Клеточная теория. Методы цитологии.

История возникновения клеточной теории. Изучив предыдущие курсы биологии, вы убедились, что клетка представляет собой элементарную живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и самовоспроизведению на основе обмена веществом и энергией с окружающей ее средой. Клетка – структурная и функциональная единица всех живых организмов (за исключением вирусов). Клетка одноклеточных организмов представляет собой целостный организм. Все многоклеточные организмы состоят из огромного количества клеток, объединенных в ткани и органы. Строение и жизнедеятельность клеток одноклеточных и многоклеточных организмов изучает наука цитология (от греч. cytos – клетка, logos – учение). Как самостоятельная научная дисциплина цитология сложилась в XIX в., хотя изучение клетки началось намного раньше благодаря изобретению светового микроскопа. Сам термин «клетка» впервые ввел в науку в 1665 г. английский естествоиспытатель Р. Гук. С помощью микроскопа ему удалось обнаружить, что тонкий срез пробки побега бузины пронизан отверстиями, или порами, которые ученый назвал cellula (в переводе с лат. – клетка). Гук считал, что клетки пустые, и понятием «клетка» обозначил только клеточную стенку. Несколько позднее, в 1680 г., голландский естествоиспытатель А. Левенгук впервые наблюдал под микроскопом и описал инфузории и бактерии, эритроциты и сперматозоиды. Более интенсивно цитология стала развиваться в XIX в. в связи с совершенствованием светового микроскопа. Например, чешский биолог и медик Я. Пуркинье в 1825 г. ввел понятие «протоплазма» и описал ядро клетки, а в 1837 г. установил сходство в строении растительной и животной клеток. Заслуга в описании ядра как постоянной внутриклеточной структуры и введении в науку термина «ядро» принадлежит английскому ботанику Р. Брауну (1833). В 1827 г. русский естествоиспытатель К. Бэр открыл яйцеклетку, доказав, что клетка – единица развития всего живого.

Значительный вклад в развитие цитологии в XIX в. внесли французский ученый Р. Дютроше (1824), немецкий ученый Т. Шванн (1839). Последний сформулировал основные положения клеточной теории, суть которых сводилась к тому, что клетка – основная единица строения и жизнедеятельности живых организмов. В 1858 г. немецкий естествоиспытатель Р. Вирхов доказал, что клетки возникают только путем деления исходной материнской клетки, предложив свою знаменитую формулу – «всякая клетка из клетки».Клеточная теория. Клеточная теория считается одним из крупнейших теоретических обобщений в биологии. Ее основные положения сводятся к следующим:

•клетка – элементарная структурная и функциональная единица живого;

•все живые организмы (за исключением вирусов) имеют клеточное строение. Такие процессы, как питание, дыхание, выделение и обмен веществ в целом, рост, развитие, раздражимость, проявляются на клеточном уровне;

•клетки разных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ, т. е. они гомологичны;

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

•рост и развитие организма – следствие размножения и роста клеток;

•жизнь клетки характеризуется обратимыми процессами обмена веществ и необратимым развитием;

•сходство строения клеток одноклеточных и многоклеточных организмов – свидетельство о единстве происхождения всего живого;

•в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям, объединены в целостные системы тканей и органов, связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции. Клеточная теория подтверждает структурное и генетическое единство живой природы. Она играет существенную роль в понимании современной научной картины мира и эволюции живой природы.

Методы цитологии. Более двух веков строение клеток изучалось с помощью светового микроскопа. Оптическая микроскопия обеспечивает увеличение в 8000 раз.

Строение клеток эукариот: поверхностный аппарат

Эукариоты. На основе клеточного строения живые организмы подразделяют на эукариоты и прокариоты. Прокариоты – одноклеточные организмы, которые не имеют оформленного ядра. К эукариотам (от греч. eu – полностью, хорошо, karyon – ядро) относят организмы, клетки которых содержат четко оформленные ядра, имеющие собственную оболочку. В систематике эукариоты выделяют в отдельное надцарство, включающее три царства: животных, растений, грибов. Согласно современным представлениям цитологии, клетки эукариот состоят из трех основных частей: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядерного аппарата.

Поверхностный аппарат клетки. Поверхностный аппарат клетки – структурно и функционально единое образование. Он состоит из цитоплазматической мембраны, надмембранного и подмембранного комплексов.

Цитоплазматическая мембрана – универсальный компонент всех клеток. Под электронным микроскопом она имеет вид трехслойной структуры. Мембрана состоит из двойного слоя (бислоя) липидов; в него погружены молекулы белков, для которых характерно мозаичное распределение. Некоторые мембранные белки непрочно связаны с поверхностью мембраны и обычно находятся вне липидного бислоя. Другие белки либо частично погружены в липидный бислой, либо пронизывают его насквозь