Bouwplannen en diversiteit planten en schimmels
Partim Algologie
Algemene inleiding
- Systematiek: wetenschappelijke studie die de biologische diversiteit en zijn evolutionaire geschiedenis als
onderwerp heeft
- Taxonomie: belangrijke tak in de systematiek; houdt zich bezig met identificeren, benoemen en klasseren van
soorten
C. Linnaeus: verdeling life:
Planten: blijven op hun plaats, fotosynthese
Dieren: wandelen en eten
Ernst Haeckel: 1 cellig = protista
- Laatste decennia erg geëvolueerd, vooral naar hoger taxa
- Mogelijkheid om in verschillende leerboeken alternatieve indeling te vinden
- Op basis van rRNA onderzoek: drie grote domeinen binnen levende organismen: Eukarya, Archaea en
Bacteria
- Inzicht in “tree of life” nodig
- Fylogenieën: gebaseerd op analyse van verschillende genen kunnen een verschillend vertakkingspatroon
opleveren voor de universele stamboom
- Consensus voor deze indeling groeit
- Ingrijpende veranderingen voor heel wat groepen:
o Wieren zijn volledig opgesplitst over verschillende groepen, weinig verwante groepen
o Fungi hebben andere inhoud gekregen: sommige groepen verwijderd (slijmzwammen, oomyceten)
andere toegevoegd (vroeger gerekend tot dierenrijk)
Van twee rijken naar drie
- Van twee rijken, geëvolueerd naar indeling in drie domeinen
- Bacteriën rigide celwand, vroeger tot plantenrijk
- Eukaryote eencellige organismen met chloroplasten, vroeger tot plantenrijk
- Fungi tot plantenrijk want niet beweeglijk ook al doen ze niet aan fotosynthese
- Beweeglijke eencellige die voedsel innamen, vroeger tot dierenrijk
- Micro-organismen als Euglena zowel beweeglijk als aan fotosynthese deden, doken op in de indeling van
beide rijken
Rond 1960 vijf rijken door alle biologen aanvaard
- Vooral verschil tussen prokaryote cellen en eukaryote werd erkend door rijk Monera te creëren
- Genetische gegevens maakten duidelijk dat er tussen sommige prokaryoten meer verschil bestond dan met
eukaryoten
- Leidde tot drie domein systeem: Bacteria, Archaea en Eukarya
Drie-domeinen systeem
- Beide prokaryote domeinen bestaan uitsluitend uit eencelligen, eukarya opgesplitst in meerdere lijnen
- Vijf rijken van vroeger, worden Plantae fungi en animalia nog erkend, voor monerea en protista niet meer
geval
- Monera splitst in twee verschillende domeinen
- Protista omvat organismen die meer verwant waren met plantae fungi of animalia dan met andere protista
Archaea en Bacteria: Algemene begrippen
Inleiding
- Zijn meester in adaptaties, dragen daarbij bij tot het succes van de prokaryota
- Voorbeelden adaptaties: water met hoge zoutgehaltes, hoge stralingshoeveelheden overleven, zure pH, te koud
of te warme milieus, ver onder het aardoppervlak
- Ook onder meer “normale” omstandigheden
, - Men verondersteld eerste levende organismen die aarde bewoonden
- Globale biologische massa is minstens tien maal groter dan eukaryoten
- Zeer lang en continu onderworpen geweest aan natuurlijke selectie, geleid tot grote diversiteit
- Mogelijkheid tot aanpassing verklaart meest voorkomendheid
Algemene kenmerken
- Meeste solitair, sommige soorten aggregeren tijdelijk of permanent tot kolonies
- Celoppervlakken: bijna alle prokaryoten hebben wand die vorm bepaalt, fysische bescherming geeft, en zorgt
dat cel niet barst in hypertonische omgeving (dan plasmolyseren de cellen)
- Chemische samenstelling van de celwand verschilt van Eukaryota
- Bacteriën celwand met peptidoglycaan
- Cellen van Archaea bevatten polysachariden maar GEEN peptodiglycaan
- Glycocalyx: klevende laag van polysachariden of
eiwitten rondom de celwand (bescherming ontwateren,
tegen aanval)
- Aantal ontwikkelen fimbriae (wimperachtige
eiwitachtige aanhangsels) en pili (langere haarvormige
aanhangels) waardoor ze zich aan een substraat kunnen
hechten
- ½ prokaryoten kunnen gericht in bepaalde richting bewegen
- Hiervoor flagellen die morfologisch chemisch verschillend zijn van de flagellen van eukaryoten
- Kennen ook verschijnsel van chemotaxis
Het domein Archaea
- Oerbacteriën
- Bestaat uit zeer diverse groep prokaryote organismen, zeer breed spectrum extreme milieus bewonen
- Sommige waterstof als energiebron, voornaamste bron van gasvoorraden in aardkorst
- Bacteriën verschillen van Archae in heel wat opzichten; structurele verschillen, biochemische en fysiologische
verschillen
Het domein Bacteria
- Bestaat voor grootste deel uit prokaryoten
- Ook met inbegrip van bacteriën die dicht verwant zijn aan chloroplasten en mitochondriën
- Bevat ook cyanobacteriën of blauwgroenalgen
Cyanobacteria
Inleiding
- Blauwgroenalgen of blauwwieren
- Enige foto-autotrofe Prokaryota dia aan (zuurstof producerende) fotosynthese doen
- Waarschijnlijk ontstonden chloroplasten uit endosybiontisch levende cyanobacteriën
- Zowel solitaire als kolonievormende, leven grote hoeveelheden voedingsstoffen
- Sommige filamenteuse vormen fixeren atmosferische stikstof in heterocysten en vormen basisstoffen die bij
vorming aminozuren en andere organische molecules kunnen worden gebruikt
- Oudste vormen stromatolieten
Algemene kenmerken
- Cyanobacteria die aan fotosynthese doen:
o Chlorofyl a + carotenoiden
o Phycobilines: blauw=phycocyanine, rood=phycoerythrine
- Cellen opgebouwd uit verschillende membraan lagen (lijken op
thylakoiden van chloroplasten)
- Morfologische evolutie van eencelligheid naar cellen in celverband
(coenobium) naar draadvormige cellen (trichoom)
- Trichomen kunnen al of niet vertakt zijn
- Onvertakte trichomen kennen meestal intracelullaire
groei
- Vb. Chroococcus turgidus (kolonies van twee)
, - Vb. Cloeocapsa (kolonies van meer)
- Vb. Microcystis, Mersimopedia (coenobium)
- Vb. Tolypothrix, Stigoneme (trichomen)
- Vb. Phormidium, Oscillatoria (onvertakte trichomen)
- Vb. Nostoc (onvertakte trichomen)
Voortplanting
- Enkel vegetatieve voortplanting gekend via celdeling
o Eventueel met vorming van aplanosporen (niet beweeglijke
sporen)
o Overlevingscellen (resistente sporen of akineten)
o Geaggregeerde vegetatieve cellen (hormogoniën)
Levenswijze
- Vorming gespecialiseerde vergrote cellen: heterocysten omgeven door een verdikte celwand, stikstof-
fixerende cellen, verminderde foto synthetiserende capaciteit, worden gevoed vanuit de ander cellen
- Fixeren van luchtstikstof (bemesting rijstvelden: Azolla + Anabaena als symbiont)
- Vb. Anabaena (onvertakte trichomen) (zie foto hierboven, kleine lichtere bolletje is heterocyst)
- Belangrijkste levensvorm op Antarctica
- In water, op vochtige aarde, op boomschors
- Koloniseren nieuwe substraten, waarna zich groenwieren installeren
- “wiercomponent” van veel korstmossen
- Aantal soorten geven waterbloei (lucht of gasvacuolen), het wateroppervlak afsluitend
- Spirulina (eiwitbron in voeding)
- Cyanotoxines:
o Endotoxines
o Neurotoxines
o Een van de krachtigste natuurlijke gifstoffen
o Werken op ademhalingssysteem, spijsverteringssysteem, hooikoorts-achtige symptomen, huiduitslag,
jeuk
o Dodelijk in veel gevallen
o Botulisme: ziekte veroorzaakt door de proliferatie van Clostridium botulinum
Oorsprong van eukaryoot leven: Endosymbiose-theorie
Endosymbiose in de evolutie van de Eukaryoten
- Er bestaan zeer sterke aanwijzingen dat de diversiteit haar oorsprong vind in endosymbiose: sommige
eencellige organismen omvloeien andere cellen die ze als endosymbiont
opnemen en naderhand organellen van de cel worden
- Mitochondriën & chloroplasten zijn ontstaan via endosymbiose van aërobe
prokaryoten
- Mitochondriën ontstonden eerst, dan chloroplasten
- Andere endosymbioses maakten de situatie nog complexer
- Veel groepen van algen ontstonden op deze manier
1. Ontstaan van de eukaryote cel: genetisch materiaal in een celkern omvatten,
waarschijnlijk door naar binnen plooien plasmamembraan
2. Primaire endosymbiose: mitochondrion: cyanobacteriën opgeslokt door de
eukaryote gastheercel, evolueren tot primaire plastiden
3. Primaire endosymbiose: chloroplast: zelfde als mitochondrion
4. Secundaire endosymbiose: eukaryote cellen die plastiden bezitten op hun beurt
opgeslokt door andere eukaryote cel: secundaire plastiden
5. Tertiaire endosymbiose: eukaryote cellen een plastide die afgeleid is van een eukaryote cel uit de secundaire
endosymbiose
Eukarya: Algemene begrippen
Inleiding
Partim Algologie
Algemene inleiding
- Systematiek: wetenschappelijke studie die de biologische diversiteit en zijn evolutionaire geschiedenis als
onderwerp heeft
- Taxonomie: belangrijke tak in de systematiek; houdt zich bezig met identificeren, benoemen en klasseren van
soorten
C. Linnaeus: verdeling life:
Planten: blijven op hun plaats, fotosynthese
Dieren: wandelen en eten
Ernst Haeckel: 1 cellig = protista
- Laatste decennia erg geëvolueerd, vooral naar hoger taxa
- Mogelijkheid om in verschillende leerboeken alternatieve indeling te vinden
- Op basis van rRNA onderzoek: drie grote domeinen binnen levende organismen: Eukarya, Archaea en
Bacteria
- Inzicht in “tree of life” nodig
- Fylogenieën: gebaseerd op analyse van verschillende genen kunnen een verschillend vertakkingspatroon
opleveren voor de universele stamboom
- Consensus voor deze indeling groeit
- Ingrijpende veranderingen voor heel wat groepen:
o Wieren zijn volledig opgesplitst over verschillende groepen, weinig verwante groepen
o Fungi hebben andere inhoud gekregen: sommige groepen verwijderd (slijmzwammen, oomyceten)
andere toegevoegd (vroeger gerekend tot dierenrijk)
Van twee rijken naar drie
- Van twee rijken, geëvolueerd naar indeling in drie domeinen
- Bacteriën rigide celwand, vroeger tot plantenrijk
- Eukaryote eencellige organismen met chloroplasten, vroeger tot plantenrijk
- Fungi tot plantenrijk want niet beweeglijk ook al doen ze niet aan fotosynthese
- Beweeglijke eencellige die voedsel innamen, vroeger tot dierenrijk
- Micro-organismen als Euglena zowel beweeglijk als aan fotosynthese deden, doken op in de indeling van
beide rijken
Rond 1960 vijf rijken door alle biologen aanvaard
- Vooral verschil tussen prokaryote cellen en eukaryote werd erkend door rijk Monera te creëren
- Genetische gegevens maakten duidelijk dat er tussen sommige prokaryoten meer verschil bestond dan met
eukaryoten
- Leidde tot drie domein systeem: Bacteria, Archaea en Eukarya
Drie-domeinen systeem
- Beide prokaryote domeinen bestaan uitsluitend uit eencelligen, eukarya opgesplitst in meerdere lijnen
- Vijf rijken van vroeger, worden Plantae fungi en animalia nog erkend, voor monerea en protista niet meer
geval
- Monera splitst in twee verschillende domeinen
- Protista omvat organismen die meer verwant waren met plantae fungi of animalia dan met andere protista
Archaea en Bacteria: Algemene begrippen
Inleiding
- Zijn meester in adaptaties, dragen daarbij bij tot het succes van de prokaryota
- Voorbeelden adaptaties: water met hoge zoutgehaltes, hoge stralingshoeveelheden overleven, zure pH, te koud
of te warme milieus, ver onder het aardoppervlak
- Ook onder meer “normale” omstandigheden
, - Men verondersteld eerste levende organismen die aarde bewoonden
- Globale biologische massa is minstens tien maal groter dan eukaryoten
- Zeer lang en continu onderworpen geweest aan natuurlijke selectie, geleid tot grote diversiteit
- Mogelijkheid tot aanpassing verklaart meest voorkomendheid
Algemene kenmerken
- Meeste solitair, sommige soorten aggregeren tijdelijk of permanent tot kolonies
- Celoppervlakken: bijna alle prokaryoten hebben wand die vorm bepaalt, fysische bescherming geeft, en zorgt
dat cel niet barst in hypertonische omgeving (dan plasmolyseren de cellen)
- Chemische samenstelling van de celwand verschilt van Eukaryota
- Bacteriën celwand met peptidoglycaan
- Cellen van Archaea bevatten polysachariden maar GEEN peptodiglycaan
- Glycocalyx: klevende laag van polysachariden of
eiwitten rondom de celwand (bescherming ontwateren,
tegen aanval)
- Aantal ontwikkelen fimbriae (wimperachtige
eiwitachtige aanhangsels) en pili (langere haarvormige
aanhangels) waardoor ze zich aan een substraat kunnen
hechten
- ½ prokaryoten kunnen gericht in bepaalde richting bewegen
- Hiervoor flagellen die morfologisch chemisch verschillend zijn van de flagellen van eukaryoten
- Kennen ook verschijnsel van chemotaxis
Het domein Archaea
- Oerbacteriën
- Bestaat uit zeer diverse groep prokaryote organismen, zeer breed spectrum extreme milieus bewonen
- Sommige waterstof als energiebron, voornaamste bron van gasvoorraden in aardkorst
- Bacteriën verschillen van Archae in heel wat opzichten; structurele verschillen, biochemische en fysiologische
verschillen
Het domein Bacteria
- Bestaat voor grootste deel uit prokaryoten
- Ook met inbegrip van bacteriën die dicht verwant zijn aan chloroplasten en mitochondriën
- Bevat ook cyanobacteriën of blauwgroenalgen
Cyanobacteria
Inleiding
- Blauwgroenalgen of blauwwieren
- Enige foto-autotrofe Prokaryota dia aan (zuurstof producerende) fotosynthese doen
- Waarschijnlijk ontstonden chloroplasten uit endosybiontisch levende cyanobacteriën
- Zowel solitaire als kolonievormende, leven grote hoeveelheden voedingsstoffen
- Sommige filamenteuse vormen fixeren atmosferische stikstof in heterocysten en vormen basisstoffen die bij
vorming aminozuren en andere organische molecules kunnen worden gebruikt
- Oudste vormen stromatolieten
Algemene kenmerken
- Cyanobacteria die aan fotosynthese doen:
o Chlorofyl a + carotenoiden
o Phycobilines: blauw=phycocyanine, rood=phycoerythrine
- Cellen opgebouwd uit verschillende membraan lagen (lijken op
thylakoiden van chloroplasten)
- Morfologische evolutie van eencelligheid naar cellen in celverband
(coenobium) naar draadvormige cellen (trichoom)
- Trichomen kunnen al of niet vertakt zijn
- Onvertakte trichomen kennen meestal intracelullaire
groei
- Vb. Chroococcus turgidus (kolonies van twee)
, - Vb. Cloeocapsa (kolonies van meer)
- Vb. Microcystis, Mersimopedia (coenobium)
- Vb. Tolypothrix, Stigoneme (trichomen)
- Vb. Phormidium, Oscillatoria (onvertakte trichomen)
- Vb. Nostoc (onvertakte trichomen)
Voortplanting
- Enkel vegetatieve voortplanting gekend via celdeling
o Eventueel met vorming van aplanosporen (niet beweeglijke
sporen)
o Overlevingscellen (resistente sporen of akineten)
o Geaggregeerde vegetatieve cellen (hormogoniën)
Levenswijze
- Vorming gespecialiseerde vergrote cellen: heterocysten omgeven door een verdikte celwand, stikstof-
fixerende cellen, verminderde foto synthetiserende capaciteit, worden gevoed vanuit de ander cellen
- Fixeren van luchtstikstof (bemesting rijstvelden: Azolla + Anabaena als symbiont)
- Vb. Anabaena (onvertakte trichomen) (zie foto hierboven, kleine lichtere bolletje is heterocyst)
- Belangrijkste levensvorm op Antarctica
- In water, op vochtige aarde, op boomschors
- Koloniseren nieuwe substraten, waarna zich groenwieren installeren
- “wiercomponent” van veel korstmossen
- Aantal soorten geven waterbloei (lucht of gasvacuolen), het wateroppervlak afsluitend
- Spirulina (eiwitbron in voeding)
- Cyanotoxines:
o Endotoxines
o Neurotoxines
o Een van de krachtigste natuurlijke gifstoffen
o Werken op ademhalingssysteem, spijsverteringssysteem, hooikoorts-achtige symptomen, huiduitslag,
jeuk
o Dodelijk in veel gevallen
o Botulisme: ziekte veroorzaakt door de proliferatie van Clostridium botulinum
Oorsprong van eukaryoot leven: Endosymbiose-theorie
Endosymbiose in de evolutie van de Eukaryoten
- Er bestaan zeer sterke aanwijzingen dat de diversiteit haar oorsprong vind in endosymbiose: sommige
eencellige organismen omvloeien andere cellen die ze als endosymbiont
opnemen en naderhand organellen van de cel worden
- Mitochondriën & chloroplasten zijn ontstaan via endosymbiose van aërobe
prokaryoten
- Mitochondriën ontstonden eerst, dan chloroplasten
- Andere endosymbioses maakten de situatie nog complexer
- Veel groepen van algen ontstonden op deze manier
1. Ontstaan van de eukaryote cel: genetisch materiaal in een celkern omvatten,
waarschijnlijk door naar binnen plooien plasmamembraan
2. Primaire endosymbiose: mitochondrion: cyanobacteriën opgeslokt door de
eukaryote gastheercel, evolueren tot primaire plastiden
3. Primaire endosymbiose: chloroplast: zelfde als mitochondrion
4. Secundaire endosymbiose: eukaryote cellen die plastiden bezitten op hun beurt
opgeslokt door andere eukaryote cel: secundaire plastiden
5. Tertiaire endosymbiose: eukaryote cellen een plastide die afgeleid is van een eukaryote cel uit de secundaire
endosymbiose
Eukarya: Algemene begrippen
Inleiding
