geelgroen van kleur is. In chlorofyl a bij koolstof 3 atoom is een methylgroep aanwezig terwijl in chlorofyl b een aldehydegroep aanwezig is.

    Chlorofyl a is oplosbaar in petroleumether, terwijl chlorofyl b het best oplosbaar is in methylalcohol. Zowel chlorofyl a als b vertonen een absorptiemaximum in het blauwviolette gebied met pieken bij respectievelijk ongeveer 429 nm en 453 nm. Chlorofyl a en b hebben een secundaire absorptiemaxima in het rode gebied met pieken bij respectievelijk ongeveer 663 nm en 645 nm.

    In oplossing is chlorofyl zeer fluorescerend en geeft het een dieprode kleur af bij verlichting. In intacte planten vertonen ze geen fluorescentie.

    De empirische formule van de twee chlorofylen wordt hieronder gegeven:

    Chlorofyl synthese:

    Verschillende onderzoekers hebben de meeste stappen met betrekking tot de synthese van chlorofyl a ontvouwd.

    Enkele van de voorgestelde stappen zijn als volgt:

    (a) Succinyl COA, een tussenproduct van de Krebs-cyclus, combineert met glycine-aminozuur om δ-amino β-ketoadipinezuur als onstabiele verbinding te vormen. Hierdoor gaat CO . verloren2 aminolevulinezuur opleveren. De aanwezigheid van cofactoren pyridoxaalfosfaat en ijzer zijn essentieel. Het enzym δ-aminolevulinezuur synthetase katalyseert het. Zoals eerder vermeld, veroorzaakt ijzertekort chlorose van jonge bladeren. Er wordt aangetoond dat licht de condensatie van deze twee verbindingen bemiddelt.

    (b) In de volgende stap condenseren twee moleculen van -aminolevulinezuur, en het proces wordt gemedieerd door het enzym δ-aminolevulinezuurdehydrase, om porfobilinogeen te vormen. In deze reactie is er een fusie van twee moleculen.

    (c) Dan condenseren 4 moleculen porfobilinogeen om uroporfyrinogeen III te vormen. Bij deze reactie gaan vier ammoniumionen verloren en het proces wordt gemedieerd door het enzym uroporfyrinogeen-Isynthetase en uroporfyrinogeen III-cosynthetase.

    (d) De vier azijnzuursubstituten van uroporfyrinogeen-III leveren coproporfyrinogeen-III op en de reactie wordt gekatalyseerd door uroporfyrinogeendecarboxylase.

    (e) Onder aerobe omstandigheden leidt coproporfyrinogeen-III, in aanwezigheid van coproporfyrinogeen, oxidatief decarboxylase tot protoporfyrinogeen IX.

    (f) Protoporfyrinogeen IX ondergaat oxidatie en zo wordt protoporfyrine IX gevormd. Er is magnesium nodig om Mg-protoporfyrine IX te vormen. Mg protoporfyrine methylesterase katalyseert de toevoeging van een methylgroep van Mg protoporfyrine IX. Er kan worden vermeld dat de methylgroep wordt gedoneerd door S-adenosylmethionine.

    (g) In de volgende stap wordt Mg-protoporfyrine IX-monomethylester omgezet in protochlorofyllide.

    (h) Een fytolgroep wordt toegevoegd aan protochlorophyllide om protochlorofyl te produceren. Ooit werd aangenomen dat protochlorofyl de directe voorloper is van chlorofyl a. Recente bewijzen suggereren echter dat de directe voorloper van chlorofyl a chlorofyllide a is. Wanneer de geëtioleerde zaailingen worden blootgesteld aan licht, wordt protochlorophyllide gereduceerd tot chlorophyllide a. Het licht is in wezen nodig voor deze conversie.

    (i) In de laatste stap vindt verestering van een fytolgroep tot chlorofylide a plaats en zo wordt chlorofyl a geproduceerd. Enzym chlorophyllase is betrokken bij het proces.

    In gymnospermen, sommige varens en veel algen kan chlorofyl alleen in het donker worden gesynthetiseerd door enzymatische activiteit. Aan de andere kant wordt aangenomen dat chlorofyl b wordt gevormd uit chlorofyl a. Sommige mineralen zoals mangaan, kalium, zink, koper, magnesium, ijzer en stikstof zijn essentieel voor de synthese van chlorofyl.

    Bij afwezigheid of tekort veroorzaken ze chlorose. De vorming van chlorofyl is ook afhankelijk van genetische factoren. Afwezigheid van het gen of de genen die essentieel zijn voor de vorming ervan in de genetische constitutie, produceert zaailingen uit de ontkiemende zaden die geen chlorofyl hebben. Deze staan ​​bekend als “albino's”.

    Stappen in chlorofylsynthese worden hieronder samengevat:

    Fotoreceptor # 7. Carotenoïde pigmenten:

    Carotenoïden zijn lipidenverbindingen die universeel aanwezig zijn in bijna alle hogere planten en verschillende micro-organismen. Ze zijn meestal rood, oranje, geel of bruin en worden geassocieerd met chlorofyl. Ze zijn verdeeld in twee chemische groepen, de carotenen en de xanthofylen. De carotenen zijn oranjerood, terwijl de xanthofylen geel van kleur zijn. Ze hebben allemaal 40 koolstofatomen.

    Van carbonaten is bekend dat ze in twee isomere vormen voorkomen, namelijk caroteen en a-caroteen. Beide zijn koolwaterstoffen met de molecuulformule C40 H56. Aan de andere kant bezitten de xanthofylen, zoals luteïne en zeaxanthine, zuurstofatomen die zijn verenigd met de eindringen. Caroteen werd geïsoleerd uit wortelwortels en lycopeen, een rood pigment, uit tomatenvruchten.

    De carotenoïden zijn samengesteld uit twee zesledige ringen met daartussen een sterk onverzadigde rechte keten. Ze zijn samengesteld uit acht isopreeneenheden, waarin deze kop-aan-staart met elkaar zijn verbonden (Fig. 13-4).

    Een van de suggesties is dat de chlorofylen en carotenoïden aan hetzelfde deel zijn gehecht en een in water onoplosbaar eiwitcomplex vormen.

    Zowel de carotenen als de xanthofylen worden gesynthetiseerd uit acetyl-co-enzym A, via de mevalonzuurroute. In de biosynthese van carotenoïden zijn minstens 4 stadia te herkennen.

    Deze zijn als volgt:

    (i) Staart-aan-staarttoevoeging van twee eenheden geranylgeranylpyrofosfaat om 40C-skelet te vormen dat fyton wordt genoemd.

    (ii) In een reeks stappen wordt fyton gedehydrogeneerd om lycopeen te vormen.

    (iii) Lycopeen ondergaat cyclisatie.

    (iv) Xanthofylen zijn afgeleid van carotenen door oxidatie.

    De carotenoïden vervullen functies in diverse processen, waaronder fotosynthese, fototropismen en bescherming tegen overmatig licht. Hun rol in fotosynthese lijkt secundair te zijn, omdat weefsels die rijk zijn aan carotenoïden en zonder chlorofyl niet fotosynthetiseren.

    Er wordt ook aangenomen dat de door hen geabsorbeerde lichtenergie wordt overgebracht naar chlorofyl en wordt gebruikt bij fotosynthese. Wanneer een plant wordt blootgesteld aan golflengten van licht dat uitsluitend door de carotenoïden wordt geabsorbeerd, wordt een rode fluorescentie van chlorofyl a waargenomen.

    Actiespectrum en absorptiespectrum voor de groene alg (Ulva) laat zien dat fotosynthese merkbaar is in het blauwgroene gebied bij 480-500 nm golflengten, wat wijst op enige overdracht van energie van de carotenoïden naar chlorofyl.

    Ze voorkomen ook de vernietiging van chlorofyl door de degraderende effecten veroorzaakt door overmatig licht en moleculaire zuurstof (foto-oxidatie).


    Fotosynthetische pigmenten: chlorofylen, carotenoïden en phycobilins

    Dit hoofdstuk onderzoekt de primaire fotosynthetische pigmenten die worden gebruikt bij het absorberen van fotosynthetisch actieve straling, waaronder chlorofylen, carotenoïden en fycobilinen, waarbij chlorofyl het dominante fotosynthetische pigment vertegenwoordigt. Hoewel een grotere hoeveelheid chlorofyl op het land wordt aangetroffen, vindt 75% van de jaarlijkse wereldwijde omzet plaats in oceanen, meren en rivieren/estuaria. Alle lichtoogstpigmenten zijn gebonden aan eiwitten die verschillende carotenoïde- en chlorofyl-eiwitcomplexen vormen. Het hoofdstuk behandelt de chemie en toepassing van deze zeer belangrijke chemische biomarkers en bespreekt hun beperkingen in aquatische systemen. Het matrixfactorisatieprogramma CHEMical TAXonomy (CHEMTAX) werd geïntroduceerd om de relatieve abundantie van belangrijke algengroepen te berekenen op basis van concentraties van diagnostische pigmenten en wordt ook besproken.

    Princeton Scholarship Online vereist een abonnement of aankoop om toegang te krijgen tot de volledige tekst van boeken binnen de service. Publieke gebruikers kunnen echter vrij de site doorzoeken en de samenvattingen en trefwoorden voor elk boek en hoofdstuk bekijken.

    Abonneer u of log in om toegang te krijgen tot de volledige tekstinhoud.

    Als u denkt dat u toegang zou moeten hebben tot deze titel, neem dan contact op met uw bibliothecaris.

    Raadpleeg onze veelgestelde vragen om problemen op te lossen en als u het antwoord daar niet kunt vinden, neem dan contact met ons op.


    RHODOPHYCEAE: RODE ALGEN

    ♦ Rode algen zijn een oude groep algen met meer dan 5.000 levende soorten.
    ♦ Ze zijn marien, met uitzondering van enkele zoetwatersoorten (bijv. Batrachospermum, Compsopogon, Lemnea). Paquatisch-terrestrische alg.
    ♦ Rode algen zijn autotroof, met uitzondering van enkele zoals Harveyella en Riccardia die kleurloos en parasitair zijn op andere rode algen. Harveyella is parasitair boven Polysiphonia. Ceratodictyon spongioides leeft als een commensaal in sommige sponzen.
    ♦ Een beweeglijk of flagellate stadium is volledig afwezig.
    ♦ Het plantenlichaam varieert van acellulaire tot meercellige vormen.
    ♦ Ze zijn over het algemeen klein van formaat. De maximale maat is ongeveer 50 cm.
    ♦ Celwand bevat cellulose, pectineverbindingen en bepaalde mucopolysacchariden die phycocolloïden of gelosen worden genoemd. Deze laatste zijn meestal gesulfateerd. De belangrijke phycocolloïden van rode algen zijn agar, carrageenine en funori.
    ♦ Sommige rode algen ontwikkelen kalkaanslag, bijv. Corallina, Lithothamnion, enz. Ze worden Coralline-algen genoemd. Ze zetten kalksteen af ​​en vormen een onderdeel van koraalriffen.
    ♦ De fotosynthetische organellen worden chromatoforen of rodoplasten genoemd. Ze hebben een enkele thylakoïde. Fotosynthetische pigmenten omvatten chlorofyl a, carotenoïden en phycobilins. Chlorofyl d is in sommige gevallen gemeld. Phycobilins zijn in water oplosbare pigmenten van twee soorten, rood gekleurd r-phycoerythrin en blauw gekleurd

    r-phycocyanine in rode algen.
    ♦ De rode kleur van rode algen is te wijten aan de overvloedige vorming van fyco-erythrine.
    ♦Rode algen zijn aangepast om in diepe wateren te groeien, tot aan de basis van het fotische gebied (200 m diepte) vanwege de aanwezigheid van overvloedig r-fycoerythrine. Deze laatste is gespecialiseerd in het absorberen van blauwviolette straling. Deze stralingen zijn de kortste van zichtbaar licht en kunnen het diepst doordringen. Met de afname in diepte wordt de synthese van fycoerythrine onderdrukt, zodat deze algen in ondiepe wateren paarsachtig of violet van kleur zijn.
    ♦ Reservevoedsel is Floridiaans zetmeel. In de constitutie lijkt het sterk op amylopectine en glycogeen.
    Vegetatieve reproductie vindt plaats door fragmentatie, gemmae en regeneratie van holdfast.
    ♦ Aseksuele voortplanting vindt plaats via een verscheidenheid aan sporen zoals carposporen, monosporen, tetrasporen en neutrale sporen.
    ♦ Seksuele reproductie is een geavanceerde vorm van oogamie. Het mannelijke geslachtsorgaan wordt spermatangium of antheridium genoemd. Het produceert nonflagellate mannelijke gameet bekend als spermatium. Het vrouwelijke geslachtsorgaan is kolfvormig en wordt carpogonium genoemd. Elke carpogonium heeft een lange nekachtige structuur die trichogyne wordt genoemd en een bolvormige basis met een vrouwelijke kern. De trichogyne ontvangt spermatium dat door waterstromen wordt meegevoerd. Zo vindt spermatisatie plaats in rode algen.
    ♦ Bemesting produceert een nieuwe structuur genaamd carposporophyte. Het blijft gehecht aan de ouderalg.
    ♦ Rode algen hebben twee of meer fasen in hun levenscyclus, zodat ze haplontisch, haplobiontisch, diplohaplontisch, enz. kunnen zijn.


    Databasebronnen voor onderzoek naar cyanobacteriën

    Anil Kumar, Praffulla Kumar Arya, in vooruitgang in cyanobacteriële biologie, 2020

    4.2.8 Cyanolyase

    CyanoLyase (http://cyanolyase.genouest.org/) is een handmatig samengestelde opslagplaats van fycobilin-lyasen en verwante eiwitten. Deze enzymen zijn verantwoordelijk voor de covalente ligatie van chromoforen (phycobilins) aan phycobiliproteïnen (PBP's). PBP's zijn de cruciale bouwstenen van phycobilisomen die de belangrijkste lichtoogstsystemen van cyanobacteriën en rode algen zijn. Openbare databases hebben slecht geannoteerde sequenties van fycobilinelyasen. Om de CyanoLyase-database te creëren, werden fycobilin-lyase-sequenties opgehaald uit alle beschikbare cyanobacteriële genomen met behulp van biochemisch gekarakteriseerde enzymsequenties en vervolgens geclassificeerd in 3 clans en 32 families. Een computationeel hulpmiddel "Protomata-leerling" werd gebruikt om aminozuurmotieven voor elke familie te voorspellen. Deze database bevat ook BLAST en een nieuwe tool voor het matchen van patronen "ProtoMatch", die beschikbaar zijn voor de gebruikers voor het ophalen en annoteren van lyasen van elk nieuw genoom. Fylogenetische analyses van alle fycobilin-lyasefamilies, hun functie en hun aanwezigheid/afwezigheid in alle genomen die beschikbaar zijn in de database worden ook verstrekt. De database bevat goede kruisverwijzingen naar de gepubliceerde rapporten/literatuur en gerelateerde databases. De informatie die beschikbaar is in de database is zeer nuttig voor de onderzoekers die geïnteresseerd zijn in natuurlijke of kunstmatige PBP's die potentiële biotechnologische toepassingen hebben (Bretaudeau et al., 2013).


    Plant Kingdom Belangrijke extra vragen Zeer kort antwoordtype

    Vraag 1.
    Definieer pyrenoïde.
    Antwoord geven:
    Pyrenoïde is een zetmeelopslagorganel dat aanwezig is in groene algen.

    Vraag 2.
    Definieer ramenta.
    Antwoord geven:
    De haarachtige structuur die aanwezig is op de jongere stengel, bladsteel en rachis van volwassen bladeren staat bekend als ramenta.

    Vraag 3.
    Wat is de functie van slijm in waterplanten?
    Antwoord geven:
    Slijm beschermt de algen tegen epifytische groei en het rottende effect van water.

    Vraag 4.
    Hoeveel water kan Sphagnum opnemen?
    Antwoord geven:
    Sphagnum kan tot 18 keer zijn gewicht water opnemen.

    Vraag 5.
    Wat is de functie van luchtblaasjes in bruine algen?
    Antwoord geven:
    De luchtblaasjes in bruine algen behouden hun drijfvermogen.

    Vraag 6.
    Waarom wordt Adiantum een ​​'loopvaren' genoemd?8217?
    Antwoord geven:
    Adiantum staat bekend als 'loopvaren', omdat de bladpunten in contact komen met de grond. Ze raken onvoorziene wortels en ontwikkelen zich tot een nieuwe plant.

    Vraag 7.
    Geef een voorbeeld van de monocarpische plant.
    Antwoord geven:
    Bamboe.

    Vraag 8.
    Wat zijn sori?
    Antwoord geven:
    Het zijn scheidingsgroepen die worden aangetroffen in de Dryopteris-varen.

    Vraag 9.
    Wat zijn rhizoïden?
    Antwoord geven:
    Het zijn slanke eencellige of meercellige haarachtige structuren die in de vochtige grond doordringen en het water voor de planten opnemen.

    Vraag 10.
    Welke pigmenten zitten in groene algen?
    Antwoord geven:
    Chlorofyl ‘a’ en ‘b’ en ‘Beta'8217 caroteen.

    Vraag 11.
    Definieer een vrucht.
    Antwoord geven:
    Fruit is een ontwikkelde eierstok van de bloem die zaden omsluit en kan worden geassocieerd met andere delen van de bloem.

    Vraag 12.
    Noem de groep vaatplanten met naakt zaad.
    Antwoord geven:
    Gymnospermen.

    Vraag 13.
    Noem de groene algen die als voedsel worden gebruikt.
    Antwoord geven:
    Chlorella, Ulva.

    Vraag 14.
    Noem het volgende:
    (i) Fotosynthetische pigmenten van bruine algen
    Antwoord geven:
    Chlorofyl a en c en fucoxanthine,

    (ii) Eencellige, biflagellate, peervormige groene algen.
    Antwoord geven:
    Chlamydomonas,

    Vraag 15.
    Wat zijn koraalwortels?
    Antwoord geven:
    Koraalwortels zijn onregelmatig, negatief geotroop,

    Vraag 16.
    Wat is drievoudige fusie?
    Antwoord geven:
    De fusie van de diploïde secundaire kern en één mannelijke gameet wordt drievoudige fusie genoemd.

    Vraag 17.
    Definieer een zaadje.
    Antwoord geven:
    Het is een gerijpte zaadknop en in staat om een ​​nieuwe plant te vormen.

    Vraag 18.
    Definieer een vrucht.
    Antwoord geven:
    Fruit is een gerijpte eierstok.

    Vraag 19.
    Geef een voorbeeld van een tweezaadlobbige zaad en een van een eenzaadlobbige zaad.
    Antwoord geven:
    Tweezaadlobbige: gram, eenzaadlobbige: maïskorrel.

    Biologie van het plantenrijk Belangrijke extra vragen Type kort antwoord

    Vraag 1.
    Waarom kunnen rode algen overleven in de diepzee?
    Antwoord geven:
    Red algae contain phycoerythrin and phycocyanin pigments. Phycoerythrin is able to absorb the blue wavelengths of light and thus can photosynthesize. Since red algae can utilize blue and green rays they can live at greater depths.

    Question 2.
    What are the features that have led to the success and dominance of vascular plants?
    Antwoord geven:

    1. Development of deep penetrating roots to anchor the plant in soil and absorb water and minerals for the plants from the deeper layers of the soil.
    2. Development of cutin as a waterproof layer on leaves to reduce transpiration.
    3. Development of mechanical tissue to provide support.
    4. Development of a well developed vascular system.

    Question 3.
    Define monopodial growth?
    Antwoord geven:
    When the main axis of the trunk rises straight from the base and reaches up to the tip, this type of growth is known as monopodial growth.

    Question 4.
    Why do marine algae have no mechanical tissue?
    Antwoord geven:
    Marine algae have no mechanical tissue because buoyancy holds them erect under the sea surface.^

    Question 5.
    Explain the different types of sexual reproduction in green algae.
    Antwoord geven:
    Sexual reproduction in green algae can be of three different types:

    1. Isogamy: Both the fusing gametes are morphologically and physiologically similar.
    2. Anisogamy: The fusing gametes are structurally similar but differ in size and behaviour.
    3. Oogamy: The female gamete is bigger, food-laden and non-motile, whereas the male gamete is smaller, without food reserve and motile.

    Question 6.
    Why are seed plants considered the most successful land plants?
    Antwoord geven:
    Seed plant is considered as the most successful land plants because:

    1. Fertilization is not water-dependent.
    2. Seed enclosing the future embryo is well protected within the ovary.
    3. The extensive root system for anchoring and absorption of water.
    4. Well developed mechanical tissue
    5. Formation of bark during secondary growth for protection.

    Question 7.
    Give one example of each
    (i) Liverworts
    Antwoord geven:
    Riccia

    (iii) A pteridophyte having bipinnate leaves.
    Antwoord geven:
    Dryopteris

    (iv) A pteridophyte having Unipinnate leaves.
    Antwoord geven:
    Adiantum caudatum

    Question 8.
    Give five distinguishing characteristics of red algae.
    Antwoord geven:
    Five distinguishing characteristics of red algae are:

    1. Most of the red algae are marine.
    2. The motile stage is absent in the life cycle.
    3. The plant body varies from unicellular filamentous to parenchymatous form.
    4. The cell wall possesses cellulose and hydrocolloids.
    5. Photosynthetic pigments include chlorophyll a, carotenoids and phycobilins.

    Question 9.
    Discuss the development of seed habit.
    Antwoord geven:
    The development of seed habit takes place due to the

    1. Development of heterospory.
    2. The megasporangium developed an intelligent covering with a micropyle.
    3. The development of female gametophyte takes place from functional-megaspore.
    4. Development of pollen tube.
    5. The fertilized ovule developed into a seed.

    Question 10.
    Draw a neat diagram of Chlamydomonas.
    Antwoord geven:

    Chlamydomonas

    Question 11.
    Draw a neat diagram of Spirogyra.
    Antwoord geven:

    Spirogyra

    Question 12.
    Describe the fern sporophyte.
    Antwoord geven:
    Fem sporophyte is differentiated into root, the stem is a rhizome with adventitious roots, the young part of the rhizome has ramenta. the leaves are bipinnately compound.

    Question 13.
    Distinguish between Antherida and Archaegonia.
    Antwoord geven:

    Antheridia Archaegonia
    1. It is the male reproductive organ. 1. It is the female reproductive organ.
    2. It is racket-shaped 2. It is usually flask-shaped.
    3. Sterile cells are absent inside antheridia. 3. Neck canal cells, venter canal cells form the sterile cells.
    4. It produces many male gametes 4. It produces only one female gamete.
    5. The male gamete is usually motile 5. The female gamete is usually non-motile.

    Question 14.
    How do red algae differ from brown algae?
    Antwoord geven:
    Differences between red algae and brown algae:

    Red algae Brown algae
    1. Unicellular and microscopic only a few are filamentous and Heterotrichous. 1. Filaments and heterotrichous.
    2. Phycoerythrin, phycocyanin and phycobilins pigments are present. 2. Fucoxanthin pigment is present.
    3. Reserve food material is Floridian starch. 3. Reserve food material is Laminarian starch.
    4. Chlorophyll ‘a’ present. 4. Chlorophyll ‘a’ + ‘c’ present.
    5. e.g. Gelidium Polysiphonia. 5. e.g. Laminaria, Fucus and Surgaassum.


    Red algae


    Porphyra or Polysiphonia

    Question 15.
    Distinguish the reproductive organs of gymnosperms and angiosperms.
    Antwoord geven:

    Gymnospermen Angiosperm
    1. The sporophylls are aggregated to form cones. 1. The sporophylls are aggregated to produce flowers.
    2. Microporosphyll consists of micro-sporangia bearing microspores. 2. Microsporophyll is differentiated into anther and filament.
    3. Stigma and style are absent. 3. Stigma and style are present.
    4. Ovule lies on the lower side and exposed to the megasporophyll. 4. Ovules are attached to the funic-ulus and are present inside the ovary.
    5. One too many cotyledons are present. 5. One or two cotyledons are present.
    6. Fruit formation doesn’t take place. 6. Fruit formation takes place.
    7. Double fertilization is absent. 7. Double fertilization is present.
    8. Archaegonia are present. 8. Archaegonia are present.

    Question 16.
    Mention the changes that take place when the fruit ripens.
    Antwoord geven:

    1. Starch is converted into sugar.
    2. The production of various organic substances gives it a texture, taste and flavour.
    3. The breakdown of chlorophyll leads to changes in the colour of the skin of the fruit.

    Question 17.
    What is the importance of seed?
    Antwoord geven:

    1. The seed contains the young embryo which develops into a new plant.
    2. Seed can be dispersed and carried to faraway places without losing viability.
    3. Seed is neither the beginning nor the end of life. It is a state of suspended animation.

    Question 18.
    Describe the important characteristics of gymnosperms.
    Antwoord geven:
    Characteristic features of gymnosperms:

    1. Gymnosperms are evergreen woody, perennial plants.
    2. Plants are heterosporous.
    3. Reduction of gametophytic generation.
    4. The enclosure of the female gametophyte by the megasporangium.
    5. Ovules are exposed to receive pollen grains.
    6. Gymnosperms possess exposed or naked seeds.
    7. Polyembryony is a common occurrence.
    8. Xylem lacks vessels and phloem lacks companion cells. Example Cycas, Pinus and Cedms.

    Question 19.
    Name two characters Used for the classification of dicotyledons in 3 sub-classes.
    Antwoord geven:
    Number and nature of floral whorls. Sub-classes are divided into series mainly on the position of the ovary with respect to other floral parts.

    Vraag 20.
    Explain briefly the alternation of generation in bryophytes.
    Antwoord geven:
    Alternation of generations: Moss plants are a gametophyte. Spore is the beginning of the gametophytic generation. It develops into protonema which rises to male and female gametes produced in them. Club-shaped antheridium bears biflagellate sperms or antherozoids. Flask-shaped archegonium encloses the female egg. a zygote is formed after the fertilization (syngamy) of male and female gametes with the help of water.

    Repeated divisions of the zygote give rise to the embryo (2n) which soon develop into a sporophyte. The sporophyte of moss gets differentiated into three parts -foot, seta and capsule. Inside the capsule, single-celled spores are produced. After the dehiscences, they begin to germinate and give rise to the protonema to start the cycle again. Gametophytic generation al¬ternates the sporophytic generation.

    Question 21.
    Draw the haplontic life-cycle.
    Antwoord geven:

    Haplontic life-cycle

    Question 22.
    Draw the diplontic and haplo-diplontic cycles.
    Antwoord geven:

    Diplontic cycles


    Haplo-diplontic cycles

    Plant Kingdom Biology Important Extra Questions Long Answer Type

    Question 1.
    What are angiosperms? Give their characteristic features.
    Antwoord geven:
    Angiosperms are a group of flowering plants where seeds are embedded in the fruits.

    They show the following characters:

    1. The ovules/seeds are enclosed within the ovary, or we may say that after fertilization seeds are located in the fruit.
    2. Male and female gametes i.e. pollen grains and egg nucleus are borne by the flowers.
    3. During pollination pollen grains fall on the stigma, they develop on the stigma of the ovary and male gametes enter the egg nucleus through Onicropyh.
    4. Male gametophyte is a three-celled structure when dehisced.
    5. Embryosac or female gametophyte is eight celled when young and becomes seven celled at the time of fertilization.
    6. There is double fertilization wherein one male gamete fuses with the egg nucleus to form a diploid zygote and another fuse with the secondary nucleus to form a triploid endosperm.
    7. Xylem consists of tracheids, vessels fibres and parenchyma while phloem consists of sieve tubes, companion cells and phloem parenchyma and fibres. Xylem conducts water to the tip of tall trees and phloem is responsible for the translocation of food.

    Question 2.
    Write brief notes on:
    (i) Green algae
    Antwoord geven:
    Green Algae: The Class (Chlorophyta: ‘GK’ choros = green: phyton = plant) has over 7,000 species. They are in several shapes and sizes. Some are unicellular and microscopic. Some are motile colonies like Volvox. Some, are multinucleated but unicellular i.e. coenocytic like cholera.

    Volvox


    Chlamydomonas


    Chara

    (ii) Brown algae
    Antwoord geven:
    Brown Algae: The Class (Phaeophyta: GK: pharos = brown: phyton = plant) has about 2,000 species, mostly marine. Some of, the world’s largest sea plants measuring 40-60 metres long. Brown algae occur chiefly in cooler seas. Some are filamentous. Brown algae like Laminaria are attached firmly to the rocks below by holdfasts.

    Laminaria


    Fucus


    Dictyota

    (iii) Club moss
    Antwoord geven:
    Club mass: It belongs to Lycopsida. In most parts of the world, Lycopodium is found. Sporangia’ are produced on mature leaves.

    (iv) Horsetail
    Antwoord geven:
    Horsetail: Also called Sphenopsida. This group exists only Equisetuin. Because they look like the tail of a horse, so they are called horsetail. These plants are up to 1 metre in length. But some extinct species are of several metres. The root, stem and leaves are true.

    (v) Sporophyll
    Antwoord geven:
    SporphyMs: They are special spore-bearing leaves and. produce sporangia in sori on their underside, where haploid spores are formed by meiosis. Spores germinate to form an independent, small gametophyte, the prothallus. This bears archegonia and antheridia. Male gamete from antheridia and swim in a film of water to egg cells in archegonia and fertilize them.

    Question 3.
    Discuss the development of seed habit.
    Antwoord geven:
    The seed plants have two kinds of sporangia. These sporangia are born on the sporophylls.

    One type of sporangia are ovule or megasparangium. The other type of sporangia is the pollen sac or archegonium. The egg develops a pollen sac or microsporangium. The egg develops in the ovule from the megaspores. Many pollen grains are produced in the pollen sac.

    The pollen grains are dispersed by the air! They reach the ovule. The male gamete and the female egg cell fuse together. The zygote is formed as a result of fertilization. Later on, the zygote forms the embryo. The seed is developed from the ovule. The development of seed habit in gymnosperm and angiosperm do not require liquid water during fertilization

    Question 4.
    What are the different lifestyles shown by Angiosperms?
    Antwoord geven:


    Brief Details

    Solar energy accumulation during photosynthesis depends to a big extent on the level of cell protection against oxidative degradation. Multiple antioxidant components (omega-3 fatty acids, vitamin E, carotenoids, etc.)—substances, which act to neutralize free radicals—protect both vegetal and animal cells preventing apoptosis, because the fundamental cellular signaling processes and the mechanisms of protection and adaptation are very conservative throughout the entire living world.

    Multiple extracts of algae and higher plants, products of photosynthesis, are capable to manipulate signaling processes in human cells and as a result, gene expression. For example, phytoestrogens (a group of flavones that play the role of messengers in plant—microbe interaction) mimic the activity of the human hormone estrogen.

    Carotenoids, such as zeaxanthin and lutein protect the photosynthetic systems from the destructive action of ultraviolet light, but can also be found in the human retina (Lutein is apparently employed by animals as an anti-oxidant and for blue light absorption while zeaxanthin may serve as a photopro-
    tectant for retina from the damaging effects of free radicals produced by blue light).

    An important role in the regulation of plant life is played by the solar light spectrum, which, besides photosynthesis, participates in the regulation of certain physiological processes (like growth and development).

    Importance of Photosynthesis and the Global Role of Green Plants

    Photosynthesis is the process through which the energy of light is absorbed by chlorophyll molecules and converted to potential chemical energy of organic substances, composed of carbon dioxide and water. This process includes a large number of reactions, however, for autotrophic organisms producing oxygen, it can be summarized by the following equation:

    According to this equation, the outcome of photosynthesis is light-dependent CO2 fixation with its reduction to carbohydrates and the oxidation of H2O to O2. However, oxygen formation is not characteristic for all photosynthetic organisms. Some photosynthetic bacteria use as a hydrogen donor other inorganic substances (hydrogen sulfide, thiosulfite, etc.) or organic compounds (lactic acid, isopropanol). For instance, green sulfur bacteria use hydrogen sulfide. In this case the summary
    equation of photosynthesis is as follows:

    In the process of photosynthesis, besides carbon dioxide that is the main acceptor of hydrogen ions in photosynthetic autotrophic organisms, sulfate or nitrogen can be reduced, forming hydrogen. Thus, the process of photosynthesis in different photosynthetic organisms can take place with the participation of different donors and acceptors of hydrogen ions.

    The appearance of green plants capable of photosynthesis (2 billion years ago) marked a very important step in the evolution of life on Earth. Photosynthesizing organisms and, consequently, all living organisms have gained access to a limitless and renewable source of electrons, participating in all bioenergetic processes—water.

    This fact has determined the extent of photosynthesis, assuring energy flow and transformation in the biosphere. Eukaryotic organisms (superior green plants and eukaryotic algae) and prokaryotes (photosy-nthetic bacteria and cyanophytic algae) capture solar energy, and convert it into potential chemical energy.

    This is why photosynthesis can be considered a phenomenon of cosmic nature, and the only means by which energy from a celestial body is fixed and stored on Earth in the form of biomass used later in all
    life processes of vegetable and animal organisms. The cosmic role of green plants has been widely described and argued by the Russian scientist K.A. Timireazev.

    Photosynthesis ensures the continuous existence of life by purifying the atmosphere from carbon dioxide. The oxygen released within this physiological process, replenishes its amounts in atmosphere, keeping it within limits optimal for respiration. Annually, green plants release 460 billion tons of oxygen in the external environment, representing the only natural source of oxygen.

    Photosynthesis represents also the primary source of all organic substances as well: carbohydrates, lipids, vitamins, proteins, hormones, glycosides, tannins, etc. These compounds synthesized by plants for their own needs serve later as the main nutrition source for the multitude of trophic chains. Photosynthesis constitutes a most crucial step for energy and matter circulation in nature.

    Fig. The cycle of photosynthesis products in nature

    The unique physiological importance of this process can be generalized by the following contribution of photosynthesis in:
    • transforming the nature of the atmosphere from a reducing one into an oxidant
    one which lead to the advent and spread of aerobic organisms
    • conversion of solar radiation into metabolic energy
    • purifying the atmosphere through gas exchange
    • formation of organic substances from inorganic ones
    • formation of the reserves of mineral resources
    • ensuring the circuit of carbon in nature.

    Photosynthesis as the most complicated fundamental biological process, is a research object for biologists, physicists, chemists, mathematicians, etc. Knowledge of the molecular mechanisms of photosynthesis is very important in solving many industrial-economic problems related to the use of ecologically pure unlimited energy sources (for example, obtaining oxygen and molecular hydrogen through water photooxidation), in increasing the photosynthetic productivity of plants, ensuring long-term cosmic expeditions with organic matter and molecular oxygen.


    Red Algae: Characters and Types (With Diagram)

    Red algae are defined as eukaryotic algae which possess chlorophyll a, phycobilins, floridean starch as food reserve, abundant phycocolloids (like agar, carrageenin, and funori) but lack flagellate cells.

    1. Red algae/rhodophytes are an ancient group of algae with 5000 living species.

    2. They are marine except for a few fresh water species (e.g., Batrachospermum).

    3. Red algae are autotrophic with the exception of a few like Harvey Ella which are colourless and parasitic on other red algae.

    4. A motile or flagellate stage in the life cycle is absent.

    5. The plant body varies from unicellular (e.g., Porphyridium), filamentous (e.g., Spermothamnion), pseudoparenchymatous (Asterocystis), parenchymatous sheets (e.g., Porphyra), ribbons (e.g., Chondrus) to graceful lace-like complex multicellular sea weeds (e.g., Gelidium).

    6. Cell wall possesses cellulose, pectic compounds and certain mucopolysaccharides called phycocolloids (e.g., agar, carrageenin and funori). The latter are usually sulphated.

    7. Some red algae have an incrustation of calcium carbonate over their walls. They appear coral-like and are called coralline (e.g., Corallina). Coralline algae produce limestone. They are important component of reef formations along with corals.

    8. The photosynthetic organelles called chromatophores, have un-stacked or single thylakoids.

    9. Photosynthetic pigments include chlorophyll a, carotenoids and phycobilins. Chlo­rophyll d has been reported in some cases. Phycobilins are water soluble pigments of two types, red coloured phycoerythrin and blue-coloured phycocyanin as well as allophycocyanin. Similar pigments also occur in cyanobacteria (blue-green algae).

    10. The red colour of red algae is due to abundant formation of phycoerythrin. Phyco­erythrin is able to absorb blue green wavelengths of light. Being shorter, these wavelengths are able to reach the maximum depth in water.

    Therefore, red algae reach the maximum depth in sea where no other types of photosynthetic organisms grow. However, rhodophytes living in shallower waters do not appear reddish due to lesser synthesis of phycoerythrin.

    11. Reserve food is floridean starch. In constitution, it is very much similar to glycogen.

    12. Asexual reproduction takes place through a variety of spores—neutral spores, monospores, tetraspores, carpospores, gemmae.

    13. Sexual reproduction is oogamous. The male sex organ is called spermatangium or antheridium. It produces non-flagellate male gamete known as spermatium. The female sex organ is flask-shaped and is termed carpogonium.

    Carpogonium possesses an elongated receptive organ named trichogyne. Spermatia are carried by water currents to trichogyne tips for effecting fertilization. The female sex organ remains attached to the plant and forms a new structure called carposporophyte.

    14. Multicellular forms have an alternation of haploid and diploid generations.

    Types of Common Red Algae:

    It is a stiff cartilaginous pinnately branched agar yielding red alga that is attached to the substratum by a number of rhizoids. Appearance is lace-like. Gelidium is the major source of agar which is obtained from cell wall. Agar has been under manufac­ture in Japan since 1760.

    It is an edible flat thalloid marine red alga. The thallus is made of 1-2 layers of cells covered on the outside by a cuticle of solidified gel. Asexual reproduction occurs by means of neutral spores. Sexual reproduction pro­duces a diploid zygote which on. Meiosis forms haploid carpospores.

    Each carpospore grows into a filamentous structure called conchocelis stage. The stage may multiply by means of monospores. Ultimately conchocelis stage produces the typical flat parenchyma­tous thallus.

    It is a fresh water filamentous rhodophycean alga, com­monly called frog spawn alga. The colour depends upon depth at which the alga occurs— blue-green to purple, violet and pink. The filament gives a branched beaded appearance. The beads occur in the region of nodes where whorls of short branches or glomerules occur.

    The alga multiplies asexually by mono-spores. Male sex organs are called spermatangia while female sex organs are called carpogonia. Meiosis occurs immediately after fertilization.

    A haploid carposporophyte or cystocarp is formed. It produces carpospores. A carpospore forms a highly branched filamentous chantransia stage. It is juvenile stage which can multiply by mono-spores. The adult alga grows over the chantransia stage.

    It is an agar yielding red alga (agarophyte) which grows in lagoons. The thallus is branched, cartilaginous, cylindrical or compressed cylindrical. Plants are unisexual.

    It is a small upright bushy marine alga with feathery multi-axial structure. The plants are fixed to the substratum by rhizoids, holdfast or prostrate system. The plant bears two types of branches, dwarf and long. Dwarf branches are trichoblasts. They develop sex organs, antheridia on male plants and carpogonia on female plants.

    Cells show pit connections. Fertilization produces diploid cystocarp or carposporophyte. The latter bears diploid carpospores. On germination each carpospore forms a tetra sporophyte which resembles the gametophytic plant body in morphology.

    Tetra sporophyte develops haploid tetraspores. A tetraspore germinates to produce gametophytic plant body. Life cycle is diplo-diplohaplontic and triphase with one gametophytic (n) and two sporophytic (2n) phases.

    Polysiphonia has been one of the sources of bromine.

    Economic Importance of Red Algae:

    A number of red algae are edible, e.g., Porphyra (Laver), Rhodymenia (Dulse), Chondrus (Irish Moss). Rhodymenia (also called sheep’s weed) is also used as fodder. Porphyra is cultivated in Japan for commercial exploitation.

    A number of phycocolloids are extracted for commercial use. They include agar, carrageenin and funori. Agar is used in solidifying laboratory culture media and is added as stabilizer or thickener in the preparation of jellies, puddings, creams, cheese, bakery, etc. Agar is obtained from cell wall of Gelidium and Gracilaria.

    Carrageenin is used as a clearing agent in liquors, leather finishing and as emulsifier in chocolates, ice-creams, and tooth pastes, paints, etc. It is extracted from Chondrus. Funori is glue used as adhesive and in sizing textiles, papers, etc. It is got from Gloiopeltis.

    Bromine is obtained from some of the red algae, e.g., Rhodomela Polysiphonia.

    Corallina is capable of curing worm infections. Polysiphonia has anti­bacterial properties. Agar is laxative. Carrageenin can coagulate blood.


    5.11E: Carotenoids and Phycobilins - Biology

    Seaweeds are Successful Marine Organisms

    Seaweeds are Important Autotrophs

      1. Provide food and cover for animals.
      2. Photosynthetic: use sunlight as an energy source to produce sugar
      3. General formula for photosynthesis:
      6CO 2+ 6H 2 O -----> C 6 H 12 O 6 + 6O 2
      1. Seaweeds differ from terrestrial plants
      2. Although multicellular, seaweeds lack roots, stems, leaves, flowers, fruits and seeds
      1. No wood
      2. Seaweeds get support from water via buoyancy
      3. Can reach large sizes without supporting tissues

    Lack Specialized Absorptive Tissues

      1. A simple body is called a thallus
      2. A filament, mass, branched structure or encrustation
      1. Holdfast: anchors
      2. Stipe: holds blades in light and acts as a shock absorber
      3. Blade (frond): exposes surface to light and nutrients in seawater
      4. Air bladders: provide buoyancy
      1. Seaweeds reproduce sexually by gamete formation
      2. Seaweeds reproduce asexually by spore formation
    1. 4,000 marine species
    2. Contain red and green photopigments
    3. Have simple structure
      Browns (Phylum Phaeophyta)
      1. 1,500 marine species
      2. Contain yellow, orange and green photopigments
      3. Have complex structure
      Greens (Phylum Chlorophyta)
    1. 700 marine species (6,300 freshwater)
    2. Contain green photopigments
    3. Have simple structure

    Adaptation to Intertidal Zone

      1. Heavy wave action
      2. Small, tough stipes and blades
      3. Strong holdfasts
      4. Hydrodynamic shapes
      5. Low surface to volume ratio
      6. Dessication
      7. Low surface to volume ratio
      8. Trap water

    Adaptation to Shallows (subtidal to 30 meters)

      1. Less wave Action
      2. Storm waves only
      3. Strong holdfasts, stipes & blades
      4. Decreased light intensity
      5. Higher surface-to-volume ratio
      6. Long stipes and large blades

    Adaptation to Depths (30 to 100 meters)

      1. No wave action
      2. Delicate forms survive
      3. Low light
      4. Very high surface-to-volume ratio
      5. Highly branching forms
      6. Broad blades
      1. Carotenoids and phycobilins
      2. Photopigments that capture light energy and pass it to chlorophyll
      3. Adaptation to low light
      4. Absorb blue and green light which penetrate deepest

    Plants are Primarily Terrestrial Organisms