Pumpfrequenz eines Parameciums

Versuchsprotokoll vom 4.11.1998 – Pumpfrequenz der pulsierenden
Vakuolen in Paramecien
In diesem Versuch wurde die Kontraktionsfrequenz der pulsierenden Vakuolen bei Paramecien in Abhängigkeit
von der osmotischen Konzentration im Außenmedium untersucht.
Materialien:
Zuckerlösungen folgender Konzentration: 0.025,0.05,0.1 Mol
Paramecien in Wasser
Watte, Löschpapier
Ferner Mikroskop, Objektträger, Deckgläser zum Anfertigen mikroskopischer Präparate.
Versuchsaufbau und –Durchführung:
Man bringt einen Tropfen der Paramecien-Lösung auf einen Objektträger. Anschließend fügt man noch
einige Wattefasern auf den Objekträger. Diese erfüllen zwei Aufgaben: Zum einen sollen sie die
Bewegungsfähigkeit der Paramecien einschränken, zum anderen dienen sie als Abstandhalter zwischen
dem Objektträger und den Deckglas, damit die Paramecien nicht zerquetscht werden. Anschließend
betrachtet man ein Paramecium unter dem Mikroskop und zählt die Pumpfrequenz der pulsierenden
Vakuolen pro Minute und notiere sich den Wert. Um dann zu untersuchen, wie sich die Pumpfrequenz
bei höherer Konzentration des Außenmedium ändert, fügt man an einer Seite des Deckglases einen oder
zwei Tropfen der 0,025 molaren Lösung hinzu. Nun legt man an der anderen Seite des Deckglases das
Löschblatt an und sauge die Lösung unter dem Deckglas durch. Anschließend betrachtet man sich
wieder ein Paramecium unter dem Mikroskop und zählt die Pumpfrequenz. Dies wird für die 0,05 und
die 0,1 molare Lösung wiederholt. Durchgeführt wurde der Versuch parallel in fünf Kursen, um durch
Mittelwerte genauere Ergebnisse zu erzielen, da ein Paramecium natürlichen, biologischen
Schwankungen unterworfen ist und so die einmalige Durchführung keine repräsentative Werte liefern
würde.
Versuchsbeobachtung:
In nachfolgender Tabelle sind die Ergebnisse der einzelnen Kurse aufgeführt. Die Pumpfrequenz ist als
Schläge pro Minute aufgeführt:
Kurs:
A1
A2
B1
B2
C

Wasser
11,3
13,7
14,8
12,3
10
14,4
0.025
9
5,8
12,4
8,5
7,14
0.05
4
1,6
8,2
4
6
5,96
0.1
3
0
5,2
2
0
2
Pumpfrequenz Paramecium in Abhängigkeit der Außenmediumkonzentration
Pumpfrequenz (Kontraktionen/Min.)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Wasser
0,025
0,05
0,1
A1
11,3
9
4
3
A2
13,7
5,8
1,6
0
B1
14,8
12,4
8,2
5,2
B2
12,3
8,5
4
2
C
10
6
0
Ø
14,4
5,96
2
7,14
Konzentration in mol
A1
A2
B1
B2
C
Ø
Die Kontraktionsfrequenz (= Entleerungsfrequenz) der pulsierenden Vakuolen nimmt mit steigender
Konzentration im Außenmedium ab, bei zwei Kursen stellen die pulsierenden Vakuolen ihre Tätigkeit bei 0,1
Mol vollständig ein. Im Durchschnitt nimmt die Pumpfrequenz von 14,4 bei normalen Wasser auf 2 bei 0,1
molarer Lösung ab.
Erklärung:
Es stellt sich nun die Frage, warum die Pumpfrequenz antiproportional zur Konzentration der Lösung
ist.. Eine Begründung ist die Osmoregulation. Ein Paramecium besitzt in der Regel einen höheren
osmotischen Wert als sein Außenmedium, da sein normaler Lebensraum Wasser ist. Da in seinem
Inneren die gelösten Stoffe eine höhere Konzentration aufweisen als in dem Wasser, welches das
Paramecium umgibt, strömt infolge des Konzentrationsgradienten ständig Wasser in das Tierchen
hinein. Die gelösten Stoffe selbst können nur mit Einschränkungen diffundieren, da dieser Vorgang
durch die semipermeable Membran kontrolliert wird.
Folglich müssen die pulsierenden Vakuolen ständig pumpen, um das hineinfließende Wasser wieder
nach draußen zu befördern, da anderenfalls das Paramecium platzen würde. In normalen Wasser beträgt
die Frequenz im Durchschnitt 14,4 Entleerungen pro Minute. Je höher die Konzentration im
Außenmedium nun ist, desto niedriger ist diese Frequenz, da sich der Konzentrationsgradient gegen null
annähert, d. h. der osmotische Druck auf beiden Seiten der Zellmembran (im Inneren Medium und im
äußeren Medium) sich langsam angleicht. Da die Pumpfrequenz bei einer Konzentration im
Außenmedium von 0,1 Mol bei zwei Versuchsgruppen bereits auf null zurückging, kann man folgern,
das die primäre Funktion der pulsierenden Vakuolen lediglich darin besteht, überschüssiges Wasser aus
der Zelle hinauszupumpen und nicht zur Ausscheidung von Abfallstoffen ist, da dann die Pumpfrequenz
nicht in einem solchen Maße abnehmen würde und schließlich ganz auf null absinken würde. So ist das
Paramecium mit Hilfe seiner kontraktilen Vakuolen in der Lage, im Zellinneren eine höhere osmotische
Konzentration als im Außenmedium aufrechtzuerhalten, ohne zu platzen.
© November 98 Andreas Petry