Glony i ich substancje zapasowe, ze szczególnym uwzględnieniem brunatnic.

Glony nie są jednostką taksonomiczną, ale grupą morfologiczno-ekologiczną, obejmującą organizmy samożywne, żyjące w wodzie lub w środowisku wilgotnym. Do glonów zalicza się następujące gromady:

Chryzofity

Eugleniny

Kryptofity

Chloromonady

Tobołki

Zielenice

Ramienice

Brunatnice

Krasnorosty

Glaukofity

Jako, że pochodzą od różnych przodków mogą mieć różną formę życiową (od jednokomórkowego planktonu, po wielometrowe plechy) oraz wykształciły różne przystosowania do życia w różnych środowiskach i głębokościach zbiornika wodnego. Wspólnymi cechami wszystkich glonów jest: wodne środowisko życia, celulozowa ściana komórkowa (niekiedy wzbogacona pektynami lub inkrustowana krzemionką lub węglanem wapnia) oraz samożywność (głównym barwnikiem asymilacyjnym występującym u wszystkich jest chlorofil a, który może być maskowany przez inne barwniki, które wykazują bardzo dużą różnorodność, w zależności od grupy roślin). To, jakie barwniki zawierają glony uzależnione jest od tego, na jakiej głębokości w zbiorniku wodnym żyją, ze względu na to, że wraz z głębokością zmienia się długość docierającego tam światła. Najpłycej żyją zielenice, niżej brunatnice, a najgłębiej krasnorosty.

Krótka charakterystyka wybranych gromad glonów:

Chryzofity, inaczej glony złociste, należą tu m.in. okrzemki. Barwniki to: chlorofil a, żółte i brunatne barwniki karotenoidowe. Substancje zapasowe to: tłuszcze, chryzolaminaryna (wielocukier), wolutyna. Charakterystyczny jest brak skrobi jako substancji zapasowej, co często służy do odróżniania ich od innych, morfologicznie podobnych glonów. Często ściana komórkowa inkrustowana związkami krzemu i dość często zbudowana z dwóch części. W większości są to organizmy jednokomórkowe samożywne i rozmnażające się głownie wegetatywnie przez podział komórki. Żyją w wodach słonych i słodkich; należą tu: różnowiciowce, złotowiciowce i okrzemki.

Zielenice, zawierają barwniki asymilacyjne bardzo zbliżone do zielonych barwników roślin lądowych, są to: chlorofil a, b, beta-karoten, ksantofil. Ich ściana komórkowa zbudowana z celulozy lub hemicelulozy. Jako materiał zapasowy występuje skrobia (brak jej tylko u nielicznych przedstawicieli, które wtórnie przeszły na saprofityczny typ odżywiania). Rozmnażają się wegetatywnie przez podział komórki, poprzez zarodniki lub pływki (stadia ruchliwe opatrzone zazwyczaj dwiema wiciami), natomiast płciowo przez izogamię u prymitywnych, anizogamię i oogamię u bardziej zaawansowanych. Występuje regularna przemiana pokoleń.

Krasnorosty mogą być jednokomórkowe lub plechowate, nigdy nie osiągają tak dużych rozmiarów jak brunatnice. Przeważnie mają formę nitkowatą lub plechowatą, niekiedy o skomplikowanej strukturze, ale występują także formy jednokomórkowe Barwniki to: chlorofil a (całkowity brak chlorofilu b), fikoerytryna (czerwona), fikocyjanina (niebieska) oraz barwniki karotenoidowe (maskują one zielony kolor chlorofilu). Przeważająca fikoerytryna nadaje glonom charakterystyczny czerwony, brunatny lub fioletowy kolor, od czego pochodzi nazwa całej gromady. Materiał zapasowy to skrobia krasnorostowa i tłuszcze. Komórki otoczone są dwuwarstwową ścianą zbudowaną z celulozy i pektyn. W całym cyklu życiowym brak stadium wiciowca, rozmnażanie płciowe polega na anizogamii, obecna jest także przemiana pokoleń.

Brunatnice ich substancje zapasowe i inne związki chemiczne z nich pozyskiwane i wykorzystywane przez człowieka zostaną omówione poniżej.

Brunatnice posiadają najwyższy stopień organizacji plechy, a ich ściana komórkowa zbudowana z warstwy celulozowej i pektynowej (zewnętrzna, zawierająca zazwyczaj dużą ilość kwasu alginowego, który jest charakterystyczny tylko i wyłącznie dla tej gromady). Barwniki asymilacyjne to: chlorofil a i c (całkowity brak chlorofilu b), fukoksantyna i szereg innych brunatnych barwników, maskujących zielony kolor chlorofilu. Substancjami zapasowymi są: laminarna, chryzolaminaryna (wielocukry) tłuszcze i mannitan (pochodna alkoholu mannitolu). Rozmnażanie wegetatywne przez pływki lub aplanospory; rozmnażanie płciowe: izogamia, anizogamia lub oogamia. Regularna przemiana pokoleń występuje u większości brunatnic.

Materiały zapasowe u roślin, to takie substancje chemiczne, które pełnią funkcję źródła energii lub funkcję budulcową, także podczas niekorzystnych dla rośliny warunków zewnętrznych, kiedy nie może ona przeprowadzać procesu fotosyntezy w swoim naturalnym rytmie. Są przechowywane na ogół w specjalnie do tego przystosowanych tkankach, a powstają one z produktów fotosyntezy (lub są to nieprzekształcone produkty fotosyntezy), które nie zostały wykorzystane na bieżące potrzeby metabolizmu. Najważniejsze produkty zapasowe to: monosacharydy (glukoza), oligosacharydy (sacharoza), polisacharydy (skrobia, celuloza, bardzo powszechne u roślin wyższych), glikogen (obecny u grzybów i bakterii, a ponadto jest podstawowym materiałem zapasowym zwierząt), białka oraz tłuszcze (obecne w nasionach roślin oleistych np. słonecznika, rzepaku).

Brunatnice, jako jedne z najwyżej uorganizowanych glonów posiadają także wiele innych cech charakterystycznych. Gromadzą one substancje zapasowe, które wykorzystywane są powszechnie przez człowieka. Substancjami zawartymi w brunatnicach są:

- kwas alginowy

- mannitan

- wielocukry (laminarna, chryzolaminaryna, brak skrobi)

- związki jodu

Najszerszym zastosowaniem cieszy się kwas alginowy (polisacharyd, w którego skład wchodzi głownie kwas mannurowy), który wykorzystywany jest w wielu gałęziach przemysłu. Służy on do impregnacji np. tkanin, używany jest w przemyśle papierniczym, spożywczym (spożywany działa ochronnie na żołądek w czasie trawienia innych pokarmów i chroni organizm przez niektórymi substancjami), fotograficznym, kosmetycznym itd.

Związki jodu i witaminy otrzymywane z brunatnic wykorzystywane są w przemyśle farmaceutycznym, medycynie i przemyśle kosmetycznym.

Mannitan jest polimerem alkoholu mannitolu.

Laminaryna jest wielocukrem (rozgałęzionym), zbudowanym z reszt glukozy.

Dzięki zawartości między innymi tych substancji glony znalazły szerokie zastosowanie także w przemyśle spożywczym; spożywane są jako wartościowy pokarm (głównie ze względu na zawartość białek i bogactwa mikroelementów) w krajach Dalekiego Wschodu. Jest także z tego powodu stosowany jako nawóz, czy jako dodatek do paszy dla zwierząt.