Ученые создавшие клеточную теорию. Клетка. История изучения клетки. Клеточная теория. Дополнительные положения клеточной теории

Значение гистологии и ее задачи

Гистология – наука о строении тканей организма на микроскопическом уровне. Histos в переводе с греческого – ткань, а logos – учение. Развитие этой науки стало возможным с изобретением микроскопа. Во второй половине XVII века, благодаря усовершенствованию микроскопа и техники изготовления срезов, удалось заглянуть в тонкое строение тканей. Каждое исследование различных органов и тканей животных было открытием. Микроскопирование в биологии используется уже более 300 лет.

С помощью гистологии разрабатываются не только фундаментальные проблемы, но и решаются прикладные задачи, важные для ветеринарии и зоотехнии. Большое влияние на рост, развитие и формирование продуктивных качеств животных оказывает состояние их здоровья. Болезни приводят к морфологическим и функциональным изменениям в клетках, тканях и органах. Познание этих изменений необходимо для установления причины заболевания животных и успешного их лечения. Поэтому гистология тесно связана с патанатомией и широко используется в диагностике заболеваний.

Курс гистологии включает:

Цитологию – учение о структуре и функциях клетки и эмбриологию – учение о формировании и развитии тканей и органов в эмбриональный период (от оплодотворенной яйцеклетки до рождения или вылупления из яйца).

Мы начинаем с цитологии.

Клетка – элементарная структурная единица организма, составляющая основу его жизнедеятельности. Она обладает всеми признаками живого: раздражимостью, возбудимостью, сократимостью, обменом веществ и энергии, способностью к размножению, хранением генетической информации и передачей ее поколениям.

С помощью электронного микроскопа изучена тончайшая структура клеток, а использование гистохимических методов позволило определить функциональное значение структурных единиц.

Клеточная теория:

Термин «клетка» впервые был применен Робертом Гуком в 1665 году, обнаружившем под микроскопом клеточное строение у растений. Но значительно позднее, уже в XIX век была разработана клеточная теория. Клеточное строение растений и животных изучали многие ученые, но они не обратили внимания на общность их структурной организации.

Честь создания клеточной теории принадлежит немецкому ученому Шванну (1838-39 гг.). Анализируя свои наблюдения клеток животных и сопоставляя с аналогичными исследованиями растительных тканей, проводимых Шлейденом, он пришел к выводу, что в основе строения как растительных, таки животных организмов лежат клетки. Важную роль в развитии клеточной теории Шванна имели труды Вирхова и других ученых.

Клеточная теория в ее современном виде включает следующие положения:

1. Клетка – это наименьшая единица живого, из которой строятся органы и ткани.
2. Клетки различных органов различных организмов гомологичны по своему строению, т.е. имеют общий принцип строения: содержат цитоплазму, ядро, основные органеллы.
3. Размножение клеток происходит только путем деления исходной клетки.
4. Клетки – как части целого организма специализированы: имеют определенную структуру, выполняют определенные функции и взаимосвязаны в функциональных системах тканей, органов и системах органов.

К числу неклеточных структур относят симпласты и синцитий. Они возникают либо от слияния клеток, либо в результате деления ядра без последующего разделения цитоплазмы. Примером симпластов являются мышечные волокна, примером синцития – сперматогонии – первичные половые клетки, соединенные перемычками.

Таким образом, многоклеточный организм животного представляет собой сложный ансамбль клеток, объединенных в систему тканей и органов, и связанных между собой межклеточным веществом.

Морфология клетки

Формы и размеры клеток разнообразны и определяются выполняемой функцией. Встречаются клетки округлые или овальные (клетки крови); веретеновидные (гладкая мышечная ткань); плоские, кубические, цилиндрические (эпителий); отросчатые (нервная ткань), что позволяет на расстоянии проводить импульсы.

Размеры клеток колеблются от 5 до 30 мкм; яйцеклетки у млекопитающих достигают 150-200 мкм.

Межклеточное вещество представляет собой продукт жизнедеятельности клеток и состоит из основного аморфного вещества и волокон.

Несмотря на различное строение и функции, все клетки имеют общие признаки и составные части. Компоненты клетки можно представить такой схемой:

цитоплазма ядро плазмолемма

гиалоплазма органеллы включения

мембранные немембранные

Плазмолемма – поверхностный аппарат клетки, осуществляет регуляцию взаимоотношений клетки с окружающей средой и участвует в межклеточных взаимодействиях. Плазмолемма выполняет несколько важных функций:

1. Разграничительную (ограничивает клетку и обеспечивает связь с окружающей средой).
2. Транспортную – осуществляет: а) пассивный перенос путем диффузии и осмоса воды, ионов и низкомолекулярных веществ.

б) активный перенос веществ – ионов Na с затратой энергии.

в) эндоцитоз (фагоцитоз) – твердые вещества; жидкие – пиноцитоз.

3. Рецепторную – в плазмолемме имеются структуры для спецефического узнавания веществ (гормонов, лекарств и др.)

Плазмолемма построена по принципу биологических мембран. Имеет двухслойную липидную основу (билипидный слой), в которую погружены белки. Липиды представлены фосфолипидами и холестерином. Белки к билипидному слою прочно не фиксируются и плавают подобно айсбергам. Белки, пронизывающие два слоя липидов, называются интеральными , доходящие до половины бислоя – полуинтегральными, лежащие на поверхности – поверхностными или периферическими. Интегральные и полуинтегральные белки стабилизируют мембрану (структурные) и формируют транспортные пути. С поверхностными белками связаны цепи полисахаридов, образуя надмембранный слой (гликокаликс). Этот слой участвует в ферментном расщеплении различных соединений и взаимодействует с окружающей средой.

Со стороны цитоплазмы имеется субмембранный комплекс, являющийся опорно-сократительным аппаратом. В этой зоне обнаруживаются многочисленные микрофиламенты и микротрубочки. Все части плазмолеммы взаимосвязаны и работают как единая система.

В некоторых клетках для интенсификации транспортных процессов в определенных участках формируются многочисленные ворсинки, а для перемещения различных веществ (пылинок, микробов) появляются реснички.

Клеточные оболочки формируют межклеточные контакты. Основными формамиконтактов являются:

1. Простой контакт (клетки соприкасаются надмембранными слоями).

2. Плотный (замыкающий контакт), когда внешние слои плазмолеммы двух клеток сливаются в одну общую структуру и изолирует межклеточное пространство от внешней среды, и оно становится непроницаемым для макромолекул и ионов.

Разновидностью плотного контакта являются пальцевидные соединения и десмосомы. В межклеточном пространстве формируется центральная пластинка, которая связана с оболочками контактирующих клеток системой поперечных фибрилл. Со стороны подмембранного слоя десмосомы укрепляются компонентами цистоскелета. В зависимости от протяженности различают точечные и опоясывающие десмосомы.

3. Щелевидные контакты (межклеточное пространство очень узкое и между цитоплазмами клеток, пронизывая плазмолеммы, формируются каналы, по которым осуществляется движение ионов из одной клетки в другую.

На этом основана работа электрических синапсов в нервной ткани.

Такой тип соединения встречается во всех группах тканей.

Цитоплазма

Цитоплазма состоит из основного вещества гиалоплазмы и находящихся в ней структурных компонентов – органелл и включений.

Гиалоплазма представляет собой коллоидную систему и имеет сложный химический состав (белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, полисахариды и другие компоненты). Она обеспечивает транспортные функции, взаимосвязь всех структур клетки и откладывает запас веществ в виде включений. Из белков (тубулина) формируются микротрубочки, входящие в состав центриолей; базальных телец ресничек.

Органоиды – это структуры, постоянно находящиеся в клетке и выполняющие определенные функции. Их разделяют на мембранные и немембранные . К мембранным относятся: митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и пероксисомы . К немембранным относятся: рибосомы , цитоскелет клетки (включает микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты) и центриоли . Большинство органоидов общего значения, встречающихся во всех клетках органов. Но в некоторых тканях есть специализированные органоиды. Так в мышцах – миофиламенты, в нервной ткани – нейрофиламенты.

Рассмотрим морфологию и функции отдельных органелл:

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Поиск Лекций

Значение клеточной теории

Вопрос 1

Клеточная теория: история и современное состояние. Значение клеточной теории для биологии и медицины.

Клеточная теория сформирована немецким исследователем – зоологом Т.

Шванном(1839). В своих теоритических построениях он опирался на работы ботаника М. Шлейдена (считается соавтором теории). Исходя от предположения об общей природе растительных и животных клеток (одинаковый механизм происхождения).

Шванн обобщил многочисленные данные в виде теории. В конце прошлого столетия клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах Р. Вирхова

Основные положения клеточной теории:

1. Клетка элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.

Клетка единая система, включающая множество закономерно связанных с друг другом элементов (современная трактовка).

2. Клетки гомологичны по строению и основным свойствам.

Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки, после удвоения его генетического материала.

4. Многоклеточные организмы представляют собой новую систему взаимосвязанных между собой клеток, объединенных и интегрированных в единую систему тканей и органов с помощью нервной и гуморальной регуляции.

5. Клетки организма тотатипентны так как обладают генетическим потенциалом всех клеток данного организма, но отличаются друг от друга экспрессией гена.

Значение клеточной теории

Клеточная теория позволила понять как зарождается, развивается и функционирует живой организм, то есть создала основу эволюционной теории развития жизни, а в медицине – понимания процессов жизнедеятельности и развития болезней на клеточном уровне – что открыло немыслимые ранее новые возможности диагностики, лечение заболеваний.

Cтало ясно, что клетка - важнейшая составляющая часть живых организмов, их главный морфофизиологический компонент.

Клетка - это основа многоклеточного организма, место протекания биохимических и физиологических процессов в организме.

На клеточном уровне в конечном итоге происходят все биологические процессы. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.

Прокариотические и эукариотические клетки.

Прокариотическая клетка (доядерные – 3,5 млрд лет назад) – это наиболее примитивные, очень просто устроенные, сохраняющие черты глубокой древности организмы.(одноклеточные живые организмы не обладающие оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами ).

Малые размеры клеток

2. Нуклеоид – аналог ядра. Замкнутая кольцевая ДНК.

3. Отсутствуют мембранные органеллы

4. Нет клеточного центра

5. Клеточная стенка особого строения, слизистая капсула.

6. Размножение делением пополам (может происходить обмен генетической информацией).

Нет циклоза, экзо- и эндоцитоза.

Биология и медицина

Разнообразие обмена веществ

9. Размер не более 0,5-3 мкм.

10. Тип питания осмотический.

11. Наличие жгутиков плазмид, и газовых вакуолей.

12. Размер рибосом 70s

Эукариотическая клетка(ядерные – 1,5-2 млрд лет назад) – надцарство живых организмов, клетки которых содержат ядра:

Животные

2. Растения

Поверхностный аппарат:

Надмембранный комплекс

Биомембрана (плазмалемма, цитолемма)

— субмембрана

Ядерный аппарат:

Кариолемма (ядерная оболочка)

Кариоплазма

Хроматин(хромосома)

Цитоплазматический аппарат:

Цитозоль (гиалоплазма)

Органеллы

Включения

Согласно жидкостно-мозаичной модели структуры мембраны, предложенной Сингером, биологическая мембрана представляет собой два параллельных слоя липидов (бимолекулярный слой, липидный бислой).

Мембранные липиды имеют гидрофобную (углеводородные остатки жирных кислот и др.) и гидрофильную (фосфат, холин, коламин, сахар и т.п.) части. Такие молекулы образуют в клетке бимолекулярные слои: гидрофобные части их повернуты дальше от водного окружения, т.е. друг к другу, и удерживаются вместе сильными гидрофобными взаимодействиями и слабыми силами Лондона-Ван-дер-Ваальса. Таким образом, мембраны на обеих наружных поверхностях гидрофильны, а внутри – гидрофобны.

Поскольку гидрофильные части молекул поглощают электроны, они видны в электронном микроскопе как два темных слоя. При физиологических температурах мембраны находятся в жидкокристаллическом состоянии: углеводородные остатки вращаются вдоль своей продольной оси и диффундируют в плоскости слоя, реже перескакивают из одного слоя в другой, не нарушая прочных гидрофобных связей.

Чем большую долю составляют ненасыщенные жирные кислоты, тем ниже температура фазового перехода (точка плавления) и тем более жидкой бывает мембрана. Более высокое содержание стеролов с их жесткими гидрофобными молекулами, лежащими в гидрофобной толще мембраны, стабилизирует мембрану (главным образом у животных). В мембрану вкраплены различные мембранные белки. Некоторые из них находятся на внешней или на внутренней поверхности липидной части мембраны; другие пронизывают всю толщу мембраны насквозь.

Мембраны полупроницаемы; они обладают мельчайшими порами, через которые диффундируют вода и другие небольшие гидрофильные молекулы. Для этого используются внутренние гидрофильные области интегральных мембранных белков или отверстия между соприкасающимися интегральными белками (туннельные белки)

Функции биомембран

1. Ограничение и обособление клеток и органелл.

Обособление клеток от межклеточной среды обеспечивается плазматической мембраной, защищающей клетки от механического и химического воздействий. Плазматическая мембрана обеспечивает также сохранение разности концентраций метаболитов и неорганических ионов между внутриклеточной и внешней средой

Контролируемый транспорт метаболитов и ионов определяет внутреннюю среду, что существенно для гомеостаза, т.е. поддержания постоянной концентрации метаболитов и неорганических ионов, и других физиологических параметров. Регулируемый и избирательный транспорт метаболитов и неорганических ионов через поры и посредством переносчиков становится возможным благодаря обособлению клеток и органелл с помощью мембранных систем.

Восприятие внеклеточных сигналов и их передача внутрь клетки а также инициация сигналов.

4. Ферментативный катализ. В мембранах на границе между липидной и водной фазами локализованы ферменты. Именно здесь происходят реакции с неполярными субстратами. Примерами служат биосинтез липидов и метаболизм неполярных ксенобиотиков В мембранах локализованы наиболее важные реакции энергетического обмена, такие, как окислительное фосфорилирование и фотосинтез

Контактное взаимодействие с межклеточным матриксом и взаимодействие с другими клетками при слиянии клеток и образовании тканей.

6. Заякоривание цитоскелета, обеспечивающее поддержание формы клеток и органелл и клеточной подвижности

Мембранные липиды.

Принципы формирования бислоя. Липиды мембран

Состав липидов биологических мембран очень разнообразен. Характерными представителями липидов клеточных мембран являются фосфолипиды, сфингомиелины и холестерин (стероидный липид).

Характерной особенностью мембранных липидов является разделение их молекулы на две функционально различные части: не полярные, не несущие зарядов хвосты, состоящие из жирных кислот, и заряженные полярные головки. Полярные головки несут на себе отрицательные заряды или могут быть нейтральными.

Наличие неполярных хвостов объясняет хорошую растворимость липидов в жирах и органических растворителях. В эксперименте, смешивая с водой выделенные из мембран липиды можно получить бимолекулярные слои или мембраны толщиной около 7,5 нм, где периферические зоны слоя - это гидрофильные полярные головки, а центральная зона - незаряженные хвосты молекул липидов.

Такое же строение имеют все естественные клеточные мембраны. Клеточные мембраны сильно отличаются друг от друга по составу липидов. Например, плазматические мембраны клеток животных богаты холестерином (до 30%), и в них мало лецитина, в то время как мембраны митохондрий богаты фосфолипидами и бедны холестерином.

Липидные молекулы могут перемещаться вдоль липидного слоя, могут вращаться вокруг своей оси, а также переходить из слоя в слой. Белки, плавающие в «липидном озере», тоже обладают некоторой латеральной подвижностью. Состав липидов по обе стороны мембраны различен, что определяет асимметричность в строении билипидного слоя.

Вопрос 5

Мембранные белки имеют пересекающие клеточную мембрану домены, но части их выступают из мембраны в межклеточное окружение и цитоплазму клетки.

Выполняют функцию рецепторов, т.е. осуществляют передачу сигналов, а также обеспечивают трансмембранный транспорт различных веществ. Белки-транспортеры специфичны, каждый из них пропускает через мембрану только определенные молекулы или определенный тип сигнала.
Классификация:

1. Топологические (поли-, монотопические)

2. Биохимические (интегральные и периферические)

Топологические:

1) политопические, или трансмембранные белки, пронизывающие бислой насквозь и контактирующие с водной средой по обеим сторонам мембраны.

2) Монотопические белки постоянно встроены в липидный бислой, но соединены с мембраной только на одной стороне, не проникая на противоположную.

Биохимические:

1) интегральные прочно встроены в мембрану и могут быть увлечены из липидного окружения только с помощью детергентов или неполярных растворителей

2) периферические белки, которые высвобождаются в сравнительно мягких условиях (например путем солевого раствора)

Вопрос 6

Организация надмембранного комплекса у клеток разных типов.

Гликокаликс.

У грамположительных бактерий есть однослойная, толщиной 70-80 нм.

клеточная стенка, образованная сложным белково-углеводным комплексом молекул (пептидогликаны). Это система длинных полисахаридных (углеводных) молекул, связанных между собой короткими белковыми мостиками. Они располагаются в несколько слоев параллельно поверхности бактериальной клетки.

Все эти слои пронизаны молекулами сложных углеводов – тейхоевых кислот.

У грамотрицательных бактерий клеточная стенка более сложная и имеет двойную структуру. Над первичной, плазматической мембраной, строится еще одна мембрана и скрепленная с ней пептидгликанами.

Основным компонентом клеточной стенки растительных клеток является сложный углевод – целлюлоза.

Прочность их очень велика и сравнима с прочностью стальной проволоки. Слои макрофибрилл располагаются под углом друг к другу, создавая мощный многослойный каркас.

Гликокаликс.

Эукариотические клетки животных не образуют клеточных стенок, но на поверхности их плазматической мембраны есть сложный мембранный комплекс – гликокаликс.

Он образован системой периферических белков мембраны, углеводными цепями мембранных гликопротеинов и гликолипидов, а также надмембранными участками интегральных белков, погруженных в мембрану.

Гликокаликс выполняет ряд важных функций: он участвует в рецепции молекул, содержит молекулы межклеточной адгезии, отрицательно заряженные молекулы гликокаликса создают электрический заряд на поверхности клеток.

Определенный набор молекул на поверхности клеток является своеобразным маркером клеток, определяя их индивидуальность и узнаваемость сигнальными молекулами организма. Это свойство имеет очень большое значение в работе таких систем как: нервная, эндокринная, иммунная. В ряде специализированных клеток (например: во всасывающих клетках кишечного эпителия) гликокаликс несет основную функциональную нагрузку в процессах мембранного пищеварения

Вопрос 7

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам.

Краткая история цитологии

Цитология (греч. citos – клетка, logos – наука) – наука о клетке .

В настоящее время учение о клетке является во многих отношениях центральным объектом биологических исследований.

Предпосылкой для открытия клетки явилось изобретение микроскопа и его использование для исследования биологических объектов.

Первый световой микроскоп сконструировали в Голландии в 1590 году два брата, Ганс и Захариус Янссены, шлифовальщики линз.

Долгое время микроскоп использовался как забава, игрушка для развлечения знатных особ.

Термин «клетка» утвердился в биологии, несмотря на то, что Роберт Гук наблюдал, в действительности, не клетки, а только целлюлозные оболочки растительных клеток.

Кроме того, клетки не являются полостями. В дальнейшем клеточное строение многих частей растений видели и описали М. Мальпиги, Н. Грю, а также А. Левенгук.

Важным событием в развитии представлений о клетке была изданная в 1672 году книга Марчелло Мальпиги «Анатомия растений», где приводилось подробное описание микроскопических растительных структур.

В своих исследованиях Мальпиги убедился, что растения состоят из клеток, которые он называл «мешочками» и «пузырьками».

Среди блестящей плеяды микроскопистов XVII века одно из первых мест занимает А.

Левенгук, голландский купец, который завоевал себе славу учёного. Он прославился созданием линз, которые давали увеличение в 100-300 раз. В 1674 году Антонио ван Левенгук открыл с помощью собственноручно изобретенного микроскопа одноклеточных простейших, названных им «микроскопическими животными», бактерии, дрожжи, клетки крови – эритроциты, половые клетки – сперматозоиды, которые Левенгук называл «анималькули».

Из животных тканей Левенгук изучал и точно описал строение сердечной мышцы. Он был первым натуралистом, наблюдавшим клетки животногоорганизма.

Это пробудило интерес к изучению живого микромира.

Как наука цитология возникла лишь в XIX веке . В это время были сделаны важные открытия.

В 1830 году чешский исследователь Ян Пуркинье описал вязкое студенистое вещество внутри клетки и назвал его протоплазмой (гр.

protos – первый, plasma – образование).

В 1831 году шотландский ученый Роберт Броун открыл ядро .

В 1836 году Габриелем Валентини в ядре было обнаружено ядрышко.

В 1838 году была опубликована работа Матиаса Шлейдена «Данные о фитогенезисе», где автор, опираясь на уже имевшиеся в ботанике представления о клетке, выдвинул идею об идентичности растительных клеток с точки зрения их развития.

Он пришёл к выводу, что закон клеточного строения справедлив для растений.

В 1839 году вышла в свет ставшая классической книга Теодора Шванна «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений».

В 1838 – 1839 годах немецкие ученые Матиас Шлейден и ТеодорШванн независимо друг от друга сформулировали клеточную теорию.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:

1) все живые организмы (растения и животные) состоят из клеток;

2) клетки растений и животных сходны по строению, химическому составу и выполняемым функциям.

Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путём новообразования из первичного неклеточного вещества.

В 1858 году немецкий учёный-анатом Рудольф Вирхов в своей книге «Целлюлярная патология» опроверг это представление и доказал, что новые клетки всегда возникают из предшествующих путем деления – «клетка от клетки, всё живое только из клетки» – (omnis cellula a cellula).

Важным обобщением Р.Вирхова явилось утверждение, что наибольшее значение в жизнедеятельности клеток имеют не оболочки, а их содержимое – протоплазма и ядро. Опираясь на клеточную теорию, Р. Вирхов поставил на научную основу учение о болезнях.

Клеточная теория

Опровергнув господствующее в то время представление, согласно которому в основе болезней лежит только изменение состава жидкостей организма (крови, лимфы, желчи), он доказал огромное значение изменений, происходящих в клетках и тканях. Р. Вирхов установил: «Всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм».

Это утверждение стало основой для появления важнейшего раздела современной медицины – патологической анатомии.

Вирхов был одним из основоположников исследования явлений жизнедеятельности на клеточном уровне, что является его бесспорной заслугой. Однако при этом он недооценивал исследования тех же явлений на уровне организма как целостной системы.

В представлении Вирхова организм – это государство клеток и все его функции сводятся к сумме свойств отдельных клеток.

В преодолении этих односторонних представлений об организме большое значение имели работы И.М.Сеченова, С.П.Боткина и И.П.Павлова. Отечественные ученые доказали, что организм представляет собой по отношению к клеткам высшее единство.

Клетки и другие структурные элементы, составляющие тело, не обладают физиологической самостоятельностью. Их формирование и функции координируются и управляются целостным организмом с помощью сложной системы химической и нервной регуляции.

Коренное улучшение всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток.

В 1876 году Эдуард Ван Бенеден установил наличие клеточного центра в делящихся половых клетках.

В 1890 году Рихард Альтман описал митохондрии, назвав их биобластами, и выдвинул идею о возможности их самовоспроизведения.

В 1898 году Камилло Гольджи открыл органоид, названный в его честь комплексом Гольджи.

В 1898 году хромосомы впервые были описаны Карлом Бенда.

Крупный вклад в развитие учения о клетке во второй половине XIX – начале XX вв.

внесли отечественные цитологи И.Д.Чистяков (описание фаз митотического деления), И.Н.Горожанкин (изучение цитологических основ оплодотворения у растений), С.Г.Навашин, открывший в 1898г. явление двойного оплодотворения у растений.

Успехи в изучении клетки привели к тому, что внимание биологов все больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов.

Качественный скачок в цитологии произошел в XX веке . В 1932 году МаксКнолль иЭрнст Руска изобрели электронный микроскоп, дающий увеличение в 106 раз. Были обнаружены и описаны невидимые в световой микроскоп микро- и ультрамикроструктуры клетки.

С этого момента клетку начали изучать на молекулярном уровне.

Таким образом, достижения цитологии всегда связаны с усовершенствованием техники микроскопирования.

Предыдущая123456789Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

История развития понятий о клетке. Клеточная теория

Клеточная теория — это обобщенные представления о строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный (более трехсот лет) период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных.

Этот период был связан с усовершенствованием различных оптических методов исследований и расширением их применения.

Роберт Гук (1665) первым наблюдал с помощью увеличительных линз подразделение тканей пробки на «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления систематических исследований анатомии растений, которые подтвердили наблюдения Роберта Гука и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков».

Позднее А. Левенгук (1680) открыл мир одноклеточных организмов и впервые увидел клетки животных (эритроциты). Позднее клетки животных были описаны Ф. Фонтана (1781); но эти и другие многочисленные исследования не привели в то время к пониманию универсальности клеточного строения, к четким представлениям о том, что же являет собой клетка.

Прогресс в изучении микроанатомии клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое — протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро.

Все эти многочисленные наблюдения позволили Т. Шванну в 1838 г. сделать ряд обобщений. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой (гомологичны).

«Заслуга Т. Шванна заключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он научил исследователей понимать их значение». Дальнейшее развитие эти представления получили в работах Р. Вирхова (1858). Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии, послужила главным фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология.

Она дала основы для понимания жизни, для объяснения родственной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и на сегодняшний день, хотя за более чем сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

В настоящее время клеточная теория постулирует следующее:

1. Клетка - элементарная единица живого: вне клетки нет жизни.

2. Клетка - единая система, включающая множество закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование, состоящее из сопряженных функциональных единиц - органелл или органоидов.

Клетки сходны (гомологичны) по строению и по основным свойствам.

4. Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала (ДНК): клетка от клетки.

5. Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

Клетки многоклеточных организмов тотипотентны, т.е. обладают
генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию — к дифференцировке.

Дополнительные положения клеточной теории.

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.

2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации — молекул нуклеиновых кислот ("каждая молекула из молекулы").

Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов - к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.

3. Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

4. Клетки многоклеточных обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной работой различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию — к дифференцировке.

История развития понятий о клетке

XVII век

1665 год - английский физик Р.

Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений.

1670-е годы - итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали разные органы растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения.

Клетки изображал на своих рисунках голландский микроскопист А. Левенгук. Он же первым открыл мир одноклеточных организмов — описал бактерии и инфузории.

Исследователи XVII века, показавшие распространённость «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки.

Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввёл термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении.

XVIII век

В XVIII веке совершаются первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных.

К.Ф. Вольф в работе «Теории зарождения» (1759) пытается сравнить развитие микроскопического строения растений и животных. По Вольфу, зародыш, как у растений, так и у животных развивается из бесструктурного вещества, в котором движения создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки).

Фактические данные, приводившиеся Вольфом, были им ошибочно истолкованы и не прибавили новых знаний к тому, что было известно микроскопистам XVII века. Однако его теоретические представления в значительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной теории.

XIX век

В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).

Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

Мейен в «Фитотомии» (1830) описывает растительные клетки, которые «бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или же, образуя более высокоорганизованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы».

Мейен подчёркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки. В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.

Школа Пуркинье

В 1801 году Вигиа ввёл понятие о тканях животных, однако он выделял ткани на основании анатомического препарирования и не применял микроскопа.

Развитие представлений о микроскопическом строении тканей животных связано прежде всего с исследованиями Пуркинье, основавшего в Бреславле свою школу.

История создания клеточной теории

Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с частными микроскопическими тканевыми структурами животных, которые Пуркинье чаще всего называл «зёрнышками» (для некоторых животных структур в его школе применялся термин «клетка»). В 1837 г.

Пуркинье выступил в Праге с серией докладов. В них он сообщил о своих наблюдениях над строением желудочных желёз, нервной системы и т. д. В таблице, приложенной к его докладу, были даны ясные изображения некоторых клеток животных тканей. Тем не менее, установить гомологию клеток растений и клеток животных Пуркинье не смог. Сопоставление клеток растений и «зёрнышек» животных Пуркинье вёл в плане аналогии, а не гомологии этих структур (понимая термины «аналогия» и «гомология» в современном смысле).

Школа Мюллера и работа Шванна

Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине.

Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.

Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории.

На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных.

Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по филогенезу».

Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории. Основная идея клеточной теории - соответствие клеток растений и элементарных структур животных - была чужда Шлейдену. Он сформулировал теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества, согласно которой сначала из мельчайшей зернистости конденсируется ядрышко, вокруг него образуется ядро, являющееся образователем клетки (цитобластом). Однако эта теория опиралась на неверные факты. В 1838 году Шванн публикует 3 предварительных сообщения, а в 1839 году появляется его классическое сочинение «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в самом заглавии которого выражена основная мысль клеточной теории:

Развитие клеточной теории во второй половине XIX века

С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.

Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на простейших, которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848). В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток, что нашло своё выражение в определении клетки, данном М.

Шульце в 1861 г.: "Клетка — это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром".

В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клеткообразования из бесструктурного вещества (цитобластемы).

Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. В опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.

Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений.

Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма: Каждая клетка из клетки.

В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе.

Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858). Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

XX век

Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток.

В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал, в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.

В 1950-е советский биолог О. Б. Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию» в противовес «вирховианству».

В её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и её приверженцами в основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».

Современная клеточная теория

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов.

Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию.

Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы).

К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей. Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.

До XVII века человек вообще ничего не знал о микроструктуре окружающих его предметов и воспринимал мир невооруженным глазом. Прибор для изучения микромира - микроскоп - был изобретен приблизительно в 1590 году голландскими механиками Г. и 3. Янсенами, однако его несовершенство не давало возможности рассмотреть достаточно мелкие объекты.

Лишь созда-ние на его основе так называемого сложного микроскопа К. Дреббелем (1572-1634) способствова-ло прогрессу в данной области.

В 1665 году английский ученый-физик Р. Гук (1635-1703) усовершенствовал конструкцию микроскопа и технологию шлифовки линз и, желая убедиться в улучшении качества изобра-жения, рассматривал под ним срезы пробки, древесного угля и живых растений.

На срезах он обнаружил мельчайшие поры, напоминающие пчелиные соты, и назвал их клетками (от лат. целлюла - ячейка, клетка). Интересно отметить, что Р. Гук считал главным компонентом клетки клеточную оболочку.

Во второй половине XVII века появились работы виднейших микроскопистов М.

Мальпиги (1628-1694) и Н. Грю (1641-1712), также обнаруживших ячеистое строение многих растений.

Чтобы удостовериться, что увиденное Р. Гуком и другими учеными является правдой, не имевший специального образования голландский торговец А. Левенгук самостоятельно разрабо-тал конструкцию микроскопа, принципиально отличавшуюся от уже существующей, и усовер-шенствовал технологию изготовления линз.

Это позволило ему достичь увеличения в 275-300 раз и рассмотреть такие детали строения, которые были технически недоступны остальным ученым. А. Левенгук был непревзойденным наблюдателем: он тщательно зарисовывал и описывал увиден-ное под микроскопом, но не стремился объяснить этого. Он открыл одноклеточные организмы, в том числе и бактерии, в клетках растений обнаружил ядра, хлоропласты, утолщения клеточных стенок, но оценить его открытия смогли намного позже.

Открытия компонентов внутреннего строения организмов в первой половине XIX века сле-довали одно за другим.

Г. Моль различил в клетках растений живое вещество и водянистую жидкость - клеточный сок, обнаружил поры. Английский ботаник Р. Броун (1773-1858) в 1831 году открыл ядро в клетках орхидей, затем оно было обнаружено во всех растительных клетках. Чешский ученый Я. Пуркинье (1787-1869) для обозначения полужидкого студенистого содержи-мого клетки без ядра ввел термин «протоплазма» (1840). Дальше всех современников продвинул-ся бельгийский ботаник М.

История создания и основные положения клеточной теории

Шлейден (1804-1881), который, изучая развитие и дифференциацию разнообразных клеточных структур высших растений, доказал, что все растительные организмы ведут свое происхождение от одной клетки. Он же рассмотрел в ядрах клеток чешуи лука окру-глые тельца-ядрышки (1842).

В 1827 году русский ученый-эмбриолог К. Бэр обнаружил яйцеклетки человека и других мле-копитающих, опровергнув тем самым представления о развитии организма исключительно из мужских гамет. Кроме того, он доказал формирование многоклеточного животного организма из единственной клетки - оплодотворенной яйцеклетки, а также сходство стадий зародышевого развития многоклеточных животных, которое наводило на мысль о единстве их происхождения.

Сведения, накопленные к середине XIX века, требовали обобщения, которым и стала кле-точная теория.

Ее формулировке биология обязана немецкому зоологу Т. Шванну (1810-1882), который на основе собственных данных и выводов М. Шлейдена о развитии растений выдвинул предположение о том, что если в каком-либо видимом под микроскопом образовании присутствует ядро, то это образование является клеткой.

Основываясь на данном критерии, Т. Шванн сформу-лировал основные положения клеточной теории.

Немецкий врач и патолог Р. Вирхов (1821-1902) внес в эту теорию еще одно важное положе-ние: клетки возникают только путем деления исходной клетки, т.

е. клетки образуются только из клеток («клетка от клетки»).

Со времени создания клеточной теории учение о клетке как о единице структуры, функции и развития организма непрерывно развивалось. К концу XIX века благодаря успехам микроско-пической техники было уточнено строение клетки, описаны органоиды - части клетки, выполня-ющие различные функции, исследованы способы образования новых клеток (митоз, мейоз) и ста-ло понятным первостепенное значение клеточных структур в передаче наследственных свойств.

Применение новейших физико-химических методов исследования позволило углубиться в про-цессы хранения и передачи наследственной информации, а также исследовать тонкое строение каждой из структур клетки. Все это способствовало выделению науки о клетке в самостоятельную отрасль знания - цитологию.

Клеточное строение организмов, сходство строения клеток всех организмов - основа единства органического мира, доказательства родства живой природы

Все известные на сегодняшний день живые организмы (растения, животные, грибы и бак-терии) имеют клеточное строение.

Даже вирусы, которые не имеют клеточного строения, могут размножаться только в клетках. Клетка - элементарная структурно-функциональная единица живого, которой присущи все его проявления, в частности, обмен веществ и превращения энер-гии, гомеостаз, рост и развитие, воспроизведение и раздражимость. При этом именно в клетках хранится, перерабатывается и реализуется наследственная информация.

Несмотря на все разнообразие клеток, план строения для них един: все они содержат наслед-ственную информацию, погруженную в цитоплазму и окружающую клетку плазматическую мембрану.

Клетка возникла в результате длительной эволюции органического мира.

Объединение кле-ток в многоклеточный организм не является простым суммированием, так как каждая клетка, сохраняя все присущие живому организму признаки, в то же время приобретает новые свойства вследствие выполнения ею определенной функции.

С одной стороны, многоклеточный организм можно разделить на составляющие его части - клетки, но с другой стороны, сложив их вновь воедино, невозможно восстановить функции целостного организма, так как лишь во взаимодей-ствии частей системы появляются новые свойства. В этом проявляется одна из основных законо-мерностей, характеризующих живое, - единство дискретного и целостного. Небольшие размеры и значительное количество клеток создают у многоклеточных организмов большую поверхность, необходимую для обеспечения быстрого обмена веществ.

Кроме того, в случае гибели одной части организма его целостность может быть восстановлена за счет воспроизведения клеток. Вне клетки невозможны хранение и передача наследственной информации, хранение и перенос энергии с по-следующим превращением ее в работу. Наконец, разделение функций между клетками в много-клеточном организме обеспечило широкие возможности приспособления организмов к среде оби-тания и явилось предпосылкой усложнения их организации.

Таким образом, установление единства плана строения клеток всех живых организмов послу-жило доказательством единства происхождения всего живого на Земле.

Дата публикования: 2014-10-19; Прочитано: 2488 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Лишь один постулат клеточной теории оказался опровергнутым. Открытие вирусов показало, что утверждение "вне клеток нет жизни" ошибочно. Хотя вирусы, как и клетки, состоят из двух основных компонентов – нуклеиновой кислоты и белка, структура вирусов и клеток резко различна, что не позволяет считать вирусы клеточной формой организации материи.

Вирусы не способны самостоятельно синтезировать компоненты собственной структуры – нуклеиновые кислоты и белки, — и их размножение возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Поэтому вирус не является элементарной единицей живой материи.

Значение клетки как элементарной структуры и функции живого, как центра основных биохимических реакций, протекающих в организме, как носителя материальных основ наследственности делает цитологию важнейшей общебиологической дисциплиной.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

Как говорилось ранее, наука о клетке – цитология, изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, размножение и развитие клеток, приспособления к условиям окружающей среды. Это комплексная наука, связанная с химией, физикой, математикой, другими биологическими науками.

Клетка — самая мелкая единица живого, лежащая в основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты. Она представляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению.

Но в природе не существует некой универсальной клетки: клетка мозга столь же сильно отличается от клетки мышц, как и от любого одноклеточного организма. Отличие выходит за рамки архитектуры — различно не только строение клеток, но и их функции.

И все же можно говорить о клетках в собирательном понятии. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных знаний о клетке Т.

Шванн сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет собой основную единицу строения всех живых организмов, что клетки растений и животных сходны по своему строению.

Клеточная теория: развитие и положения

Эти положения явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единства всего органического мира. Т. Шванн внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки нет жизни.

Клеточная теория – одно из выдающихся обобщений биологии прошлого столетия, давшее основу для материалистического подхода к пониманию жизни, к раскрытию эволюционных связей между организмами.

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в трудах ученых второй половины XIX столетия. Было открыто деление клеток и сформулировано положение о том, что каждая новая клетка происходит от такой же исходной клетки путем ее деления (Рудольф Вирхов, 1858). Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки, и этой клеткой является зигота. Это открытие показало, что клетка – не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.

Клеточная теория сохранила свое значение и в настоящее время. Она была неоднократно проверена и дополнена многочисленными материалами о строении, функциях, химическом составе, размножении и развитии клеток разнообразных организмов.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

è Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

è Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

è Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

è В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

Общие черты и позволяют нам говорить о клетке вообще, подразумевая некую среднюю типичную клетку. Все ее атрибуты — объекты абсолютно реальные, легко видимые в электронный микроскоп.

Правда, эти атрибуты менялись — вместе с силой микроскопов. На схеме клетки, созданной в 1922 году с помощью светового микроскопа, всего четыре внутренние структуры; с 1965 года, основываясь на данных электронной микроскопии, мы рисуем уже, по меньшей мере, семь структур.

Причем, если схема 1922 года более походила на картину абстракциониста, то современная схема сделала бы честь художнику-реалисту.

Давайте подойдем поближе к этой картине, чтобы лучше рассмотреть отдельные ее детали.

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

Клетки всех организмов имеют единый план строения, в котором четко проявляется общность всех процессов жизнедеятельности.

Каждая клетка включает в свой состав две неразрывно связанные части: цитоплазму и ядро. Как цитоплазма, так и ядро характеризуются сложностью и строгой упорядоченностью строения и, в свою очередь, в состав их входит множество разнообразных структурных единиц, выполняющих совершенно определенные функции.

Оболочка. Она осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).

Оболочка — таможня клетки. Она зорко следит за тем, чтобы в клетку не проникли ненужные в данный момент вещества; наоборот, вещества, в которых клетка нуждается, могут рассчитывать на ее максимальное содействие.

Оболочка ядра двойная; состоит из внутренней и наружной ядерных мембран. Между этими мембранами располагается перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана обычно связана с каналами эндоплазматической сети.

Оболочка ядра содержит многочисленные поры.

Они образуются смыканием наружной и внутренней мембран и имеют различный диаметр. В некоторых ядрах, например ядрах яйцеклеток, пор очень много и они с правильными интервалами расположены на поверхности ядра. Количество пор в ядерной оболочке варьирует в различных типах клеток. Поры расположены на равном расстоянии друг от друга.

Так как диаметр поры может изменяться, и в ряде случаев ее стенки обладают довольно сложной структурой, создается впечатление, что поры сокращаются, или замыкаются, или, наоборот, расширяются. Благодаря порам кариоплазма входит в непосредственный контакт с цитоплазмой. Через поры легко проходят довольно крупные молекулы нуклеозидов, нуклеотидов, аминокислот и белков, и таким образом осуществляется активный обмен между цитоплазмой и ядром.

Цитоплазма. Основное вещество цитоплазмы, называемое также гиалоплазмой или матриксом, — это полужидкая среда клетки, в которой располагается ядро и все органоиды клетки. Под электронным микроскопом вся гиалоплазма, располагающаяся между органоидами клетки, имеет мелкозернистую структуру.

Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностные выросты. Последние играют важную роль в движении и соединении клеток между собой в ткани.

Вопрос 1. Кто разработал клеточную теорию?

Клеточную теорию сформулировали в середине XIX в. немецкие ученые Теодор Шванн и Матиас Шлейден. Они суммиро­вали результаты многих известных к тому времени открытий. Основные теоретиче­ские выводы, получившие название кле­точной теории, Т. Шванн изложил в своей книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте живот­ных и растений» (1839). Главная идея книги — ткани растений и животных со­стоят из клеток. Клетка — единица стро­ения живых организмов.

Вопрос 2. Почему клетку назвали клеткой?

Голландский ученый Роберт Гук, ис­пользуя свою конструкцию увеличитель­ного прибора, наблюдал тонкий срез проб­ки. Его поразило то, что пробка оказалась построенной из ячеек, напоминавших пчелиные соты. Эти ячейки Гук назвал клетками.

Вопрос 3. Какие свойства объединяют все клетки живых организмов?

Клетки обладают всеми признаками живого. Они способны к росту, размноже­нию, обмену веществ и превращению энергии, обладают наследственностью и изменчивостью, реагируют на внешние раздражители.

2.1. Основные положения клеточной теории

4.5 (90%) 8 votes

На этой странице искали:

• кто разработал клеточную теорию
• какие свойства объединяют все клетки живых организмов
• почему клетку назвали клеткой
• Какие свойства объединяют все клетки живых организмов?
• кто разработал клеточную теорию?

(1) Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток; (2) химические реакции, происходящие в живых организмах, локализованы внутри клеток; (3) все клетки ведут начало от других клеток; (4) в клетках содержится наследственная информация, которая передается от одного поколения к следующему.

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский ученый Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1663 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «келья, ячейка, клетка»). В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы. Таким образом, к началу XVIII века ученые уже знали, что в живых организмах есть клетки.

Однако лишь в 1838 году Маттиас Шлейден, посвятивший много лет жизни подробнейшему изучению растительных тканей, предположил, что все растения состоят из клеток. А в следующем году Шлейден и Теодор Шванн высказали гипотезу, что клеточное строение имеют все живые организмы. Так была заложена основа современной клеточной теории. В 1858 году теорию дополнил немецкий патолог Рудольф Вирхов (Rudolph Virchow, 1821-1902). Ему принадлежит высказывание: «Там, где есть клетка, должна быть и предшествующая ей клетка». Иными словами, живое может возникнуть только от другого живого. Когда были переоткрыты законы Менделя и ученые заинтересовались вопросами наследственности, клеточная теория была дополнена четвертым из перечисленных выше тезисов. Сегодня хорошо известно, что наследственный материал содержится в клеточной ДНК (см. Центральная догма молекулярной биологии).

Теодор ШВАНН
Theodor Schwann, 1810-82

Немецкий физиолог, родился в Нёйсе. Он готовился стать священником, но вскоре увлекся медициной. Получив степень доктора медицины в Берлине, Шванн совершил ряд открытий в области биохимии. Позднее, уже будучи профессором Льежского университета, Шванн перешел на позиции религиозного мистицизма.

Маттиас Якоб ШЛЕЙДЕН
Matthias Jacob Schleiden, 1804-81

Немецкий ботаник, родился в Гамбурге в семье известного врача. Он учился на адвоката, но забросил юриспруденцию, чтобы изучать ботанику, и со временем стал профессором Йенского университета. В отличие от других ботаников, которые в то время ограничивались систематикой растений, основным инструментом Шлейдена при изучении роста и структуры растений был микроскоп.

1. Дайте определения понятий.
Клетка – элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.
Органоид – постоянная специализированная структура в клетках живых организмов, осуществляющая определенные функции.
Цитология – раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

2. Распределите фамилии ученых из приведенного перечня (список избыточен) по соответствующим столбцам таблицы.
Р. Броун, К. Бэр, Р. Вирхов, К. Гален, К. Гольджи, Р. Гук, Ч. Дарвин, А. Левенгук, К. Линней, Г. Мендель, Т. Шванн, М. Шлейден.

Ученые, внесшие вклад в развитие знаний о клетке

3. Заполните левый столбец таблицы.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

4. Укажите признаки, общие для всех клеток. Объясните, благодаря каким свойствам живой материи все клетки имеют общие признаки.
Все клетки окружены мембраной, их генетическая информация хранится в генах, белки являются их основным структурным материалом и биокатализаторами, они синтезируются на рибосомах, в качестве источника энергии клетки используют АТФ. Все клетки – открытые системы. Для них характерны рост и развитие, размножение и раздражимость.

5. Какое значение для биологической науки имеет клеточная теория?
Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира. Современная цитология, вобрав в себя достижения генетики, молекулярной биологии, биохимии, превратилась в клеточную биологию.

7. Впишите пропущенные термины.
Форму двояковогнутого диска имеют эритроциты человека.
В состав костной ткани входят крупные остеоциты с многочисленными отростками. Лейкоциты крови не имеют постоянной формы. Очень разнообразны клетки нервной ткани, обладающие способностью к возбудимости и проводимости.

8. Познавательная задача.
Первое описание клетки было опубликовано в 1665 г. В 1675 г. стали известны одноклеточные организмы. Клеточная теория была сформулирована в 1839 г. Почему дата зарождения цитологии совпадает со временем формулирования клеточной теории, а не со временем открытия клетки?
Цитология – раздел биологии, изучающий органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти в клетке. На момент открытия клетки была описана клеточная стенка. Далее были открыты первые клетки, но сама структура и функции их известны не были. Знаний было недостаточно, они были проанализированы Т. Т. Шванном, М. Шлейденом, и ими была создана клеточная теория.

9. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Клеточное строение имеет:
1) айсберг;
2) лепесток тюльпана;

3) белок гемоглобин;

4) кусок мыла.

Тест 2.
Авторами клеточной теории являются:
1) Р. Гук и А. Левенгук;
2) М. Шлейден и Т. Шванн;

3) Л. Пастер и И. И. Мечников;

4) Ч. Дарвин и А. Уоллес.

Тест 3.
Какое положение клеточной теории принадлежит Р. Вирхову?
1) Клетка - элементарная единица живого;
2) всякая клетка происходит из другой клетки;
3) все клетки сходны по своему химическому составу;
4) сходное клеточное строение организмов - свидетельство общности происхождения всего живого.

10. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

11. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Цитология – первоначально обозначала изучение структуры и функций клетки. Позднее цитология превратилась в обширный раздел биологии, стала более практичной и прикладной, но суть термина осталась прежней – изучение клетки и ее функций.
12. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.1.
О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Первый примитивный микроскоп изобрел З. Янсен.
Р. Гук обнаружил клетки пробки.
А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и описал бактерии.
К. Бэр обнаружил яйцеклетку млекопитающих.
Ядро было обнаружено в растительных клетках Р. Брауном.
М. Шлейден и Т. Шванн первыми сформулировали клеточную теорию. «Все организмы состоят из простейших частиц – клеток, а каждая клетка – самостоятельное целое. В организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство».
Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления.
К концу XIX в. были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Возникновение цитологии.
Основные положения современной клеточной теории:
клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
клеткам присуще мембранное строение;
ядро - главная часть эукариотической клетки;
клетки размножаются только делением;
клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.

1. Кому принадлежит открытие клетки? Кто является автором и основоположником клеточной теории? Кто дополнил клеточную теорию принципом: «Каждая клетка – от клетки»?

Р. Вирхов, Р. Броун, Р. Гук, Т. Шванн, А. ван Левенгук.

Открытие клетки принадлежит Р. Гуку.

Принципом «Каждая клетка – от клетки» дополнил клеточную теорию Р. Вирхов.

2. Какие учёные внесли значительный вклад в развитие представлений о клетке? Назовите заслуги каждого из них.

● Р. Гук – открытие клетки.

● А. ван Левенгук – открытие одноклеточных организмов, эритроцитов, сперматозоидов.

● Я. Пуркине – открытие ядра в животной клетке.

● Р. Броун – открытие ядра в клетках растений, вывод о том, что ядро является обязательным компонентом растительной клетки.

● М. Шлейден – доказательства того, что клетка является основной структурной единицей растений.

● Т. Шванн – вывод о том, что все живые существа состоят из клеток, создание клеточной теории.

● Р. Вирхов – дополнение клеточной теории принципом "Каждая клетка – от клетки".

3. Сформулируйте основные положения клеточной теории. Какой вклад внесла клеточная теория в развитие естественнонаучной картины мира?

1. Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живых организмов, обладающая всеми признаками и свойствами живого.

2. Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.

3. Клетки образуются путём деления исходной материнской клетки.

4. В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов.

Клеточная теория оказала существенное влияние на развитие биологии и послужила фундаментом для дальнейшего развития многих биологических дисциплин – эмбриологии, гистологии, физиологии и др. Основные положения клеточной теории сохранили своё значение и по сей день.

4. Используя знания, полученные при изучении биологии в 6-9-м классах, на примерах докажите справедливость четвёртого положения клеточной теории.

Например, в состав внутренней (слизистой) оболочки тонкого кишечника человека входят клетки покровного эпителия, которые обеспечивают всасывание питательных веществ и выполняют защитную функцию. Клетки железистого эпителия секретируют пищеварительные ферменты и другие биологически активные вещества. Средняя (мышечная) оболочка образована гладкой мышечной тканью, клетки которой выполняют двигательную функцию, обусловливая перемешивание пищевых масс и их перемещение в сторону толстого кишечника. Наружная оболочка образована соединительной тканью, выполняющей защитную функцию и обеспечивающей прикрепление тонкого кишечника к задней стенке живота. Таким образом, тонкий кишечник образован различными тканями, клетки которых специализированы на выполнении тех или иных функций. В свою очередь, тонкий кишечник вместе с другими органами (пищеводом, желудком и т.д.) образует пищеварительную систему человека.

Покровные клетки кожицы листа выполняют защитную функцию. Замыкающие и побочные клетки образуют устьичные аппараты, обеспечивающие транспирацию и газообмен. Клетки хлорофиллоносной паренхимы осуществляют фотосинтез. В состав жилок листа входят волокна, придающие механическую прочность, и проводящие ткани, элементы которых обеспечивают транспорт растворов. Следовательно, лист (орган растения) образован разными тканями, клетки которых выполняют определённые функции.

5. До 1830-х гг. было распространено мнение о том, что клетки - это «мешочки» с питательным соком, при этом главной частью клетки считалась её оболочка. Чем могло быть обусловлено такое представление о клетках? Какие открытия способствовали изменению представлений о строении и функционировании клеток?

Увеличительная способность микроскопов того времени не позволяла детально изучить внутреннее содержимое клеток, однако их оболочки были хорошо различимы. Поэтому учёные обращали внимание прежде всего на форму клеток и строение их оболочек, а внутреннее содержимое считали "питательным соком".

Изменению сложившихся представлений о строении и функционировании клеток в первую очередь способствовали работы Я. Пуркине (обнаружил ядро в яйцеклетке птиц, ввёл понятие "протоплазма") и Р. Броуна (описал ядро в клетках растений, пришёл к выводу, что оно является обязательной частью растительной клетки).

6. Докажите, что именно клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живых организмов.

Клетка является обособленной, наименьшей по размерам структурой, обладающей всеми основными признаками живого: обменом веществ и энергии, саморегуляцией, раздражимостью, способностью расти, развиваться и размножаться, хранить наследственную информацию и передавать её дочерним клеткам при делении. У отдельных компонентов клетки все эти свойства в совокупности не проявляются. Из клеток состоят все живые организмы, вне клетки нет жизни. Поэтому клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живых организмов.

7*. Размеры большинства растительных и животных клеток составляют 20-100 мкм, т. е. клетки являются довольно мелкими структурами. Чем обусловлены микроскопические размеры клеток? Объясните, почему растения и животные состоят не из одной (или нескольких) огромных клеток, а из множества мелких.

Для поддержания жизнедеятельности клетка должна постоянно обмениваться веществами с окружающей её средой. Потребности клетки в поступлении питательных веществ, кислорода, в выведении конечных продуктов обмена определяются её объёмом, а интенсивность транспорта веществ зависит от площади поверхности. Таким образом, с увеличением размеров клеток, их потребности растут пропорционально кубу (х 3) линейного размера (х), а транспорт веществ "отстаёт", т.к. увеличивается пропорционально квадрату (х 2). Как следствие в клетках тормозится скорость протекания процессов жизнедеятельности. Поэтому большинство клеток имеет микроскопические размеры.

Растения и животные состоят из множества мелких клеток, а не из одной (или нескольких) огромных потому что:

● Клеткам "выгодно" иметь мелкие размеры (причина этого освещена в предыдущем абзаце).

● Одной или нескольких клеток было бы недостаточно для выполнения всех специфических функций, лежащих в основе жизнедеятельности таких высокоорганизованных организмов, как растения и животные. Чем выше уровень организации живого организма, тем больше типов клеток входит в его состав и тем сильнее выражена клеточная специализация.

● В многоклеточном организме постоянно происходит обновление клеточного состава – клетки погибают и заменяются другими. Гибель одной (или нескольких) огромных клеток приводила бы к смерти всего организма.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.