Einzellerpraktikum: Euglena und Amöbe

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1 Einzellerpraktikum: Euglena und Amöbe 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. Kn/Sy/Zö/Ws Seite

2 Ernährung und Verdauung 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 Kn/Sy/Zö/Ws Seite

3 Abb. 3: Amöbe im LM. 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 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. Kn/Sy/Zö/Ws Seite

4 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. 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. Kn/Sy/Zö/Ws Seite

5 Abb. 6: Comic, der Amöbenmann. Kn/Sy/Zö/Ws Seite

6 1.3. Dunkelfeldmikroskopie 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. Kn/Sy/Zö/Ws Seite

7 2. Ziele 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 Kn/Sy/Zö/Ws Seite