Zwiebelhaut mikroskopieren: Anleitung mit Färbung

Die Zwiebelhaut ist das klassische erste Präparat im Biologieunterricht, und das aus gutem Grund: Du brauchst nur eine Küchenzwiebel, einen Objektträger und etwas Wasser. Die Haut ist so dünn, dass Licht sie ohne Schneiden durchdringt. So wird die Zellstruktur einer Pflanze schon bei 100-facher Vergrößerung sichtbar.

In dieser Anleitung lernst Du, wie Du ein Frischpräparat aus Zwiebelhaut anlegst, es anfärbst und was Du im Okular erkennst. Als Zusatzexperiment zeige ich Dir die Plasmolyse mit Salzlösung. Wenn Du noch grundsätzlich wissen willst, wie ein Präparat aufgebaut wird, hilft der Artikel Präparat herstellen.

Was brauchst Du für das Zwiebelhaut-Präparat?

Alles Material bekommst Du im Haushalt oder in einem Schülermikroskop-Set. Nur die Färbelösung ist optional, denn eine rote Zwiebel zeigt schon ohne Farbstoff Kontraste.

• Mikroskop mit Durchlicht und mindestens 100-facher Vergrößerung (ein Schülermikroskop reicht völlig).
• Küchenzwiebel, gelb oder rot, frisch und fest.
• Objektträger und Deckglas, sauber und fettfrei (Nachschub findest Du in der Bestenliste Objektträger und Deckgläser).
• Pinzette, kleines Messer, Pipette oder Tropfer, Leitungswasser.
• Küchenpapier oder Filterpapier zum Absaugen von Flüssigkeit.
• Färbelösung (optional): Iod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung) oder Methylenblau.
• Salz und ein Becher für das Zusatzexperiment Plasmolyse.

Zwiebelhaut mikroskopieren: Schritt für Schritt

1. Zwiebel vorbereiten: Schneide die Zwiebel in Viertel und löse eine der fleischigen Schuppen heraus. Die trockene braune Außenschale ist nicht gemeint, sie besteht aus abgestorbenen Zellen und taugt für dieses Präparat nicht.
2. Epidermis abziehen: Auf der Innenseite der Schuppe sitzt ein hauchdünnes, glasiges Häutchen. Ritze es mit der Messerspitze zu einem Quadrat von etwa 5 mal 5 Millimetern ein und ziehe es mit der Pinzette in einem Zug ab. Das Stück sollte fast durchsichtig sein.
3. Wassertropfen setzen: Gib mit der Pipette einen kleinen Tropfen Wasser in die Mitte eines sauberen Objektträgers.
4. Häutchen glatt einlegen: Lege das Stück in den Tropfen und streiche es mit der Pinzettenspitze flach. Falten und Knicke sehen später aus wie dunkle Linien und verdecken die Zellen.
5. Deckglas schräg auflegen: Setze eine Kante des Deckglases am Rand des Tropfens an, halte es in einem flachen Winkel und lasse es langsam sinken. Ein Zahnstocher oder die Pinzette hilft als Stütze. So verdrängt das Wasser die Luft vor sich her und es bleiben kaum Blasen.
6. Überschuss absaugen: Tritt Wasser unter dem Deckglas hervor, nimm es mit einer Ecke Küchenpapier am Rand auf. Das Deckglas soll plan aufliegen und nicht schwimmen.
7. Erst ohne Färbung ansehen: Stelle das kleinste Objektiv ein, suche mit dem Grobtrieb das Präparat und stelle fein scharf. Schalte erst danach auf 100-fach und später 400-fach. Beginne immer klein, wie im Hub Mikroskopieren beschrieben.

Wie färbst Du die Zwiebelhaut an?

Ungefärbt erkennst Du Zellwände als feine Linien, den Rest nur schwach. Ein Färbemittel macht Strukturen im Frischpräparat sichtbar, die sonst im Licht untergehen. Du hast zwei einfache Möglichkeiten.

Färben mit Iod-Kaliumiodid-Lösung

Die Lösung ist gelb-braun und besteht aus Iod, das mit Kaliumiodid in Wasser gelöst wird. Sie ist nach dem französischen Arzt Jean Guillaume Lugol benannt, der sie 1835 entwickelte. Sie färbt Eiweiß-reiche Strukturen wie den Zellkern gelb bis bräunlich an und wird in der Biologie außerdem als Stärkenachweis genutzt. Bei Stärke entsteht eine blauschwarze Färbung. Die Zwiebel speichert allerdings meist wenig Stärke, deshalb bleibt dieser Effekt hier in der Regel aus.

1. Lege das Präparat wie oben mit Wasser und Deckglas an.
2. Setze am einen Deckglasrand einen Tropfen Iodlösung an.
3. Halte am gegenüberliegenden Rand ein Stück Küchenpapier an. Es saugt das Wasser ab und zieht die Lösung unter dem Deckglas durch.
4. Warte ein bis zwei Minuten und beobachte erneut.

Färben mit Methylenblau

Methylenblau ist ein blauer Farbstoff. In der Mikroskopie wird er seit dem 19. Jahrhundert eingesetzt, Paul Ehrlich nutzte ihn 1885 zum Anfärben von Gewebe. Er färbt Zellkerne dunkelblau, das Zellplasma bleibt heller. Gib nur einen winzigen Tropfen einer stark verdünnten Lösung zu, sonst wird alles gleichmäßig dunkel. Du gibst es wie die Iodlösung per Durchsaugen zu, es wirkt in wenigen Minuten.

Was siehst Du im Mikroskop?

Bei 100-facher Vergrößerung erscheinen die Zellen wie die Steine eines Mauerwerks: länglich-rechteckig, dicht an dicht und in einer einzigen Lage. Das liegt daran, dass die Epidermis eine Gewebeschicht aus nur einer Zellschicht ist. Bei 400-facher Vergrößerung werden die Details sichtbar.

Die Vakuole ist keine Kleinigkeit: In ausgewachsenen Pflanzenzellen kann sie laut Fachliteratur bis zu 90 Prozent des Zellvolumens einnehmen. Deshalb sieht jede Zelle im Mikroskop aus wie ein heller Raum mit einem winzigen Zellkern an der Wand. Das Plasma ist an den Rand gedrückt.

Warum sieht man keine Chloroplasten?

Chloroplasten sind die grünen Organellen, die Photosynthese betreiben. Du siehst sie in Blättern von Wasserpest oder Moos. In der Zwiebelhaut fehlen sie aus zwei Gründen. Erstens wächst die Zwiebel unter der Erde, wo kein Licht zum Photosynthetisieren ankommt. Zweitens ist die Epidermis von Pflanzen ohnehin meist frei von Chloroplasten, Ausnahmen sind etwa die Schließzellen der Spaltöffnungen. Statt Chloroplasten enthalten solche Zellen farblose Plastiden, die als Speicher dienen. Im Schulmikroskop fallen sie kaum auf. Wer Chloroplasten sehen will, nimmt ein Moosblättchen oder ein Blatt der Wasserpest (Aquarienpflanze) und mikroskopiert es nach demselben Muster.

Zusatzexperiment: Plasmolyse mit Salzlösung

Die Plasmolyse zeigt, wie die Zellmembran Wasser steuert. Dabei löst sich bei Pflanzenzellen der Protoplast, also der lebende Zellinhalt, von der Zellwand. Auslöser ist eine Lösung mit mehr gelösten Teilchen als der Zellsaft. Wasser strömt dann osmotisch aus der Vakuole in die Lösung, die Vakuole schrumpft und das Plasma zieht sich zusammen.

1. Salzlösung ansetzen: Löse einen gestrichenen Teelöffel Kochsalz in etwa fünf Esslöffeln Wasser. Das entspricht grob einer sieben-prozentigen Lösung und ist deutlich konzentrierter als der Zellsaft.
2. Normalpräparat ansehen: Zeichne oder fotografiere zuerst eine Zelle im Leitungswasser (Ausgangszustand).
3. Lösung durchsaugen: Tropfe Salzlösung an den Deckglasrand und sauge am anderen Rand mit Küchenpapier ab. Die Lösung zieht unter das Deckglas.
4. Beobachten: Nach einigen Minuten löst sich das Zellplasma an den Ecken von der Wand. Der Protoplast rundet sich ab. Zwischen Wand und Plasma entsteht ein heller Spalt.
5. Deplasmolyse: Sauge die Salzlösung mit Küchenpapier ab und gib Wasser zu. Wenn die Zellen nicht zu lange in der Lösung lagen, dehnt sich der Protoplast wieder aus. Dieser Rückgang heißt Deplasmolyse.

Bei roten Zwiebeln ist der Effekt besonders schön, denn der Farbstoff in der Vakuole (Anthocyan) färbt den schrumpfenden Zellsaft violettrot und der Rand der Vakuole wird scharf sichtbar. Wichtig: Die Plasmolyse funktioniert nur bei lebenden Zellen. Kochst Du die Zwiebelhaut vorher ab, passiert nichts.

Typische Fehler und wie Du sie vermeidest

Welche Vergrößerung brauchst Du?

Die Gesamtvergrößerung ergibt sich aus Okular mal Objektiv: Ein 10-fach-Okular mit einem 10-fach-Objektiv ergibt 100-fach, mit einem 40-fach-Objektiv 400-fach. Für Zwiebelhaut genügt in der Regel ein Bereich von 100 bis 400. Mehr bringt keine zusätzlichen Details, wie die Erklärung zur Vergrößerung beim Mikroskop zeigt. Das Sehfeld wird dabei mit steigender Vergrößerung kleiner, das Bild dunkler und die Schärfentiefe flacher. Das sind alles Gründe, bei 100-fach zu beginnen.

Welche Geräte dafür sinnvoll sind, zeigt die Auswahl unten. Mit dem Vergrößerungsrechner kannst Du Okular und Objektiv in Gesamtvergrößerung umrechnen.

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Zeichnung beschriften: So dokumentierst Du das Präparat

In der Schule wird die Zwiebelhaut fast immer gezeichnet. Eine saubere Zeichnung zeigt, dass Du verstanden hast, was Du siehst. Mehr dazu steht im Artikel Mikroskop zeichnen. Für die Zwiebelhaut gilt:

1. Zeichne mit einem spitzen Bleistift und ohne Radiergummi-Spuren. Linien sind durchgehend und nicht doppelt gezogen.
2. Nimm nur drei bis fünf Zellen ins Bild, dafür groß. Lege den Ausschnitt so, dass Zellwand, Kern und Vakuole erkennbar sind.
3. Schraffiere nicht. Zeichne Zellkerne als Kreis oder Oval und lasse die Vakuole leer.
4. Beschrifte mit waagerechten Linien, die rechts neben der Zeichnung enden, und führe die Linien nicht über Kreuz. Schreibe in Druckschrift: Zellwand, Zellkern, Zellplasma, Vakuole.
5. Notiere unter der Zeichnung Titel („Zwiebelepidermis, Flächenansicht“), Färbung, Gesamtvergrößerung (Okular mal Objektiv) und Datum.

Wie geht es weiter?

Wenn die Zwiebelhaut klappt, gibt es viele nächste Schritte. Zellen eines Moosblättchens zeigen Chloroplasten. Die Zellen der Mundschleimhaut ergeben einen Vergleich mit tierischen Zellen, wie er in Mundschleimhaut mikroskopieren beschrieben ist. Wer lebende Einzeller beobachten möchte, findet Anleitungen in Wasser unter dem Mikroskop. Dauerhafte Fertigpräparate sparen Zeit, wenn Du Vergleichsbilder brauchst, siehe Präparate-Sets.