Pantoffeldiertjes

Inleiding Dit verslag is gemaakt als opdracht voor het vak Biologie. Praktische opdracht nummer vijf was een opdracht waarbij jezelf een proefje moest verzinnen. Dit proefje moest je dan vervolgens uitvoeren en daaropvolgend een verslag van maken. En dit is dan het resultaat. Dit verslag zal gaan over Pantoffeldiertjes, of te wel Paramecium sp. Wij wilden de klopfrequentie van de kloppende vacuole bij verschillende osmotische waarden onderzoeken. Aangezien er zich een aantal problemen voor deden is dit onderzoek wat uitgebreid. Wij hebben namelijk ook het gedrag van het pantoffeldiertje bestudeerd en naar de vorm van het diertje gekeken en deze vergeleken met gevonden plaatjes op internet. En tot slot zijn er nog twee verschillende kweekmethoden met elkaar vergeleken. Wij vonden het een leuke opdracht om te doen en zijn verschillende dingen te weten gekomen. Niet alleen over pantoffeldiertjes, maar ook over wetenschappelijk onderzoek in het algemeen. Zo weten we nu dat levende organismen niet altijd doen wat jij graag zou willen dat ze deden. En je vervolgens ook soms niet de gewenste resultaten krijgt. Al met al is er veel tijd en moeite in gaan zitten en wij hopen dan ook dat dit verslag u zal behagen en dat u het met plezier zult lezen. Onderzoeksvraag: Hoe verandert de klopfrequentie van de kloppende vacuole als het pantoffeldiertje in milieus met verschillende osmotische waarden wordt gebracht?
Hypothese: Wij vermoeden dat de klopfrequentie van de kloppende vacuole van een pantoffeldiertje stijgt als hij in een milieu wordt gebracht waar een lagere osmotische waarde, dus waar de concentratie opgeloste stoffen lager is, geldt dan in zijn interne milieu. En hoe lager die waarde is des te hoger is de klopfrequentie. Opzet onderzoek: Werkwijze voor het kweken van Pantoffeldiertjes
Om het onderzoek uit te voeren heb je in eerste plaats pantoffeldiertjes nodig. Deze kun je zelf kweken. Wij hebben twee verschillende kweek methoden gebruikt. Kweekmethode 1 • Neem een maatcilinder en vul deze met hooi. • Schenk hierbij sloot water zodat het hooi helemaal onder staat. • Deze kweek moet je ongeveer een week laten staan en dan komen de pantoffeldiertjes vanzelf. Zet de kweek niet in het volle zonlicht, want dat remt de groei. Kweekmethode 2 • Neem wederom een maatcilinder en vul deze tot de helft met hooi. • Schenk hierbij slootwater zodat het hooi helemaal onderstaat. • Pak een prop watten en maak deze vocht met gedestilleerd water. • Schuif de prop watten voorzichtig in de maatcilinder tot dat de onderkant de kweekvloeistof raakt. • Schenk op de prop watten een laag gedestilleerd water van ongeveer 5 cm. • Knip met de schaar een stuk zwart karton af. Bevestig deze met plakband rond de maatcilinder tot aan de prop watten. Laat dus het gedeelte met gedestilleerd water en de prop watten vrij. • Deze kweek moet je ook ongeveer een week laten staan en dan komen de pantoffeldiertjes vanzelf. (Zet de kweek niet in het volle zonlicht, want dat remt de groei.) Materiaal - ca. 1,0 liter slootwater - twee maatcilinders (ca. 300 ml) - hooi - prop watten - gedestilleerd water - schaar - plakband - zwart papier
Werkwijze voor het onderzoeken van de kloppende vacuole • We beginnen het onderzoek door eerst een 1% zoutoplossing te maken. Dit hebben we gedaan door 1 gr. zout in 100 ml water op te lossen. Meet de hoeveelheid water met behulp van een bekerglas, en de hoeveelheid zout met behulp van een zeer nauwkeurige weegschaal. Schenk deze oplossing in een bekerglas. • Neem een voorwerpglaasje en druppel daar met een pipetje methylcellulose (behangplaksel) op. • Neem een schoon pipetje en zuig van de kweek van methode 1 net onder het water oppervlak een beetje kweekvloeistof op. • Druppel dit op het voorwerpglaasje in de druppel methylcellulose. Plaats een dekglaasje onder een hoek van 45° naast de druppel slootwater op het voorwerpglas en laat het dekglas langzaam zakken met behulp van een prepareernaald. • Leg dit preparaat onder de microscoop en bekijk het bij een vergroting van 400 maal. Bestudeer de pantoffeldiertjes goed en kijk of je de kloppende vacuole kan onderscheiden. Zorg wel dat alles goed droog en schoon blijft, dus gebruik eventueel tissues. • Meet gedurende 2 minuten hoeveel keer de kloppende vacuole van het pantoffeldiertje klopt. Neem de tijd op met een stopwatch, zodat je precies weet wanneer de twee minuten om zijn. • Herhaal dit proefje 3 keer. • Neem een halve pipetspuit kweekvloeistof, van kweekmethode 1, en doe dit in een bekerglas. Voeg hier een halve pipetspuit 1% zoutoplossing aan toe. • Maak een nieuw preparaat op dezelfde manier als de eerste alleen gebruik in plaats van de kweekvloeistof (methode 1), de hierboven beschreven; van kweekvloeistof (methode 1) met de zoutoplossing. • Leg ook dit preparaat onder de microscoop en tel gedurende twee minuten hoe vaak de kloppende vacuole klopt. • Herhaal ook dit proefje 3 keer. • Neem een halve pipetspuit kweekvloeistof, van kweekmethode 1, en doe dit in een bekerglas. Voeg hier een halve pipetspuit gedestilleerd water aan toe. • Maak een nieuw preparaat, op dezelfde manier als bij de eerste alleen gebruik in plaats van de kweekvloeistof van kweekmethode 1, die van kweekmethode 2 of de hierboven beschreven oplossing; van kweekvloeistof (methode 1) met het gedestilleerd water. • Leg ook dit preparaat onder de microscoop en tel gedurende twee minuten hoe vaak de kloppende vacuole klopt. • Herhaal dit proefje 3 maal. Materiaal - weegschaal - microscoop - demi-water (oplossing 0%) - zout - ca. 9 voorwerpglazen - ca. 9 dekglaasjes - ca. 7 pipetten - prepareernaald - tissuepapier - methylcellulose - stopwatch - 3 bekerglazen Resultaten: Wij moeten tot onze spijt bekennen dat het proefje niet helemaal zo gelopen is, zoals wij gewild hadden. We hebben veel gezien, maar niet de kloppende vacuole. Hierdoor hebben we dus geen bruikbare informatie om onze onderzoeksvraag te beantwoorden. Wel hebben we op het internet een verslag gevonden van leerlingen die hetzelfde proefje als wij gedaan hebben. Zij hebben wel informatie verkregen over de kloppende vacuole. Dit waren hun resultaten; oplossing kloppingen per minuut
slootwater 12
demiwater 20
slootwater+zoutoplossing 4-8 (deze informatie is afkomstig van http://dbzunited.no-ip.org/~docs/Pantoffel%20Diert jes.doc) Overige waarnemingen; • De pantoffeldiertjes bewegen zich tollend voort. • De pantoffeldiertjes uit de eerste kweekmethode waren lang en dun en uit de tweede kweekmethode waren ze veel kleiner en dunner. • Pantoffeldiertjes hebben een duidelijke pantoffel-vorm. • Als je pantoffeldiertjes in een te hoge concentratie zout oplossing brengt (en in ethanol) gaan ze dood. Ze ontploffen dan als het ware. • De kweek zonder zwart papier en zonder de watten was toch het meest effectief. Er kwamen namelijk veel meer pantoffeldiertjes voor in het kweekinfuus bij methode 1. • Met methylcellulose (behangselplaksel) kun je ervoor zorgen dat de pantoffeldiertjes goed stil liggen. • Een pantoffeldiertje heeft een stuk of 4 grote organellen en voor de rest een heleboel kleinere organellen die te zien waren als zwarte stipjes • In de bijlage vindt u een schematische tekening zoals wij de pantoffeldiertjes gezien hebben. Discussie Het is noodzakelijk ieder onderdeel van ons onderzoek drie keer uit te voeren. Dit is om ervoor te zorgen dat de invloed van onnauwkeurigheden zo klein mogelijk wordt gemaakt. Het is ook om deze reden dat je gedurende twee minuten moet meten hoe vaak de kloppende vacuole klopt. Dit moet je natuurlijk hierna weer om rekenen naar kloppingen per minuut, door te delen door twee. Het gemiddelde van de drie waarnemingen (per ‘proefje’) bereken je door de drie waarnemingen om gerekend naar kloppingen per minuut op te tellen en door drie te delen. De kwaliteit van de geciteerde metingen zijn overigens goed, want er is een gemiddelde genomen uit 5 verschillende pantoffeldiertjes. Als wij naar de geciteerde resultaten kijken zien we dat als de osmotische waarde (dus de concentratie opgeloste stoffen) in de gebruikte oplossing hoog is, de kloppende vacuole langzamer gaat kloppen. Dit was natuurlijk ook te verwachten, want het pantoffeldiertje neemt minder water op als de concentratie opgeloste stoffen in het externe milieu hoog is. Er is dan namelijk een lage osmotische druk. Hier uit mogen wij dus concluderen dat de klopfrequentie van de kloppende vacuole dus afneemt naar mate de osmotische waarde van het externe milieu toe neemt. Wij weten niet precies waarom wij de kloppende vacuole niet konden zien en wat er dus eigenlijk fout is gegaan. Wel zullen wij hier een antwoord op proberen te geven. Dit doen wij onder het kopje Theorie. Wij willen tot slot nog vermelden dat het in ieder geval geen toeval kan zijn dat we de kloppende vacuole niet hebben gezien, want wij hebben het onderzoek twee keer uit gevoerd. Bij beide was de kloppende vacuole niet te onderscheiden.
Conclusie: Eigenlijk hebben wij zelf geen goede waarnemingen om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden. Maar als je naar de waarnemingen kijkt die wij gevonden hebben op een internetsite kun je duidelijk zien dat de klopfrequentie oploopt naar mate de osmotische waarde van de oplossing waarin het pantoffeldiertje ligt afneemt. Als wij aan nemen dat de waarnemingen waarheidsgetrouw zijn kunnen wij met deze waarnemingen onze hypothese bevestigen. Andere conclusies die wij getrokken hebben zijn • Kweekmethode 1 is het meest effectief, er komen namelijk meer en grotere pantoffeldiertjes in voor. • Onze pantoffeldiertjes waren veel dunner en langwerpiger dan de pantoffeldiertjes op de plaatjes die we op internet hebben gevonden (Wij zullen hier onder het kopje Theorie verder op ingaan) Theorie Het pantoffeldiertje, Paramecium sp., behoort tot de trilhaardiertjes (ciliata), en dus tot de Protozoa. Ze zijn gemiddeld 200 micron lang en zo'n 40 micron breed. Protozoa zijn eencellige eukaryotische organismen die soms kolonies vormen. Eukaryoot wil zeggen dat het organisme een kern bezit waarin het DNA ligt, afgesloten van de rest van het cytoplasma. Het genetische materiaal wordt dus bij Protozoa omsloten in een kern, de nucleus. Het bijzondere van deze groep is, dat de cellen meerdere kernen kunnen bevatten en dat zowel geslachtelijke (seksuele) als ongeslachtelijke (aseksuele) voortplanting voorkomt. Alle individuen zijn uiterlijk aan elkaar gelijk. Pantoffeldiertjes komen voornamelijk voor in zoet water met veel rottende plantendelen en veel bacteriën. Elke cel van een pantoffeldiertje bevat twee typen kernen, een micronucleus en een macronucleus. Ook bevat de cel twee kloppende vacuolen, hiermee pompt het pantoffeldiertje het water tegen het concentratieverschil in uit de cel. Pantoffeldiertjes bezitten cilia of wel trilhaartjes die over hun lichaamsoppervlak verspreid zijn. Ook liggen in het cytoplasma talloze andere organellen, waaronder voedselvacuolen. Het cytoplasma van een pantoffeldiertje heeft meestal een hogere osmotische waarde dan slootwater. Dit komt omdat het interne milieu van het pantoffeldiertje een hogere concentratie opgeloste stoffen heeft dan het externe milieu van het pantoffeldiertje. Het gevolg hiervan is dat door osmose water uit het externe milieu door het selectief-permeabele celmembraan tegen het concentratieverval in verplaatst wordt. Het overtollige water dat door osmose in het interne milieu van het pantoffeldiertje is gekomen wordt met behulp van de twee kloppende vacuolen uit de cel verwijderd, nadat hieruit eerst de opgeloste stoffen door actief transport zijn op genomen. Zwemmen kunnen pantoffeldiertjes goed en snel. Met de trilharen slaan ze zich door het water. Die haren staan in regelmatige rijen schuin over het lichaam. In een regelmatige cadans worden ze bewogen om vooruit en achteruit te komen. Eén keer ergens tegenaan botsen vinden ze wel genoeg. Altijd rechtsom draaiend vermijden ze een volgende keer een bekend obstakel. De meest voorkomende vorm van voortplanting is ongeslachtelijk. Ongeslachtelijke voortplanting gebeurt op drie manieren; gewone celdeling (mitose) van de micronucleus, amitotische deling van de macronucleus en insnoering van de cel. Uitgebreid uitwisseling van genetisch materiaal (DNA) tussen twee individuen gebeurt via een speciale vorm van seksuele voortplanting in de levenscyclus. Dit ingewikkelde proces wordt ook wel conjugatie genoemd. Hierbij ondergaan de kernen zowel meiotische als mitotische delingen. Door conjugatie krijg je dus variatie in erfelijk materiaal, het leidt niet tot vermeerdering. Als we de pantoffeldiertjes die wij gezien hebben vergelijken met de pantoffeldiertjes, zoals op internet staan afgebeeld, zien we duidelijke verschillen. Aller eerst dat we de kloppende vacuole niet zien, en op de internet afbeeldingen vaak wel. Er is ons ook nog iets anders opgevallen. De trilhaartjes zijn op de gevonden afbeeldingen veel beter te zien dan op de door ons geziene pantoffeldiertjes. Wij konden ze alleen onderscheiden als een soort wazige golf rond om het lichaamsoppervlak van de pantoffeldiertjes. Maar wat ons het meest opviel was dat onze pantoffeldiertjes (zoals u kunt zien op de tekening, bijlage I) veel langwerpiger en dunner waren dan deze op de afbeeldingen van het internet. Dit heeft ons aan het denken gezet, zouden het wellicht geen pantoffeldiertjes geweest zijn? Wij weten niet of dit de reden is dat we de kloppende vacuole niet hebben kunnen zien, maar wij hebben zo onze vermoedens. Informatiebronnen: Internet: • http://www.trq.nl/school/B4001PC02.php • http://www-vcbio.sci.kun.nl/image-gallery/show/labels/AN0045/ • http://www.le.ac.uk/biology/teach/mod103/mulecs/param.gif • http://www.nbat.nl/aquarium/pantoffel.html • http://www.trq.nl/school/B4001PC02.php • http://homepages.compuserve.de/ojaurich/TN_Ohren-Pantoffeltier%20(Paramecium%20aurelia)_5%20600x%20HF.JPG • http://www-vcbio.sci.kun.nl/image-gallery/search •
http://www.pondlibrary.com/ned/artikels/artikeltekst.htm?ArtikelId=118&AfdelingId=9 • http://www.malmberg.nl/vo/pdf/7710_p50-51.pdf • http://dbzunited.no-ip.org/~docs/Pantoffel%20Diertjes.doc Boeken: • Titel: viaDELTA BIOLOGIE, Synaps, Biologie in de samenleving
Auteurs: Ruben Acohen Peter Molenaar Kees Bogert Alfret Schermer Barend de Graaf Agnes van Straaten-Huygen Ludo Grégoire Loes Pihlajama-Glimmerveer Martin van Zeben
Uitgever: SMD educatieve Uitgevers
Druk: 1999-I
Blz. : 50/51 • Titel: De Wonder Wereld van het Mikroskoop
Auteur: Dr. A. Schierbeek
Uitgever: W.D. van Stockum & Zoon, ‘s Gravenhage
druk: 1971-VII (eerste druk 1929)