221-247 AG Bio - basf.com · Experimente Mikroskop Arbeitsgemeinschaften Naturwissenschaften und Technik Eine Zusammenarbeit der BASF SE,

Arbeitsbltter zur Unterrichts gestaltung der Arbeitsgemeinschaften Biologie

ARBEITSGEMEINSCHAFTEN BIOLOGIE

Mikroskop 223

Bakterien 229

Tomaten 243

Chemikalien Einstufung und Kennzeichnung 249

Arbeitsgemeinschaften Naturwissenschaften und Technik

Eine Zusammenarbeit der BASF SE, der Chemieverbnde Rheinland-Pfalz und 10 Gymnasien der Metropolregion Rhein-Neckar

Urheberrechtsklausel

Alle Rechte vorbehalten. Alle Texte und Abbildungen sowie deren Arrangements in den Arbeitsblttern unterliegen dem Ur heberrecht und anderen Regelungen

zum Schutze des geistigen Eigentums. Jede Vervielfltigung und Verbreitung zu kommer ziellen Zwecken ist ohne unsere vorherige schriftliche Zustimmung

untersagt und wird nach den geltenden Gesetzen verfolgt.

Bei der Zusammen- und Herstellung der Texte und Abbildungen wurde mit grter Sorgfalt vorgegangen; fr Irrtmer, die bei der Zusammen- und Herstel-

lung der Arbeitsbltter der Arbeitsgemeinschaften Naturwissenschaften und Technik unterlaufen sind, ist dessen ungeachtet jede Haftung ausgeschlossen.

Copyright 2014 by BASF SE, Chemieverbnde Rheinland-Pfalz

1. Aufbau des Mikroskops 2242. Der Bau der Zellen 2253. Pollen keimt aus 2264. Fingerabdrcke von Pollen 2275. Pollen in Honig 228


Experimente Mikroskop



! Beachte beim Experimentieren die Hinweise in den Ka piteln Sicheres Arbeiten im Labor (Seite 7 ff.) und Chemikalien Arbeitsgemeinschaften Biologie Einstufung und Kenn-zeichnung (Seite 249 ff.).

Experimente Mikroskop ARBEITSBLATT 1/5

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Abstand neues Kapitel

Abstand neues KapitelEinfhrung

Abstand neues KapitelMaterialien


Eine Zusammenarbeit der BASF SE, der Chemieverbnde Rheinland-Pfalz und 10 Gymnasien der Metropolregion Rhein-Neckar 224

Mikroskop Fertigprparate

Beschrifte die Abbildung mit folgenden Begriffen:

Objektiv Fu mit Leuchte

Tubus Feintrieb

Stativ Okular

Revolver Grobtrieb

Objekttisch Kondensor

Leuchtfeldblende

Materialien

Durchfhrung

1. Aufbau des Mikroskops

Einfhrung

Um einzelne Zellen einer P anze oder ihre Pollen untersuchen zu knnen, bentigen wir ein Mikroskop.

Foto: BASF SE




ARBEITSBLATT 2/5

Schneidbrett Deckglser

Messer Pipette

Pinzette Filterpapier

Objekttrger Mikroskop

Kochsalzlsung 0,9 % ig (isotonisch) Destilliertes Wasser

Kochsalzlsung 10 % ig Rote Kchenzwiebel

Iod-Kaliumiodid-Lsung nach Lugol 2 % ig

Trage im Labor eine Schutzbrille. Zum Mikroskopieren kannst du sie kurzzeitig abnehmen. Beim Arbeiten mit Lebensmitteln im Labor sind diese wie Chemikalien zu behandeln. Geschmacksproben sind verboten!

Vorbereitung

1. Beschrifte vier Objekttrger mit 1 bis 4.

2. Schneide eine rote Kchenzwiebel auf einem Schneidbrett in Viertel und trenne die Scheiben.

3. Schneide mit einem Messer ein kleines Quadrat auf der Innenseite einer Scheibe heraus.

4. Ziehe nun dieses Quadrat mit einer Pinzette vorsichtig ab und lege es auf den Objekttrger 1.

5. Gib einen Tropfen isotonische Kochsalzlsung auf das Zwiebelstck und bedecke das Objekt mit einem Deckglas.

6. Stelle nach dieser Anleitung noch drei weitere Zwiebelprparate auf den Objekttrgern 2 bis 4 her.

Herstellung der Prparate

1. Ziehe mit Hilfe eines Filterpapiers 10 % ige Kochsalzlsung durch das Prparat 2.

2. Ziehe mit Hilfe eines Filterpapiers destilliertes Wasser durch das Prparat 3.

3. Ziehe mit Hilfe eines Filterpapiers Iod-Kaliumiodid-Lsung durch das Prparat 4.

Mikroskopieren

1. Mikroskopiere die Epidermiszellen.

2. Fertige eine Skizze von den Bildern an.

Was bewirkt die Zugabe der verschiedenen Lsungen?

Materialien

Substanzen / Chemikalien

Sicherheit

Durchfhrung

Auswertung

2. Der Bau der Zellen

Einfhrung

Am Beispiel der Zwiebel soll mit Hilfe des Mikroskops der Bau der Zellen untersucht werden.


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ARBEITSBLATT 3/5


Deckglas Petrischale

Filterpapier Pipette

Blten mit bereits aufgeplatzten Zuckerlsung 5 % igStaubbeuteln

Wasser

Trage im Labor eine Schutzbrille. Zum Mikroskopieren kannst du sie kurzzeitig abnehmen.

1. Gib mit einer Pipette einen Tropfen Zuckerlsung auf einen Objekt-trger und bringe Bltenpollen aus den bereits aufgeplatzten Staub-beuteln in den Tropfen.

2. Lege angefeuchtetes Filterpapier in eine Petrischale und den vorberei-teten Objekttrger darauf.

3. Verschliee die Petrischale mit dem Glasdeckel.

4. Warte etwa eine halbe Stunde, nimm das Prparat aus der Petrischale und lege ein Deckglas auf das Objekt.

5. Mikroskopiere und beobachte einige Zeit.

Welche Vernderungen lassen sich feststellen? Dokumentiere diese in mehreren Zeichnungen.

Pollen enthalten mnnliche Geschlechtszellen. Versuche unter Berck-sichtigung dieser Zusatzinformation die Deutung dieses Versuches.

Wie kann der Pollen auf die Narbe der Blte gelangen? Informiere dich ber verschiedene Mglichkeiten.

Materialien


Sicherheit

Durchfhrung

Auswertung

3. Pollen keimt aus




ARBEITSBLATT 4/5

Uhrglas Pipetten

Spatel Trockenschrank


Deckglas

Aceton Gefahr Fruchtzucker-Lsung 20 % ig

Blten

Trage im Labor eine Schutzbrille. Zum Mikroskopieren kannst du sie kurzzeitig abnehmen. Arbeite mit Aceton unter dem Abzug. Aceton ist leicht entzndbar. Es darf keine offene Flamme in der Nhe sein. Vermeide die Berhrung mit der Haut.

1. Gib einige Tropfen Aceton mit einer Pipette auf ein Uhrglas und wasche darin eine Blte aus, bis eine kleine Menge Pollen ausgeschwemmt ist.

2. Warte, bis das Aceton unter dem Abzug vollstndig verdunstet ist.

3. Gib mit einer frischen Pipette einige Tropfen der Fruchtzucker-Lsung auf die angetrockneten Pollen auf dem Uhrglas und verrhre vorsichtig mit einem Spatel.

4. Sauge die Flssigkeit mit einer weiteren Pipette auf und gib mehrere Tropfen nebeneinander auf einen Objekttrger.

5. Trockne das Prparat bei 40C etwa eine Stunde im Trockenschrank.

6. Decke das Prparat nach dem Trocknen mit einem Deckglas ab und mikroskopiere.

Stelle die grtmgliche Vergrerung am Mikroskop ein und zeichne ein einzelnes Pollenkorn. Wenn du viele unterschiedliche Pollenkrner gezeichnet hast, kannst du ein Bestimmungsheft fr die Pollenanalyse herstellen. Wofr knnte man es nutzen?

Materialien


Sicherheit

Durchfhrung

Auswertung

4. Fingerabdrcke von Pollen

Einfhrung

Pollen unterschiedlicher Blten werden unter dem Mikroskop untersucht.


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ARBEITSBLATT 5/5


Deckglser Pipetten

Trockenschrank Bleistift

Mehrere Sorten Honig Wasser

Trage im Labor eine Schutzbrille. Zum Mikroskopieren kannst du sie kurzzeitig abnehmen. Beim Arbeiten mit Lebensmitteln im Labor sind diese wie Chemikalien zu behandeln. Geschmacksproben sind verboten!

1. Gib etwas Honig mit einer Pipette auf einen Objekttrger.

2. Lege ein Deckglas auf und verteile den Honig mglichst dnn durch vorsichtiges Andrcken des Deckglases mit dem stumpfen Ende eines Bleistiftes.

3. Mikroskopiere das Prparat.

4. Untersuche weitere Honigsorten auf gleiche Weise.

Wie viele verschiedene Pollensorten kannst du in den einzelnen Honig-sorten erkennen?

Kannst du noch weitere Unterschiede erkennen?

Stelle die grtmgliche Vergrerung am Mikroskop ein und zeichne die verschiedenen Pollen.

Welche der untersuchten Honigsorten bezeichnest du als sortentypisch?

Was kann man mit dieser Untersuchung feststellen?

Materialien


Sicherheit

Durchfhrung

Beobachtung

Auswertung

5. Pollen in Honig

Lehrerinformation

Es sollten mglichst viele unterschiedliche Honigsorten von den Schlern mitgebracht werden, damit verschiedene Pollen gefunden werden knnen.

1. Wo leben Mikroorganismen? 2302. Aufbau eines Bakteriums 2343. Wie sieht Escherichia coli aus? 2354. Herstellung von Nhrmedium

und Platten fr Escherichia coli 2375. Sterilisation und Desinfektion 239


Experimente Bakterien



Hinweis fr Lehrkrfte Beachten Sie beim Arbeiten mit Bakterien auch die Regeln fr Sicherheit und Gesundheitsschutz bei Ttigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen im Unter-richt (GUV-SR 2006) der Deutschen Gesetzlichen Unfall versicherung (GUV).




ARBEITSBLATT 1/13Experimente Bakterien

Erlenmeyerkolben 1 l Petrischalen (steril)

Wattestopfen Messzylinder 500 ml

Alufolie Pipetten 100 l

Magnetheizplatte Papiertuch

Rhr sch Wasserfester Stift

Klarsicht-Klebeband Wrmeschutz-Handschuhe

FP-Agar (Fleischextrakt-Pepton) Destilliertes Wasser

Leitungswasser

Trage eine Schutzbrille. Benutze Wrmeschutz-Handschuhe, wenn du mit heien Gefen und Materialien arbeitest!

Herstellung der Agar-Platten

1. Wiege 10 g FP-Agar in einen Erlenmeyerkolben ein und gib 500 ml des-tilliertes Wasser sowie einen Rhr sch hinzu. Rhre auf dem Magnet-rhrer, bis der Agar sich gelst hat.

2. Verschliee den Erlenmeyerkolben mit einem Stck Alufolie und lass das FP-Agarmedium unter stndigem Rhren aufkochen.

3. Lass das Medium anschlieend unter Rhren auf ca. 50C abkhlen.

4. Bereite die Petrischalen vor und beschrifte sie auf dem Boden (am Rand entlang) mit FP.

5. Nimm den Erlenmeyerkolben vorsichtig mit einem Wrmeschutz-Handschuh vom Magnetrhrer, entferne die Alukappe und lege ein Papiertuch um den Kolbenhals.

6. Hebe mit der anderen Hand (diese ohne Handschuh) den Deckel einer Petrischale an, giee das Agarmedium vorsichtig in die Schale, so dass der Boden bedeckt ist und schliee sie danach wieder.

7. Schiebe die bereits gegossenen Platten vorsichtig zur Seite und lass sie abkhlen und aushrten. Wenn die Platten fest sind, drehe sie um, so dass der Nhrboden oben ist und kein Kondenswasser auf das Medium tropfen kann.

Materialien

Chemikalien

Sicherheit

Durchfhrung

1. Wo leben Mikroorganismen?

Einfhrung

Mikroorganismen sind die kleinsten Lebewesen auf der Erde. Zu ihnen gehren auch die Bakterien, die einfachsten aller bekannten Lebewesen. Sie bestehen aus einer einzigen Zelle, dem Grundbaustein aller lebenden Organismen.

Bakterien haben fast jeden Lebensraum auf der Erde erobert. Es gibt viele verschiedene Bakterienarten. Sie kommen zum Beispiel im Erdboden, im Wasser und in der Luft vor. Auch bei Menschen und Tieren sind Bakterien zu nden beispielsweise im Mund, auf der Haut oder im Darm.

Untersuche, wie viele Keime in der Luft, in Flssigkeiten und auf verschiedenen Ober chen zu nden sind.

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Experimente Bakterien ARBEITSBLATT 2/13

Nachweis der Keime

1. Beschrifte eine der Agarplatten auf dem Boden (kreisfrmig am Rand entlang) mit deinem Namen, Datum und Luft. Nimm fr 10 Minuten den Deckel ab und verschliee die Petrischale anschlieend wieder. Verschliee zustzlich den Deckel, indem du den Rand zu drei Vierteln mit Klebeband abklebst.

2. Beschrifte eine zweite Agarplatte mit deinem Namen, Datum und Leitungswasser. Gib 100 l Leitungswasser mit einer Pipette auf die Platte und verschliee die Petrischale. Verschliee zustzlich den Deckel, indem du den Rand zu drei Vierteln mit Klebeband abklebst.

3. Beschrifte eine dritte Agarplatte mit deinem Namen, Datum und Finger.Drcke deinen Finger kurz auf den Agar und verschliee die Petrischale. Verschliee zustzlich den Deckel, indem du den Rand zu drei Vierteln mit Klebeband abklebst.

4. Drehe die Platten um (Nhrbodenseite nach oben!) und inkubiere sie im Dunkeln bei Raumtemperatur mehrere Tage, indem du sie in einen Schrank stellst oder in Alufolie einwickelst. berprfe das Ergebnis nach jeweils 24 Stunden. Beende den Versuch sptestens nach einer Woche.

5. Statt Leitungswasser und Fingerabdrcken kannst du natrlich auch andere Flssigkeiten und Ober chen untersuchen.

Wichtig: Um mgliche Kontaminationen und Gefhrdungen durch die spter wachsenden Kulturen zu vermeiden, drfen die Petrischalen nach dem Verschlieen mit Klebeband nicht mehr geffnet werden! Sie bleiben auch zur Auswertung geschlossen.

Auszhlung der Kolonien in den verschlossenen Petrischalen

1. Zhle alle Kolonien auf jeder Platte (= Gesamtkolonienzahl).

2. Gib die Anzahl verschiedener Kolonien auf jeder Platte an.

3. Beschreibe einzelne Kolonien (z.B. deren Gre, Farbe, Umriss, Pro l und Ober che).

Durchfhrung

Auswertung






Lehrerinformation

A. Vor- und Nachbereitung durch die Lehrkraft

A.1. Desinfektion der Arbeitspltze

Alle Arbeitspltze mssen vor und nach dem Experimentieren mit einem geeigneten Wisch-desinfektionsmittel abgewischt und desin ziert werden (Einmal-Nitril-Schutzhandschuhe tragen. Gefahrenhinweise und Kennzeichnung des Herstellers beachten.).

A.2. Entsorgung der benutzten Agarplatten

Die Bakterienkulturen mssen im Autoklaven oder Dampfdruckkochtopf unter den in der GUV-SR 2006 Verordnung vorgegebenen Bedingungen sterilisiert und inaktiviert werden, bevor sie (ber den Hausmll) entsorgt werden knnen.

B. Hinweis zum Verschlieen der Petrischalen mit Klebeband

Das Klarsicht-Klebeband darf nicht ganz um den Deckel gewickelt werden. Ein luftdichter Verschluss der Petrischalen whrend der Inkubation kann zu einer Anreicherung anaerober Mikro organismen fhren, die hu g der Schutzgruppe 2 zuzuordnen sind.

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Lehrerinformation

Bakterien als Krankheitserreger

Die E.coli K12-Bakterien, mit denen wir arbeiten, sind vllig harmlose Darmbakterien. Es gibt aber auch Bakterienarten, die beim Menschen Krankheiten auslsen knnen, da sie sich auf den Befall bestimmter Gewebe, Organe und Krperhohlrume spezialisiert haben. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgefhrt:

Selbst wenn wir krankheitserregenden Bakterien ausgesetzt sind, werden wir normalerweise nicht gleich krank. Das liegt daran, dass der Mensch ein natrliches System zur Abwehr von Krankheits-erregern besitzt das Immunsystem. Das Immunsystem kann die Bakterienzellen in der Regel abtten, bevor wir berhaupt etwas spren. Erst wenn wir groen Mengen von krankheitserregen-den Bakterien ausgesetzt sind oder unser Immunsystem geschwcht ist, bemerken wir die Reak tion unseres Krpers, z.B. in Form von Fieber, Durchfall, belkeit, Kopfschmerzen oder Schttelfrost. Unser Immunsystem luft dann auf Hochtouren und wird oft im Verlauf von Tagen oder Wochen mit den angreifenden Bakterien fertig.

Wenn unser Immunsystem die Bakterien jedoch nicht effektiv bekmpfen kann, verschreibt der Arzt Medikamente, die die Bakterien in unserem Krper abtten, sogenannte Antibiotika. Das erste Antibiotikum, das zur Bekmpfung von Krankheiten eingesetzt wurde, war Penicillin. Erst seit ca. 70 Jahren wird es industriell hergestellt. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher viele weitere Antibiotika entdeckt und weiterentwickelt, mit deren Hilfe man heute die meisten bak-teriellen Krankheiten wirksam bekmpfen kann.

Ntzliche Bakterien

Bakterien schaden nicht nur, hu g sind sie sogar von groem Nutzen. Einige Beispiele fr ntz-liche Bakterien:

In unserem Verdauungssystem leben Bakterien, die uns bei der Verdauung helfen oder Vitamine herstellen, die unser Krper bentigt. Zu diesen zhlen z.B. Proteus vulgaris und Escherichia coli.

Zahlreiche Bakterien im Erdboden zersetzen Abflle oder P anzen- und Tierberreste und wandeln so giftige oder unntze Stoffe in P anzennhrstoffe um. Es gibt auch Bakterien, die l zersetzen knnen. Diese Bakterien knnen dazu genutzt werden, l schneller abzubauen, das bei einer lpest in das Meer ausgetreten ist. Das ist sehr wichtig, da schon eine geringe Menge l das Wasser so stark verseucht, dass viele Wassertiere daran sterben.

Einige Bakterienarten werden in der Lebensmittelindustrie verwendet. Ein Beispiel ist Lacto-bacillus, das bei der Joghurtherstellung eingesetzt wird.

Bakterien knnen mit gentechnischen Verfahren so verndert werden, dass sie ntzliche Sub-s tanzen fr den Menschen herstellen. Beispielsweise wird heute Insulin, ein wichtiges Medi-kament fr Patienten mit Zuckerkrankheit (Diabetes), von Bakterien hergestellt.

Bordetella pertussis Keuchhusten

Helicobacter pylori Magenschleimhaut- entzndung

Salmonella typhi Typhus

Yersinia pestis Pest

Mycoplasma Infektionskrank- tuberculosis heiten, vor allem der Atmungsorgane

Clostridium tetani Tetanus (Wundstarrkrampf)

Streptococcus pyogenes Scharlach

Mycobacterium leprae Lepra

Haemophilus in uenzae Hirnhautentzndung Atemwegs infekte




1. Beschrifte die schematisch dargestellte Bakterienzelle:

2. Wie viele Zellen kann eine Zelle in 80 Minuten bilden?

3. Wie viele Zellen kann eine Zelle in 2 Stunden bilden?

4. Nach ca. 12 Stunden entsprche die Zellmasse theoretisch der Gre ei-nes Apfels, nach ca. 36 Stunden der Masse der Erde. Warum ist die Erde dann noch nicht von Bakterien bedeckt?

Aufgabe

2. Aufbau eines Bakteriums

Einfhrung

Bakterien sind klein

Mit bloem Auge kann man Bakterien nicht erkennen sie sind nur 1 bis 5 Mikrometer lang. Ein Mikro-meter ist ein Tausendstel Millimeter. Man msste also 200 bis 1000 Bakterien aneinanderreihen, um eine Strecke von einem Millimeter auszufllen. Um Bakterien beobachten zu knnen, muss man ein Mikros-kop verwenden.

Aufbau eines Bakteriums: die Bakterienzelle

Jedes Bakterium besteht aus nur einer Zelle. Die Zelle wird von einer Hlle begrenzt, der Zellmembran. Sie umgibt das Zellplasma. Im Zellplasma laufen alle Prozesse ab, die die Zelle zur Energiegewinnung und zur Vermehrung bentigt. Dort be nden sich zum Beispiel das Erbmaterial (DNA) und die Zellbe-standteile, die zur Herstellung von Eiweien oder Zuckern notwendig sind. Bei Bakterien wird die Zell-membran zustzlich noch von einer Zellwand umgeben, die den Zellen ihre Festigkeit und ihr charakte-ristisches Aussehen verleiht. Manche Bakterien knnen sich mit fadenfrmigen Geieln fortbewegen.

Unter optimalen Wachstumsbedingungen teilen sich Bakterien etwa alle 20 Minuten. Das bedeutet, dass aus einer Zelle nach 20 Minuten zwei Zellen entstanden sind, nach 40 Minuten vier Zellen, nach 60 Minu-ten acht Zellen, usw.




Mikroskop Holzklammer

Objekttrger Bunsenbrenner

Einmalpipetten

Immersionsl Achtung Bakteriensuspension von(von Merck) E.coli K12 (ca. 109 Zellen/ml)

Wssrige Methylenblau-Lsung 1 % ig Wasser

Verbrennungsgefahr! Trage beim Umgang mit dem Bunsen-brenner eine Schutzbrille und binde lange Haare zurck. Lass dich in den sicheren Umgang mit dem Bunsen brenner einweisen und arbeite nur unter Aufsicht deines Lehrers. Zum Mikros-kopieren kannst du die Schutzbrille kurzzeitig abnehmen.

Frben und Hitze xierung

1. Lege einen durch deinen Lehrer zuvor abge ammten Objekttrger auf den Labortisch.

2. Gib mit einer Einmalpipette 2 Tropfen Bakteriensuspension auf den Objekttrger und ziehe den Objekttrger mit Hilfe einer Holzklammer noch einmal kurz durch die Flamme des Bunsenbrenners.

3. Lass den Objekttrger abkhlen.

4. Gib mit einer Einmalpipette 2 Tropfen Methylenblau-Lsung auf die hitze xierten Zellen und lass sie 45 Sekunden einwirken.

5. Giee die Frbelsung ab, sple mit Wasser nach und lass den Objekt-trger trocknen.

Materialien

Chemikalien

Sicherheit

Durchfhrung

3. Wie sieht Escherichia coli aus?

Einfhrung

Es gibt Tausende von Bakterienarten. Je nach ihrer Gestalt, lassen sie sich einer der folgenden Grund-formen zuordnen:

Kokken: kugelfrmig

Stbchen: stbchenfrmig

Spirillen: spiralfrmig

Wir arbeiten mit dem Bakterium Escherichia coli (E.coli) K12, einem harmlosen Darmbakterium. Wir wer-den es anfrben und mikroskopieren.

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Mikroskopieren

1. Gib einen Tropfen Immersionsl auf das Objekt.

2. Lege den Objekttrger auf den Objekttisch des Mikroskops und stelle den Objektivrevolver so ein, dass das limmersionsobjektiv benutzt werden kann.

3. Jetzt fahre den Objekttisch vorsichtig mit der Grobeinstellung so weit nach oben, bis das Objektiv gerade in den ltropfen eintaucht.

4. Beobachte das Objekt durch das Okular und reguliere mit der Feinein-stellung die Schrfe.

Was siehst du durch das Mikroskop? Fertige eine Zeichnung an.

Zu welcher der drei Bakteriengrundformen gehrt Escherichia coli?

Durchfhrung(Fortsetzung)

Auswertung

3. Wie sieht Escherichia coli aus?

Lehrerinformation




A.2. Herstellung einer Bakteriensuspension

Zur Herstellung einer Bakteriensuspension von E.coli K12 werden 10 ml Flssigmedium (siehe Arbeitsblatt 8/13) in einem 100-ml-Erlenmeyerkolben unter Rhren aufgekocht. Der Kolben wird mit Alufolie verschlossen und nach Abkhlen auf Raumtemperatur mit allen Kolonien von einer E.coli-Agarplatte beimpft, damit gengend Bakterien in der Suspension sind. Diese muss vor der Benutzung grndlich geschttelt werden.

A.3. Vorbereitung der Objekttrger (Sterilisation)

Hierzu gibt man unter dem Abzug etwas Ethanol in eine Petrischale aus Glas, legt einen Objekt-trger hinein und verschliet die Petrischale mit dem Deckel. Die Ethanol asche wird aus dem Abzug entfernt. Nach 5 Minuten im Ethanolbad wird der Objekttrger entnommen, die Petrischale wieder verschlossen und in sicherem Abstand zum Bunsenbrenner zur Seite gestellt. Der Objekt-trger wird mit einem Papiertuch grndlich abgetrocknet und mit Hilfe einer Holzklammer kurz durch die Flamme des Bunsenbrenners gezogen.

Ethanol Gefahr Vorsicht! Ethanol ist leicht entzndbar.

B. Erluterung zum Versuch

Hitze xierung bedeutet, dass dem Tropfen Bakteriensuspension, den die Schler auf den Objekt-trger auftragen, durch die Hitze das Wasser entzogen wird. Somit knnen sich die Bakterien auf dem Objekttrger nicht mehr bewegen und sind xiert. Ohne Hitze xierung wrden sie bei der nachfolgenden Frbung mit der Methylenblau-Lsung davonschwimmen.




2 Erlenmeyerkolben 1 l Petrischalen

Spatel Alufolie

Waage Papiertcher

Messzylinder 500 ml Wasserfester Stift

Magnetheizplatte Wrmeschutz-Handschuhe

Rhr sch

Bacto-Tryptone Destilliertes Wasser

Yeast-Extract Agar

Natriumchlorid (Kochsalz)

Trage eine Schutzbrille. Benutze Wrmeschutz-Handschuhe, wenn du mit heien Gefen und Materialien arbeitest!

Herstellung des Nhrmediums LB

1. Wiege in den Erlenmeyerkolben nacheinander ein:

5,0 g Bacto-Tryptone

2,5 g Yeast-Extract

5,0 g Kochsalz

Reinige nach jeder Substanz den Spatel und tariere die Waage jeweils neu.

2. Gib 400 ml destilliertes Wasser aus dem Messzylinder und einen Rhr- sch dazu und lass das Medium solange auf dem Magnetrhrer rhren, bis es klar ist.

3. Gib das ssige Medium in den Messzylinder und flle bis zur 500-ml-Markierung mit destilliertem Wasser auf.

Herstellung von LB-Platten

1. Wiege in den zweiten Erlenmeyerkolben 10 g Agar ein, gib einen Rhr- sch in den Kolben und giee das Medium hinzu.

2. Verschliee den Erlenmeyerkolben mit einem Stck Alufolie, stelle ihn auf den Magnetrhrer und lass das Medium unter Rhren aufkochen.

3. Lass das Agarmedium anschlieend unter Rhren auf ca. 50C abkhlen.

4. Bereite die Petrischalen vor und beschrifte sie auf dem Boden (kreis-frmig am Rand entlang) mit deinem Namen, dem Datum und LB.

Materialien

Chemikalien

Sicherheit

Durchfhrung

4. Herstellung von Nhrmedium und Platten fr Escherichia coli

Einfhrung

Escherichia coli bentigt ein Flssigmedium oder Agarplatten, um darauf im Labor wachsen zu knnen.

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Herstellung von LB-Platten

5. Nimm den Erlenmeyerkolben vorsichtig mit einem Wrmeschutz-Handschuh vom Magnetrhrer, entferne die Alukappe und lege ein Papiertuch um den Kolbenhals.

6. Hebe mit der anderen Hand (diese ohne Handschuh) den Deckel einer Petrischale an, giee das Agarmedium vorsichtig in die Schale, so dass der Boden bedeckt ist und schliee sie danach wieder.

7. Schiebe bereits gegossene Platten vorsichtig zur Seite und lass sie aus-hrten. Wenn die Platten fest sind, drehe sie um, so dass der Nhrboden oben ist. So kann kein Kondenswasser auf das Medium tropfen.


4. Herstellung von Nhrmedium und Platten fr Escherichia coli

Lehrerinformation




A.2. Lagerung der Agarplatten

Fertig gegossene, unbenutzte Platten werden mit dem Nhrboden nach oben im Original-Plastik-beutel verpackt. Sie knnen bei Raumtemperatur einige Wochen gelagert werden.

B. Erluterung zum Versuch

LB ist die Abkrzung fr Luria und Bertani, die die Rezeptur fr das Medium entwickelten.




7 sterile Eppendorfgefe Klarsicht-Klebeband

Thermoblock Einmalspritze 1 ml

Pipetten 200 l Steril lter (Porengre 0,2 m)

Einmal-Drigalski-Spatel (steril) Wasserfester Stift

Wrmeschrank

3 ml Stammlsung von E.coli K12 Seifenlsung

7 LB-Agarplatten (selbst hergestellt, Desinfektionsmittelsiehe Arbeitsblatt 8/13)

Ethanol Gefahr

Trage eine Schutzbrille und arbeite unter dem Abzug. Vorsicht! Ethanol ist leicht entzndbar. Es darf keine offene Flamme oder andere Zndquelle in der Nhe sein. Beachte fr das verwendete Desinfektionsmittel die Gefahrenhinweise und Kennzeichnung des jeweiligen Herstellers.

Materialien

Chemikalien

Sicherheit

5. Sterilisation und Desinfektion

Einfhrung

Sterilisation

Sterilisation oder Sterilisieren nennt man das vollstndige Entfernen oder Abtten von Mikroorganismen.

Beispiele fr Sterilisationsmethoden

Feuchte Hitze: 15 bis 20 Minuten bei 121C in mit Wasserdampf gesttigter Umgebung (Autoklav = Dampfdrucksterilisator), z.B. fr ssige Nhrmedien geeignet. (Anmerkung: Im Dampfdruckkochtopf auf hchster Druckstufe knnen 0,8 bis 0,9 bar berdruck bei 117 bis 119C erreicht werden. Durch lngeres Halten der Druckstufe verbessert sich das Sterilisationsergebnis.)

Trockene Hitze: 1 bis 2 Stunden bei 160 bis 180C, z.B. fr Glasgerte geeignet.

Steril ltration: durch Filter mit einer Porengre von 0,2 bis 0,45 m, geeignet fr die Sterilisation von hitzelabilen Lsungen, kann Viren nicht entfernen.

UV- oder ionisierende Strahlung: zerstrt das Erbmaterial der Zellen bzw. die Zellen selbst.

Desinfektion

Im Gegensatz zur Sterilisation ist die Desinfektion die Reduktion (Verminderung) der Keimzahl durch weitgehendes Entfernen oder Abtten von Mikroorganismen. Sporen oder Viren werden nicht unbedingt inaktiviert.

Beispiele fr Desinfektionsmittel

Alkohole (Ethanol 70 % ig, Isopropanol)

Ozon

Verschiedene kommerzielle Mittel (z.B. Meliseptol), die hu g eine Kombination von bakterien- und virenabttenden Substanzen enthalten.

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Untersuche die Wirksamkeit verschiedener Desinfektions- und Sterili sa-tionsmethoden, indem du die Stammlsung von E.coli K12 unterschied-lichen Methoden aussetzt und anschlieend jeweils auf Nhrboden-platten ausplattierst.

Plattiere nach den verschiedenen Behandlungen (Einwirkzeit beachten!) jeweils 100 bis 300 l Zellsuspension aus (dies entspricht immer der glei-chen Ausgangszellzahl).

Analysiere in der nchsten Unterrichtsstunde, welche der Methoden wirk-sam waren. Als Kontrolle dient dir die unbehandelte Bakterienlsung.

Vorbereitung

1. Beschrifte 7 sterile Eppendorfgefe mit 1 bis 7. Gib jeweils 200 l der Bakterien-Stammlsung in die Eppendorfgefe 1 bis 6. Lass Gef 7 leer.

2. Beschrifte die LB-Agarplatten am Boden (am Rand entlang) mit 1 bis 7.

Ausplattieren

Die Methode des Ausplattierens bentigst du in den folgenden Arbeits-schritten. Gehe dazu wie folgt vor:

1. Gib die Bakterienlsung auf die Platte.

2. Verteile die Bakteriensuspension mit Hilfe eines sterilen Einweg-Drigalski-Spatels gleichmig auf der Platte, bis das Medium die Flssigkeit auf-genommen hat.

3. Verschliee die Petrischale mit dem Deckel.

Herstellung der verschiedenen Platten

1. Gib 100 l von Gef 1 auf die Platte 1 und plattiere aus.

2. Fixiere den Deckel von Gef 2 mit Klebeband. Das verhindert das Auf-springen des Deckels whrend des Erhitzens. Inkubiere (erwrme) die Probe 2 Minuten bei 90C im Thermoblock. Gib anschlieend 100 l von Gef 2 auf die Platte 2 und plattiere aus.

3. Fixiere den Deckel von Gef 3 mit Klebeband und inkubiere 10 Minu-ten bei 90C im Thermoblock. Gib anschlieend 100 l von Gef 3 auf die Platte 3 und plattiere aus.

4. Gib 400 l Ethanol zu Gef 4. Gib nach 10 Minuten 300 l von Gef 4 auf die Platte 4 und plattiere aus.

5. Gib 100 l Seifenlsung zu Gef 5. Gib nach 10 Minuten 150 l aus Gef 5 auf die Platte 5 und plattiere aus.

6. Gib 100 l Desinfektionsmittel zu Gef 6. Gib nach 10 Minuten 150 l aus Gef 6 auf die Platte 6 und plattiere aus.

Aufgabe

Durchfhrung





Herstellung der verschiedenen Platten

7. Ziehe den Stempel aus der Einmalspritze. Setze die Spritze auf einen Steril lter. Vorsicht: Berhre die Unterseite des Steril lters nicht! Gib 1000 l der Bakterienstammlsung in die Spritze und setze den Stempel wieder auf. Presse den Spritzeninhalt langsam durch den Filter in das frische Gef 7. Gib davon 100 l auf die Platte 7 und plattiere aus.

8. Verschliee die Deckel der Petrischalen zustzlich mit Klarsicht-Klebe-band, indem du den Rand zu drei Vierteln abklebst. Lege die Petrischalen mit dem Nhrboden nach oben, so dass kein Kondenswasser auf den Nhrboden tropfen kann und inkubiere die Petrischalen bei 37C ber Nacht in einem Wrmeschrank.

Wichtig: Um mgliche Kontaminationen und Gefhrdungen durch die spter wachsenden Kulturen zu vermeiden, drfen die Petrischalen nach dem Verschlieen mit Klebeband nicht mehr geffnet werden! Sie bleiben auch zur Auswertung geschlossen.

Auszhlung der Kolonien in den verschlossenen Petrischalen

Fass die Ergebnisse der unterschiedlichen Behandlungen in der Tabelle zusammen. Wenn mglich, zhle die Kolonien auf den Agarplatten und vergleiche mit der Kontrolle.


Auswertung


Versuchsbedingungen Gef Anzahl der Kolonien Vergleich mit der Kontrolle [%]

Kontrolle 1 100

2 Minuten bei 90C 2

10 Minuten bei 90C 3

Ethanol 4

Seifenlsung 5

Desinfektionsmittel 6

Steril ltration 7

Abstand Tabelle vor


Abstand Gra k oben

Abstand Gra k unten








Lehrerinformation




A.2. Entsorgung der benutzten Agarplatten

Die Bakterienkulturen mssen im Autoklaven oder Dampfdruckkochtopf unter den in der GUV-SR 2006 Verordnung vorgegebenen Bedingungen sterilisiert und inaktiviert werden, bevor sie (ber den Hausmll) entsorgt werden knnen.

B. Hinweis zum Verschlieen der Petrischalen mit Klebeband

Das Klarsicht-Klebeband darf nicht ganz um den Deckel gewickelt werden. Ein luftdichter Ver-schluss der Petrischalen whrend der Inkubation kann zu einer Anreicherung anaerober Mikro-organismen fhren, die hu g der Schutzgruppe 2 zuzuordnen sind.

1. Keimungsversuche mit Tomaten 2442. Dngertest mit Tomaten 2453. DNA-Isolierung aus Tomaten 246


Experimente Tomaten






ARBEITSBLATT 1/4Experimente Tomaten

Petrischalen Watte

Filterpapier

Tomatensaatgut Wasser

Erde

1. Beschrifte eine Petrischale mit deinem Namen, Datum und den Ver-suchsbedingungen, die du dir ausgesucht hast (z.B. Erde, hell, trocken und warm).

2. Gib dein Medium (Erde, Watte oder Filterpapier) in die Petrischale und lege 10 Tomatensamen auf das Medium.

3. Stelle die Schale an einen Ort, der deinen Versuchsbedingungen entspricht.

4. Schaue tglich nach deinem Versuch und bewssere entsprechend dei-ner gewhlten Bedingungen.

Welche Unterschiede siehst du nach einer Woche?

Fass deine Ergebnisse in der Tabelle zusammen (Lnge von Wurzel und Spross). Unter welchen Bedingungen kommt das Saatgut am besten zur Keimung? Erklre die Unterschiede.

Materialien


Durchfhrung

Beobachtung

Auswertung

1. Keimungsversuche mit Tomaten

Einfhrung

Untersuche die Keimung von Tomatensamen. Finde durch die Vernderung der Versuchsbedingungen (z.B. Licht, Temperatur, Feuchtigkeit und Medium) die optimalen Bedingungen fr eine Keimung heraus.

Bedingungen Ergebnisse

Medium Temperatur Licht Feuchtigkeit Datum Wurzellnge Sprosslnge



Experimente Tomaten ARBEITSBLATT 2/4

Untersuche den Ein uss von Dnger auf das Wachstum von Tomaten-keimlingen. Giee die Tomatenkeimlinge in den folgenden Wochen regel-mig mit Dngerlsungen unterschiedlicher Konzentration:

1. Dngerlsung 0,05 % ig 3. Dngerlsung 10 % ig

2. Dngerlsung 0,1 % ig 4. nur Wasser

Messzylinder 100 ml 4 Blumentpfe

4 Becherglser 1 l Wasserfester Stift

Tomatenkeimlinge Dnger

Erde Wasser

Beachte fr das Dngemittel die Gefahrenhinweise und Kennzeichnung des jeweiligen Herstellers.

1. Rechne aus, wie viel Dnger du fr die einzelnen Konzentrationen be-ntigst, um einen Liter Dngerlsung anzusetzen.

2. Beschrifte die Becherglser mit einem wasserfesten Stift mit 1 bis 4 und setze darin die unterschiedlichen Dngerlsungen an.

3. Beschrifte die Blumentpfe ebenfalls mit 1 bis 4. Der Blumentopf 1 wird spter mit der Dngerlsung 1 gegossen, Topf 2 mit Dngerlsung 2, usw.

4. Setze (pikiere) jeweils einen Keimling in einen Topf.

5. Giee die P anzen in den Tpfen 1 bis 3 in den nchsten Wochen tg-lich (bzw. nach Bedarf) mit der entsprechenden Dngerlsung und die P anze in Topf 4 mit Wasser.

Dokumentiere in den kommenden Wochen die Entwicklung der P anzen in einer Tabelle. Beachte vor allem die Gre und Anzahl der Bltter sowie die Farbe der P anzen.

Erklre die Unterschiede zwischen den verschiedenen Dngerkonzen tra-tionen. Welches ist die optimale Dngerkonzentration?

Aufgabe

Materialien


Sicherheit

Durchfhrung

Auswertung

2. Dngertest mit Tomaten

Dnger/Wasser Datum Gre der Bltter Anzahl der Bltter Farbe der P anze

1. Dngerlsung 0,05 % ig

2. Dngerlsung 0,1 % ig

3. Dngerlsung 10 % ig

4. Wasser (Kontrolle)




Schneidbrett Holzspie (z.B. Schaschlikspie)

Messer und Gabel Pipetten 10 ml

Becherglas 100 ml Trichter

Erlenmeyerkolben 250 ml Papier lter oder Zellstofftcher

Kunststoffrhrchen mit Deckel 15 ml

Extraktionspuffer Detergens

Ethanol 95 % ig Gefahr Tomaten(im Eisbad gekhlt)

Wasser

Trage eine Schutzbrille und arbeite unter dem Abzug.Vorsicht! Ethanol ist leicht entzndbar. Es darf keine offene Flamme oder andere Zndquelle in der Nhe sein. Beim Arbeiten mit Lebensmitteln im Labor sind diese wie Chemikalien zu behandeln. Geschmacksproben sind verboten!

Vorbereitung

1. Schneide ein Viertel einer Tomate in sehr kleine Stcke und zerdrcke diese mit der Gabel.

2. Mische in einem Becherglas 12 ml Extraktionspuffer und 3 ml Detergens.

3. Gib die zerdrckte Tomate hinzu und durchmische gut.

4. Filtriere das Gemisch durch einen mit Wasser angefeuchteten Filter in den Erlenmeyerkolben. Der Papier lter mit den Tomatenresten wird nicht mehr bentigt und kann entsorgt werden.

DNA-Isolierung

1. Gib 1 ml von der ltrierten Lsung in ein Kunststoffrhrchen, fge 1 ml Wasser hinzu und durchmische.

2. berschichte vorsichtig mit 8 ml kaltem Ethanol. Es bilden sich zwei Phasen: Oben ist die alkoholische Phase und unten die wssrige Phase.

3. Zwischen den beiden Phasen bildet sich eine weiliche Substanz. Das ist die DNA. Wenn man die zwei Phasen vorsichtig mischt, sollte sich noch mehr weiliche Substanz bilden.

4. Mit Hilfe eines Holzspiees kannst du die DNA aus dem Rhrchen lang-sam und vorsichtig herausziehen.

Materialien


Sicherheit

Durchfhrung

3. DNA-Isolierung aus Tomaten

Einfhrung

Das Erbmaterial, die DNA (Deoxyribonucleic Acid, auf deutsch: Desoxyribonukleinsure), ist in jeder ein-zelnen Zelle enthalten. Wir nehmen tglich mit der Nahrung ca. 8 g DNA von P anzen und Tieren zu uns.

Abstand Tabelle vor


Abstand Gra k oben

Abstand Gra k unten







3. DNA-Isolierung aus Tomaten

Lehrerinformation

A. Vorbereitung durch die Lehrkraft

A.1. Ansetzen des Extraktionspuffers

8,8 g Natriumchlorid und 44 g Natriumcitrat werden mit Wasser auf 1 Liter aufgefllt.

A.2. Ansetzen des Detergens

Farbloses Splmittel-Wasser-Gemisch im Verhltnis 1:1.

B. Hinweis zum Versuch

Anstelle der Tomaten sind auch andere Obst- und Gemsesorten geeignet, z.B. Banane, Kiwi oder Paprika.




Chemikalien Einstufung und Kennzeichnung

Hinweise1. Die Angaben zur Einstufung und Kennzeichnung der verwendeten Chemikalien erfolgen nach GHS*.

Da sich diese Einstufungen und die Kennzeichnung ndern knnen, sind immer die aktuellen An-gaben auf dem Kennzeichnungsetikett der verwendeten Chemikalien zu bercksichtigen.

2. Fr das Arbeiten mit Bakterien gelten die Regeln fr Sicherheit und Gesundheitsschutz bei Ttig-keiten mit biologischen Arbeitsstoffen im Unterricht (GUV-SR 2006) der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (GUV).

* GHS Kurzform fr Globally Harmonized System in der EU umgesetzt durch die Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP-Verordnung).

Abstand Tabelle vor


Abstand Gra k oben

Abstand Gra k unten






Chemikalien Arbeitsgemeinschaften BiologieEinstufung und Kennzeichnung

Aceton

Gefahr

Gefahrenhinweis

H225 Flssigkeit und Dampf leicht entzndbar.

H319 Verursacht schwere Augenreizung.

H336 Kann Schlfrigkeit und Benommenheit verursachen.

EUH066 Wiederholter Kontakt kann zu sprder oder rissiger Haut fhren.

Ethanol

Gefahr

Gefahrenhinweis

H225 Flssigkeit und Dampf leicht entzndbar.

H319 Verursacht schwere Augenreizung.

Immersionsl (von Merck)

Achtung

Gefahrenhinweis

H302 Gesundheitsschdlich bei Verschlucken.

H411 Giftig fr Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

Beachte:

Bei Verwendung anderer Immersionsle siehe Einstufung und Kenn-zeichnung der jeweiligen Hersteller.

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