Einzellerpraktikum: Euglena und Amöbe - Kantonsschule Wil

Kantonsschule Wil
Einzellerpraktikum: Euglena und Amöbe
Biologiepraktikum: 3. Semester
Name Schule Klasse Datum
1. Theorie
1.1. Euglena
Abb. 1: Euglena ("Augentierchen") kommt in Tümpeln vor, die
reichlich organische Stoffe enthalten.
Körperbau
Im Lichtmikroskop erkennt man,
dass ihr Körper aus farblosem,
durchsichtigem Plasma besteht. In
das Grundplasma eingebettet ist
ein meist kugeliges Gebilde, der
Zellkern. Der grüne Farbstoff der
Zelle ist in linsenförmigen
Gebilden, den Chloroplasten,
enthalten Am Vorderende weist
Euglena eine körperlange Geissel
auf. Durch den Geisselschlag
bewegt sie sich mit dem
Vorderende voran und dreht sich
hierbei um ihre Längsachse. Die
Geissel hat ihren Ursprung
innerhalb der Zelle in einer basalen
Verdickung (Basalkörper). Eine
weitere Verdickung der langen
Geissel liegt im ampullenförmigen
Hohlraum, in dem sich noch eine
zweite, sehr kleine Geissel befindet.
Sie übernimmt eine wichtige
Aufgabe bei der Zellteilung.
Abb. 2: Augentierchen zum beschriften.
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Ernährung und Verdauung
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Nahrung, Energiebedarf, Wachstum. Im Licht sind die grünen Zellen nicht auf organische
Nahrungsstoffe angewiesen. Unter Ausnutzung des Lichts vermögen sie im Wasser gelöstes
Kohlenstoffdioxid in ihren Chloroplasten zu organischen Verbindungen umzusetzen (Fotosynthese).
Im Dunkeln nehmen Euglenen gelöste organische Stoffe sowie Bakterien und andere kleine feste
Teilchen aus der Umgebung als Nahrung auf. Die organischen Stoffe, die Euglena als Nahrung
aufnimmt, sind anders zusammengesetzt als ihre eigenen Körperstoffe. Sie können deshalb nicht
unmittelbar als Plasmabestandteile verwendet werden, sondern müssen zunächst durch den
Verdauungsvorgang in kleinere, lösliche Verbindungen zerlegt und dann noch weiter umgebaut
werden. Ernährt sich Euglena durch Fotosynthese, so werden die von der Zelle benötigten
Bestandteile direkt hergestellt. Euglena kann sich im Licht wie eine grüne Pflanze ernähren. Sie kann
aber auch wie ein Tier organische Stoffe aufnehmen und lebt bei dauerndem Lichtausschluss unter
Verlust des Chlorophylls weiter, wenn sie hinreichend organische Stoffe als Nahrung vorfindet.
Euglena ist ein Organismus, der Eigenschaften von Pflanze und Tier aufweist. Der Aufbau
körpereigener Substanz durch Ernährung und Stoffwechsel vermehrt die Masse der Euglena-Zelle,
d. h., sie wächst. Für ihre Lebenstätigkeit benötigt Euglena Energie. Diese erhält sie dadurch, dass
sie einen Teil der verdauten Nahrung bzw. der Fotosyntheseprodukte unter Aufnahme von
Sauerstoff stufenweise oxidiert. Man bezeichnet solche Vorgänge als Zellatmung.
Beim Abbau von Nahrungsstoffen entstehen Substanzen, die für Euglena nicht weiter verwertbar
oder - wie Ammoniak - giftig sind; sie werden ausgeschieden. Ein Teil der gelösten Abbaustoffe tritt
durch die Zelloberfläche hindurch nach aussen. Ein anderer Teil wird aus dem Körper durch ein
pulsierendes Bläschen (pulsierende Vakuole) entfernt, das sich regelmässig mit Flüssigkeit füllt, die
nach aussen abgegeben wird.
Reizbarkeit
Berührt man mit der Spitze eines Glasstäbchens das Vorderende einer umherschwimmenden
Euglena, so verändert sie sehr rasch ihre Bewegungsrichtung durch eine Änderung des
Geisselschlages. Auf diese Weise wird ein Hindernis umgangen. Bei gleichmässiger, einseitiger
Lichteinstrahlung von nicht zu hoher Intensität schwimmen Euglenen auf die Lichtquelle zu und
halten sich im hellsten Bereich auf. Die Aufnahme von Berührungsreizen erfolgt bei Euglena an der
ganzen Oberfläche; ein Lichtreiz wird hingegen nur an einer Stelle, der lichtempfindlichen
Geisselverdickung, im Ampullenhohlraum aufgenommen. Dieses Gebilde ist der Fotorezeptor.
Ausserdem ist noch der rot gefärbte, so genannte Augenfleck (Stigma) beteiligt. Bei seitlichem
Lichteinfall beschattet der Augenfleck den Fotorezeptor. Die Euglena dreht sich dann so lange, bis
die Beschattung aufhört und das Licht von vorn kommt. Sie reagiert also auf die Richtung des
auffallenden Lichts. Euglena vermag demnach Änderungen ihrer Umwelt wahrzunehmen, soweit
diese als Reize auf sie einwirken. Sie kann auch zwischen verschiedenartigen Reizen unterscheiden
und sie an anderer als der gereizten Stelle beantworten. Euglena ist "reizbar", wobei man unter
Reizbarkeit die Fähigkeit versteht, auf Einwirkungen aus der Umwelt (oder Veränderungen im
Organismus) zu reagieren.
Fortpflanzung
Keine Euglena kann über eine arttypische Grösse hinauswachsen; ist diese erreicht, teilt sich die
Euglena-Zelle. Die Geissel wird abgebaut, anschliessend teilt sich der Kern in zwei gleich grosse
Tochterkerne. Dann schnürt sich die Zelle längs durch, sodass zwei neue, selbständige Euglena-
Zellen entstehen. Sie bilden wieder Geisseln aus und wachsen heran. Bei dieser Vermehrung geht
der Mutterorganismus restlos in den beiden Tochter-Euglenen auf. Wenn sie nicht durch äussere
Einflüsse umkommt, stirbt Euglena nicht, sondern lebt in den Tochterorganismen weiter.
Manche Euglenen vermehren sich gelegentlich auch auf andere Weise. Zwei Euglena-Zellen und ihre
Kerne verschmelzen miteinander. Anschliessend teilt sich diese Zelle und ihr Kern mehrmals, sodass
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Abb. 3: Amöbe im LM.
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mindestens vier Nachkommen entstehen. Diese "geschlechtliche" Fortpflanzung erfordert das
Vorkommen von wenigstens zwei Euglena-Individuen der gleichen Art im Lebensraum. Tatsächlich
treten Lebewesen selten einzeln, sondern meist zu mehreren oder in grosser Zahl auf. Alle
Individuen einer Art in einem bestimmten Lebensraum bilden zusammen eine Population.
1.2. Wechseltierchen oder Amöben
Wechseltierchen oder Amöben. kommen im Süsswasser häufig vor.
Sie halten sich im Schlamm stehender Gewässer auf, auch zwischen
Algen oder in Flüssigkeiten, die faulende Stoffe enthalten. Deshalb
finden wir sie in Heuaufgüssen (Heu mit Wasser übergiessen und
einige Tage stehen lassen). Es gibt mehrere Amöbenarten. Die
grösste erreicht einen Durchmesser von 3mm, die anderen bleiben
jedoch unter der Grösse von 1mm.
Körperbau
Der Körper der Amöben ist einfach
gebaut. Er besteht im Wesentlichen
aus einem Plasmaklümpchen
(Eiweiss) und einem Zellkern. Der
innere Teil des Plasmas, das
Innenplasma, ist körnig und trüb.
Aussen wird es von dem helleren
Aussenplasma umgeben. Im
Innenplasma findet sich ein
Bläschen. das Flüssigkeit aufnimmt
und sich dabei vergrössert. Dann
platzt es und gibt seinen Inhalt ans
umgebende Wasser ab. Da sich
dieser Vorgang wiederholt, nennt
man dieses Bläschen pulsierendes
Bläschen. Die Amöben haben keine
bestimmte Gestalt, weil ihnen eine
feste Körperhülle fehlt. Auf ihr
dauernd wechselndes Aussehen
bezieht sich der deutsche Name
Wechseltierchen. Der Körper dieser
Tierchen entspricht, einer einzigen
Zelle, sie sind Einzeller. Es handelt
sich um Verwandte der Geisselträger,
welche ihre Geissel verloren
haben.
Abb. 4: Amöbe zum Beschriften.
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Fortbewegung
Bei der Fortbewegung (Abbildung rechts) fliesst das Plasma der
Zelle in einer Richtung. Dabei quellen formveränderliche Fortsätze
vor, die Scheinfüsschen. Je nach Art sind sie plump und lappig oder
lang und fingerförmig. Einige Arten strecken nur ein Scheinfüsschen
aus, andere mehrere. Energie für die Fortbewegung (und andere
Lebensvorgänge) wird durch Abbau von Nahrung gewonnen.
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Reizbarkeit
Wechseltierchen beantworten Berührungsreize und starke
Lichtreize. Bei ihnen ist das ganze Plasma reizempfindlich. Die
Reizbeantwortung besteht in einer Bewegung auf den Reizort zu
oder von ihm weg.
Abb. 5: Amöbe in der Fortbewegung.
Fortpflanzung
Amöben pflanzen sich durch Zellteilung fort dabei teilt sich zuerst der Zellkern in 2 Teile, dann
schnürt sich das Plasma durch. Das eine Tochtertier bildet ein neues pulsierendes Bläschen. Durch
Wachstum nach der Zellteilung erreichen, beide Tochtertiere die Grösse des Muttertiers. Amöben
haben die Fähigkeit, sich abzukugeln und sich mit einer Hülle zu umgeben. Sie sind dann gegen
Trockenheit unempfindlich und können daher in eingekapseltem Zustand sowohl das Austrocknen
ihrer Wohngewässer überstehen, als auch vom Wind verweht werden.
Merkmale des Lebens
Obwohl Amöben nur aus einer einzigen Zelle bestehen, treten bei ihnen alle Lebenserscheinungen
auf, die wir bei den vielzelligen Tieren kennen gelernt haben. Es sind dies: Fortbewegung,
Stoffwechsel, (Verdauung, Ausscheidung, Atmung), Reizbarkeit und Fortpflanzung. Allerdings ist
der Körper der Vielzeller viel leistungsfähiger, weil dort verschiedene Zellarten auf bestimmte
Aufgaben spezialisiert sind.
Ernährung und Verdauung
Amöben fressen Einzeller, Algen, Krebschen und andere Kleinlebewesen. Sie umfliessen ihre
Nahrung und nehmen sie so in ihr Plasma auf, wo sie von einem Nahrungsbläschen umschlossen
wird. In dieses Bläschen gibt das Plasma Verdauungsstoffe ab, die den verdaulichen Teil der Nahrung
zerlegen. Zerlegte und gelöste Nahrung wird vom Plasma aufgesaugt. Da Nahrungsbläschen im
Plasma wandern, können alle Teile des Zellkörpers mit Nahrung versorgt werden. Nach beendeter
Verdauung platzt das Nahrungsbläschen nach aussen auf und scheidet das Unverdauliche aus.
Sauerstoff für die Verbrennung der Nährstoffe nehmen Amöben mit der ganzen Körperoberfläche
auf. Diese gibt auch Kohlendioxid ab. Im Körper entstehende Abfallstoffe werden in Wasser gelöst
und im pulsierenden Bläschen gesammelt, das sie beim Platzen nach aussen entleert.
Symbionten und Parasiten
Im Dickdarm des Menschen lebt eine harmlose Amöbe, die dort hausende Bakterien frisst. Eine in
den Tropen vorkommende, darmbewohnende Amöbe ruft jedoch eine schwere Erkrankung, die
Amöbenruhr, hervor. Die Amöbe dringt in die Darmwand ein und verursacht die Bildung von
Geschwüren. Das Tier ernährt sich von Bestandteilen der Darmwand.
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Abb. 6: Comic, der Amöbenmann.
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1.3. Dunkelfeldmikroskopie
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Bei der Dunkelfeldmikroskopie wird das von der
Lichtquelle des Mikroskops kommende Licht am
Objektiv vorbei geleitet. Nur Licht, das durch die
Präparate im Strahlengang gestreut wird
gelangt in das Objektiv und erzeugt dort ein Bild
mit hellen Strukturen auf dunklem Untergrund.
Die Randstrukturen werden betont. In diesem
Bild sind damit allerdings fast immer nur die
äusseren Konturen der Objekte im Präparat,
jedoch keine oder nur wenig innere Strukturen
wie zum Beispiel zelluläre Bestandteile
erkennbar.
Abb.7: Vergleich der Lichtstrahlen von Breitfeld und
Dunkelfeld.
Normale Durchlichtmikroskope können mit Hilfe einer Ringblende für
Dunkelfelduntersuchungen genutzt werden. Diese Blende (1) weist einen
lichtdurchlässigen Ring auf und fokussiert damit das Licht der Lichtquelle
zusammen mit einem normalen Kondensor (2) in Form eines Kegelmantels.
Vom Objekttisch (3) mit dem Objektträger (4) ausgehend verläuft das Licht
somit am Objektiv (6) vorbei. Das von den Strukturen im Präparat gebeugte
Licht (5) gelangt in das Objektiv.
Abb.8: Strahlengang
Dunkelfeld.
Eine solche Ringblende kann je nach Bedarf in den Strahlengang vom
Kondensor des Mikroskops Leica DME gebracht werden. Es muss dabei
darauf geachtet werden, dass der Schieber sauber einrastet. Die
Kondensorblende muss vollständig geöffnet werden.
Abb.9: Ringblende für
Kondensor.
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2. Ziele
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I
II
III
Mikroskopisches Zeichnen üben
Euglena und Amöben kennen lernen
Dunkelfeldmikroskopie anwenden können
3. Material
3.1. Beobachtungen an Euglena
- Euglena
- Mikroskop
- Mikroskopierbesteck
- Petrischale mit Abdeckung
- Lichtquelle und Schablone
3.2. Beobachtungen an Amöben
- Amöben
- Mikroskop
- Mikroskopierbesteck
- Paramäcien als Nahrung für die Amöben
4. Arbeit
4.1. Beobachtungen an Euglena
a) Körperform und Fortbewegung. Betrachte einen Tropfen «Euglenen-Wasser» unter dem Mikroskop bei
400-facher Vergrösserung. Beobachte und skizziere die Körperform und die sichtbaren Organellen. Wo ist
vorne, wo hinten? Wie bewegen sich die Euglenen? Wie verhalten sich die Euglenen, wenn sie auf ein
Hindernis treffen?
b) Phototaxis. Halte fest, was du bei dem vorbereiteten, abgedeckten Glas mit «Euglenen-Wasser» siehst.
Zeichne ein Schema, das erklärt, wie sich die Euglenen nach dem Licht ausrichten können. In welchem
Zusammenhang steht, dass der Augenfleck direkt bei den Geisseln liegt?
4.2. Beobachtungen an Amöben
a) Körperform und Fortbewegung. Betrachte einen Tropfen «Amöben-Wasser» unter dem Mikroskop.
Zeichne den Umriss einer kriechenden Amöbe bei 100-facher Vergrösserung. Wiederhole dies 5-7-mal im
Abstand von 2 Minuten. Zeichne eine dieser Skizzen ausführlicher bei 400-facher Vergrösserung, indem du
Ekto- und Endoplasma einträgst. Versuche die Fortbewegungsgeschwindigkeit abzuschätzen. Betrachte die
Amöbe im Dunkelfeld. Ergänze deine Zeichnung mit den neuen Erkenntnissen.
b) Nahrungsaufnahme bei der Fütterung mit Pantoffeltierchen. Amöben, die 3-5 Tage gehungert haben,
werden auf einen Objektträger gebracht und ein Tropfen «Pantoffeltierchen-Wasser» dazugegeben.
Beschreibe, was passiert, wenn die Amöben auf die Pantoffeltierchen treffen.
5. Resultate
6. Auswertung
7. Interpretation
8. Zusammenfassung
9. Quellen
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