Клеточная теория

Цитология – наука о клетке. Наука о клетке называется цитологией (греч. «цитос» – клетка, «логос» – наука). Предмет цитологии – клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная цитология – наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой.

Цитология – одна из относительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина «клетка» насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в середине XVII в. применил Роберт Гук [46]. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью сконструированного им микроскопа, Гук увидел, что пробка состоит из ячеек в клеток.

 Рисунок Р. Гука. Срез пробки с ячейками
Рис. 46. Рисунок Р. Гука. Срез пробки с ячейками - "клетками"

После работ Роберта Гука микроскоп стал широко применяться для научных исследований в биологии. Были открыты одноклеточные организмы (Антон Левенгук, 1680); клетки были обнаружены в составе тканей многих животных и растений.

Клеточная теория. 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 основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. 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. Клеточную теорию высоко оценил Ф. Энгельс, сравнив ее появление с открытием закона сохранения энергии и учением Ч Дарвина об эволюции органического мира.

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

Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз подтвердили единство всего органического мира.

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:

  • клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
  • клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
  • размножение клеток происходит путем их деления, и каждая
  • новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
  • 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.

Исследования клетки имеют большое значение для разгадки заболеваний. Именно в клетках начинают развиваться патологические изменения, приводящие к возникновению заболеваний. Чтобы понять роль клеток в развитии заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний человека– сахарный диабет. Причина этого заболевания – недостаточная деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин, который участвует в регуляции сахарного обмена организма. Злокачественные изменения, приводящие к развитию раковых опухолей, возникают также на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза – опасного заболевания кроликов, кур, гусей и уток в паразитические простейшие – кокцидии проникают в клетки кишечного эпителия и печени, растут и размножаются в них, полностью нарушают обмен веществ, а затем разрушают эти клетки У больных кокцидиозом животных сильно нарушается деятельность пищеварительной системы и при отсутствии лечения животные погибают. Вот почему изучение строения, химического состава, обмена веществ и всех проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но также в медицине и ветеринарии.

Световой и электронный микроскопы
Рис. 47. Современные световой (слева) и электронный (справа) микроскопы

Изучение клеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью светооптического и электронного микроскопов [47] показало, что по своему строению они разделяются на две группы. Одну группу составляют бактерии и сине-зеленые водоросли [48]. Эти организмы имеют наиболее простое строение клеток. Их называют доядерными (прокариотическими), так как у них нет оформленного ядра (греч. «карион» – ядро) и нет многих структур, которые называют органоидами. Другую группу составляют все остальные организмы: от одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений, млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют сложно устроенные клетки, которые называют ядерными (эукариотическими). Этн клетки имеют ядро и органоиды, выполняющие специфические функции [48].
Различные формы клеток одноклеточных и многоклеточных организмов
Рис. 48. Различные формы клеток одноклеточных и многоклеточных организмов

Особую, неклеточную форму жизни составляют вирусы, изучением которых занимается вирусология.

1. Что изучает цитология? 2. Когда и кем была создана клеточная теория? 3. Раскройте основные положения клеточкой теории.

Двойная структура ДНК (объемная схема)
Двойная структура ДНК (объемная схема)