Mikroskop, Zelle und Vergrößerung
In der Küche in Köln schneidest du eine Zwiebel auf. Ziehst du die dünne Haut zwischen den Schichten ab, siehst du nur ein glasiges Häutchen. Unter dem Mikroskop erscheint daraus ein Muster aus lauter kleinen Kammern. Was sind das für Kammern, und wie groß sind sie in Wirklichkeit?
Das Mikroskop
Mit bloßem Auge erkennst du Dinge ab etwa $0{,}1\,\text{mm}$. Viele Zellen sind kleiner als $0{,}1\,\text{mm}$, und auch größere Zellen wie die Zwiebelhautzelle zeigen ihren Aufbau erst unter dem Mikroskop. Das Lichtmikroskop vergrößert sie in zwei Stufen: Das Objektiv erzeugt ein vergrößertes Bild, das Okular vergrößert dieses Bild noch einmal.
Die Gesamtvergrößerung ist das Produkt beider Linsen:
Der Grund: Das Okular vergrößert ein Bild, das schon vom Objektiv vergrößert wurde. Die Faktoren werden also multipliziert, nicht addiert.
Richtig mikroskopieren
So gehst du vor:
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Zwiebelhäutchen von der Zwiebelschuppe abziehen.
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Einen Wassertropfen auf den Objektträger geben und das Häutchen hineinlegen.
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Das Deckglas schräg auflegen und langsam absenken, damit keine Luftblasen entstehen.
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Kleinste Vergrößerung einstellen und scharf stellen.
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Höhere Vergrößerung wählen und nachstellen.
Sicherheit: Trage beim Arbeiten mit Methylenblau und Iod-Kaliumiodid-Lösung eine Schutzbrille, benutze den Holzspatel nur einmal und wasche dir danach die Hände. Notiere im Versuchsprotokoll Material, Durchführung, Beobachtung und Zeichnung.
Du beginnst immer mit der kleinsten Vergrößerung. Dort ist das Sichtfeld groß, du findest dein Objekt leicht und das Objektiv kann das Präparat nicht berühren.
Ein Mikroskop in eurem Biologieraum hat ein Okular mit 10-facher Vergrößerung und ein Objektiv mit 40-facher Vergrößerung. a) Berechne die Gesamtvergrößerung. b) Nenne…
Ein Mikroskop in eurem Biologieraum hat ein Okular mit 10-facher Vergrößerung und ein Objektiv mit 40-facher Vergrößerung.
- a) Berechne die Gesamtvergrößerung.
- b) Nenne die Teile des Mikroskops, die jeweils die Vergrößerung bestimmen.
Du willst ein Zwiebelhäutchen mikroskopieren. Bringe die folgenden Schritte in die richtige Reihenfolge: Deckglas auflegen, Häutchen von der Zwiebelschuppe abziehen,…
Du willst ein Zwiebelhäutchen mikroskopieren. Bringe die folgenden Schritte in die richtige Reihenfolge: Deckglas auflegen, Häutchen von der Zwiebelschuppe abziehen, Objekt auf einen Wassertropfen auf dem Objektträger legen, kleinste Vergrößerung einstellen und scharf stellen, höhere Vergrößerung wählen und nachstellen.
Pflanzenzelle und Tierzelle
Unter dem Mikroskop siehst du bei der Zwiebelhaut dicht gepackte, rechteckige Kammern: die Zellen. Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Zellen haben typische Bestandteile.
| Bestandteil | Aufgabe |
|---|---|
| Zellkern | steuert die Vorgänge in der Zelle |
| Zellplasma | füllt die Zelle, hier laufen viele Vorgänge ab |
| Zellmembran | umgibt das Plasma und regelt, was hinein- und hinausgelangt |
| Zellwand (nur Pflanzen) | stabilisiert und gibt der Zelle ihre Form |
| Vakuole (Pflanzen groß) | speichert Wasser und gelöste Stoffe |
| Chloroplasten (nur grüne Pflanzenteile) | enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll, hier findet die Fotosynthese statt |
Pflanzenzellen unterscheiden sich von tierischen Zellen vor allem durch Zellwand, große Vakuole und (in grünen Teilen) Chloroplasten. Die menschliche Mundschleimhautzelle hat dagegen nur Kern, Plasma und Membran.
Du gewinnst Mundschleimhautzellen, indem du mit einem sauberen Holzspatel vorsichtig über die Innenseite der Wange streichst und den Abstrich auf einen Wassertropfen auf dem Objektträger gibst. Mit einem Tropfen Methylenblau oder Iod-Kaliumiodid-Lösung werden die Zellen besser sichtbar.
Nenne vier Zellbestandteile, die in einer Zwiebelhautzelle unter dem Mikroskop erkennbar sind, und gib für jeden eine Aufgabe an.
Nenne vier Zellbestandteile, die in einer Zwiebelhautzelle unter dem Mikroskop erkennbar sind, und gib für jeden eine Aufgabe an.
Lena mikroskopiert ein Blättchen der Wasserpest und Mundschleimhautzellen von sich selbst. a) Nenne zwei Zellbestandteile, die in den Wasserpestzellen vorkommen, in den…
Lena mikroskopiert ein Blättchen der Wasserpest und Mundschleimhautzellen von sich selbst.
- a) Nenne zwei Zellbestandteile, die in den Wasserpestzellen vorkommen, in den Mundschleimhautzellen aber fehlen.
- b) Gib an, welcher dieser Bestandteile die grüne Farbe verursacht.
- c) Beschreibe, wie Lena die Mundschleimhautzellen für das Mikroskopieren gewinnt und was sie zur besseren Sichtbarkeit zugeben kann.
Vergleiche Zwiebelhautzelle, Wasserpestzelle und menschliche Mundschleimhautzelle in einer Tabelle hinsichtlich Zellkern, Zellwand, Vakuole und Chloroplasten. Erkläre…
Vergleiche Zwiebelhautzelle, Wasserpestzelle und menschliche Mundschleimhautzelle in einer Tabelle hinsichtlich Zellkern, Zellwand, Vakuole und Chloroplasten. Erkläre anschließend, warum Zwiebelhautzellen trotz Pflanzenzelle keine Chloroplasten besitzen.
Zeichnen und Größe berechnen
Mikroskopische Zeichnungen
Du zeichnest, was du wirklich siehst, nicht, was du erwartest. Dafür gelten Regeln:
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sauber mit dem Bleistift zeichnen, keine Farben und keine Schattierung,
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klare, durchgezogene Linien, die Zeichnung groß genug,
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Beschriftung mit Linealstrichen (Beschriftungslinien waagerecht, sie kreuzen sich nicht), Schrift rechts neben der Zeichnung,
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eine Überschrift mit Objekt (zum Beispiel „Zwiebelhautzelle“) und eine Angabe der Vergrößerung.
Die Vergrößerung gehört dazu, weil man sonst die Größe der Zelle nicht beurteilen kann: Dieselbe Zeichnung kann eine $100$-fache oder eine $400$-fache Vergrößerung zeigen.
Abbildungsgröße, Originalgröße, Maßstab
Drei Größen hängen zusammen:
Das Verhältnis Abbildungsgröße : Originalgröße ist zugleich der Maßstab der Zeichnung. Wird eine Zeichnung zusätzlich vergrößert (zum Beispiel um den Faktor $1{,}5$), multiplizierst du diesen Faktor mit der Mikroskopvergrößerung. Rechne vorher in dieselbe Einheit um. Es gilt $1\,\text{cm} = 10\,\text{mm}$ und $1\,\text{mm} = 1\,000\,\mu\text{m}$.
Sichtfeld
Das Sichtfeld ist der Kreis, den du im Mikroskop siehst. Bei höherer Vergrößerung wird sein Durchmesser kleiner, und zwar im gleichen Verhältnis: Bei $4$-facher Vergrößerung ist der Durchmesser nur noch ein Viertel. Wechselst du also von $400\times$ auf $100\times$, ist das Sichtfeld $4$-mal so groß. Wie viele Zellen nebeneinander ins Sichtfeld passen, berechnest du so: Anzahl der Zellen = Sichtfelddurchmesser : Zelllänge.
Eine Zwiebelhautzelle ist in Wirklichkeit 0,25 mm lang. In deiner Zeichnung ist sie 7,5 cm lang. a) Rechne beide Längen in dieselbe Einheit um. b) Berechne den Maßstab…
Eine Zwiebelhautzelle ist in Wirklichkeit 0,25 mm lang. In deiner Zeichnung ist sie 7,5 cm lang.
- a) Rechne beide Längen in dieselbe Einheit um.
- b) Berechne den Maßstab der Zeichnung (Abbildungsgröße : Originalgröße).
- c) Gib die Formel an, mit der man die Originalgröße aus Abbildungsgröße und Vergrößerung berechnet.
Ein Schüler zeichnet eine Pflanzenzelle. Sein Heft enthält diese Angaben: Zeichnung mit Bleistift, Beschriftung mit Linealstrichen, Überschrift „Zelle“, keine Angabe zur…
Ein Schüler zeichnet eine Pflanzenzelle. Sein Heft enthält diese Angaben: Zeichnung mit Bleistift, Beschriftung mit Linealstrichen, Überschrift „Zelle“, keine Angabe zur Vergrößerung.
- a) Nenne zwei Regeln für das Zeichnen mikroskopischer Objekte, die er eingehalten hat.
- b) Nenne zwei Angaben, die in der Überschrift bzw. neben der Zeichnung fehlen.
- c) Erkläre, warum die Angabe der Vergrößerung wichtig ist.
Ein Schüler misst im Mikroskopbild bei 400-facher Gesamtvergrößerung den Durchmesser des Sichtfeldes mit 0,45 mm. Eine Zelle nimmt im Sichtfeld etwa ein Fünftel des…
Ein Schüler misst im Mikroskopbild bei 400-facher Gesamtvergrößerung den Durchmesser des Sichtfeldes mit 0,45 mm. Eine Zelle nimmt im Sichtfeld etwa ein Fünftel des Durchmessers ein.
- a) Berechne die tatsächliche Länge der Zelle in µm.
- b) Der Schüler wechselt auf 100-fache Vergrößerung. Berechne den Sichtfelddurchmesser und gib an, wie viele solcher Zellen nebeneinander hineinpassen.
- c) Begründe, warum man immer mit der kleinsten Vergrößerung beginnt.
Eine Zeichnung einer Wasserpestzelle ist 6 cm lang. Das Mikroskop hatte Okular 10× und Objektiv 40×. Die Zeichnung wurde zusätzlich gegenüber dem Mikroskopbild um den…
Eine Zeichnung einer Wasserpestzelle ist 6 cm lang. Das Mikroskop hatte Okular 10× und Objektiv 40×. Die Zeichnung wurde zusätzlich gegenüber dem Mikroskopbild um den Faktor 1,5 vergrößert.
- a) Berechne die Originalgröße der Zelle in µm.
- b) Ermittle, welchen Maßstab die Zeichnung hat.
- c) Beurteile, ob eine Zelle von 0,06 mm Länge mit bloßem Auge erkennbar wäre, und begründe.
Zurück zum Anfang: Die Kammern der Zwiebelhaut sind Zellen mit Zellwand, Kern und Vakuole. Mit der Formel für die Vergrößerung erhältst du ihre wahre Größe, etwa $0{,}25\,\text{mm}$.
Auf einen Blick
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Gesamtvergrößerung = Okularvergrößerung $\cdot$ Objektivvergrößerung.
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Beim Mikroskopieren beginnst du immer mit der kleinsten Vergrößerung.
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Alle Zellen haben Zellkern, Zellplasma und Zellmembran. Pflanzenzellen haben zusätzlich Zellwand und große Vakuole, grüne Teile auch Chloroplasten.
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Zwiebelhautzellen haben keine Chloroplasten, Wasserpestzellen schon.
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Originalgröße = Abbildungsgröße : Vergrößerung. Vorher alle Längen in dieselbe Einheit umrechnen.
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Zeichnung: Bleistift, Linealstriche, Überschrift mit Objekt und Vergrößerung.