Einleitung
Im Wesentlichen sind Protozoen einzellige Eukaryoten, d.h. sie sind einzellige Organismen, die einen Zellkern sowie eine Reihe anderer wichtiger Organellen im Zytoplasma haben und von einer Membran umschlossen sind.
Sie existieren als freilebende Organismen oder als Parasiten. Dies macht diesen Stamm zu einer vielfältigen Gruppe einzelliger Organismen, die in Form und Größe variieren.
Beispiele sind:
- Giardia
- Trypanosoma
- Trichonympha
- Plasmodium
- Paramecium
Anatomie (Körperbau)
Da sie Eukaryoten sind, Protozoen sind größere Zellen mit einem Durchmesser von 10 bis 100 Mikrometern (im Vergleich zu Prokaryonten) und haben eine komplexere Struktur. Das bedeutet, dass sie eine Zellmembran haben, die die Organellen umschließt, eine DNA, die ebenfalls von einer Membran umschlossen ist, Nukleoli, Ribosomen, einen Golgi-Apparat und mehrere lineare Chromosomen, die unter anderem Histone enthalten.
Es ist erwähnenswert, dass die in diesen Zellen vorhandenen Organellen von einem Typ zum anderen variieren.
Es gibt auch eine Reihe von Organellen, die ausschließlich in Protozoen vorkommen, dazu gehören:
- Die Trichocysten vonParamecium
- Bestimmte Skelettstrukturen
- Kontraktile Vakuolen
Im Vergleich zu anderen Wimpertieren ist der Zellkern der Protozoen blasenförmig. Dadurch wird die Farbe gestreut, was zu einem diffusen Erscheinungsbild des Kerns führt. Allerdings variiert auch dies von einem zum anderen. Im Phylum Apicomplexa zum Beispiel hat der vesikuläre Kern einen oder mehrere Nukleoli mit DNA, während das Endoson von Trypanosomen keine DNA enthält.
Protozoen haben auch Bewegungsstrukturen wie Aspseudopodien, Geißeln und Zilien, die der Fortbewegung dienen. Diese Strukturen sind ebenfalls von der Plasmamembran umgeben.
Auch die Pellikel (äußere Oberfläche einiger Arten wie Giardia) ist steif genug, um eine ausgeprägte Form zu unterstützen und beizubehalten, während sie sich gleichzeitig bei der Bewegung verdrehen und biegen kann.
Klassifizierung des Stammes der Protozoen
Aufgrund ihrer Vielfältigkeit bereiten die Protozoen mehrere Probleme bei der Klassifizierung. Sie werden zum Unterreich der Protista gezählt, wobei mehr als 50.000 Arten als freilebend beschrieben werden (das sind die Arten, die zum Überleben nicht direkt von anderen abhängig sind).
Freilebende Protozoen sind in praktisch allen möglichen Lebensräumen zu finden. Auf der Grundlage der licht- und elektronenmikroskopischen Morphologie wurden sie in sechs große Phyla eingeteilt, wobei die Mehrzahl der krankheitsverursachenden Protozoen in die Phyla Sacromastigophora und Apicomplexa fällt.
Nachfolgend sind einige der Sub-Phyla und Klassen innerhalb dieser Sub-Phyla auf der Grundlage der Bewegungsstrukturen aufgeführt:
Plasmodroma – Die Bewegungsstrukturen dieser Sub-Phyla können Geißeln, Pseudopodien oder überhaupt keine sein. Zu den Klassen, die unter diese Subphyla fallen, gehören Mastigophora (die eine oder mehrere Geißeln zur Fortbewegung verwenden), Sarcodina (die Pseudopodien zur Fortbewegung und zum Einfangen von Nahrung verwenden) und Sporozoos, denen Bewegungsstrukturen fehlen.
Ciliophora – Diese gehören zur SubphylaCiliophora verwenden in einigen Stadien oder während ihrer gesamten Lebensspanne Flimmerhärchen oder saugende Tentakel. Ciliata (die durchgehend Flimmerhärchen verwenden) und Suctoria (die als Jungtiere Flimmerhärchen und als Erwachsene Tentakel verwenden) sind einige der Klassen, die unter diesen Unterstamm fallen.
Sarcomastigopohora – Die in diesem Unterstamm verwendeten Bewegungsstrukturen umfassen Pseudopodien oder Geißeln. Auch hier sind die Kerne von einer Art (monomorph). Die Oberklasse Mastigophora, die zu diesem Unterstamm gehört, sind Flagellaten und benutzen daher Flagellen zur Fortbewegung.
Die Phytomastogophoerea gehören ebenfalls zu diesem Unterstamm und benutzen in einigen Fällen Flagellen. Zur Klasse Phytomastogophoerea gehört die Ordnung Chrysomonadida, die unter anderem Organismen wie Chrys amoeba, synura und ochromonas umfasst.
** Dies sind nur einige wenige Beispiele für die Klassifizierung. Sie ist sehr umfangreich und enthält viele weitere Organismen.
Klassifizierung nach der Lebensweise
Von den vorhandenen Protozoen gibt es etwa 21.000 Arten, die als freilebende Organismen in einer Vielzahl von Lebensräumen vorkommen, während weitere 11.000 Arten als parasitäre Mikroben sowohl in Wirbeltieren als auch in wirbellosen Wirten vorkommen.
Die freilebenden Arten sind in verschiedenen Lebensräumen und insbesondere im Boden und im Wasser zu finden. Diese Arten von Protozoen haben kaum Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, da sie für ihr Überleben nicht direkt von anderen Organismen abhängig sind. Einige der freilebenden Arten können jedoch Pathologien verursachen, wenn sie in einen menschlichen Wirt eingeschleppt werden.
Andere beeinträchtigen die menschliche Gesundheit auch durch die Produktion von Toxinen.
Zu den freilebenden Amöben, die auch beim Menschen Krankheiten hervorrufen können, gehören:
- Naegleria fowleri – Diese Art kommt meist in feuchten Böden vor und ist überall auf der Welt zu finden. Sie verursacht eine akute primäre Amöbenmeningoenzephalitis.
- Acanthamoeba – Sie kommt im Boden und im Wasser vor und kann eine chronische granulomatöse Amöbenenzephalitis, Amöbenkeratitis, granulomatöse Haut- und Lungenläsionen verursachen.
- Balamuthia mandrillaris – Verursacht subakute bis chronische granulomatöse Amöbenenzephalitis sowie granulomatöse Haut- und Lungenläsionen.
- Sappinia diploidea
Parasitäre Protozoen
Parasitäre Protozoen sind die Art, die zum Überleben auf den Wirt angewiesen sind. Als solche leben sie im Inneren des Wirts und können sogar gesundheitliche Probleme verursachen.
Die folgenden sind einige der parasitären:
Sarcodina (z.B. Entamoeba) – Entamoeba histolyticaist eine Art von Amöbe, die im menschlichen Verdauungskanal lebt. Meistens sind sie harmlos und ernähren sich von verschiedenen Bakterien und Partikeln, die im Darm vorhanden sein können.
Obwohl sie meist harmlos sind, kann dieser Parasit in die Darmwand oder das Rektum eindringen, wo er neben anderen Symptomen Geschwüre und sogar Blutungen sowie Schmerzen, Erbrechen und Durchfall verursacht.
Trypanosomen – Dies ist ein Geißeltierchen, das in der Blutbahn lebt. Verschiedene Arten dieses Parasiten verursachen Krankheiten wie:
- Schlafkrankheit,
- Leishmaniose
- Chaga-Krankheit
Mastigophora (z.B. Giardia) – Dies ist ein Geißeltierchen, das meist im Dünndarm des Wirts zu finden ist. Die Giardien heften sich typischerweise an die Darmschleimhaut und verursachen Entzündungen, Durchfall sowie Bauchschmerzen und andere Symptome.
Sporozoen (z.B. Plasmodium) – Die Plasmodium-Spezies ist ein Parasit, der im Blutkreislauf des Menschen lebt, und sich in den roten Blutkörperchen von deren Zytoplasma ernährt. Wenn sie sich in den Zellen weiter vermehren, führt dies zum Platzen der Zellen, was wiederum dazu führt, dass viele weitere Parasiten in den Blutkreislauf freigesetzt werden.
Lebenszyklus
Parasitäre Protozoen
Für die parasitären Formen können die Stadien des Lebenszyklus interzellulär, intrazellulär oder im Lumen bestimmter Organe stattfinden. Aufgrund der Vielfalt ist es nicht möglich, eine einzige oder einheitliche Abfolge des Lebenszyklus zu beschreiben. Im Folgenden werden daher drei der häufigsten allgemeinen Muster dieser Gruppe von Protozoen betrachtet.
Erstes Muster
Dieses Muster ist im Stamm der Apicomplexa verbreitet und beinhaltet einen Wechsel zwischen asexuellen und sexuellen Fortpflanzungsstadien.
Der Prozess beginnt mit den Zyklen der ungeschlechtlichen Fortpflanzung, bei denen die Zyklen der Schizogonie (mit Mitose und Zytokinese) in den Geweben des Wirts zu einer Vermehrung der Population führen.
Nach diesem Stadium beginnen einige in der Population mit der Gametogonie (einem sexuellen Prozess), um Gameten zu produzieren. Diese Gameten vereinigen sich dann und teilen sich ungeschlechtlich, um Sporozoiten durch einen als Sporogenie bekannten Prozess zu produzieren.
Diese Sporozoiten sind dann in der Lage, einen neuen Wirt zu infizieren, und der Prozess geht weiter. Die Zysten können die äußeren Bedingungen (außerhalb des Körpers) überleben und enthalten die Sporozoiten.
In einem neuen Wirt angekommen, beginnen die Sporozoiten den Vermehrungszyklus erneut. Einige der Arten dieses Stammes (Apicomplexa) benötigen zwei Wirte, um ihren Lebenszyklus zu vollenden. Dazu gehört ein Wirbeltier-Wirt, in dem der Parasit Schizogonie und Gametogonie durchläuft, und ein wirbelloses Tier, in dem die Gametensunite und Sporiogonie im Gewebe stattfindet.
Siehe auch Ordnung Piroplasmida
Zweites Muster
Das zweite Muster ist bei den meisten Flagellaten verbreitet und beinhaltet asexuelle Fortpflanzung. Bei ihnen kommt es während des Zyklus zu einer Reihe von morphologischen Umwandlungen. Sie vermehren sich jedoch alle durch binäre Spaltung.
Einige Arten dieser Gruppe vervollständigen diesen Zyklus in einem Wirbeltierwirt, da sie von einem Wirt zum anderen durch Zysten übertragen werden, die schwierige Bedingungen besser überstehen können. Wie bei den Apicomplexa benötigen daher auch einige Arten dieser Gruppe zwei Wirte, um ihren Lebenszyklus zu vervollständigen.
Das dritte Muster
ist besonders häufig bei Amöben und beinhaltet die ungeschlechtliche Fortpflanzung. Im Gegensatz zu den anderen ist ein einziger Wirt erforderlich, um den Reproduktionszyklus zu vervollständigen. In diesem Fall leben die Trophozoiten im Darmlumen des Wirts und vermehren sich durch binäre Spaltung.
Unter bestimmten Bedingungen können die Trophozoiten zur Zyste angeregt werden, da sie in der Zyste eine Kernteilung durchlaufen. Sobald die Zyste von einem anderen Wirt aufgenommen wird, setzt sich der Zyklus fort.
Lebenszyklus freilebender Protozoen
Für diese Gruppe umfasst der Lebenszyklus im Wesentlichen das Wachstum und die Größenzunahme des Organismus, auf die dann die Binärspaltung (oder andere Formen der ungeschlechtlichen Fortpflanzung) folgt.
Bei den Freilebenden erfolgt die sexuelle Fortpflanzung nur unter ungünstigen Bedingungen (ungünstige Temperatur, geringes Nahrungsangebot usw.). Diese Faktoren variieren jedoch oft von Art zu Art.
Während des Wachstums- und Teilungszyklus der freilebenden Protozoen gibt es eine Phase der DNA-Synthese, der Chromosomenreplikation sowie des Wachstums der Zellen.
Die Phasen des Zyklus umfassen:
- Erste Teilungsphase
- Ende der Teilungsphase und Beginn der DNA-Synthese
- DNA-Synthese
- Ende der DNA-Synthese und Beginn der nächsten Teilung
Klassifizierung anhand der Ernährung (wie sie Energie erhalten)
Es gibt drei Hauptkategorien anhand der Ernährung.
Zu diesen gehören:
- Photoautotrophe
- Photoheterotrophe
- Chemoheterotrophe
Autotrophe
Autotrophe wie einige der Flagellaten synthetisieren Kohlenhydrate aus Kohlendioxid und Wasser mithilfe von Chlorophyll. Dabei wird die Strahlungsenergie der Sonne genutzt.
Die meisten photoautotrophen Flagellaten, darunter Mitglieder der Euglenida, Cryptomonadida sowie Volvocida, neigen ebenfalls dazu, Autotrophie mit Heterotrophie zu kombinieren. Aus diesem Grund werden sie oft als Acetatflagellaten bezeichnet.
Zu ihren Kohlenstoffquellen gehören Acetate, einfache Fettsäuren und Alkohole. Während sie im Licht autotroph sind, werden diese Flagellaten im Dunkeln zu Heterotrophen.
Heterotrophe
Die Mehrzahl der freilebenden Protozoen fällt unter diese Kategorie. Als solche sind sie auf ein breites Spektrum an Nahrung angewiesen. Während einige sich von Bakterien ernähren (Mikrobivoren), ernähren sich andere von Algen und werden als Pflanzenfresser bezeichnet. Die Fleischfresser ernähren sich von beiden Trophien (Pflanzenfresser und Mikrofresser).
Die freilebenden Tiere werden ebenfalls in zwei Gruppen (morphologisch) unterteilt. Dazu gehören diejenigen mit einem Mund/Zytostom und diejenigen, die weder einen Mund noch eine bestimmte Eintrittsstelle für die Nahrung haben. Während zum Beispiel einige Flagellaten und viele Ciliaten (mit Ausnahme einiger Apostomatida) ein Cytostom haben, fehlt den Sarcodina ein Mund.
Chemoheterotroph – Diese Gruppe umfasst diejenigen, die Energie und organische Kohlenstoffquellen benötigen.
Mikroskopie
Wie bereits erwähnt, sind Protozoen sehr vielfältig. Sie unterscheiden sich voneinander durch unterschiedliche Strukturmerkmale, Fortbewegungsarten und die Bildung von Sporen.
Mit einem Lichtmikroskop kann man verschiedene Arten von Protozoen betrachten.
Probensammlung
Protozoen können aus fast jedem Lebensraum gewonnen werden. Während die freilebenden Arten sowohl im Wasser als auch in verschiedenen feuchten Lebensräumen zu finden sind, kommen die parasitären Arten in den meisten Metazoen (entwickelten Tieren) vor.
Für Schüler ist es einfacher, die freilebenden Protozoen zu verwenden, die aus Lebensräumen wie Schlamm, Teichen und Übergangsgewässern gewonnen werden können. Dabei ist zu beachten, dass diese sehr empfindlich sind.
Auch bei freilebenden Protozoen ist Vorsicht geboten, da sie zu Parasiten werden können.
Protozoen können auch gezüchtet werden, um ihre Anzahl für die Beobachtung zu erhöhen. Zu den verwendeten Nährböden gehören u.a. Spalterbsen (für Eglena), destilliertes Wasser mit Weizenkörnern (für Chilomonas) und Heu (für Peranema).
Mikroskopische Beobachtung
Zu den Voraussetzungen für die Mikroskopie gehören:
- Ein Mikroskop
- Mikroskop-Objektträger
- Mikroskopklammern
- Destilliertes Wasser (oder Leitungswasser)
- Tropfer
Nasseinbettungstechnik
Die Nasseinbettungstechnik ist die Technik, bei der die Probe/Präparat einfach auf einen Wassertropfen gelegt und unter dem Mikroskop betrachtet wird.
Wenn die Probe aus einem Teich stammt, kann das folgende Verfahren angewendet werden:
- Schütteln Sie den Behälter vorsichtig (um die Protozoen im Wasser zu verteilen)
- Verwenden Sie eine Pipette, mit einem Tropfer eine Probe des Teichwassers aus dem Behälter entnehmen
- einen Tropfen der Probe auf die Mitte eines Objektträgers geben und mit einem Deckglas abdecken (immer darauf achten, dass Objektträger und Deckglas sauber sind, um die Einschleppung anderer Mikroorganismen zu vermeiden)
- den Objektträger zur Betrachtung auf den Mikroskoptisch legen
In einigen Fällen kann eine Färbung verwendet werden, um den Kontrast zu erhöhen und eine klarere Sicht zu erhalten. Einige der hier verwendeten Färbemittel sind:
- Bismarckbraun
- Brillantkresylblau
- Bromothymolblau
- Karminpulver
- Methylenblau
Mehr über Zellen:
Eukaryonten – Zellstruktur und Unterschiede
Prokaryonten – Zellstruktur und Unterschiede
Diatomeen – Klassifizierung und Merkmale
Protisten. Das Königstier Protista in der Mikroskopie entdecken
Pilze – Schimmelpilze unter dem Mikroskop
Speziell über Vorticella lernen, Rhizopoda
Sieh dir auch die Parasitologie genauer an
Zilien und Flagellen
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Mehr Informationen über einzellige Organismen – Besprechung von Bakterien, Protozoen, Pilze, Algen und Archaea hier
Lesen Sie hier über Parasiten unter dem Mikroskop
Siehe auch Mikrorganismen, besonders im Teichwasser.
Werfen Sie einen Blick auf die Präparation von Objektträgern
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Zurück zur Zellbiologie – Bestandteile, Zyklen, Prozesse und Mikroskopietechniken
Rückkehr von Protozoen zu den besten Mikroskop-Informationen und Forschung
Ward’s Science (2005) Arbeiten mit Protozoen.
Johanna Laybourn-Parry (1984) A functionalbiology of free-living protozoa.
Gary N. Calkins (1906) The Protozoan Life Cycle.
J. P. Kreier und J. R. Baker (1987) Anatomy andphysiology of the protozoa.
R. W. Hegner (1926) Homologies and AnalogiesBetween Free-Living and Parasitic Protozoa.
Martinez AJ, Visvesvara GS (1997) Free-living,amphizoic and opportunisitic amebas. Brain Path. 7:583-598.
Mackean & Ian Mackean (2017)ParasiticProtozoa, an Introduction.
Links