LABORATORIEØVELSER BIO 1000 H-2003 PROKARYOTER OG PROTISTER MIKROORGANISMER FINNES OVERALT PROTIST DIVERSITET EVOLUSJON AV DEN EUKARYOTE CELLE

Transkript

1 LABORATORIEØVELSER BIO 1000 H-2003 PROKARYOTER OG PROTISTER 30. september og 2. oktober: MIKROORGANISMER FINNES OVERALT 7. oktober PROTIST DIVERSITET EVOLUSJON AV DEN EUKARYOTE CELLE

2 PROKARYOTER MIKROORGANISMER FINNES OVERALT Mikroorganismer forekommer overalt; i luft, i vann, i jord og på kroppen. Selv om vi ikke kan se dem med det blotte øye, er de lette å påvise ved hjelp av en petriskål med næringsagar. Dersom vi berører overflaten av en agarskål med fingrene, leppene osv., eller utsetter skålen for luft i noen minutter, vil celler av ulike mikroorganismer havne på overflaten. Etter inkubering ved 30 0 C noen dager, vil synlige kolonier av ulike bakterier, gjær eller muggsoppvise seg på skålen. Det skal vi vise i dette enkle forsøket. Framgangsmåte: Hver person vil få utlevert fem ferdige skåler med næringsagar. Næringsagar består av agar som er tilsatt gjærekstrakt, vitaminer og andre organiske forbindelse som mange mikroorganismer kan vokse på. Agaren er tilsatt for å få en stiv gele. Dag 1. (tirsdag 30. september) 1. Ta lokket av en petriskål og press leppene mot agaroverflaten. Legg på lokket, merk skålen og inkuber ved 30 0 C. 2. Ta nye skål og gjenta det hele med for eksempel fingrene, nesen, skjegget, håret eller for tærne. 3. Ta lokket av en petriskål, merk den og la den stå med lokket av i 15 min. De forskjellige studentene kan gjøre dette på forskjellige steder i huset: i kurssalen, i gangen, ute, i vinduet, på toalettet etc. Sett på lokket og inkuber skålen til neste kursdag. Dag 2. (torsdag 2.oktober - NB! Dette foregår i klassene) 1. Undersøk alle skålene, og beskriv det du ser. Hvor mange ulike kolonier finner du i hvert tilfelle og hvordan ser de ut med hensyn til farge og overflate. 2. Undersøk den skålen som har stått med lokket av i luft. Tell antall kolonier på skålen. 3. Forsøk å avgjøre hvor mange ulike kolonier du har. Sammenlign med resultatene til noen av de andre studentene.

3 PROTISTER PROTIST DIVERSITET EVOLUSJON AV DEN EUKARYOTE CELLE Bakgrunn 1: Protist diversitet Protister klassifiseres i flere ulike riker og tilhører de mest diverse gruppene av eukaryoter. 1. Den ytre (morfologiske) bygningen varierer enormt. Mange nærstående protist-arter kan ha veldig forskjellig utseende. Det er derfor krevende å klassifisere disse artene basert på morfologiske trekk alene. 2. Protistens indre (ultrastruktur) bygning er svært variabel, og tildels avvikende fra typiske dyre- og plante celler. Mange av gruppene er rent heterotrofe og i de fleste av algegruppene finnes det arter som mangler kloroplaster. Enkelte grupper mangler også mitokondrier og i noen grupper er Golgi apparatet og det endoplasmatiske reticulum svakt utviklet eller fraværende. Mange av gruppene har cellestrukturer som er spesielle for nettopp deres gruppe (eks alveoler hos alveolatene) 3. Blant protist-artene finnes det et utall livsstrategier. De fleste arter går igjennom en livsyklus (eks slimsoppene) og mange av disse består av et stort antall stadier som kan være så ulike morfologisk at det er umulig å føre dem sammen ut ifra utseende alene. 4. Protistene har mange levesett og de omfatter f eks frittlevende heterotrofe organismer (slimsopp, radiolarier, euglenozoer, alveolater og stramenopiler), parasitter(kinetoplastider, diplomonader og parabasalider), fototrofe alger (rødalger, grønnalger, stramenopiler og euglenofytter), fotosyntetiske symbionter (grønnalger og dinoflagellater) og mixotrofe (stramenopiler, dinoflagellater) arter. Bakgrunn 2: evolusjonen av den eukaryote celle Alle høyere eukaryoter har utviklet seg fra protister; til og med våre tidligste forfedre var protister (antageligvis krageflagellater). Encellede organismer som ligner enkelte av våre dagers protister antas å være de tidligste eukaryotene, og de er derfor viktige for å forstå utviklingen av den eukaryote cellen, slik vi kjenner den fra dyre- og planteverdenen (se fig 2 i labjournalen). Protister studeres for å forstå de evolusjonære mekanismene som skaper intra- og intercellulær diversitet og oppbygging.

4 Endosymbioser har spilt en viktig rolle i evolusjonen av den eukaryote diversiten. I denne lab-øvelsen skal vi fokusere på endosymbiose og diversitet. Det er to hovedformer for primære endosymbioser som er viktige i denne sammenheng: 1. Endosymbiose av en α-proteobakterie (aerob heterotrof bakterie) som har utviklet seg til mitokondrier (som utfører cellerespirasjonen se fig 2 i labjournalen). 2. Endosymbiose av en cyanobakterie som har gitt opphav til kloroplaster (utfører fotosyntesen se fig 2 i labjournalen). I tillegg er det viktig å tenke på at: 1. Mange arter kan ha tapt mitokondrier og kloroplaster. 2. Mange algegrupper (eks stramenopiler og euglenozoer) har fått sine kloroplaster ved å spise andre eukaryote alger og innkorporere dem som kloroplaster. Disse kloroplastene sies derfor å være sekundære. En algegruppe, dinoflagellatene, har til og med tertiære kloroplaster, dvs. de har fått sine kloroplaster fra en alge med sekundære kloroplaster (se kap. 28 og fig i læreboka). Målsetting: Dere skal ved å observere levende organismer (og bilder) få betrakte noen av de viktigste fenomenene i evolusjonen av den eukaryote celle og få et kort innblikk i den diversitet som finnes blant protistene. I tillegg skal dere lære om grupper som inneholder primære, sekundære og tertiære kloroplaster, og om de cyanobakterier og alger som har gitt opphav til disse kloroplastene (dvs. hvilke som har blitt spist og inkorporert). I tillegg skal vi omtale en gruppe som mangler mitokondrier.

5 1 2 Øyealge-Euglenozoa Kiselalge, Stramenopila 5 Dinoflagellat, Alveolata Grønnalge, Chlorophyta

6 Oppgave 1 Cyanobakterier Forfedrene til de organismene som du har fått utlevert har gitt opphav til algenes og plantenes kloroplaster. Tegn den røde og den grønne organismen som du har fått utlevert. Dette er levende kulturer som skal mikroskoperes. Hvilket domene hører de inn under? Nevn noen karakterer som kjennetegner dem.

7 Oppgave 2 Grønnalger - Chlorophyta (s i læreboka) Volvox sp. (Chlorophyta, grønnalger). Levende celler i kultur deles ut for mikroskopering (jmf figur 3 labjournalen) Hvordan er cellene organisert? Hvilken type endosymbiosesymbiose har grønnalgene (se figur i læreboka)? Hvordan ernærer den seg? Merk av på figur 1 labjournalen hvor grønnalger evolusjonært hører hjemme.

8 Oppgave 3 Rødalger-Rhodophyta (s 565 i læreboka) Polysiphonia spp., dokke på norsk (Rhodophyta, rødalger) står i skåler på hver benk og skal mikroskoperes. Tegn en grov skisse eller beskriv utseende kort med ord. Hva skiller gruppen rødalger fra andre protister? Hvordan ernærer de seg? Merk av på figur 1 labjournalen hvor rødalger evolusjonært hører hjemme

9 Oppgave 4 Stramenopiler - Stramenopila (s i læreboka.) Stramenopilene er en stor og sammensattgruppe som kjennetegnes ved at flagellatene bærer flageller med en spesiell type hule hår. A. Du får utlevert en kultur av Thalassiosira nordenskioeldi (Bacillariophyta, diatomeer, kiselalger - jmf. figur 6 i labjournalen) som du skal undersøke i mikroskopet. Hvordan er cellene organisert? Hvilken farge har de? B. På benken står det noen skåler med Fucus spp.- tang på norsk (Pheophyta -brunalger). Hvordan er planten bygget? Vet du hvor den lever? Hvilken type endosymbiose finner vi hos stramenopilene (fig i læreboka)? Merk av på figur 1 i labjournalen hvor stramenopiler evolusjonært hører hjemme.

10 Oppgave 5 Alveolater Alveolata (s i læreboka) Alveolatene består av gruppene dinoflagellater, apicomplexer og ciliater. Du får utlevert en levende kultur av Karenia mikimotoi (Dinoflagellata, dinoflagellater jmf. figur 5 i labjournalen). Hvordan ernærer den seg? Hvordan beveger den seg? Merk av på figur 1 i labjournalen hvor dinoflagellater evolusjonært hører hjemme

11 Oppgave 6 Organismer med pseudopodier eks. radiolarier (s 569 i læreboka) Lysmicroskopibilder av levende radiolarier A Thalassiocola, en skjelettløs art, B art med skjelett, C Physematium På hver benk ligger det faste preparater som dere skal mikroskopere (disse må gå på rundgang - vi har ikke preparater til alle). Det meste av det organiske materialet er fjernet. Hva er det du ser? Hvor lever de fleste radiolarier? Hvordan ernærer de seg? Klarer du å plasse radiolarier i figur 1 i labjournalen? Hvorfor er det vanskelig?

12 Tilleggsoppgave 1 Diplomonader og parabasalider (s 555 i læreboka). Guinardia lambia Trichomonas vaginalis Diplomonader og parabasalider er parasittiske og mangler mitokondrier. Har du en forklaring på hvorfor de ikke har mitokondrier? Hvordan har mitokondrier blitt en del av eukaryote celler og hvilke organismer tror vi at de stammer fra? Kan diplomonader og parabasalider ha betydning for folks helse? Merk av på figur 1 i labjournalen hvor diplomonader og parabasalider evolusjonært hører hjemme.

13 Tilleggsoppgave 2 Slimsopper Mycetozoa s i læreboka) Mycetozoa-slimsopp deles i to grupper; de plasmodiale (Myxogastrida) og cellulære (Dictyostelida) slimsoppene. Hva skiller de vegetative stadiene til de to gruppene? Hvilken type slimsopp er Physalis? Den har en livsyklus med mange ulike stadier. Hvilke to stadier er avbildet her? Physarum - plasmodium Merk av på figur 1 i labjounalen hvor slimsoppene evolusjonært hører hjemme. Physarum-sporangia

14 Tilleggsoppgave 3 Euglenozoer-Euglenozoa (s i læreboka) Euglenozoene deles i to grupper; euglenoider og kinetoplastider. Hvilket levesett har kinetoplastidene? Kan du nevne en alvorlig sykdom som en Trypanosoma forårsaker og hvordan denne sykdommen spres? Hvilke typer ernæring finner vi blant euglenoidene? Et av dem kan du betrakte i labjounalens figur 4. Hvilken type endosymbiose finner du hos disse algene (jmf-figur i læreboka) og hvilken type organisme tror du at euglenofyttenes kloroplaster kommer fra? Merk av på figur 1 i labjournalen hvor euglenozoer evolusjonært hører hjemme