مروری بر مورفولوژی و ترکیبات سلولی ریزجلبک کلرلا ورگاریس

طبقه بندی علمی ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

یکی از قابل توجه ترین ریزجلبک های یوکاریوتی، ریزجلبک سبز Chlorella vulgaris است، که به طبقه بندی علمی زیر تعلق دارد:

•         Domain: Eukaryota
•         Kingdom: Protista
•         Divison: Chlorophyta
•         Class: Tre
•        bouxiophyceae
•        Order: Chlorellales
•        Family: Chlorellaceae
•        Genus: Chlorella
•        Specie: Chlorella vulgaris

اولین بار یک محقق هلندی به نام Martinus Willem Bei- jerinck در سال 1890 کلرلا ولگاریس را به عنوان اولین ریزجلبک با یک هسته کاملاً مشخص کشف کرد. نام کلرلا از کلمه یونانی chloros (Χλωρός) به معنای سبز و پسوند لاتین ella که به اندازه میکروسکوپی آن اشاره دارد، گرفته شده است.

کلرلا ولگاریس یک ریزجلبک تک سلولی است، که در آب شیرین رشد می کند و از دوره پیش از کامبرین، 2.5 میلیارد سال پیش روی زمین وجود داشته است و از آن زمان تمامیت ژنتیکی آن ثابت مانده است. در اوایل دهه 1900، محتوای پروتئین کلرلا (بیش از 55 درصد وزن خشک) توجه دانشمندان آلمانی را به عنوان یک منبع غذایی غیر متعارف به خود جلب کرد.

در دهه 1950، موسسه کارنگی واشنگتن این مطالعه را بر عهده گرفت و موفق شد، این ریزجلبک را در مقیاس بزرگ برای کاهش CO2 کشت دهد. امروزه، ژاپن پیشرو در مصرف جهانی کلرلا است و از آن برای درمان های پزشکی استفاده می کند، زیرا تحقیقات نشان می دهد که کلرلا ولگاریس دارای خواص تعدیل کننده سیستم ایمنی و ضد سرطان است، همچنین خواص محافظتی در برابر بیماری‌های مرتبط با افزایش سن مانند بیماری‌های قلبی عروقی، فشار خون بالا و آب مروارید دارد، خطر آترواسکلروز را کاهش می دهد و سنتز کلاژن را برای پوست تحریک می کند. علاوه بر این، Chlorella vulgaris همچنین قادر به تجمع مقادیر مهمی از لیپیدها، به ویژه پس از کمبود نیتروژن با پروفایل اسید چرب مناسب برای تولید بیودیزل است.

مورفولوژی و ترکیبات موجود در ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

ریزجلبک Chlorella vulgaris، یک سلول میکروسکوپی کروی با قطر 2-10 میکرومتر است و دارای بسیاری از عناصر ساختاری مشابه گیاهان است، که در ادامه به تفصیل شرح داده می شوند (شکل 1)

خصوصیات دیواره سلولی ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

دیواره سلولی، استحکام و یکپارچگی سلول را حفظ می کند و اساساً وظیفه آن محافظت در برابر مهاجمان و محیط خشن است. دیواره سلولی با توجه به هر مرحله از رشد ساختاری متفاوت دارد، در طول تشکیل اولیه خود در اتوسپورانژیا (autosporangia)، دیواره سلولی تازه تشکیل شده شکننده باقی می ماند و یک تک لایه نازک 2 نانومتری را تشکیل می دهد.

ضخامت دیواره سلولی سلول دختر به تدریج افزایش می یابد، تا زمانی که پس از بلوغ به 17 تا 21 نانومتر می رسد، جایی که یک لایه میکروفیبریلار (microfibrillar) تشکیل می شود، که نمایانگر یک لایه کیتوسان (chitosan-like layer) است. این لایه کیتوسان از گلوکزامین تشکیل شده است و دلیل سختی دیواره است.

در مرحله بلوغ، ضخامت و ترکیب دیواره سلولی ثابت نیست، و می تواند با توجه به رشد و شرایط محیطی مختلف تغییر کند. علاوه بر این، برخی تحقیقات استحکام دیواره سلولی را ناشی از حضور یک لایه اسپورپولنین (sporopollenin) می دانند، در صورتی که به طور کلی پذیرفته شده است، که Chlorella vulgaris دارای یک دیواره سلولی تک لایه و فاقد اسپورپولنین است. اسپورپولنین یک کاروتنوئید پلیمریزه شده بسیار مقاوم است، که روی دیواره سلولی جلبک های Haematococcus pluvialis و Chlorella fusca یافت می شود.

خصوصیات سیتوپلاسم ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

سیتوپلاسم ماده ژل مانندی است، که در سد غشای سلولی محصور شده و از آب، پروتئین های محلول و مواد معدنی تشکیل شده است. سیتوپلاسم میزبان اندامک های داخلی Chlorella vulgaris مانند میتوکندری، یک هسته کوچک، واکوئل ها، یک کلروپلاست منفرد و جسم گلژی است.

خصوصیات میتوکندری ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

هر میتوکندری حاوی مواد ژنتیکی، سیستم تنفس و دارای یک غشای دو لایه است. غشای خارجی کل اندامک را احاطه کرده و از نسبت مساوی پروتئین و فسفولیپید تشکیل شده است. درحالی که، غشای داخلی از پروتئین های سه برابر بیشتر از فسفولیپیدها تشکیل شده است و فضای داخلی به نام ماتریکس را احاطه می کند، که حاوی اکثر پروتئین های میتوکندری است.

خصوصیات کلروپلاست ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

ریزجلبک Chlorella vulgaris دارای یک کلروپلاست منفرد با یک غشای دوتایی است، که از فسفولیپیدها تشکیل شده است. غشای خارجی نسبت به متابولیت ها و یون ها نفوذپذیر است، اما غشای داخلی عملکرد اختصاصی تری در انتقال پروتئین ها دارد. دانه های نشاسته، متشکل از آمیلوز و آمیلوپکتین، می توانند، در داخل کلروپلاست، به ویژه در شرایط رشد نامساعد تشکیل شوند.

پیرنوئید حاوی سطوح بالایی از ribulose-1,5-bisphosphate carbox- ylase oxygenase (RuBisCO) و مرکز تثبیت دی اکسید کربن است. کلروپلاست همچنین مجموعه ای از تیلاکوئیدها را ذخیره می کند، که رنگدانه غالب کلروفیل در آن ها سنتز می شود و رنگدانه های دیگری مانند لوتئین را می پوشاند. در طول تنش نیتروژن، گلبول های لیپیدی عمدتاً در سیتوپلاسم و کلروپلاست تجمع می یابند.

 تولید مثل ریزجلبک کلرلا ولگاریس:

ریزجلبک Chlorella vulgaris، یک سلول تولید مثلی غیر متحرک (اتوسپور) است، که به صورت غیرجنسی و سریع تولید مثل می کند. بنابراین، یک سلول از Chlorella vulgaris که در شرایط بهینه و به صورت اتوسپورولاسیون (autosporulation) که رایج‌ترین فرم تولیدمثل غیرجنسی در جلبک‌ها است، رشد می کند، می تواند تکثیر شده و به چهار سلول دختر با دیواره سلولی مجزا، در داخل سلول مادر با یک دیواره سلولی کلی، تشکیل می‌شوند. پس از بلوغ این سلول‌های تازه تشکیل شده، دیواره سلولی مادر پاره می‌شود و اجازه آزادسازی سلول‌های دختر را می‌دهد و بقایای باقی‌مانده سلول مادر به‌عنوان خوراک توسط سلول‌های دختر تازه تشکیل‌شده مصرف می‌شوند.

 منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032114002342