Arbeitsblatt: Zellen Dossier

NMM 7. Sek Biologie Zellen – Die Grundbausteine des Lebens Dossier 1 Die Wasserpest Wasserpest ist eine Wasserpflanze, die ursprünglich aus Nordamerika stammt. Bei uns kommt sie in Tümpeln oder langsam fliessenden Gewässern vor. Weil sie sehr pflegeleicht ist und guten Sauerstoffvorrat liefert, ist sie eine beliebte Aquarienpflanze. Sie wird Wasserpest genannt, weil sie sich so schnell wächst und sich deshalb auch sehr schnell ausbreitet. a) Betrachte die Wasserpest mit den Augen. Mache in den Kreis eine Skizze und beschreibe die Pflanze äusserlich. b) Betrachte die Wasserpest unter einer Lupe. Mache in den Kreis eine Skizze und beschreibe, was du siehst. M. Allemann 1 NMM 7. Sek Biologie c) Betrachte die Wasserpest mit dem Binokular. Mache in den Kreis eine Skizze und beschreibe, was du siehst. d) Betrachte die Wasserpest unter einem Mikroskop. Mache in den Kreis eine Skizze und beschreibe, was du siehst. M. Allemann 2 NMM 7. Sek Biologie 2 Das Mikroskop Weil Zellen so klein sind, müssen Mittel beigezogen werden, damit diese für das menschliche Auge sichtbar werden. Dies geschieht mithilfe eines Lichtmikroskops. Aufgabe: Beschrifte die untere Darstellung mit den untenstehenden Begriffen. Nutze dazu die Infokästen auf der Rückseite, die die Funktionen die einzelnen Bestandteile beschreiben. Hilfen: Echtes Mikroskop Okular – Mikroskop-Fuss – Feinbetrieb – Objekthalter – Tubus – Objektive – Stativ – Lichtquelle – Objektträger – Kondensor – Grobbetrieb – Revolverkopf Objekttisch M. Allemann 3 NMM 7. Sek Biologie Die Funktionen der Bestandteile des Mikroskops: Der Mikroskop-Fuss sorgt für Stabilität und ist meist relativ schwer. Das Stativ ist fest am Mikroskop-Fuss befestigt und trägt die wichtigen Bestandteile des Mikroskops. Der Objekttisch ist meist höhenverstellbar. Der Grobbetrieb und der Feinbetrieb sind Stellschrauben, durch die sich der Objekttisch hoch und runter bewegen lässt. Dadurch kann das Bild scharfgestellt werden. Der Kondensor wirkt wie eine Blende. Das heisst, dass man mit diesem Bestandteil den Lichteinfall regulieren kann. Auf dem Objekttisch wird der Objektträger mit zwei Objekthaltern befestigt. Am oberen Ende ist ein sogenannter Revolverkopf angebracht, der mehre Objektive mit unterschiedlichen Vergrösserungsstufen trägt. Durch Drehen des Revolverkopfes, können die Objektive ausgetauscht werden. Die Objektive dienen zur Vergrösserung des Bildes. Bei einem Mikroskop gibt es dabei verschiedene Objektive, die verschiedene Vergrösserungen bieten. Am oberen Ende des Stativs befindet sich der Tubus, der eine angenehme Körperhaltung beim Betrachten ermöglicht. Auf dem Tubus befindet sich das Okular, eine Linse, die das vergrösserte Bild darstellt. Der Blick ins Okular zeigt die vergrösserte Darstellung des Präparats. M. Allemann Durch die Lichtquelle wird Licht durch den Kondensor und auf den Objektträger gerichtet, damit das Bild besser sichtbar wird. 4 NMM 7. Sek Biologie 3 Vom Grossen zum Kleinen Aufgabe: Ordne die folgenden Begriffe der untenstehenden Darstellung zu, in welchem der Weg vom Ganzen, dem Menschen, bis hin zu den kleinsten Teilchen aufgezeigt wird. Gewebe – Organismus – Zellen – Moleküle – Organsystem – Atome – Organ – Zellorganellen (z.B. Mensch) (z.B. Atmungssystem) (z.B. Zellkern) (verschiedene Zelltypen) (z.B. DNA) M. Allemann (z.B. Lunge) (z.B. Lungenbläschen) (z.B. Stickstoff) 5 NMM 7. Sek Biologie 4 Bestandteile einer Zelle Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Die Zellen von Pflanzen und Tieren unterscheiden sich aber in ihrem Grundaufbau etwas anders. Auftrag: Lies Doppelseite «Pflanzenzelle und Tierzelle» durch. Beschrifte mit Hilfe des Textes die Abbildungen und fülle die Tabelle aus. Die Pflanzenzelle: Zellwand Chloroplasten Tüpfel Vakuole Zellmembran Golgi-Apparat Zellplasma Endoplasmatisches Retikulum Mitochondrium Zellkern Die Tierzelle: Mitochondrien Golgi-Apparat Endoplasmatisches Retikulum Zellmembran Zellplasma Zellkern M. Allemann 6 NMM 7. Sek Fachbegriff Funktion Biologie in Tierzelle enthalten in Pflanzenzelle enthalten Zellwand Tüpfel Zellmembran Zellkern Mitochondrien Chloroplasten Vakuole Endoplasmatisches Retikulum (ER) Golgi-Apparat M. Allemann 7 NMM 5 7. Sek Biologie Heuaufguss Während Pflanzen, Tiere und somit auch wir Menschen sogenannte Vielzeller sind, weil wir aus mehreren Zellen bestehen, gibt es auch Lebewesen, die aus nur einer einzigen Zelle bestehen. Diese können sich unter anderem sowohl bewegen als auch Nahrung aufnehmen. Gibt man Heu in ein Glas, giesst Regenwasser oder Wasser aus einem Tümpel darüber und lässt man das Ganze einige Tage zugedeckt stehen, lassen sich viele verschiedene kleine «Tierchen» entdecken, die man unter dem Mikroskop beobachten kann. Auftrag: Entnimm mit der Pipette einen Wassertropfen aus dem Heuaufguss und untersuche ihn unter dem Mikroskop. Kannst du einer der folgenden Einzeller unter dem Mikroskop entdecken? Nasentierchen Amöbe Augentierchen Pantoffeltierchen Flussgeisseltierchen Heutierchen Glockentierchen Trompetentierchen Waffentierchen Tonnentierchen M. Allemann 8 NMM 6 7. Sek Biologie Das Pantoffeltierchen a) Suche nach einem Pantoffeltierchen und betrachte seinen Bau und seinen inneren Aufbau. Mache eine Skizze: b) Wie bewegt sich das Pantoffeltierchen fort? c) Hier siehst du ein beschriftetes Pantoffeltierchen. Lies die Infoboxen auf der nächsten Seite und halte im darauffolgenden Steckbrief zu jedem Thema stichwortartig das fest, was du als wichtig empfindest. M. Allemann 9 NMM 7. Sek Biologie Lebensraum Fortbewegung Das Pantoffeltierchen lebt hauptsächlich im Wasser und bevorzugt stark verschmutzte Gewässer. So beispielsweise in Tümpeln, Teichen, Seen, Flüssen oder Pfützen. Das Pantoffeltierchen wird aussen von vielen (etwa 10.000) Wimpern (Cilien) umgeben, die der Fortbewegung dienen. Durch rhythmischen Schlag der Wimpern bewegt sich die Zelle ca. 1 mm pro Sekunde voran. Besonderheiten Im Gegensatz zu vielen anderen Einzellern besitzt das Pantoffeltierchen zwei Zellkerne, nämlich einen Grosskern und einen Kleinkern. Der Grosskern steuert seinerseits die Lebensvorgänge in der Zelle, während der Kleinkern bei der Vermehrung für die Weitergabe der Erbsubstanz zuständig ist. Zwei pulsierende Vakuolen dienen dem Pantoffeltierchen zur Wasserausscheidung. Die pulsierenden Bläschen sammeln dabei Wasser, das ins Zellinnere eingedrungen ist, in einer Sammelblase und pumpen es aus der Zelle wieder heraus. Sie sind somit für die Entfernung von überschüssigem Wasser aus der Zelle verantwortlich. Nahrung Fortpflanzung Das Pantoffeltierchen ernährt sich vorwiegend von Bakterien, die es durch Wimpernschläge zum Mundfeld befördert und zum Zellmund weitergeleitet werden. Dort werden sie weiter zu Nahrungsvakuolen transportiert, wo sie verdaut werden. Die unverdaulichen Substanzen werden über den Zellafter ausgeschieden. Pantoffeltierchen kann sich ungeschlechtlich teilen, indem es sich wortwörtlich teilt, sodass zwei identische kleine Pantoffeltierchen entstehen, die wieder heranwachsen. Gelegentlich kommt es aber auch zu geschlechtlichen Vorgängen, bei denen die Pantoffeltierchen mit anderen Individuen der gleichen Art Zellkerne austauschen. Nach der Trennung besitzt jede Zelle Kernmaterial der anderen. Lebensraum: Fortbewegung: M. Allemann 10 NMM 7. Sek Biologie Besonderheiten: Nahrung: Fortpflanzung: M. Allemann 11 NMM 7. Sek Biologie 7 Zellteilung Mitose Einmal kurz nicht aufgepasst, das Messer rutscht ab und man verletzt sich. Nach wenigen Tagen ist die Wunde wieder vollständig verschlossen. Neue Zellen haben sich gebildet und das zerstörte Gewebe ersetzt. Doch nicht nur bei Verletzungen, auch zum Wachstum benötigt ein Organismus neue Zellen. Ausserdem ersetzt der Körper ständig abgestorbene Zellen. Dabei gehen alle neuen Zellen durch Zellteilungen aus vorhandenen Zellen hervor. a) Bei der Zellteilung übernimmt die DNA in der jeweiligen Zelle eine grosse Bedeutung. Deshalb ist es wichtig, sich einige Begriffe hierzu zu merken: Einige Fakten: M. Allemann 12 NMM 7. Sek Biologie b) Lese den Text auf der nächsten Seite, in dem der Ablauf der Mitose beschreiben wird. Halte in der Tabelle fest, was in den jeweiligen Phasen der Mitose geschieht. Betrachte zudem immer die untere Darstellung, um dir einen bildlichen Überblick über die Mitose zu schaffen. Eine Zellteilung findet erst statt, wenn die Zelle ein bestimmtes Alter erreicht hat. Die Zeit, in der die Zelle wächst und arbeitet, nennt man Interphase. Die Interphase bezeichnet auch die Zeit zwischen zwei Zellteilungen. Nachdem eine Teilung abgeschlossen ist, muss sich die Zelle nämlich erst wieder wachsen und sich vorbereiten, bevor eine weitere Teilung eintreten kann. Genau diese Vorbereitungszeit ist die Interphase. Eine Vorbereitung liegt auch darin, die DNA (zum Chromatid verarbeitet), die im Zellkern der Zelle gelagert ist, zu verdoppeln. Bei der Zellteilung entstehen nämlich zwei identische Zellen, die genau gleich aufgebaut sind wie die «Mutterzelle», aus der sie entstanden sind. Deshalb muss die DNA verdoppelt werden, damit sie gleich auf beide «Tochterzellen» aufgeteilt werden können. Nun ist die Zelle bereit zur Zellteilung. Die erste Phase der eigentlichen Zellteilung, der Mitose, ist die Prophase. Da es sich bei den Chromatiden um unglaublich lange Fäden handelt und es sich somit ein grosses Durcheinander im Zellkern befindet, werden in der Prophase die Chromatin-Fäden sortiert und aufgefädelt. Die doppelten Paare (wegen der Verdoppelung während der Interphase) finden sich jeweils und schliessen sich zusammen. Somit entsteht das Chromosom, bei dem die zwei Chromatiden am Centromer zusammengehalten werden. In der Prophase löst sich zudem die Hülle des Zellkerns, die Kernhülle, M. Allemann 13 NMM 7. Sek Biologie langsam auf, damit die Chromosomen frei liegen. Zudem bilden sich der sogenannte Spindelapparat. Dieser dient in der späteren Phase dazu, dass die einzelnen Chromatiden gleichmässig auf die Tochterzellen aufgebaut werden. Als nächstes folgt die Metaphase, bei der sich alle Chromosomen in der Mitte, der Äquatorialebene der Zelle, anordnen. Der Spindelapparat bildet seine Spindelfasern aus, die sich jeweils ein Chromatid greifen. In der Anaphase werden die Chromosomen am Centromer getrennt, sodass wieder einzelne Chromatiden vorliegen. Die Spindelfasern ziehen jeweils ein Chromatid in Richtung eines Pols der Zelle. So sind die einzelnen Chromatiden Paare gerecht aufgeteilt, wodurch sich nun an jedem Pol der Zelle das vollständige Erbmaterial befindet. Den Abschluss der Kernteilung bildet die Telophase. Der Spindelapparat löst sich auf und es bildet sich auf der Äquatorialebene eine neue Zellmembran, sodass die beiden Pole klar voneinander getrennt sind. Zudem bildet sich um die Chromatiden jeweils wieder eine Kernhülle, woraufhin sich die Chromatiden allmählich wieder entspiralisieren. Die beiden Tochterzellen trennen sich nun vollständig voneinander. Die Zellteilung ist nun abgeschlossen. Es sind zwei neue Zellen entstanden. Beide besitzen gleich viele Chromatiden, also genau dieselbe Erbinformation wie die Ausgangszelle, aus der sie entstanden sind. Jetzt geht die Zelle wieder in die Interphase über und der Zyklus beginnt erneut. Phase Geschehen Zeichnung Interphase Prophase M. Allemann 14 NMM 7. Sek Biologie Metaphase Anaphase Telophase c) Beantworte die nachstehenden Fragen. Wieso müssen sich Zellen teilen? Was sind «Mutter» und «Tochterzellen»? M. Allemann 15 NMM 7. Sek Biologie Wieso kann sich die Zelle nicht gleich wieder teilen, sobald die Telophase abgeschlossen ist? Wieso muss die DNA bzw. die Chromatiden in der Interphase verdoppelt werden? M. Allemann 16